电力工程基础概论课后习题答案.pdf

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1、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

2、？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 k V和0.66/0.38kV；高压有 3kV、6kV、10 kV,35kV、60kV、HOkV.220 kV.330 kV,500kV 和 750kV。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

3、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

4、，非故障相对地电压升高右倍。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HOkV以上的高压电网和380/220V的低压电网要采用大

5、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 HOkV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。答:发电机 G：10.5kV；变压器 T l：10.5/242kV；变 哪 T2：10/3.3kV；变压器 T3：220/38.5

6、kV；变压器 T4：220/12 l/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:(*+3儿 必350(70+35x16)x10350由于，c=18A 9 1.3 A,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，1 0 k V架空铝绞线的最小截面为2 5 m m 2 V9 5 m m 2,故满足机械强度条件。3-1 1某1 1 0架空线路，输送功率为2 0 M W,功率因数为0.8 5,年最

7、大负荷利用小时数为5 5 0 0 h,试按经济电流密度选择其L G J型钢芯铝绞线的导线截面。解：线路的计算电流为&)_ 2 0 0 0 0C O S。-7 3 x 1 1 0 x 0.8 5=1 2 3.5 A由表3-3,查得=O.9 A/m m 2,因此，导线的经济截面为A =1 2 1 5 =B 72mm20.9选L G J-1 2 0型钢芯铝绞线。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

8、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L=1 0 0 M V A,基准电压用各级线路的平均额定电压，即Ud=Ua v,则基准电流 基准电抗X”。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

9、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骁、短路次暂态电流/和短路稳态电流乙？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：短路冲击电流蓼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/是指短路瞬间(r =0 s)时三相短路电流周期分量的有效值；短路稳态电流乙 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&,=行 长M/。和

10、/=/,=/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？答:发电机的正序电抗包括稳态时的同步电抗X,、X”,暂态过程中的X；、X 1和 X；、X；。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

11、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？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相中接入附加电抗X/而发生三相短路的电流相等,即看=*/人/十AA这就是正序等效定则。各种不对称故障时短路电流的绝对值/徵为：=/黑附加电抗X，）和比例系数m（n）可查教材表4-4 04-8什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

12、件是im a xisl,或/m ax&；母线满足动稳定校的条件是q W aal。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。一般 电 器 满 足 热 稳 定 的 条 件 是；母线满足热稳定的条件是a m ax 4或 4 A l i n。假想时间ti m u是指用稳态短路电流来代替实际短路电流/,在该时间内产生的热量与实际短路电流儿在短路时间4内产生的热量q 相等。假想时间包括周期分量假想时间G a p 和非周期分量假想时间两部分,即 ti m aMP ti m a=t

13、i m a.p+ti m a.p。4-1 0 某工厂变电所装有两台并列运行的S 9-8 0 0 （Y,y n 0 接线）型变压器，其电源由地区变电站通过一条8 k m 的 1 0 k V 架空线路供给。已知地区变电站出口断路器的断流容量为5 0 0 M V A,试用标幺制法求该厂变电所1 0 k V 高压侧和3 8 0 V 低压侧的三相短路电流I.、/,、&及三相短路容量及。解：（1）取 S d =1 0 0 M V A,Ud i=1 0.5 k V,=0.4 k V,则&dV 3 x l O.5 k A=5.5 k A，Id 2=-3-=-p100-k A =1 4 4.3 k A4 3 U

14、d 2 V 3 x 0.4（2）计算各元件电抗标幺值系统XY*=1 0.57 -1 0 0 SN 1 0 01 0 02 0=0.5 2 5电抗器*_ Xc%U，_ 4 1 0 0 (6 )1 0 0 SNL U；1 0 0 7 3 x 6 x 0.3(6可=1.1 6 4X；=X*+幺+X；=0.1 5 1 +1.1 6 4 =1.5 7 7 51 W L 2 L 2kSd 1 1 0 04 3 Ud x；一 百X 6.311.5 7 7 5xk A =5.8 1 k A4-1 2在 图4-3 3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G l、G 2 容量均为 3

