工厂供电第五版课后习题答案(刘介才)

第一章

1、工厂供电对工业生产有何重要作用?对工厂供电工作有哪些基本要求?

重要作用:现代社会是建立在电能应用的基础之上的，电能在产品成本中所占的比重一般很小(除电化等工业外)，其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度。如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。 基本要求：

1、安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 2、可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。 3、优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

4、经济：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。

2、工厂供电系统包括哪些范围?变电所和配电所的任务有什么不同?什么情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式?

工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统,包括工厂内的变配电所和所有的高低压供电线路。

配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。

高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。

3、什么叫电力系统、电力网和动力系统?建立大型电力系统有哪些好处?

电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。

电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。 动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称为动力系统。 建立大型电力系统或联合电网，可以更经济合理地利用动力资源，减少燃料运输费用，减少电能消耗，降低发电成本，保证供电质量（即电压和频率合乎规范要求），并大大提高供电可靠性。

4、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5%

电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分 值来表示。

5、三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式?中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点?

中性点运行方式：

中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。 中性点非直接接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。

中性点经阻抗接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。

中性点直接接地系统单相接地时，另两相对地电压不变，变成单相接地短路。

6、低压配电系统中的中性线(N线)、保护线(PE线)和保护中性线(PEN线)各有哪些功能? TN—C系统、TN—S系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用?

中性线(N线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。

保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地。

保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。

TN—C系统：其中的N线与PE线全部合为一根PEN线。PEN线中可有电流通过，因此对某接PEN线的设备产生电磁干扰。主要于我国低压配电系统中应用最为普普遍，但不适于对安全和抗电磁干扰要求高的场所。

TN—S系统：其中的N线与PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接PE线。主要用于对安全较高（如潮湿易触电的浴室和居民住宅等）的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所。

TN-C-S系统：该系统的前一部分全部为TN-C系统，而后边有一部分为TN-C系统，有一部分则为TN-S系统，其中设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。主要用于安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所。

TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。

IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。

第二章—1

1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求? 一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。

二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。

三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。

2、工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性? 工作制分三类：（1）连续工作制，（2）断续周期工作制，（3） 短时工作制 负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续

率表征断续周期工作制的设备的工作特性。

t

100%T

3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数? 最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。

年度最大负荷Pmax：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30

年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。

负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。

4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合? 计算负荷的方法 ：需要系数法 ：确定计算负荷的基本方法,常用。 二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。

5、什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用途?

尖峰电流Ipk是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。 尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。

计算题

1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用需要系数法求其计算负荷。

解：此机床组电动机的总容量为

Pe 7.5kW 3 4kW 8 3kW 17 1.5kW 10 120.5kW

查附录表1得 Kd =0.16~0.2 (取0.2)，cos 0.5,tan 1.73 有功计算负荷 P30 0.2 120.5kW 24.1kW 无功计算负荷 Q30 24.1kW 1.73 41.7kvar 视在计算负荷 S30 计算电流 I30

2、某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW（其中较大容量

24.1kW

48.2kV A 0.548.2kV A 0.38kV

73.2A

电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。 解：先求各组的计算负荷 （1） 金属切削机床组

查附录表1，取Kd=0.2，cos 0.5,tan 1.73

P30（1）=0.2×50=10kW

Q30（1）=10×1.73=17.3kvar

（2） 通风机组

Kd=0.8，cos 0.8,tan 0.75 P30（2）=0.8×3=2.4 kW

Q30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar

（3） 电阻炉

Kd=0.7，cos 1,tan 0 P30（3）=0.7×2=1.4 kW

Q30（3）=0

因此总的计算负荷为（取K∑p=0.95，K∑q=0.97）

P30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvar

S30=.12 18.52kV A 22.7kV A I30=

22.7kV A3 0.38kV

34.5A

在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。

3、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用二项式法来确定机床组的计算负荷。

解：由附录表1查得b 0.14,c 0.4,x 5,cos 0.5,tan 1.73。 设备总容量为 Pe=120.5kW。

x台最大容量的设备容量为 Px=P5=7.5kW×3+4kW×2=30.5kW 有功计算负荷为

P30=0.14×120.5Kw+0.4×30.5Kw=29.1Kw

无功计算负荷为

Q30=29.1Kw×1.73=50.3kvar

视在计算负荷为 S30

计算电流为

29.1kW

58.2kV A 0.558.2kV A 0.38kV

I30

88.4A

4、某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW（其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定机修车间380V线路的计算负荷。

