《供配電技術(shù)》唐志平第三版習(xí)題答案全.doc

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1、第 1 章 電力系統(tǒng)概論 1-1 什么叫電力系統(tǒng)？為什么要建立電力系統(tǒng)？ 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、電力線路和電能用戶組成的一個整體。 為了充分利用動力資源，降低發(fā)電成本，發(fā)電廠往往遠(yuǎn)離城市和電能用戶，因此，這就需 要輸送和分配電能，將發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)過升壓、輸送、降壓和分配，送到用戶。 1-2 供配電系統(tǒng)由那些部分組成？在什么情況下應(yīng)設(shè)總降壓變電所或高壓配電所？ 供配電系統(tǒng)由總降變電所、高壓配電所、配電線路、車間變電所和用電設(shè)備組成。 總降壓變電所是企業(yè)電能供應(yīng)的樞紐。它將 35kV～110kV 的外部供電電源電壓降為 6～ 10kV 高壓配電電壓，供給高壓配電所、車間變電所和高壓用電設(shè)

2、備。高壓配電所集中接受 6～10kV 電壓，再分配到附近各車間變電所和高壓用電設(shè)備。一般負(fù)荷分散、廠區(qū)大的大 型企業(yè)設(shè)置高壓配電所。 1-3 發(fā)電機的額定電壓、用電設(shè)備的額定電壓和變壓器額定電壓是如何規(guī)定的？為什么？ 用電設(shè)備的額定電壓等于電力線路的額定電壓；發(fā)電機的額定電壓較電力線路的額定電壓 要高 5%；變壓器的一次繞組的額定電壓等于發(fā)電機的額定電壓( 升壓變壓器)或電力線路的 額定電壓(降壓變壓器)；二次繞組的額定電壓較電力線路的額定電壓要高 10%或 5%(視線 路的電壓等級或線路長度而定)。 額定電壓是能使電氣設(shè)備長期運行在經(jīng)濟效果最好的電壓，它是國家根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展的需要 及電力的水平

3、和發(fā)展的趨勢經(jīng)過全面技術(shù)經(jīng)濟分析后確定的。 1-4 電能的質(zhì)量指標(biāo)包括哪些？ 電能的質(zhì)量指標(biāo)是指電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、供電可靠性。 1-5 什么叫電壓偏移，電壓波動和閃變？如何計算電壓偏移和電壓波動？ 電壓偏差是電壓偏離額定電壓的幅度。電壓波動是指電壓的急劇變化。周期性電壓急劇變 化引起光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象，成為閃變。 電壓偏差一般以百分?jǐn)?shù)表示，即 ，式中 為電壓偏差百分?jǐn)?shù)； 為實際電壓； 為額定電壓。%10NU????%U?UN 電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)來表示，即 maxin10NU???? 式中， 為電壓波動； 為電壓波動百分?jǐn)?shù)； ， 為電壓波動

4、的最大值和最?%?maxUin 小值（kV） ； 為額定電壓（kV ） 。N 1-6 電力系統(tǒng)的中性點運行方式有哪幾種？中性點不接地電力系統(tǒng)和中性點直接接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地時各有什么特點？ 電力系統(tǒng)的中性點運行方式有三種：中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中 性點直接接地系統(tǒng)。中性點不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地相對地電壓為零，電容 電流為零，非接地相對地電壓升高為線電壓，電容電流增大 倍，但各相間電壓（線電壓） 仍然對稱平衡。中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，通過中性點形成單相短路，產(chǎn)生很 大的短路電流，中性點對地電壓仍為零，非接地相對地電壓也不發(fā)生變化。 1-7 電力負(fù)荷按

5、對供電可靠性要求分幾類？對供電各有什么要求？ 電力負(fù)荷按對供電可靠性可分為三類，一級負(fù)荷，二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。對供電的要求： 一級負(fù)荷要求最嚴(yán)，應(yīng)由兩個獨立電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一電源應(yīng)不同時 受到損壞，在一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，除上述兩個獨立電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 為保證對特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。二級負(fù)荷要求比一級 負(fù)荷低，應(yīng)由兩回線路供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺，從而做到當(dāng)電力變壓器發(fā)生故障或 電力線路發(fā)生常見故障時，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。三級負(fù)荷要求最低，沒有 特殊要求，一般有單回路電力線路供電。 1-8 試確定圖所示供電系統(tǒng)中發(fā)電

6、機 G 和變壓器 1T，2T 和 3T 的額定電壓。 解： 發(fā)電機的額定電壓 U = 1.0510KV = 10.5kV; 變壓器 1T 的額定電壓一次側(cè) U = 10.5kV； 二次側(cè) U = 1.135kV= 38.5kV； 變壓器 2T 的額定電壓一次側(cè) U = 35kV； 二次側(cè) U = 1.0510kV= 10.5kV； 變壓器 3T 的額定電壓一次側(cè) U= 10kV； 二次側(cè) U= 1.050.38= 0.399kV； 1-9 試確定圖中所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機 G，變壓器 2T，3T 線路 1WL，2WL 的額定電壓。 解：發(fā)電機

7、 G，額定電壓 U=1.05U1=10.5kV 變壓器 2T U1=U=10.5kV U2=1.1220=242kV 故額定電壓為：10.5/242； 變壓器 3T U1=220kV U2=1.1110=121kV U3=1.0510=10.5kV 線路 1WL 的額定電壓為 U=10kV 線路 2WL 的額定電壓為 U=0.38kV 1-10 試查閱相關(guān)資料或網(wǎng)上查閱，找出去年我國的發(fā)電機裝機容量，年發(fā)電量和年用電量。 答案（略）

8、 1-11 畫出中性點不接地系統(tǒng) A 相發(fā)生單相接地時的相量圖。 第 2 章 負(fù)荷預(yù)測 2-1 什么叫負(fù)荷曲線？有哪幾種？與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量有哪些？ 答：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點和 規(guī)律。 負(fù)荷曲線按負(fù)荷的功率性質(zhì)不同，分有功負(fù)荷和無功負(fù)荷曲線；按時間單位的不同， 分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對象不同，分用戶，車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。 與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量有：年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時；平均負(fù)荷和負(fù)荷系 數(shù)。 2-2 什么叫年最大負(fù)荷利用小時？什么叫年最大負(fù)荷和年平均負(fù)荷？什么叫負(fù)荷系數(shù)？ 答：年最大負(fù)荷利用小時是指負(fù)荷以年最大負(fù)荷 持