15、1.25M V A,X；=0.1 3，发电机 G 3 容量为 50 M V A,X；=0.1 25;变压器 T1、T2每台容量为3 L 5M V A,%=1 0.5,变压器T3容量为50 M V A,4%=1 0.5;线路WL的长度为50 k m,单位长度电抗为0.4 C/k m ,电压为H O k V级，试用运算曲线法计算1 0 k V电压级的k点发生短路时0 s和0.2s时的短路电流。解：（1）作等效电路 取54=1 0 0 M V A,U,=U”,，则各元件电抗标幺值为发电机 Gl、G2 X：=X；=0.1 3 x%_ =0.4161 2 31.25*.100变压器T l、T2 X；=X

16、；=0.105x*=0.3333 4 31.5发电机 G3 X；=0.125 x=0.255 50变压器 T3 X：=0.105x =0.216 50线路 WL X；=().4 x 5()x-=0.1511152作等值电路如下图所示。(2)化筒网络，求各电源到短路点的转移电抗X；=X；+X；=0.416+0.333=0.749X；=X；+X；+X；=0.25+0.21+0.151=0,611将X；、X；、X；作Y-A变换得:X：=0.333+0.749+X；=0.333+0.611+0.333x0.749,-=1.490.6110.333x0.611-=1.2160.749因此，各发电机对短路

17、点的转移电抗分别为G1支路X；=X：=L49G2支路X；*=X；=0.416G3支路X：=X；=1.216（3）求各电源的计算电抗X*=1.4 9 x31 25 =0.4 66c l 1 0()a 1?5X*=0.4 1 6 x i =0.1 3 2 1 0 0X =1.2 1 6 x =0.60 81 0()(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G l,X；=0.4 67,查附录表B-1可得当 X；=0.4 6 时=2.3 0 2,/；2=L 9 5当 X；=0.4 8 时/：=2.20 3，/；2=1.8 7 9因此，当X；=0.4 67时，r =0 s和r

18、 =0.2s时的短路电流电流周期分量标幺值分别为7/(1 =2。.c2八0勺3 +-2-.-3-0-2-2-.-2-0-3(/0八.4A8o-0八.4 66)=2。.270.4 8-0.4 6 I*=1.8 7 9 +1 95-1 879(0.4 8 -0.4 66)=1.9 30 2 0.4 8-0.4 6 V 7同理，对汽轮发电机G 2,X；2=0 1 3,查附录表B-1可得f =0 s和f=0.2s时的短路电流电流周期分量标幺值分别为*8.9 63 7.7 1 8(=7.7 1 8 +-(0.1 4-0.1 3)=8.3 40.1 4-0.1 2 7/*=4.8 7 8 +5-2 2 4

19、,878(0.1 4-0.1 3)=5.0 50 2 0.1 4-0.1 2 v 7对汽轮发电机G 3,X：=0.60 8,查附录表B-1可得f =0 s和f =0.2s时的短路电流电流周期（5）计算短路电流有名值分量标幺值分别为=1.61+口8 二 I(g 5 _0.60 8)=1.7 26 0.65-0.6 )=1.4 3 1 +9 T (0 65-0.60 8)=1.5221 2 0.65-0.6 归算到短路点的各电源的额定电流为G l、G 2支路_ 3 1.25.1./.v=7=-k A =1.7 2k A7 3 x1 0.5G 3支路IN=k A =2.7 5k AV 3 xl 0.

20、5因此，r=O s 和 r=0.2s时的短路电流电流周期分量有名值分别为/0=1.7 2x 2.27 2k A +1.7 2x8.3 4 k A +2.7 5x 1.7 26k A =23 k A/0 2=1.7 2xl.9 3 k A +1.7 2x 5.0 5k A+2.7 5 x 1.522k A =1 6.2k A4-1 3 已知某一不平衡的三相系统的U 八=8 0/1 0 V,UB=7 0 Z 1 3 5V,Uc=8 5Z 1 7 5V,试求其正序、负序及零序电压。解:1 aa21.1 2 0。e j240 8 0 。一%231 a2aUB_ 1-31尸/2 0。7 0/3 5.P

