《供電技術(shù)(第5版)》習(xí)題及其參考答案

供電技術(shù)（第5版）習(xí)題及其參考答案第一童緒論1-1試述電力系統(tǒng)的組成及各部分的作用。答：電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電和用電等四部分組成，各部分之間通過不同目壓等級(jí)的電力線路連接成為一個(gè)整體。發(fā)電是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能的過程。根據(jù)一次能源的不同，分為使用煤油氣的火力發(fā)電廠、使用水位勢(shì)能的水力發(fā)電站和使用核能的核電站，此外，還有使用分布式能源的風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和潮汐發(fā)電等。輸電是指電能的高壓大功率輸送，將電能從各個(gè)發(fā)電站輸送到配電中心。由于發(fā)電和配用電的電壓等級(jí)較低，故輸電環(huán)節(jié)還包括中間升壓和降壓用的變電站。配電是指將電能從配電中心分配到各電力用戶或下級(jí)變配電所。變電所通過配旦變壓器為不同用戶提供合適的供電電壓等級(jí)。用電是指電力用戶接收和使用電能來做功或從事生產(chǎn)和生活活動(dòng)。1-2用戶供電系統(tǒng)中常用的額定電壓等級(jí)有哪些？試述各種電氣設(shè)備額定電壓存在差別的原因。答：電力用戶供電系統(tǒng)中常用的額定電壓等級(jí)有HOkV.35kV.10kV、6kV、3kV、380/220V,電壓等級(jí)是根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素決定的。電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備有發(fā)電機(jī)、變壓器、電網(wǎng)（線路）和用電設(shè)備，考慮到電氣設(shè)備本身和線路上的電壓損失，同一電壓等級(jí)下各類設(shè)備的額定電壓稍有不同。一般而言，用電設(shè)備的額定電壓等同于電網(wǎng)的額定電壓，發(fā)電機(jī)的額定電壓高于電網(wǎng)額定電壓5%,變壓器一次側(cè)額定電壓等于電網(wǎng)額定電壓或高于電網(wǎng)額定電壓5%,而變壓器二次側(cè)額定電壓則高于電網(wǎng)額定電壓5%或10%。1-3統(tǒng)一規(guī)定各種電氣設(shè)備的額定電壓有什么意義？答：電壓等級(jí)是否合理直接影響到供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的合理性。合理地規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，有利于電網(wǎng)的規(guī)范化管理、電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)制造以及設(shè)備互換使用。1-4如下圖所示的電力系統(tǒng)，標(biāo)出變壓器一、二次側(cè)和發(fā)電機(jī)的額定電壓。題1-4圖答：額定電壓選擇如下:（1） 發(fā)電機(jī)的額定電壓高于電網(wǎng)額定電壓5%,故為10.5kV。（2） 變壓器T1：一次側(cè)與發(fā)電機(jī)母線直接相接，故為10.5kV；二次側(cè)為低壓，直接接用電設(shè)備，僅考慮到變壓器本身的電壓損失，故為0.4kV。（3） 變壓器T2：一次側(cè)與發(fā)電機(jī)母線直接相接，故為10.5kV；二次側(cè)為輸電電壓，接長距離輸電線路，考慮到變壓器本身和線路的兩級(jí)電壓損失，故為121kV?（3）變壓器T3：一次側(cè)與輸電線路相接，故為llOkV；二次側(cè)為高壓配電電壓輸出，可能接長距離輸電線路，考慮到變壓器本身和線路的兩級(jí)電壓損失,故分別為38.5kV和llkV。1-5電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有哪幾種？各自的特點(diǎn)是什么？答：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)（包括中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)）和中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)（包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或電阻接地）。1） 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，非故障相對(duì)地電只升高到原來相電壓的S倍，故障相接地電流增大到正常對(duì)地電容電流的3倍。2） 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，非故障相對(duì)地電壓升高到原來相電壓的43倍，但故障相接地電流會(huì)得到一定補(bǔ)償而減小。3） 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，即構(gòu)成單相短路故障，保護(hù)動(dòng)作使得供電中斷，可靠性降低。但由于中性點(diǎn)接地的箝位作用，非故障相對(duì)地電壓保持不變。電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。1-6試分析中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障后，該系統(tǒng)的電壓會(huì)發(fā)生什么變化？此時(shí)流經(jīng)故障點(diǎn)的電流如何確定？答：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線間電壓不變，而非故障相對(duì)地俱壓升高到原來相電壓的寸3倍，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流達(dá)到故障相正常對(duì)地電容電流的3倍。1-7中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，消孤線圈對(duì)容性電流的補(bǔ)償方式有哪幾和？一般采用哪一種？為什么？答：有全補(bǔ)償方式、欠補(bǔ)償方式、過補(bǔ)償方式等三種。一般采用過補(bǔ)償方式，在過補(bǔ)償方式下，即使系統(tǒng)運(yùn)行方式改變而切除部分線路時(shí)，也不會(huì)發(fā)展成為全補(bǔ)償方式導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生諧振。1-8簡(jiǎn)述用戶供電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。答：（1）電力用戶供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的終端?（2）電力用戶供電系統(tǒng)的供電旦壓一般在110KV及以下。（3）用戶供電系統(tǒng)一般由國家電網(wǎng)供電，條件許可也可建立自備發(fā)電站。1-9簡(jiǎn)述用戶供電系統(tǒng)供電質(zhì)量的主要指標(biāo)及其對(duì)用戶的影響。答：決定用戶供電質(zhì)量的主要指標(biāo)為電壓、頻率和可靠性。主要影響表現(xiàn)為：（1）電壓偏差會(huì)影響用電設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)和用電功率；電壓波動(dòng)和閃變會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)、電了儀器工作失常；電壓諧波會(huì)干擾自動(dòng)化裝置和通信設(shè)備的正常工作；三相電壓不平衡會(huì)影響人身和設(shè)備安全等。（2）頻率偏差不僅影響用電設(shè)備的工作狀態(tài)（如電機(jī)轉(zhuǎn)速）和產(chǎn)品質(zhì)量，也會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）不能保證可靠供電直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性和人民生活的質(zhì)量。1-10簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中有功功率平衡和無功功率平衡的方式方法。答：在電力系統(tǒng)中，有功功率平衡是靠平衡電源（即起平衡作用的發(fā)電機(jī)）來實(shí)現(xiàn)的，發(fā)電機(jī)會(huì)根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入功率以便達(dá)到電網(wǎng)有功功率的動(dòng)態(tài)再平衡。無功功率的平衡首先是通過電網(wǎng)中各級(jí)無功補(bǔ)償裝置（如并聯(lián)電容器、靜止無功發(fā)生器等）來實(shí)現(xiàn)的，剩余無功功率通過發(fā)電機(jī)來平衡。發(fā)電機(jī)根據(jù)電網(wǎng)電壓的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)與機(jī)的勵(lì)磁來維持電網(wǎng)的無功功率平衡。第二章用戶供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2-1什么是計(jì)算負(fù)荷?確定計(jì)算負(fù)荷的目的是什么？答：計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)所用的等效負(fù)荷，等效負(fù)荷對(duì)供電設(shè)備所產(chǎn)生的熱效應(yīng)等同于實(shí)際用電負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)。對(duì)于己運(yùn)行的電力用戶而言，計(jì)算負(fù)荷就是該用戶以半小時(shí)平均負(fù)荷為基礎(chǔ)所繪制的典型負(fù)荷曲線上的最大負(fù)荷。對(duì)于設(shè)計(jì)中的旦力用戶而言，計(jì)算負(fù)荷就是依據(jù)己有類似負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)運(yùn)行規(guī)律、按照該用戶的用電設(shè)備配置、經(jīng)過計(jì)算得到的該用戶的預(yù)計(jì)最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是供電方案確定、電氣設(shè)備選型、導(dǎo)線截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇的依據(jù)。2-2計(jì)算負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷有何關(guān)系?有何區(qū)別？答：計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所用的預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)的最大負(fù)荷，實(shí)際負(fù)荷是用電負(fù)荷的實(shí)際值，計(jì)算負(fù)荷對(duì)供電設(shè)備所產(chǎn)生的熱效應(yīng)等同于實(shí)際用電負(fù)荷所產(chǎn)生的最天熱效應(yīng)。實(shí)際負(fù)荷是隨時(shí)間和運(yùn)行工況而變化的，實(shí)際負(fù)荷曲線中的半小時(shí)平均最大負(fù)荷通常與計(jì)算負(fù)荷也有偏差，這種偏差的大小反映了設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確程度。2-3什么是負(fù)荷曲線?負(fù)荷曲線在求計(jì)算負(fù)荷時(shí)有何作用？答：電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線稱為負(fù)荷曲線，通常負(fù)荷曲線是按照半小時(shí)平均負(fù)荷繪制的。通過對(duì)負(fù)荷曲線的分析，可以掌握負(fù)荷變化的規(guī)律，并從中獲得一些對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行有指導(dǎo)意義的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)。2-4用戶變電所位置選擇的原則是什么？答：用戶變（配）電所分為總變（配）電所和車間（或臺(tái)區(qū)）變（配）電所。總變電所或總配電所的位置應(yīng)接近負(fù)荷中心，并適當(dāng)靠近電源的進(jìn)線方向，以便使有色金屬的消耗量最少和線路電能損耗最小。IOKV車間或臺(tái)區(qū)變（配）電所的位置應(yīng)該深入低壓負(fù)荷中心，但在實(shí)際選擇中往往受到生產(chǎn)工藝和建筑布局的制約。此外，還應(yīng)綜合考慮變電所的周圍環(huán)境、進(jìn)出線的方便性和設(shè)備運(yùn)輸?shù)姆奖阈浴?-5變壓器臺(tái)數(shù)選擇應(yīng)考慮哪些因素?什么是明備用?什么是暗備用？答：變壓器臺(tái)數(shù)主要由以下因素決定：（1）供電可靠性要求；（2）計(jì)算負(fù)荷的大小；（3）負(fù)荷的變化規(guī)律與系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)變電所設(shè)計(jì)有兩臺(tái)變壓器時(shí)，可以釆用明備用或暗備用的工作方式。明備用就是一臺(tái)變壓器工作、另一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行作為備用；暗備用就是兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)變壓器各承擔(dān)大約一半的負(fù)荷。2-6變壓器容量選擇應(yīng)考慮哪些因素？答：1、變壓器容量應(yīng)滿足在計(jì)算負(fù)荷下變壓器能夠長期可靠運(yùn)行的要求。對(duì)于單臺(tái)變壓器供電的場(chǎng)合，變壓器的容量應(yīng)大于計(jì)算負(fù)荷；對(duì)于雙臺(tái)等容量且互為暗備用的配電變壓器，變壓器總?cè)萘繎?yīng)大于計(jì)算負(fù)荷，且單臺(tái)變壓器容量不小于重要負(fù)荷（一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷）的總?cè)萘俊?-7什么是變電所的電氣主接線?對(duì)變電所主接線的基本要求是什么？答：電氣主接線表示電能從電源分配到用電設(shè)備的電流通路，它反映了供電系統(tǒng)所用的主要電氣設(shè)備及其連接關(guān)系。對(duì)電氣主接線的基本要求是：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)。2-8用戶供電系統(tǒng)高壓配電網(wǎng)的接線方式有哪幾種?請(qǐng)從可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性等方面分析其優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表：接線方式可靠性經(jīng)濟(jì)性靈活性放射式供電可靠性高，故障后影響范圍小，繼電保護(hù)裝置簡(jiǎn)單且易于整定饋線回路多，開關(guān)柜數(shù)量多，投資大運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化樹干式供電可靠性差，線路故障范圍影響大饋線回路少，投資小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活性差環(huán)式供電可靠性高適中運(yùn)行方式靈活2-9簡(jiǎn)述高壓斷路器和髙壓隔離開關(guān)在電力系統(tǒng)中的作用與區(qū)別。答：高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的開關(guān)之一，具有良好的滅弧裝置和較強(qiáng)的斷流能力。線路正常時(shí)，用來通斷負(fù)荷電流；線路故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的作用下用來切斷巨大的短路電流。高壓隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，其滅弧能力很小，但具有明顯的斷開點(diǎn)。僅當(dāng)電氣設(shè)備停電檢修時(shí)，斷開隔離開關(guān)以便隔離電源，保證檢修人員的安全。2-10我國10kV配電變壓器常用哪兩種聯(lián)結(jié)組？在3次諧波比較突出的場(chǎng)合，宜釆用哪種聯(lián)結(jié)組？答：常用YynO和Dynll聯(lián)結(jié)組。在3次諧波比較突出的場(chǎng)合，宜釆用Dynll聯(lián)結(jié)組，為3次零序諧波電流產(chǎn)生的磁通提供回路，抑制零序諧波電壓。2-11電流互感器和電壓互感器各有哪些功能？電流互感器工作時(shí)二次側(cè)為什么不能開路？答：電流互感器將主回路中的大電流變換為小電流信號(hào)，供計(jì)量和繼電保護(hù)用；電壓互感器將高電壓變換為低電壓，供計(jì)量和繼電保護(hù)用。使用過程中，電流互感器二次側(cè)不允許開路，以避免二次側(cè)出現(xiàn)高電壓對(duì)操作者造成傷害，當(dāng)二次側(cè)不用時(shí)必須將其短接。2-12什么是操作電源？常用的直流操作電源有哪幾種？各自有何特點(diǎn)？答:變電所的控制、保護(hù)、信號(hào)及自動(dòng)裝置以及其他二次回路的工作電源稱為操作電源。通常有交流操作電源和直流操作電源兩種。直流操作電源不受供電系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響，工