9、續(xù)運行一段時間后，消耗的電maxP 能恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能，這段時間就是最大負(fù)荷利用小時。 年最大負(fù)荷 指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（為防偶然性，這樣的工作班至少要在maxP 負(fù)荷最大的月份出現(xiàn) 2～3 次）30 分鐘平均功率的最大值，因此年最大負(fù)荷有時也稱為 30 分鐘最大負(fù)荷 。0 負(fù)荷系數(shù) 是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值。LK 2-3 什么叫計算負(fù)荷？為什么計算負(fù)荷通常采用 30min 最大負(fù)荷？正確確定計算負(fù)荷有何 意義？ 答：計算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個等效負(fù)荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變 動負(fù)荷時產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計算負(fù)荷。 導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定

10、溫升的時間大約為(3~4) ， 為發(fā)熱時間常數(shù)。對中小截面的? 導(dǎo)體，其 約為 10min 左右，故截流倒替約經(jīng) 30min 后達(dá)到穩(wěn)定溫升值。但是，由于較大? 截面的導(dǎo)體發(fā)熱時間常數(shù)往往大于 10min，30min 還不能達(dá)到穩(wěn)定溫升。由此可見,計算負(fù) 荷 Pc 實際上與 30min 最大負(fù)荷基本是相當(dāng)?shù)摹?計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算符合的確定是否合理，將直接影響到電氣 設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否合理。計算負(fù)荷不能定得太大，否則選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電 纜將會過大而造成投資和有色金屬的浪費;計算負(fù)荷也不能定得太小，否則選擇的電氣設(shè)備 和導(dǎo)線電纜將會長期處于過負(fù)荷運行，增加電能損耗，產(chǎn)

11、生過熱，導(dǎo)致絕緣體過早老化甚 至燒毀。 2-4 各工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定? 答：長期工作制和短期工作制的設(shè)備容量就是該設(shè)備的銘牌額定功率，即 Pe=PN 反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下 的功率。 2-5 需要系數(shù)的含義是什么? 答：所有用電設(shè)備的計算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量,兩者之間存在一個比值關(guān)系，因此 需要引進(jìn)需要系數(shù)的概念,即： 。cdePK? 式中，K d 為需要系數(shù)；P c 為計算負(fù)荷；P e 為設(shè)備容量。 形成該系數(shù)的原因有：用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個 平均效率；用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運行,因此引入符

12、合系數(shù) KL；用電設(shè)備本身及配電線路 有功率損耗，所以引進(jìn)一個線路平均效率 ；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時運行，wL? 故引入一個同時系數(shù) 。? 2-6 確定計算負(fù)荷的估算法.需要系數(shù)法和二項式法各有什么特點？各適合哪些場合？ 答：估算法實為指標(biāo)法，其特點是進(jìn)行方案比較時很方便，適用于做任務(wù)書或初步設(shè)計 階段；需要系數(shù)法的特點是簡單方便，計算結(jié)果較符合實際，而長期使用已積累了各種設(shè) 備的需要系數(shù)，是世界各國普遍采用的方法，適用于多組三相用電設(shè)備的計算負(fù)荷；二項 式法其特點是既考慮了用電設(shè)備的平均負(fù)荷，又考慮了幾臺最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷， 其計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得多，適用

13、于容量差別懸殊的用電設(shè)備的負(fù)荷 計算。 2-7 在確定多組用電設(shè)備總的視在計算負(fù)荷和計算電流時，可否將各組的視在計算負(fù)荷和 計算電流分別直接相加？為什么？應(yīng)如何正確計算？ 答：不可以。需要考慮用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素，因此在確定總計算負(fù) 荷時，只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷， 即： maxa()tantnceiPbcPQ?????????? 式中， 為各用電設(shè)備組的平均功率，其中 是各用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?)ei? eP? 為每組用電設(shè)備組中 臺容量較大的設(shè)備的附加負(fù)荷； 為附加負(fù)荷最大的一組xcPx max()c 設(shè)備的附加負(fù)荷； 為

14、最大附加負(fù)荷設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值。matn? 2-8 在接有單相用電設(shè)備的三相線路中, 什么情況下可將單相設(shè)備與三相設(shè)備綜合按三相 負(fù)荷的計算方法計算確定負(fù)荷? 而在什么情況下應(yīng)進(jìn)行單相負(fù)荷計算? 答: 單相設(shè)備應(yīng)盡可能地均勻分布在三相上 ,以使三相負(fù)荷保持平衡. a: 三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?15%時,單相設(shè)備可按三相負(fù)荷平 衡計算. b: 三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?15%時,應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等 效三相設(shè)備容量,再算出三相等效計算負(fù)荷. 2-9 如何分配單相（220 伏， 380 伏）用電設(shè)備，使計算負(fù)荷最小？如何將單相負(fù)荷簡便地 換算成三

15、相負(fù)荷？ 答：可以用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法來分配用電設(shè)備； 這樣換算：⑴當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?15%，單相設(shè)備按三相負(fù)荷平衡來 計算。⑵當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?15%，應(yīng)該換成等效三相設(shè)備容量，再算 出三相等效計算負(fù)荷。 2-10 電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計算？其中哪些損耗是與負(fù)荷無關(guān)的？ 哪些損耗與負(fù)荷有關(guān)？按簡化公式如何計算？ 解：有功功率損耗=鐵損+ 銅損= FeCuP?A 有功功率損耗為： 22cTFeCuFeCu0kNSP.NPcS????????????????AA 無功功率= 0QA