解：先求各组的bPe和cPx

（1） 金属切削机床组

由附录表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，cos =0.5，tan =1.73，

bPe(1)=0.14×50kw=7kW

cPx(1)=0.4（7.5kw×1+4kw×3+2.2kw×1）=8.68kw

（2） 通风机组

查附录表1得b=0.65，c=0.25，x=5，cos =0.8，tan =0.75，

bPe(2)=0.65×3kw=1.95kw

cPx(2)=0.25×3kw=0.75kw

（3） 电阻炉

查附录表1得b=0.7，c=0，x=0，cos =1，tan =0，故

bPe(3)=0.7×2kw=1.4kw

cPx(3)=0

以上各组设备中，附加负荷以cPx(1)为最大，因此总计算负荷为 P30=（7+1.95+1.4）+8.68 =19kw

Q30= （7×17.3+1.95×0.75+0 ）+8.68×1.73 =28.6kvar S30=2 28.62kV A 34.3kV A I30=

34.3kV A3 0.38kV

52.1A

从计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得比较多，这也更为合理。

按一般工程设计说明书要求，以上计算可列成下表所示电力负荷计算表。

第二章—2

5、如图所示220/380V三相四线制线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，1台20kW接于C相。另有380V单相对地焊机4台，其中2台14kW（ε=100%）接于AB相间，1台20kw（ε=100%）接于BC相间，1台30kW（ε=60%）接于CA相间。试求此线路的计算负荷。

解：（1）电热干燥箱的各相计算负荷

查附录表1得Kd =0.7，cos =1，tan =0。计算其有功计算负荷： A相 P30.A（1）=KdPe.A=0.7×2×10kw=14kw B相 P30.B（1）=KdPe.B=0.7×1×30kw=21kw C相 P30.C（1）=KdPe.C=0.7×1×20kw=14kw

（2）焊机的各相计算负荷

先将接于CA相间的30kw（ε=60%）换算至ε=100%的容量，即 PCA .6 30KW 23kW

查附录表1得Kd 0.35,cos 0.7,tan 1.02；再由表2—3查得cos 0.7时的

功率换算系数

pAB A pBC B pCA C 0.8,pAB B pBC C pCA A 0.2,qAB A qBC B qCA C 0.22,

qAB B qBC C qCA A 0.8。因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容量为

A相 PA 0.8 2 14kW 0.2 23kW 27kW QA 0.22 2 14kvar 0.8 23kvar 24.6kvar B相 PB 0.8 20kW 0.2 2 14kW 21.6kW QB 0.22 20kvar 0.8 2 14kvar 26.8kvar C相 PC 0.8 23kW 0.2 20kW 22.4kW QC 0.22 23kvar 0.8 20kvar 21.1kvar

各相的有功和无功计算负荷为

A相 P30.A(2) 0.35 27kW 9.45kW Q30.A(2) 0.35 24.6kvar 8.61kvar B相 P30.B(2) 0.35 21.6kW 7.56kW Q30.B(2) 0.35 26.8kvar 9.38kvar C相 P30.C(2) 0.35 22.4kW 7.84kW Q30..C(2) 0.35 21.1kvar 7.39kvar （3）各相总的有功和无功计算负荷

A相 P30.A P30.A(1) P30.A(2) 14kW 9.45kW 23.5kW Q30.A Q30.A(2) 8.61kvar

B相 P30.B P30.B(1) P30.B(2) 21kW 7.56kW 28.6kW Q30.B Q30.B(2) 9.38kvar

C相 P30.C P30.C(1) P30.C(2) 14kW 7.84kW 21.8kW Q30.C Q30.C(2) 7.39kvar （4） 总的等效三相计算负荷

因B相的有功计算负荷最大，故取B相计算等效三相计算负荷，由此可得

P30 3P30.B 3 28.6kW 85.8kW Q30 3Q30.B 3 9.38kvar 28.1kvar

22

S30 P30 Q30 85.82 28.12kV A 90.3kV A

I30

S30UN

90.3kV A 0.38kV

137A

6、某厂压变电所装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800kvar。为了使工厂(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9，如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量?并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有何变化?

