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供配电技术习题解答1.1问题与思考1何谓动力系统？何谓电力系统？电力网？答：由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组成的电能与热能的整体称作动力系统。电力系统是动力系统的一部分，由一个发电厂的发电机及配电装置、变电站、输配电线路及用户的用电设备组成。电力网是电力系统的一部分，由各类变电站和各种不同电压等级的线路连接起来组成的统一网络，其作用是输送和分配电能。2某发电厂的发电机总发电量可高达3kMW，所带负荷仅为2.4kMW。问：余下的0.6kMW电能到哪儿去了？答：发电厂发出的交流电不能直接储存，决定了电能的生产、输送、分配和使用必须同时进行，而且要保持动态平衡。因此，这个发电厂的总发电量虽然可高达3kMW，但是由于它所带负荷仅为2.4kMW，所以，它实际发出的电量并不等于它的最高发电量，扣除厂用电和网损之后，它的实际发电量与用户消耗的有功功率完全相等。因此，也没有余下的电能。3电力系统为什么要求“无功功率平衡”？如果不平衡，会出现什么情况？答：发电机、调相机、电力电容器及高压输电线路的充电电容都是产生无功功率的“容性装置”，而实际生产中广泛使用的异步电动机、电抗器、输电线路的电抗等都是需要大量无功功率的“感性装置”。当发电厂供给线路的无功功率过剩时就会造成线路电压和升高；无功功率不足时又会造成线路电压降低。因此，电力系统要求“无功功率平衡”。如果无功功率不平衡，则电网供出的电压波动就会很大，无论电压过高还是过低，都会对电气设备和电力系统自身的安全产生很大的危害。无功严重不足时还能造成“电压崩溃”使局部电网瓦解。1.2 问题与思考1一次能源包括哪些？说说电能是一次能源吗？答：一次能源包括煤炭、石油及其产品；天然气等燃烧释放的热能；水由于落差产生的动能；核裂变释放的原子能；风的动能、太阳能、地热能、潮汐能等。电能不是一次能源，电能是由一次能源转化而得的二次能源。2枢纽变电所和一般变电所有哪些区别？答：枢纽变电所的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。而一般变电所的一次电压大多是110kV，二次电压为10kV或以下等级。3热电厂和凝汽式电厂有什么不同？这类火力发电厂通常建在哪些地方？答：凝汽式电厂和热电厂都属于火电厂。多数凝汽式电厂一般建在煤矿、煤炭基地附近，或建在铁路交通便利的地方，这类火电厂发出来的电能，通过高压输电线路送到负荷中心，仅向用户供出电能。热电厂则不仅向用户供电，同时还向用户供蒸汽或热水。由于供热距离不宜太远，所以热电厂多建在城市和用户附近。1.3 问题与思考1中性点不接地系统若发生单相接地故障时，其故障相对地电压等于多少？此时接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的多少倍？答：中性点不接地系统若发生单相接地故障时，线电压不变而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍，即升至为线电压数值，此时接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的3倍。2电力系统中性点接地方式有哪几种？采用中性点不接地系统有何优缺点？答：在电力系统中，中性点工作接地方式有：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种。其中中性点不接地方式一直是我国配电网采用最多的一种方式。该接地方式在运行中如发生单相接地故障，其流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，当35kV、10kV电网限制在10A以下时，若是接地电流很小的瞬间，故障一般能自动消除，此时虽然非故障相对地电压升高，但系统还是对称的，故在电压互感器发热条件许可的情况下，允许带故障连续供电2小时，为排除故障赢得了时间，相对提高了供电的可靠性，这也是中性点不接地系统的主要优点，其次，中性点不接地系统不需要任何附加设备，投资小，只要装设绝缘监视装置，以便发现单相接地故障后能迅速处理，避免单相故障长期存在而发展为相间短路或多点接地事故。在这种系统中，电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计，而且应装交流绝缘监察装置。当发生单相接地故障时，可立即发出信号通知值班人员。1.4 问题与思考1衡量电能质量的两个重要指标是什么？答：电压和频率是衡量电能质量的两个重要指标。2用户电能的频率是通过什么环节进行调整的？在供配电系统中频率可调吗？答：用户电能的频率调整主要依靠发电厂调节发电机的转速实现的。在供配电系统中频率是不可调的，只能通过提高电压的质量来提高供配电系统的电能质量。