作穩(wěn)定可靠；交流操作電源二次接線簡(jiǎn)單可靠，但難以構(gòu)成較復(fù)雜的保護(hù)裝置。常用的直流操作電源有整流裝置型和儲(chǔ)能電池型，整流裝置型依靠正常時(shí)的交流電源或系統(tǒng)故障時(shí)的故障電流提供能量，儲(chǔ)能電池則在系統(tǒng)停電情況下仍可提供穩(wěn)定的操作電源。2-13在供電系統(tǒng)中提高功率因數(shù)的措施有哪些？答：首先通過技術(shù)改造提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，讐如用PWM整流器替代傳統(tǒng)的晶閘管相控整流器。其次，裝設(shè)無功功率補(bǔ)償設(shè)備，譬如并聯(lián)電容器、靜止無功補(bǔ)償器等。2-14在供電系統(tǒng)中，無功功率補(bǔ)償?shù)姆绞接心膸追N?各種補(bǔ)償方式有何特點(diǎn)？答：無功補(bǔ)償方式分為就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償。就地補(bǔ)償可以最大限度減少系統(tǒng)中流過的無功功率，減少整個(gè)供電系統(tǒng)的能量損耗，降低對(duì)供電線路截面、開關(guān)設(shè)備和變壓器容量的要求，是補(bǔ)償效果最好的一種補(bǔ)償方式。集中補(bǔ)償與就地補(bǔ)償相比，所需的補(bǔ)償設(shè)備總?cè)萘枯^少，投資少，裝配方便，但補(bǔ)償效果稍差。2-15擬建年產(chǎn)10000臺(tái)拖拉機(jī)的工廠，在初步設(shè)計(jì)階段，試估算工廠的計(jì)算負(fù)荷。解：査表可知，拖拉機(jī)廠的年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)為4960h,生產(chǎn)單臺(tái)拖拉機(jī)所為的電量為6000kWh,故該廠年用電量和計(jì)算負(fù)荷分別為：Wa=wn=(6000xl(X)00)kWh=6xl07kWh11max德kW=】2907kW2-16某機(jī)修車間，裝有冷加工機(jī)床56臺(tái)，共260kW；行車1臺(tái)，5.1kW,FC=15%；通風(fēng)機(jī)4臺(tái)，共5kW：點(diǎn)焊機(jī)3臺(tái)，共10.5kW,FC=66%O該車間采用380/220V供電，試確定該車間低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。答：首先計(jì)算設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷：冷加工機(jī)床査附表1,取Kd=0.16,cos?=0.5,tan?=1.73故：P,,=0.16x260kw=41.6kwQ職=41.6xl.73=7l.79kvar（2）行車査附表1,取K.=0.15,cos?=0.5,tan，=1.73PN=5.1kW,FCn=15%換算至FC=25%的容量：4=PnJfCn/FC=5.1kWXJ15%/25%=4.0kW%)=0.15x4.0kW=0.6kWQ(2|=0.6x1.73=1.04kvar通風(fēng)機(jī)組查附表1,取Kd=0.8,cos^=0.8,tan<p=0.75故：%)=0.8x5kW=4kWQ⑶=4x0.75=3kvar電焊機(jī)將FCn=66%換算至FC=100%的容量：Pc=PKJFCn/FC=10.5kWxJ66初00%=8.5kW査附表1,取Kd=().35,cos?=0.6,tan°=1.33故：與‘)=0.35x8.5kW=3.0kWQ(t=3.0x1.33=4.0kvar其次，求總計(jì)算負(fù)荷：取Ke=0.8R=0.8x(41.6+0.6+4+3)kW=39.36kWQ=0.8x(71.97+1.04+3+4.0)=64kvarSv=V39.362+642=75kVAI<=75KVA/(bxO.38KV)=114A2-17某35/IOkV總降壓變電所lOkV母線上有下列負(fù)荷：1#車間變電所R]=850kW,Qci=700kvar；2#車間變電所Pc2=920kW,Qc2=760kvar；3#車間變電所R.3=780kW,Qc3=660kvar；4#車間變電所Pc4=880kW,Q：4=780kvar；試計(jì)算該總降壓變電所的總計(jì)算負(fù)荷(已、Qc、S~Ic)。若欲將10kV母線上的功率因數(shù)提高到0.95,通常應(yīng)選用何種補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功補(bǔ)償，并求出補(bǔ)償容量應(yīng)是多少？解：求總計(jì)算負(fù)荷，取同時(shí)系數(shù)化=0.95Pc=0.95x(850+920+780+880)kW=3258.5kWQc=0.95x(700+760+6604-780)=2755kvarSc=>/3258.52+27552=4267kVAIc=4267kVA/(bxIOkV)=246.4A求補(bǔ)償容量補(bǔ)償前總降壓變電所的功率因數(shù)為cosQ=3258.5kW/4267kVA=0.76選用并聯(lián)電容器進(jìn)行集中無功補(bǔ)償，將功率因數(shù)提髙到0.95,所需補(bǔ)償容量為：Qb=P(tan-tan?)=3258.5kwx[tan(arccos0.76)一tan(arccos0.95)]=1792kvar2-18某電力用戶獨(dú)立式變電所由5km外的35/10kV地區(qū)變電所釆用一回10kV高壓架空線供電，用戶變電所共安裝兩臺(tái)560kVA降壓變壓器，低壓母線釆用單母線分段制，試將上述說明繪成供電系統(tǒng)圖，并選擇各種電氣設(shè)備型號(hào)。答：供電系統(tǒng)圖如下圖所示。計(jì)算可知560kVA變壓器的高壓側(cè)額定電流為32A、低壓側(cè)額定電流為8O8A,因此，QS1、QS2、QF1、QF2的額定電壓均為10kV、額定電流均應(yīng)大于33A；QF3、QF4的額定電壓均為0.4kV、額定電流均應(yīng)大于808A。2-19某工廠35kV總降壓變電所，擬選用兩臺(tái)等容量變壓器，已知工廠總計(jì)算負(fù)荷為5000kVA,其中一、二級(jí)負(fù)荷容量為3000kVA,試選擇變壓器的容量。解：根據(jù)要求選兩臺(tái)等容量變壓器，按照經(jīng)濟(jì)性原則單臺(tái)變壓器容量約為：SOT1=Sm2a(0.6~0.7)x5000KVA=(3000~3500)KVA按照重要負(fù)荷的供電可靠性要求，有*口=Se>3000kVA因此初步確定每臺(tái)變壓器的容量為3200kVAo2-20己知某工廠由4個(gè)車間組成，各車間負(fù)荷如下表所示。距廠區(qū)4km處有一地區(qū)變電所，可提供一路10kV或35kV專線供電，并可從工廠附近公網(wǎng)取得一回10kV備用電源；要求工廠總功率因數(shù)cos。不小于0.9。試按上述條件設(shè)計(jì)該廠供電系統(tǒng)主接線圖。題2-20參數(shù)表單位Pn/RWcospK備注車間115000.80.6二級(jí)負(fù)荷占70%車間29000.750.7二級(jí)負(fù)荷占10%車間37000.90.5車間45000.80.6解：首先求各車間計(jì)算負(fù)荷：匕1=電％=】500xO.6kW=900kWQc1=R：1tan(|>=900x0.75kvar=67.5kvar匚2=電％=900x0.7kW=630kWQc2=PC2(j)=630x0.88kvar=554.4kvarPc3=電％=700x0.5kW=350kWQc3=%tan巾=350x0.48kvar=168kvar此4=Kd%=500x0.6kW=300kWQC4=F^4tan(I)=300x0.75kvar=225kvar其次，求工廠總計(jì)算負(fù)荷和自然功率因數(shù)，取Ks=0.9：此=K(%+*+%+*4)=。?9x(900+630+350+300)kw=1962kWQc=Ke(Qc1+QC2+Qc3+Qc4)=09x(675+554.4+168+225)=1640kvarSc=7p2c+Q2c=2445.7KVA

