工廠供電 劉介才 第五版課后習題答案

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1、 第一章 1、工廠供電對工業(yè)生產(chǎn)有何重要作用?對工廠供電工作有哪些基本要求? 重要作用:現(xiàn)代社會是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)之上的，電能在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小(除電化等工業(yè)外)，其重要性是在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度。如果工廠供電突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟上甚至政治上的重大損失。 基本要求： 1、安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身

2、事故和設(shè)備事故。 2、可靠：應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。 3、優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。 4、經(jīng)濟：供電系統(tǒng)的投資少，運行費用低，并盡可能地減少有色金屬消耗量。 2、工廠供電系統(tǒng)包括哪些范圍?變電所和配電所的任務(wù)有什么不同?什么情況下可采用高壓深入負荷中心的直配方式? 工廠供電系統(tǒng)是指從電源線路進廠起到高低壓用電設(shè)備進線端止的電路系統(tǒng),包括工廠 值來表示。 5、三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點有哪些運行方式?中性點非直接接地系統(tǒng)與中性點直接接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時各有什么特點? 中性點運行方式： 1 中性點不接地

3、系統(tǒng)、中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)、中性點直接接地系統(tǒng)。 中性點非直接接地系統(tǒng)單相接地時，另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍。單相接地電容電流為正常運行時相線對地電容電流的3倍。 中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)單相接地時，另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍，減小了接地電流。在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。 中性點直接接地系統(tǒng)單相接地時，另兩相對地電壓不變，變成單相接地短路。 6、低壓配電系統(tǒng)中的中性線(N線)、保護線(PE線)和保護中性線(PEN線)各有哪些功能? TN—C系統(tǒng)、TN—S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)各有哪些特點，各適于哪

4、些場合應(yīng)用? 中性線(N線)的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二電是用來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負荷中性點的電位偏移。 保護線(PE線)的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導電部分(指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等)通過保護線接地。 保護中性線(PEN線)的功能：它兼有中性線(N線)和保護線(PE線)的功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。 TN—C系統(tǒng)：其中的N線與PE線全部合為一根PEN線。PEN線中可有電流通過，因此對某

5、接PEN線的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。主要于我國低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普普遍，但不適于對安全和抗電磁干擾要求高的場所。 TN—S系統(tǒng)：其中的N線與PE線全部分開，設(shè)備的外露可導電部分均接PE線。主要用于對安全較高（如潮濕易觸電的浴室和居民住宅等）的場所對抗電磁干擾要求高的數(shù)據(jù)處理和精密檢測等實驗場所。 TN-C-S系統(tǒng)：該系統(tǒng)的前一部分全部為TN-C系統(tǒng)，而后邊有一部分為TN-C系統(tǒng)，有一部分則為TN-S系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導電部分接PEN線或PE線。主要用于安全要求和對抗電磁干擾要求高的場所。 TT系統(tǒng)：中性點直接接地，設(shè)備外殼單獨接地。 IT系統(tǒng)：中性點不接地，設(shè)備外殼單獨接地。主要用于

6、對連續(xù)供電要求較高及有易燃易爆危險的場所。 第二章 1、電力負荷按重要程度分哪幾級?各級負荷對供電電源有什么要求? 一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經(jīng)濟上造成重大損失者，以及特別重要的負荷。雙電源供電，必要時增設(shè)應(yīng)急電源。 二級負荷：是斷供電，在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者。雙電源供電，當負荷較小時可以專線供電。 三級負荷：不屬于一、二級的負荷。對供電電源無特殊要求。 2、工廠用電設(shè)備按其工作制分哪幾類?什么叫負荷持續(xù)率?它表征哪類設(shè)備的工作特性? 工作制分三類：（1）連續(xù)工作制，（2）斷續(xù)周期工作制，（3） 短時工作制 負荷持續(xù)率：負荷持續(xù)率為

7、一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，負荷持續(xù) 2 率表征斷續(xù)周期工作制的設(shè)備的工作特性。 e=t T′100% 3、什么叫最大負荷利用小時?什么叫年最大負荷和年平均負荷?什么叫負荷系數(shù)? 最大負荷利用小時：是一個假想時間，在此時間 計算負荷的方法 ：需要系數(shù)法 ：確定計算負荷的基本方法,常用。 二項式法：設(shè)備臺數(shù)少，容量差別懸殊時采用。 5、什么叫尖峰電流?尖峰電流的計算有什么用途? 尖峰電流Ipk是指持續(xù)時間1-2S的短時最大負荷電流（電動機起動時出現(xiàn)）。 尖峰電流主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起

8、動條件等。 計算題 1、已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有380V的三相電動機7.5kw3臺，4kw8臺，3kw17臺，1.5kw10臺。試用需要系數(shù)法求其計算負荷。 解：此機床組電動機的總?cè)萘繛? Pe=7.5kW′3+4kW′8+3kW′17+1.5kW′10=120.5kW 查附錄表1得 Kd =0.16~0.2 (取0.2)，cosj=0.5,tanj=1.73 有功計算負荷 P30=0.2′120.5kW=24.1kW 無功計算負荷 Q30=24.1kW′1.73=41.7kvar 視在計算負荷