3何谓电压波动与闪变？电压正弦波畸变是什么原因造成的？答：电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。周期性电压急剧变化引起电源光通量急剧波动而造成人的视觉感官不舒适的现象，称为闪变。电压波形畸变是由于电力系统中存在大量的非线性供用电设备，使得电压波形偏离正弦波而造成的。1.5 问题与思考1供配电电压的选择主要取决于什么？答：供配电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。因为，在输送功率一定的情况下，若提高供电电压，就能减少电能损耗，提高用户端电压质量；另一方面，电压等级越高，对设备的绝缘性能要求随之增高，投资费用相应增加。2我国工矿企业用户的供配电电压通常有哪些等级？答：我国工矿企业用户的供配电电压有高压和低压两种，高压供电通常指610kV及以上的电压等级。中、小型企业通常采用610kV的电压等级，当6kV用电设备的总容量较大，选用6kV就比较经济合理；对大型工厂，宜采用35110kV电压等级，以节约电能和投资。低压供配电是指采用1kV及以下的电压等级。大多数低压用户采用380/220V的电压等级，在某些特殊场合，例如矿井下，因用电负荷往往离变配电所较远，为保证远端负荷的电压水平，要采用660V电压等级。3为什么提倡提高低压供配电的电压等级？答：提倡提高低压供配电的电压等级，目的是为了减少线路的电压损耗，保证远端负荷的电压水平，减小导线截面积和线路投资，增大供配电半径，减少变配电点，简化供配电系统。同时也是节电的一项有效措施，在世界上已经成为一种发展趋势。1.6 问题与思考1对供配电系统的基本要求有哪些？答：用户对供配电系统的基本要求是经济性、安全性和可靠性。2供配电系统的负荷如何划分的？答：供配电系统的负荷，按其对供电可靠性的要求，通常分为三级。其中一级负荷：若对此负荷停电，将会造成人的生命危险及设备损坏，打乱复杂的生产过程，造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。二级负荷：若对此种负荷停电，将会造成工厂生产机器部分停止运转，或生产流程紊乱且难以恢复，致使产品大量减产，工厂内部交通停顿，造成一定的经济损失，或使城市居民的正常生活受到影响。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的其他负荷均属于三级负荷。3对供配电系统的布置有哪些方面的要求？答：对供配电系统的布置要求包括：便于运行维护和检修：值班室一般应尽量靠近高低压配电室，特别是靠近高压配电室，且有直通门或与走廊相通。运行要安全：变压器室的大门应向外开并避开露天仓库，以利于在紧急情况下人员出入和处理事故。门最好朝北开，不要朝西开，以防“西晒”。进出线方便：如果是架空线进线，则高压配电室宜位于进线侧。户内供配电的变压器一般宜靠近低压配电室。节约占地面积和建筑费用：当供配电场所有低压配电室时，值班室可与其合并。但这时低压电屏的正面或侧面离墙不得小于3m。高压电力电容器组应装设在单独的高压电容器室内，该室一般临近高压配电室，两室之间砌防火墙。低压电力电容器柜装在低压配电室内。留有发展余地，且不妨碍车间和工厂的发展。在确定供配电场所的总体布置方案时应因地制宜，合理设计，通过几个方案的技术经济比较，力求获得最优方案。4什么叫电气间距？试根据表1-2和表1-3分别计算并验证10KV户外、户内B1和C值的正确性。答：为保证供配电系统运行中电气设备及人员的安全和检修维护工作及搬运的方便，供配电装置中的带电导体的相间、导体相对地面之间都应有一定的距离，以保证设备运行或过电压时空气绝缘不会被击穿，这个距离称为电气间距。10KV户外：B1=A1+750=200+750=950mm C=A1+2300200=200+2300200=2700mm正确。10KV户内：B1=A1+750=125+750=875mm C=A1+2300=125+2300=2425mm正确。2.1 问题与思考1电力变压器主要由哪几部分组成？变压器在供配电技术中起什么用途？ 答：电力变压器主要由铁心、线圈、油箱、储油柜以及绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成。在电力系统中，变压器占有极其重要的地位。在供配电技术中的主要用途表现在以下两点：电能供出电能时，利用变压器升高发电机的出口电压，以减少线路中的能量损耗和提高电能利用率；向用户分配电能时，又可利用变压器把电压降低，以满足用户的需要和提高用电的安全性。2变压器并联运行的条件有哪些？其中哪一条应严格执行？答：变压器并联运行的条件：并联各变压器的联结组别标号相同；并联各变压器的变比相同（允许有0.5%的差值）；并联各变压器的短路电压相等（允许有10%的差值）。其中第条必须严格执行，即联结组别标号不同的变压器绝不能并联运行。