電力工程基礎(chǔ)概論-課后習(xí)題答案

第一章

1-1什么是電力系統(tǒng)？建立聯(lián)合電力系統(tǒng)有哪些好處？

答：電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶組成的整體。建立聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)點是：可以減少系統(tǒng)的總裝機(jī)容量；可以減少系統(tǒng)的

備用容量；可以提高供電的可靠性；可以安裝大容量的機(jī)組；可以合理利用動力資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1-2電能生產(chǎn)的主要特點是什么？對電力系統(tǒng)有哪些要求？

答：電能生產(chǎn)的主要特點是：電能不能大量存儲；過渡過程十分短暫；與國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民II常生活的關(guān)系極為密切。

對電力系統(tǒng)的基本要求是：保證供電的可靠性；保證良好的電能質(zhì)量；為用戶提供充足的電能；提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1-3我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級有哪些？用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)、變壓器的額定電壓與同級電網(wǎng)的額定電壓之間有什么關(guān)系？為什么？

答:我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級,低壓有0.22/0.127kV、0.38/0.22kV和0.66/0.38kV；高壓有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV,HOkV,

220kV>330kV、500kV和750kV。

用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同；發(fā)電機(jī)的額定電壓應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高5%；變壓器一次繞組的額定電壓，對于降壓變壓

器，應(yīng)等于電網(wǎng)的額定電壓，對于升壓變壓器，應(yīng)等于發(fā)電機(jī)的額定電壓；變壓器二次繞的額定電壓，當(dāng)二次側(cè)供電線路較長時，應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高

10%,當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較短時，應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高5%。

1-4衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有哪些？簡述它們對電力系統(tǒng)的主要影響。

答：衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、高次諧波（波形畸變率）、三相不平衡度及暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。

對電力系統(tǒng)的主要影響（略）。

1-5什么叫小電流接地系統(tǒng)？什么叫大電流接地系統(tǒng)？小電流接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，各相對地電壓如何變化？這時為何可以暫時繼續(xù)運(yùn)行，但

又不允許長期運(yùn)行？

答：中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)；性點直接接地（或經(jīng)低電阻接地）的系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。

在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高6倍。此時三相之間的線電壓仍然對稱，因此用戶的三相用電

設(shè)備仍能照常運(yùn)行，但是，發(fā)生單相接地后，其運(yùn)行時間不能太長，以免在另一湘又發(fā)生接地故障時形成兩相接地短路。

1-6消弧線圈的補(bǔ)償方式有兒種？一般采用哪種補(bǔ)償方式？為什么？

答：消弧線圈的補(bǔ)償方式有全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償，一般都采用過補(bǔ)償方式。因為在過補(bǔ)償方式下，即使電網(wǎng)運(yùn)行方式改變而切除部分線路時，也

不會發(fā)展成為全補(bǔ)償方式，致使電網(wǎng)發(fā)生諧振。同時，由于消弧線圈有一定的裕度，即使今后電網(wǎng)發(fā)展，線路增多、對地電容增加后，原有消弧線圈仍可

繼續(xù)使用。

1-7為什么我國規(guī)定llOkV以上的高壓電網(wǎng)和380/220V的低壓電網(wǎng)要采用大電流接地系統(tǒng)？各有什么優(yōu)點？

答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時中性點電位仍為零，非故障相對地電壓不會升高，仍為相電壓，因此電氣設(shè)備的絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考

慮，故可以降低工程造價。所以我國UOkV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點直接接地的方式。而在380/220V系統(tǒng)中采用中性點直接接地方式，主

要是考慮人身安全問題，一旦發(fā)生單相接地故障，可以迅速跳開自動開關(guān)或燒斷熔斷絲，將故障部分切除。

1-8試確定圖1-12所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)和所有變壓器的額定電壓。

GT1T4T5

KXH-

IOkV

UOkV

QT235kV

f3kV

圖1-12習(xí)題1-8附圖

答：發(fā)電機(jī)G：10.5kV；變壓器Tl：10.5/242kV；變壓器T2：10/3.3kV；變壓器T3：220/38.5kV；變壓器T4：220/121/38.5kV；變壓器T5：35/6.6kV

