《供配电技术》唐志平第三版习题答案（全）

第1章

1-1 什么叫电力系统？为什么要建立电力系统？

电力系统概论

电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。

为了充分利用动力资源，降低发电成本，发电厂往往远离城市和电能用户，因此，这就需要输送和分配电能，将发电厂发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到用户。

1-2 供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所或高压配电所？ 供配电系统由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。

总降压变电所是企业电能供应的枢纽。它将35kV～110kV 的外部供电电源电压降为6～ 10kV高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。高压配电所集中接受 6～10kV电压，再分配到附近各车间变电所和高压用电设备。一般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。 1-3 发电机的额定电压、用电设备的额定电压和变压器额定电压是如何规定的？为什么？

用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压；发电机的额定电压较电力线路的额定电压要高5%；变压器的一次绕组的额定电压等于发电机的额定电压(升压变压器)或电力线路的额定电压(降压变压器)；二次绕组的额定电压较电力线路的额定电压要高10%或5%(视线路的电压等级或线路长度而定)。

额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压，它是国家根据经济发展的需要及电力的水平和发展的趋势经过全面技术经济分析后确定的。 1-4 电能的质量指标包括哪些？

电能的质量指标是指电压质量、频率质量、供电可靠性。

1-5 什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？

电压偏差是电压偏离额定电压的幅度。电压波动是指电压的急剧变化。周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，成为闪变。 电压偏差一般以百分数表示，即

?U%?U?UN ?100，式中?U%为电压偏差百分数；U为实际电压；UN为额定电压。

UN电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示，即

?U?Umax?Umin Umax?Umin?U%??100UN式中，?U为电压波动；?U%为电压波动百分数；Umax，Umin为电压波动的最大值和最小值（kV）；UN为额定电压（kV）。

1-6 电力系统的中性点运行方式有哪几种？中性点不接地电力系统和中性点直接接地系统发生单相接地

时各有什么特点？

电力系统的中性点运行方式有三种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大 倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。中性点直接接地系统发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。

1-7 电力负荷按对供电可靠性要求分几类？对供电各有什么要求？

电力负荷按对供电可靠性可分为三类，一级负荷，二级负荷和三级负荷。对供电的要求：一级负荷要求最严，应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源应不同时受到损坏，在一级负荷中的特别

重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷要求比一级负荷低，应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台，从而做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷要求最低，没有特殊要求，一般有单回路电力线路供电。

1-8 试确定图所示供电系统中发电机G和变压器1T，2T和3T的额定电压。

解：发电机的额定电压U = 1.05×10KV = 10.5kV; 变压器1T的额定电压一次侧 U = 10.5kV；

二次侧 U = 1.1×35kV= 38.5kV； 变压器2T 的额定电压一次侧 U = 35kV；

二次侧 U = 1.05×10kV= 10.5kV； 变压器 3T 的额定电压一次侧 U= 10kV；

二次侧 U= 1.05×0.38= 0.399kV；

1-9 试确定图中所示供电系统中发电机G，变压器2T，3T线路1WL，2WL的额定电压。

解：发电机G，额定电压 U=1.05U1=10.5kV 变压器2T U1=U=10.5kV

U2=1.1×220=242kV 故额定电压为：10.5/242； 变压器3T U1=220kV U2=1.1×110=121kV U3=1.05×10=10.5kV 线路1WL的额定电压为 U=10kV 线路2WL的额定电压为 U=0.38kV

1-10 试查阅相关资料或网上查阅，找出去年我国的发电机装机容量，年发电量和年用电量。 答案（略）

1-11 画出中性点不接地系统A相发生单相接地时的相量图。

第2章负荷预测

2-1 什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？

答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。

负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。

与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时；平均负荷和负荷系数。 2-2 什么叫年最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？

答：年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是最大负荷利用小时。

年最大负荷Pmax指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现2～3次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷P30。 负荷系数KL是指平均负荷与最大负荷的比值。

2-3 什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用30min最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？

答：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。

导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)?，?为发热时间常数。对中小截面的导体，其?约为10min左右，故截流倒替约经 30min后达到稳定温升值。但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升。由此可见,计算负荷 Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。

计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算符合的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行，增加电能

损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。

2-4 各工作制用电设备的设备容量如何确定?

答：长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率，即

Pe=PN

反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。

2-5 需要系数的含义是什么?

答：所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系，因此需要引进需要系数的概念,即：Pc?KdPe。

式中，Kd为需要系数；Pc为计算负荷；Pe为设备容量。

形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一个平均效率；用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数KL；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引进一个线路平均效率?wL；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数K?。

2-6 确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？

答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段；需要系数法的特点是简单方便，计算结果较符合实际，而长期使用已积累了各种设备的需要系数，是世界各国普遍采用的方法，适用于多组三相用电设备的计算负荷；二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。

2-7 在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别直接相加？为什么？应如何正确计算？

答：不可以。需要考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即：

???

Qc??(bPe?tan?)i?(cPx)maxtan?max??式中，(bPe?)i为各用电设备组的平均功率，其中Pe?是各用电设备组的设备总容量；cPx为每组用电设备组中x台容量较大的设备的附加负荷；(cPx)max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tan?max为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。

2-8 在接有单相用电设备的三相线路中, 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷? 而在什么情况下应进行单相负荷计算?

答: 单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡.

a: 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算. b: 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷.

2-9如何分配单相（220伏，380伏）用电设备，使计算负荷最小？如何将单相负荷简便地换算成三相负荷？ 答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备；

Pc??(bPe?)i?(cPx)max这样换算：⑴当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。⑵当单相

设备的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。

2-10 电力变压器的有功功率和无功功率损耗各如何计算？其中哪些损耗是与负荷无关的？哪些损耗与负荷有关？按简化公式如何计算？ 解：有功功率损耗=铁损+铜损=?PFe??PCu 有功功率损耗为：

?Sc??Sc??PT??PFe??PCu??PFe??PCu.N????P0??Pk??

S?N??SN? 无功功率=?Q0??Q

△Q0是变压器空载时，由产生主磁通电流造成的，△Q是变压器负荷电流在一次，

二次绕组电抗上所产生的无功损耗。 无功功率损耗为：

22?I％U％?S?2??Sc??QT??Q0??Q??Q0??QN???SN?0?k?c??

100100?SN????SN???△PFe和△Q0是与负荷无关，△PCu和△Q与负荷有关

简化公式：

?Pt??P0??Pk?2

I0％Uk％2

?QT?S（??）N1001002-11 什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算?各有何用途?

答:平均功率因数是指导在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数.最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数.平均功率因数计算功式:略 用途供电部门能根据月平均功率因数来调整用户的电费电价.