3单台变压器容量确定的主要依据什么？若装有两台主变压器，容量又应如何确定？答：单台变压器的额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Se，留有裕量，并考虑变压器的经济运行，即按照SN（1.151.4）Se；通常车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kVA。若装有两台主变压器，每台主变压器的额定容量SN应同时满足以下两个条件：当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求，即SN（0.60.7）Se；任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总容量的需求，即SNSe + Se。2.2 问题与思考1高压熔断器在电网线路中起何保护作用？答：高压熔断器是用来防止高压电气设备发生短路和长期过载的保护元件，是一种结构简单，应用最广泛的保护电器。2高压隔离开关在电力线路中起何作用？高压负荷开关与高压隔离开关有何不同？答：高压隔离开关主要用于隔断高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。高压负荷开关则主要用于10kV配电系统接通和分断正常的负荷电流。3高压开关电器中熄灭电弧的基本方法有哪些？答：高压开关电器中熄灭电弧的基本方法有磁吹法、油吹法、真空灭弧法和六氟化硫灭弧法。4目前我国经常使用的高压断路器根据灭弧介质的不同分有哪些类型？其中高压真空断路器和六氟化硫断路器具有哪些特点？答：目前我国经常使用的高压断路器根据灭弧介质不同，可分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器和磁吹断路器等。其中高压真空断路器具有体积小、重量轻、灭弧工艺及材料要求高且不需要检修灭弧器，维护简单等特点，适用于要求频繁操作的场合。六氟化硫断路器则是利用SF6气体做灭弧和绝缘介质，其特点是分断能力强、噪声小，无火灾危险，适用于频繁操作。5电压互感器和电流互感器在高压电网线路中的作用各是什么？在使用时它们各应注意哪些事项？答：电压互感器和电流互感器作为供配电技术中一次系统和二次系统之间的联络元件，其中电压互感器用来把一次系统中的高电压转换成二次系统中的标准量程100V的低电压值；电流互感器把一次系统中的大电流转换成二次系统中标准量程5A的小电流，使二次电路正确反映一次系统的正常运行和故障情况。在使用中电压互感器的二次侧需可靠接地，并且不允许短路；电流互感器的二次侧需可靠接地，且不允许开路。2.3 问题与思考1PGL低压配电屏适用哪些场合使用？答：PGL型低压配电屏一般作为发电厂、变电站、工矿企业的动力配电及照明供电设备上使用，同时也适用于交流50Hz、额定工作电压不超过380V，额定工作电流1600A及以下的低压配电系统中。2试述高压开关柜在电气和机械联锁上采取的“五防”内容。答：高压开关柜在电气和机械联锁上采取的“五防”内容有：防止误合闸、误分断断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止向已经接地的部位送电；防止带电挂接地线；防止误入带电间隔。3.1 问题与思考1变配电所对电气主接线的设计一般从哪些方面进行评价？变配电所对电气主接线的基本要求有哪些？答：变配电所对电气主接线的设计一般从可靠性、灵活性和经济性等方面进行评价。变配电所对电气主接线的基本要求有：(1)应符合国家有关标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。(2)应满足电力负荷特别是一、二级负荷对供配电的可靠性要求。(3)应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修 ，且适应负荷的发展。(4)在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单、投资少、运行费用低，并且节约电能和有色金属消耗量。2供配电系统中的电气主接线中，通常配置哪些电气设备？答：供配电系统中的电气主接线中，通常配置的电气设备有高压隔离开关、接地开关和接地器、避雷器、阻波器、耦合电容器、电流、电压互感器等。3何谓母线？母线在供配电系统中起什么作用？答：供配电系统中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，统称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。母线按结构分为硬母线和软母线。硬母线又分为矩形母线和管形母线。其中矩形硬母线一般使用于主变压器至配电室内，其优点是施工安装方便，运行中变化小，载流量大，但造价较高。