解：(1)补偿前的变压器容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为

S30(2) 6502 8002kV A 1031kV A

主变压器容量选择条件为SN T≥S30(2)，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kV·A(参看附录表5)。

这时变电所低压侧的功率因数为：cos (2)=650／1031＝0.63

(2)无功补偿容量

按规定，变电所高压侧的cos ≥0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗△QＴ远大于其有功功率损耗△PＴ，一般△QＴ＝(4～5)△PＴ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，取cos ′＝0.92。 低压侧需装设的并联电容器容量为：

Qc=650×(tanarccos0.63－tanarccosO.92)kvar =525kvar

取 QＣ=530kvar

(3)补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为

(2) S30

6502 (800 530)2kV·A=704kV·A

因此主变压器容量可改选为800kV·A，比补偿前容量减少450kV·A。 变压器的功率损耗为

△PT≈0.015S30(2)=0.015 x 704kV·A=10.6kW △QT≈0.06S30(2)=0.06×704kV·A=42.2kvar 变电所高压侧的计算负荷为

(1)=650kW+10.6KW＝661kW P30

(1)=(800—530)kvar+42.2kvar=312kvar Q30

(1) 6612 3122kV·A＝731kV·A S30

补偿后工厂的功率因数为

(1)=661／731＝0.904 (1)／S30 cos =P30

7、有一380V三相线路，供电给下表所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。

解：电动机M4的Ist IN=193.2A-27.6A=165.6A为最大，线路的尖峰电流为： Ipk =0.9×(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A

第三章—1

1、什么叫短路?短路故障产生的原因有哪些?短路对电力系统有哪些危害?

短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。 短路的原因：绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。

短路对电力系统的危害：产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。

2、短路有哪些形式?哪种短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最为严重?

短路的形式有：三相短路，两相短路，单相短路。发生单相短路可能性最大。三相短路的短路电流最大，因此造成的危害最大。

3、什么叫无限大容量的电力系统?它有什么特点?在无限大容量系统中发生短路时，短路电流将如何变化?能否突然增大?

无限大容量的电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。特点是，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。在无限大容量系统中发生短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感，电流不能突变，因而引起一个过度过程，即短路暂态过程。最后短路电流达到一个新的稳定状态。

4、短路电流周期分量和非周期分量各是如何产生的?各符合什么定律?

短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多

倍的电流。

短路电流非周期分量是因短路电路存在电感，而按楞次定律产生的用以维持初瞬间电路电流不致突变的一个反向抵消inp且按指数函数规律衰减的电流。

5、什么是短路冲击电流ish?什么是短路次暂态电流I"?什么是短路稳态电流I∞? 短路后经半个周期，ik达到最大植，此时的短路全电流即短路周期电流。

短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。

短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。

6、什么叫短路计算电压?它与线路额定电压有什么关系?

由于线路首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取为比线路额定电压UN高5%

7、在无限大容量系统中，两相短路电流和单相短路电流各与三相短路电流有什么关系? IK/IK /2 0.866

(1)IK (2)

(3)

3U

Z1 Z2 Z3

(1)

（有正序、负序、零序阻抗）

工程中 IK

U Z 0

8、对一般开关电器，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么? 动稳定度校验条件：

(3)

imax ish

Imax I

2

(3)2

(3)sh

热稳定度校验条件： Itt I tima

计算题

1、某工厂供电系统如下图所示。已知电力系统出口断路器为SNl0—10 II型。试求工厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

解：1.求k-1点的三相短路电流和短路容量(Uc1=10.5kV) (1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

1)电力系统的电抗：由附录表8查得SNl0-10Ⅱ型断路器的断流容量Soc=500MV·A，

Uc21(10.5kV)2

X1 0.22

Soc500MV A

2)架空线路的电抗：查表3-1得X0=0.35 /km X2 X0l 0.35( /km) 5km 1.75 3）绘k-1点短路的等效电路，并计算其总电抗为 X (k 1) X1 X2 0.22 1.75 1.97

