电力工程基础课后习题答案.pdf

第一章第一章1-1什么是电力系统？建立联合电力系统有哪些好处？答：电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户组成的整体。建立联合电力系统的优点是：可以减少系统的总装机容量；可以减少系统的备用容量；可以提高供电的可靠性；可以安装大容量的机组；可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。1-2电能生产的主要特点是什么？对电力系统有哪些要求？答：电能生产的主要特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。对电力系统的基本要求是：保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；提高电力系统运行的经济性。1-3我国规定的三相交流电网额定压等级有哪些？用电设备、发电机、变压器的额定电压与同级电网的额定电压之间有什么关系？为什么？答：我国规定的三相交流电网额定压等级，低压有0.22/0.127 kV、0.38/0.22 kV 和 0.66/0.38kV；高压有 3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV 和 750 kV。用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压应比同级电网额定电压高 5%；变压器一次绕组的额定电压，对于降压变压器，应等于电网的额定电压，对于升压变压器，应等于发电机的额定电压；变压器二次绕的额定电压，当二次侧供电线路较长时，应比电网额定电压高 10%，当变压器二次侧供电线路较短时，应比同级电网额定电压高5%。1-4衡量电能质量的主要指标有哪些？简述它们对电力系统的主要影响。答：衡量电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。对电力系统的主要影响（略）。1-5什么叫小电流接地系统？什么叫大电流接地系统？小电流接地系统发生一相接地时，各相对地电压如何变化？这时为何可以暂时继续运行，但又不允许长期运行？答：中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统；性点直接接地（或经低电阻接地）的系统称为大电流接地系统。在小电流接地系统中发生单相接地时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高3倍。此时三相之间的线电压仍然对称，因此用户的三相用电设备仍能照常运行，但是，发生单相接地后，其运行时间不能太长，以免在另一相又发生接地故障时形成两相接地短路。1-6消弧线圈的补偿方式有几种？一般采用哪种补偿方式？为什么？答：消弧线圈的补偿方式有全补偿、欠补偿和过补偿，一般都采用过补偿方式。因为在过补偿方式下，即使电网运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式，致使电网发生谐振。同时，由于消弧线圈有一定的裕度，即使今后电网发展，线路增多、对地电容增加后，原有消弧线圈仍可继续使用。1-7为什么我国规定 110kV 以上的高压电网和 380/220V 的低压电网要采用大电流接地系统？各有什么优点？答：大电流接地系统发生单相接地时中性点电位仍为零，非故障相对地电压不会升高，仍为相电压，因此电气设备的绝缘水平只需按电网的相电压考虑，故可以降低工程造价。所以我国 110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式。而在 380/220V 系统中采用中性点直接接地方式，主要是考虑人身安全问题，一旦发生单相接地故障，可以迅速跳开自动开关或烧断熔断丝，将故障部分切除。1-8试确定图 1-12 所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。图 1-12习题 1-8 附图答：发电机 G：10.5kV；变压器 T1：10.5/242kV；变压器 T2：10/3.3kV；变压器 T3：220/38.5kV；变压器 T4：220/121/38.5kV；变压器 T5：35/6.6 kV1-9某 10kV 电网，架空线路总长度 70km，电缆线路总长度为 16km。试求此中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容电流，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。答：由于IC(loh35lcab)UN(703516)1018A 30A350350因此，不需要改为经消弧线圈接地。第二章第二章2-1电力负荷按重要程度分为哪几级？各级负荷对供电电源有什么要求？