16、 △Q 0 是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通電流造成的，△Q 是變壓器負(fù)荷電流在一次， 二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功損耗。 無功功率損耗為： 2c0ckT00NNSISU1??????????????????????AA％ ％ △P Fe 和△Q 0 是與負(fù)荷無關(guān)，△P Cu 和△Q 與負(fù)荷有關(guān) 簡化公式： 20k2TNtIUS1???A％ ％（ ） 2-11 什么叫平均功率因數(shù)和最大負(fù)荷時功率因數(shù)?各如何計算?各有何用途? 答:平均功率因數(shù)是指導(dǎo)在某一時間內(nèi)的平均功率因數(shù) ,也稱加權(quán)平均功率因數(shù).最大負(fù)荷時 的功率因數(shù)是指在年最大負(fù)荷時的功率因數(shù).平均功率因數(shù)計算功式:略 用途供電部門

17、能根據(jù)月平均功率因數(shù)來調(diào)整用戶的電費電價. 2-12 進(jìn)行無功功率補償，提高功率因數(shù)，有什么意義？如何確定無功補償容量？ 答：降低電能損耗, 降低電壓損失,提高供電設(shè)備利用率。 補償容量（1）采用固定補償 ，式中，Q cc 為補償容量；P av 為平cav1av2QPtgt??（ － ） 均有功負(fù)荷，P av =αPc 或 Wa/t，P c 為負(fù)荷計算得到的有功計算負(fù)荷，α 為有功負(fù)荷系數(shù)， Wa 為時間 t 內(nèi)消耗的電能； tgφav1 為補償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgφ av2 為補償后平 均功率因數(shù)角的正切值；tgφ av1－tgφ av2 稱為補償率，可用△q c 表示（2）采用自

18、動補償 Qcc=Pc（tgφ 1－tgφ 2） 2-13 提高自然功率因素有哪些常用的方法？他們的基本原理是什么？ 答：提高自然功率因素的主要方法有： 1、 合理選擇電動機的規(guī)格、型號 2、 防止電動機空載運行 3、 保證電動機的檢修質(zhì)量 4、 合理選擇變壓器的容量 5、 交流接觸器的節(jié)電運行 他們的基本原理是在不添置任何補償設(shè)備的情況下，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無 功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總功率因素提高。 2-14 并聯(lián)電容器的補償?shù)难b設(shè)有幾種？各有何特點？適用于什么場合？ 答：并聯(lián)電容器的補償?shù)难b設(shè)有一下幾種： 1、 高壓集中補償，指將高壓電容器組集中裝設(shè)在總降壓變電所的 6～10k

19、V 母線上。 該補償方式只能補償總降壓變電所的 6～10kV 母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功 率產(chǎn)生的影響，而對無功功率在即也內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無法補償， 因此補償范圍最小，經(jīng)濟效果較后兩種補償方式差。但由于裝設(shè)集中，運行條件 較好，維護管理方便，投資較少。且總降壓變電所 6～10kV 母線停電機會少，因 此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 2、 低壓集中補償，是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所或建筑物變電所的低壓 母線上。該補償方式只能補償車間變電所或建筑物變電所低壓母線前變電器和高 壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率，對變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補償作用。

20、 但其補償范圍比高壓集中補償要大，而且該補償方式能使變壓器的視在功率減小， 從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟。這種低壓電容器補償屏一般可 安裝在低壓配電室內(nèi)，運行維護安全方便。該補償方式在用戶中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 3、 單獨就地補償（個別補償或分散補償） ，是指在個別功率因素較低的設(shè)備旁邊裝 設(shè)補償電容器組。該補償方式能補償安裝部位以前的所有設(shè)備，因此補償范圍最 大，效果最好。但投資較大，而且如果被補償?shù)脑O(shè)備停止運行的話，電容器組也 被切除，電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器易受 到機械震動及其他環(huán)境條件影響等缺點。所以這種補償方式適用于長期穩(wěn)定運行， 無功功率需

21、要較大，或距電源較遠(yuǎn)，不便于實現(xiàn)其他補償?shù)膱龊稀?2-15 什么是尖峰電流？尖峰電流的計算有什么用處？ 答：尖峰電流是指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù) 1～2 秒的短時最大負(fù)荷電流。 尖峰電流的計算可以提供選定用電設(shè)備的型號以及保護用電設(shè)備等。 2-16 某車間 380 伏線路供電給下列設(shè)備：長期工作的設(shè)備有 7.5kW 的電動機 2 臺，4kW 的電動機 3 臺，3kW 的電動機 10 臺；反復(fù)短時工作的設(shè)備有 42kVA 的電焊機 1 臺(額定 暫載率為 60%， =0.62， =0.85)，10t 吊車 1 臺(在暫載率為 40%的條件下，其額cosN?N? 定功率為 39.6kW， =0.5)

22、。試確定它們的設(shè)備容量。 解： 對于長期工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量就是它們的額定功率，所以長期工作設(shè)備的設(shè)備 容量為： e1 P7.52kW4310k57W????? 對于反復(fù)短時工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量為： 電焊機： e20.6.2. 吊車： 3 P439k501??? 所以，它們的總的設(shè)備容量為： ??e12e372. W27.3 k??總 2-17 已知有一汽車拖拉機廠每年生產(chǎn)拖拉機 2400 臺，汽車 1200 輛，試用估算法求該廠的 計算負(fù)荷。 解：查詢資料得知，生產(chǎn)拖拉機的單位產(chǎn)品耗電量為 5000～8000kWh，這里估算取 6500kWh/臺；生產(chǎn)汽車的單位產(chǎn)品耗電量為 1500

23、～2500kWh，這里估算取 2000kWh/輛。 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)取 4960h。124065160aWmkWhkh???2 24 12max560240439.59cWPkWkT???? 2-18 某廠金工車間的生產(chǎn)面積為 60m32m,試用估算法估算該車間的平均負(fù)荷。 解：查表可知負(fù)荷密度指標(biāo) 220.1/S6390k???av P.1 kW? 答：用估算法估算該車間的平均負(fù)荷為 192 kW 2-19 某工廠 35/6kV 總降壓變電所，分別供電給 1～4 號車間變電所及 6 臺冷卻水泵用的 高壓電動機。1～4 號車間變電所的計算負(fù)荷分別為：P c1=840kW，Q c1=680k

24、var；P c2=920 kw，Q c2=750 kvar；P c3=850 kw，Q c3=700 kvar； Pc4=900 kw，Q c4=720 kvar。高壓電動 機每臺容量為 300 kW，試計算該總降壓變電所總的計算負(fù)荷（忽略線損） 。 解：由題意可知：水泵用的高壓電動機 假設(shè)同時系數(shù) K=0.9 0.8,.65,cos0.8,tan.75dKb??? 1314cePkpkW??0tan4.7vararQ ????ec01c23c4PKP0.918409250kW45 ?????????Q672var37kar2(57)5.3eSVAK68.348.0113ecnIU???