软母线通常用于室外，因空间大，导线有所摆动也不致于造成线间距离不够。软母线施工简便，造价低廉。3.2 问题与思考1常见的典型电气主接线方式包括哪些？单母线分段接线有何特点？答：常见的典型电气主接线方式包括单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线带旁母接线、桥式接线等。其中单母线分段接线的特点是：分段后母线和母线隔离开关可分段轮流检修。对重要用户，可从不同母线段引双回路供电。当一段母线发生故障、任一连接元件故障和断路器拒动时，由继电保护动作断开分段断路器，将故障限制在故障母线范围内，非故障母线继续运行，整个配电装置不会全停。2与单母线接线相比，双母线接线有何优点？双母线带旁母的接线方式是否很普遍？答：与单母线接线相比，双母线接线的优点是供电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便等优点。双母线加旁路母线主要解决了断路器和保护装置检修不停电问题，但旁路母线也带来了投资费用较大，占用设备间隔较多等诸多不利因素。随着近年来供配电系统可靠性的不断提高，继电保护装置实现微机自动化，特别是双重化配置的保护的施行，旁路母线的作用已经逐渐减弱，作为电气主接线的一个重要方案，带旁路母线的接线已经完成了它的历史作用，新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式。310kV/0.4kV变电所的电气主接线有哪些形式？各适用于什么场合？答：10kV/0.4kV变电所中只装有一台主变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据其高压侧采用的开关电器不同，有采用户外高压跌落式熔断器、采用隔离开关和户内式高压熔断器、选用负荷开关和高压熔断器以及选用隔离开关和高压断路器的接线方案，用它们接通和断开变压器空载电流。这类电气主接线方案通常只适合于小容量的三级负荷。装有两台主变压器的变电所，分有高压无母线、低压单母线分段，高压采用单母线、低压单母线分段和高低压侧均为单母线分段三种电气主接线方案，适用于一、二级负荷。4内桥式接线和外桥式接线各适用于哪些电压等级及场合？答：当线路只有两台变压器和两回输电线路时可采用桥式接线。其中内桥式接线适用于电压为35kV及以上、电源线路较长、变压器不需要经常操作的配电系统中；外桥式接线则一般应用于电压为35kV及以上、在运行中变压器经常切换，输电线路比较短的系统中。3.2 问题与思考1比较放射式与树干式供配电接线的优缺点，并说明其适用范围。答：放射式接线的特点是每个负荷由一单独线路供电，因此发生故障时影响范围小，可靠性高，控制灵活，易于实现集中控制，缺点是线路多，所用开关设备多，投资大，因此这种接线多用于供电可靠性要求较高的设备。树干式接线的特点是多个负荷由一条干线供电，采用的开关设备较少，但干线发生故障时，影响范围较大，所以供电可靠性较低，且在实现自动化方面适应性较差。这种接线方式比较适用于供电容量较小，而分布较均匀的用电设备组。2车间的低压电力线路主要有哪些接线方式？通常哪种方式应用最普遍？为什么？答：车间的低压电力线路主要有放射式接线、树干式接线、变压器干线式接线、环形接线和链式接线等方式。通常变压器-干线式接线方式主要应用于设备位置经常调整的机械加工车间。因为这种接线方式在变压器低压侧不设低压配电屏，只在车间墙上装设低压断路器 。总干线采用载流量很大的母线，贯穿整个车间，再从干线经熔断器引至各分支线，这样大容量的设备可直接在总干线上，而小容量设备则接在分干线上，因此，非常灵活的适应设备位置的调整。3.3 问题与思考1何谓硬母线？何谓软母线？铜母线、铝母线和钢母线各有何特点？它们分别适应于什么场合？答：工厂变电所中，用来汇集和分配电流的汇流排被称之为硬母线。三相交流硬母线按黄、绿、红标示，接地的中性线用紫色，不接地的中性线用蓝色，十分方便识别各相的母线。软母线即架空导线，是构成工厂供配电网络的主要元件，软母线通常选用裸导线。2通常架空导线选用什么类型的导线？这种类型的导线按其结构不同可分为哪两种形式？工厂中最常用的是哪一种？在机械强度要求较高的35kV及以上架空线路多采用哪种绞线？答：架空导线通常选用裸导线，按其结构不同可分为单股线和多股绞线。绞线又有铜绞线、铝绞线和钢芯铝绞线之分。在工厂中最常用的是铝绞线；在机械强度要求较高的35kV及以上架空线路多采用钢芯铝绞线。4.1 问题与思考1何谓操作电源？操作电源分有哪几类？其作用有何不同？答：操作电源主要是向二次回路提供所需的电源。操作电源分有直流和交流两大类，其中直流操作电源按电源性质可分为由蓄电池组供电的独立直流电源和交流整流电源，主要用于大、中型变配电所；交流操作电源包括由变配电所用主变压器供电的交流电源和由仪用互感器供电的交流电源，通常用于小型变配电所。2复式整流装置为什么可以保证在短路时仍能可靠供电？