電力工程基礎課后習題答案

第一章

1-1什么是電力系統(tǒng)？建立聯(lián)合電力系統(tǒng)有哪些好處？

答：電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶組成的整體。建立聯(lián)合電力系統(tǒng)的

優(yōu)點是：可以減少系統(tǒng)的總裝機容量；可以減少系統(tǒng)的備用容量；可以提高供電的可靠性；可以安

裝大容量的機組；可以合理利用動力資源，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

1-2電能生產(chǎn)的主要特點是什么？對電力系統(tǒng)有哪些要求？

答：電能生產(chǎn)的主要特點是：電能不能大量存儲；過渡過程十分短暫；與國民經(jīng)濟各部門和人

民日常生活的關系極為密切。

對電力系統(tǒng)的基本要求是：保證供電的可靠性；保證良好的電能質(zhì)量；為用戶提供充足的電能;

提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

1-3我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級有哪些？用電設備、發(fā)電機、變壓器的額定電壓與同

級電網(wǎng)的額定電壓之間有什么關系？為什么？

答：我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級，低壓有0.22/0.127kV、0.38/0.22kV和0.66/0.38kV；

高壓有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、HOkV,220kV、330kV、500kV和750kV。

用電設備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同；發(fā)電機的額定電壓應比同級電網(wǎng)額定電

壓高5%；變壓器一次繞組的額定電壓，對于降壓變壓器，應等于電網(wǎng)的額定電壓，對于升壓變壓器,

應等于發(fā)電機的額定電壓；變壓器二次繞的額定電壓，當二次側供電線路較長時，應比電網(wǎng)額定電

壓高10%,當變壓器二次側供電線路較短時，應比同級電網(wǎng)額定電壓高5%。

1-4衡量電能質(zhì)量的主要指標有哪些？簡述它們對電力系統(tǒng)的主要影響。

答：衡量電能質(zhì)量的主要指標有：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、高次諧波（波形畸

變率）、三相不平衡度及暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。

對電力系統(tǒng)的主要影響（略）。

1-5什么叫小電流接地系統(tǒng)？什么叫大電流接地系統(tǒng)？小電流接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，各相

對地電壓如何變化？這時為何可以暫時繼續(xù)運行，但又不允許長期運行？

答：中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)；性點直接接地（或經(jīng)

低電阻接地）的系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。

在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高百倍。此

時三相之間的線電壓仍然對稱，因此用戶的三相用電設備仍能照常運行，但是，發(fā)生單相接地后,

其運行時間不能太長，以免在另一相又發(fā)生接地故障時形成兩相接地短路。

1-6消弧線圈的補償方式有幾種？一般采用哪種補償方式？為什么？

答：消弧線圈的補償方式有全補償、欠補償和過補償，一般都采用過補償方式。因為在過補償

方式下，即使電網(wǎng)運行方式改變而切除部分線路時，也不會發(fā)展成為全補償方式，致使電網(wǎng)發(fā)生諧

振。同時，由于消弧線圈有一定的裕度，即使今后電網(wǎng)發(fā)展，線路增多、對地電容增加后，原有消

弧線圈仍可繼續(xù)使用。

1-7為什么我國規(guī)定UOkV以上的高壓電網(wǎng)和380/220V的低壓電網(wǎng)要采用大電流接地系統(tǒng)？

各有什么優(yōu)點？

答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時中性點電位仍為零，非故障相對地電壓不會升高，仍為相

電壓，因此電氣設備的絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考慮，故可以降低工程造價。所以我國HOkV

及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點直接接地的方式。而在380/220V系統(tǒng)中采用中性點直接接地

方式，主要是考慮人身安全問題，一旦發(fā)生單相接地故障，可以迅速跳開自動開關或燒斷熔斷絲，

將故障部分切除。

1-8試確定圖1-12所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機和所有變壓器的額定電壓。

圖1-12習題1-8附圖

答:發(fā)電機G：10.5kV；變壓器Tl：10.5/242kV；變壓器T2：10/3.3kV；變壓器T3：22O/38.5KV；

變壓器T4：220/121/38.5kV；變壓器T5：35/6.6kV

1-9某10kV電網(wǎng)，架空線路總長度70km,電纜線路總長度為16km。試求此中性點不接地的

電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的接地電容電流，并判斷此系統(tǒng)的中性點需不需要改為經(jīng)消弧線圈接地。