2-12 进行无功功率补偿，提高功率因数，有什么意义？如何确定无功补偿容量？ 答：降低电能损耗, 降低电压损失,提高供电设备利用率。

补偿容量（1）采用固定补偿Qcc?Pav，式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均（tg?av1－tg?av2）有功负荷，Pav =αPc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能； tgφav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgφav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgφav1－tgφav2称为补偿率，可用△qc表示（2）采用自动补偿Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2）

2-13 提高自然功率因素有哪些常用的方法？他们的基本原理是什么？ 答：提高自然功率因素的主要方法有：

1、 合理选择电动机的规格、型号 2、 防止电动机空载运行 3、 保证电动机的检修质量 4、 合理选择变压器的容量 5、 交流接触器的节电运行

他们的基本原理是在不添置任何补偿设备的情况下，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因素提高。

2-14 并联电容器的补偿的装设有几种？各有何特点？适用于什么场合？ 答：并联电容器的补偿的装设有一下几种：

1、 高压集中补偿，指将高压电容器组集中装设在总降压变电所的6～10kV母线上。该补偿方式只

能补偿总降压变电所的6～10kV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在即也内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较后两种补偿方式差。但由于装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。且总降压变电所6～10kV母线停电机会少，因此电容器利用率高。这种方式在一些大中型企业中应用相当普遍。 2、 低压集中补偿，是指将低压电容器集中装设在车间变电所或建筑物变电所的低压母线上。该补

偿方式只能补偿车间变电所或建筑物变电所低压母线前变电器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备则不起补偿作用。但其补偿范围比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。这种低压电容器补偿屏一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便。该补偿方式在用户中应用相当普遍。

3、 单独就地补偿（个别补偿或分散补偿），是指在个别功率因素较低的设备旁边装设补偿电容器组。

该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。同时存在小容量电容器的单位价格、电容器易受到机械震动及其他环境条件影响等缺点。所以这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿的场合。

2-15 什么是尖峰电流？尖峰电流的计算有什么用处？

答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1～2秒的短时最大负荷电流。 尖峰电流的计算可以提供选定用电设备的型号以及保护用电设备等。

2-16 某车间380伏线路供电给下列设备：长期工作的设备有7.5kW的电动机2台，4kW的电动机3台，3kW的电动机10台；反复短时工作的设备有42kVA的电焊机1台(额定暂载率为60%，cos?N=0.62，?N=0.85)，10t吊车1台(在暂载率为40%的条件下，其额定功率为39.6kW，cos?N=0.5)。试确定它们的设备容量。

解： 对于长期工作制的设备，其设备容量就是它们的额定功率，所以长期工作设备的设备容量为：

Pe1?7.5?2kW?4?3kW?3?10kW?57kW

对于反复短时工作制的设备，其设备容量为： 电焊机：Pe2?0.6?42?0.62kW?20.2 kW 吊车： Pe3?2?0.4?39.6kW?50.1kW 所以，它们的总的设备容量为：

P总?Pe1?Pe2?Pe3??57?20.2?50.1? kW?127.3 kW

2-17 已知有一汽车拖拉机厂每年生产拖拉机2400台，汽车1200辆，试用估算法求该厂的计算负荷。 解：查询资料得知，生产拖拉机的单位产品耗电量为5000～8000kWh，这里估算取6500kWh/台；生产汽车的单位产品耗电量为1500～2500kWh，这里估算取2000kWh/辆。 年最大负荷利用小时数取4960h。

Wa1?a1m1?2400?6500kWh?15600000kWh Wa2?a2m2?1200?2000kWh?2400000kWh

Pc?Wa1?Wa2Tmax?15600000?2400000kW?4394.53kW

40962-18 某厂金工车间的生产面积为60m×32m,试用估算法估算该车间的平均负荷。 解：查表可知负荷密度指标

??0.1kW/m2S?60m?32m?1920m2

Pav??S?0.1?1920kW?192 kW

答：用估算法估算该车间的平均负荷为192 kW

2-19 某工厂35/6kV总降压变电所，分别供电给1～4号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。1～4号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840kW，Qc1=680kvar；Pc2=920 kw，Qc2=750 kvar；Pc3=850 kw，Qc3=700 kvar； Pc4=900 kw，Qc4=720 kvar。高压电动机每台容量为300 kW，试计算该总降压变电所总的计算负荷（忽略线损）。 解：由题意可知：水泵用的高压电动机 假设同时系数K=0.9 Kd?0.8b,?0.65,?c?os 0.?8?,tan Pc0?kd?pe1?0.8?300?6?1440kW

Qc0?Pc0?tan??1440?0.75kvar?1080kvar

Pe?K??P?Pc?Pc0?Pc1?Pc23?c4?0.?144?08?40?9c49?20??85090?0kW4455 kWQe?K??Q?Qc??c0?Qc1?Qc23Q?0.?108?0?96?807?50??700720?kvar3537Se?Pe2?Qe2?(44522?35372)VA?5688.36KVA

Ice?Se3?Un?5688.361.73?6A?548.01A

高压侧Pe1?Pe?0.015Se?4540.33kW 高压侧

Qe1?Qe?0.06Se?3878.3kvarSe1?P?Q3?Un2e12e1?5971.25kVA

Ice1?Se1?98.62A

答：该总降压变电所高压侧总的计算负荷Pe1=4540.33 kw，Qe1=3878.3 kvar ，

Se1=5971.25，Ice1=98.62A

2-20 某车间采用一台10/0.4kV变压器供电，低压负荷有生产用通风机5台共60kW，点焊机（?=65%）3台共10.5kW，有连锁的连续运输机械8台共40kW，5.1kW的行车（?=15%）

2台。试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。 解：通风机Kd1?0.8,cos?1?0.8,tan?1?0.75

Pc1?Kd1Pe1?0.8?60kW?48kWQc1?Pc1tan?1?48?1.73kvar?83.04kvar

点焊机Kd2?0.35,cos?2?0.6,tan?2?1.33

Pe2??2?PN2?0.65?10.5kW?8.47kWPc2?Kd2Pe2?0.35?8.47kW?2.96kWQc2?Pc2tan?2?2.96?1.33kvar?3.94kvar有连锁的连续运输机械Kd3?0.7,cos?3?0.75,tan?3?0.88

Pc3?Kd3Pe3?0.7?40kW?28kWQc3?Pc3tan?3?28?0.88kvar?24.64kvar行车Kd4?0.15,cos?4?0.5,tan?4?1.73

Pe4??4?PN4?0.15?10.2kW?3.95kWPc4?Kd4Pe4?0.15?3.95kW?0.59kWQc4?Pc4tan?4?0.59?1.73kvar?1.03kvar同时系数取K?p,K?q?0.9 车间计算负荷为：

Pc?K?p?Pci?0.9?(48?2.96?28?0.59)kW?71.60kWQc?K?q?Pci?0.9?(83.04?3.94?24.64?1.03)kvar?101.39kvarSc?Pc2?Qc2?124.12kVAIc?Sc3UN?124.12A?179.16A3?0.4

2-21 某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152kW，其中较大容量的电动机有10kW 1台、7kW 2台、4.5kW 5台、2.8kW 10台；卫生用通风机6台共6kW。试分别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷。

解：需要系数法：查表A-1可得：

冷加工机床： Kd1?0.2,cos?1?0.5,tan?1?1.73

Pc1?0.2?15k2W?Qc1?30.4?1.k7W3?30.kW45k2.W6

通风机组：Kd2?0.8?,cos?2?0.8,tan?2?0.75

Pc2?0.8?6kW?4.8kWQc2?4.8?0.75kW?3.6kW

车间的计算负荷:

Pc?0.9??30.4?4.8?kW?31.68kWQc?0.9??52.6?4.8?kW?50.58kWSc?Pe? Qe?59.68kVAIce? Se3UN?59.68/(1.732?0.38)?90.7A22

二项式法: 查表A-1可得：

冷加工机床:b1?0.14,c1?0.4,x1?5,cos?1?0.5,tan?1?1.73

(bPe?)1?0.14?152kW?21.28kW?cPx?1?0.4??10?7?2?2?4.5?kW?13.2kW

通风机组:b2?0.65,c2?0.25,x2?5,cos?2?0.8,tan?2?0.75 因为n=6＜2x2 ,取x2=3.则

(bPe?)2?0.65?6kW?3.9kW?cPx?2?0.25?3kW?0.75kW

显然在二组设备中 第一组附加负荷(cPx)1最大 故总计算负荷为：

Pc?(21.28?3.9?13.2kW)?38.38kWQc?（21.28?1.73?3.9?0.75?13.2?1.73)kvar?62.56kvarSc?Pe2? Qe2?73.4kVAIc? Se/(3UN)?111.55A2-22 某220/380V三相四线制线路上接有下列负荷：220V 3kW电热箱2台接于A相，6kW1台接于B相，4.5kW 1台接于C相；380V 20kW（?=65%）单头手动弧焊机1台接于AB相，6kW（?=10%）3台接于BC相，10.5kW（?=50%）2台接于CA相。试求该线路的计算负荷。 解：（1）电热箱的各相计算负荷 查表A-1得，Kd?0.7,cos??1,tan??0，因此各相的有功计算负荷为： A相 PcA1?KdPeA?0.7?3?2kW?4.2kW B相 PcB1?KdPeB?0.7?6?1kW?4.2kW C相 PcC1?KdPeC?0.7?4.5?1kW?3.15kW （2）单头手动弧焊机的各相计算负荷