答：电力负荷按对供电可靠性的要求可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷三类。一级负荷应由两个独立电源供电；二级负荷应由两回线路供电；三级负荷对供电电源无特殊要求。2-2何谓负荷曲线？试述年最大负荷利用小时数和负荷系数的物理意义。答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。年最大负荷利用小时数Tmax，是一个假想时间，在此时间内，用户以年最大负荷Pmax持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，年负荷曲线越平坦，年负荷曲线越陡；Tmax值越大，Tmax值越小。因此，Tmax的大小说明了用户用电的性质，也说明了用户负荷曲线的大致趋势。平均负荷与最大负荷的比值叫负荷系数，它是表征负荷变化规律的一个参数，其值愈大，说明负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。2-3什么叫计算负荷？确定计算负荷的意义是什么？答：计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的、用以按发热条件选择导体和电气设备时所使用的一个假想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的热效应相等。确定计算负荷时为正确选择供配电系统中的导线、电缆、开关电器、变压器等提供技术参数。2-4什么叫暂载率？反复短时工作制用电设备的设备容量如何确定？答：暂载率是指设备工作时间与工作周期的百分比值。反复短时工作制用电设备的设备容量是指换算到统一暂载率下的额定功率。对于吊车：是指统一换算到 25%时的额定功率，其设备容量Pe 2PNN；对于电焊机：是指统一换算到100%时的额定功率，其设备容量Pe PNN SNcosNN2-5需要系数法和二项式系数法各有什么计算特点？各适用哪些场合？答：需要系数法计算较简单，应用较广泛，但计算结果往往偏小，适用于容量差别不大、设备台量较多的场合；二项式法考虑大容量用电设备对计算负荷的影响，主要适用于设备台数较少而容量差别悬殊较大的的场合。2-6什么叫最大负荷损耗小时？它与哪些因素有关？答：年最大负荷损耗小时数实际上也是一个假想时间，在此时间内，线路持续通过计算电流所产生的电能损耗，恰好与实际负荷电流全年在线路上产生的电能损耗相等。它与年最大负荷利用小时数Tmax和负荷的功率因数有关。2-7功率因数低的不良影响有哪些？如何提高企业的自然功率因数？答：功率因数低将会引起线路的总电流增大，使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大；使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量；使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力；使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。提高企业的自然功率因数的方法有：正确选用感应电动机的型号和容量；限制感应电动机的空载运行；提高感应电动机的检修质量；合理使用变压器；感应电动机同步化运行。2-8并联电容器的补偿方式有哪几种？各有什么优缺点？答：并联电容器的补偿方式有高压集中补偿、低压成组补偿和分散就地补偿（个别补偿）。高压集中补偿方式的投资较少，电容器组的利用率较高，能够提高整个变电所的功率因数，但它的补偿范围小，只能补偿610kV 母线以前的线路上的无功功率，不能补偿工业企业内部配电线路的无功功率。低压成组补偿方式的投资不大，运行维护方便，能够减小车间变压器的容量，降低电能损耗，其补偿区大于高压集中补偿，能够补偿变电所低压母线前的变压器和所有有关高压系统的无功功率。分散就地补偿方式的补偿范围最大，补偿效果最好，能够补偿安装地点以前的变压器和所有高低压线路的无功功率，但投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止工作时也一并被切除，利用率较低。2-9某工厂车间380V 线路上接有冷加工机床50 台，共 200kW；吊车 3 台，共 4.5kW（15%）；通风机 8 台，每台 3 kW；电焊变压器 4 台，每台 22kVA（65%，cosN0.5）；空压机 1 台，55kW。试确定该车间的计算负荷。解：该车间的计算负荷如下表所示。