答：由于（驍+35以口=（70+35x16）x1。=的＜30A

0350350

因此，不需要改為經(jīng)消弧線圈接地。

第二章

2-1電力負荷按重要程度分為哪幾級？各級負荷對供電電源有什么要求？

答：電力負荷按對供電可靠性的要求可分為一級負荷、二級負荷和三級負荷三類。一級負荷應

由兩個獨立電源供電；二級負荷應由兩回線路供電；三級負荷對供電電源無特殊要求。

2-2何謂負荷曲線？試述年最大負荷利用小時數(shù)和負荷系數(shù)的物理意義。

答：負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。

年最大負荷利用小時數(shù)Tmax，是一個假想時間，在此時間內(nèi)，用戶以年最大負荷匕ax持續(xù)運行

所消耗的電能恰好等于全年實際消耗的電能,年負荷曲線越平坦，7?四值越大，年負荷曲線越陡；7max

值越小。因此，7max的大小說明了用戶用電的性質(zhì)，也說明了用戶負荷曲線的大致趨勢。

平均負荷與最大負荷的比值叫負荷系數(shù)，它是表征負荷變化規(guī)律的一個參數(shù)，其值愈大，說明

負荷曲線愈平坦，負荷波動愈小。

2-3什么叫計算負荷？確定計算負荷的意義是什么？

答：計算負荷是根據(jù)已知的用電設備安裝容量確定的、用以按發(fā)熱條件選擇導體和電氣設備時

所使用的一個假想負荷，計算負荷產(chǎn)生的熱效應與實際變動負荷產(chǎn)生的熱效應相等。

確定計算負荷時為正確選擇供配電系統(tǒng)中的導線、電纜、開關電器、變壓器等提供技術參數(shù)。

2-4什么叫暫載率？反復短時工作制用電設備的設備容量如何確定？

答：暫載率是指設備工作時間與工作周期的百分比值。反復短時工作制用電設備的設備容量是

指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率。

對于吊車：是指統(tǒng)一換算到￡=25%時的額定功率，其設備容量乙=24匹；

對于電焊機：是指統(tǒng)一換算到￡=100%時的額定功率，其設備容量5=也信=5/85如花7

2-5需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法各有什么計算特點？各適用哪些場合？

答：需要系數(shù)法計算較簡單，應用較廣泛，但計算結果往往偏小，適用于容量差別不大、設備

臺量較多的場合；二項式法考慮大容量用電設備對計算負荷的影響，主要適用于設備臺數(shù)較少而容

量差別懸殊較大的的場合。

2-6什么叫最大負荷損耗小時？它與哪些因素有關？

答：年最大負荷損耗小時數(shù)實際上也是一個假想時間，在此時間內(nèi)，線路持續(xù)通過計算電流所

產(chǎn)生的電能損耗，恰好與實際負荷電流全年在線路上產(chǎn)生的電能損耗相等。它與年最大負荷利用小

時數(shù)Tmax和負荷的功率因數(shù)有關。

2-7功率因數(shù)低的不良影響有哪些？如何提高企業(yè)的自然功率因數(shù)？

答：功率因數(shù)低將會引起線路的總電流增大，使供電網(wǎng)絡中的功率損耗和電能損耗增大；使供

電網(wǎng)絡的電壓損失增大，影響負荷端的電壓質(zhì)量；使供配電設備的容量不能得到充分利用，降低了

供電能力；使發(fā)電機的出力下降，發(fā)電設備效率降低，發(fā)電成本提高。

提高企業(yè)的自然功率因數(shù)的方法有：正確選用感應電動機的型號和容量；限制感應電動機的空

載運行；提高感應電動機的檢修質(zhì)量；合理使用變壓器；感應電動機同步化運行。

2-8并聯(lián)電容器的補償方式有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？

答：并聯(lián)電容器的補償方式有高壓集中補償、低壓成組補償和分散就地補償（個別補償）。

高壓集中補償方式的投資較少，電容器組的利用率較高，能夠提高整個變電所的功率因數(shù)，但

它的補償范圍小，只能補償6?10kV母線以前的線路上的無功功率，不能補償工業(yè)企業(yè)內(nèi)部配電線

路的無功功率。

低壓成組補償方式的投資不大，運行維護方便，能夠減小車間變壓器的容量，降低電能損耗，

其補償區(qū)大于高壓集中補償，能夠補償變電所低壓母線前的變壓器和所有有關高壓系統(tǒng)的無功功率。

分散就地補償方式的補償范圍最大，補償效果最好，能夠補償安裝地點以前的變壓器和所有高

低壓線路的無功功率，但投資較大，且電容器組在被補償?shù)脑O備停止工作時也一并被切除，利用率

較低。

2-9某工廠車間380V線路上接有冷加工機床50臺，共200kW；吊車3臺，共4.5kW（￡=15%）；

通風機8臺，每臺3kW；電焊變壓器4臺，每臺22kVA（￡=65%,cos%,=0.5）；空壓機1臺，

55kW。試確定該車間的計算負荷。

解：該車間的計算負荷如下表所示。

電力負荷計算表

序設備容量/kW計算負荷

用電設備名稱臺數(shù)

號銘牌值換算值P3o/kW如）/kvar53o/kVA/3“A

1冷加工機床502002000.160.51.733255.36

2吊車34.53.50.150.51.730.5250.91

3通風機824240.80.80.7519.214.4

4電焊變壓器48835.470.350.352.6812.433.23

5空壓機155550.850.80.7546.7535.06

小計66110.875138.96

負荷總計（K±=0.9）99.8125.06160243.1

2-10有一條380V低壓干線，供電給30臺小批生產(chǎn)的冷加機床電動機，總容量為200kW,其

中較大容量的電動機有10kWl臺，7kW3臺，4.5kW8臺。試分別用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法計算

該干線的計算負荷。

解：用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法所求計算負荷如下表所示。

電力負荷計算表（需要系數(shù)法）

計算負荷

用電設備名稱臺數(shù)設備容量/kW

P3o/kWQso/kvarSso/kVAMA.