cos<t>=I^/Sc=0.8顯然，功率因數(shù)不滿足要求，無功補(bǔ)償容量及補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷為：Qb=此（tan斬-tan勿）=1962x（0.75-0.48）kvar=530kvarQc.b=E-Qb=1^4。一530=1110kvarSc.b=據(jù)+Q，b=2252KVA根據(jù)該廠的負(fù)荷容量和電源條件,確定采用一回10kV專線和一回10kV備用線路供電,設(shè)置一個(gè)總配電所，采用單母線結(jié)構(gòu)，主接線圖如下圖所示。IOkV專線車間I 車間2530kvar車何3 車何4題2-20圖2-21下圖所示為10kV配電線路，AB段為架空線，BC段為電纜，設(shè)當(dāng)?shù)刈顭嵩路輾鉁貫?0°C,土壤0.8m深處為25。€\設(shè)兩臺(tái)變壓器均在額定狀態(tài)下運(yùn)行（忽略變壓器功率損耗）,旦負(fù)荷功率因數(shù)相同，試按發(fā)熱條件來選擇架空線和電纜的截面。題2?21圖解：因?yàn)閮膳_(tái)變壓器均在額定狀態(tài)下運(yùn)行（忽略變壓器功率損耗），且負(fù)荷功率因數(shù)相同，所以Sc.AB=(1000+750)kVA=1750kVA

ScBC=750kVABC段的計(jì)算電流為：L.Bc=*jr=3^A=43.30AAB段的計(jì)算電流為：L.ab=^；=^|%A=10I.04A查表，BC段可選最小截面的YJLV-25交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，其在土地中的允許載流量為105A,滿足要求。AB段可選LJ-35鋁絞線，其在戶外40。。時(shí)的允許載流量為138A,滿足要求。2-22某10kV樹干式架空配電線路供電給三個(gè)集中負(fù)荷，其參數(shù)如下圖所示。干線釆用同一截面LJ型鋁絞線，并要求AD段電壓損失不大于5%,試按電壓損失要求選擇導(dǎo)線截面,并按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。3km2kmC3km2kmC1kmD〃N=10kVP[-1000kW4=500kvarP2-800kWS3P[-1000kW4=500kvarcos0.85 cos#=0.8題2-22圖解：首先，求各節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率：p,=1000kW

q】=500kvarp, =800kWq, =p2tan(arccos(p)=800xtan(arccos(0.85))=495.80kvarp3=S,cos(p=(800x0.8)kW=640kWq3=S3sin(p=S3sin(arccos(p)=800xsin(arccos(0.8))=480kvar其次，計(jì)算線路的電壓損失。由于干線AB、BC、CD采用同一截面LJ型裸鋁絞絞，其單位長度的電阻和電抗相同，初取xo=O.4Q/km,有：頌%_U，(P,+P：+P,)+xA(q|+q,+q，)+i;L(P；;+P,)+x丄(q,+q。+UP+x丄q*]“％

Unr, [3x(1+0.8+0.64)+2x(0.8+0.64)+1x0.641+0.4x[3x(0.5+0.4958+0.48)+2x(0.4958+0.48)+1x0.41.102根據(jù)要求△U,102根據(jù)要求△U,U)%<5%,由上式可得：査附錄表，選取LJ-150鋁絞線，L<0.21Q/km,x°=0.319Q/km,計(jì)算可得△UAD%=4.5%,滿足電壓損失要求。顯然，線路AB的負(fù)荷電流最大，其值為：._J(P|+P2+P3)2+W+q2+q3)2y 回N7(1000+800+640)2+(500+495.8+480)2A,w.

= =1O^r.O^rrX用xl。査附錄表，LJ-150鋁絞線在40°C條件下的載流量為356A,大于線路最大負(fù)荷電流，滿足發(fā)熱條件。2-23某工廠距地區(qū)變電所5km,由10kV交聯(lián)聚乙烯電纜供電。已知工廠計(jì)算負(fù)荷為2000kVA,功率因數(shù)為0.85,年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000h,電價(jià)為0.5元/kWh,試按經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇導(dǎo)線截面。解：根據(jù)題意，電纜的計(jì)算負(fù)荷電流為：Ic=Sc/>/3U=2000KVA/后xlOKV=115.5A查表可得經(jīng)濟(jì)電流密度Jn=1.15A/mm2.因此Ajn=】c/Jn=115.6A/l.15a/mm2=l(X).4mm~選擇相近的標(biāo)稱截面95mm2,即選YJLV-95型交聯(lián)聚乙烯電纜。其次，按照發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。查附表得YJLV-95在土壤中的允許載流量為225A,大于計(jì)算電流115A,滿足發(fā)熱條件。第三章供電系統(tǒng)的短路電流計(jì)算3-1什么是無限大容量電源供電系統(tǒng)？在短路電流計(jì)算中，無限大容量供電電源如何等效處理？答：無限大容量電源是指內(nèi)阻抗為零的電壓源，不管輸出電流多大，其端口電壓始終保持不變。在實(shí)際工程計(jì)算中，當(dāng)電力系統(tǒng)等值阻抗小于短路回路總阻抗的5%~10%時(shí)，可近似認(rèn)為該系統(tǒng)是一個(gè)無限大容量電源供電系統(tǒng)。在短路電流計(jì)算中，無限大容量供電電源等效為一個(gè)理想電壓源。3-2解釋下列術(shù)語的物理含義：短路全電流、短路電流的周期分量、非周期分量、短路沖擊電流、短路穩(wěn)態(tài)電流及短路容量。答：（1）短路全電流：系統(tǒng)短路時(shí)短路電流的實(shí)際值，它可分解為短路電流的周期分量與短路電流的非周期分量之和。（2） 短路電流的周期分量：短路全電流的穩(wěn)態(tài)部分，在電源電壓穩(wěn)定的前提下，穩(wěn)態(tài)短路電流呈現(xiàn)為穩(wěn)定的周期性正弦波形。（3） 短路電流的非周期分量：短路全電流的暫態(tài)部分，經(jīng)一段時(shí)間后很快衰減為零。（4） 短路沖擊電流：短路全電流達(dá)到的最大瞬時(shí)值。（5） 短路穏態(tài)電流：當(dāng)非周期分量衰減結(jié)束后余下的周期分量即為短路穩(wěn)態(tài)電流。（6） 短路容量：系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)電源輸出的視在功率，由短路電流周期分量有效值與系統(tǒng)正常工作電壓計(jì)算而得。3-3在短路計(jì)算中為什么要采用電網(wǎng)平均電壓？平均電壓與額定電壓有何區(qū)別？答：由于線路電壓損失的存在導(dǎo)致線路首末端電壓不同，故在短路計(jì)算中統(tǒng)一釆用平均電壓。通常，電網(wǎng)平均電壓取為電網(wǎng)額定電壓的1.05倍。3-4什么叫短路電流的力效應(yīng)？為什么要用短路沖擊電流來計(jì)算？答：短路電流的力效應(yīng)：三相載流導(dǎo)體水平敷設(shè)在同一平而上，三相短路電流流過各相導(dǎo)體時(shí)，會(huì)對(duì)各相導(dǎo)體產(chǎn)生一定的作用力。根據(jù)兩平行導(dǎo)體間同向電流力相吸、異向電流力相斥的原理，中間相導(dǎo)體受力最大。由于短路電流的力效應(yīng)與電流瞬時(shí)值的平方成正比，故而計(jì)算力效應(yīng)時(shí)要用短路電流最大瞬時(shí)值，即短路沖擊電流。3-5什么叫短路電流的熱效應(yīng)？為什么要用短路穩(wěn)態(tài)電流來計(jì)算？答：在線路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)大的短路電流將產(chǎn)生很大熱量。工程上，近似認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)是與周圍介質(zhì)絕熱的，短路電流產(chǎn)生的熱量不向外擴(kuò)散，全部轉(zhuǎn)化為載流導(dǎo)體的溫升。由于短路電流在短路過程中是變化的，即存在暫態(tài)非周期分量，但暫態(tài)分量時(shí)間短、影響有限，工程上為了方便計(jì)算，常以短路穩(wěn)態(tài)分量有效值代替短路全電流有效值。3-6短路電流作用的假想時(shí)間是什么含義？該假想時(shí)間應(yīng)如何確定？答:短路電流作用的假想時(shí)間是指穩(wěn)態(tài)短路電流在假想時(shí)冋內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于實(shí)際短路