查表A-1得，Kd?0.35,cos??0.35,tan??2.68；查表2-4得，cos??0.35时，则

pAB?A?pBC?B?pCA?C?1.27pAB?B?pBC?C?pCA?A??0.27qAB?A?qBC?B?qCA?C?1.05qAB?B?qBC?C?qCA?A?1.63将各相换算成??100%的设备容量，即：

PAB??N1PN1?0.65?20kW?16.12kWPBC??N2PN2?0.1?6?3kW?5.69kWPCA??N3PN3?0.5?10.5?2kW?14.85kW各相的设备容量为 A相

PeA?pAB?APAB?pCA?APCA?[1.27?16.12?(?0.27?14.85)]kW?16.46kWQeA?qAB?APAB?qCA?APCA?(1.05?16.12?1.63?14.85)kW?41.13kvarPeB?pBC?BPBC?pAB?BPAB?[1.05?5.69?(?0.27)?16.12]?1.62kWQeB?qBC?BPBC?qAB?BPAB?(1.27?5.69?1.63?16.12)kvar?33.50kvarPeC?pCA?CPCA?pBC?CPBC?[1.27?14.85?(?0.27)?5.69]kW?17.32kWQeC?qCA?CPCA?qBC?CPBC?(1.05?14.85?1.63?5.69)kvar?24.87kvarPcA2?KdPeA?0.7?16.46kW?11.52kWQcA2?KdQeA?0.7?41.13kvar?28.79kWPcB2?KdPeB?0.7?1.62kW?1.13kWQcB2?KdQeB?0.7?33.50kvar?23.45kWPcC2?KdPeC?0.7?17.32kW?12.12kWQcC2?KdQeC?0.7?24.87kvar?17.41kW

B相

C相

各相的计算负荷为 A相

B相

C相

（3）各相总的计算负荷为（设同时系数为0.95） A相

PcA?K?(PcA1?PcA2)?0.95?(4.2?11.52)kW?14.93kWQcA?K?(QcA1?QcA2)?0.95?(0?28.79)kW?27.35kWPcB?K?(PcB1?PcB2)?0.95?(4.2?1.62)kW?5.53kWQcB?K?(QcB1?QcB2)?0.95?(0?33.50)kW?31.83kW

B相

C相

PcC?K?(PcC1?PcC2)?0.95?(3.15?12.12)kW?14.51kWQcC?K?(QcC1?QcC2)?0.95?(0?17.41)kW?16.54kW

（4）总的等效三相计算负荷

因为A相的有功计算负最大，所以Pc?m?PcA?14.93kW,Qc?m?QcA?27.35kvar，则

Pc?3Pc?m?3?14.93kW?44.79kWQc?3Qc?m?3?27.35kvar?82.05kvarSc?44.792?82.052KVA?93.48KVA Ic?Sc93.48?A?142.03A3UN3?0.382-23 某厂机械工车间变电所供电电压10kV，低压侧负荷拥有金属切削机床容量共920kW，

通风机容量共56kW，起重机容量共76kW（?=15%）,照明负荷容量42kW（白炽灯），线路额定电压380V。试求：

（1）该车间变电所高压侧（10kV）的计算负荷Pc,Qc,Sc,Ic及cos?

（2）若车间变电所低压侧进行自动补偿，功率因数补偿到0.95，应装BW0.4-28-3型电容器多少台？

（3）补偿后车间高压侧的计算负荷Pc,Qc,Sc,Ic及cos?，计算视在功率减小多少？ 解：（1）查表A-1

Kd1?0.2,cos?1?0.5,tan?1?1.73小批量金属切削机床：Pc1?Kd1Pe1?0.2?920kW?184kW

Qc1?Pc1tan?1?184?1.73kvar?318.32kvarKd2?0.8,cos?2?0.8,tan?2?0.75通风机： Pc2?Kd2Pe2?0.8?56kW?44.8kW

Qc2?Pc2tan?2?44.8?0.75kvar?33.6kvarKd3?0.2,cos?3?0.5,tan?3?1.73起重机： Pc3?2Kd3?3Pe3?0.4?0.15?76kW?11.78kW

Qc3?Pc3tan?3?11.78?1.73kvar?20.38kvar照明：

Pc4?42kWQc1?0kvar

总的计算负荷为（设同时系数为0.95）

Pc?K?(Pc1?Pc2?Pc3?Pc4)?0.95?(184?44.8?11.78?42)kW?268.45kWQc?K?(Qc1?Qc2?Qc3?Qc4)?0.95?(318.32?33.6?20.38?0)kvar?353.69kvarSc?Pc2?Qc2?444.03kVAcos?1?Pc?0.60Sc

变压器的功率损耗为

?PT?0.015Sc?0.015?444.03kW?6.66kW?QT?0.06Sc?0.06?444.03kvar?26.64kvar

变电所高压侧总的计算负荷为

Pc'?Pc??PT?275.11kWQc'?Qc??QT?380.33kvarSc'?Pc'2?Qc'2?469.40kVAIc'?Sc'469.40?A?27.10A3UN3?10

变电所高压侧的功率因数为

cos?'?（2）

Pc'?0.586 Sc'Qcc?Pc'(tan?1?tan?0)?268.45?[tan(arccos0.60)?tan(arccos0.95)]?268.45kvar268.45n??1028实际补偿容量为280kvar

（3）变电所低压侧视在计算负荷为

Sc'1?Pc2?(Qc?Qcc)2?278.38kVA'?PT?0.015?278.38kW?4.18kW'?QT?0.06?278.38kvar?16.70kvar

变电所高压侧总的计算负荷为

'Pc'2?Pc'1??PT?268.45?4.18?272.63kW'Qc'2?Qc'1??QT?353.69?280?16.70?90.29kvar

S?P?Q?287.19kVA?S?469.4?287.19?182.21kVA变电所高压侧的功率因数为

'c2'2c2'2c2Pc'2cos?'?'?0.95

Sc22-24 某厂10kV母线上的有功计算负荷为320kW，平均功率因数为0.67。如果要使平均功率因数提高到0.9，在10kV母线上固定补偿，则需要装设BW型并联电容器的总容量是多少？并选择电容器的型号和个数。

解：tan?av1?tan(arccos0.67)?1.1080

tan?av2?tan(arccos0.9)?0.4843

Qcc?Pav(tan?av1?tan?av2)?KaLPc(tan?av1?tan?av2)=0.75?320?(1.1080-0.4843)kvar =149.688kvarn=Qcc/qcN?149.688/10=15考虑到三相均衡分配，每相装设5个，此时并联电容器的实际补偿容量为150kvar。选择BW-10.5-10-1型电容器15个。

2-25 某工具厂全年消耗的电能Wa为2500万度，Wr为2100万度，供电电压为10kV。其平均有功功率和平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，需装设BWF10.5-30-1并联电容器多少台？

7解：Pav?Wa/t?2.5?10/8760?2853.88kW

tan?av1?2100/2500?0.84cos?av1?cos(arctan0.84)?0.77Qcc?Pav(tan?av1?tan?av2)=2853.88?(0.84-0.4843)kvar=1015.13kvarn=Qcc/qcN?1015.13/30=34考虑到三相平衡应装设36台，每相12台。