9、 S30= 計算電流 I30= 2、某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量 3 24.1kW0.5=48.2kV×A 48.2kV×A3′0.38kV=73.2A 電動機有7.5kW1臺，4Kw3臺，2.2Kw7臺），通風機2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試用需要系數(shù)法確定此線路上的計算負荷。 解：先求各組的計算負荷 （1） 金屬切削機床組 查附錄表1，取Kd=0.2，cosj=0.5,tanj=1.73 P30（1）=0.2×50=10k

10、W Q30（1）=10×1.73=17.3kvar （2） 通風機組 Kd=0.8，cosj=0.8,tanj=0.75 P30（2）=0.8×3=2.4 kW Q30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar （3） 電阻爐 Kd=0.7，cosj=1,tanj=0 P30（3）=0.7×2=1.4 kW Q30（3）=0 因此總的計算負荷為（取K∑p=0.95，K∑q=0.97） P30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvar S30=.12+18.52kV×A=22.7kV×A

11、 I30= 22.7kV×A3′0.38kV =34.5A 在實際工程設(shè)計說明中，常采用計算表格的形式，如表所示。 3、已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有380V的三相電動機7.5kw3臺，4kw8臺，3kw17臺，1.5kw10臺。試用二項式法來確定機床組的計算負荷。 解：由附錄表1查得b=0.14,c=0.4,x=5,cosj=0.5,tanj=1.73。 設(shè)備總?cè)萘繛? Pe=120.5kW。 x臺最大容量的設(shè)備容量為 Px=P5=7.5kW×3+4kW×2=30.5kW 有功計算負荷為 P30=0.14×120.5Kw+0.4×30

12、.5Kw=29.1Kw 無功計算負荷為 4 Q30=29.1Kw×1.73=50.3kvar 視在計算負荷為 S30= 計算電流為 I30=58.2kV×A3′0.38kV=88.4A 29.1kW0.5=58.2kV×A 4、某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機有7.5kW1臺，4Kw3臺，2.2Kw7臺），通風機2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試用二項式法來確定機修車間380V線路的計算負荷。 解：先求各組的bPe和cPx （1） 金屬切削機床組 由附錄表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，co

13、sj=0.5，tanj=1.73， bPe(1)=0.14×50kw=7kW cPx(1)=0.4（7.5kw×1+4kw×3+2.2kw×1）=8.68kw （2） 通風機組 查附錄表1得b=0.65，c=0.25，x=5，cosj=0.8，tanj=0.75， bPe(2)=0.65×3kw=1.95kw cPx(2)=0.25×3kw=0.75kw （3） 電阻爐 查附錄表1得b=0.7，c=0，x=0，cosj=1，tanj=0，故 bPe(3)=0.7×2kw=1.4kw cPx(3)=0 以上各組設(shè)備中，附加負荷以cPx(1)為最大，因此總計算負荷為 P30

14、=（7+1.95+1.4）+8.68 =19kw Q30= （7×17.3+1.95×0.75+0 ）+8.68×1.73 =28.6kvar 22S30=+28.6kV×A=34.3kV×A I30=34.3kV×A 3′0.38kV=52.1A 從計算結(jié)果可以看出，按二項式法計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得比較多，這也更為合理。 按一般工程設(shè)計說明書要求，以上計算可列成下表所示電力負荷計算表。 5 5、如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kW接于A相，1臺30kW接于B相，1臺20k

15、W接于C相。另有380V單相對地焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100%）接于AB相間，1臺20kw（ε=100%）接于BC相間，1臺30kW（ε=60%）接于CA相間。試求此線路的計算負荷。 解：（1）電熱干燥箱的各相計算負荷 查附錄表1得Kd =0.7，cosj=1，tanj=0。計算其有功計算負荷： A相 P30.A（1）=KdPe.A=0.7×2×10kw=14kw B相 P30.B（1）=KdPe.B=0.7×1×30kw=21kw C相 P30.C（1）=KdPe.C=0.7×1×20kw=14kw （2）

16、焊機的各相計算負荷 先將接于CA相間的30kw（ε=60%）換算至ε=100%的容量，即 PCA= 0.6′30KW=23kW 查附錄表1得Kd=0.35,cosj=0.7,tanj=1.02；再由表2—3查得cosj=0.7時的功率換算系數(shù) pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8,pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22, 6 qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8。因此對焊機換算到各相的有功和無功設(shè)備容量為 A相 PA=0.8′2′14kW

17、+0.2′23kW=27kW QA=0.22′2′14kvar+0.8′23kvar=24.6kvar B相 PB=0.8′20kW+0.2′2′14kW=21.6kW QB=0.22′20kvar+0.8′2′14kvar=26.8kvar C相 PC=0.8′23kW+0.2′20kW=22.4kW QC=0.22′23kvar+0.8′20kvar=21.1kvar 各相的有功和無功計算負荷為 A相 P30.A(2)=0.35′27kW=9.45kW Q30.A(2)=0.35′24.6kvar=8.61kvar B相 P

18、30.B(2)=0.35′21.6kW=7.56kW Q30.B(2)=0.35′26.8kvar=9.38kvar C相 P30.C(2)=0.35′22.4kW=7.84kW Q30..C(2)=0.35′21.1kvar=7.39kvar （3）各相總的有功和無功計算負荷 A相 P30.A=P30.A(1)+P30.A(2)=14kW+9.45kW=23.5kW Q30.A=Q30.A(2)=8.61kvar B相 P30.B=P30.B(1)+P30.B(2)=21kW+7.56kW=28.6kW Q30.B=Q30.B(2)=9.3

