東北農(nóng)業(yè)大學(xué)2013-2014學(xué)年第二學(xué)期變電工程設(shè)計(jì)考試A卷及答案

1、第 PAGE 5 頁(yè) 共 NUMPAGES 5 頁(yè) 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)(2013 -2014 學(xué)年 第 二 學(xué)期)課程號(hào)：19600007z 課程名稱：變電工程設(shè)計(jì)-A 學(xué)分：3 考試方式：閉 卷題 號(hào)試 題(分值)一名詞解釋（每題4分，共計(jì)20分）1樞紐變電站2零休3電擊穿4碰撞游離5 熔斷器的限流效應(yīng)二選擇（每題2分，共計(jì)20分）1. 電力網(wǎng)的變電站主要包括樞紐變電站、（ ）變電站和配電變電站。 A、中間 B、區(qū)域 C、穿越 D、終端2. 從能量轉(zhuǎn)換的角度看，火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是： 燃料的化學(xué)能蒸汽的熱勢(shì)能（ ）電能。A、核能 B、光能 C、機(jī)械能 D、水能3. 分段器是配電系統(tǒng)中

2、用來(lái)隔離故障線路區(qū)段的自動(dòng)保護(hù)裝置，通常與后備自動(dòng)重合器或 （ ）配合使用。 A、互感器 B、斷路器 C、變壓器 D、繼電器4. 輸入弧隙的能量大于其散失能量，剩余電流本身不斷增大而引起的重燃，稱為（ ）。 A、擊穿 B、熱擊穿 C、電擊穿 D、放電5. 隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，任何情況下都不允許開(kāi)斷負(fù)荷電流和（ ）電流。 A、空載 B、電容 C、旁路 D、短路6. 電流互感器的誤差主要是由（ ）和磁飽和等因素引起的。 A、鐵芯過(guò)熱 B、勵(lì)磁損耗 C、開(kāi)環(huán)運(yùn)行 D、二次阻抗7. 當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，故障幾率多而變壓器又不需經(jīng)常切除時(shí)，采用（ ）接線比較合適。 A、單元 B、內(nèi)橋 C、外橋 D、角形8

3、. 單母線帶旁路母線接線廣泛地用于出線數(shù)較多的（ ）kV及以上的高壓配電裝置中。 A、10 B、60 C、110 D、2209. 為了增加散熱面積，減少集膚效應(yīng)的影響并兼顧機(jī)械強(qiáng)度，母線厚度b與寬度h之比 一般是（ ）。 A、1/121/5 B、1/101/5 C、1/121/6 D、1/121/410. 當(dāng)變壓器油量超過(guò)2500kg以上時(shí)，兩臺(tái)主變壓器之間防火距離一般不應(yīng)小于（ ）。 A、23米 B、47米 C、510米 D、612米三是非題（每題2分，共10分）1變壓器的負(fù)載能力和額定容量指的是同一個(gè)概念。 （ ）2正常運(yùn)行的時(shí)候電流互感器二次側(cè)可以開(kāi)路。 （ ） 3母線的材料有銅、鋁、鋅

4、，農(nóng)村變電所廣泛采用鋁母線。 （ ）4人觸電后的受傷害程度取決于通過(guò)人體的電流，不是電壓。 （ ）5某些情況下，雖然有電流但隔離開(kāi)關(guān)也可以操作。 （ ）四簡(jiǎn)答（每題4分，共計(jì)20分）1簡(jiǎn)述交流電弧產(chǎn)生的原因。2什么叫保護(hù)接零？保護(hù)接零為什么要采取重復(fù)接地？3什么叫做近陰極效應(yīng)？4SF6斷路器可否放在密閉的空間內(nèi)使用？為什么？5簡(jiǎn)述電氣設(shè)備的檢修狀態(tài)和熱備用狀態(tài)概念？五計(jì)算題（每題10分，共計(jì)20分）1. 設(shè)計(jì)一個(gè)變電站主接線。高壓側(cè)為60kV，低壓側(cè)為10kV，電源進(jìn)線1回，出線路6回。 已知：變電站當(dāng)年的各用戶負(fù)荷總和為1500kVA，線損率為10%，同時(shí)系數(shù)為0.8，考慮6年的增長(zhǎng)（年增長(zhǎng)