全電流在實(shí)際短路時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。假想時(shí)間由短路電流實(shí)際作用時(shí)間與短路電流非周期分量引起的熱效應(yīng)的等效時(shí)間組成，而實(shí)際作用時(shí)間又由繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間組成。當(dāng)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于1秒時(shí)，常忽略掉斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間和非周期分量熱效應(yīng)的等效時(shí)間。3-7簡(jiǎn)述高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)在供電系統(tǒng)中的作用，兩者在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是什么？答：（1）高壓斷路器的作用：正常運(yùn)行時(shí)，用于接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電流：短路情況下，切除巨大的短路電流。（2）隔離開關(guān)的作用：用于隔離待檢修設(shè)備與供電電源，保證設(shè)備電源側(cè)出現(xiàn)一個(gè)明顯的開斷點(diǎn)。（3）髙壓斷路器具有很強(qiáng)的滅弧裝置,而隔離開關(guān)沒有滅弧裝置。3-8選擇校驗(yàn)高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)時(shí)，應(yīng)考慮哪些參數(shù)？答：（1）選擇高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)時(shí)，首先考慮其工作環(huán)境進(jìn)行選型，其次按正常工作條件選擇設(shè)備的額定電壓和額定電流。設(shè)備額定電壓一般等于所在電網(wǎng)額定電壓，設(shè)備額定電流應(yīng)大于線路最大負(fù)荷電流。（2）在校驗(yàn)時(shí)，高壓斷路器需要校驗(yàn)力穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和短路電流開斷能力：髙壓斷路器則需要校驗(yàn)力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。3-9電流互感器和電壓互感器各如何選擇和校驗(yàn)？答：（1）電流互感器：①根據(jù)二次設(shè)備的測(cè)量精度要求選擇互感器的精度等級(jí)：②額電電壓應(yīng)大于等于安裝點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓；③一次額定電流應(yīng)大于等于線路最大工作電流的1.2-1.5倍；④按照短路情況進(jìn)行動(dòng)穏定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。（2）電壓互感器：①根據(jù)安裝環(huán)境選擇合適的類型；②根據(jù)電壓測(cè)量精度要求確定二次側(cè)允許接入的負(fù)荷；③一次額定電壓等于電網(wǎng)的額定電壓。由于電壓互感器裝設(shè)有熔斷器保護(hù)，一般不需進(jìn)行力穏定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。3-10供電系統(tǒng)如下圖所示，試求圖中kl、k2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路參數(shù)（/?、/?、i*、S@）以及在最小運(yùn)行方式下k2點(diǎn)的兩相短路電流。S%250MV?AS|^!n=198MV?A/=5kmxoS%250MV?AS|^!n=198MV?A/=5kmxo=O.4Q/km-G5>-SL7-1000Q/35如％=7.5KT=35/6.3kVXlr%=4題3-10圖解：（1）選定基準(zhǔn)值:取S」=10硏角Uj=伏巧

普=畏但=”6加'V3t/;V3x6.3^V（2）計(jì)算短路電流回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電源系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗：最小方式下的系統(tǒng)電抗:X…戒喋=。酗2)架空線路X；=X°/當(dāng)=0.4x5x型=0.1462 °"譏 37：3)電力變壓器3)電力變壓器T給喘湯成帶。們4)電抗器4)電抗器100X.x妙100X.x妙6kV2戔_6kV2U-100'、"bx6Wx0.3fcA5)電纜線路X：=X0習(xí)=0.08X0.8X些=0.16TOC\o"1-5"\h\zS 6.V由此，短路等效電路及參數(shù)如下圖所示:] 2 3 4 50.4/0.5050.146 075 1.164 0J6（3）求吊⑶點(diǎn)的短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)幺值=X"+X；+X；=0.4+0.146+0.75=1.296X打.頑=X島+X；+X；=0.505+0.146+0.75=1.4012）三相短路電流周期分量有效值最大運(yùn)行方式3）其它三相短路電流3）其它三相短路電流最大運(yùn)行方式/；：??=-^―=—=7.068炳g X打a 1-296最小運(yùn)行方式/；?*.=二一=吳垃=6.538MX打響'4013）其它三相短路電流最大運(yùn)行方式羅=睨、=7.068姐Q=2.55/*、=2.55x7.068=18.023姐雄=1.51/組=1.51x7.068=10.673M最小運(yùn)行方式歡=*丄=6?538姐瘩=2.55/理頑=2.55x6.538=16.672MZ2=1.51/J?rain=I-51x6.538=9.873M4）三相短路容量最大運(yùn)行方式明叫=SjX、=100/1.296=77.16ME4最小運(yùn)行方式S臨=S/X；g=100/1.401=71.378響（4）求Jt羿點(diǎn)的短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1） 總電抗標(biāo)幺值=乂扁+X；+X；+X：+X；=0.4+0.146+0.75+1.164+0.16=2.62X；mn=X、+X；+X；+X；+X；=0.51+0.146+0.75+1.164+0.16=2.7252） 三相短路電流周期分量有效值最大運(yùn)行方式瑕max=-^―=—=3.496MUmax 2.62最小運(yùn)行方式禮頑=—^―= -=3.361加X搗“2.7252）電力變壓器2）電力變壓器TO/?=坦畠=3.496炳瀉=255/算x=2.55x3.496=8.915姐

聲=1.514席ax=151x3.496=5.279加最小運(yùn)行方式e=/J?min=3.36IM鶉=2.55熠伽=2.55x3.361=8.57加/2=l-51/；Lin=1-51x3.361=5.075^4）三相短路容量最大運(yùn)行方式亓q/W點(diǎn)M2.6=538W6最小運(yùn)行方式S3、亍育/￥2=202.72=536成（5）紿3＞點(diǎn)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流低n=乎加=年必.361加=2.911加3-11試用標(biāo)幺值法計(jì)算下圖所示系統(tǒng)中k點(diǎn)的三相短路電流，以及該短路電流在各級(jí)電網(wǎng)中的分布。ro-022Q/kmXo=Q.34Q/km/KA2架空線路WA/=5kn?T2 .4ro-022Q/kmXo=Q.34Q/km/KA2架空線路WA/=5kn?T2 .4-0^2XI000kV?A10/0.4kV?k%=6A/\=10.3kW40MV.A110/llkV噸％=15.5APk-140kW題3-11圖解：（1）選定基準(zhǔn)值:取S,=100MV&Uj|=\\5kV,Uj2=10.5AV,Uj3=0.4AV4=尸"A*3徹J' &0.4kV（2）計(jì)算短路電流回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電源系統(tǒng)X；=業(yè)=0.2。5003）架空線路X；=XJ*=0.34x5x黑=1.54204）電力變壓器T1和T2的并聯(lián)阻抗TOC\o"1-5"\h\z6 1003.0—X X 3.0100 1繪出短路等效電路如下圖所示:_! 40.20 0.3875 1.5420新（3）求R⑶點(diǎn)的短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值1)總電抗標(biāo)幺值X如X；+X；+X；+X：=0.20+03875+1.542+3.0=5.12952)三相短路電流有效值2)三相短路電流有效值/^,=—=0.1950*3 X打坦>=/當(dāng)必=0.1950x144.34=28.14姐3)其它三相短路電流3)其它三相短路電流炊=地)=28.14炳=2.55”？=2.55X28.14=71.753加Z2=1-51/；?=1.51x28.14=42.4914加4)三相短路容量4)三相短路容量S；?=S」*/；?*=0.1950x100=19.5MVA<4）短路電流在各級(jí)電網(wǎng)中的分布0.4kV電網(wǎng)：/：?=28.14姐10kV電網(wǎng):理咨糸；=。皿借=1.07姐HOkV電網(wǎng):=0.1950x100壓115=0.10M電力變壓器電力變壓器T2：3-12如下圖所示系統(tǒng)。（1） 用標(biāo)幺值法計(jì)算系統(tǒng)中Fl、F2、F3點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，短路點(diǎn)處三相和兩相穩(wěn)態(tài)短路電流的大小。（2） 計(jì)算F3點(diǎn)三相短路時(shí)，流過變壓器T2高圧側(cè)的穩(wěn)態(tài)短路電流大小，并與F2點(diǎn)短路時(shí)的短路電流進(jìn)行比較。（3） 參閱表3-1,計(jì)算F3點(diǎn)B、C兩相短路時(shí)，變壓器T2高壓側(cè)各相穩(wěn)態(tài)短路電流大小。（4） 若考慮電動(dòng)機(jī)的影響，試計(jì)算F2點(diǎn)三相短路時(shí)短路電流峰值的大小。題3?12圖解：（1）求Fl、F2、F3處的短路電流取S,=100M\久丹=02=10.50,t/戶=Q4AV則_100MV>\_壓10.5W=5.50姐,弓3=100A/V4占則_100MV>\_壓10.5W=5.50姐,弓3=100A/V4占xO.4W=144.34加電源系統(tǒng):=0.1X?二S,二100=0.1,"S；31~1000電力變壓器T1I和T12的并聯(lián)阻抗:X；嚀灣亡月借嘿）*架空線路:X；XJT-=0.34X6X史竺=1.85