19、8kvar C相 P30.C=P30.C(1)+P30.C(2)=14kW+7.84kW=21.8kW Q30.C=Q30.C(2)=7.39kvar （4） 總的等效三相計算負荷 因B相的有功計算負荷最大，故取B相計算等效三相計算負荷，由此可得 P30=3P30.B=3′28.6kW=85.8kW 7 Q30=3Q30.B=3′9.38kvar=28.1kvar S30= I30=P30+Q30=S30 3UN2285.8+28.1kV×A=90.3kV×A22 =90.3kV×A3′0.38kV=137A 6、某廠壓變電所裝設(shè)一臺主變壓器。

20、已知變電所低壓側(cè)有功計算負荷為650kW，無功計算負荷為800kvar。為了使工廠(變電所高壓側(cè))的功率因數(shù)不低于0.9，如在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償時，需裝設(shè)多少補償容量?并問補償前后工廠變電所所選主變壓器容量有何變化? 解：(1)補償前的變壓器容量和功率因數(shù) 變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為 S30(2)=6502+8002kV×A=1031kV×A 主變壓器容量選擇條件為SN×T≥S30(2)，因此未進行無功補償時，主變壓器容量應(yīng)選 為1250kV·A(參看附錄表5)。 這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cosj=650／1031＝0.63 (2) (2)無功補償容量

21、按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cosj≥0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗△QＴ遠大于其有功功率損耗△PＴ，一般△QＴ＝(4～5)△PＴ，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時，低 壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，取cosj′＝0.92。 低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： Qc=650×(tanarccos0.63－tanarccosO.92)kvar =525kvar 取 QＣ=530kvar (3)補償后的變壓器容量和功率因數(shù) 補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為 ￠(2)= S306502+(800-530)kV·A=704kV·A 2 因此主變壓器容量可改選為800kV·

22、A，比補償前容量減少450kV·A。 變壓器的功率損耗為 △PT≈0.015S30(2)=0.015 x 704kV·A=10.6kW △QT≈0.06S30(2)=0.06×704kV·A=42.2kvar 變電所高壓側(cè)的計算負荷為 ￠(1)=650kW+10.6KW＝661kW P30 ￠(1)=(800—530)kvar+42.2kvar=312kvar Q30 ￠(1)= S30 6612+3122kV·A＝731kV·A 8 補償后工廠的功率因數(shù)為 ￠(1)=661／731＝0.904 ￠(1)／S30 cosj￠=P30

23、 7、有一380V三相線路，供電給下表所示4臺電動機。試計算該線路的尖峰電流。 解：電動機M4的Ist-IN=193.2A-27.6A=165.6A為最大，線路的尖峰電流為： Ipk =0.9×(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A 第三章 1、什么叫短路?短路故障產(chǎn)生的原因有哪些?短路對電力系統(tǒng)有哪些危害? 短路就是指不同的電位的導電部分包括導電部分對地之間的低阻性短接。 短路的原因：絕緣損壞、過電壓、外力損傷、違反操作規(guī)程、動物造成等。 短路對電力系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生很大的電動力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常運行；停電、電

24、力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場、電磁干擾等出現(xiàn)。 2、短路有哪些形式?哪種短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最為嚴重? 短路的形式有：三相短路，兩相短路，單相短路。發(fā)生單相短路可能性最大。三相短路的短路電流最大，因此造成的危害最大。 3、什么叫無限大容量的電力系統(tǒng)?它有什么特點?在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，短路電流將如何變化?能否突然增大? 無限大容量的電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。特點是，當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，由于負

25、荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。但是由于電路中存在著電感，電流不能突變，因而引起一個過度過程，即短路暫態(tài)過程。最后短路電流達到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。 4、短路電流周期分量和非周期分量各是如何產(chǎn)生的?各符合什么定律? 短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多倍，而按歐姆定律應(yīng)突然增大很多倍的電流。 短路電流非周期分量是因短路電路存在電感，而按楞次定律產(chǎn)生的用以維持初瞬間電路電流不致突變的一個反向抵消inp且按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減的電流。 5、什么是短路沖擊電流ish?什么是短路次暫態(tài)電流I"?什么是短路穩(wěn)態(tài)電流I∞? 9

26、 短路后經(jīng)半個周期，ik達到最大植，此時的短路全電流即短路周期電流。 短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個周期的短路電流周期分量ip的有效值。 短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流。 6、什么叫短路計算電壓?它與線路額定電壓有什么關(guān)系? 由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓UN高5% 7、在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流和單相短路電流各與三相短路電流有什么關(guān)系? (2)(3) IK/IK=3/2=0.866 IK=(1)3UjZ1S+Z2S+Z3S (1) K （有正序、負序、零序阻

27、抗） 工程中 I=UjZj-0 8、對一般開關(guān)電器，其短路動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗的條件各是什么? 動穩(wěn)定度校驗條件： imax3ish Imax3I(3)(3)sh 2(3)2 熱穩(wěn)定度校驗條件： Itt3I￥tima 計算題 1、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SNl0—10 II型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。 解：1.求k-1點的三相短路電流和短路容量(Uc1=10.5kV) (1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1)電力系統(tǒng)的電抗：由附錄