21、A0_1 1 111185 W3 6.8 6产6 2&鹏 29.9 6/28 4-1 4 某 1 0 k V 母线三相水平平放，型 号 L M Y-60 x8 m m 2,已知/=（=21 k A,母线跨距1 0 0 0 m m,相间距250 nlm,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：tjm a-tk 2.5s查表4-6得，铝母线的热稳定系数C =8 7 A 4/m m 2,因此最小允许截面为A m m =5 7 7 =-后mm 2 =381.65mm 2C o/母线的实际截面积4=60 X 8 m m 2=4 8 0

22、mm2 Am in.所以热稳定满足要求。（2）动稳定校验：叠=2.55x2l k A =53.55k A由s-bb +h250-6060 +8=2.7 9 2,故取则母线受到的最大电动力为Fm a x=V3-x l0-7=昌（53.55x I O?J 1*&2 乂1 0 八=1 9 8 6”s 250母线的弯曲力矩为：M=-8 6北卜一=1 9 8.67 Nm1 0 1 0母线人 丘 的j,一截TT、r面系y 数为、i ：TWT7 =-h=-0-.-0-6-x-0-.-0-0-8-m?=4.8ox 1 0 7m6 6母线的计算应力为：b =丝=198.67 p a =4.1 4 xl O7P

23、aW 4 8 x1 0-7铝母线排的最大允许应力e r”,=6.9 x1 0 7 P a q,所以动稳定满足要求。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

24、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

25、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 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。5-7 D ynll接线配电变压器和YynO接线配电变压器相比较有哪些优点？答：D ynll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；D y

26、n ll接线变压器的零序电抗比YynO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；D ynll接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比YynO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）。电流误差力是二次电流的测量值乘以额定变流比 与一次电流数值差的百分数；相位差4是 与 人 的 相 角 差。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

27、）和相位误差（角差）。比值差九是二次电压的测量值乘以额定变压比K“与一次电压数值差的百分数；相位差B是-0；与“的相角差。5-1 0什么是高压开关柜的“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。5-1 1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

28、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

29、回路要长时间停电的显著缺点，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

30、，容易误操作；工作母线发生故障忖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。5-1 2 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。电气设备满足动稳定的条件是Zm axis h或/m ax&；满足热稳定的条件是中l i tim a。5-1 3 某 10/0.4kV车间变电所，总计算负荷为980kVA,其中一、二类负荷70

31、0kVA。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 x 0.7S30=0.7 x 980=686 kVA 且 2 S3O(I+II)=700 kVA查附录表A-1,选两台10/0.4kV、S9800kVA的变压器。5-1 4 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1.2 s,断路器分闸时间为0.2 s,其 6kV 母线上的/*=/”=20kA,试选择该断路器的规格。解./=%=_ _ _ _313 8AW 肥u NCOS(P 7

32、 3X6X0.92*f f+鼠=L2+0.2=1.4sish=2.551 k=2.55 x 20=5 IkASk=瓜 J=73x6.3x20=218MVA5 =5 -=500XA =300MVAU,v 1U查附录表A-15,选择SN101011/1000型断路器，设备具体参数及计算数据见下表。高压断路器选择表序号安装地点的电气条件所选设备的技术数据结论项目数据项目S N 1 0 1 0 1 1/1 0 0 01J/kV6t/,v/k V1 0合格2I V.m a x /A3 1 3.8IN小1 0 0 0合格3S*/M V A2 1 8S/MVA3 0 0合格45 1X k A8 0合格5l2

33、t/(k A2.s)8 i t n a2()2 X 1.4l t!(k A2.s)31.52 x2合格5-1 5 试选择图5-6 3 中 1 0 k V 馈线上的电流互感器。已知该线路的最大工作电流为7 0 A,线路上的短路电流为人=4.6 k A,继电保护动作时间为2 s,断路器分闸时间为0.2 s,电流互感器二次回路采用2.5 m m?的铜心塑料线，互感器与测量仪表相距4 m.。解：（1）准确度校验：查附录表A-2 5,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图 5-6 3 习题5-4 附图仪表型式二次线圈 负 荷（V A）A相C相4 6 L 1-A0.3 54 6 D