答：复式硅整流操作电源有两部分供电，一是由变压器或电压互感器供电，二是由反应故障电流的电流互感器电流源供电。因此，当发生短路故障时，复式硅整流操作电源仍能可靠供电。3电气回路中为什么要装设绝缘监察装置？直流绝缘监察装置是如何发出音响和灯光信号的？答：电气回路中为了能正确反映直流系统的任一极绝缘电阻下降情况以及绝缘电阻的大小、能测量绝缘电阻下降的极性和有助于绝缘电阻下降点的查找。要求装设绝缘监察装置。绝缘监察装置中的监视转换开关有“信号”、“测量位置1”、“测量位置2”三个位置。一般情况下，其手柄置于“信号”位置，接地信号继电器线圈在电桥的检流计位置上，当母线绝缘电阻下降，造成电桥不平衡时，接地信号继电器动作，其常开触点闭合，光字牌亮，同时发出音响信号。4直流回路一点接地后还能继续运行吗？两点接地呢？答：在直流系统中，正、负母线对地是悬空的，当发生一点接地时，并不会引起任何危害，直流回路仍能继续运行，但必须及时消除一点接地情况。否则，当另一点接地而形成两点接地情况时，就会引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的误动作。5断路器控制回路应满足哪些基本要求？答：断路器控制回路应满足的基本要求如下：能手动和自动合闸与跳闸。能监视控制回路操作电源及跳、合闸回路的完好性；应对二次回路短路或过负荷进行保护。断路器操动机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，在合闸或跳闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合闸或跳闸电源。应有反应断路器手动和自动跳、合闸的位置信号。应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施。断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线。对于采用气压、液压和弹簧操动机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视和闭锁回路。4.2 问题与思考1供配电系统继电保护的基本要求有哪些？何谓选择性动作？什么是灵敏度？答：供配电系统对继电保护的要求有四点：选择性、速动性、灵敏度和可靠性。其中选择性动作是指能挑选故障元件的能力。当供配电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。灵敏性是指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。2为什么电流速断保护有的带时限，有的不带时限？答：电流速断保护实际上就是一种瞬时动作的过电流保护。其动作时限仅仅为继电器本身的固有动作时间，它的选择性不是依靠时限，而是依靠选择适当动作电流来解决。速断过电流保护通过提高过电流保护的整定值来限制保护动作的范围，其靠近电源侧的保护是不加时限的瞬时动作保护。由于电流速断保护动作不带时限，为保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时电流速断保护不应动作，因此规定凡装设电流速断保护的线路，都必须装设带时限的过电流保护。3何谓保护装置的接线系数？三相短路时，两相两继电器接线的接线系数为多少？两相一继电器式接线的接线系数又为多少？答：表明流过继电器的电流与电流互感器二次电流之间关系的参量称为接线系数。两相两继电器接线方式将两只电流继电器分别与装设在A、C两相的电流互感器连接，因此又称为不完全星形接线。由于B相没有装设电流互感器和电流继电器，因此，它不能反应单相短路，只能反应相间短路，其接线系数在各种相间短路时均为1。两相一继电器接线方式中，三相短路时，对于两相都装有电流互感器的两相短路时，。当三相短路时，；只有一相装电流互感器的两相短路时，。4为什么要求继电器的动作电流和返回电流均应躲过线路的最大负荷电流？答：出现过流时，使继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，使继电器返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流。为避免在最大负荷通过时保护装置误动作，过电流保护的动作电流整定应该躲过线路的最大负荷电流； 为保证保护装置在外部故障切除后，能可靠地返回到原始位置，防止发生误动作，保护装置的返回电流也应该躲过线路的最大负荷电流。5何谓速断保护？速断保护和过电流保护有什么区别？答：过电流保护：当通过的电流大于继电器的动作电流时，保护装置启动，并用时限保护动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。电流速断保护：电流速断保护是一种不带时限的过电流保护，实际中电流速断保护常与过电流保护配合使用。