电力负荷计算表序用电设备名称号12345冷加工机床吊车通风机电焊变压器空压机小计负荷总计（K0.9）50384166台数铭牌值2004.5248855换算值2003.52435.47550.160.150.80.350.850.50.50.80.350.81.731.730.752.680.75设备容量/kWP30/kW320.52519.212.446.75110.87599.8计算负荷Q30/kvarS30/kVA55.360.9114.433.2335.06138.96125.06I30/A160243.12-10有一条 380V 低压干线，供电给30 台小批生产的冷加机床电动机，总容量为200kW，其中较大容量的电动机有 10kW1 台，7kW3 台，4.5kW8 台。试分别用需要系数法和二项式系数法计算该干线的计算负荷。解：用需要系数法和二项式系数法所求计算负荷如下表所示。电力负荷计算表（需要系数法）计算负荷用电设备名称台数设备容量/kWP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A97.15冷加工机床302000.160.51.733255.3663.94电力负荷计算表（二项式系数法）设备用电设备名称台数n/x30/5e设备容量二项式系数b/c0.14/0.40.51.73计算负荷P30/kW42.2Q30/kvar73S30/kVA84.32I30/A128.1P/kWP/kWx冷加工机床20035.52-11有一条 10kV 高压线路供电给两台并列运行的S9800/10（D,yn11接线）型电力变压器，高压线路采用 LJ70 铝绞线，水平等距离架设，线距为 1m，长 6km。变压器低压侧的计算负荷为900kW，cos0.8，Tmax5000h。试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损耗和年电能损耗。解：（1）变压器的功率损耗和电能损耗Q30(2)P30(2)tan 900 tan(arccos 0.8)675kvarAS30(2)P30（2）cos 900 0.86 1125kV变压器的负荷率为：1125 0.7032800查附录表 A-1 可知，S9-800/10 型（Dyn11）变压器的技术数据为：P01.4kW，Pk 7.5kW，I0%2.5，Uk%5则两台变压器的功率损耗为：PT 2(P02Pk)2(1.4 0.70327.5)10.2kWQT 2SN800(I0%2Uk%)2(2.5 0.70325)79.54kvar100100由Tmax 5000h 和cos 0.8查图 2-7 得：3650h。因此，两台变压器的电能损耗为：Wa 2(P0 8760 2Pk)2(1.4 8760 0.7032 7.5 3650)5.16 104kWh（2）线路的功率损耗和电能损耗变压器高压侧的计算负荷为：P30(1)P30(2)PT 900 10.2 910.2kWQ30(1)Q30(2)QT 675 79.54 754.54kvarS30(1)910.22 754.542 1182.28kVAI30S30(1)3UN1182.28 68.26A3 10查附录表 A-12 可知，LJ-70 铝绞线的r1 0.46/km，Sav 1.25m 时x1 0.358/km（实际上，因此线路的功率损耗为：Sav1.26m）2PWL 3I30RWL103 368.2620.466103 38.58kW2QWL 3I30XWL103 368.2620.3586103 30kvar线路的电能损耗为：Wa PWL 38.583650 1.41105kWh2-12某电力用户 10kV 母线的有功计算负荷为1200kW，自然功率因数为0.65，现要求提高到0.90，试问需装设多少无功补偿容量？如果用 BW10.5401W 型电容器，问需装设多少个？装设以后该厂的视在计算负荷为多少？比未装设时的视在计算负荷减少了多少？解：（1）需装设的 BWF10.5-40-1W 型并联电容器容量及个数QC1200tan(arccos0.65)tan(arccos0.9)822kvarn QC822 20.55取n 21qC40则实际补偿容量为：QC 21 40 840kvar（2）无功补偿前后视在负荷的变化补偿前：Q30 P30tan1200 tan(arccos 0.65)1403kvarS30P301200 1846kVAcos0.652P30(Q30 QC)212002(1403 840)2 1325.5kVA 补偿后：S30 1846 1325.5 520.5kVA补偿后视在负荷减少了：S30 S302-13某降压变电所装有一台Y,yn0联结的 S9800/10 型电力变压器，其二次侧（380V）的有功计算负荷为 520kW，无功计算负荷为 430kvar，试求此变电所一次侧的计算负荷和功率因数。如果功率因数未达到 0.9，问应在此变电所低压母线上装多大并联电容器容量才能达到要求？