34、 1-W0.60.6D S 10.50.5总计1.4 51.1由上表知，其最大负荷为1.4 5 V A。取 R”,“=0.I C,则满足准确度等级的连接导线电阻为 -Z S j 1/（2 凡1 0-1.4 5-52 x O.l n o z i o cRW L 4-千-=-7 1-=S 2 4 2 C1N2,则连接导线（铜线）的截面为A=近 =0.54m m2yRwL53x0.242按最小允许截面取1.5 m m：的铜线。（2）动稳定校验：&=2.554=2.55x4.6=511.73kA=7x160 x0.1=22.6kAi*=11.73kA满足动稳定要求。(3)热稳定校验：tjma-tk-t

35、pr+tQF-2 +0.2-2.2s(K JNI)2t=(90 x0.1)2x l=8 IkA2-s /),“=4.62 x 2.2=46.55kA2-s满足热稳定要求。5-1 6某一降压变电所内装有两台双绕组变压器，该变电所有两回35kV电源进线，6回10kV出线，低压侧拟采用单母线分段接线，试画出当高压侧分别采用内桥接线、外桥接线和单母线分段接线时，该变电所的电气主接线单线图。解：变电所的电气主接线单线图分别为：高压侧采用单母线分段接线第六章6-1 在电力系统中继电保护的任务是什么？对继电保护的基本要求是什么？答：继电保护装置的任务是：自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其损

36、坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行；能对电气元件的不正常运行状态做出反应，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出报警信号、减负荷或延时跳闸。对继电保护的基本要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。6-2 什么是继电保护的接线系数？星形、不完全星形和两相电流差接线方式的接线系数有何不同？答：在继电保护回路中，流入继电器中的电流与对应电流互感器的二次电流的比值，称为接线系数。星形接线和不完全星形接线方式无论发生何种相间短路，其接线系数都等于1,两相电流差接线在正常运行或三相短路时的接线系数为V5,A、C 两相短路时的接线系数为2,A、B 或 B、C 两相短路时的接

37、线系数为1。6-3 什么叫过电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数？答：能使电流继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流：能使电流继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流；同一继电器的返回电流与动作电流的比值，称为电流继电器的返回系数。6-4 过电流保护装置的动作电流和动作时间应如何整定？如何提高过电流保护的灵敏度？答：过电流保护装置的动作电流必须满足以下两个条件：保护装置的动作电流必须躲过线路上的最大负荷电流；保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置。当过电流保护的灵敏度不满足要求时.，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。6-5 什么叫三段式电流保护？各段的保

38、护范围和动作时限是如何进行配合的？答：由无时限电流速断保护（称作第I 段）、带时限电流速断保护（称作第H段）和定时限过电流 保 护（称作第III段）配合构成整套保护，称为三段式过电流保护。第 I 段只能保护本线路（WL1）的一部分，保护范围为/；,动作时间r；为继电器的固有动作时间；第 I I 段不仅能保护本线路（WL1）的全长，而且向下一级相邻线路（WL2）延伸了一段，保护范围为小，动作时限与下级线路I 段保护配合，即第n i段不仅能保护本线路（WL1）和相邻线路（WL2）的全长，而且延伸到再下一级线路（WL3）一部分，保护范围为个，动作时限按阶梯原则整定，即#二 省+加。6-6 功率方向继

39、电器的作用是什么？写出比幅式和比相式功率方向继电器的动作方程，并说明这两种比较原理的两组比较量之间的对应关系。答：功率方向继电器的作用是判断功率的方向。对于正方向的故障，其功率为正值，功率方向继电器动作；对于反方向的故障，其功率为负值，功率方向继电器不动作。相位比较式功率方向继电器的动作方程为：-90oW argw 90。（其中：6=/D=K,IK）幅 值 比 较 式 功 率 方 向 继 电 器 的 动 作 方 程 为：树 同（其 中：4=匕 几+而/一B K.i.-k.UK）这两种比较原理的两组比较量之间的对应关系是：B=C-D6-7 什么叫功率方向继电器的90。接线？答：功率方向继电器的9