2-26 某工厂35kV总降压变电所10kV侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar; 2#车间580kW+j400kvar; 3#车间630kW+j490kvar; 4#车间475Kw+j335kvar(α=0.76,β=0.82,忽略线损)。试求：

（1）全厂计算负荷及平均功率因数；

（2）功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？

（3）若在10kV侧进行固定补偿，应装BW—10.5—16—1型电容器多少台？ （4）补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数。 解：(1)

P1?720kW,Q1?510kvarP2?580kW,Q2?400kvarP3?630kW,Q3?490kvarP4?475kW,Q4?335kvar全厂计算负荷：

P?kSp?Spc?2164.5kWQ?kSp?SQc?1561.5kvarcosF?cos(arctanF)?cos(31.88?)?0.81（2）cosF?0.9

所以不满足，应补偿到0.9 （3）

Qcc?Pav(tanF1?tanF2)?394.27kvarn?Qcc/16?24

( 4 ) 补偿后功率因数cosF?Pav/sav?0.92

第五章 电气设备的选择

5-1 电气设备选择的一般原则是什么? 答：电气设备的选择应遵循以下3项原则： (1) 按工作环境及正常工作条件选择电气设备

a 根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号； b 按工作电压选择电气设备的额定电压； c 按最大负荷电流选择电气设备和额定电流。 (2) 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 (3) 开关电器断流能力校验 5-2 高压断路器如何选择？

答：（1）根据使用环境和安装条件来选择设备的型号。

（2）在正常条件下，按电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压选择额定电压，电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流选择额定电流。

（3）动稳定校验

(3) Imax?Ish(3)式中，Ish 为冲击电流有效值，Imax为电气设备的极限通过电流有效值。

（4）热稳定校验

(3)2It2t?I?tima

式中，It为电气设备的热稳定电流，t为热稳定时间。

（5）开关电器流能力校验

对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力。开关电气设备的断流容量不小于安装点最大三相短路容量，即Soc?SK.max

5-3跌落式熔断器如何校验其断流能力?

答：跌落式熔断器需校验断流能力上下限值,应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值,而两相短路电流大于其下限值。

5-4电压互感器为什么不校验动稳定，而电流互感器却要校验？

答：电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。而电流互感器没有。 5-5 电流互感器按哪些条件选择？变比又如何选择？二次绕组的负荷怎样计算？ 答：1）电流互感器按型号、额定电压、变比、准确度选择。

2）电流互感器一次侧额定电流有20，30，40，50，75，100，150，200，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A，一般情况下，计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流不小于线路中的计算电流。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选的大一些。

3） 二次回路的负荷取决于二次回路的阻抗的值。 5-6 电压互感器应按哪些条件选择？准确度级如何选用？ 答：电压互感器的选择如下：

●按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号；

●电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压； ●按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。

计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0级或3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。

5-7 室内母线有哪两种型号？如何选择它的截面？

答：母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜和铝。 母线截面选择：（1）按计算电流选择母线截面，且Ia1?Ic 式中，Ia1为母线允许的载流量；Ic为汇集到母线上的计算电流。

（2）年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面，且Sec?式中，jec为经济电流密度，Sec为母线经济截面。

5-8支柱绝缘子的作用是什么？按什么条件选择？为什么需要校验动稳定而不需要校验热稳定？ 答：（1）作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或基础绝缘。 （2）支柱绝缘支的选择应符合下列几个条件： ①按使用场所选择型号 ②按工作电压选择额定电压 ③校验动稳定

（3）因为短路时会产生冲击电流并作用在绝缘子上，但不会发热就不需要校验热稳定。 5-9 穿墙套管按哪些条件选择？ 答：穿墙套管按下列几个条件选择： 1）按使用场所选择型号； 2）按工作电压选择额定电压； 3）按计算电流选择额定电流； 4）动稳态校验

Ic jec Fc?0.6Fa1 Fc?K(l1?l1)(3)2ish?10?7 a式中，Fc为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；Fa1为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；（m），（m），l1为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离l2为套管本身的长度

a为相间距离，K?0.862。

5）热稳定校验 I?(3)2?It2t

式中，It为热稳定电流；t为热稳定时间。

5-10为什么移开式开关柜柜内没有隔离开关，而固定式开关柜柜内有隔离开关？

答：移开式开关柜中没有隔离开关，是因为断路器在移开后能形成断开点，故不需要隔离开关。而固定式

开关柜内的结构型式是固定式，所以需要隔离开关。

5-11 电压线路中，前后级熔断器间在选择性方面如何进行分配？

答：一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大2至3级，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。

5-12低压断路器选择的一般原则是什么？

答：（1）低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境，保护性能等方面的要求； （2）低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；

（3）低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流； （4）低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流；

A：对万能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02s以上时，有

(3)Ioc?IK

B：对塑壳式（DZ型或其他型号）断路器，其分断时间在0.02s以下时，有

(3) Ioc?Ish(3)或 ioc?ish

5-13 某10kV线路计算电流150A，三相短路电流为9kA，冲击短路电流为23kA，假想时间为1.4s，试选择隔离开关、断路器，并校验它们的动稳定和热稳定。 解：据题意可得：

Uwn=10kV. Ic=150A. Ik(3)=9kA. Ish(3)=23kA. (1) 高压断路器的选择

查表A-4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于下表中，从中可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。 序 号 1 2 3 4 5 SN10-10I/630 项目 Un In Ioc Imax It^2*t 数据 10kV 630A 16kA 40kA 16^2*4=1024kA^2s 选择 要求 >= >= >= >= >= 装设地点电气条件 结论 项目 Uw.n Ic Ik(3) Ish(3) Ik^2*tima 数据 10kV 150A 9kA 23kA 9^2*(1.4+0.1)=121.5kA^2s 合格 合格 合格 合格 合格

(2)高压隔离开关的选择

查表A-5,选择CN-10T/400高压隔离开关。选择计算结果列于下表中。 序 号 CN-10T/400 项目 数据 选择 要求 装设地点电气条件 结论 项目 数据 1 2 3 4 Un In Imax It^2*t 10kV 400A 30kA 14^2*5=13720kA^2s >= >= >= >= Uw.n Ic Ish(3) Ik^2*tima 10kV 150A 23kA 9^2*(1.4+0.1)=121.5kA^2s 合格 合格 合格 合格 5-14 某10kV车间变电所，变压器容量为630kVA，高压侧短路容量为100MVA，若用RN1型高压熔断器做高压侧短路保护，试选择RN1型熔断器的规则并校验其断流能力。 解：（1）选择熔断器额定电压：UN.FU=UN=10kV 选择熔体和熔断器额定电流：

IN.FE>=IC=SN/(1.732UN)=36.37 IN.FU>=IN.FE

根据上式计算结果查表A-6-1，选RN1-10型熔断器，其熔体电流为40A，熔断器额定电流为50A，最大断流能力12KA。 （2）检验熔断器能力：

Ioc=12kV>Ikmax=10kA

所以：所选RN1-10型熔断器满足要求。

5-15 在习题5-13的条件下，若在该线路出线开关柜配置两只电流互感器LQJ-10型，分别装在A,C相（两相V形接线），电流互感器0.5级二次绕组用于电能测量，三相有功及无功电度表各一只，每个电流线圈消耗负荷0.5VA，有功率表一只，每个电流线圈负荷为1.5VA，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为3VA（A,C相各分担3VA的一半）。3.0级二次绕组用做继电保护，A,C相各接两只DL型电流继电器，每只电流继电器线圈消耗负荷为2.5VA。电流互感器至仪表﹑继电器的单向长度为2.5m，导线采用BV-500-1*2.5mm2的铜心塑料线。试选择电流互感器的变比，并校验其动稳定，热稳定和各二次绕组的负荷是否符合准确度的要求。