冷加工機床302000.160.51.733255.3663.9497.15

電力負荷計算表（二項式系數(shù)法）

設備二項式

設備容量計算負荷

用電設備臺數(shù)系數(shù)

名稱

7/kW7/kW

nixb/cP3o/kW030/kvarSWkVA/3”A

冷加工機床30/520035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.1

2-11有一條10kV高壓線路供電給兩臺并列運行的S9—800/10(D,ynll接線)型電力變壓器,

高壓線路采用LJ-70鋁絞線，水平等距離架設，線距為1m,長6km。變壓器低壓側的計算負荷為

900kW,COSQ=0.8,rma=5000h0試分別計算此高壓線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。

解：(1)變壓器的功率損耗和電能損耗

Q300)=^3()(2)tan。=900xtan(arccos0.8)=675kvar

S30⑵=々o⑵/cos。=900/0.86=1125kVA

變壓器的負荷率為：尸=」②=0.703

2x800

查附錄表A-1可知，S9-800/10型(Dynll)變壓器的技術數(shù)據(jù)為：

M)=1.4kW,SPk=7.5kW,/0%=2.5,Uk%=5

則兩臺變壓器的功率損耗為：A鳥=尸?△￡)=2x(1.4+0.7032x7.5)=10.2kW

S8()()

△QT=2X瑞(，0%+￡2。*%)=2X面(2.5+0.7032X5)=79.54kvar

由7；ax=5000h和coss=().8查圖2-7得：r=3650h。因此，兩臺變壓器的電能損耗為:

24

Wa=2(△乙x8760+/J?△匕r)=2x(1.4x8760+0.703x7.5x3650)=5.16x10kWh

(2)線路的功率損耗和電能損耗

變壓器高壓側的計算負荷為：居。⑴=舄0⑵+人匕=900+10.2=910.2kW

=030(2)+'QT=675+79.54=754.54kvar

22

53()(I)=A/910.2+754.54=1182.28kVA

=：1182.28=6826A

V3t/WV3xl0

查附錄表A-12可知，LJ-70鋁絞線的4=0.46C/km,S”、，=1.25m時占=0.358Q/km(實際上

S??=1.26m),因此線路的功率損耗為:

-3

\PWL=3I；OR\VLx10”=3X68.26?X0.46X6X10=38.58kW

△QWL=3/；()XW￡x10'=3x68.262x0.358x6x103=30kvar

5

線路的電能損耗為：AW“=\PWLT=38.58x3650=1.41x10kWh

2-12某電力用戶lOkV母線的有功計算負荷為1200kW,自然功率因數(shù)為0.65,現(xiàn)要求提高到

0.90,試問需裝設多少無功補償容量？如果用BW10.5—40—1W型電容器，問需裝設多少個？裝設

以后該廠的視在計算負荷為多少？比未裝設時的視在計算負荷減少了多少？

解：(1)需裝設的BWF10.5-40-1W型并聯(lián)電容器容量及個數(shù)

Qc=1200x[tan(arccos0.65)-tan(arccos0.9)]=822kvar

n==822=20.55取九=21

qc40

則實際補償容量為：Qc=21x40=840kvar

(2)無功補償前后視在負荷的變化

補償前：Q30=%)tan。=120()xtan(arccos0.65)=1403kvar

S30==1846kVA

cos。0.65

補償后：S；o=7^O+(G3O-<2C)2=V120°2+(1403-840)2=1325.5kVA

補償后視在負荷減少了：S30-S；。=1846-1325.5=520.5kVA

2-13某降壓變電所裝有一臺Y,ynO聯(lián)結的S9—800/10型電力變壓器，其二次側(380V)的有

功計算負荷為520kW,無功計算負荷為430kvar,試求此變電所一次側的計算負荷和功率因數(shù)。如

果功率因數(shù)未達到0.9,問應在此變電所低壓母線上裝多大并聯(lián)電容器容量才能達到要求？

解：(1)變壓器一次側的計算負荷和功率因數(shù)