两者的比较：过电流保护的范围是本级线路和下级电路，本级线路为过电流保护的主保护区，下级线路是其后备保护区。定时限过流保护整定简单，动作准确，动作时限固定，但使用继电器较多，接线较复杂，需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少，接线简单，可采用交流操作，但动作准确度不高，动作时间与短路电流有关，呈反时限特性，动作时限整定复杂；线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此，规定，当过电流保护动作时限超过.时，应装设瞬动的电流速断保护。6某高压线路采用两相两继电器接线方式去分流跳闸原理的反时限过电流保护装置，电流互感器的变流比为250/5，线路最大负荷电流为220A，首端三相短路电流有效值为5100A，末端三相短路电流有效值为1900A。试整定计算其采用GL15型电流继电器的动作电流和速断电流倍数，并校验其过电流保护和速断保护的灵敏度。解：电流继电器为GL型，所以其可靠系数为1.3，两相二继电器接线，接线系数取1，查资料得GL15型电流继电器返回系数不大于0.8，所以 此继电器的动作电流可取8A。速断保护的动作电流整定值为： 速断保护的动作电流可取50A。整定速断动作电流倍数为： 速断电流倍数为6.25。按规定，主保护Sp11.5，后备保护的Sp21.25。此题中，速断保护应为主保护，反时限保护应为后备保护。主保护的灵敏度校验：一次侧动作电流： 主保护的灵敏度按线路首端最小两相短路电流计算：1.5反时限过电流后备保护的灵敏度校验：二次侧动作电流： 后备保护的灵敏度按线路末端最小两相短路电流计算：1.25显然，保护整定满足灵敏度要求。 7高频保护的基本原理是什么？说明高频通道的构成。高频保护有何特点？答：高频保护的基本原理是将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成的高频电流通道，将此信号送至对端，比较两端电流相位或功率方向来确定保护是否应该跳闸。高频保护的结构由继电部分和通讯部分组成。高频保护的特点有在被保护线路两侧各装半套高频保护，通过高频信号的传递和比较来实现保护。保护区只限于本线路，动作时限不必与相邻元件保护相配合，全线切除故障都是瞬动的。高频保护不能反应被保护线路以外的故障，因此，不能作下一段线路的后备保护，所以线路上还需要装设其他保护作为本段及下一段线路的后备保护。选择性好，灵敏度高，广泛应用在110220kV及以上超高压电网中作线路主保护。保护因有收发信机等部分，故比较复杂，价格也比较昂贵。5.1 问题与思考1何谓电力系统的静态稳定性？何谓动态稳定性？答：正常运行的电力系统受到很小的扰动之后，自动恢复到原来运行状态的能力称为电力系统的静态稳定性。动态稳定性是指当电力系统和发电机在正常运行时受到较大干扰，使电力系统的功率发生相当大的波动时，系统能保持同步运行的能力。2保证系统静稳定可采取哪几种措施？动稳定呢？答：保证系统静稳定可采取的措施有：采用自动调节励磁装置，以实现减少发电机电抗，从而达到减少系统电抗的目的。采用按周波（频率）减负荷装置。增大电力系统的有功功率和无功功率的备用容量。保证系统动稳定的措施主要有快速切除短路故障，采用自动重合闸装置，采用电气制动和机械制动，变压器中性点经小电阻接地，设置开关站和采用强行串联电容补偿等。3造成系统功率发生大波动的因素有哪些？答：造成系统功率发生大波动的因素主要有：负荷的突然变化，例如切除或投入大容量的用电设备；切除或投入电力系统的某些元件，如发电机组、变压器、输电线路等；电力系统内发生短路故障。上述因素中，短路故障最危险，对中性点直接接地系统而言，三相短路由于其电压急剧下降，发电厂间的联系大大削弱，严重威胁电力系统运行的动态稳定性。4系统失去稳定性有哪些危害性？答：电力系统失去稳定时，系统内的同步发电机将失步，系统发生振荡，其后果将造成系统解列，甚至造成大面积用户停电，使国民经济遭受巨大损失。5.2 问题与思考1电力系统的经济运行包括哪些方面？答：电力系统的经济运行包含电网的经济运行、发电厂的经济运行、变配电站的经济运行以及综合起来考虑整个电力系统的经济运行。2为什么提高电力网的功率因数能降低能耗？提高功率因数的方法有哪些？答：根据PUIcos可知，若电力网的电压和输送的功率一定时，提高电力网的功率因数cos，线路电流就会减少，从而减少了线路上的功率损耗，提高功率因数的方法通常有两种措施：合理地选择调整异步电动机的运行，提高用户的功率因数（自然补偿法）；利用并联补偿装置提高用户的功率因数（人为补偿法）。3为什么提高电力网运行的电压水平能降低电能损耗？答：同样根据PUIcos可知，若电力网输送的功率和功率因数一定时，提高电压值，线路中的电流就会减小，从而降低了电能损耗。4为什么改变电力网的接线及运行方式能降低电能损耗？