解：（1）变压器一次侧的计算负荷和功率因数查附录表 A-1 可知，S9-800/10 型（Yyn0）变压器的技术数据为：P01.4kW，Pk 7.5kW，I0%0.8，Uk%4.5S30(2)则变压器的功率损耗为：5202 4302 674.76kVAPT P02Pk1.4 0.84327.5 6.73kWQTSN800(I0%2Uk%)(0.8 0.8432 4.5)32kvar100100变压器高压侧的计算负荷为：P30(1)P30(2)PT 520 6.73 526.73kWQ30(1)Q30(2)QT 430 32 462kvarS30(1)526.732 4622 700.6kVA（2）确定无功补偿容量。由于要求变压器高压侧的功率因数cos(1)0.9，在变压器低压侧2)0.92，则低压侧需装设的补偿容量为：进行补偿时，取低压侧补偿后的功率因数cos(QC 520tan(arccos0.77)tan(arccos0.92)209.4kvar取QC 210kvar第三章第三章3-1试比较架空线路和电缆线路的优缺点。答：架空线路与电缆线路相比，具有投资少、易于维修和建设工期短等优点，但容易遭受雷击和风雨等自然灾害的侵袭，且它需要占用大片土地作出线走廊，有时会影响交通、建筑和市容等；电缆线路具有运行可靠、不易受外力和自然环境的影响、不占地面空间和不影响市容等优点，但投资大、建设工期长、维修不便。3-2架空线路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：架空线路主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等部件组成。导线的作用是传输电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；杆塔的作用是支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离；绝缘子的作用是使导线与杆塔之间保持绝缘；金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。3-3什么叫电压降落？什么叫电压损失？答：电压降落是指线路始末端电压的相量差；电压损失是指线路始末端电压的代数差。3-4导线截面选择的基本原则是什么？答：输配电线路导线截面的选择应满足以下基本原则：发热条件、电压损失条件、机械强度条件、经济条件和电晕条件。3-5什么是“经济截面”？如何按经济电流密度来选择导线和电缆截面？答：使年运行费用达到最小、初投资费用又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面。按经济电流密度选择导线截面时，先按Aec I30jec求出经济截面，然后选择与Aec最接近而又偏小一点的标准截面，这样可节省初投资和有色金属消耗量。3-6有一条 110kV 的双回架空线路，长度为100km，导线型号为 LGJ150，计算外径为16.72mm，水平排列，相间距离为 4m，试计算线路参数并作出其 型等效电路。解：r1A31.5 0.21/km215016.728.36mm2sav1.2645.04m 5040mm，r 对应的等效电路如右图所示。3-7某变电所装有一台 S93150/35 型的三相双绕组变压器，额定电压为35/10.5 kV，试求变压器的阻抗及导纳参数，并作出其等效电路。解：查附录表 A-2 可知，S9-3150/35 型变压器的技术数据为：P03.8kW，Pk 24.3kW，I0%0.7，Uk%7对应的等效电路如右图所示。3-8某变电所装有一台 SFSZ940000/110型、容量比为 100/100/100 的三绕组变压器，试求变压器等效电路中各支路的电抗（归算到110kV侧）。解：查附录表 A-4 可知，SFSZ9-40000/110型变压器的技术数据为：Uk12%10.5，Uk23%6.5，Uk31%17.5，则210Uk1%UN10 10.75 1102XT1 32.540000SN210Uk 2%UN10 (0.5)1102XT 2 1.5（取 0）40000SN3-9某 10kV 线路如图 3-25 所示，已知导线型号为 LJ50，线间几何均距为 1m，p1 250kW，p2 400kW，p3 300kW，全部用电设备的cos=0.8，试求该线路的电压损失。解：cos0.8，tan0.75p1=250 kW，q1 2500.75 187.5kvarp2=400 kW，q2 4000.75 300kvar图 3-25习题 3-9 附图p3=300 kW，q3 3000.75 225kvar查附录表 A-12 得：LJ-50 型铝导线的r1 0.64/km，x1 0.355/km，则0.64 1870 0.355 1402.5169.47V10对应的电压损失百分数为nn1r1piLi x1qiLi或U%210UNi1i1=1.69%3-10一条 10kV 线路向两个用户供电，允许电压损失为5%，环境温度为30，其他参数如图3-26 所示，若用相同截面的 LJ 型架空线路，试按允许电压损失选择其导线截面，并按发热条件和机械强度进行校验。