查附錄表A-1可知，S9-800/10型(YynO)變壓器的技術數(shù)據(jù)為：

M=1.4kW,APk=7.5kW,70%=0.8,Uk%=4.5

22

S30⑵=V520+430=674.76kVA

則變壓器的功率損耗為：

△Pr=△痣+/2△號=1.4+0.8432x7.5=6.73kW

\QT=瑞(/()%+%)=麗(0.8+0.8432x4.5)=32kvar

變壓器高壓側的計算負荷為：

總。⑴=^3o(2)+、PT=520+6.73=526.73kW

Q30(D=。3(^2)+、QT=430+32=462kvar

22

S30(l)=V526.73+462=700.6kVA

(2)確定無功補償容量。由于要求變壓器高壓側的功率因數(shù)cose⑴》0.9,在變壓器低壓側

進行補償時，取低壓側補償后的功率因數(shù)cos/%=0.92,則低壓側需裝設的補償容量為：

Qc=520x[tan(arccos0.77)-tan(arccos0.92)|=209.4kvar

取Qc=210kvar

第?n二-章-AF-

3-1試比較架空線路和電纜線路的優(yōu)缺點。

答：架空線路與電纜線路相比，具有投資少、易于維修和建設工期短等優(yōu)點，但容易遭受雷擊

和風雨等自然災害的侵襲，且它需要占用大片土地作出線走廊，有時會影響交通、建筑和市容等；

電纜線路具有運行可靠、不易受外力和自然環(huán)境的影響、不占地面空間和不影響市容等優(yōu)點，但投

資大、建設工期長、維修不便。

3-2架空線路由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

答：架空線路主要由導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等部件組成。導線的作用是傳輸電能;

避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護電力線路免遭雷擊；桿塔的作用是支撐導線和避雷線，

并使導線與導線、導線與大地之間保持一定的安全距離；絕緣子的作用是使導線與桿塔之間保持絕

緣；金具是用來連接導線和絕緣子的金屬部件的總稱。

3-3什么叫電壓降落？什么叫電壓損失？

答：電壓降落是指線路始末端電壓的相量差；電壓損失是指線路始末端電壓的代數(shù)差。

3-4導線截面選擇的基本原則是什么？

答：輸配電線路導線截面的選擇應滿足以下基本原則：發(fā)熱條件、電壓損失條件、機械強度條

件、經(jīng)濟條件和電暈條件。

3-5什么是“經(jīng)濟截面”？如何按經(jīng)濟電流密度來選擇導線和電纜截面？

答：使年運行費用達到最小、初投資費用又不過大而確定的符合總經(jīng)濟利益的導線截面，稱為

經(jīng)濟截面。

按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面時，先按4,,=/3。/，,求出經(jīng)濟截面，然后選擇與4,最接近而又

偏小一點的標準截面，這樣可節(jié)省初投資和有色金屬消耗量。

3-6有一條HOkV的雙回架空線路，長度為100km,導線型號為LGJ—150,計算外徑為

16.72mm,水平排列，相間距離為4m,試計算線路參數(shù)并作出其兀型等效電路。

解：八=巴=2=0.21Q/km2

A150

sm.=1.26x4=5.04m=5040mm,——=8.36mm

2

對應的等效電路如右圖所示。

3-7某變電所裝有一臺S9—3150/35型的三相雙繞組變壓器，額定電壓為35/10.5kV,試求變

壓器的阻抗及導納參數(shù)，并作出其等效電路。

解：查附錄表A-2可知，S9-3150/35型變壓器的技術數(shù)據(jù)為：

△E=3.8kW,△.=24.3kW,/（,%=0.7,U*%=7

對應的等效電路如右圖所示。

3-8某變電所裝有一臺SFSZ9—40000/110型、容量比為100/100/100的三繞組變壓器，試求變

壓器等效電路中各支路的電抗（歸算到llOkV側）。

解：查附錄表A-4可知，SFSZ9-40000/II0型變壓器的技術數(shù)據(jù)為：

。&2%=10?5，?！?-3%=6?5,U&3T%=17.5,則

2

,_WUki°/oUl_10x10.75x110_

??7-1———JN.3g2

/]

SN40000

3-9某10kV線路如圖3-25所示，已知導線型號為LJ-50,線間幾何均距為Im,p,=25()kW,

p2=400kW,p3=300kW,全部用電設備的cos。=0.8,試求該線路的電壓損失。

解：cos0=O.8,tan。=0.75

「1000m1800m11200m1

pi=250kW,qx-250x0.75=187.5kvar

p2=400kW,q2=400x0.75=300kvar

圖3-25習題3-9附圖

P3=3OOkW，q3—300x0.75=225kvar

查附錄表A-12得：LJ-50型鋁導線的r(=0.64Q/km,占=0.355。/km,則

0.64x1870+0.355x1402.5

=--------------------------=169.47V

10

對應的電壓損失百分數(shù)為

1.〃

或AU%=匯+七匯%心/

1U°N,=1；=1

=1.69%

3-10一條10kV線路向兩個用戶供電，允許電壓損失為5%,環(huán)境溫度為30℃,其他參數(shù)如圖

3-26所示，若用相同截面的LJ型架空線路，試按允許電壓損失選擇其導線截面，并按發(fā)熱條件和機

械強度進行校驗。

解：(1)按允許電壓損失選擇導線截面：

設X|=0.4Q/km,則At/.=—X10X103V=500V

al10()