(2)计算三相短路电流和短路容量 1)三相短路电流周期分量有效值

(3)Ik 1

Uc1X (k 1)

10.5kV3 1.97

3.08kA

2)三相短路次暂态电流和稳态电流

(3)(3)

Ik I"(3) I 1 3.08kA

3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

(3)

2.55I"(3) 2.55 3.08kA 7.85kA ish

(3)Ish 1.51I"(3) 1.51 3.08kA 4.65kA

4)三相短路容量 Sk 1

(3)

)

Uc1Ik(3 10.5kV 3.08kA 56.0MV A 1

2.求k-2点的短路电流和短路容量(Uc2=0.4kV) 1)电力系统的电抗

Uc22(0.4kV)2 3.2 10 4 X1

Soc500MV A

2)架空线路的电抗

X0l(X2

Uc220.4kV2

) 0.35( /km) 5km () 2.54 10 3 Uc110.5kV

3)电力变压器的电抗：由附录表5得Uk％=5

UkUc22(0.4kV)25

X3 X4 8 10 3

100SN1001000kV A

4)绘k-2点短路的等效电路如上图b所示，并计算其总电抗： X (k 2) X1 X2 X3//X4 X1 X2

X3X4

X3 X4

8 10 3

3.2 10 2.54 10 6.86 10 3

2

4

3

(2)计算三相短路电流和短路容量 1)三相短路电流周期分量有效值

(3)

Ik 2

Uc23X (k 2)

0.4kV 6.86 10 3

33.7kA

2)三相短路次暂态电流和稳态电流

(3)(3)

I"(3) I Ik 2 33.7kA

3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

(3)

1.84I"(3) 1.84 33.7kA 62.0kA ish

(3)Ish 1.09I"(3) 1.09 33.7kA 36.7kA

4)三相短路容量

(3)(3)

Sk 2 3Uc2Ik 2 3 0.4kV 33.7kA 23.3MV A

在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如下表所示。

短路计算表

第二章—2

2、某工厂供电系统如下图所示。电力系统出口断路器为SNl0—10 II型。试用标幺制法计算系统中k-1点和k-2点的三相短路电流和短路容量。

解：1.确定基准值

Sd 100MV A，Uc1 10.5kV，Uc2 0.4kV

Id1

Sd3Uc1Sd3Uc2

100MV A 10.5kV100MV A 0.4kV

5.50kA

Id2

144kA

2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 (1)电力系统的电抗标幺值

由附录表8查得Soc 500MV A X1

*

100MV A

0.2

500MV A

(2)架空线路的电抗标幺值 由表3-1查得X0 0.35 /km

*X2 0.35( /km) 5km

100MV A

1.59 2

(10.5kV)

3)电力变压器的电抗标幺值

由附录表5查得，Uk％=5

5 100MV A5 100 103kV A

5.0 X X

100 1000kV A100 1000kV A

*3

*4

绘短路等效电路图如下图所示：

3.计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 (1)总电抗标幺值

X (k 1) X1 X2 0.2 1.59 1.79 (2)三相短路电流周期分量有效值

*

*

*

)Ik(3 1

Id1

*

X (k 1)

5.50kA

3.07kA

1.79

(3)其他三相短路电流

(3)(3)

I"(3) I Ik 1 3.07kA

(3)

ish 2.55 3.07kA 7.83kA (3)Ish 1.51 3.07kA 4.64kA

(4)三相短路容量 Sk 1

(3)

Sd

*X (k 1)

100MV A

55.9MV A

1.79

4.计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 (1)总电抗标幺值

X (k 2) X1 X2 X3//X4 0.2 1.59 (2)三相短路电流周期分量有效值 Ik 2

(3)

*****

5

4.29 2

Id1

*X (k 2)

144kA

33.6kA 4.29

(3)其他三相短路电流

(3)(3)

Ik I"(3) I 2 33.6kA

(3)

ish 1.84 33.6kA 61.8kA (3)I 1.09 33.6kA 36.6kA

(4)三相短路容量 Sk 2

(3)