40、0。接线方式，是指系统在三相对称且功率因数为1 的情况下，接入功率方向继电器的电流超前电压90。的接线。6-8 大接地电流系统中发生接地故障时有哪些特点？答：故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器中性点接地处的零序电压为 0;零序电流的分布与中性点接地的位置和数目有关；故障点的零序功率最大。6-9 零序功率方向继电器的电压为什么反极性接入？它有动作死区吗？为什么？答：功率方向继电器只反应被保护线路正方向接地短路时的零序功率方向。按规定的电流、电压正方向，当被保护线路发生接地短路时，3，。超前3口,约 90。110。，这时继电器应正确动作，并应工作在最灵敏的条件下，亦即继电器的

41、最大灵敏角为-90。-110。而当前，在电力系统中实际使用的零序功率方向继电器都是把最大灵敏角制成70。85。，即当从其正极性输入的31。滞后于按正极性端子输入的3U。70 85。时，继电器最灵敏。为此在使用零序功率方向继电器时，若以正极性端接入继电器电流线圈的极性端，则必须以负极性端接入继电器电压线圈的极性端，这时接入继电器的电流和电压分别为：IK=3/0,UK=-3 t/0,此时几 滞后八 70。，即 网=外=70。，这就保证了正方向发生接地故障时继电器工作在最灵敏的状态下。6-1 0 距离保护的基本原理是什么？由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：距离保护是反应保护安装处至故障点的距离

42、（或阻抗），并根据距离的远近而确定是否动作的一种保护装置。系统正常工作时，保护安装处测量到的电压为U”，它接近于额定电压，测量到的电流为负荷电流九，则 比 值 基 本 上 是 负 荷 阻 抗，其值较大。当系统短路时，保护安装处测量到的电压为残余电压U*,测量到的电流为短路电流。，则比值U J A =z/为保护安装处至短路点之间的阻抗，也称为短路阻抗，其值较小。因此，利用电压和电流的比值，不但能清楚地判断系统的正常工作状态和短路状态，还能反映短路点到保护安装处的距离。距离保护装置一般由起动元件、测量元件和时间元件三部分组成。起动元件的作用是在被保护线路发生短路时立即起动保护装置；测量元件的作用是

43、用来测量短路点到保护安装处的距离，并判断短路故障的方向；时间元件的作用是用来建立距离保护第II、i n段的动作时限，以获得其所需要的动作时限特性。6-1 1变压器差动保护产生不平衡电流的原因是什么？如何减小不平衡电流？答：产生不平衡电流的原因有：由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流；由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流；由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流;由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流；由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流。减小不平衡电流的措施有：将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形；采用具有速饱和铁心的

44、差动继电器；整定计算时引入同型系数等。6-1 2微机保护装置的硬件构成分为凡部分？各部分的作用是什么？答：微机保护装置的硬件构成可分为六部分，即数据采集部分、微型计算机部分、输入输出接口部分、通信接口部分、人机接口部分和电源部分。数据采集系统的任务是将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量；微型计算机系统是微机保护装置的核心，主要由微处理器、程序存储器、数据存储器、接口芯片及定时器等组成；输入输出接口是微机保护与外部设备的联系部分；通信接口是实现变电站综合自动化的必要条件，因此，每个保护装置都带有相对标准的通信接口电路；人机接口部分主要包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调

45、试、整定定值与变比等；供电电源工作的可靠性是确保直接影响着微机保护装置的可靠性，通常采用逆变稳压电源。6-1 3微机保护有哪些算法？各种算法的特点是什么？答：微机保护中采用的算法很多，但可归纳为两类。一类是根据输入电气量的若干采样点通过一定的数学式或方程式计算出保护所反映的量值，然后与整定值进行比较；另一类算法是不计算具体量值，而是根据若干采样点值与整定值相结合，直接建立保护动作方程来判断是否在保护动作区内。常用的第一类算法有两点乘积算法、半周积分算法、傅氏算法、最小二乘方算法、微分方程算法等；常用的第二类算法有负序分量算法、继电器特性算法、相电流突变算法等。两点乘积算法所和半周积分算法的运算