28、表8查得SNl0-10Ⅱ型斷路器的斷流容量Soc=500MV·A， Uc1 Soc2X1==(10.5kV)2500MV×A=0.22W 2)架空線路的電抗：查表3-1得X0=0.35W/km X2=X0l=0.35(W/km)′5km=1.75W 10 3）繪k-1點短路的等效電路，并計算其總電抗為 XS(k-1)=X1+X2=0.22W+1.75W=1.97W (2)計算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 I(3)Uc1 k-1==10.5kV=3.08kA 3XS(k-1)3′1.97W 2)三相短路

29、次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 I"(3)=I(3)(3) ￥=Ik-1=3.08kA 3)三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 i(3)"(3) sh=2.55I=2.55′3.08kA=7.85kA I(3) sh=1.51I"(3)=1.51′3.08kA=4.65kA 4)三相短路容量 S(3) k-1=3U(3)c1Ik-1=3′10.5kV′3.08kA=56.0MV×A 2.求k-2點的短路電流和短路容量(Uc2=0.4kV) 1)電力系統(tǒng)的電抗 2 X1￠=Uc24kV)2 S=(0.′10-4W

30、 oc500MV×A=3.2 2)架空線路的電抗 X￠=Uc2 2X0l(U)2=0.35(W/km)′5km′(0.4kV2 c110.5kV)=2.54′10-3W 3)電力變壓器的電抗：由附錄表5得Uk％=5 U2 Xk020.4kV)2 -3 3=X4?100×Uc S=5 N100′( 1000kV×A=8′10W 4)繪k-2點短路的等效電路如上圖b所示，并計算其總電抗： 11 X?(k-2)=X1+X2+X3//X4=X1+X2+ X3X 44 X3+X -3 =3.2′10 -4 W+2.54′10 -3 W

31、+ 8′10 2 W =6.86′10 -3 W (2)計算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 ) Ik(3 -2= Uc23XS(k-2) = 0.4kV3′6.86′10 -3 =33.7kA W 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 I "(3) =I￥ (3) =Ik-2=33.7kA (3) 3)三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 (3)(3) ish=1.84I"=1.84′33.7kA=62.0kA Ish=1.09I" (3)(3) =1.09′33.7kA=36.7

32、kA 4)三相短路容量 )(3) Sk(33Uc2Ik-2=3′0.4kV′33.7kA=23.3MV×A -2= 在工程設(shè)計說明書中，往往只列短路計算表，如下表所示。 短路計算表 2、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。電力系統(tǒng)出口斷路器為SNl0—10 II型。試用標幺制法計算系統(tǒng)中k-1點和k-2點的三相短路電流和短路容量。 解：1.確定基準值 Sd=100MV×A，Uc1=10.5kV，Uc2=0.4kV Id1= Sd3Uc1 = 100MV×A3′10.5kV =5.50kA 12 ISd

33、 d2==100MV×A=144kA 3Uc23′0.4kV 2.計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 (1)電力系統(tǒng)的電抗標幺值 由附錄表8查得Soc=500MV×A X* 1=100MV×A500MV×A=0.2 (2)架空線路的電抗標幺值 由表3-1查得X0=0.35W/km X*×A 2=0.35(W/km)′5km′100MV(10.5kV)2=1.59 3)電力變壓器的電抗標幺值 由附錄表5查得，Uk％=5 3 X*=X*5′100′10kV×A 34=5′100MV×A100′1000kV×A=100′1000kV×A

34、=5.0 繪短路等效電路圖如下圖所示： 3.計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標幺值 X*** ?(k-1)=X1+X2=0.2+1.59=1.79 (2)三相短路電流周期分量有效值 I(3)Id1 k-1=X*=5.50kA=3.07kA ?(k-1)1.79 (3)其他三相短路電流 I"(3)=I(3) ￥=I(3) k-1=3.07kA i(3) sh=2.55′3.07kA=7.83kA I(3) sh=1.51′3.07kA=4.64kA (4)三相短路容量 13

35、 ) Sk(3=-1SdX* ?(k-1)=100MV×A1.79=55.9MV×A 4.計算k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標幺值 ***** X?=X1+X2+X3//X4=0.2+1.59+(k-2)52=4.29 (2)三相短路電流周期分量有效值 ) Ik(3=-2Id1X?(k-2)*=144kA4.29=33.6kA (3)其他三相短路電流 (3)(3) I"(3)=I￥=Ik-2=33.6kA ish=1.84′33.6kA=61.8kA (3) I￥

36、(3)=1.09′33.6kA=36.6kA (4)三相短路容量 ) Sk(3=-2SdX* ?(k-2)=100MV×A4.29=23.3MV×A 由此可見，采用標幺制法的計算結(jié)果與歐姆法計算的結(jié)果基本相同。 3、已知工廠變電所380V側(cè)母線上接有250kW感應(yīng)電動機一臺，平均cosj=0.7，效 (3)率h=0.75，380V母線的短路電流Ik(3)=33.7kA,ish=62.0kA；該母線采用LMY-100×10的 硬鋁母線，水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm。試求該母線三相短路時所受的最大電動力，并校驗其動穩(wěn)

37、定度。如果此母線的短路保護動作時間為0.6s，低壓斷路器的斷路時間為0.1s。該母線正常運行時最高溫度為55°C。校驗其熱穩(wěn)定度。 解：1.計算母線短路時所受的最大電動力 電動機額定電流為 IN×M=250kW 3′380V′0.7′0.75=0.724kA 由于IN×M>0.01Ik(3)，該電動機的反饋電流沖擊值為 ish×M=6.5′1′0.724kA=4.7kA 因此母線在三相短路時所受的最大電動力為 F(3)=3(ish+ish×M)×(3)2la′10-7N/A 2 14 =3(62.0′103A+4.7′103A)2′ 2.