1-9某10kV電網(wǎng)，架空線路總長度70km,電纜線路總長度為16km。試求此中性點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的接地電容電流，并判斷此系

統(tǒng)的中性點需不需要改為經(jīng)消弧線圈接地。

%+35心)〃_(70+35x16)x10

答：由于小——一10/1<Jv/i

350350

因此，不需要改為經(jīng)消弧線圈接地。

第一章

2-1電力負(fù)荷按重要程度分為哪幾級？各級負(fù)荷對供電電源有什么要求？

答：電力負(fù)荷按對供電可靠性的要求可分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷三類。一級負(fù)荷應(yīng)由兩個獨(dú)立電源供電；二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電；三

級負(fù)荷對供電電源無特殊要求。

2-2何謂負(fù)荷曲線？試述年最大負(fù)荷利用小時數(shù)和負(fù)荷系數(shù)的物理意義。

答：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的?種圖形。

年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax，是一個假想時間，在此時間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)荷匕ax持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于全年實際消耗的電能，年負(fù)荷曲

線越平坦，7max值越大，年負(fù)荷曲線越陡；Tmax值越小。因此，的大小說明了用戶用電的性質(zhì)，也說明了用戶負(fù)荷曲線的大致趨勢。

平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值叫負(fù)荷系數(shù)，它是表征負(fù)荷變化規(guī)律的一個參數(shù)，其值愈大，說明負(fù)荷曲線愈平坦，負(fù)荷波動愈小。

2-3什么叫計算負(fù)荷？確定計算負(fù)荷的意義是什么？

答：計算負(fù)荷是根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時所使用的一個假想負(fù)荷，計算負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實際

變動負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。

確定計算負(fù)荷時為正確選擇供配電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等提供技術(shù)參數(shù)。

2-4什么叫暫載率？反復(fù)短時工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定？

答：暫載率是指設(shè)備工作時間與工作周期的百分比值。反復(fù)短時工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率。

對于吊車：是指統(tǒng)一換算到￡=25%時的額定功率，其設(shè)備容量P,=2P,VM7；

對于電焊機(jī)：是指統(tǒng)一換算到￡=100%時的額定功率，其設(shè)備容量匕=PNH=SNcos.、向

2-5需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法各有什么計算特點？各適用哪些場合？

答：需要系數(shù)法計算較簡單，應(yīng)用較廣泛，但計算結(jié)果往往偏小，適用于容量差別不大、設(shè)備臺量較多的場合；二項式法考慮大容量用電設(shè)備對計算

負(fù)荷的影響，主要適用于設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊較大的的場合。

2-6什么叫最大負(fù)荷損耗小時？它與哪些因素有關(guān)？

答：年最大負(fù)荷損耗小時數(shù)實際上也是一個假想時間，在此時間內(nèi)，線路持續(xù)通過計算電流所產(chǎn)生的電能損耗，恰好與實際負(fù)荷電流全年在線路上一產(chǎn)

生的電能損耗相等。它與年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax和負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。

2-7功率因數(shù)低的不良影響有哪些？如何提高企業(yè)的自然功率因數(shù)？

答：功率因數(shù)低將會引起線路的總電流增大，使供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大；使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量；使供

配電設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力；使發(fā)電機(jī)的出力下降，發(fā)電設(shè)備效率降低，發(fā)電成本提高。

提高企業(yè)的自然功率因數(shù)的方法有：正確選用感應(yīng)電動機(jī)的型號和容量；限制感應(yīng)電動機(jī)的空載運(yùn)行；提高感應(yīng)電動機(jī)的檢修質(zhì)量；合理使用變壓器;

感應(yīng)電動機(jī)同步化運(yùn)行。

2-8并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？

答：并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償(個別補(bǔ)償)。

高壓集中補(bǔ)償方式的投資較少，電容器組的利用率較高，能夠提高整個變電所的功率因數(shù)，但它的補(bǔ)償范圍小，只能補(bǔ)償6?10kV母線以前的線路