如： 10SX；x.x.=At4%x^=Axioo=635100Um1000.63Fl、F2、F3短路回路總電抗標(biāo)幺值:X打=X：+X；=2.085X；2=X；+X；+X；=3.935X；3=X；+X；+X；+X：=10.285于是，F(xiàn)l、F2、F3處的三相短路電流為:流=土=。?48弗=將尋=2.64姐

理.=濟(jì)=0.25,熠=曹弓2=1375姐A￡2時(shí)=丄=?！?,4?=烈上=23姐入￡3相應(yīng)地，F(xiàn)l、F2、F3處的兩相短路電流為:on鳥2￡2￡2=on鳥2￡2￡2=2.29加=19.92炳（2） F3點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，由于變壓器的變流比作用，流過變壓器T2高壓側(cè)的穩(wěn)態(tài)短路電流/調(diào)'為：聘F蕓=23、崙=0.87妣瑕即變壓器低壓側(cè)短路時(shí)在高壓側(cè)流過的短路電流小于高壓側(cè)短路時(shí)的短路電流。（3）F3點(diǎn)BC兩相短路時(shí)，A相電流為零，B相電流與C相電流大小相等、方向相反。根據(jù)表3-1可得變壓器T2低壓側(cè)BC兩相穩(wěn)態(tài)短路電流為：熠=季4?=季x23kA=19.92姐由于沒有零序，正序電流分量和負(fù)序電流分量分別按照變壓器的電流比穿越到變壓器的高壓繞組。若變壓器為YynO聯(lián)結(jié)，合成之后的結(jié)果仍然是：A相電流為0,B相電流與C相電流大小相等、方向相反，其值分別為:

C?'=oC?'=o04微=碧'=看微=碧'=看10.5（4）F2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，電源提供的短路電流最大峰值為:照=2.55/；?=2.55x1.375=3.51M電動(dòng)機(jī)在F2點(diǎn)三相短路時(shí)可能提供的最大電流峰值為:E=凌唸〉=篇看;9=MW=72X4.9X=72X4.9X14.434=0.IM于是，考慮電動(dòng)機(jī)影響之后，F(xiàn)2點(diǎn)的三相短路電流最大峰值為:度￡=俎+或,=3.6脇/=3km.ro=O.4Q/kmQSiQF]SL76300/35如％=/=3km.ro=O.4Q/kmQSiQF]SL76300/35如％=75KT=35/l0.5kVSkSx=200MV?ASk!鹽=175MV?A題3-13圖解：設(shè)備校驗(yàn)要采用最大運(yùn)行方式下的最大短路電流參數(shù)。首先計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流。（1）選定基準(zhǔn)值取Sj=100MV役=37kV,Uj2=IO.5AUSj100A/E4Sj100A/E4/,.=-；=——=—；= =1.56M‘旬I 右x37kV（2）計(jì)算元件電抗標(biāo)幺值電源系統(tǒng)（最大運(yùn)行方式下）X?=§ =1OOW_05gs為2OOMVA.架空線路

變壓器0.4x3x1008〃(37再=0.088X；變壓器0.4x3x1008〃(37再=0.088X；△《％Sj7.5mMVA100、礙一面、6300燈<4=1.19短路等效電路如下圖所示:J_2 305 0.088 M9（3）佑⑶點(diǎn)短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值：X；￡=X；IKa+X；=0.5+0.088=0.588三相短路電流：：)=_^_=L56M=265MklX；￡ 0.588<2；=2.55/^=6.76M三相短路容量S^1=sjx&=100A/V<4/0.588=170.07MVA（4） A羿點(diǎn)短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值：X；￡=X；+X；+X；=0.5+0.088+1.19=1.778三相短路電流：=—=3.09M丄X；￡1.778狄=2.55/：?=7.88姐三相短路容量此？=S./X；z=100A/EV1.778=56.24MVA（5）變壓器原副邊的額定電流，即高低壓側(cè)開關(guān)正常情況下承受的最大電流:

何乃>J3x35kVI_S町一6300AVA_346a7243UT2-j3x\0.5kV（5） QS1與QF1的選擇與校驗(yàn)額定電壓：等于所在電網(wǎng)額定電壓，即35kV；額定電流：大于正常情況下的最大負(fù)荷電流，即大于I04A；熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)QF1的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為項(xiàng)，則QS1和QF1的t秒熱穩(wěn)定旦流應(yīng)滿足下式:膈5＞（看）言力穩(wěn)定校驗(yàn)：QS1和QF1的極限電流峰值應(yīng)滿足下式:福.四＞席=6.76姐