38、校驗?zāi)妇€短路時的動穩(wěn)定度 母線在F(3)作用時的彎曲力矩為 M=F(3)0.9m0.16m′10-72N/A=4334N l 10 bh 62=4334N′0.9m102=390N×m 母線的截面系數(shù)為 W==(0.1m)′0.01m 6=1.667′10-5m 3 母線在三相短路時所受到的計算應(yīng)力為 sc=M W=390N×m 1.667′10-5m3=23.4′10Pa=23.4MPa 6 硬鋁母線(LMY)的允許應(yīng)力為 sal=70MPa>sc=23.4MPa 由此可見

39、該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。 3.母線滿足短路熱穩(wěn)定度的最小允許截面 2附錄表7C=87As/mm，圖3-12qL=55°C曲線得KL?0.5′104A2×s/mm4 tima=tk+0.05s=top+toc+0.05s=0.6s+0.1s+0.05s=0.75s tima C0.75s87As/mm2Amin=I(3) ￥=33.7′10A′3=335mm2 母線截面為A=100×10mm2=1000mm2>Amin，該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。 第四章 1、 開關(guān)觸頭間產(chǎn)生電弧的根本原因是什么?發(fā)生電弧有哪些游離方式?其中最初的游離方式是什么?維持電弧主要

40、靠什么游離方式? 產(chǎn)生電弧的原因： 觸頭在分斷電流時，觸頭本身及觸頭周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子，在外加電壓足夠大時，產(chǎn)生強烈的電游離而發(fā)生電弧。 產(chǎn)生電弧的游離方式： （1）熱電發(fā)射：觸頭分斷電流時，陽極表面大電流收縮集中，出現(xiàn)熾熱光斑，溫度很高，觸頭表面電子吸收熱能，發(fā)射到觸頭間隙，形成自由電子。 （2）高電場發(fā)射：觸頭開斷初，電場強度大，觸頭表面電子被強行拉出。 （3）碰撞游離：高速電子碰撞中性質(zhì)點，使中性質(zhì)點變成正離子和自由電子，當離子濃度足夠大時，介質(zhì)擊穿產(chǎn)生電弧。 （4）熱游離：電弧中心溫度高達10000攝氏度，電弧中的中性質(zhì)點游離為正離子和自由電子。 最初的游

41、離方式：熱電發(fā)射。 維持電弧主要靠：碰撞游離產(chǎn)生電弧 熱游離維持電弧。 15 2、使電弧熄滅的條件是什么?熄滅電弧的去游離方式有哪些?開關(guān)電器中有哪些常用的滅弧方法? 電弧熄滅的條件： 去游離率>游離率 熄滅電弧的去游離方式： 正負帶電質(zhì)點的“復合”，重新成為中性質(zhì)點 正負帶電質(zhì)點的“擴散”，使電弧區(qū)帶電質(zhì)點減少 開關(guān)電器中常用的滅弧方法 速拉滅弧法、冷卻滅弧法、吹弧滅弧法、長弧切短滅弧法、粗弧切短滅弧法、狹溝滅弧法、真空滅弧法 、SF6滅弧法。 3、高壓隔離開關(guān)有哪些功能?有哪些結(jié)構(gòu)特點? 隔離高壓電源、保證設(shè)備和線路的安全檢修。斷開后有明

42、顯可見的斷開間隙，沒有專門的滅弧裝置，不允許帶負荷操作，可以通斷不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路，與高壓斷路器配合使用。 4、高壓負荷開關(guān)有哪些功能?它可裝設(shè)什么保護裝置?它靠什么來進行短路保護? 功能：具有簡單的滅弧裝置，能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。 可裝設(shè)熱脫扣器保護裝置，它與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進行短路保護。 5、高壓斷路器有哪些功能? 功能：能通斷負荷電流和短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。 6、熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高低壓斷路器及低壓刀開關(guān)在選擇時，哪些需校驗斷流能力?哪些需校驗短路動、熱

43、穩(wěn)定度? 校驗斷流能力：熔斷器、高壓負荷開關(guān)、高低壓斷路器、低壓刀開關(guān)。 校驗短路動、熱穩(wěn)定度：高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高低壓斷路器。 7、工廠或車間變電所的主變壓器臺數(shù)如何確定?主變壓器容量又如何確定? 臺數(shù)選擇：滿足用電負荷對供電可靠性的要求，對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大，采用經(jīng)濟運行方式。一般車間變電所采用一臺，應(yīng)考慮欠負荷的發(fā)展，有一定余地。 主變壓器容量的選擇： 裝設(shè)一臺主變壓器 SN.T3S30 SN.T=(0.6~0.7)S30 SN.T3S30(1+2) 裝設(shè)兩臺主變壓器 車間變電所單臺變?nèi)萘可舷蓿?000KVA或1250K