解：（1）按允许电压损失选择导线截面：设x1=0.4/km，则Ual510103V 500V1000.4600 4 300 9Ur 204V10Ua Ual Ur 500 204 296V选 LJ-95 型铝绞线。（2）按发热条件进行校验：图 3-26习题 3-10 附图P p1 p2 800 500 1300kWQ q1 q2 600 300 900kvarS P2Q21300290021581kVAI30S3UN1581310 91.3A查附录表A-8和A-10得，35时LJ-95导线的允许载流量为KIal 0.88325 286A91.3A，因此满足发热条件要求。（3）按机械强度进行校验：查表3-2 知，10kV 架空铝绞线的最小截面为25 mm295mm2，故满足机械强度条件。3-11某 110架空线路，输送功率为 20MW，功率因数为 0.85，年最大负荷利用小时数为5500h，试按经济电流密度选择其LGJ 型钢芯铝绞线的导线截面。解：线路的计算电流为由表 3-3，查得jec 0.9A/mm2，因此，导线的经济截面为选 LGJ-120 型钢芯铝绞线。第四章第四章4-1什么叫短路？短路的类型有哪几种？短路对电力系统有哪些危害？答：短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路对电力系统的危害有：短路电流的热效应可使设备因过热而损坏甚至烧毁；短路电流的力效应可引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；影响电气设备的正常运行，造成产品报废甚至设备损坏；会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性；不对称接地短路所产生的不平衡电流会对邻近的平行线路电磁干扰。4-2什么叫标幺值？在短路电流计算中，各物理量的标幺值是如何计算的？答：某一物理量的标幺值，等于它的实际值与所选定的基准值的比值。在短路电流计算中，常取基准容量Sd=100MVA，基准电压用各级线路的平均额定电压，即UdUav，则基准电流Id Sd23Ud，基准电抗XdUdSd。4-3什么叫无限大容量系统？它有什么特征？答：无限容量系统亦称无限大功率电源，是指系统的容量为无限大，内阻抗为零。它是一个相对概念，真正的无限大功率电源是不存在的。特征：在电源外部发生短路时，电源母线上的电压基本不变，即认为它是一个恒压源。当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的5%10%时，就可以认为该电源是无限大功率电源。4-4什么叫短路冲击电流ish、短路次暂态电流I和短路稳态电流I？在无限大容量系统中，它们与短路电流周期分量有效值有什么关系？答：短路冲击电流ish是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值；短路次暂态电流I是指短路瞬间（t 0s）时三相短路电流周期分量的有效值；短路稳态电流I是指短路电流非周期分量衰减完后的短路全电流。在无限大容量系统中，有ish2KshIp和I I Ip。4-5如何计算电力系统各元件的正序、负序和零序电抗？变压器的零序电抗与哪些因素有关？和Xd、Xq答：发电机的正序电抗包括稳态时的同步电抗Xd、Xq，暂态过程中的Xd、Xq。负序电抗与故障类型有关，零序电抗和电机结构有关，查教材表 4-2；变压器的负序电抗与正序电抗相等，零序电抗与变压器的铁心结构及三相绕组的接线方式等因素有关；线路的负序电抗和正序电抗相等，零序电抗却与正序电抗相差较大，查教材表4-3。4-6什么叫复合序网？各种简单不对称短路的复合序网是什么？答：所谓复合序网，是指根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，由各序网络互相连接起来所构成的网络。单相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网串联而成的；两相短路的复合序网是由正序网和负序网并联而成的；两相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网并联而成的。4-7何谓正序等效定则？如何应用它来计算各种不对称短路？(n)答：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序电流与在短路点每一相中接入附加电抗X而(n)发生三相短路的电流相等，即Ia1Ea1X1(n)X，这就是正序等效定则。(n)(n)(n)m(n)Ia各种不对称故障时短路电流的绝对值Ik为：Ik1(n)附加电抗X和比例系数m(n)可查教材表 4-4。4-8什么叫短路电流的力效应？如何校验电器及母线的动稳定？答：短路电流通过电气设备和导体时，会产生很大的电动力，称为短路电流的力效应。