Sd

*

X (k 2)

100MV A

23.3MV A

4.29

由此可见，采用标幺制法的计算结果与欧姆法计算的结果基本相同。

3、已知工厂变电所380V侧母线上接有250kW感应电动机一台，平均cos 0.7，效

(3)(3)

33.7kA,ish 62.0kA；该母线采用LMY-100×10的率 =0.75，380V母线的短路电流Ik

硬铝母线，水平平放，档距为900mm，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为160mm。试

求该母线三相短路时所受的最大电动力，并校验其动稳定度。如果此母线的短路保护动作时间为0.6s，低压断路器的断路时间为0.1s。该母线正常运行时最高温度为55 C。校验其热稳定度。

解：1.计算母线短路时所受的最大电动力 电动机额定电流为

IN M

250kW 380V 0.7 0.75

0.724kA

(3)

由于IN M 0.01Ik，该电动机的反馈电流冲击值为

ish M 6.5 1 0.724kA 4.7kA 因此母线在三相短路时所受的最大电动力为 F(3)

l(3)

3(ish ish M)2 10 7N/A2

a

0.9m

10 7N/A2 4334N 0.16m

(62.0 103A 4.7 103A)2 2.校验母线短路时的动稳定度 母线在F(3)作用时的弯曲力矩为

F(3)l4334N 0.9m

M 390N m

1010

母线的截面系数为

b2h(0.1m)2 0.01m

W 1.667 10 5m3

66

母线在三相短路时所受到的计算应力为

M390N m

c 23.4 106Pa 23.4MPa 53

W1.667 10m

硬铝母线(LMY)的允许应力为

al 70MPa c 23.4MPa 由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。

3.母线满足短路热稳定度的最小允许截面

附录表7C 87As/mm2，图3-12 L 55 C曲线得KL 0.5 10A s/mm tima tk 0.05s top toc 0.05s 0.6s 0.1s 0.05s 0.75s

(3)

Amin I

4

2

4

imaC

33.7 103A

2

0.75s87As/mm2

2

=335mm

2

母线截面为A=100×10mm=1000mm>Amin，该母线满足短路热稳定度要求。

第四章

1、 开关触头间产生电弧的根本原因是什么?发生电弧有哪些游离方式?其中最初的游离方式是什么?维持电弧主要靠什么游离方式? 产生电弧的原因： 触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。

产生电弧的游离方式：

（1）热电发射：触头分断电流时，阳极表面大电流收缩集中，出现炽热光斑，温度很高，触头表面电子吸收热能，发射到触头间隙，形成自由电子。

（2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。

（3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。

（4）热游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。

最初的游离方式：热电发射。

维持电弧主要靠：碰撞游离产生电弧 热游离维持电弧。

2、使电弧熄灭的条件是什么?熄灭电弧的去游离方式有哪些?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?

电弧熄灭的条件： 去游离率>游离率 熄灭电弧的去游离方式： 正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点 正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少 开关电器中常用的灭弧方法

速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法 、SF6灭弧法。

3、高压隔离开关有哪些功能?有哪些结构特点?

隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。

4、高压负荷开关有哪些功能?它可装设什么保护装置?它靠什么来进行短路保护? 功能：具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。

可装设热脱扣器保护装置，它与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。

5、高压断路器有哪些功能?

功能：能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。

6、熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器及低压刀开关在选择时，哪些需校验断流能力?哪些需校验短路动、热稳定度?

校验断流能力：熔断器、高压负荷开关、高低压断路器、低压刀开关。 校验短路动、热稳定度：高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器。

7、工厂或车间变电所的主变压器台数如何确定?主变压器容量又如何确定?

台数选择：满足用电负荷对供电可靠性的要求，对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，采用经济运行方式。一般车间变电所采用一台，应考虑欠负荷的发展，有一定余地。 主变压器容量的选择：

装设一台主变压器 SN.T S30

装设两台主变压器

SN.T (0.6~0.7)S30SN.T S30(1 2)

车间变电所单台变容量上限：1000KVA或1250KVA

8、电力变压器并列运行必须满足哪些条件?