44、VA 8、電力變壓器并列運行必須滿足哪些條件? （1）變壓器的一、二次額定電壓必須對應(yīng)相等。 （2）變壓器的阻抗電壓（短路電壓）必須相等。 （3）變壓器的連接組別必須相同。 16 （4）變壓器的容量盡量相同或相近，最大容量與最小容量之比不超過3：1。 9、電流互感器和電壓互感器使用時注意事項？ 電流互感器使用注意事項： （1） 工作時二次側(cè)不得開路， （2） 二次側(cè)有一端必須接地， （3） 電流互感器在連接時，要注意其端子的極性。 電壓互感器的使用注意事項： （1） 工作時二次側(cè)不得短路， （2） 二次側(cè)有端必須接地

45、， （3） 互感器在連接時注意其端子的極性。 10、對工廠變配電所主接線有哪些基本要求?變配電所主接線圖有哪些繪制方式?各適用于哪些場合? 對工廠變配電所主接線的基本要求：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟。 主接線圖繪制形式：系統(tǒng)式主接線圖——用于變配電所的運行中， 裝置式主接線圖——用于變配電所施工圖中使用。 11、變配電所所址選擇應(yīng)考慮哪些條件? 所址選擇的一般原則： 接近負荷中心 無劇烈振動或高溫的場所 進出線方便 塵土少、無腐蝕性氣體 接近電源

46、側(cè) 不在廁所、有水的下方 設(shè)備運輸方便 不在有爆炸危險的地方 計算題 1、已知配電所10kV母線短路時的Ik (3) =2.86kA，線路的計算電流為350A，繼電保 護動作時間為1.1s，斷路器斷路時間取0.2s。試選擇10kV高壓配電所進線側(cè)的高壓戶內(nèi)少油斷路器的型號規(guī)格。 解：初步選用SNl0-10型，根據(jù)線路計算電流，試選SNl0-10Ⅰ型斷路器來進行校驗，如下表所示。校驗結(jié)果，所選SNl0-10Ⅰ型是合格的。 17 2、某10／0.4kV變電所，總計算負荷為1200kV·A

47、，其中一、二級負荷680kV·A。試初步選擇該變電所主變壓器的臺數(shù)和容量。 解：根據(jù)變電所有一、二級負荷的情況，確定選兩臺主變壓器。 每臺容量SN×T =(0.6～0.7)×1200kV·A=(720～840)kV·A，且SN×T≥680kV·A， 初步確定每臺主變壓器容量為800kV·A。 3、現(xiàn)有一臺S9-800/10型配電變壓器與一臺S9-2000/10型配電變壓器并列運行，均為Dynll聯(lián)結(jié)。負荷達到2800kV·A時，變壓器中哪一臺將要過負荷?過負荷可達多少? 解：并列運行的變壓器之間的負荷分配是與阻抗標幺值成反比的。 變壓器的阻抗標幺值按下式計算

48、 Z* T=Uk00Sd100SN 通常取 Sd=100MV×A=105KV×A； =5，S9-2000變壓器(T2)的Uk= 6， 查附錄表5-1，得S9-800變壓器(T1)的Uk0000 兩臺變壓器的阻抗標幺值分別為(取Sd=105kV×A)： * T1 Z=5′10kV×A100′800kV×A 6′10kV×A55=6.25 Z* T2=100′2000kV×A=3.00 在負荷達2800kV·A時各臺負擔的負荷分別為 ST1=2800kV×A′ ST2=2800kV×A′3.0

49、06.25+3.006.25 6.25+3.00=908kV×A =1892kV×A 變壓器(T1)將過負荷(908-800)kV·A=108kV·A，將超過其額定容量13.5％。 按規(guī)定，油浸式電力變壓器正常允許過負荷可達20％(戶內(nèi))或30％(戶外)。因此變壓器過負荷13.5％還是在允許范圍內(nèi)的。 另外，從上述兩臺變壓器的容量比來看，800kV·A：2000kV·A=1：2.5，尚未達到一般不允許的容量比1：3。但考慮到負荷的發(fā)展和運行的靈活性，S9—800／10型變壓器宜換以 較大容量的變壓器。 第五章 1、高、低壓線路的接線方式有哪幾種？ 接線方式有：放射式、

50、樹干式、環(huán)形。 2、架空線路和電纜線路的組成。 組成：導線、電桿、絕緣子、線路、金具等。 18 3、導線和電纜的選擇應(yīng)滿足哪些條件? 發(fā)熱條件，電壓損耗條件，經(jīng)濟電流密，機械強度。 計算題 1、有一條采用BLX-500型鋁芯橡皮線明敷的220／380V的TN-S線路，線路計算電流為150A，當?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?30°C。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導線截面。 解：(1)相線截面Aj的選擇 查附錄表19—1得環(huán)境溫度為30°C時明敷的BLX-500型截面為50mm2的鋁芯橡皮線的Ial=163A>I30=150A，滿足發(fā)熱條件。因此相線截面選

51、為Aj=50mm2。 (2)中性線截面A0的選擇 按A0≥0.5Aj，選A0=25mm2。 (3)保護線截面APE的選擇 由于Aj>35mm2，故選APE≥0.5Aj=25mm2。 所選導線型號可表示為：BLX-500-(3×50+1×25+PE25)。 2、上題所示TN-S線路，如果采用BLV-500型鋁芯塑料線穿硬塑料管埋地敷設(shè)，當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁貫?25°C。試按發(fā)熱條件選擇此線路導線截面及穿線管 解：查附錄表19-3得+25°C時5根單芯線穿硬塑料管(PC)的BLV-500型截面為120 mm2的導線允許載流量Ial=160A> I30=150A。