25、? 高壓側(cè) 10.540.eePSkW? 高壓側(cè) 211 6387var9.25eeQVA?1.3cenSIU? 答：該總降壓變電所高壓側(cè)總的計算負(fù)荷 Pe1=4540.33 kw，Q e1=3878.3 kvar ，S e1=5971.25，I ce1=98.62A 2-20 某車間采用一臺 10/0.4kV 變壓器供電，低壓負(fù)荷有生產(chǎn)用通風(fēng)機 5 臺共 60kW，點焊 機（ =65%）3 臺共 10.5kW，有連鎖的連續(xù)運輸機械 8 臺共 40kW，5.1kW 的行車? （ =15%）2 臺。試確定該車間變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷。 解：通風(fēng)機 1110.8,cos.,tan0.75dK?

26、??11648tan.73vr.rcePkWQk? 點焊機 2220.35,cos0,tan13d???226.8.4.84796tan91.3var.reNcdekPKQ??A 有連鎖的連續(xù)運輸機械 330,cos75,tan0.8d???330.7428tan.var4.6rcdekWPk??? 行車 44.15,cos,tn173dK??440..2.9539tan.517var.03reNcdekPQ????A 同時系數(shù)取 ,pqK?? 車間計算負(fù)荷為： 20.9(482.60.59)71.60343var.39var1.479.630.cpciqiccNPkWQ kSkVAIU???

27、?????? 2-21 某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機床電動機 40 臺，總?cè)萘?152kW，其中較大容量的電 動機有 10kW 1 臺、7kW 2 臺、4.5kW 5 臺、2.8kW 10 臺；衛(wèi)生用通風(fēng)機 6 臺共 6kW。試 分別用需要系數(shù)法和二項式法求車間的計算負(fù)荷。 解：需要系數(shù)法：查表 A-1 可得： 冷加工機床： d111K0.,cos.,tan.73??? 10.2530.434726cPkWQk??? 通風(fēng)機組： d2 2K.8 ,cos.,tan0.75?? c2P0.6k4753.??? 車間的計算負(fù)荷: ??c2ceN.93.8W1.6kQ05645

28、08SP .VAI3U9/(1732.)9.7????? 二項式法: 查表 A-1 可得： 冷加工機床: 111110.4,.,5cos0.,tan.73bcx???????ex1(P)52kW8c.7.k3.2???? 通風(fēng)機組: 222206,,5,cos08,tan.75bcx??? 因為 n=6＜2x 2 ,取 x2=3.則??ex2(P).5k3.9c7?? 顯然在二組設(shè)備中 第一組附加負(fù)荷(cP x)1 最大 故總計算負(fù)荷為： c2ceNP(1.839.kW)38.Q70527)kvar62.5arS .4VAI /(U)1???????（ 2-22 某 220/380V 三相四線

29、制線路上接有下列負(fù)荷：220V 3kW 電熱箱 2 臺接于 A 相，6kW1 臺接于 B 相，4.5kW 1 臺接于 C 相；380V 20kW（ =65%）單頭手動弧焊機 1 臺接于 AB 相，? 6kW（ =10%）3 臺接于 BC 相，10.5kW（ =50%）2 臺接于 CA 相。試求該線路的計算負(fù)荷。? 解：（1）電熱箱的各相計算負(fù)荷 查表 A-1 得， ，因此各相的有功計算負(fù)荷為：0.7,cos1,tan0dK??? A 相 1324.ceAPkW? B 相 10.7614.2cdeBPKkW??? C 相 53Ck （2）單頭手動弧焊機的各相計算負(fù)荷 查表 A-1 得， ；查表

30、2-4 得， 時，則0.3,cos.,tan2.68d???cos0.35??127.5.63ABCBAABCAppqq?????? 將各相換算成 的設(shè)備容量，即：10%?23.21.63590.54.8NBCAPkWk???? 各相的設(shè)備容量為 A 相 [1.276.(0.2714.85)]6.4(0533vareABCAPpPkWQq???????? B 相 [.9(.).].2(12761ar50reBABC kk???? C 相 [.4.85(0.27).69]17.3(03vr248areABCPpPQq???????? 各相的計算負(fù)荷為 A 相 20.7164..3var2879c

31、deAKkWk??? B 相 2..07.5r45cdeBPQk C 相 2.132.14.8var7cdeCKkW??? （3）各相總的計算負(fù)荷為（設(shè)同時系數(shù)為 0.95） A 相 12 ()0.95(.2)4.935ccAcP kQ??????? B 相 12 ().(4.16).0953083ccBcKkWk? C 相 12 ()0.95(3.12.)14.576ccCcPKkWQ??????? （4）總的等效三相計算負(fù)荷 因為 A 相的有功計算負(fù)最大，所以 ，則.9,27.35varcmAcmcAPkQk??22314.93.75var80ar.78.0.4133.cmcNPkWQkS

32、KVIAU?????? 2-23 某廠機械工車間變電所供電電壓 10kV，低壓側(cè)負(fù)荷擁有金屬切削機床容量共 920kW， 通風(fēng)機容量共 56kW，起重機容量共 76kW（ =15%）,照明負(fù)荷容量 42kW（白熾燈） ，線路? 額定電壓 380V。試求： （1）該車間變電所高壓側(cè)（10kV）的計算負(fù)荷 ,,coscPQSI?及 （2）若車間變電所低壓側(cè)進(jìn)行自動補償，功率因數(shù)補償?shù)?0.95，應(yīng)裝 BW0.4-28-3 型電容 器多少臺？ （3）補償后車間高壓側(cè)的計算負(fù)荷 ，計算視在功率減小多少？,,cscI及 解：（1）查表 A-1 小批量金屬切削機床： 1110.2,os.5,tan.739