上的無功功率，不能補(bǔ)償工業(yè)企業(yè)內(nèi)部配電線路的無功功率。

低壓成組補(bǔ)償方式的投資不大，運(yùn)行維護(hù)方便，能夠減小車間變壓器的容量，降低電能損耗，其補(bǔ)償區(qū)大于高壓集中補(bǔ)償，能夠補(bǔ)償變電所低壓母線

前的變壓器和所有有關(guān)高壓系統(tǒng)的無功功率。

分散就地補(bǔ)償方式的補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果最好，能夠補(bǔ)償安裝地點以前的變壓器和所有高低壓線路的無功功率，但投資較大，且電容器組在被補(bǔ)

償?shù)脑O(shè)備停止工作時也一并被切除，利用率較低。

2-9某工廠車間380V線路上接有冷加工機(jī)床50臺，共200kW；吊車3臺，共4.5kW(￡=15%)；通風(fēng)機(jī)8臺，每臺3kW；電焊變壓器4臺，每

臺22kVA(￡=65%,COS°N=0.5)；空壓機(jī)1臺，55kW。試確定該車間的計算負(fù)荷。

解：該車間的計算負(fù)荷如下表所示。

電力負(fù)荷計算表

序設(shè)備容量/kW計算負(fù)荷

用電設(shè)備名稱臺數(shù)K4COS0tan0

號銘牌值換算值P3(/kWQ3，kvarS3MA

1冷加工機(jī)床502002000.160.51.733255.36

2吊車34.53.50.150.51.730.5250.91

3通風(fēng)機(jī)824240.80.80.7519.214.4

4電焊變壓器48835.470.350.352.6812.433.23

5空壓機(jī)155550.850.80.7546.7535.06

小計66110.875138.96

負(fù)荷總計（%=0.9）99.8125.06160243.1

2-10有一條380V低壓干線，供電給30臺小批生產(chǎn)的冷加機(jī)床電動機(jī)，總?cè)萘繛?00kW,其中較大容量的電動機(jī)有10kWl臺，7kW3臺，4.5kW8

臺。試分別用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法計算該干線的計算負(fù)荷。

解：用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法所求計算負(fù)荷如下表所示。

電力負(fù)荷計算表（需要系數(shù)法）

計算負(fù)荷

用電設(shè)備名稱臺數(shù)設(shè)備容量/kW

儲COS。tan^?

Ro/kWR/kvarS3(/kVA，3，A

冷加工機(jī)床302000.160.51.733255.3663.9497.15

電力負(fù)荷計算表（二項式系數(shù)法〉

設(shè)備二項式

設(shè)備容量計算負(fù)荷

用電設(shè)備臺數(shù)系數(shù)

cos。tan。

名稱

%/kW》/kW

n/xb/cP3(AW23(/kvarJJkVA，3(/A

冷加工機(jī)床30/520035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.1

2-11有一條10kV高壓線路供電給兩臺并列運(yùn)行的S9—800/10（D,ynll接線）型電力變壓器，高壓線路采用LJ—70鋁絞線，水平等距離架設(shè)，線

距為1m,長6km。變壓器低壓側(cè)的計算負(fù)荷為900kW,cos0=0.8，心通=5000h試分別計算此高壓線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。

解：（1）變壓器的功率損耗和電能損耗

030(2)=23。(2)tan(p=900xtan(arccos0.8)=675kvar

530(2)=入0⑵/cos(p=900/0.86=1125kVA

變壓器的負(fù)荷率為：尸=」旦=0.703

2x800

查附錄表A-1可知，S9-800/10型（Dynll）變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為:

M)=L4kW,AA=7.5kW,/0%=2.5,%%=5

22

則兩臺變壓器的功率損耗為：\PT=2(AP0+/7APJ=2x(1.4+0.703x7.5)=10.2kW

SQQQ

△Qr=2x孟(/0%+儼U卜%)=2x—(2.5+0.7032x5)=79.54kvar

由7；的=5000h和cose=0.8查圖2-7得：r=3650h。因此，兩臺變壓器的電能損耗為：

24

Wa=2(AP0x8760+=2x(1.4x8760+0.703x7.5x3650)=5.16x10kWh

（2）線路的功率損耗和電能損耗

變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：P3o（i）=230（2）+必=900+10.2=910.2kW