一般电器满足动稳定的条件是imaxish或ImaxIsh；母线满足动稳定校的条件是cal。4-9什么叫短路电流的热效应？如何校验电器及母线的热稳定？短路发热的假想时间是什么意思？如何计算？答：短路电流通过电气设备和导体时，会产生很高的温度，称为短路电流的热效应。2tima；母线满足热稳定的条件是k.maxk或AAmin。一般电器满足热稳定的条件是It2tI假想时间tima是指用稳态短路电流I来代替实际短路电流Ikt，在该时间内产生的热量与实际短路电流Ikt在短路时间tk内产生的热量Qk相等。假想时间包括周期分量假想时间tima.p和非周期分量假想时间两部分，即tima.nptima timap timanp。4-10某工厂变电所装有两台并列运行的S9-800（Y,yn0 接线）型变压器，其电源由地区变电站通过一条 8km 的 10kV 架空线路供给。已知地区变电站出口断路器的断流容量为500MVA，试用标幺制法求该厂变电所 10kV 高压侧和 380V 低压侧的三相短路电流Ik、ish、Ish及三相短路容量Sk。解：（1）取Sd100MVA，Ud110.5kV，Ud20.4kV，则Id1Sd3Ud11003 10.5kA 5.5kA，Id 2Sd3Ud 21003 0.4kA 144.3kA（2）计算各元件电抗标幺值*系统XSSd100 0.2Soc500线路XWL x1l*Sd100 0.48 2.922Uav10.5*变压器XTUk%Sd4.5100 5.625100 SN1000.8*（3）k1点短路：X1 XS XWL 0.2 2.9 3.1（4）k2点短路：X*2*X X*S*WL*XT5.625 0.2 2.9 5.9125224-11如图 4-32 所示网络，各元件的参数已标于图中，试用标幺值法计算k 点发生三相短路时短路点的短路电流。图 4-32习题 4-11 附图解：（1）取Sd100MVA，UdUav，则各元件电抗标幺值为线路XWL x1l*Sd100 0.450 0.15122Uav115变压器XT*Uk%Sd10.5100 0.525100 SN1002022XL%SdUNL4100 6 电抗器X 1.1642100 SNLUd1006.33 60.3*L4-12在图 4-33 所示电力系统中，所有发电机均为汽轮发电机。各元件的参数如下：发电机 0.13，发电机 G3 容量为 50MVA，Xd 0.125；变压器 T1、G1、G2 容量均为 31.25MVA，XdT2 每台容量为 31.5MVA，Uk%10.5，变压器 T3 容量为 50MVA，Uk%10.5；线路 WL 的长度为 50km，单位长度电抗为 0.4/km，电压为 110kV 级，试用运算曲线法计算 10kV 电压级的 k 点发生短路时 0s 和 0.2s 时的短路电流。图 4-33 习题 4-12 附图解：（1）作等效电路取Sd100MVA，UdUav，则各元件电抗标幺值为1000.41631.25100*变压器 T1、T2X3 X40.1050.33331.5100*发电机 G3X50.1250.2550100*变压器 T3X60.1050.2150100*线路 WLX7 0.450 0.1512115*发电机 G1、G2X1*X20.13作等值电路如下图所示。（2）化简网络，求各电源到短路点的转移电抗*将X4、X8、X9作变换得：因此，各发电机对短路点的转移电抗分别为*G1 支路X1*k X101.49*G2 支路X2k X20.416*G3 支路X3k X111.216（3）求各电源的计算电抗（4）查计算曲线数字表，并用差值法求短路电流周期分量标幺值*对汽轮发电机 G1，Xc1 0.467，查附录表 B-1 可得*当Xc 0.46时I0 2.302，I0.2 1.95*当Xc 0.48时I0 2.203，I0.2 1.879*因此，当Xc1 0.467时，t 0s 和t 0.2s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为*同理，对汽轮发电机G2，Xc2 0.13，查附录表B-1 可得t 0s 和t 0.2s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为*对汽轮发电机 G3，Xc3 0.608，查附录表B-1 可得t 0s 和t 0.2s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为（5）计算短路电流有名值归算到短路点的各电源的额定电流为G1、G2 支路ING3 支路IN31.253 10.5503 10.5kA 1.72kAkA 2.75kA因此，t 0s 和t 0.2s 时的短路电流电流周期分量有名值分别为 85175V，8010V，U 70135V，U4-13已知某一不平衡的三相系统的UCAB试求其正序、负序及零序电压。