33、084tan.vr.2vardceKPkWQk???? 通風(fēng)機： 222.8,s,ta5.56.ta407r3.6ardcekPk???? 起重機： 3330.,os.,tan12..78tan1.783vr20ardceKWQkk??? 照明： 410vrcPkW 總的計算負(fù)荷為（設(shè)同時系數(shù)為 0.95） 12341()0.95(184.17842)68.453260.3var39var.cos0.6ccccccPKPkWkQQSkVA????????? 變壓器的功率損耗為 .5.14.036.06var24arTcPSkWQ???? 變電所高壓側(cè)總的計算

34、負(fù)荷為 2 7.38ar469.0 271cTccNkSPVAIU????? 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 cos0.586cPS?? （2） 10(tant)2.45[tan(rcos0.6)tan(rcos0.95)]268.4var68.45cQ k??????? 實際補償容量為 280kvar （3）變電所低壓側(cè)視在計算負(fù)荷為 221()78.30.5.416var6.0arcccTSPkVAWQk?????? 變電所高壓側(cè)總的計算負(fù)荷為 21228.27.335919.var.469.7cTcc kSPkVA?????? 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 2cos0.5cS?? 2-24 某廠

35、10kV 母線上的有功計算負(fù)荷為 320kW，平均功率因數(shù)為 0.67。如果要使平均功 率因數(shù)提高到 0.9，在 10kV 母線上固定補償，則需要裝設(shè) BW 型并聯(lián)電容器的總?cè)萘渴嵌?少？并選擇電容器的型號和個數(shù)。 解： 1tant(arcos0.67)1.8v???294312(tatn)=0.753.08-.kvar1496kvrn/./1=5cvvavLcNQPKq??? 考慮到三相均衡分配，每相裝設(shè) 5 個，此時并聯(lián)電容器的實際補償容量為 150kvar。選擇 BW-10.5-10-1 型電容器 15 個。 2-25 某工具廠全年消耗的電能 Wa為 2500 萬度，W r為 2100

36、萬度，供電電壓為 10kV。其平 均有功功率和平均功率因數(shù)是多少？欲將功率因數(shù)提高到 0.9，需裝設(shè) BWF10.5-30-1 并聯(lián) 電容器多少臺？ 解： 7/2.510/86253.8avPt k???112tn4cos(rctan.).t=2853.0.-83kvr1kvrn/./=4avvcNQq????? 考慮到三相平衡應(yīng)裝設(shè) 36 臺，每相 12 臺。 2-26 某工廠 35kV 總降壓變電所 10kV 側(cè)計算負(fù)荷為：1#車間 720kW+j510kvar; 2#車間 580kW+j400kvar; 3#車間 630kW+j490kvar; 4#車間 475Kw+j335kvar(α

37、=0.76, β=0.82,忽略 線損)。試求： （1）全廠計算負(fù)荷及平均功率因數(shù)； （2）功率因數(shù)是否滿足供用電規(guī)程？若不滿足，應(yīng)補償?shù)蕉嗌伲?（3）若在 10kV 側(cè)進(jìn)行固定補償，應(yīng)裝 BW—10.5—16—1 型電容器多少臺？ （4）補償后全廠的計算負(fù)荷及平均功率因數(shù)。 解：(1)1122334470,5var806,9rPkWQk? 全廠計算負(fù)荷： 2164.5varcos(arctn)os(3.8)0.1SpcQPkkWF???? （2） 0.9? 所以不滿足，應(yīng)補償?shù)?0.9 （3） 12(tant)34.7var/64cvPFkQ??? ( 4 ) 補償后功率因數(shù) avcos

38、P/0.92 第 3 章 短路電流計算 3-1 什么叫短路?短路的類型有哪些 ?造成短路的原因是什么?短路有什么危害? 答： 短路是不同相之間，相對中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接. 短路種類有三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路. 短路的原因主要有設(shè)備長期運行，絕緣自然老化，操作過電壓，雷電過電壓，絕緣受到機 械損傷等. 短路的危害： 1 短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度身高，將絕緣損壞。 2 短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電器設(shè)備受到機械損壞。 3 短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重減低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。 4 短路造成停電，給國家經(jīng)濟帶來損失，給人民生活帶累不便。 5 嚴(yán)重的短路將影響電

39、力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運行的同步發(fā)電機失去同步，嚴(yán)重的 可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。 6 單相短路產(chǎn)生的不平橫磁場，對附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響 其正常工作。 3-2 什么叫無限大容量系統(tǒng)?它有什么特征?為什么供配電系統(tǒng)短路時，可將電源看做無限 大容量系統(tǒng)? 答：無限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗和容量無限大的系統(tǒng).它的特征有： 系統(tǒng)的容量無限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過程中維持不變.實際上，任何電力 系統(tǒng)都有一個確定的容量，并有一定的內(nèi)部阻抗.當(dāng)供配電系統(tǒng)容量較電力系統(tǒng)容量小得多， 電力系統(tǒng)阻抗不超過短路回路總阻抗的 5%~10%，或短路點離電

40、源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，發(fā) 生短路時電力系統(tǒng)母線降低很小，此時可將電力系統(tǒng)看做無限大容量。 3-3 無限大容量三相短路時，短路電流如何變化？ 答：三相短路后，無源回路中的電流由原來的數(shù)值衰減到零；有源回路由于回路阻抗減小， 電流增大，但由于回路內(nèi)存在電感，電流不能發(fā)生突變，從而產(chǎn)生一個非周期分量電流， 非周期分量電流也不斷衰減，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流。短路電流周期分量按正弦規(guī)律變化， 而非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減，最終為零，又稱自由分量。 3-4 產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？ 答：（1）短路前電路空載或 cosΦ=1； （2）短路瞬間電壓過零，t=0 時 a=0 度或 180 度； （3）短