030(1)=030(2)+AQr=675+79.54=754.54kvar

22

S30(1)=V910.2+754.54=1182.28kVA

53o(i)_1182.28

30=68.26A

43UN-VIxlO

查附錄表A-12可知，LJ-70鋁絞線的4=0.46dkm,5“、,=1.25m時占=0.358Q/km（實際上S“v=1.26m）,因此線路的功率損耗為:

-3

\PWL=3//()/?lVLxlO=3x68.262x0.46x6x10-3=38.58kW

3

\QWL=3//0XlvtxlO_=3x68.262x0.358x6x10-3=3okvar

線路的電能損耗為：AW.==38.58x3650=1.41xlO5kWh

2-12某電力用戶lOkV母線的有功計算負(fù)荷為1200kW,自然功率因數(shù)為0.65,現(xiàn)要求提高到0.90,試問需裝設(shè)多少無功補(bǔ)償容量？如果用BW10.5

—40—1W型電容器，問需裝設(shè)多少個？裝設(shè)以后該廠的視在計算負(fù)荷為多少？比未裝設(shè)忖的視在計算負(fù)荷減少了多少？

解：(1)需裝設(shè)的BWF10.5-40-1W型并聯(lián)電容器容量及個數(shù)

Qc=1200x[tan(arccos0.65)-tan(arccos0.9)]=822kvar

”=絲=絲=20.55取”=21

Qc40

則實際補(bǔ)償容量為：Qc=21x40=840kvar

(2)無功補(bǔ)償前后視在負(fù)荷的變化

補(bǔ)償前：030=Aotan(p=1200xtan(arccos0.65)=1403kvar

S30=-^2-=1^00=1846kVA

cos(p0.65

補(bǔ)償后：S；o=7^30+(030-2c)2=J12002+(1403—840)2=1325.5kVA

補(bǔ)償后視在負(fù)荷減少了：S30-=1846-1325.5=520.5kVA

2-13某降壓變電所裝有一臺Y,ynO聯(lián)結(jié)的S9—800/10型電力變壓器，其二次側(cè)（380V）的有功計算負(fù)荷為520kW,無功計算負(fù)荷為430kvar,試求

此變電所一次側(cè)的計算負(fù)荷和功率因數(shù)。如果功率因數(shù)未達(dá)到0.9,問應(yīng)在此變電所低壓母線上裝多大并聯(lián)電容器容量才能達(dá)到要求？

解：（1）變壓器一次側(cè)的計算負(fù)荷和功率因數(shù)

查附錄表A-1可知，S9-800/10型（YynO）變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為：

△鳥=L4kW,AP*=7.5kW,/0%=0.8.%％=4.5

22

S3O(2)=,520+430=674.76kVA

^30(2)520

cos(八=--------=-----------=0.77

⑺5,0(2)674.76

=674.76=0843

800

則變壓器的功率損耗為：

\PT=bPo+仍=1.4+0.8432x7.5=6.73kW

COQQ

\Qr=湍(/。％+多%％)=韜(0.8+0.8432x4.5)=32kvar

變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：

P30⑴=03()(2)+AP/=520+6.73=526.73kW

030(1)=030(2)+=430+32=462kvar

S30⑴=V526.732+4622=700.6kVA

尸30⑴_526.73

cos。⑴==0.75

“30⑴700.6

（2）確定無功補(bǔ)償容量。由于要求變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)cos/⑴20.9,在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償時，取低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)

cos0；2）=092，則低壓側(cè)需裝設(shè)的補(bǔ)償容量為:

Qc=520x[tan(arccos0.77)-tan(arccos0.92)]=209.4kvar

取。c=210kvar

第三章

3-1試比較架空線路和電纜線路的優(yōu)缺點。

答：架空線路與電纜線路相比，具有投資少、易于維修和建設(shè)工期短等優(yōu)點，但容易遭受雷擊和風(fēng)雨等自然災(zāi)害的侵襲，且它需要占用大片土地作出