解：⑴测量用的电流互感器的选择。

根据线路电压为10KV，计算电流为150A，查表A-7，选变比为200/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的Z2N=0.4欧姆。 ① 准确度校验

2S2N?I2N*Z2N?25*0.4?10VA 2S2??Si?I2N(RWL?Rtou)?(0.5?0.5?3?1.5)?25*(?5.5?3.3?8.8?S2N满足准确度要求。 ② 动稳定校验

3?2.5?0.1)

2.5?53Kes?2I1N?160?1.414?0.2?45.25?Ish?23KA

满足动稳定要求。

③ 热稳定校验

(3)2(KtI1N)2t?(75?0.2)2?1?225?I?tmin?92?1.5?121.5

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 200/5A电流互感器满足要求。 ⑵保护用的电流互感器的选择

线路电压10KV，计算电流150A，查表A-7，选变比400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160,Kt=75,t=1s,3.0级二次绕组的Z2N=0.6欧姆。 ①准确度校验

2S2N?I2N*Z2N?25*0.6?15VA 2S2??Si?I2N(RWL?Rtou)?(2.5?2.5)?25*(?5?3.3?8.3?S2N满足准确度要求。 ②动稳定校验

3?2.5?0.1)

2.5?53Kes?2I1N?160?1.414?0.4?90.5?Ish?23

满足动稳定要求。 ③热稳定校验

(3)2(KtI1N)2t?(75?0.4)2?1?900?I?tmin?92?1.5?121.5

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 400/5A型电流互感器满足要。

5-16试按例5-4所给条件，选择三相五芯式电压互感器型号，并校验二次负荷是否符合准确度要求（提示三相五芯柱式互感器所给的二次负荷为三相负荷，将接于相电压、线电压的负荷换算成三相负荷）。

解：根据要求查表A-8，选项3只变压器JDZJ-10型电压互感器电压变比为

100003:100003:100003；

零序法阻规定用6P级三相负荷为：

2?4.5?1.5?6?1.73?4.5?1.73

?38.85W?50VA故三次负荷满足要示。

5-17按习题5-13电气条件，选择母线上电压互感器的断流能力。 解：根据题5-13所给的电气条件有： IN.Foc≥Ic=150A

对于百限流式，要求Ioc≥9kA 对于非限流式，要求IOC≥Ish

Psh≥230mvA过大，Poc≥P’=9kA×10kV=90MVA ∴选用限流式RW9-10/200高压熔断器。

5-18 变压器室内有一台容量为1000kVA（10/0.4kV）的变压器，低压侧母线采用TMY型，试初步选择低压母线的截面。 解：按流选择母线截面

已知变压器额定容量和一,二次侧额定电压,可计算低压侧母线电压：

2I2U2N?N?SN/31000?1443.4A

3?0.4根据所求的I2N 查表A-12-2可知，初选母线为TMY-80×8型，最大允许的载流量为：1690A,大于1443.4A,即Ia1?Ic。由母线截面选择原则可知满足要求，故选择TMY-80×8型。 5-19 某高压配电室采用TMY—80×10硬铜母线，平放在ZA—10Y支柱绝缘子上，母线中心距为0.3m，支柱绝缘子间跨距为1.2m，与CML—10/600型穿墙套管间跨距为1.5m，穿墙套管间距为0.25m。最大短路冲击电流为30kA，试对母线、支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定进行校验。 解：（1）母线动稳定校验 三相短路点动力

F(3)c?3Ki(3)2fshl1.732?1?(30?103)2?1.2??10?7 a0.3?623.52N弯曲力矩按大于2档计算，即

Fc(3)l623.52?1.2M???74.82Nm

1010b2h0.082?0.01W???1.06?10?5m3

66计算应力为?c?M74.826??7.05?10Pa?7.05MPa ?5W1.06?10?a1?140MPa??c

故母线满足动稳定要求。 （2）支柱绝缘子动稳定校验

由表5-4可得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷为3.75kN，则

KFa1?0.6?3.75?103?2250N

因 Fc(3)?623.52?KFa1?2250

故支柱绝缘子满足动稳定校验。 （3）穿墙套管动稳定校验

查表5-5得，Fa1?7.5kN,l2?0.56m,l1?1.8m,a?0.25m，由公式得

k(l1?l2)(3)20.862?(1.8?0.56)ish??(30?103)2?10?7 a0.25?732.3NFc?0.6Fa1?0.6?7.5?103?4500N?Fc

故穿墙套管动稳定要求。

5-20 某380V动力线路，有一台15KW电动机，功率因数为0.8，功率为0.88，起动倍数为7，起动时间为3~8s，塑料绝缘导体截面为16mm，穿钢管敷设，三相短路电流为16.7kA，采用熔断器做短路保护并与线路配合。试选择RTO型熔断器及额定电流（环境温度按+35设摄氏度计）

解：由效率?N,PN,UN,cosa求IN。

2IN?PN3?UN?cosa??N?15?32.37A

3?0.88?0.8?0.38起动电流Ipk?7IN?7?32.37?226.6A 选择熔体及熔断器额定电流

IN.FE?Ic?32.37A

IN.FE?0.4Ipk?90.6A

查表A-11，选IN.FE?100A

查表A-11选RTO-100型熔断器，其熔体额定电流为100A，熔断器额定电流为100A，最大断流能为50kA。

5-21 某380V低压干线上，计算电流为250A，尖峰电流为400A，安装地点三相短路冲击电流为30kA，试选择DW15型低压断路器的规格（带瞬时和延长时脱扣器），并校验断路器的断流能力。 解：（1）瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定 ①IN.OR?Ic?250A，故选取IN.OR?400A脱扣器； ②Iop(0)?KrelIpk?1.35?400?540A

查表 A—10—5的整定倍数，选择1.5倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为

1.5?400?600?540A

③与保护线路的配合

Iop(0)?600?4.5Ia1?4.5?672?3024 故满足要求。

（2）长延时过电流脱扣器动作电流整定 ①动作电流整定

Iop(1)?KrelIc?1.1?250?275A

查表 A—10—5，选取192~240~300中的整定电流为300A的脱扣器，则

Iop(1)?300A

②与保护线路的配合

Iop?300?KOLIa1?1?672?672

故满足要求。

(3)断路器额定电流选择

IN.QR?IN.OR?400A

查表 A—10—1，选400ADW15系列断路器。 （4）断流能力校验

(3)Ioc?50A?Ik?30kA

故满足要求。

第四章 变配电所及其一次系统

4-1如何确定工厂的供配电电压?

供电电压等级有0.22 KV , 0.38 KV ,6 KV ,10 KV ,35 KV ,66 KV ,110 KV,220 KV 配电电压等级有10KV ,6KV ,380V/220V

供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压.究竟采用哪一级供电电压,主要取决于以下3个方面的因素.

电力部门所弄提供的电源电压. 企业负荷大小及距离电源线远近.

企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压.

配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级.有高压配电电压和低压配电电压. 高压配电电压通常采用10KV或6KV,一般情况下,优先采用10KV高压配电电压.