解：4-14某 10kV 母线三相水平平放，型号 LMY-608mm2，已知I I 21kA，母线跨距1000mm，相间距250mm，跨距数大于2，短路持续时间为2.5s，系统为无穷大，试校验此母线的动稳定度和热稳定度。解：（1）热稳定校验：tima tk 2.5s查表 4-6 得，铝母线的热稳定系数C 87A s/mm2，因此最小允许截面为母线的实际截面积 A=608mm2=480 mm2Amin，所以热稳定满足要求。（2）动稳定校验：ish 2.5521kA 53.55kA由s b25060 2.79 2，故取 K1。b h608则母线受到的最大电动力为母线的弯曲力矩为：M Fmaxl1986.71Nm198.67Nm1010b2h0.0620.0083m 48107m3母线的截面系数为：W 66母线的计算应力为：cM198.677Pa 4.1410Pa7W4810铝母线排的最大允许应力al 6.9107Pac，所以动稳定满足要求。第五章第五章5-1熄灭电弧的条件是什么？开关电器中常用的灭弧方法有哪些？答：灭弧的条件是去游离率大于游离率。开关电器中常用的灭弧方法有速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧分细灭弧法、狭缝灭弧法、采用多断口灭弧法和采用新型介质灭弧法等。5-2高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关各有哪些功能？答：高压断路器不仅能通断正常负荷电流，而且能切断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障；高压隔离开关的主要功能是隔离高压电源，保证人身和设备检修安全，同时还具有倒闸操作和通断小电流的功能；高压负荷开关可以通断一定的负荷电流和过负荷电流，有隔离开关的作用，但不能断开短路电流。5-3倒闸操作的基本要求是什么？答：倒闸操作的基本要求是：合闸送电时，先合上隔离开关，再合上断路器；跳闸断电时，先断开断路器，再断开隔离开关。5-4低压断路器有哪些功能？按结构型式可分为哪两大类？答：低压断路器既能带负荷通断电路，又能在线路发生短路、过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。低压断路器按结构型式分，有塑料外壳式和万能式两大类。5-5熔断器的主要功能是什么？什么是“限流”式熔断器？答：熔断器的主要功能是对电路及其设备进行短路或过负荷保护。“限流”式熔断器是指熔断器的灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧。5-6避雷器有何功能？有哪些常见的结构型式？各适用于哪些场合？答：避雷器用于防止雷电产生的过电压沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器按结构型式分，有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器等。其中，保护间隙和管型避雷器一般用于户外输电线路的防雷保护，阀型避雷器和金属氧化物避雷器主要用于变配电所的进线防雷电波侵入保护。5-7Dyn11接线配电变压器和 Yyn0 接线配电变压器相比较有哪些优点？答：Dyn11 接线变压器能有效地抑制 3 的整数倍高次谐波电流的影响；Dyn11 接线变压器的零序电抗比 Yyn0 接线变压器小得多，更有利于低压侧单相接地短路故障的切除；Dyn11 接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0 接线的变压器大。5-8什么是电流互感器的误差？电流互感器的常用接线方式有哪几种？答：电流互感器的误差包括电流误差（比值差）和相位误差（角差）。电流误差fi是二次电流的与I的相角差。测量值乘以额定变流比Ki与一次电流数值差的百分数；相位差i是 I21电流互感器常用的接线方式有一相式接线、两相不完全星形接线、两相电流差接线和三相完全星形接线。5-9什么是电压互感器的误差？电压互感器的常用接线方式有哪几种？答：电压互感器的误差吧包括电压误差（比值差）和相位误差（角差）。比值差fu是二次电压与U的相角差。的测量值乘以额定变压比Ku与一次电压数值差的百分数；相位差u是U215-10什么是高压开关柜的“五防”？固定式开关柜和手车式开关柜各有哪些优缺点？答：防止误跳、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。固定式开关柜具有价格低，内部空间大，运行维护方便等优点，但体积较大；手车式开关柜具有灵活性好、检修安全、供电可靠性高、安装紧凑和占地面积小等优点，但价格较贵。5-11对电气主接线的基本要求是什么？电气主接线有哪些基本形式？各有什么优缺点？答：对电气主接线的基本要求是安全、可靠、灵活、经济。