（1）变压器的一、二次额定电压必须对应相等。

（2）变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。 （3）变压器的连接组别必须相同。

（4）变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。

9、电流互感器和电压互感器使用时注意事项？ 电流互感器使用注意事项：

（1） 工作时二次侧不得开路， （2） 二次侧有一端必须接地，

（3） 电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 电压互感器的使用注意事项： （1） 工作时二次侧不得短路， （2） 二次侧有端必须接地，

（3） 互感器在连接时注意其端子的极性。

10、对工厂变配电所主接线有哪些基本要求?变配电所主接线图有哪些绘制方式?各适用于哪些场合?

对工厂变配电所主接线的基本要求：安全、可靠、灵活、经济。 主接线图绘制形式：系统式主接线图——用于变配电所的运行中， 装置式主接线图——用于变配电所施工图中使用。

11、变配电所所址选择应考虑哪些条件? 所址选择的一般原则：

接近负荷中心 无剧烈振动或高温的场所 进出线方便 尘土少、无腐蚀性气体 接近电源侧 不在厕所、有水的下方 设备运输方便 不在有爆炸危险的地方

计算题

1、已知配电所10kV母线短路时的Ik

(3)

2.86kA，线路的计算电流为350A，继电保

护动作时间为1.1s，断路器断路时间取0.2s。试选择10kV高压配电所进线侧的高压户内少油断路器的型号规格。

解：初步选用SNl0-10型，根据线路计算电流，试选SNl0-10Ⅰ型断路器来进行校验，如下表所示。校验结果，所选SNl0-10Ⅰ型是合格的。

2、某10／0.4kV变电所，总计算负荷为1200kV·A，其中一、二级负荷680kV·A。试

初步选择该变电所主变压器的台数和容量。

解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。

每台容量SN T =(0.6～0.7)×1200kV·A=(720～840)kV·A，且SN T≥680kV·A， 初步确定每台主变压器容量为800kV·A。

3、现有一台S9-800/10型配电变压器与一台S9-2000/10型配电变压器并列运行，均为Dynll联结。负荷达到2800kV·A时，变压器中哪一台将要过负荷?过负荷可达多少? 解：并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的。 变压器的阻抗标幺值按下式计算 Z

*T

UkSd 通常取 Sd 100MV A 105KV A； 100SN

查附录表5-1，得S9-800变压器(T1)的Uk

5

=5，S9-2000变压器(T2)的Uk

= 6，

两台变压器的阻抗标幺值分别为(取Sd 10kV A)： Z

*T1

5 105kV A 6.25 100 800kV A

6 105kV A 3.00 100 2000kV A

Z

*T2

在负荷达2800kV·A时各台负担的负荷分别为

3.00

908kV A

6.25 3.00

6.25

ST2 2800kV A 1892kV A

6.25 3.00

变压器(T1)将过负荷(908-800)kV·A=108kV·A，将超过其额定容量13.5％。

按规定，油浸式电力变压器正常允许过负荷可达20％(户内)或30％(户外)。因此变压器过负荷13.5％还是在允许范围内的。

另外，从上述两台变压器的容量比来看，800kV·A：2000kV·A=1：2.5，尚未达到一般不允许的容量比1：3。但考虑到负荷的发展和运行的灵活性，S9—800／10型变压器宜换以

ST1 2800kV A

较大容量的变压器。

第五章

1、高、低压线路的接线方式有哪几种？ 接线方式有：放射式、树干式、环形。

2、架空线路和电缆线路的组成。

组成：导线、电杆、绝缘子、线路、金具等。

3、导线和电缆的选择应满足哪些条件?