線走廊，有時會影響交通、建筑和市.容等；電纜線路具有運(yùn)行可靠、不易受外力和自然環(huán)境的影響、不占地面空間和不影響市容等優(yōu)點，但投資大、建設(shè)

工期長、維修不便。

3-2架空線路由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

答：架空線路主要由導(dǎo)線、避宙線、桿塔、絕緣子和金具等部件組成。導(dǎo)線的作用是傳輸電能；避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護(hù)電力線路

免遭雷擊；桿塔的作用是支撐導(dǎo)線和避雷線，并使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與大地之間保持一定的安全距離；絕緣子的作用是使導(dǎo)線與桿塔之間保持絕緣；金具

是用來連接導(dǎo)線和絕緣子的金屬部件的總稱。

3-3什么叫電壓降落？什么叫電壓損失？

答：電壓降落是指線路始末端電壓的相量差；電壓損失是指線路始末端電壓的代數(shù)差。

3-4導(dǎo)線截面選擇的基本原則是什么？

答：輸配電線路導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)滿足以下基本原則：發(fā)熱條件、電壓損失條件、機(jī)械強(qiáng)度條件、經(jīng)濟(jì)條件和電暈條件。

3-5什么是“經(jīng)濟(jì)截面”？如何按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線和電纜截面？

答：使年運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最小、初投資費(fèi)用又不過大而確定的符合總經(jīng)濟(jì)利益的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面。

按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面時，先按A,,.=/3。/幾求出經(jīng)濟(jì)截面，然后選擇與4,最接近而又偏小一點的標(biāo)準(zhǔn)截面，這樣可節(jié)省初投資和有色金屬

消耗量。

3-6有一條llOkV的雙回架空線路，長度為100km,導(dǎo)線型號為LGJ—150,計算外徑為16.72mm,水平排列，相間距離為4m,試計算線路參數(shù)并

作出其兀型等效電路。

2

解：r=￡=±L2=o.21Q/km

1A150

R=-r.l=-x0.21x100=10.50

22

=1.26x4=5.04m=5040mm,r==8.36mm

2

5040

=0.1445lgs^+0.0157pi=0.14451g+0.0157x1=0.42Q/km

rr8.36

X=-x./=-x0.42X100=21Q

212

Z=R+jX=10.5+21Q

7.58x[0-67.586

b1X10-6=2.73x1O_S/km

,5040

IgSqlg—

8.36

B=24/=2x2.73xKT，xio。=5.46x10Ys10.5+21Q

y=jB=j5.46xlO-4S

j2.73xl0"*siij2.73xlO"4S

Y

y=j2.73X1O-4S

對應(yīng)的等效電路如右圖所示。

3-7某變電所裝有一臺S9—3150/35型的三相雙繞組變壓器，額定電壓為35/10.5kV,試求變壓器的阻抗及導(dǎo)納參數(shù)，并作出其等效電路。

解：查附錄表A-2可知，S9-3150/35型變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為:

△々=3.8kW,\Pk=24.3kW,70%=0.7,Uk%=7

10U；4％10x35?x7

XT=27.2Q

3150

(3+j27.2)Q

=^xl0-3=蘭義10-3=3.1x1065

G

U\352

BT

對應(yīng)的等效電路如右圖所示O

3-8某變電所裝有-臺SFSZ9—40000/110型、容量比為100/100/100的三繞組變壓器，試求變壓器等效電路中各支路的電抗（歸算到110kV側(cè)）。

解：查附錄表A-4可知，SFSZ910000/110型變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為：

力卜2%=1°?5,42-3%=6.5,%=17.5,則

Uc%=g(10.5+17.5-6.5)=10.75

Uk20/0=^(10.5+6.5—17.5)=-0.5

Uk3%=1(6.5+17.5—107.5)=6.75

XT尸嗎&=32"=32.5Q

SN40000

XT2'103吐=1°3）蟲=7,5。（取。。）

SN40000

2

\0Uk3%U^10x6.75x110”