电气主接线的基本形式有线路-变压器单元接线、单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、双母线接线、桥式接线等。线路-变压器单元接线的优点是接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点是该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性都不高，只可供三级负荷。单母线接线的优点是接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。缺点是当母线及母线隔离开关故障或检修时，必须断开全部电源，造成整个配电装置停电；当检修一回路的断路器时，该回路要停电。单母线分段接线既保留了单母线接线简单、经济、方便等优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性。但仍不能克服某一回路断路器检修时，该回路要长时间停电的显着缺点，同时这种接线在一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要长时间停电。单母线加旁路母线接线解决了出线断路器检修时的停电问题，但其缺点是需要增加一组母线、专用的旁路断路器和旁路隔离开关等设备，使配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。双母线接线具有以下优点：轮换检修母线而不致中断供电；检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。但双母线接线也存在以下缺点：在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，容易误操作；工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电；使用的隔离开关数目多，配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。桥形接线中四个回路只有三个断路器，投资小，接线简单，供电的可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。5-12电气设备选择的一般原则是什么？如何校验电气设备的动稳定和热稳定？答：电气设备选择的一般原则是：按正常工作条件选择额定电流和额定电压，按短路情况进行校验动稳定校验和热稳定。2tima。电气设备满足动稳定的条件是imaxish或ImaxIsh；满足热稳定的条件是It2tI5-13某 10/0.4kV 车间变电所，总计算负荷为980kVA，其中一、二类负荷700 kVA。试初步选择该车间变电所变压器的台数和容量。解：因为有一、二类负荷，所以应选两台变压器。变压器容量应同时满足以下两个条件：ST 0.7S30 0.7980 686kVA且ST S30(III)700kVA查附录表 A-1，选两台 10/0.4kV、S9800 kVA 的变压器。5-14某厂的有功计算负荷为 3000kW，功率因数为 0.92，该厂 6kV 进线上拟安装一台 SN10-10型断路器，其主保护动作时间为 1.2s，断路器分闸时间为 0.2s，其 6kV 母线上的IkI20kA，试选择该断路器的规格。解：IW.m axP303UNcos3000 313.8A3 6 0.92查附录表 A-15，选择 SN1010II/1000 型断路器，设备具体参数及计算数据见下表。高压断路器选择表安装地点的电气条件序号项目1234数据6313.821851项目SN1010II/100010100030080合格合格合格合格所选设备的技术数据结论UW.max/kVIW.max/ASk/MVAUN/kVIN/ASoc/MVAimax/kAish/kA522Itima/（kA.s）It2t/（kA2.s）合格5-15试选择图 5-63 中 10kV 馈线上的电流互感器。已知该线路的最大工作电流为70A，线路上的短路电流为Ik4.6 kA，继电保护动作时间为2 s，断路器分闸时间为 0.2s，电流互感器二次回路采用 2.5mm2的铜心塑料线，互感器与测量仪表相距4m.。解：（1）准确度校验：查附录表A-25，电流互感器二次侧的负荷统计见下表：电流互感器二次侧负荷统计表二次线圈负荷（VA）仪表型式A 相46L1-A46D1-WDS1总计0.350.60.51.45C 相0.60.51.1图 5-63习题 5-4 附图由上表知，其最大负荷为1.45VA。取Rtou=0.1，则满足准确度等级的连接导线电阻为则连接导线（铜线）的截面为按最小允许截面取 1.5mm2的铜线。（2）动稳定校验：ish 2.55Ik 2.554.6 511.73kA满足动稳定要求。（3）热稳定校验：timatktpr tQF 2 0.2 2.2s满足热稳定要求。5-16某一降压变电所内装有两台双绕组变压器，该