低压配电电压等级为380V/220V,但在石油.化工及矿山(井)场所可以采用660V的配电电压. 4—2 确定工厂变电所变压器容量和台数的原则是什么？ 答：（1）变压器容量的确定

a 应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在 技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；

b 对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可采用两台主变压器c 三级负荷一般选择一台猪变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。 （2） 变压器容量的确定

装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有 一定的容量裕度,并考虑变压器的经济运行,即 SN>=(1.15~1.4)Sc

装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件: a 任一台主变压器运行时,应满足总计算负荷的60%~70%的要求,即 SN=(0.6~0.7)Sc b 任一台变压器单独运行时,应能满足全部一二级负荷Sc(I+II)的要求,即 SN>=Sc(I+II)

4-4 高压少油断路器和高压真空断路器各自的灭弧介质是什么？比较其灭弧性能，各适用于什么场合？ 高压少油断路器的灭弧介质是油。高压真空断路器的灭弧介质是真空。

高压少油断路器具有重量轻，体积小，节约油和钢材，价格低等优点，但不能频繁操作，用于6—35KV的室内配电装置。

高压真空断路器具有不爆炸，噪声低，体积小，重量轻，寿命长，结构简单，无污染，可靠性高等优点。在35KV配电系统及以下电压等级中处于主导地位，但价格昂贵。 4-5、高压隔离开关的作用是什么？为什么不能带负荷操作？

答：高压隔离开关的作用是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。但隔离开关没有灭弧装置，因此不能带负荷拉、合闸，不能带负荷操作。

4-6 高压负荷开关有哪些功能？能否实施短路保护？在什么情况下自动跳闸？ 解：功能：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。

高压负荷开关不能断开短路电流，所以不能实施短路保护。常与熔断器一起使用，借助熔断器来切除故障电流，可广泛应用于城网和农村电网改造。

高压负荷开关上端的绝缘子是一个简单的灭弧室，它不仅起到支持绝缘子的作用，而且其内部是一个汽缸,装有操动机构主轴传动的活塞,绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头。当负荷开始分闸时，闸刀一端的弧动触头与弧静触头之间产生电弧，同时在分闸时主轴转动而带动活塞，压缩汽缸内的空气，从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭。

4-7试画出高压断路器、高压隔离器、高压负荷开关的图形和文字符号。 答：高压断路器（文字符号为QF，图形符号为——× /—）； 高压隔离器（文字符号为QS，图形符号为——| /—）； 高压负荷 （文字符号为QL，图形符号为——|o /—）。

4-8 熔断器的作用是什么？常用的高压熔断器户内和户外的型号有哪些？各适用于哪些场合。

答：熔断器的作用主要是对电路及其设备进行短路和过负荷保护；常用的高压熔断器主要有户内限流熔断 器（RN系列），户外跌落式熔断器（RW系列）；RN系列高压熔断器主要用于3~35KV电力系统的短路保护和过载保护，其中RN1型用于电力变压器和电力线路的短路保护，RN2型用于电压互感器的短路保护。 RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。 4--9互感器的作用是什么？电流互感器和电压互感器在结构上各有什么特点？

答：互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器实质是一种特殊的变压器，其基本结构和工作原理与变压器基本相同。 其主要有以下3个功能：

一：将高电压变换为低电压（100V），大电流变换为小电流（5A或1A），供测量仪表及继电器的线圈； 二：可使测量仪表，继电器等到二次设备与一次主电路隔离，保证测量仪表，继电器和工作人员的安全； 三：可使仪表和继电器标准化。

电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，铁心的一次电路作为一次绕组（相当于1匝）；而二次绕组匝数很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表，继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器二次回路接近短路状态。

电压互石器的结构特点是：由一次绕组，二次绕组和铁心组成。一次绕组并联在线路上，一次绕组的匝数较多同二次绕组的匝数较少，相当于降压变压器。二次绕组的额定一般为100V。二次回路中，仪表，继电器的电压线圈与二次绕组并联，这些线圈的阻抗很大，工作的二次绕组近似于开路状态。 8-10 试述断路器控制回路中防跳回路的工作原理（图8-12）

图8-12

答 中央复归不重复动作事故信号回路如图8-12所示。在正常工作时，断路器合上，控制

开关SA的①—③和19）—17）触点是接通的，但是1QF和2QF常闭辅助点是段开的。

若某断路器（1QF）因事故条闸，则1QF闭合，回路+WS→HB→KM常闭触点→SA的①—③及17）—19）→1QF→-WS接通，蜂鸣器HB发出声响。按2SB复归按钮，KM线圈通电，KM常闭打开，蜂鸣器HB断电解除音响，KM常开触点闭合，继电器KM自锁。若此时2QF又发生了事故跳闸，蜂鸣器将不会发出声响，这就叫做不能重复动作。能在控制室手动复归称中央复归。1SB为实验按钮，用于检查事故音响是否完好。

4-11、电流互感器有两个二次绕组时，各有何用途？在主线接线图中，它的图形符号怎样表示？

答：电流互感器有两个绕组时，其中一个绕组与仪表、继电器电流线圈等串联，形成闭和回路。另一个绕组和一个很小的阻抗串联，形成闭和回路，作保护装置用。因为电流互感器二次阻抗很小，正常工作时，二次侧接近短路状态。在正常工作时，二次侧的仪表、继电器电流线圈，难免会损坏或和回路断开，造成开路。二次侧开路会产生很严重的后果。而用另一个二次绕组和一个很小的阻抗串联形成闭和回路作保护装置，这样就会避免以上的情况。使系统更安全的运行。 图形符号如下图所示：

4-12 避雷器的作用是什么？图形符号怎样表示？

答：避雷器（文字符号为F）的作用是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备，是电力系统中重要的保护设备之一。 图形符号是

4-13 常用的高压开关柜型号主要有哪些？

答：高压开关柜按型号分主要有：JYN2—10，35、GFC—7B（F）、KYN□—10，35、KGN—10、XGN2—10、HXGN□—12Z、GR—1、PJ1等。

4-14 常用的低压设备有哪些？并写出它们的图形符号。 答：

名称 符号 低压开关柜

熔断器

低压断路器

4-15 低压断路器有哪些功能？按结构形式分有哪两大类？请分别列举其中的几个。

答：低压断路器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护；按结构形式可分为无填料密闭管式和有填料密闭管式；

无填料密闭管式包括RM10，RM7；用于低压电网，配电设备中，做短路保护和防止连续过载之用。 有填料密闭管式包括RL系列如RL6 RL7 RL96，用于500V以下导线和电缆及电动机控制线路。RT系列如RT0 RT11 RT14用于要求较高的导线和电缆及电器设备的过载和短路保护。

4-16主接线设计的基本要求是什么？什么是内桥式接线和外桥式接线？各适用于什么场合？

主接线的基本要求是安全，可靠，灵活，经济。

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。 适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。 内桥式接线适用于大中型企业的一、二级负荷供电。适用于以下条件的总降压变电所： 供电线路长，线路故障几率大；

负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作； 没有穿越功率的终端总降压变电所。

外桥式接线适用于有一、二级负荷的用户或企业。适用于以下条件的总降压变电所： 供电线路短，线路故障几率小； 用户负荷变化大，变压器操作频繁；

有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式主接线，总降压变电所运行方式的变化将不影响公电力系统的潮流。

4-17供配电系统常用的主接线有哪几种类型？各有何特点？

供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线，单母线接线和桥式接线3种类型。 线路—变压器组接线

当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。

当高压侧装负荷开关时，变压器容量不大于1250kVA；高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时，变压器容量一般不大于630kVA。

优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。

缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。 适用范围：适用于小容量三级负荷，小型企业或非生产性用户。 1． 单母线接线

母线又称汇流排，用于汇集和分配电能。单母线接线又可分为单母线不分段和单母线分段两种。 （1）单母线不分段接线

当只有一路电源进线时，常用这种接线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。靠近线路的隔离开关称线路隔离开关，靠近母线的隔离开关称母线隔离开关。

优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。 缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路，母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。 适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。 （2）单母线分段接线

当有双电源供电时，常采用单母线分段接线。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。 优点：供电可靠性高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。 缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。

适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一，二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。 2． 桥式接线

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。 桥接线的特点是： ① 接线简单 ② 经济 ③ 可靠性高 ④ 安全

⑤ 灵活

适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。 4-18 主接线中母线在什么情况下分段?分段的目的是什么?