发热条件，电压损耗条件，经济电流密，机械强度。

计算题

1、有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220／380V的TN-S线路，线路计算电流为150A，当地最热月平均最高气温为+30 C。试按发热条件选择此线路的导线截面。 解：(1)相线截面A 的选择

查附录表19—1得环境温度为30 C时明敷的BLX-500型截面为50mm的铝芯橡皮线的Ial=163A>I30=150A，满足发热条件。因此相线截面选为A =50mm2。 (2)中性线截面A0的选择 按A0≥0.5A ，选A0=25mm。 (3)保护线截面APE的选择

由于A >35mm，故选APE≥0.5A =25mm。

所选导线型号可表示为：BLX-500-(3×50+1×25+PE25)。

2、上题所示TN-S线路，如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均气温为+25 C。试按发热条件选择此线路导线截面及穿线管内径。

解：查附录表19-3得+25 C时5根单芯线穿硬塑料管(PC)的BLV-500型截面为120 mm的导线允许载流量Ial=160A> I30=150A。 因此按发热条件，相线截面选为120 mm。 中性线截面按A0≥0.5A ，选A0=70 mm。 保护线截面按APE≥0.5A ，选APE=70 mm。

222

2

2

2

2

2

穿线的硬塑料管内径查附录表19—3中5根导线穿管管径(A =120 mm2)为80mm。 选择结果可表示为：BLV-500-(3×120+1×70+PE70)-PC80，其中PC为硬塑管代号。

3、有一条用LGJ型钢芯铝线架设的5km长的35kV架空线路，计算负荷为2500kW，cos =0.7，Tmax=4800h。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 I30=

p303UNcos

=

2500kW3 35kV 0.7

=58.9A

由表5—3查得jec=1.15A／mm2 Aec=

58.9A2

=51.2 mm 2

1.15A/mm

2

选标准截面50 mm，即选LGJ-50型钢芯铝线。 （2）校验发热条件

查附录表16得LGJ-50的允许载流量Ial=178A> I30=58.9A，满足发热条件。 (3)校验机械强度

查附录表14得35kV架空钢芯铝线的最小截面Amin=35mm<A=50 mm，选LGJ-50型钢芯铝线也满足机械强度要求。

4试验算3题所选LGJ-50型钢芯铝线是否满足允许电压损耗5%的要求。已知该线路导线为水平等距排列，相邻线距为1.6m。

解：由上题知P30=2500kW，cos =0.7，因此tan =1，Q30=2500kvar。

用A=50 mm和aav=1.26×1.6m 2m查附录表6，得R0=0.68 ／km，X0=0.39 ／km。 线路的电压损耗为 U

2

2

2

2500kW (5 0.68) 2500kvar (5 0.39)

=382V

35kV100 382V

=1.09%< Ual=5%

3500V

线路的电压损耗百分值为

U%=

选LGJ-50型钢芯铝线满足电压损耗要求。

5、某220／380V线路，采用BLX-500-(3×25+1×16) mm的四根导线明敷，在距线路首端50m处，接有7kW电阻性负荷，在线路末端(线路全长75m)接有28kW电阻性负荷。试计算该线路的电压损耗百分值。

解：查表5-4得C=46.2kW·m／mm，而∑M=7kW 50m 28kW 75m=2450kW m

2

2

U%=

M

CA

2450

2.12%

46.2 25

6、 某220/380V的TN-C线路，如下图所示。线路拟采用BX-500型铜芯橡皮绝缘线户内明敷，环境温度为30℃,允许电压损耗为5%。试选择该线路的导线截面。

解：（1）线路的等效变换

将图a所示带均匀分布负荷的线路，等效变换为图b所示集中负荷的线路。

原集中负荷p1 20kW,cos 1 0.8,tan 1 0.75,故q1 20kW 0.75 15kvar。 原分布负荷p2 0.4(kW/m) 50m 20kW,cos 2 0.8,tan 2 0.75,

故q2 20kW 0.75 15kvar。

（2）按发热条件选择导线截面 线路中的最大负荷（计算负荷）为 P p1 p2 20kW 20kW 40kW Q q1 q2 15kvar 15kvar 30kvar S I

P2 Q2 402 302kV A 50kV A

SUN

50kV A3 0.38kV

76A

2

查附录表19-1，得BX-500型导线A 10mm在30℃明敷时的Ial 77A I 76A。因此可选3根BX-500-1×10导线作相线，另选1根BX-500-1×10导线作PEN线。 （3）校验机械强度

查附录表15，室内明敷铜芯线最小截面为1mm，以上所选导线满足机械强度要求。

2

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