5、率為5%），變電站有少量的二類負(fù)荷。 要求：畫(huà)出主接線圖， 并標(biāo)出各個(gè)電氣設(shè)備的符號(hào)（相同性質(zhì)線路標(biāo)出一個(gè)線路的設(shè)備即可）。變壓器的容量計(jì)算要有計(jì)算過(guò)程，臺(tái)數(shù)的確定要有文字說(shuō)明。2.要求：用最小截面積法校驗(yàn)。并計(jì)算出短路時(shí)間t、 （參數(shù)：tz(3)=1.82s , tz(2)=1.3s , 熱穩(wěn)定系數(shù)C=91 *1016）六倒閘操作題（10分） 說(shuō)明不停電檢修出線路L1的斷路器QF1的倒閘操作步驟，并解釋每一操作步驟理由。 已知QS1、QS4、QS5、QSp處于斷開(kāi)位置，圖中其它標(biāo)示出的設(shè)備處于閉合狀態(tài)。(2013 -2014 學(xué)年 第 二 學(xué)期) 課程號(hào)：19600007z 課程名稱：變電工

6、程設(shè)計(jì)-A 答案一名詞解釋（每題4分，共計(jì)20分）1樞紐變電站 聯(lián)絡(luò)本電力系統(tǒng)中的各大電廠與大區(qū)域或大容量的重要用戶，并實(shí)施與遠(yuǎn)方其它電力系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)、輸、配電的的樞紐，其電壓最高，容量最大，是電力系統(tǒng)的最上層變電站。零休 電弧電流過(guò)零以前，其波形比正弦波形下降的快，而在零點(diǎn)附近變化緩慢，電弧電流幾乎接近于零的現(xiàn)象。電擊穿 當(dāng)加在弧隙上的電壓超過(guò)此時(shí)弧隙所能承受的電壓時(shí)，則會(huì)引起弧隙重新?lián)舸?，從而使電弧重燃，由此而引起的重燃稱為電擊穿。碰撞游離 電子在電場(chǎng)力的作用下，向陽(yáng)極作加速運(yùn)動(dòng)，并碰撞弧隙中的中性質(zhì)點(diǎn)（如氣體原子、分子），由于電子的運(yùn)動(dòng)速度很高，其動(dòng)能大于中性質(zhì)點(diǎn)的游離能，將

7、中性質(zhì)點(diǎn)撞擊成正離子和自由電子，這種游離稱為碰撞游離。5 熔斷器的限流效應(yīng) 當(dāng)熔體的融化時(shí)間很短，滅弧裝置的滅弧能力又很強(qiáng)時(shí)，線路或電氣設(shè)備中實(shí)際流過(guò)的（1）高電場(chǎng)發(fā)射電子是產(chǎn)生電弧的主要條件。短路電流最大值，將小于無(wú)熔斷器時(shí)預(yù)期的短路電流最大值，這一效應(yīng)稱為限流效應(yīng)。選擇（每題2分，共計(jì)20分） 1 -5 B C B B D 6-10 B B C A C是非題（每題2分，共10分） XXXVV 四簡(jiǎn)答（每題4分，共計(jì)20分）1簡(jiǎn)述交流電弧產(chǎn)生的原因。 1）高電場(chǎng)發(fā)射電子是產(chǎn)生電弧的主要條件。2）碰撞游離是產(chǎn)生電弧的主要原因。 3）熱撞游離是維持電弧燃燒的主要原因。答出“當(dāng)某段空氣間隙兩端施加

8、足夠高的電壓時(shí)，空氣絕緣被擊穿，電流會(huì)通過(guò)該空氣間隙”可酌情給分。什么叫保護(hù)接零？保護(hù)接零為什么要采取重復(fù)接地？ 電氣設(shè)備的外殼與電源的中性線作可靠的電氣連接形成接零回路，叫做保護(hù)接零。為了防止零線斷線后，端口后的電氣設(shè)備沒(méi)有接零保護(hù)，這樣當(dāng)斷口后面的電氣設(shè)備外帶電時(shí)，可以保護(hù)人員的安全，所以零線要采取重復(fù)接地。什么叫做近陰極效應(yīng)？ 在電弧電流過(guò)零后0.11s時(shí)間內(nèi)，陰極附近的介質(zhì)強(qiáng)度突然升高的現(xiàn)象。這個(gè)介質(zhì)強(qiáng)度值約為150V250V，稱起始介質(zhì)強(qiáng)度（在冷電極的情況下，起始介質(zhì)強(qiáng)度約為250V，而在較熱電極的情況下約為150V）。SF6斷路器可否放在密閉的空間內(nèi)使用？為什么？不可以。SF6氣體