△U=0.4x(600x4+300x9)=2Q4V

r10

\Ua=AUal-\Ur=500-204=296V

(800+j600)kVA(5OO+j3OO)kVA

選LJ-95型鋁絞線。

(2)按發(fā)熱條件進行校驗：圖3-26習題3-10附圖

尸=Pi+=800+500=1300kW

。=名+%=600+300=900kvar

=J.2+02=22

SA/13OO+900=158IkVA

S=1581

=91.3A

同N-V3xlO

查附錄表A-8和A-10得,35℃時LJ-95導線的允許載流量為K/R=0.88X325=286A>91.3A,

因此滿足發(fā)熱條件要求。

(3)按機械強度進行校驗：查表3-2知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm2<95mm2,故

滿足機械強度條件。

3-11某110架空線路，輸送功率為20MW,功率因數(shù)為0.85,年最大負荷利用小時數(shù)為5500h,

試按經(jīng)濟電流密度選擇其LGJ型鋼芯鋁絞線的導線截面。

解：線路的計算電流為

由表3-3,查得=0.9A/mm"因此，導線的經(jīng)濟截面為

選LGJ-120型鋼芯鋁絞線。

第四章

4-1什么叫短路？短路的類型有哪幾種？短路對電力系統(tǒng)有哪些危害？

答：短路是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的

類型有三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。

短路對電力系統(tǒng)的危害有：短路電流的熱效應可使設備因過熱而損壞甚至燒毀；短路電流的力

效應可引起設備機械變形、扭曲甚至損壞；影響電氣設備的正常運行，造成產(chǎn)品報廢甚至設備損壞;

會導致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；不對稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流會對

鄰近的平行線路電磁干擾。

4-2什么叫標幺值？在短路電流計算中，各物理量的標幺值是如何計算的？

答：某一物理量的標幺值，等于它的實際值與所選定的基準值的比值。

在短路電流計算中，常取基準容量Sd=100MVA,基準電壓用各級線路的平均額定電壓，即

Ud=Uav,則基準電流基準電抗X”=U；/54。

4-3什么叫無限大容量系統(tǒng)？它有什么特征？

答：無限容量系統(tǒng)亦稱無限大功率電源，是指系統(tǒng)的容量為無限大，內(nèi)阻抗為零。它是一個相

對概念，真正的無限大功率電源是不存在的。

特征：在電源外部發(fā)生短路時，電源母線上的電壓基本不變，即認為它是一個恒壓源。當電源

內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%?10%時，就可以認為該電源是無限大功率電源。

4-4什么叫短路沖擊電流心、短路次暫態(tài)電流〃和短路穩(wěn)態(tài)電流〃？在無限大容量系統(tǒng)中，

它們與短路電流周期分量有效值有什么關系？

答：短路沖擊電流驍是指在最嚴重短路情況下三相短路電流的最大瞬時值；短路次暫態(tài)電流/"

是指短路瞬間J=0s）時三相短路電流周期分量的有效值；短路穩(wěn)態(tài)電流〃是指短路電流非周期

分量衰減完后的短路全電流。在無限大容量系統(tǒng)中，有is產(chǎn)&和I"=I-=lp。

4-5如何計算電力系統(tǒng)各元件的正序、負序和零序電抗？變壓器的零序電抗與哪些因素有關？

答:發(fā)電機的正序電抗包括穩(wěn)態(tài)時的同步電抗X/、Xq,暫態(tài)過程中的X：、X；和X：、X”

負序電抗與故障類型有關，零序電抗和電機結構有關，查教材表4-2；變壓器的負序電抗與正序電抗

相等，零序電抗與變壓器的鐵心結構及三相繞組的接線方式等因素有關；線路的負序電抗和正序電

抗相等，零序電抗卻與正序電抗相差較大，查教材表4-3。

4-6什么叫復合序網(wǎng)？各種簡單不對稱短路的復合序網(wǎng)是什么？

答：所謂復合序網(wǎng)，是指根據(jù)邊界條件所確定的短路點各序量之間的關系，由各序網(wǎng)絡互相連

接起來所構成的網(wǎng)絡。

單相接地短路的復合序網(wǎng)是由正序網(wǎng)、負序網(wǎng)和零序網(wǎng)串聯(lián)而成的；兩相短路的復合序網(wǎng)是由

正序網(wǎng)和負序網(wǎng)并聯(lián)而成的；兩相接地短路的復合序網(wǎng)是由正序網(wǎng)、負序網(wǎng)和零序網(wǎng)并聯(lián)而成的。

4-7何謂正序等效定則？如何應用它來計算各種不對稱短路？

答：在簡單不對稱短路的情況下，短路點的正序電流與在短路點每一相中接入附加電抗X，）而

發(fā)生三相短路的電流相等，即/<?=一憶可，這就是正序等效定則。

入12+入A

各種不對稱故障時短路電流的絕對值/9為：/?=m（">/釐

附加電抗X,）和比例系數(shù)機<">可查教材表4-40

4-8什么叫短路電流的力效應？如何校驗電器及母線的動穩(wěn)定？

答：短路電流通過電氣設備和導體時，會產(chǎn)生很大的電動力，稱為短路電流的力效應。

一般電器滿足動穩(wěn)定的條件是；max》ish或/max》&；母線滿足動穩(wěn)定校的條件是乙Waal。

4-9什么叫短路電流的熱效應？如何校驗電器及母線的熱穩(wěn)定？短路發(fā)熱的假想時間是什么

意思？如何計算？

答：短路電流通過電氣設備和導體時，會產(chǎn)生很高的溫度，稱為短路電流的熱效應。

一般電器滿足熱穩(wěn)定的條件是中》；母線滿足熱穩(wěn)定的條件是々.max24或A>Amin。

假想時間必〃是指用穩(wěn)態(tài)短路電流〃來代替實際短路電流Ikt,在該時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與實際短

