《供电技术 - 第四版》课后题答案 - 问答题部分

分别说明过电流保护和电流速断保护是怎样满足供电系统对继电保护要求的

第一章

1-1试述电力系统的组成及各部分的作用？

各级电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电及用电的整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成：

（1）发电 将一次能源转换成电能的过程即为“发电”。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。 （2）变电与配电

变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。

仅用于接收和分配电能，而没有变压器的场所称为配电所

（3）电力线路 电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。 （4）电能用户 包括工业、企业在内的所有用户（用电单位），使用（消耗）电能 1-8简述用户供电系统的主要特点？

1、电力用户供电系统由用户内部变配电所、供电线路和用电设备等组成，其中变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所。2、电力用户供电系统的供电电压一般在110KV及以下。3、大多为国家电网供电，也可建立自备发电站。 1-9如图所示的电力系统，试标出变压器一、二次侧和发电机的额定电压。

解：

⑴ 发电机额定电压 考虑要予以补偿电网的输送压损，故提高5%为10.5kV。 ⑵ 变压器一次侧（原边）

①T1/T2一次侧与发电机相连：T1/T2 即为电站出口的升压变压器，与发电机相同，相对电网电压升值5%，亦为10.5kV。 ②T3一次侧与线路相连：T3 即用户（降压）变压器，与用电设备相同，相对电网电压升降值为0，为110kV。 ⑶变压器二次侧（副边）

①T2、T3二次侧（两个绕组）：高压输送，必线路长，要考虑补偿变压器内部绕组以及线路输送电压损失各5%，故相对电网电压升值为10%，T2的二次绕组、T3第一/第二个二次绕组电压依次为121、38.5及11.0kV。

②T1二次绕组：低压输电，必线路短，不计线路压损，仅补偿变压器内部压损，电压升值为+5%，即电压0.4/0.23kV。 答案表达为百分值及电压值均可，但电压值应与标准额定电压相符。注意标注的精度应符合工程标准。如下图1-9所示。答案填入虚线之中，两种答题方式用“，”隔开，可取其中之一，电压单位为kV。

第二章

2-3. 什么是负荷曲线？负荷曲线在求计算负荷时有何作用？

电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。求计算负荷的日负荷曲线时间间隔△t取30min。通过对负荷曲线的分析，可以掌握负荷变化的规律，并从中获得一些对电气设计和运行有指导意义的统计参数。

2-4.什么是年最大负荷利用小时数Tmax？什么是年最大负荷损耗小时数τ？有何区别？ Tmax是一个假想时间：电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。τ是线路输送相当于最大负荷Sc在t时间内产生的电能损耗恰好等于线路全年实际电能的损耗，称τ为年最大负荷损耗小时数。Tmax与τ是不同的概念。Tmax是指用电时间除了有效消耗也包括无效消耗的电能；τ是指用电时间仅为无效消耗的电能。

2-5 用户变电所位置选择的原则是什么？

答：1、总降压变电所或总配电所 总降压变电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电源的进线方向，以便使有色金属的消耗量最少和线路功率及电能损耗最小。同时，还应考虑变电所周围的环境、进出线的方便和设备运输的方便。

2、10（6）KV变电所：10（6）KV变电所的位置应该深入到低压负荷的中心，但往往受到生产工艺和建筑的制约。考虑到运输的方便及进出线方式，10（6）KV变电所的位置主要有以下几种类型： （1）独立变电所 （2）附设变电所 （3）箱式变电所 （4）地下变电所

第三章

3-1,什么是大容量电源供电系统？该系统发生短路时其电流该如何变化？

答：无限大容量电源是指内阻抗为零的电源，不论输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。

系统发生短路时，短路电流的全电流瞬时值由周期分量和非周期分量合成，经过0.01s短路电流的幅值达到冲击电流值，非周期分量衰减至零，暂态过程结束，短路进入稳态，稳态电流只含短路周期分量。

3-2，说明短路全电流、短路电流的周期分量、短路电流的非周期分量、短路冲击电流、短路稳态电流、短路容量的物理含义。 答：短路全电流：指短路时电流的瞬时值，它是由短路电流的周期分量与短路电流的非周期分量组成。 短路电流的周期分量：指短路全电流的稳态部分，只要短路持续，电源电压维持恒定，这部分则保持不变。 短路电流的非周期分量：指短路全电流的暂态部分，经一段时间后很快衰减至零。 短路冲击电流：指短路全电流达到幅值。

短路稳态电流：当非周期分量衰减结束，余下的周期分量就是短路稳态电流。 短路容量：发生短路的回路中的功率。

第四章

4-1 什么是继电保护装置？供电系统对继电保护有哪些要求？

答：继电保护装置是一种能反映供电系统中电气元件（电力线路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。继电保护装置由测量比较、逻辑判断、执行输出三部分组成。 继电保护一般应满足可靠性、灵敏性、选择性和速动性4个基本要求。

4-2 什么是过电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数？如果过电流继电器的返回系数过低，会出现什么问题？ 答：动作电流是指能使继电器动作的最小电流，它是可以根据要求在一定的范围内调整的，用Iop表示。 返回电流是指能使继电器返回到原先状态的最大电流，用Ire表示。

返回电流Ire与起动电流Iop的比值称为继电器的返回系数kre，可表示为：kre=Ire/Iop 返回系数过低可能导致动作后输出状态不稳定、不可靠。 4-3什么是电流互感器的10%误差曲线？它有什么用途？