答:当有双电源供电时,常采用单母线分段接线.采用母线单独运行时,各段相当于单母线不分段接线的状态,各段母线的电气系统互不影响供电可靠性高,操作灵活,除母线故障或检修外,可对用户持续供电.

4-19: 倒闸操作的原则: 接通电路时先闭合隔离开关,后闭合断路器; 切断电路时先断开断路器,后断开隔离开关. 这是因为带负荷操作过程中要产生电弧, 而隔离开关没有灭弧功能,所以隔离开关不能带负荷操作.

第六章 电力线路

6-1 高压和低压的放射式接线和树干式接线有哪些优缺点？分别说明高低压配电系统各宜首先考虑哪种接线方式？

答：（1）① 高压放射式接线的优点有：界限清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，由于放射式线路之间互不影响，故供电可靠性较高。

缺点是：这种放射式线路发生故障时，该线路所供电的负荷都要停电。

② 高压树干式接线的优点有：使变配电所的出线减少。高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量。 缺点有：供电可靠性差，干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电。

配电系统的高压接线往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术，经济综合比较后才能确定/一般来说，高压配电系统宜优先考虑采用放射式，对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式。 ③ 低压放射式接线的优点有：供电可靠性高。 缺点是：所用开关设备及配电线路也较多。

④ 低压树干式接线的优点有：接线引出的配电干线较少，采用的开关设备自然较少。 缺点是：干线故障使所连接的用电设备均受到影响，供电可靠性差。

（2）实际低压配电系统的接线，也往往是上述几种接线的在综合。根据具体情况而定。一般在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不大而且无特殊要求是，宜采用树干式。 6-2 试比较架空线路和电缆线路的优缺点。

答：电力线路有架、空线路和电缆线路，其结构和敷设各不相同。架空线路具有投资少，施工维护方便，易于发现和排除故障，受地形影响小等优点；电缆线路具有运行可靠，不易受外界影响，美观等优点。 6-3导线和电缆截面的选择原则是什么?一般动力线路宜先按什么条件选择?照明线路宜先按什么条件选择?为什么?

答：（1）导线和电缆截面的选择必须满足安全,可靠和经济的条件。 ①按允许载流量选择导线和电缆截面. ②按允许电压损失选择导线和电缆截面. ③按经济电流密度选择导线和电缆截面. ④按机械强度选择导线和电缆截面. ⑤满足短路稳定的条件.

（2）一般动力线路宜先按允许载流量选择导线和电缆截面,再校验电压损失和机械强度。

（3）照明线路宜先按允许电压损失选择导线和电缆截面，再校验其他条件。因为照明线路对电压要求较高。 6-4 三相系统中的中性线（N线）截面一般情况下如何选择？三相系统引出的两相三线制线路和单相线路的中线截面又如何选择？3次谐波比较严重的三相系统的中性线截面又如何选择？

答：（1）一般三相四线制线路中的中性截面S0，应不小于相线截面S?的一半，即

S0?0.5S?

（2）由三相系统引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流相等，故中

性截面与相线截面相同，即

S0?S?

（3）3次谐波比较严重的三相系统，由于3次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即

S0?S?

6-5三相系统中的保护线（PE线）和保护中性线（PEN）的截如何选择？

答：（1）保护线截面SPE要满足短路热稳定的要求，按GB50054—95低压配电设计规范规定。保护线（PE线）截面的选择：

a：当S?≦16平方毫米时，有SPE?S?。

b：当16平方毫米＜S?≦35平方毫米时，有SPE≧16平方毫米。 c：当S?≧35平方毫米时，有SPE?0.5S?。

（2）保护中性线（PEN线）截面的选择

因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。 6-6什么叫“经济截面”？什么情况下的线路导线或电缆要按“经济电流密度”选择？ 答：从全面的经济效益考虑，使线路的全年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面。

经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度，对35KV及以上的高压线路及点压在35KV以下但距离长，电流大的线路，宜按经济电流密度选择，对10KV及以下线路，通常不按此原则选择。

6-7 电力电缆常用哪几种敷设方式? 答：⑴直接埋地敷设 ⑵电缆沟敷设 ⑶沿墙敷设 ⑷电缆排管敷设 ⑸电缆桥架敷设

6-8什么叫“均一无感”线路？“均一无感”线路的电压损失如何计算？ 答：（1）均一无感线路：全线路的导体材料和相线截面相同可不计感抗或者cosφ=1

（2）对均一无感线路，因为不计线路电抗，所以有无功负荷在电抗上引起的电压损失

?Ur%?0。

6-9何谓电气平面布置图？按照布置地区来看有那些电气平面布置图？

答：（1）电气平面布置图就是在建筑的平面上，应用国家规定的电气平面图图形符号和有关文字符号（参看GB4728-85），按照电气设备安装位置及电气线路的敷设方式、部位和路径绘出的电气平面图。 （2）按布线地区来划分有厂区电气平面布置图、车间电气平面布置图和生活区电气平面布置图。 6-10车间动力电气平面布置图上需对哪些装置进行编号？怎样编号？

答：（1）车间动力电气平面布置图上需对用电设备、配电设备、配电干线和支线上的开关和熔断器、配电支线进行编号。

（2）①对用电设备编号格式如下

aa/c 或 bb/d式中，a为设备编号；b为设备额定容量；c为线路首端熔体或低压断路器脱扣器的电流；d为标高。

②对配电设备编号如下

ba?b?c 或 a

c 当需要标注引入线的规格时，配电设备标注的格式为

ab?c

d(e?f)?g式中，a为设备编号；b为设备型号；c为设备的额定容量；d为导线型号；e为导线根数；f为导线截面；g为导线敷设方式。

③配电干线和支线上的开关和熔断器编号如下

ab或a?b?c/I c/i 当需要标注引入线的规格时，开关和熔断器的标注格式为

ab?c/i

d(e?f)?g式中，a为设备编号；b为设备型号；c为额定电流；i为整定电流或熔体电流；d为导线型号；e为导线根数；f为导线截面；g为导线敷设方式。 ④配电支线进行编号如下

d(e?f)?g或d(e?f)G?g

式中各符号的意义同上，G为穿线管代号及管径。

6-11有一供电线路，电压为380/220，已知线路的计算负荷为84.5kVA，现用BV型铜心绝缘线穿硬塑料管敷设，试按允许流量选择该线路的相线和PEN线的截面及穿线管的直径。（安装地点的环境温度为25℃） 解：线路中电流的计算

Ic?Pc3UN?84.5?221.7A

1.732?0.22?1?Ic，当选择三相四线制线路时，查表A-13-2得，4根单芯线穿钢管敷设的每相要满足Ia芯线截面为120mm的BV型导线，在环境温度为25℃时的允许载流量为230A。 温度校正系数为

2K????a1??065?25??1

?a1??065?25导线的实际允许载流量为

?1?K?Ia1?1?230?230A，所以S??120mm2满足允许载流量的要求。 Ia按SPE?0.5S?要求，选SPE?70mm

26-12 一台380V配电线路向15台冷加工机床电动机配电，每台电动机的容量为4.5kW，配电线路采用BV型导线明敷，周围环境温度为23℃.试确定该导线的截面。 解：线路中电流的计算

Ic?