52、因此按發(fā)熱條件，相線截面選為120 mm2。 中性線截面按A0≥0.5Aj，選A0=70 mm2。 保護線截面按APE≥0.5Aj，選APE=70 mm2。 穿線的硬塑料管 選擇結(jié)果可表示為：BLV-500-(3×120+1×70+PE70)-PC80，其中PC為硬塑管代號。 3、有一條用LGJ型鋼芯鋁線架設(shè)的5km長的35kV架空線路，計算負荷為2500kW，cosj=0.7，Tmax=4800h。試選擇其經(jīng)濟截面，并校驗其發(fā)熱條件和機械強度。 解：(1)選擇經(jīng)濟截面 19 I30=p303UNcosj=2500kW3′35kV′0.7=58.9A 由表5—3

53、查得jec=1.15A／mm2 Aec=58.9A1.15A/mm2=51.2 mm2 選標準截面50 mm2，即選LGJ-50型鋼芯鋁線。 （2）校驗發(fā)熱條件 查附錄表16得LGJ-50的允許載流量Ial=178A> I30=58.9A，滿足發(fā)熱條件。 (3)校驗機械強度 查附錄表14得35kV架空鋼芯鋁線的最小截面Amin=35mm2<A=50 mm2，選LGJ-50型鋼 芯鋁線也滿足機械強度要求。 4試驗算3題所選LGJ-50型鋼芯鋁線是否滿足允許電壓損耗5%的要求。已知該線路導線為水平等距排列，相鄰線距為1.6m。 解：由上題知P30=2500kW，

54、cosj=0.7，因此tanj=1，Q30=2500kvar。 用A=50 mm2和aav=1.26×1.6m?2m查附錄表6，得R0=0.68W／km，X0=0.39W／km。 線路的電壓損耗為 DU=2500kW′(5′0.68)W+2500kvar′(5′0.39)W 35kV 100′382V 3500V =382V 線路的電壓損耗百分值為 DU%==1.09%<DUal=5% 選LGJ-50型鋼芯鋁線滿足電壓損耗要求。 5、某220／380V線路，采用BLX-500-(3×25+1×16) mm2的四根導線明敷，在距線路首端50m

55、處，接有7kW電阻性負荷，在線路末端(線路全長75m)接有28kW電阻性負荷。試計算該線路的電壓損耗百分值。 解：查表5-4得C=46.2kW·m／mm2，而∑M=7kW′50m+28kW′75m=2450kW×m M? DU%=CA245046.2′25==2.12% 6、 某220/380V的TN-C線路，如下圖所示。線路擬采用BX-500型銅芯橡皮絕緣線戶內(nèi)明敷，環(huán)境溫度為30℃,允許電壓損耗為5%。試選擇該線路的導線截面。 解：（1）線路的等效變換 20 將圖a所示帶均勻分布負荷的線路，等效變換為圖b所示集中負荷的線路。

56、 原集中負荷p1=20kW,cosj1=0.8,tanj1=0.75,故q1=20kW′0.75=15kvar。 原分布負荷p2=0.4(kW/m)′50m=20kW,cosj2=0.8,tanj2=0.75, 故q2=20kW′0.75=15kvar。 （2）按發(fā)熱條件選擇導線截面 線路中的最大負荷（計算負荷）為 P=p1+p2=20kW+20kW=40kW Q=q1+q2=15kvar+15kvar=30kvar S= I= P+Q 2 2 =40 2 +30kV×A=50kV×A 2 S3U N = 50kV×

57、A3′0.38kV =76A 2 查附錄表19-1，得BX-500型導線A=10mm在30℃明敷時的Ial=77A>I=76A。 因此可選3根BX-500-1×10導線作相線，另選1根BX-500-1×10導線作PEN線。 （3）校驗機械強度 查附錄表15，室內(nèi)明敷銅芯線最小截面為1mm，以上所選導線滿足機械強度要求。 （4）校驗電壓損耗 查附錄表6，BX-500-1×10導線的電阻R0=2.19W/km，電抗（線距按150mm計） X0=0.31W/km。線路的電壓損耗為 DU=[(p1L1+p2L2)R0+(q1L1+q2L2)X0]/UN 21 2

58、 =[(20′0.04+20′0.055)′2.19+(15′0.04+15′0.055)′0.31]/0.38 =12V NDU%=100DU/U=100′12V/380V=3.2%

59、KIPK IN.FE￡KOLIal 2、保護電力變壓器 IN.FE=(1.5~2.0)1N.T 考慮因素：熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負荷電流， 熔體電流要躲過變壓器低壓側(cè)電機起動的尖峰電流， 熔體電流要躲過變壓器空載含閘電流。 3、保護電壓互感器 RN2為0.5A 3、選擇熔斷器時應(yīng)考慮哪些條件? 熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。 熔斷器的額定電流不應(yīng)小于它所裝熔體的額定電流。 熔斷器的額定類型應(yīng)滿足技術(shù)要求。 4、低壓斷路器的瞬時、短延時和長延時過流脫扣器的動作電流各如何整定?其熱脫扣器的動作電流又如何整定? （1）瞬時過流脫扣器動作電流