答：改变电力网的接线及运行方式，就是在有条件的地方，将开式网改为闭式网运行，当电力网开式运行时改为闭式运行，其有功功率的损耗可降低数倍。5.3 思考与问题1供配电技术中有哪些常用的防误装置？答：变配电所常用的防误装置有机械闭锁、电气闭锁、电磁闭锁、红绿牌闭锁、电脑闭锁等。2五防解锁操作有何规定？答：五防解锁操作中必须遵守下列规定：防误装置解锁钥匙的保管：运行人员不准随手携带解锁钥匙，解锁钥匙应放在专用信封内封好保管，作为每次交接班内容之一。操作中必须解锁时应做到：a.操作人、监护人发现防误装置失灵时，应停止操作，一同离开操作现场，到控制室向值班长或站长汇报防误装置失灵情况。经值班长或所长会同至少两名班员检查设备实际位置，确认解锁不会发生误操作后，才可向当值调度申请使用防误解锁钥匙进行操作。例如线路停电恢复操作，应到达现场检查该断路器在断开位置，线路断路器绿灯亮，控制盘表计指示为零；倒母线操作应到达现场检查母联分段断路器在合上位置，母联分段控制盘上断路器红灯亮，三相电流表计有指示。b.值班长将上述情况向当值调度汇报，在调度同意使用防误解锁钥匙进行操作后，值班长应在解锁操作记录簿上做好记录，才可拆开解锁信封取出防误解锁钥匙交监护人使用。c.操作人和监护人使用防误解锁钥匙进行操作时，更应认真执行倒闸操作监护制度，再次检查设备的实际位置，认真核对铭牌，防止发生误操作事故。解锁操作只允许在当值调度员批准的内容中进行。d.操作结束后，监护人将防误解锁钥匙交还值班长，值班长应将防误解锁钥匙装入专用信封并封好，按值移交，并将缺陷情况填写缺陷单上报。5.4 问题与思考1对断路器运行操作的要求有哪些？答：对断路器运行操作的要求有：严禁将拒绝跳闸的断路器投入运行。禁止将有严重缺油，严重漏油或严重漏气的断路器投入运行。电动合闸时，应监视直流屏电流表的摆动情况，以防烧坏合闸线圈。电动跳闸时，若发现绿灯不亮，红灯已灭，应立即拔掉短路器操作回路控制保险，以防烧坏跳闸线圈。断路器合闸后，因拉杆断裂造成一相未合闸，造成缺相运行时，应立即停止运行。5.5 问题与思考1什么叫做倒闸操作？倒闸操作应具备哪些条件？答：使电气设备从一种状态转换到另一种状态的过程称为倒闸，此过程中进行的操作叫做倒闸操作。倒闸操作现场还必须具备以下条件：变配电所的电气设备必须标明编号和名称，字迹清楚、醒目，不得重复，设备有传动方向指示、切换指示，以及区别相位的漆色，接地闸刀垂直连杆应漆黑色或黑白环色。设备应达到防误要求，如达不到，必须经上级部门批准。各控制盘前后、保护盘前后、端子箱、电源箱等均应标明设备的编号、名称，一块控制盘或保护盘有两个及以上回路时要划出明显的红白分界线。运行中的控制盘、保护盘盘后应有红白遮栏。所内要有和实际电路相符合的电气一次系统模拟图和继电保护图.变配电所要备有合格的操作票，还必须根据设备具体情况制订出现场运行有关规程、操作注意事项和典型操作票。要有合格的操作工具和安全用具，如验电器、验电棒、绝缘棒、绝缘手套、绝缘靴和绝缘垫等，接地线和存放架均应编号并对号入座。要有统一的、确切的调度术语，操作术语。值班人员必须经过安全教育、技术培训，熟悉业务和有关规章制度，经上岗考试合格后方能担任副值、正值或值班长，接受调度命令进行倒闸操作或监护工作。值班人员如调到其他所值班时也必须按第8条规定执行。新进值班人员必须经过安全教育技术培训3个月，培训后由所长、培训员考试合格后，经工区批准才可担任实习副值，而且必须在双监护下才能进行操作。值班人员在离开值班岗位13个月后，再回到岗位上时必须复习规章制度，并经所长和培训员考核及格后方可上岗工作。离开岗位3个月以上者，要经上岗考核合格后方能上岗。2断路器不能分、合闸如何处理？断路器非全相分、合闸如何检查处理？答：当断路器出现非全相合闸时，首先要恢复其全相运行。当两相合上一相合不上时，应再合一次，如仍合不上则应将合上的两相拉开；如一相合上两相合不上时，则应将合上的一相拉开，然后再作其他处理。若断路器出现非全相分闸时，应立即设法将未分闸相拉开，如仍拉不开应利用母联或旁路进行倒换操作，之后通过隔离开关将故障断路器隔离。6.1 问题与思考1何谓负荷曲线？负荷曲线分有哪几种类型？与负荷曲线有关的物理量有哪些？答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时和平均负荷和负荷系数。6.2 问题与计算1什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？答：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷。年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时，其平均功率称之为半小时最大负荷P30。通常把半小时最大负荷P30称为“计算负荷”。计算负荷是供配电系统设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.2需要系数的含义是什么？