Pc3UN?15?4.5?102.5A

1.732?0.38?1?Ic，当选择三相四线制线路时，查表A-13-2得，4根单芯线穿钢管敷设的每相要满足Ia芯线截面为35mm的BV型导线，在环境温度为25℃时的允许载流量为105A。 温度校正系数为

2??a1??065?23K????1.02

?a1??065?25导线的实际允许载流量为

?1?K?Ia1?1.02?105?107A，所以S??35mm2满足允许载流量的要求。 Ia按SPE?0.5S?要求，选SPE?25mm2

6-13 某变电所用10kV架空线路向相邻两工厂供电，如图6-24所示。架空线路采用LJ型

铝绞线，成水平等距排列，线间几何均距为1.25m，各段干线截面相同，完全允许电压损失为5%，环境温度为30℃，试选择架空线路的导线截面。

3.6km2.4km900kW+j720Kvar图6-24620kW+j425Kvar

解：（1）按允许电压损失选择导线截面

因为是10kV架空线路，所以初设X0?0.38?/km，则

X0?Ur%?210UN?qiLi?i?120.38[720?3.6?650?(3.6?2.4)]?2.5 210?10?Ua%??Ua1%??Ur%?5?2.5?2.5

S??pLii?12i210?UN?Ua%?900?3.6?620?(3.6?2.4)2?87mm 210?0.032?10?2.52选LJ-95，查表A-16-1，得几何均距为1250mm，截面为95mm的LJ型铝绞线的

X0?0.349?/km,R0?0.34?/km，实际的电压损失为 R0?U%?210UN?X0pL??ii210UNi?12?qLii?12i0.340.349?(900?3.6?620?6)??(720?3.6?650?6)?4.62?510001000

故选LJ-95满足允许电压损失的要求。 （2）校验发热情况

查表A-12-1可知，LJ-95在室外温度为30℃时的允许载流量为325A。 线路中最大负荷为

P?p1?p2?900?650?1550kWQ?q1?q2?720?425?1145kvarS?P2?Q2?15502?11452?1927kVA I?S1927??111.2A?Ia1?3253UN1.732?10显然发热情况满足要求。 （3）校验机械强度

22

查表A-15-1可知，高压架空裸铝绞线的最小允许截面为35mm，所以所选的截面95 mm可满足机械强度的要求。

6-14某380V三相线路供电给 10台2.8KW，COSφ=0.8，η=0.82电动机，各台电动机之间相距2m,线路全长（首端至最末的一台电动机0为50m。配电线路采用BLV型导线明缚（环境温度25℃），全线允许电压损失为5%。试按允许载流量选择导线截面（同时系数去0.75），并检验其机械强度或电压损失是否满足要求？ 解：Pc?10Pe?Pc?10?2.8?34.1 0.82Ic?3UNcos??34.1?64.76A

1.732?0.38?0.8因为是三相电路，查表A-13-2得，每相芯线截面为25℃ BLV型导线，在环境温度为25℃ 的允许在载流量为70A，其最高的允许的温度为65℃，即Ia1?56A,K??1,Ic?10A。

?1?Ic，所选的截面S=25平方毫米。查表的R=1.48，X=0.251，P=2.24， 满足IaΣ=0.561

实际电压损失为：

?U%?R0210UN?piLi?X0210UN?qL

ii?0.895?0.038?0.933?5

架空裸线的最小允许截面为16平方毫米。所选的截面可满足机械强度的要求。

6-15 有一条LGJ铝绞线的35kV线路，计算负荷为4880kW，cos?=0.88，年利用小时为4500h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。 解：（1）选择经济截面，

Ic?Pc3UNcos??4.88?91.47A

1.732?0.035?0.88查表可知，Jec?1.15A，则

Sec?Ic91.47??79.53mm2 Jec1.152

选取标准截面70.0mm，即型号为LGJ-70的铝绞线。 （2）校验发热条件。

查表A-12可知，LGJ-70室外温度为25℃的允许载流量为Ia1?275A?Ic?91.47A，所以满足发热条件。

（3）查表A-15可知，35kV架空铝绞线机械强度最小截面为Smin?35mm2?Sec?70mm2，因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。

6-16某380/220V低压架空线路图6-25所示，环境温度为35℃，线间几何均距为0.6米，允许电压损失为3%，试选择导线截面。

解：因为是低压架空路线，所以设X0?0.35?/km，则

X0?Ur%?210UN?qiLi?i?120.35[0.04?50?0.6?0.05?0.04?300?0.6?0.3]?1.6

10?0.222?Ua%??Ua1%??Ur%?3?1.6?1.4

S??pLii?12i210?UN?Ua%?2?0.8?0.05?12?0.8?0.3?136.5mm2 210?0.032?0.22?1.42选LJ-150，查表A-16-1，得几何均距为1250mm，截面为95mm的LJ型铝绞线的

X0?0.287?/km,R0?0.21?/km，实际的电压损失为 R0?U%?210UN?X0piLi??210UNi?12?qLii?12i0.2870.21?(2?0.8?0.05?12?0.8?0.3)??(2?0.6?0.05?12?0.6?0.3)?2.7?310?0.22210?0.222

故选LJ-150满足允许电压损失的要求。

6-17 某10kV线路（R0?0.46?/km,X0?0.38?/km）上接有两个用户，在距电源（O点）800m的A点处负荷功率为1200kW（cos??0.85），在距电源1.8kM的B点出负荷功率为1600kW，1250kvar。式求OA段、AB段、OB段、线路上的电压损失。 解：

?UOA%??X0R0QL?PL1OA221OA10UN10UN0.380.46?1200?0.52?0.8??1200?0.85?0.8?0.5610001000

X0?UOB%?210UN?R0qL??ii210UNi?12?pLii?12i0.380.46(1200?0.52?0.8?1250?2.6)?(1200?0.85?0.8?1600?2.6)?3.710001000

所以?UAB%??UOB%??UOA%?3.7?0.56?3.14

答：OA段、AB段、OB段、线路上的电压损失分别为0.56，3.14，3.7。

6-18 计算如图6-26所示10kV电力线路的电压损失。各段干线的型号和截面相同，均为LJ-70，线间几何均距为1.25m。

解：由表A-16-1可知R0?0.46?/km,X0?0.35?/km，即

X0?U%?210UN?R0qL??ii210UNi?13?pLii?13i0.3580.46(700?1.2?620?1.6?660?2.6)?(980?1.2?750?1.6?850?2.6)?3.8610001000答：电力线路的电压损失为3.86。

6-19 某10KV电力线路接有两个负荷：距电源点0.5km处的Pc1=1320kM,Qc1=1100kvar;距电源点1.3km处的Pc2=1020W,Qc2=930kvar。假设整个线路截面相同，线间几何均距为1m，允许电压损失为4%，试选择LJ铝绞线的截面。 解：按允许电压损失选择导线截面： 设X0?0.4?/km，则

X0?Ur%?210UN?qiLi?i?120.4(1100?0.5?930?1.8)?0.89 210?10?Ua%??Ua1%??Ur%?4?0.89?3.11

S??pLii?12i210?UN?Ua%?1320?0.5?1020?1.82?25.08mm 210?0.032?10?3.11 选LJ-35，查表A-16-1，得几何均距为1m，截面为35mm2的LJ型铝绞线的

R0?0.92?/km,X0?0.366?/km。

实际的电压损失为：

X0?U%?210UN?R0qL??ii210UNi?13?pLii?13i0.3660.92(1100?0.5?930?1.8)?(1320?0.5?1020?1.8)?3.1?410001000

故所选导线LJ-35满足允许电压损失的要求。

6-20 某用户变电所装有一台1600kVA的变压器，若该用户以10kV油浸纸绝缘铝心电缆以直埋方式做进线供电，土壤热阻系数为0.8℃·cm/W,地温最高为25℃。试选择该电缆的截面。

解：选择经济截面

Ic?Pc3UN?1600?92.4A

1.732?10查表可知，Jec?0.9A，则

Sec?Ic92.4??102.6mm2 Jec0.9所以，选择的铝线截面积不应小于102.6平方毫米。

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