41、路回路純電感，即 Φk=90 度。 3-5 什么是次暫態(tài)短路電流? 什么是沖擊短路電流? 什么是穩(wěn)態(tài)短路電流? 它們與短路電 流周期分量有效值有什么關(guān)系? 答： 次暫態(tài)短路電流是短路電流周期分量在短路后第一個周期的有效值. 沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時值. 高壓系統(tǒng) ，1.8,2.5,1.shshshKiII?? 低壓系統(tǒng) 1.3,.84,1.09shshshKiII?? 穩(wěn)態(tài)短路電流是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流.無限大容量系統(tǒng) ，PII? 高壓系統(tǒng) ，低壓系統(tǒng)2.5,.shshiII.84,1.09shshiI? 3-6 什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？ 答：用相對值表示元件的

42、物理量，稱為標(biāo)幺值。任意一個物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值 成為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒有單位。 基準(zhǔn)值的選取是任意的，但為了計算方便，通常取 100MVA 為基準(zhǔn)容量，取線路平均額定 電壓為基準(zhǔn)電壓，即 。1.05davNU?? 3-7 如何計算三相短路電路？ 答：① 根據(jù)短路計算要求畫出短路電流計算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計算有關(guān) 的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點。 ②畫出計算短路電流的等效電路圖，每個元件用一個阻抗表示，電源用一個小圓表示，并 標(biāo)出短路點，同時標(biāo)出元件的序號和阻抗值，一般分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗值。 ③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計算各元件的阻抗標(biāo)幺值 ④等效電路化簡，求出短路

43、回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡化時電路的各種簡化方法都可以使用， 如串聯(lián)、并聯(lián)、Δ-Y 或 Y-Δ 變換、等電位法等。 ⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計算短路電流標(biāo)幺值，再計算短路各量，即短路電 流、沖擊短路電流和三相短路容量。 3-8 電動機對短路電流有什么影響？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，從電源到短路點的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時短路點的電壓可降 為零。接在短路點附近運行的電動機的反電勢可能大于電動機所在處系統(tǒng)的殘壓，此時電 動機將和發(fā)動機一樣，向短路點饋送短路電流，同時電動機迅速受到制動，它所提供的短 路電流很快衰減。 3-9 在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？ 答：㈠ 在

44、三相短路電流計算中 記線路平均額定電壓為 ，avU 短路回路阻抗用 表示。kZ 則有：三相短路電流 ……………①p avkI/1.732? 沖擊電流 ……………②shshpi4I⑶ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? ㈡ 在兩相短路電流計算中 記 為短路點的平均額定電壓，avU 為短路回路的一相總阻抗。kZ 則有：兩相短路電流 ……………③avkU I2Z? 沖擊電流 ……………④shshki1.4I⑵ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? 將①與②、③與④對比可得：

45、 .86kpII0.86 shshii?⑵ ⑶ 由以上分析可得： 在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。 3-10 什么是短路電流的電動力效應(yīng)？如何計算？ 短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很大的電動力和產(chǎn)生很高的溫度，稱 為短路的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)。 短路電流的電動力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時，短路沖擊電流流過導(dǎo)體瞬間，導(dǎo) 線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。 1． 兩平行載流導(dǎo)體間的電動力 式中 a 為兩平行導(dǎo)線間距；l 為導(dǎo)線長；K f為形狀系數(shù)，圓形，712/0fFKilaN???（ ） （ ） 管形導(dǎo)體 Kf=1。 2． 三相平行載流導(dǎo)體間的電動力 ??

46、?273/10fmFIlaN??? 式中 Im為線電流幅值；K f為形狀系數(shù)。 3.短路電流的電動力 三相短路產(chǎn)生的最大電動力為 (3)(3)27/10()fshFKilaN??? 兩相短路產(chǎn)生的最大電動力為 (2)(2)7/()fshkil? 兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為 (2) (3)/shshii? 兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動力的關(guān)系為 23(/)F（ ） （ ） 備注：K f為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體 Kf=1；矩形導(dǎo)體根據(jù)(a-b)/(b+h)和 m=(b/h)查表可 得。 3-11 什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計算？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路

47、時，短路電流非常大。短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很 高的溫度，稱為熱效應(yīng)。 短路發(fā)熱和近似為絕熱過程，短路時導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo) 體的電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下： 12 0.4KLtIRdcm???? 將 代入上式，得0(1)/,(),sRscl??????????2001.[/](1)KLtkItclsd????????? 整理上式后 21002ln().4.4KKL LtK LcIdd AS ??????????????????? 式中，ρ 是導(dǎo)體 0℃時的電阻率 ；α 為 ρ 0 的溫度系數(shù)；c 0 為導(dǎo)體 0℃時的2(/)mk?A 比熱

48、容；β 為 c0 的溫度系數(shù)；γ 為導(dǎo)體材料的密度；S 為導(dǎo)體的截面積（mm2 ） ；l 為導(dǎo) 體的長度（km） ；I Kt 為短路全電流的有效值(A)；A K 和 AL 為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對某 導(dǎo)體材料，A 值僅是溫度的函數(shù)，即 A=f(θ). 短路電流產(chǎn)生的熱量的計算式： ??Kt22imat0Idt??? 短路發(fā)熱假想時間可按下式計算： 2imaKIt.5????????? 式中，t K 為短路持續(xù)時間，它等于繼電保護動作時間 top 和短路器短路時間 toc 之和，即 imaopc Tt?? 在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于 I″=I ∞ ，所以上式變?yōu)閕aKt0.5 導(dǎo)體短路發(fā)

49、熱系數(shù) AK 2KLimaAtSI??? 式中，S 為導(dǎo)體的截面積（mm 2） ，I ∞ 為穩(wěn)態(tài)短路電流（A） ，t ima 為短路發(fā)熱假想時間（s）. 短路熱穩(wěn)定最小截面 Smin (3)miniaKLtI???A 3-12 試求圖 3-18 所示供電系統(tǒng)中 K1 和 K2 點分別發(fā)生三相短路時的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？ 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=Uav，兩個電壓基準(zhǔn)電壓分別是 Ud1=37kV，U d2=6.3kV。 各元件標(biāo)幺值為： 線路 1WL 2*10210.48.5637dXl???A 變壓器 T *2%6.5.kdNS （1）K 1 點三相短