爲(wèi)網(wǎng)＞拾=6.76姐QF1的斷流能力：QF1的額定切斷電流或斷流容量應(yīng)滿足：SNkQF1＞S$＞=170.07AM（5）QS2與QF2的選擇與校驗(yàn)額定電壓：等于所在電網(wǎng)額定電壓，即10kV；額定電流：大于正常情況下的最大負(fù)荷電流，即大于346A：熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)QF2的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為％,則QS2和QF2的t秒熱穩(wěn)定可流應(yīng)滿足下式:力穩(wěn)定校驗(yàn)：QS2和QF2的極限電流峰值應(yīng)滿足下式:QF2的斷流能力：QF2的額定切斷電流或斷流容量應(yīng)滿足:Snw>聘=56.24W第四章供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置4-1什么是繼電保護(hù)裝置？供電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)有哪些要求？答：繼電保護(hù)裝置是一種能反映供電系統(tǒng)中電氣元件（電力線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等）發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)、并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)一般應(yīng)滿足可靠性、靈敏性、選擇性、速動(dòng)性4個(gè)基本要求。4-2什么是過電流繼電器的動(dòng)作電流、返回電流和返回系數(shù)？如果過電流繼電器的返回系數(shù)過低，會(huì)出現(xiàn)什么問題？答：動(dòng)作電流是指能使繼電器動(dòng)作的最小電流，用侃表示。返回電流是指繼電器動(dòng)作之后由于電流減小能使繼電器返回到原先狀態(tài)的最大電流，用心表示。返回電流兒與起動(dòng)電流橢的比值稱為繼電器的返回系數(shù)熾。如果返回系數(shù)太低，有可能在電流減小到正常值后不能返回，使得過電流保護(hù)誤動(dòng)作，降低供電可靠性。4-3什么是電流互感器的10%誤差曲線？它有什么用途？答：電流互感器的誤差與其一次側(cè)的電流和二次側(cè)的負(fù)荷阻抗有關(guān)，一次電流越大或二次負(fù)荷阻抗越大，則電流互感器的誤差越大。所謂10%誤差曲線是指互感器的電流誤差為10%時(shí)一次電流4（常用一次電流對(duì)額定電流的倍數(shù)k表示）與二次側(cè)負(fù)荷阻抗心的關(guān)系曲線。我國規(guī)程規(guī)定，保護(hù)用電流互感器的電流誤差應(yīng)不超過±10%。校驗(yàn)電流互感器的誤差時(shí)，首先確定電流互感器接入位置的最大三相短路電流或短路電流對(duì)互感器額定電流的倍數(shù),然后按照一次電流（倍數(shù)）從相應(yīng)型號(hào)互感器的10%誤差曲線上找出對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)上的阻抗歐姆數(shù)，只要接入二次側(cè)的總阻抗不超過此歐姆數(shù)，則電流互感器的誤差就不會(huì)超過10%。4-4電流互感器在供電系統(tǒng)中常用的接線方式有哪些？各種接線方式有何特點(diǎn)？答：全星形接線方式：三相電流互感器的二次側(cè)接成星型，每相所接電流繼電器完全反映了該相的電流大小，接線系數(shù)妃=1。這種接線方式適用于中性點(diǎn)接地或不接地系統(tǒng)的任何故障的檢測(cè)和保護(hù)，但對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的保護(hù)，全星型接線方式在選擇性方面不如非全星型接線。非全星形接線方式：只在兩相裝設(shè)兩個(gè)互感器，其二次側(cè)接成星型，接線系數(shù)奴、=1。廣泛應(yīng)用在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，因?yàn)檫@種聯(lián)結(jié)法對(duì)單相接地的誤動(dòng)作率較低。差接法：只在兩相裝設(shè)兩個(gè)互感器，但其二次側(cè)交叉并接，只有一路檢測(cè)電流信號(hào)輸出，接線系數(shù)歡隨不同的短路方式而不同。只能用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)°4-5簡(jiǎn)要說明定時(shí)限過電流保護(hù)裝置和反時(shí)限過電流保護(hù)裝置的組成特點(diǎn)、整定方法？答：定時(shí)限過電流保護(hù)：通常由電流批電器KA、時(shí)間繼電器KT和信號(hào)繼電器KS組成，需要整定電流繼電器的動(dòng)作電流值和時(shí)間繼電器的動(dòng)作延時(shí)?？紤]到電流繼電器動(dòng)作后，但在延時(shí)未到期間，電流回復(fù)到正常值，保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，即電流繼電器可靠返回，故按照繼電器的返回電流要大于線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定電流繼電器的動(dòng)作電流。時(shí)間繼電器KT的延時(shí)時(shí)限是按階梯原則來整定的，以保證繼電保護(hù)前后級(jí)之間動(dòng)作的選擇性。最后，以其末端最小短路電流與動(dòng)作電流之比來衡量定時(shí)限過流保護(hù)的靈敏度。反時(shí)限過電流保護(hù)：僅由反時(shí)限過電流繼電器組成，其本身動(dòng)作帶有時(shí)限并有動(dòng)作指示吊牌信號(hào)，所以回路不需接時(shí)間批電器和信號(hào)繼電器。整定時(shí)需要根據(jù)故障電流倍數(shù)查看所選電流繼電器的動(dòng)作特性曲線。綜上，定時(shí)限過電流保護(hù)時(shí)限整定方便，且在上下級(jí)保護(hù)的選擇性上容易做到準(zhǔn)確的配合。它的缺點(diǎn)是所需繼電器數(shù)量較多，接線復(fù)雜。反時(shí)限過電流保護(hù)所需的繼電器數(shù)量少，接線簡(jiǎn)單，但在整定動(dòng)作時(shí)限的配合上比較復(fù)雜，繼電器誤差較大。4-6電流速斷保護(hù)為什么會(huì)出現(xiàn)保護(hù)“死區(qū)"？答：由于可靠系數(shù)虹的引入，使得速斷保護(hù)的動(dòng)作電流大于被保護(hù)范圍末端的最大短路電流，使保護(hù)裝置不能保護(hù)線路全長而有一段死區(qū)。4-7分別說明過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)是怎樣滿足供電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)要求的？答：過電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過線路的尖峰電流整定，按時(shí)間階梯原則保證保護(hù)的選擇性，按被保護(hù)線路末端最小方式下兩相短路電流校驗(yàn)其靈敏度來滿足靈敏度的要求。電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過下級(jí)線路首端最大三相短路電流，從而保證前后級(jí)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，按其安裝處在最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)以滿足保護(hù)靈敏度的要求。4-8過電流保護(hù)的靈敏度是如何定義的？低電壓保護(hù)的靈敏度又是如何定義的？答：過電流保護(hù)的靈敏度是以其保護(hù)末端最小短路電流小心與動(dòng)作電流婦之比虹來衡量，要求&21.3~1.5。低電壓保護(hù)的靈敏度是以其動(dòng)作電壓與故障時(shí)的最大殘壓之比來衡量，要求&21.25。4-9在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，通常釆取哪些保護(hù)措施？答：絕緣監(jiān)測(cè)裝置和零序電流保護(hù)。4-10以過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)為例，說明保護(hù)動(dòng)作值大小與保護(hù)范圍、保護(hù)可靠性、選擇性、靈敏性之間的關(guān)系。答：定時(shí)限過流保護(hù)：①全范圍保護(hù)；②可靠性：引入可集系數(shù)使得動(dòng)作電流大于最大負(fù)荷電流，可靠系數(shù)越大，可靠性越好，但是靈敏度降低；③選擇性：與動(dòng)作電流大小無關(guān)，由延時(shí)時(shí)間決定：④靈敏性：動(dòng)作值越大，靈敏性越差，需要在靈敏性與可靠性之間折中考慮。電流速斷保護(hù)：①部分范圍保護(hù)，有死區(qū)，動(dòng)作偵越大，保護(hù)范圍越??；②可靠性：引入可靠系數(shù)使得動(dòng)作電流大于保護(hù)區(qū)末端最大故障電流，可靠系數(shù)越大，可靠性越好，但是靈敏度降低，保護(hù)范圍越?。孩圻x擇性：由動(dòng)作電流決定；④靈敏性：動(dòng)作值越大，靈敏性越差，需要在靈敏性與可靠性之間折中考慮。4-11簡(jiǎn)述小電流接地自動(dòng)選線裝置的基本原理及影響選線準(zhǔn)確性的因素。答：在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)某條線路某相發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地相的對(duì)地電容被短接，接地相對(duì)地電容電流為零，其他兩相對(duì)地電容電流則通過大地、接地點(diǎn)、故障相線路、電源和非接地相線路構(gòu)成回路。此時(shí)，發(fā)生單相接地的那條故障線路上的零序旦流為全系統(tǒng)非故障線路的非接地兩相對(duì)地電容電流之總和，非故障線路只流過本線路的非接地兩相對(duì)地電容電流。因此，當(dāng)系統(tǒng)出線回路較多時(shí)，故障線路中的零序電流大于非故障線路，基于這一點(diǎn)就可以通過測(cè)量各條線路的零序電流來選擇出故障線路。顯然，系統(tǒng)出線回路少時(shí)，故障線路與非故障線路的零序電流差別較小，選線的準(zhǔn)確性降低，理論上少于三條是無法選線的。此外，在中性點(diǎn)通過消弧線圈接地并釆用過補(bǔ)償方式的系統(tǒng)中，來自消弧線圈的感性接地電流會(huì)抵消一部分流過故障線路中的零序容性電流，也將降低自動(dòng)選線裝置的選擇準(zhǔn)確性。4-12變壓器瓦斯保護(hù)可以對(duì)哪些類型的故障提供保護(hù)？答：故障類型主要有：①變壓器內(nèi)部或二次側(cè)出線發(fā)生過電流或短路故障：②變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路。瓦斯保護(hù)分為輕瓦斯繼電器和重瓦斯繼電器，輕瓦斯繼電器動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯繼電器動(dòng)作于斷路器跳閘。4-13試說明變壓器可能發(fā)生哪些故障和不正常工作狀態(tài)，應(yīng)該裝設(shè)哪些保護(hù)？答：變壓器的故障按發(fā)生在油箱的內(nèi)外，分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障主要有繞組的相間短路、匝間短路和單相接地，這些故障電流及其產(chǎn)生的電弧會(huì)導(dǎo)致變壓器油受熱而產(chǎn)生大量氣體，嚴(yán)?重時(shí)可能引起變壓器油箱爆炸。外部故障有套管及其引出線的相間短路、單相接地故障。變壓器的異常工作狀態(tài)有：變壓器過負(fù)荷，風(fēng)扇故障、油面降低或環(huán)境溫度升高引起的過熱。對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星型接線變壓器，外部單相接地可能造成變壓器中性點(diǎn)過電壓，威脅變壓器絕緣。對(duì)于上述電力變壓器的常見故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)措施：差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)變壓器內(nèi)部匝間或相間短路故障。電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)，保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部相間短路故障；過負(fù)荷保護(hù)，反應(yīng)變壓器過載而引起的過電流。瓦斯保護(hù)，反應(yīng)油浸式變壓器的內(nèi)部故障或油面降低。。溫度保護(hù)反應(yīng)變壓器油、繞組溫度升高或冷卻系統(tǒng)的故障。4-14作圖說明變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理，分析差動(dòng)不平衡電流產(chǎn)生的原因及抑制措施？