9、雖然是無(wú)毒的，但在電弧作用下可能分解出不同程度的毒性氣體，如S2F10、SOF2等。此外，SF6氣體比空氣密度大，一旦泄漏的話，容易把空氣排到上方，造成地面人員窒息。因此，為了防止萬(wàn)一泄漏的有害氣體被人體吸入，必須在通風(fēng)良好的條件下進(jìn)行操作。5簡(jiǎn)述電氣設(shè)備的檢修狀態(tài)和熱備用狀態(tài)概念？檢修狀態(tài)：是指電氣設(shè)備的所有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，且掛接電線并設(shè)置遮攔。熱備用狀態(tài)：是指電氣設(shè)備具備送電條件和起動(dòng)條件，即隔離開(kāi)關(guān)閉合，而斷路器處于斷開(kāi)位置。斷路器一經(jīng)合閘就轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。五計(jì)算題（每題10分，共計(jì)20分）1. 設(shè)計(jì)一個(gè)變電站主接線。高壓側(cè)為60kV，低壓側(cè)為10kV，電源進(jìn)線1回，出線路6回。

10、 已知：變電站當(dāng)年的各用戶負(fù)荷總和為1500kVA，線損率為10%，同時(shí)系數(shù)為0.8，考慮6年的增長(zhǎng)（年增長(zhǎng)率為5%），變電站有少量的二類負(fù)荷。 要求：畫(huà)出主接線圖， 并標(biāo)出各個(gè)電氣設(shè)備的符號(hào)（相同性質(zhì)線路標(biāo)出一個(gè)線路的設(shè)備即可）。變壓器的容量計(jì)算要有計(jì)算過(guò)程，臺(tái)數(shù)的確定要有文字說(shuō)明。Sjs=KtSi（1+X%）（KVA）=0.8*1500*110%=1320（KVA) Sjszd=Sjs*emn=1320*（2.7）30%=1320*1.35=1782（KVA） Se=0.6*1782=1069.2（KVA）有二類負(fù)荷 一般選擇兩臺(tái)主變2.要求：用最小截面積法校驗(yàn)。并計(jì)算出短路時(shí)間t、 （參

11、數(shù)：tz(3)=1.82s , tz(2)=1.3s , 熱穩(wěn)定系數(shù)C=91 *106）2 因?yàn)?I(2)I(3) 所以要比較兩相短路的發(fā)熱短路計(jì)算時(shí)間 t=tb+tf=1.25+0.25=1.5(s)1(s)故不考慮短路電流非周期分量的發(fā)熱 即不計(jì)算tfz，只計(jì)算tz，tdz=tz。如題所示 tz（3）= 1.82s tz（2）= 1.3s 所以有”(3)=I”(3)/I(3)=25/14=1.79 ”(2)=I”(2)/I(2)=0.866I”(3)/I(2)=1.14三相短路時(shí)的熱脈沖為I(3)2*tz(3)=142*1.82=356.7(KA)2s兩相短路時(shí)的熱脈沖為I(2)2*tz(2)=192*1.3=469.3(KA)2s因此 兩相短路發(fā)熱大于三相短路發(fā)熱,應(yīng)按照兩相短路進(jìn)行校驗(yàn)用最小截面法校驗(yàn)已知C=91*106 所以母線最小截面積為Szx=I(2)/C*根號(hào)下tdz(2)Kj=19*103/91*106*根號(hào)下1.3=238(mm2)因此S=50*6(mm2)Szx=238(mm2) 滿足熱穩(wěn)定性六倒閘操作題（10分） 倒閘操作:1. 向旁路母線充電,檢查其完好性,合上Qs1 斷開(kāi)QFf和Qs2，合上Qs4 在合上QFp，使旁路母線空載升壓，若旁路母線完好 QFf不會(huì)自動(dòng)跳閘2 接通L1的旁路回