路電流〃在短路時間4內(nèi)產(chǎn)生的熱量0相等。假想時間包括周期分量假想時間小皿,」,和非周期分量

假想時間兩部分，即勤小"心”=tima.p+tima.np。

4-10某工廠變電所裝有兩臺并列運行的S9-800（Y,yn0接線）型變壓器，其電源由地區(qū)變電站

通過一條8km的10kV架空線路供給。已知地區(qū)變電站出口斷路器的斷流容量為500MVA,試用標

幺制法求該廠變電所10kV高壓側和380V低壓側的三相短路電流人、卻,、及三相短路容量S-

解：(1)取54=10()MVA,Ud]=10.5kV,Ud2=0.4kV,則

100

普=-—kA=5.5kA，J=4一=kA=144.3kA

6>Udi73x10.5V3t/J2V3x0.4

（2）計算各元件電抗標幺值

.S.,_100

系統(tǒng)

Av=---=----=0.2

s“500

線路X/=芭/與=0.4*8*-^=2.9

w1U：10.52

Z%%4.5100

變壓器X*-----x--5.625

100SN1000.8

(3)口點短路：X1=X；+Xi=02+2.9=3.1

X*=X；+X"?=0.2+2.9+^^=5.9125

（4）1<2點短路:2

4-11如圖4-32所示網(wǎng)絡，各元件的參數(shù)己標于圖中，試用標幺值法計算k點發(fā)生三相短路時

短路點的短路電流。

圖4-32習題4-11附圖

解：（1）取S.=100MVA,Ud=U（IV，則各元件電抗標幺值為

X*=0.4x50x-^=0.151

線路

H52

y*/%〉10.5100

變壓器yx1------x0.525

100SN100----20

電抗器七二器含患二舒石果斯閡工儂

4-12在圖4-33所示電力系統(tǒng)中，所有發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機。各元件的參數(shù)如下：發(fā)電機

Gl、G2容量均為31.25MVA,X；=0.13,發(fā)電機G3容量為50MVA,X；=0.125;變壓器T1、

T2每臺容量為31.5MVA,U*%=10.5,變壓器T3容量為50MVA,4%=10.5;線路WL的長度

為50km,單位長度電抗為0.4C/km,電壓為UOkV級，試用運算曲線法計算10kV電壓級的k點

發(fā)生短路時Os和0.2s時的短路電流。

圖4-33習題4-12附圖

解：(1)作等效電路取Sd=100MVA,Ud-Uav,則各元件電抗標幺值為

發(fā)電機Gl、G2X：=X；=0.13x—^-=0.416

'231.25

X；=X；=0.1()5x獨=0.333

變壓器Tl、T2

3431.5

__>*_.__100___

發(fā)電機G3Xc—0.125x-0.25

550

變壓器T3X：=().105x—=0.21

65()