XT3：------------—=---------------------=20.4Q

SN40000

3-9某10kV線路如圖3-25所示，已知導(dǎo)線型號為LJ—50,線間兒何均距為Im,p,=250kW,p2=400kW,p?=300kW,全部用電設(shè)備的cos°=0.8,

試求該線路的電壓損失。

解：cos夕=0.8,tan0=0.75

1000m800m1200m

/?i=250kW,q}=250x0.75=187.5kvar

圖3?25習(xí)題3?9附圖

P2=400kW,q2=400x0.75=300kvar

P3=300kW,q3=300x0.75=225kvar

查附錄表A-12得：LJ-50型鋁導(dǎo)線的八=0.64Q/km,毛=0.355C/km,貝ij

33

““R+“x八ZP，Z，+用Z%4

At/=VP，4+%X，=_￡51-------izl----

占UNUN

0.64x(250xl+400x1.8+300x3)+0.355(187.5x1+300x1.8+225x3)

一10

0.64x1870+0.355x1402.5

=-----------------------------=169.47V

10

對應(yīng)的電壓損失百分?jǐn)?shù)為

△。％=也、100=世2x100=1.69%

UN10000

1n

1U°N/=1Z=1

=3疔[064(250xl+400xl.8+300x3)+0.355(187.5x1+300x1.8+225x3)]

=1.69%

3-10一條10kV線路向兩個用戶供電，允許電壓損失為5%,環(huán)境溫度為30℃,其他參數(shù)如圖3-26所示，若用相同截面的LJ型架空線路，試按允

許電壓損失選擇其導(dǎo)線截面，并按發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗。

解：(1)按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面：

3

設(shè)Xi=0.4C/km,貝IJ\Ua,=-^xlOxlOV=5OOV

△U」4X(600X4+300x9)=204V

r10

△U“=\Ual-\Ur=500-204=296V

800x4+500x9(8004j600)kVA(5OO+j3OO)kVA

A=mm2=81.29mm2

0.032x10x296

圖3-26習(xí)題3-10附圖

選LJ-95型鋁絞線。

(2)按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗：尸=Pl+P2=800+500=1300kw

。=%+矽=600+300=900kvar

5=Jp2+Q2=713002+9002=1581kVA

S_1581

/30

-=91.3A

6uNV3xl0

查附錄表A-8和A-10得，35℃時LJ-95導(dǎo)線的允許載流量為=0.88x325=286A>91.3A,因此滿足發(fā)熱條件要求。

(3)按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗：查表3-2知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm2<95mm\故滿足機(jī)械強(qiáng)度條件。

3-11某110架空線路，輸送功率為20MW,功率因數(shù)為0.85,年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5500h,試按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇其LGJ型鋼芯鋁絞線的導(dǎo)線

截血。

解：線路的計算電流為

/,舄。20000

30

43UNcos。-73x110x0.85-,

由表3-3,查得=0.9A/mm,，因此，導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為

123.5702

A=--------=137.2mm

"pr0.9

選LGJJ20型鋼芯鋁絞線。

第四章

4-1什么叫短路？短路的類型有哪幾種？短路對電力系統(tǒng)有哪些危害？

答：短路是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的類型有三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地

短路。

短路對電力系統(tǒng)的危害有：短路電流的熱效應(yīng)可使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀；短路電流的力效應(yīng)可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭曲甚至損壞；影響電氣設(shè)

備的正常運(yùn)行，造成產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞；會導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；不對稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流會對鄰近的平

行線路電磁干擾。

4-2什么叫標(biāo)幺值？在短路電流計算中，各物理量的標(biāo)幺值是如何計算的？

答：某?物理量的標(biāo)幺值，等于它的實際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值。

在短路電流計算中，常取基準(zhǔn)容量S.TOOMVA,基準(zhǔn)電壓用各級線路的平均額定電壓，即4/=。砂，則基準(zhǔn)電流九,基準(zhǔn)電抗

xd=u；/s”。

4-3什么叫無限大容量系統(tǒng)？它有什么特征？

答：無限容量系統(tǒng)亦稱無限大功率電源，是指系統(tǒng)的容量為無限大，內(nèi)阻抗為零。它是一個相對概念，真正的無限大功率電源是不存在的。

特征：在電源外部發(fā)生短路時，電源母線上的電壓基本不變，即認(rèn)為它是一個恒壓源。當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%?10%時，就可以