50、路時**1.11*0.51.5637.90.5262.6.753090.1.52dKdshKKXSIkAUIkiIAkSMVX?????? （2）K 2 點三相短路時 **212*2*2.2*0.56.3126943..16940.32.98.51.8.6KdKdshKXSI kAUIkiASMVAX??????? 3-13 試求圖 3-19 所示供電系統(tǒng)中 K1 和 K2 點分別發(fā)生三相短路時的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？ 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=Uav，兩個電壓基準(zhǔn)電壓分別是 Ud1=10.5kV，U d2=0.4kV。 各元件標(biāo)幺值為： 系統(tǒng) S *1

51、0.52X? 線路 WL 2*01210.3.875dSl??A 變壓器 1T,2T *34%4..kdNUX?A (1)K1 點三相短路 2***1.11*1.750.3.7.50242.1.7.35KdKdshKKSIkAUXIkiIASMV??????? (2) K2 點三相短路 134**2*2*2.2*/.625013.763.5140.239.8182657.3.65KdKdshKKXXSIkAUI kkAiISMVAX??????? 3-14 試求圖 3—20 所示無限大容量系統(tǒng)中 K 點發(fā)生三相短路電流，沖擊短路電流和短路 容量，以及變壓器 2T 一次流過的短路電流 .各元件參

52、數(shù)如下： 變壓器 1T：S N=31.5MVA，U K%=10.5，10.5/121kV； 變壓器 2T，3T：S N=15MVA，U K%=10.5，110/6.6kV； 線路 1WL，2WL：L=100km，X 0=0.4Ω/km 電抗器 L：U NL=6kV，I NL=1.5kA，X NL%=8。 解：(1)由圖所示的短路電流計算系統(tǒng)圖畫出短路電流計算等校電路圖，如圖所示.由斷 路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用 X 表示. (2)取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 UD=UAV，基準(zhǔn)電壓是 Ud1=121kV，U d2=6.6kV，U d3=6.6kV，則各元件電抗標(biāo)幺值為 變壓器 1

53、T： ??????1kdnX%/0S/10.5/0/31.5????? 線路 W1，W2： 2231L987 變壓器 2T 3T： 45kd/.A 電抗器； llnd62X%US0.410.73I???A 當(dāng) K 點發(fā)生三相短路時： 一 短路回路總阻抗標(biāo)幺值 ???????124635/0.391.8270.4/91.8270.35kXXX??????? 二 K 點所在電壓基準(zhǔn)電流ddIS/.73U8. 三 K 短路電流各值為 1//0.52.1787446..6.3/8.shkkdkdkIXkASMV??? (2) 變壓器 2T 一次流過的短路電流為：228.74.124.6kdkI

54、kA???A 3.15 試求圖 3-21 所示系統(tǒng)中 K 點發(fā)生三相短路時的短路電流，沖擊電流和短路容量.已 知線路單位長度電抗 X.=0.4Ω /km，其余參數(shù)見圖所示. 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓分別為 Ud2=Ud7=121kV，U d3=115.5kV，QF 的斷路 容量 Sos=1000MVA。*1kdN222LXU%/01.50/31.506464????A 同理： *234*5doc6*270./15.09XS//..201/0.5???? 計算短路回路總阻抗標(biāo)幺值： ??****k1267345X/X0.726??? 計算 K 點所在電壓的基準(zhǔn)電流： ddIS

55、.3U.49kA? 計算 K 點短路電流各值： **kk//05 *kdshk*kdI10496.72.6189kA.25I8S/X/.4.MV???A 3-16 在題 3-12 中，若 6kV 的母線接有一臺 400kW 的同步電動機， cosφ=0.95，η=0.94，試求 K2點發(fā)生三相短路時的沖擊短路電流。 解： . *.....406.71.22567952.0(5394).34MNshshNMSIAUEikI AXik??????? 第 3 章 短路電流計算 3-1 什么叫短路?短路的類型有哪些 ?造成短路的原因是什么?短路有什么危害? 答： 短路是不同相之間，相對中線或地線之間的

56、直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接. 短路種類有三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路. 短路的原因主要有設(shè)備長期運行，絕緣自然老化，操作過電壓，雷電過電壓，絕緣受到機 械損傷等. 短路的危害： 1 短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度身高，將絕緣損壞。 2 短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電器設(shè)備受到機械損壞。 3 短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重減低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。 4 短路造成停電，給國家經(jīng)濟帶來損失，給人民生活帶累不便。 5 嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運行的同步發(fā)電機失去同步，嚴(yán)重的 可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。 6 單相短路產(chǎn)生的不平橫磁場，對附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾

57、，影響 其正常工作。 3-2 什么叫無限大容量系統(tǒng)?它有什么特征?為什么供配電系統(tǒng)短路時，可將電源看做無限 大容量系統(tǒng)? 答：無限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗和容量無限大的系統(tǒng).它的特征有： 系統(tǒng)的容量無限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過程中維持不變.實際上，任何電力 系統(tǒng)都有一個確定的容量，并有一定的內(nèi)部阻抗.當(dāng)供配電系統(tǒng)容量較電力系統(tǒng)容量小得多， 電力系統(tǒng)阻抗不超過短路回路總阻抗的 5%~10%，或短路點離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，發(fā) 生短路時電力系統(tǒng)母線降低很小，此時可將電力系統(tǒng)看做無限大容量。 3-3 無限大容量三相短路時，短路電流如何變化？ 答：三相短路后，無源回路中

58、的電流由原來的數(shù)值衰減到零；有源回路由于回路阻抗減小， 電流增大，但由于回路內(nèi)存在電感，電流不能發(fā)生突變，從而產(chǎn)生一個非周期分量電流， 非周期分量電流也不斷衰減，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流。短路電流周期分量按正弦規(guī)律變化， 而非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減，最終為零，又稱自由分量。 3-4 產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？ 答：（1）短路前電路空載或 cosΦ=1； （2）短路瞬間電壓過零，t=0 時 a=0 度或 180 度； （3）短路回路純電感，即 Φk=90 度。 3-5 什么是次暫態(tài)短路電流? 什么是沖擊短路電流? 什么是穩(wěn)態(tài)短路電流? 它們與短路電 流周期分量有效值有什么關(guān)系? 答： 次