答：所谓电流互感器的10%误差曲线，是指互感器的电流误差为10%时一次电流对其额定电流的倍数k=I1/I1.TA与二次侧负荷阻抗Z2的关系曲线。

通常是按电流互感器接入位置的最大三相短路电流来确定其Ik（3）/ I1.TA值，从相应型号互感器的10%曲线中找出横坐标上允许的阻抗欧姆数，使接入二次侧的总阻抗不超过此Z2值，则互感器的电流误差保证在10%以内。 4-4 电流互感器在供电系统中常用的接线方式有哪些？各种接线方式有何特点？ 答：

全星形联结方式：利用三个电流互感器串接三个电流继电器而成，Kkx=Ik/ITA.2=1，Kkx为接线系数，这种结线方式对各种故障都起作用，当短路电流相同时，对所有故障都同样灵敏，对相间短路动作可靠，至少有两个继电器动作。主要用于高压大电流接地系统，以及大型变压器、电动机的差动保护、相间保护和单相接地保护。

非全星形联结法：广泛应用在中性点不接地系统中。因为这种联结对单相接地的误动作率低。 差接法：应用于中性点不接地系统的变压器、电动机及线路的相间保护。

第五章

5-3在供电系统中，什么叫做安全保护接地？他分哪几种类型？个有什么特点？

为保证人体触及意外带电的电气设备时的人身安全，而将电气设备的金属外壳进行接地即为保护接地（又称安全接地）。 低压配电系统接地型式有IT系统、TT系统和TN系统（包括TN-C、TN-S、TN-C-S系统）共5种。

（1）IT系统 电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地（2）TT系统 配电系统的中性线N引出，但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地（3）TN系统 中性点直接接地系统中电气设备在正常情况下不带电的金属部分用保护线或者中性线与系统中性点相连接。

5-9什么叫过电压？雷电过电压有哪些形式？各是如何产生的？

过电压是指在电气线路上或电气设备上出现的超过正常工作电压的对绝缘很有危险的异常电压。

过电压包括内过电压和外过电压。系统中磁能和电能之间的转化，或能量通过电能的传递，以及线路参数选择不当，致使工频电压或高次谐波电压下发生谐振，都称之为内过电压。操作切换网络故障就是能量激发的重要原因，其中，由于操作而引起的内过电压，也成为操作过电压。外过电压则是由雷击引起的，所以又叫雷电过电压或大气过电压。 雷电过电压有两种基本形式：

(1). 直接雷击 它是雷电直接击中电气线路、设备或建（构）筑物，其过电压引起的强大的雷电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁脉冲和闪络放电。这种雷电过电压称为直击雷。 (2). 间接雷击 它是雷电没有直接击中电力系统中的任何部分，而是由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电磁感应所产生的过电压。这种雷电过电压，称为感应雷或雷电感应。

第三种是由于架空线路或金属管道遭受直接雷击或间接雷击而引起的过电压波，沿着架空线路或金属管道侵入变配电所或其他建筑物。这种雷电过电压形式，称为高电位侵入或雷电波侵入。据我国几个大城市统计，供电系统中由于雷电波侵入而造成的雷害事故，占整个雷害事故的50%～70%，比例很大，因此对雷电波侵入的防护应予以足够的重视。

第七章

7-6什么是自动重合闸装置？供电系统对ARD有哪些基本要求？

答：在供电系统的架空线路发生“瞬时性故障”被继电保护迅速断开后，由于故障的瞬时性，故障点的绝缘强度会自动恢复。利用这一特点，采用自动重合闸装置能够自动将断路器重新合闸，恢复供电，提高供电的可靠性。

要求：1) 线路正常运行时，自动重合闸装置（ARD）应投入，当值班人员利用控制开关或遥控装置将断路器断开时，ARD不应动作。当值班人员手动合闸，由于线路上有永久性故障而随即由保护装置将断路器断开时，ARD亦不应动作。 2) 除上述情况外，当断路器因继电保护装置或其他原因跳闸时，ARD均应动作。

3) ARD可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置，即当控制开关处在合闸位置而断路器实际上处于断开位置的情况下，使ARD启动动作。

4) ARD的动作次数应符合预先的规定（如一次重合闸只应动作一次）。无特殊要求时对架空线路只重合一次，而对电缆线路一般不采用ARD，因其瞬时性故障极少发生。

5）ARD的动作时限应大于故障点灭弧并使周围介质恢复绝缘强度所需时间和断路器及操作机构恢复原状，准备好再次动作的时间，一般采用0.5～1s。

6) ARD动作后，应能自动复归，为下一次动作做好准备。

7) 应能和保护装置配合，使保护装置在ARD前加速动作或ARD后保护加速动作。 7-7什么是自动重合闸前加速保护？什么是自动重合闸后加速保护？各有何特点？ 答：1、自动重合闸前加速保护：重合闸前加速保护一般又简称“前加速”

特点：采用自动重合闸前加速保护具有使用设备少，简单经济，能快速切除瞬时性故障，使瞬时性故障来不及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率等优点。

2、自动重合闸后加速保护：每段线路相应均装设重合闸装置，当线路第一次出现故障时，利用线路上设置的保护装置按照整定的动作时限动作。然后相应的ARD动作，使断路器重合一次。

特点：后加速保护第一次跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围，且保证了能快速、有选择地切除永久性故障。但每段线路都需装设ARD,与前加速相比较为复杂。

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