；

線路WLX=0.4x5()x-^-=0.151

作等值電路如下圖所示。

(2)化簡網(wǎng)絡，求各電源到短路點的轉移電抗

將X：、X；、X；作Y—△變換得：

因此，各發(fā)電機對短路點的轉移電抗分別為

G1支路X,；=X；=1.49

G2支路X；?=X；=0.416

G3支路X；*=X；=1.216

(3)求各電源的計算電抗

(4)查計算曲線數(shù)字表，并用差值法求短路電流周期分量標幺值

對汽輪發(fā)電機Gl,X；=0.467,查附錄表B-1可得

當X；=0.46時/；=2.302,/*2=1.95

當X：=0.48時=2.203,/*2=1.879

因此，當X；=0.467時，f=Os和，=0.2s時的短路電流電流周期分量標幺值分別為

同理，對汽輪發(fā)電機G2,X；2=013,查附錄表B-1可得/=0s和f=0.2s時的短路電流電流

周期分量標幺值分別為

對汽輪發(fā)電機G3,X、=0.608,查附錄表B-1可得f=Os和f=0.2s時的短路電流電流周期

分量標幺值分別為

(5)計算短路電流有名值

歸算到短路點的各電源的額定電流為

3125

Gl、G2支路I.=——kA=1.72kA

’73x10.5

G3支路底=—kA=2.75kA

V3xl0.5

因此，r=0s和，=0.2s時的短路電流電流周期分量有名值分別為

4-13已知某一不平衡的三相系統(tǒng)的=80/10。V,UB=70N135°V,C/c=85Z175°V,

試求其正序、負序及零序電壓。

解：

4-14某10kV母線三相水平平放，型號LMY-60x8mm2,已知/"=/,=21kA,母線跨距

1000mm,相間距250mm,跨距數(shù)大于2,短路持續(xù)時間為2.5s,系統(tǒng)為無窮大，試校驗此母線的動

穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。

解：(1)熱穩(wěn)定校驗：tima=tk=2.5s

查表4-6得，鋁母線的熱穩(wěn)定系數(shù)C=87A//mm2,因此最小允許截面為

22

母線的實際截面積A=60X8mm=480mm>Amin,所以熱穩(wěn)定滿足要求。

（2）動穩(wěn)定校驗：ish=2.55x21kA=53.55kA

?s—b250-60

=2.79>2,故取K^l。

b+h~60+8

則母線受到的最大電動力為

母線的彎曲力矩為：母=^^=19867）lN.m=198.67Nm

1010

mZJIA/十八一r一才、i4.、Lh0.06~x0.00831八-73

母線的截面系數(shù)為：W=---=-------------m=48x10m

66

°"/gPa=414xI07pa

母線的計算應力為:

鋁母線排的最大允許應力cr〃=6.9xl()7pa>b',所以動穩(wěn)定滿足要求。

第五章

5-1熄滅電弧的條件是什么？開關電器中常用的滅弧方法有哪些？

答：滅弧的條件是去游離率大于游離率。開關電器中常用的滅弧方法有速拉滅弧法、冷卻滅弧

法、吹弧滅弧法、長弧切短滅弧法、粗弧分細滅弧法、狹縫滅弧法、采用多斷口滅弧法和采用新型

介質(zhì)滅弧法等。

5-2高壓斷路器、高壓隔離開關和高壓負荷開關各有哪些功能？

答：高壓斷路器不僅能通斷正常負荷電流，而且能切斷一定的短路電流，并能在保護裝置作用

下自動跳閘，切除短路故障；高壓隔離開關的主要功能是隔離高壓電源，保證人身和設備檢修安全,

同時還具有倒閘操作和通斷小電流的功能；高壓負荷開關可以通斷一定的負荷電流和過負荷電流，

有隔離開關的作用，但不能斷開短路電流。

5-3倒閘操作的基本要求是什么？

答：倒閘操作的基本要求是：合閘送電時，先合上隔離開關，再合上斷路器；跳閘斷電時，先

斷開斷路器，再斷開隔離開關。

5-4低壓斷路器有哪些功能？按結構型式可分為哪兩大類？

答：低壓斷路器既能帶負荷通斷電路，又能在線路發(fā)生短路、過負荷、低電壓（或失壓）等故

障時自動跳閘。低壓斷路器按結構型式分，有塑料外殼式和萬能式兩大類。

5-5熔斷器的主耍功能是什么？什么是“限流”式熔斷器？

答：熔斷器的主要功能是對電路及其設備進行短路或過負荷保護。“限流”式熔斷器是指熔斷器

的滅弧能力很強，滅弧速度很快，能在短路電流未達到?jīng)_擊值以前完全熄滅電弧。

5-6避雷器有何功能？有哪些常見的結構型式？各適用于哪些場合？

答：避雷器用于防止雷電產(chǎn)生的過電壓沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護

設備的絕緣。避雷器按結構型式分，有保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器和金屬氧化物避雷器等。