46、量较小，所用的数据窗长度分别为1/4周期和1/2周期，但只能用于提供给算法的原始数据为纯正弦函数的理想采样值，且必须和数字滤波器配合使用；傅氏算法用于输入量为周期函数，该算法具有较强的滤波作用，所用的数据窗较长，为一个基波周期:最小二乘方算法用于输入量为随机函数，该算法的精度高，滤波性能好，但计算时间长；微分方程算法可以不必滤除非周期分量，只要求低通滤波，因而算法的总时窗较短，且不受电网频率变化的影响。需要指出，微分方程算法只能用于计算阻抗，因此多用于线路保护中，而傅氏算法、最小二乘方算法还常应用于元件保护、后备电流电压保护以及一些相序分量组成的保护中。6-1 4提高微机保护可靠性的措施有哪些

47、？答：微机保护的可靠性主要是抗干扰问题。防止干扰进入微机保护装置的主要措施有：接地的处理，屏蔽与隔离，滤波、退耦和旁路，对供电电源的要求，合理地分配和布置插件；抑制窜入干扰影响的软硬件措施有：采样数据的干扰辩识，出口密码校核，复算校核，程序出轨的自恢复；装置故障的自检包括：CPU的检测，RAM的检测，EPROM的检测，数据采集系统的检测，出口通道的检测和成组功能的检测。6-1 5 已知两相电流差接线的过电流保护在三相短路时的一次动作电流为/昭，灵敏系数为K 3)=4；,试证明：I cpL 7(2)(1)当AB或BC两相短路时，=6嘿，=-=0.53)；JT(2)010P(2)当 A C 两相短

48、路时，=解：三相短路时，K、.=5 继电器的动作电流为：/区/。)=走/w vop.K“遥 叩 opK.K j(1)当AB或BC两相短路时，Kw=1,继电器的动作电流为：I 旦/=工/op.K K op K op由 Y E/(3)_ J _/(2)得：/S)=g/(3)K lp K lp 付 O P Y 加L 6 7(3)而炉得叱.叱巡二号号、(2)当AC两相短路时，K“,=2,继电器的动作电流为:由 普 嘿=/黑 得:6-1 6某前、后两级反时限过电流保护都采用两相两继电器接线和G L-15型过电流继电器。后一级继电器的动作电流为5A,10倍动作电流的动作时限为0.5秒，电流互感器变比50/

49、5A,前一级继电器的动作电流也为5 A,电流互感器变比75/5A,末端三相短路电流/川=450A,试整定前一级过电流保护10倍动作电流的动作时限。解：设供电系统如下：OKAI KA2/-*75/5 50/5K 1攵点短路时KA2中的电流为：/=!x450=45A 储 50/5“对KA2的动作电流倍数为：%=9 5由2=9和KA2的整定时间t2=0.5 s可 得KA2的实际动作时间为：t2 0.51s所 以KA2的实际动作时间为：(=t2+=().51+0.7=1.21s我点短路时KA2中的电流为：=/=_X450=30A*(l)K,*75/5则对KA1的动作电流倍数为：=乩=胆=6I 5由 =

50、6 和 匚=1.2 1 s,查曲线得K A I 的 1 0 倍动作时间为：l.l s6-1 7 如图6-72 所示3 5 k V系统中，已知A母线处发生三相短路时的最大短路电流为5.2 5 k A,最小短路电流为2.5 k A,线 路 A B、BC的长度分别为5 0 k m 和 4 0 k m,单位长度电抗取0.4。/k m。试求：（1）保 护 1 的电流I 段的整定值及最小保护范围；（2）保 护 1 的电流I I 段的定值及灵敏系数.AQF1图6-7 2习题6-17附图解:X s.maxM.min3 76 x2.5=8.5 4 0，X 5.min3 7行 x 5.2 5=4.0 7Q（1）线