答：差動(dòng)保護(hù)原理說明示意圖如下圖所示，在變壓器的高壓側(cè)入口和低壓側(cè)出口各裝設(shè)一個(gè)電流互感器，兩互感器釆用差式接線，高低壓側(cè)電流之差（稱作差動(dòng)電流）接入電流繼電器（稱作差動(dòng)繼電器）。假設(shè)變壓器的電壓比或電流比為1,高壓繞組和低壓繞蛆均采用Y型接線，則當(dāng)變壓器正常工作或外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為零，而當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)電流不為零。因此，根據(jù)有無差動(dòng)電流可以判斷變壓器是否發(fā)生內(nèi)部故障。a）外部故障，保護(hù)不動(dòng)作b）內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作a）外部故障，保護(hù)不動(dòng)作b）內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作題4-14圖基本工作原理：正常工作或外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為不平衡電流，在適當(dāng)選擇好兩側(cè)電流互感器的變流比和結(jié)線方式的條件下，該不平衡電流值很小，并小于差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，故保護(hù)不動(dòng)作；在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障，流入繼電器的電流大于差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。其保護(hù)范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點(diǎn)之間的區(qū)域，包括變壓器繞組內(nèi)部及兩側(cè)套管和引出線上所出現(xiàn)的各種短路故障。但是，由于電流互感器的誤差、變壓器的匝比、變壓器的高低壓繞組接線方式等原因，往往在正常時(shí)也會(huì)存在一定的差動(dòng)電流，即不平衡電流，可能導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作＜產(chǎn)生不平衡電流的主要原因和抑制方法有：變壓器高低壓繞組結(jié)線方式不同引起的不平衡電流:利用電流互感器的接線型式來補(bǔ)償。譬如，變壓器繞組接線型式為Dy時(shí)，電流互感器則接成Yd型式。變壓器的匝比不為1時(shí)，利用電流互感器的變比來補(bǔ)償。譬如，變壓器的髙低壓側(cè)匝比為25:1,則髙低壓側(cè)兩電流互感器變比之比可取1:25。由于變壓器和電流互感器均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，這種不平衡電流不一定能夠得到完全補(bǔ)償，可再采取其他校正措施。電流互感器本身的誤差：盡量選擇同型號(hào)、同廠家的電流互感器，同時(shí)在整定差動(dòng)繼電器時(shí)躲過各種因素引起的不平衡電流。4-15在Ydll接線的變壓器上構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)時(shí)，如何進(jìn)行相位補(bǔ)償？變壓器西側(cè)電流互感器的電流比應(yīng)該如何選擇？答：將變壓器一次側(cè)的電流互感器聯(lián)結(jié)成三角形而變壓器二次側(cè)聯(lián)結(jié)成星形，使得兩側(cè)電流互感器的二次電流的相位相同，同時(shí)電流互感器的變流比還應(yīng)滿足下式：燈A.Y式中，NT2——變壓器一、二次側(cè)的額定電流；i心——變壓器一、二次側(cè)屯流互感器的電流比。4-16簡(jiǎn)述熔斷器培體安-秒特性的含義，在選擇熔體電流時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？答：反映熔體熔斷時(shí)間和通過其電流的關(guān)系曲線t= 稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線。為保證上下級(jí)熔斷器保護(hù)的選擇性，要求上一級(jí)焰斷器的熔斷曲線完全位于下一級(jí)熔斷曲線的上方。熔體電流的選擇應(yīng)考慮：應(yīng)不小于線路正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算電流心；應(yīng)躲過由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所引起的尖峰電流;還須和導(dǎo)線或電纜的允許電流心相配合，避免線路受到損害。4-17何謂微機(jī)保護(hù)？它與機(jī)電式繼電保護(hù)裝置相比較有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：所謂微機(jī)保護(hù)，就是利用微型計(jì)算機(jī)及其數(shù)字保護(hù)算法實(shí)現(xiàn)的繼電保護(hù)。主要優(yōu)點(diǎn)有：①綜合分析和判斷能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置無法解決的復(fù)雜保護(hù)；②適應(yīng)性強(qiáng)，整定調(diào)試方便靈活：③一套硬件可以復(fù)合多種不同原理的保護(hù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)化程度髙；④具有自檢功能；⑤可兼?zhèn)涔收箱洸?、故障測(cè)距、事件順序記錄、網(wǎng)絡(luò)通信等輔助功能，綜合自動(dòng)化水平高。4-18簡(jiǎn)述微機(jī)保護(hù)裝置的組成結(jié)構(gòu)與作用。答：①模擬量輸入單元：將互感器輸入的模擬電信號(hào)正確地變換成離散化的數(shù)字量。開關(guān)量輸入單元：為開關(guān)量提供輸入通道，常通過光電隔離提高抗干擾能力。微型機(jī)主系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)算法。開關(guān)量輸出單元：為發(fā)出開關(guān)量操作命令提供輸出通道，常通過光電隔離提髙抗干擾能力。操作監(jiān)視單元：提供操作員界面，以便對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行人工操作、調(diào)試和監(jiān)視。通信單元：提供信息通道與變電站計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)以及電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)更高一級(jí)的信息管理和控制功能。4-19在變壓器差動(dòng)保護(hù)中，采用二次諧波制動(dòng)判據(jù)與比率制動(dòng)判據(jù)的作用與目的。答：二次諧波制動(dòng)判據(jù)旨在防止變壓器勵(lì)磁涌流可能引起差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。研究表明，變壓器勵(lì)磁涌流中含有較高的二次諧波成分，因此，若檢測(cè)到差動(dòng)電流中二次諧波成分較高就可屏蔽差動(dòng)保護(hù)，避免把變壓器的正常投入造成的差動(dòng)電流誤認(rèn)為內(nèi)部故障引起的差動(dòng)電流。變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流隨外部故障時(shí)穿越變壓器的短路電流的增大而増大，比率制動(dòng)判據(jù)的引入可減小或消除不平衡電流的影響，使變壓器外部短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)不致于誤動(dòng)作，大大提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。4-20什么是自動(dòng)重合閘裝置（ARD）?供電系統(tǒng)對(duì)ARD有哪些基本要求？答：自動(dòng)重合閘裝置是一種能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器在開斷后再次自動(dòng)投入的自動(dòng)裝置，旨在提高瞬時(shí)性故障下的線路供電可靠性。如果線路繼電保護(hù)配有自動(dòng)重合閘裝置，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)作用下將斷路器跳開，同時(shí)會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)重合閘裝置，經(jīng)過一定時(shí)限自動(dòng)重合閘裝置會(huì)使斷路器重新閉合。若線路故障是瞬時(shí)性的，則重合成功，線路恢復(fù)供電；若線路故障是永久性的，則繼電保護(hù)裝置將線路再次切斷，并不再啟動(dòng)自動(dòng)重合閘裝置。4-21簡(jiǎn)述自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)與自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)的特點(diǎn)與適用場(chǎng)合，答：前加速保護(hù)：使用設(shè)備少，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，能快速切除瞬時(shí)性故障，使瞬時(shí)性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，從而提高重合閘的成功率：但會(huì)增加首端斷路器的動(dòng)作次數(shù)旦重合于永久性故障時(shí)再次切除故障的時(shí)間會(huì)延長，特別是若重合閘裝置拒動(dòng)，則將擴(kuò)大停電范圍。因此前加速保護(hù)主要用于35kV變電站引出的直配線路上，以便快速切除故障。后加速保護(hù)：后加速保護(hù)第一次跳閘是有選擇性的，不會(huì)擴(kuò)大停電范圍，且保證了能快速、有選擇地切除永久性故障。每段線路都需裝設(shè)ARD,與前加速相比較為復(fù)雜。4-22什么是備用電源自動(dòng)投入裝置（APD）?明備用與暗備用方式有何區(qū)別？供電系統(tǒng)對(duì)APD有哪些基本要求？答：備用電源自動(dòng)投入裝置是一種能夠在當(dāng)前電源因故障斷開后及時(shí)轉(zhuǎn)投備用乜源的自動(dòng)裝置，旨在提高供電可靠性。明備用方式是指在正常工作時(shí)備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時(shí)才投入備用電源，APD通常裝設(shè)在備用電源的進(jìn)線開關(guān)上。暗備用方式則是正常時(shí)兩電源都投入工作，互為備用，APD通常裝設(shè)在兩路電源的母聯(lián)開關(guān)上。對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求如下：1） 當(dāng)前電源失壓切除后，APD才能將備用電源投入，以保證不間斷地向用戶供電。2） 當(dāng)前電源因負(fù)荷側(cè)故障而被繼電保護(hù)裝置切除時(shí)，APD不應(yīng)動(dòng)作。3） 備用電源無電時(shí)，APD不應(yīng)動(dòng)作。4） 當(dāng)前電源正常停電操作時(shí)，APD不應(yīng)動(dòng)作。4-23什么是自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）?先離后接和先接后離方式各有何特點(diǎn)？多級(jí)ATSE串級(jí)使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意什么問題？答：自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器是指具有在兩電源之間帶負(fù)荷自動(dòng)切換能力的一種裝置。先離后接方式下，ATSE先將負(fù)荷從當(dāng)前電源斷開，再投轉(zhuǎn)到備用電源，負(fù)荷存在一段斷電時(shí)間，不同型式的ATSE其轉(zhuǎn)換時(shí)間從數(shù)臺(tái)秒至數(shù)秒；先接后離方式下，ATSE具有相位跟蹤功能，待兩電源同步時(shí)實(shí)施先接后離，兩路電源出現(xiàn)短時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，負(fù)荷得以持續(xù)供電。多級(jí)ATSE串級(jí)使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意上下級(jí)ATSE轉(zhuǎn)換時(shí)間的配合問題。一般情況下，下級(jí)ATSE的轉(zhuǎn)換時(shí)間一定要大于上級(jí)ATSE的轉(zhuǎn)換時(shí)間，保障在上級(jí)電源出現(xiàn)故障時(shí)，最靠近上級(jí)電源的ATSE先進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而下級(jí)ATSE在其后再根據(jù)情況決定是否轉(zhuǎn)換。4-24某供電系統(tǒng)如下圖所示，（1）若在QF處設(shè)置定時(shí)限過流保護(hù)，電流互感器釆用非全星形聯(lián)結(jié)，電流比為150/5,，q=0.3s,試求其保護(hù)整定值。（2）若在QF處還設(shè)置電流速斷保護(hù)，試進(jìn)行整定計(jì)算，按其整定值，若變壓器低壓側(cè)母線發(fā)生三相短路，其速斷保護(hù)是否動(dòng)作？為什么？（3）畫出過電流保護(hù)與速斷保護(hù)配合原理接線示意圖。

題4-24圖解：根據(jù)題圖，QF處的繼電保護(hù)的保護(hù)范圍包括線路和變壓器，即保護(hù)的首端為QF安裝處，保護(hù)的末端為低壓開關(guān)Q的安裝處。（1）首先，計(jì)算QF處（kl）和Q處（k2）的短路電流取S,=100M^C】=10.5kV,UJ2=MkV則S.I00/WVAL.= =-= =5.499泌>伽八S10.5W必=1\00MVA.......-p： =144.24M廁2、l3xQAkV電源系統(tǒng)電抗：\00MVAX....-= =0.56180A/KA一=業(yè)地0.67150"\架空線路電抗：X：=xJ—y=0.4x1x-'師=0.36"以 (10.5)2變壓器電抗:Aw,.%S.4.5100ME4X?= x = x 3 100Sg100\000kVAQF處(kl)短路回路總電抗及三相短路電流：^Vl.nu.1：=x：g=0.56=xy=0.675.499M=9.82加ijfci.max0.565.249M=7.83炳0.67Q處（k2）短路回路總電抗及三相短路電流:

X、=x爲(wèi)X+X；+X；=0.56+0.36+4.5=5.42

=X爲(wèi)+X；+X；=0.67+0.36+4.5=5.53

'j2 144.34姐 .&2.EQX Y■A&2.EQX Y■A￡2.maxr<3> >25-X；些幽=26.W5 5.53（2）定時(shí)限過電流保護(hù)整定計(jì)算依題意，最大負(fù)荷電流應(yīng)為變壓器的額定電流，即電流互感器釆用非完全星形接線，即奴,=1；電流互感器的變比為蜘=150/5=30。于是，過電流保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流為[2x2-——X[2x2-——X57.744=163A0.85過電流保護(hù)繼電器動(dòng)作電流為=-xI63A=5.43A=-xI63A=5.43A過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為i=也+At=0.35+0.5s=0.85過電流保護(hù)的靈敏度為。聳=業(yè)竺竺嘩也5.28。聳=業(yè)竺竺嘩也5.28小，滿足要求Vi0.163絹（3）電流速斷保護(hù)整定計(jì)算速斷保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流為叩?|=歸：為=1.25x26.63x為姐=1.27姐叩?|速斷電流繼電器動(dòng)作電流為Wk=-xl.27^=42.3AWk=-xl.27^=42.3A速斷保護(hù)的靈敏度為凡=筍=媯貞豊雄=5.34>1.5,滿足要求?op.y LZ/総因?yàn)閗2點(diǎn)最大短路時(shí)流過速斷保護(hù)裝置的電流小于速斷保護(hù)的整定電流:所以速斷保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。（3）關(guān)于過電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)的配合原理接線圖，可參考《供電技術(shù)（第5版）》圖4-12。4-25某10kV配電所供電系統(tǒng)如下圖所示，試問在QR處通常應(yīng)設(shè)置什么保護(hù)，根據(jù)確定的保護(hù)方式作出整定計(jì)算。依照題圖，應(yīng)在QF1處裝設(shè)針對(duì)線路的保護(hù)，保護(hù)范圍從QF1處起到配電母線下端斷路器（QF2、QF3、QF4）止。首先應(yīng)裝設(shè)線路過電流保護(hù)，其次因?yàn)榫€路末端QF2等處的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.7s,所以可考慮再裝設(shè)電流速斷保護(hù)。<1）求被保護(hù)線路的計(jì)算電流對(duì)于配電變壓器T,設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷的功率因數(shù)為0.9,則Pt=Stcos0=1000x0.9=900AIVQr=S/sin伊=1000x0.44=440kvar對(duì)800kW電動(dòng)機(jī)Ml迎地=迎也=94網(wǎng)M,〃 0.85Qmi—%tan（p=941.2kWxtan（arccos0.85）=5S3kVar對(duì)2000kW電動(dòng)機(jī)M22000W=2000^=2272WM-if0.88Qm2=PM2tan（P=2272.73&Wxtan（arccos0.85）=1mkVar于是，線路上的計(jì)算負(fù)荷為Pe=知與(4+4u+比2)=0.7X1X(900+941+2272)AW=2879AWQ=k』k￡(Qt+Qmi+Qmz)=0.7xlx(440+583好處+1408W”)=1lOikVarSc=職+Q；=V28792+17012=3344*〃爲(wèi)=蒙爲(wèi)*3A（2）求線路首末端的三相短路電流取Sj=10硏么%= 1&

100MVA則＞成廣扃100MVA則＞成廣扃戒廠5函立一四）些=056電源系統(tǒng)電抗x；=^Fow架空線路電抗X；=専沽=0.4Q/SX1.3如X"駕物=°?47線路首端三相短路電流：X；z=X；=0.56/;rX；￡/;rX；￡線路末端三相短路電流：X；￡=X；+X；=0.56+0.47=1.03您=4=空=5.34炳*2X；￡ 1.03（3）定時(shí)限過電流保護(hù)整定計(jì)算（綜合自啟動(dòng)系數(shù)取為2）保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流：婦」=華型＜=號(hào)辭、193A=545A繼電器動(dòng)作電流：少=?■如喘x545A=6.81A7X動(dòng)作時(shí)限：，=[（）+△[=0.7$+0.5$=1.2s＞0.7s保護(hù)的靈敏度校驗(yàn):勺X5.3M4保護(hù)的靈敏度校驗(yàn):勺X5.3M4545A=8.4＞1.5，滿足靈敏度要求。（4）電流速斷保護(hù)整定計(jì)算設(shè)電流互感器釆用非完全星形接線，匕=1;因A”,/=2xl93A=386A,選用400/5A電流互感器，婦=400/5=80。保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流：％=&.理=1?2x5.3姐=6.4姐＜）p.\可見，保護(hù)靈敏度稍低，速斷保護(hù)將范圍較小。繼電器動(dòng)作電流：頊=芝％=冰6.4炳=804保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)：大=宜=至竺竺=1336.4＜）p.\可見，保護(hù)靈敏度稍低，速斷保護(hù)將范圍較小。4-26一臺(tái)容量為3200kVA,電壓比為35±5%/6.6kV,Ydll(Y/A-11)聯(lián)結(jié)法的降壓變壓器貽」=52.8A,，e2=280A,變壓器高壓側(cè)引線最小三相短路電流/u)min=1482A,變壓器低壓側(cè)引出線最大、最小三相短路電流歸算到高壓側(cè)平均電壓分別為/黒max=604A,Z^min=515Ao6.6kV側(cè)最大負(fù)荷電流275A?歸算至35kV側(cè)為51.9A,試進(jìn)行縱差動(dòng)整定計(jì)算。答：躲過變壓器外部故障時(shí)的最大不平衡電流：婦=Ws=《x""10%+A^+^)*k=L3x(lxl0%+5%+5%)x604=157A躲過變壓器的最大勵(lì)磁電流：/,?p=Wn=1.3x5x52.8=343.2A躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流：^=^^=1-3x51.9=67.5/1綜上，變壓器的差動(dòng)保護(hù)的整定電流為343.2A。靈敏度按照變壓器低壓側(cè)引出端子最小兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)：』=些歸3婦343.2顯然，保護(hù)靈敏度較低。若采用二次諧波制動(dòng)，不考慮勵(lì)磁涌流，則差動(dòng)保護(hù)整定電流為157A,此時(shí)差動(dòng)保護(hù)靈敏度為：&=糾=吏給竺=2.8,滿足要求4-27某車間變壓器容量800kVA,電壓比6/0.4kV,變壓器一次側(cè)三相短路電流=9160A,二次側(cè)三相短路歸算到6kV的短路電流歡'=1250A,干線末端單相短路歸算到6kV側(cè)的短路電流/g=160A,比該處兩相短路電流要小，干線末端單相短路電流C?=2400A,變壓器一次側(cè)計(jì)算負(fù)荷為/c=】20A。求該變壓器的保護(hù)裝置的整定值。答：(D首先整定過電流保護(hù)取虹=\2*心=2,^=0.85,則過電流保護(hù)的一次動(dòng)作電流為/==些冬xl20=338.8A“krer0.85設(shè)電流互感器變比為250/5,不完全星型接線，則電流繼電器的動(dòng)作電流為：/, =—x338.8=6.8A*kTA叩50過電流保護(hù)的靈敏度按照單相短路參數(shù)校驗(yàn)：奴=您7/卽=160/338.8=0.47顯然，過電流保護(hù)不能保護(hù)到干線末端，甚至不能保護(hù)變壓器全范圍。過電流保護(hù)對(duì)變

壓器內(nèi)部的兩相短路的靈敏度為:宀％〃叩=件丄輜辭=3.2小即過流保護(hù)可以保護(hù)變壓器內(nèi)部的兩相和三相短路故障。②電流速斷保護(hù)=1-2x1250=15004頂S00=30A頂S00=30A頃凱=等也草J,滿足要求③零序電流保護(hù)塵二2400346AIop=k塵二2400346AIop=kkxQ.25I2N=1.2x0.25x=6.9,滿足要求4-28某38OV電動(dòng)機(jī)加=20.2A,厶=141A,試選擇該電動(dòng)機(jī)的RTO型熔斷器及其熔體的額定電流。答：熔斷器熔體電流應(yīng)不小于線路正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算電流力，即：Ife220.2A熔斷器熔體電流還應(yīng)躲過由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所引起的尖峰電流九，即：Ife2虹*=0.35xl41=49.35A熔斷器的額定電壓不低于被保護(hù)線路的額定電壓，熔斷器的額定電流應(yīng)不小于博體的額定電流。查閱低壓熔斷器手冊(cè)，選擇熔斷器的額定電流為100A,熔體額定電流為60A。4-29某38OV架空線路，/c=280A,最大短時(shí)工作電流達(dá)600A,線路首端三相短路電流炊=3.7kA,末端單相短路電流7；；,=1.4kA</^\試選擇首端裝設(shè)DW10型斷路器，整定其動(dòng)作電流，校驗(yàn)其靈敏度。答：長延時(shí)過電流脫扣器的整定：4qi.l"=l.lx280=308A瞬時(shí)過電流脫扣器的整定：M=1.35x600=8104靈敏度校號(hào):”產(chǎn)尹=霸=1刀＞1?5,滿足要求。第五章供電系統(tǒng)的保護(hù)接地與防雷5-1解釋下列名詞術(shù)語的物理意義：接地，接地裝置，自然接地極，人工接地極，接地電阻，電氣上的''零電位氣答：接地：在供電系統(tǒng)中，為了保證電氣設(shè)備的正常工作，保障人身安全、防止間接觸電，將供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的金屬外売與大地土壤間作良好的電氣連接。接地裝置:接地裝置是由接地極（埋入地中并與大地接觸的金屬導(dǎo)體）和接地線（巨氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連接用的金屬導(dǎo)電部分）所組成。由若干接地極在大地中相互連接而組成的總體，稱為接地網(wǎng)。自然接地極：利用地下水金屬管道、建筑物金屬結(jié)構(gòu)、電纜鎧裝外皮作為接地極。人工接地極：利用垂直埋入地下的專用鋼管、角鋼以及水平放置的扁鋼、圓鋼等。接地電阻：接地電阻是指接地裝置的對(duì)地電壓與接地電流之比。由于接地線電阻很小，可忽略不計(jì)，故接地裝置的接地電阻主要是指接地極的對(duì)地電壓與接地電流之比。電氣上的"零電位"：在離接地體20m的半球面處對(duì)應(yīng)的散流電阻已經(jīng)很小，由接地電流產(chǎn)生的壓降已近似于零，通常將距離接地體20m處的地方稱為電氣上的“零電位七5-2作圖并簡(jiǎn)述TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)的概念。答：TT系統(tǒng)：TT系統(tǒng)如下圖所示。電源中性點(diǎn)接地，電氣設(shè)備的金屬外殼通過自己獨(dú)立的接地體直接接地。題5-2圖TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)：IT系統(tǒng)如下圖所示。電源中性點(diǎn)不接地，電氣設(shè)備的金屬外殼通過自己獨(dú)立的接地體直接接地。題5-2圖IT系統(tǒng)TN系統(tǒng)：TN系統(tǒng)如下圖所示。電源中性點(diǎn)接地，電氣設(shè)備的金屬外殼通過電源

的中性線（N）或連接于電源中性點(diǎn)的保護(hù)線（PE）間接接地。按照中性線N與保護(hù)線PE的組合情況，