認(rèn)為該電源是無限大功率電源。

4-4什么叫短路沖擊電流蓼、短路次暫態(tài)電流/〃和短路穩(wěn)態(tài)電流〃？在無限大容量系統(tǒng)中，它們與短路電流周期分量有效值有什么關(guān)系？

答：短路沖擊電流卻是指在最嚴(yán)重短路情況F三相短路電流的最大瞬時值；短路次暫態(tài)電流/〃是指短路瞬間（r=0s）時三相短路電流周期分量的有

效值；短路穩(wěn)態(tài)電流（是指短路電流非周期分量衰減完后的短路全電流。在無限大容量系統(tǒng)中，有以加/,和/"=/,="。

4-5如何計算電力系統(tǒng)各元件的正序、負(fù)序和零序電抗？變壓器的零序電抗與哪些因素有關(guān)？

答：發(fā)電機(jī)的正序電抗包括穩(wěn)態(tài)時的同步電抗X”、Xq,暫態(tài)過程中的X；、Xl和X：、X；。負(fù)序電抗與故障類型有關(guān)，零序電抗和電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān),

查教材表4-2；變壓器的負(fù)序電抗與正序電抗相等，零序電抗與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)及三相繞組的接線方式等因素有關(guān)；線路的負(fù)序電抗和正序電抗相等，

零序電抗卻與正序電抗相差較大，查教材表4-3。

4-6什么叫復(fù)合序網(wǎng)？各種簡單不對稱短路的復(fù)合序網(wǎng)是什么？

答：所謂復(fù)合序網(wǎng)，是指根據(jù)邊界條件所確定的短路點各序量之間的關(guān)系，由各序網(wǎng)絡(luò)互相連接起來所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)是由正序網(wǎng)、負(fù)序網(wǎng)和零序網(wǎng)串聯(lián)而成的：兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)是由正序網(wǎng)和負(fù)序網(wǎng)并聯(lián)而成的：兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)

是由正序網(wǎng)、負(fù)序網(wǎng)和零序網(wǎng)并聯(lián)而成的。

4-7何謂正序等效定則？如何應(yīng)用它來計算各種不對稱短路？

答：在簡單不對稱短路的情況下，短路點的正序電流與在短路點每一相中接入附加電抗X，）而發(fā)生三相短路的電流相等，即/（：）=—也—,這就

是正序等效定則。

各種不對稱故障時短路電流的絕對值/冊為：

附加電抗x（『和比例系數(shù)加⑺可查教材表44

4-8什么叫短路電流的力效應(yīng)？如何校驗電器及母線的動穩(wěn)定？

答：短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)體時，會產(chǎn)生很大的電動力，稱為短路電流的力效應(yīng)。

?般電器滿足動穩(wěn)定的條件是imax》3或（ax》&；母線滿足動穩(wěn)定校的條件是久W名,。

4-9什么叫短路電流的熱效應(yīng)？如何校驗電器及母線的熱穩(wěn)定？短路發(fā)熱的假想時間是什么意思？如何計算？

答：短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)體時，會產(chǎn)生很高的溫度，稱為短路電流的熱效應(yīng)。

一般電器滿足熱穩(wěn)定的條件是i；t》iitima；母線滿足熱穩(wěn)定的條件是4nm>4或A>Amin。

假想時間4,“a是指用穩(wěn)態(tài)短路電流〃來代替實際短路電流右，在該時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與實際短路電流幾在短路時間入內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q.相等。假想

時間包括周期分量假想時間和非周期分量假想時間兩部分，即jtima=tima.p+j。

4-10某工廠變電所裝有兩分并列運(yùn)行的S9-800（Y,yn0接線）型變壓器，其電源由地區(qū)變電站通過一條8km的10kV架空線路供給。已知地區(qū)變電