59、暫態(tài)短路電流是短路電流周期分量在短路后第一個周期的有效值. 沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時值. 高壓系統(tǒng) ，1.8,2.5,1.shshshKiII?? 低壓系統(tǒng) 1.3,.84,1.09shshshKiII?? 穩(wěn)態(tài)短路電流是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流.無限大容量系統(tǒng) ，PII? 高壓系統(tǒng) ，低壓系統(tǒng)2.5,.shshiII.84,1.09shshiI? 3-6 什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？ 答：用相對值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺值。任意一個物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值 成為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒有單位。 基準(zhǔn)值的選取是任意的，但為了計算方便，通常取 100MVA 為基準(zhǔn)容量，取線

60、路平均額定 電壓為基準(zhǔn)電壓，即 。1.05davNU?? 3-7 如何計算三相短路電路？ 答：① 根據(jù)短路計算要求畫出短路電流計算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計算有關(guān) 的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點。 ②畫出計算短路電流的等效電路圖，每個元件用一個阻抗表示，電源用一個小圓表示，并 標(biāo)出短路點，同時標(biāo)出元件的序號和阻抗值，一般分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗值。 ③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計算各元件的阻抗標(biāo)幺值 ④等效電路化簡，求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡化時電路的各種簡化方法都可以使用， 如串聯(lián)、并聯(lián)、Δ-Y 或 Y-Δ 變換、等電位法等。 ⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計算短路電流標(biāo)幺值

61、，再計算短路各量，即短路電 流、沖擊短路電流和三相短路容量。 3-8 電動機對短路電流有什么影響？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，從電源到短路點的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時短路點的電壓可降 為零。接在短路點附近運行的電動機的反電勢可能大于電動機所在處系統(tǒng)的殘壓，此時電 動機將和發(fā)動機一樣，向短路點饋送短路電流，同時電動機迅速受到制動，它所提供的短 路電流很快衰減。 3-9 在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？ 答：㈠ 在三相短路電流計算中 記線路平均額定電壓為 ，avU 短路回路阻抗用 表示。kZ 則有：三相短路電流 ……………①p avkI/1.732

62、? 沖擊電流 ……………②shshpi4I⑶ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? ㈡ 在兩相短路電流計算中 記 為短路點的平均額定電壓，avU 為短路回路的一相總阻抗。kZ 則有：兩相短路電流 ……………③avkU I2Z? 沖擊電流 ……………④shshki1.4I⑵ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? 將①與②、③與④對比可得： .86kpII0.86 shshii?⑵ ⑶ 由以上分析可得： 在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。 3-10 什么是短路電流的電動力

63、效應(yīng)？如何計算？ 短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很大的電動力和產(chǎn)生很高的溫度，稱 為短路的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)。 短路電流的電動力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時，短路沖擊電流流過導(dǎo)體瞬間，導(dǎo) 線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。 3． 兩平行載流導(dǎo)體間的電動力 式中 a 為兩平行導(dǎo)線間距；l 為導(dǎo)線長；K f為形狀系數(shù)，圓形，712/0fFKilaN???（ ） （ ） 管形導(dǎo)體 Kf=1。 4． 三相平行載流導(dǎo)體間的電動力 ???273/10fmFIlaN??? 式中 Im為線電流幅值；K f為形狀系數(shù)。 3.短路電流的電動力 三相短路產(chǎn)生的最大電動力為 (3)(3)27/10()f

64、shFilaN??? 兩相短路產(chǎn)生的最大電動力為 (2)(2)7/()fshkil? 兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為 (2) (3)/shshii? 兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動力的關(guān)系為 23(/)F（ ） （ ） 備注：K f為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體 Kf=1；矩形導(dǎo)體根據(jù)(a-b)/(b+h)和 m=(b/h)查表可 得。 3-11 什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計算？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流非常大。短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很 高的溫度，稱為熱效應(yīng)。 短路發(fā)熱和近似為絕熱過程，短路時導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo) 體的

65、電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下： 12 0.4KLtIRdcm???? 將 代入上式，得0(1)/,(),sRscl??????????2001.[/](1)KLtkItclsd????????? 整理上式后 21002ln().4.4KKL LtK LcIdd AS ??????????????????? 式中，ρ 是導(dǎo)體 0℃時的電阻率 ；α 為 ρ 0 的溫度系數(shù)；c 0 為導(dǎo)體 0℃時的2(/)mk?A 比熱容；β 為 c0 的溫度系數(shù)；γ 為導(dǎo)體材料的密度；S 為導(dǎo)體的截面積（mm2 ） ；l 為導(dǎo) 體的長度（km） ；I Kt 為短路全電流的有效值(A)；A K 和

66、AL 為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對某 導(dǎo)體材料，A 值僅是溫度的函數(shù)，即 A=f(θ). 短路電流產(chǎn)生的熱量的計算式： ??Kt22imat0Idt??? 短路發(fā)熱假想時間可按下式計算： 2imaKIt.5????????? 式中，t K 為短路持續(xù)時間，它等于繼電保護動作時間 top 和短路器短路時間 toc 之和，即imaopc Tt?? 在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于 I″=I ∞ ，所以上式變?yōu)閕aKt0.5 導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù) AK 2KLimaAtSI??? 式中，S 為導(dǎo)體的截面積（mm 2） ，I ∞ 為穩(wěn)態(tài)短路電流（A） ，t ima 為短路發(fā)熱假想時間（s）. 短路熱穩(wěn)定最小截面 Smin (3)miniaKLtI???A 3-12 試求圖 3-18 所示供電系統(tǒng)中 K1 和 K2 點分別發(fā)生三相短路時的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？ 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=Uav，兩個電壓基準(zhǔn)電壓分別是 Ud1=37kV，U d2=6.3k