其中，保護間隙和管型避雷器一般用于戶外輸電線路的防雷保護，閥型避雷器和金屬氧化物避雷器

主要用于變配電所的進線防雷電波侵入保護。

5-7Dyn11接線配電變壓器和YynO接線配電變壓器相比較有哪些優(yōu)點？

答：Dynll接線變壓器能有效地抑制3的整數(shù)倍高次諧波電流的影響；Dyn11接線變壓器的零

序電抗比YynO接線變壓器小得多，更有利于低壓側單相接地短路故障的切除；Dynll接線變壓器承

受單相不平衡負荷的能力遠比YynO接線的變壓器大。

5-8什么是電流互感器的誤差？電流互感器的常用接線方式有哪幾種？

答：電流互感器的誤差包括電流誤差（比值差）和相位誤差（角差）。電流誤差力是二次電流的

測量值乘以額定變流比K,與一次電流數(shù)值差的百分數(shù)；相位差心是-〃與人的相角差。

電流互感器常用的接線方式有一相式接線、兩相不完全星形接線、兩相電流差接線和三相完全

星形接線。

5-9什么是電壓互感器的誤差？電壓互感器的常用接線方式有哪幾種？

答：電壓互感器的誤差吧包括電壓誤差（比值差）和相位誤差（角差）。比值差，是二次電壓

的測量值乘以額定變壓比K“與一次電壓數(shù)值差的百分數(shù)；相位差6.是-%與“的相角差。

5-10什么是高壓開關柜的“五防”？固定式開關柜和手車式開關柜各有哪些優(yōu)缺點？

答：①防止誤跳、誤合斷路器：②防止帶負荷分、合隔離開關；③防止帶電掛接地線；④防止

帶地線合閘；⑤防止誤入帶電間隔。

固定式開關柜具有價格低，內(nèi)部空間大，運行維護方便等優(yōu)點，但體積較大；手車式開關柜具

有靈活性好、檢修安全、供電可靠性高、安裝緊湊和占地面積小等優(yōu)點，但價格較貴。

5-11對電氣主接線的基本要求是什么？電氣主接線有哪些基本形式？各有什么優(yōu)缺點？

答：對電氣主接線的基本要求是安全、可靠、靈活、經(jīng)濟。電氣主接線的基本形式有線路-變壓

器單元接線、單母線接線、單母線分段接線、單母線帶旁路母線接線、雙母線接線、橋式接線等。

線路-變壓器單元接線的優(yōu)點是接線簡單，所用電氣設備少，配電裝置簡單，節(jié)約投資。缺點是

該單元中任一設備發(fā)生故障或檢修時，變電所要全部停電，供電可靠性都不高，只可供三級負荷。

單母線接線的優(yōu)點是接線簡單、使用設備少、操作方便、投資少、便于擴建。缺點是當母線及

母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開全部電源，造成整個配電裝置停電；當檢修一回路的斷路器

時，該回路要停電。

單母線分段接線既保留了單母線接線簡單、經(jīng)濟、方便等優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電的

可靠性。但仍不能克服某一回路斷路器檢修時，該回路要長時間停電的顯著缺點，同時這種接線在

一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線上的所有回路都要長時間停電。

單母線加旁路母線接線解決了出線斷路器檢修時的停電問題，但其缺點是需要增加一組母線、

專用的旁路斷路器和旁路隔離開關等設備，使配電裝置復雜，投資增大，且隔離開關要用來操作，

增加了誤操作的可能性。

雙母線接線具有以下優(yōu)點：①輪換檢修母線而不致中斷供電；②檢修任一回路的母線隔離開關

時僅使該回路停電；③工作母線發(fā)生故障時，經(jīng)倒閘操作這一段停電時間后可迅速恢復供電；④檢

修任一回路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器來代替，不致于使該回路的供電長期中斷。

但雙母線接線也存在以下缺點：①在倒閘操作中隔離開關作為操作電器使用，容易誤操作；②

工作母線發(fā)生故障時會引起整個配電裝置短時停電；③使用的隔離開關數(shù)目多，配電裝置結構復雜,

占地面積較大，投資較高。

橋形接線中四個回路只有三個斷路器，投資小，接線簡單，供電的可靠性和靈活性較高，適用

于向一、二類負荷供電。

5-12電氣設備選擇的一般原則是什么？如何校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定？

答：電氣設備選擇的一般原則是：按正常工作條件選擇額定電流和額定電壓，按短路情況進行

校驗動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定。

電氣設備滿足動穩(wěn)定的條件是"ax》Kh或'max》卻；滿足熱穩(wěn)定的條件是》/片.〃。

5-13某10/0.4kV車間變電所，總計算負荷為980kVA,其中一、二類負荷700kVA。試初步選

擇該車間變電所變壓器的臺數(shù)和容量。

解：因為有一、二類負荷，所以應選兩臺變壓器。

變壓器容量應同時滿足以下兩個條件：

Sra0.7S30=0.7x980=686kVA且ST>530(|+|1)=700kVA

查附錄表A-1,選兩臺10/0.4kV、S9—800kVA的變壓器。

5-14某廠的有功計算負荷為3000kW,功率因數(shù)為0.92,該廠6kV進線上擬安裝一臺SN10-10

型斷路器，其主保護動作時間為1.2s,斷路器分閘時間為0.2s,其6kV母線上的4=〃=20kA,試

選擇該斷路器的規(guī)格。

解-I--3000-3138A

W.maxNcos(p73X6X0.92''

查附錄表A-15,選擇SN10—1011/1000型斷路器，設備具體參數(shù)及計算數(shù)據(jù)見下表。

高壓斷路器選擇表

安裝地點的電氣條件所選設備的技術數(shù)據(jù)

序號結論

項目數(shù)據(jù)項目SN10—1011/1000

1Uwi/kV6UN&V10合格

2'w.max/A313.81N/A1000合格

3Sk/MVA218S℃/MVA300合格

4/kA51，max，kA80合格

5/、/（kA2.s）合格

5-15試選擇圖5-63中l(wèi)OkV饋線上的電流互感器。已知該線路的最大工作電流為70A,線路

上的短路電流為人=4.6kA,繼電保護動作時間為2s,斷路器分閘時間為0.2s,電流互感器二次回

路采用2.5mn?的銅心塑料線，互感器與測量儀表相距4m.?

解：（1）準確度校驗：查附錄表A-25,電流互感器

二次側的負荷統(tǒng)計見下表：

電流互感器二次側負荷統(tǒng)計表

二次線圈負荷（VA）

儀表型式

A相C相

46L1-A0.35

46D1-W0.60.6

DS10.50.5

圖5-63習題5-4附圖

總計1.451.1

由上表知，其最大負荷為1.45VA。取R,=0.1。，則滿足準確度等級的連接導