站出口斷路器的斷流容量為500MVA,試用標(biāo)幺制法求該廠變電所10kV高壓側(cè)和380V低壓側(cè)的三相短路電流人、卻,、及三相短路容量

解:（1）取力=100MVA,Udl=10.5kV,Ud2=0.4kV,則

I..=?——=kA=5.5kA，I=-）=-^—=-—kA=144.3kA

回J八73x10.56&0.4

（2）計算各元件電抗標(biāo)幺值

*sd1°°

系統(tǒng)A=----=-----=0.2

s℃500

：

線路XVI"/工=0.4x8x-^=2.9

“1U；10.52

變壓器X；="&=^x則=5.625

100SN1000.8

（3）%點短路：X：=X；+X[=02+2.9=3.1

r,=4=9kA=1.77kA

x]3.1

ish=2.55Iz=2.55x1.77kA=4.51kA

Ish=1.51%=1.51x1.77kA=2.67kA

Zm=Ztl=1.77kA

S,="=—MVA=32.26MVA

X]3.1

（4）k2點短路：X*=X；+X；/+二=0.2+2.9+^^=5.9125

IdZ144.3

kA=24.4kA

5.9125

ish=L84/?2=L84x24.4kA=44.9kA

Ish=1.09/心=1.09x24.4kA=26.6kA

==24.4kA

S&2衛(wèi)-=」0°_MVA=16.9MVA

Xxz5.9125

4-11如圖4-32所示網(wǎng)絡(luò)，各元件的參數(shù)已標(biāo)于圖中,試用標(biāo)幺值法計算k點發(fā)生三相短路時短路點的短路電流。

圖4-32習(xí)題4-11附圖

解：（1）取S/=100MVA,U4Uav,則各元件電抗標(biāo)幺值為

100

線路XZ"/赤=0.4X50X0.151

2

Uav115

Y*_Uk%S〃10.5100

變壓器?AT_X=0.525

rToo-~20

100SN

X*二X*S,U，4

電抗器=-------X1x㈡2=1.164

L

100SNLU：10073x6x0.3<6.3；

X；=X*+幺+X；=0.151+^^-+1.164=1.5775

1WL22

1001,

S”__L_____________X____________IzA=5.81kA

亞UdX；V3x6,31.5775

4-12在圖4-33所示電力系統(tǒng)中，所有發(fā)電機(jī)均為汽輪發(fā)電機(jī)。各元件的參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)Gl、G2容量均為31.25MVA,X；=0.13,發(fā)電機(jī)G3

容量為50MVA,X；=0.125:變壓器Tl、T2每臺容量為31.5MVA,Uk°/O=10.5,變壓器T3容量為50MVA,U?%=10.5;線路WL的長度為50km,

單位長度電抗為0.4C/km,電壓為110kV級，試用運(yùn)算曲線法計算10kV電壓級的k點發(fā)生短路時0s和0.2s時的短路電流。

圖4-33習(xí)題4-12附圖

解：（1）作等效電路取Sd=100MVA,Ud=Uav,則各元件電抗標(biāo)幺值為

X；=X；=0.13x-^-=

發(fā)電機(jī)Gl、G2=0.416

31.25

變壓器Tl、T2X；=X；=0.105x—==0.333

3431.5

發(fā)電機(jī)G3X；=0.125x—=0.25

550

變壓器T3X*=0.105x—=0.21

650

；

線路WLX=0.4x50x^-=0.151

1152

作等值電路如下圖所示。

(2)化簡網(wǎng)絡(luò)，求各電源到短路點的轉(zhuǎn)移電抗

X；=X；+X；=0.416+0.333=0.749

X；=X；+X；+X；=0.25+0.21+0.151=0.611

8Gl

10

0.749G1

1.495

將X；、X；、X；作Y—△變換得:

0.333x0.749

X1。=0.333+0.749+=1.49

0.611

0.333x0.611

X”=0.333+0.611+=1.216

0.749

因此，各發(fā)電機(jī)對短路點的轉(zhuǎn)移電抗分別為

G1支路X：=X：o=L49

G2支路X]=X；=0.416

G3支路=1.216

(3)求各電源的計算電抗