60、的整定 動作電流 IOP(0)3KrelIpk 可靠系數(shù)Krel取值為DW:1.35;DZ:2~2.5 （2）短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定 動作電流 Iop(5)3KrelIpk Kre取值為1.2 l 動作時間 0.2s,0.4s, 0.6s三級,時間差0.2s 22 （3）長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定 動作電流 Iop(l)3KrelI30 Kre取值為1.1 l 動作時間：反時限最長1-2h （4）熱脫扣器動作電流的整定 過負荷保護 IOP.TR3KrelI30 Kre取值為1.1 l 5、低壓斷

61、路器如何選擇? 選擇低壓斷路器應(yīng)滿足的條件： 低壓斷路器的額定電壓不低于保護線路的額定電壓。 低壓斷路器的額定電流不小于它所安裝的脫扣器的額定電流。 低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝、保護、操作方式的要求。 6、分析定時限過電流保護的原理。 定時限過電流保護裝置的原理電路如圖所示，其工作原理如下：當一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA瞬時動作，閉合其觸點，使時間繼電器KT動作。KT經(jīng)過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯(lián)的信號繼電器(電流型)KS和中間繼電器KM動作。KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF

62、跳閘，切除短路故障。QF跳閘后，其輔助觸點QFl—2隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電保護裝置除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動復位。 定時限過電流保護的原理電路圖 a)接線圖 b)展開圖 7、分析在單相接地保護中，零序電流保護原理。 原理如下:如果電纜WL1的A相發(fā)生接地故障，A相不存在對地電容電流，B相和C相有對地電容電流。電纜WL2和WL3也只有B相和C相有對地電容電流。所有這些對地電容電流都要經(jīng)過接地故障點。故障電纜A相芯線上流過所有電容電流之和，且與同一電纜的其他完好的B相和C相芯線及其金屬外皮上所流過的電容電流

63、恰好抵消，而除故障電纜外的其他電纜的所有電容電流I3～I6則經(jīng)過電纜頭接地線流入地中。接地線流過的這一不平衡電流(零序電流)就要在零序電流互感器TAN的鐵心中產(chǎn)生磁通，使TAN的二次繞組感應(yīng)出電動勢，使接于二次側(cè)的電流繼電器KA動作，發(fā)出報警信號。必須強調(diào)：電纜頭的接地線必須 穿過零序電流互感器的鐵心，否則接地保護裝置不起作用，如圖所示。 23 計算題 1、有一臺Y型電動機，其額定電壓為380V，額定功率為18.5kW，額定電流為35.5A，起動電流倍數(shù)為7?，F(xiàn)擬采用BLV型導線穿焊接鋼管敷設(shè)。該電動機采用RT0型熔斷器作短 (3)路保護，短路電流IK最大可達13

64、kA。試選擇熔斷器及其熔體的額定電流，并選擇導線截 面和鋼管直徑(環(huán)境溫度為+300C) 解：(1)選擇熔體及熔斷器的額定電流 IN,PE≥I30=35.5A IN,PE≥KIPK=0.3×35.5A×7=74.55A （輕載啟動K取0.3） 由附錄表10-1，選RT0-100型熔斷器，IN,FU=100A，熔體選IN,PE= 80A。 (2)校驗熔斷器的斷流能力 查附錄表10-1，熔斷器的IOC=50kA>I"(3)=IK=13kA，其斷流能力滿足要求。 (3)選擇導線截面和鋼管直徑 按發(fā)熱條件選擇，查附錄表19-2得A=10mm2的BLV型鋁芯塑料線三根

65、穿鋼管時： Ial(300c)=41A>I30=35.5A，滿足發(fā)熱條件，相應(yīng)選鋼管SC20mm。 校驗機械強度：查附錄表15，穿管鋁芯線的最小截面為2.5mm2＜10mm2，滿足要求。 (4)校驗導線與熔斷器保護的配合 24 (3) 電動機安裝在一般車間 IN,PE≤2.5Ial 現(xiàn)IN,PE=80A<2.5×41A=102.5A，故滿足熔斷器保護與導線的配合要求。 2、如下圖所示，設(shè)FUl(RT0型)的IN,PE1=100A，F(xiàn)U2(RMl0型)的IN,FE2=6

66、0A。k點的三 (3) 相短路電流IK=1000A。試檢驗FUl和FU2是否能選擇性配合。 解：由IN,PE1=100A和IK=1000A查附錄表10—2曲線 得t1≈O.3s。 由IN,FE2=80A和IK=1000A查附錄表9—2曲線得t2≈0.08s。 t1=O.3s>3t2=3′0.08s=0.24s 因此FUl與FU2能保證選擇性動作。 3、有一條380V動力線路，I30=120A，IPK=400A；線路首端的Ik=18.5kA。當?shù)丨h(huán)境溫度為+300C。試選擇此線路的BLV型導線的截面、穿線的硬塑料管直徑及線路首端裝設(shè)的DWl6型低壓斷路器及其過流脫扣器的規(guī)格。 解：(1)選擇低壓斷路器及其過流脫扣器規(guī)格 查附錄表11，DWl6-630斷路器的過流脫扣器額定電流IN.OR=160A>I30=120A 初步選DWl6-630型低壓斷路器，其IN.OR=160A. 設(shè)瞬時脫扣電流整定為3倍，OP(0)=3×160A=480A。而KRELIPK=1.35×400A=540A，不滿足I