答：需要系数表明用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。需要系数Kd不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素都有关，因此应尽可能地通过实际测量分析确定，一般设备台数多时取较小值，台数少时取较大值，以使尽量接近实际。3确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？答：用需要系数法来求计算负荷，其特点是简单方便，计算结果较符合实际，而且长期使用已积累了各种设备的需要系数，因此是世界各国均普遍采用的基本方法。二项式法的特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。4如何将单相负荷简便地换算为三相负荷？答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备；这样换算：当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。当单相设备的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。5已知线电压为380V的三相供电线路供电给35台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较大容量的电动机有7.5kW1台，4kW3台，3kW12台。试分别用需要系数法和二项式系数法确定其计算负荷。解：这是一个单组用电设备的计算负荷求解题。首先应用需要系数法求解。查表6-1选取Kd=0.2，cos=0.5，tan=1.73，根据公式（6.9）可求得： kW根据式（6.10）得：kvar根据式（6.11）得：kVA根据式（6.12）得：A应用二项式系数法求解，b=0.14，c=0.4，x=5，cos=0.5，tg=1.73，则根据式（6-17）可得： kvar kVA根据式（6.12）得：A6有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量为150kW，电焊机5台，共15.5kW，利用率只有65%，通风机4台，共4.8kW，车间采用380/220V线路供电，试确定该车间的计算负荷解：因为求解对象是车间的计算负荷，所以应用需要系数法求解。冷加工机床组：查表6-1选取Kd1=0.2，cos1=0.5，tan1=1.73，可求得： kWkvar电焊机组：查表6-1选取Kd2=0.35，cos2=0.7，tan2=1.02，：可求得：额定总容量为 通风机组：查表6-1选取Kd3=0.8，cos3=0.8，tan3=0.75，可求得：考虑到用电设备不可能同时投入的因素，取同时系数Kp、KQ均为0.9，则总有功计算负荷为 kW总无功计算负荷为 kvar总视在计算负荷为 kVA总的计算电流为 A6.3 问题与思考1何谓年最大负荷损耗小时？它与年最大负荷利用小时的区别在哪里？答：年最大负荷利用小时用T2max表示，指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。年最大负荷损耗小时用表示，是一个假想时间，与年最大负荷利用小时T2max之间的关系为：，年最大负荷损耗小时的物理意义可理解为：当线路或变压器中以最大计算电流I30流过小时后所产生的电能损耗，恰与全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗相等。2什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数？各如何计算，各有何用途？答：平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算： 式中WP是某一时间内消耗的有功电能；由有功电度表读取；Wq是某一时间内消耗的无功电能，由无功电能表读取。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要按月平均功率因数的高低来调整。最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计算： 为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采用“高奖低罚”的原则。这里所指的功率因数，即为最大负荷时的功率因数。3提高功率因数进行无功功率补偿有什么意义？无功补偿有哪些方法？答：工厂中的电气设备绝大多数都是感性的，因此功率因数偏低。若要充分发挥设备潜力、改善设备运行性能，就必须考虑用人工补偿方法提高工厂的功率因数。提高功率因数进行无功功率的补偿方法有：提高自然功率因数。包括合理选择电动机的规格、型号，防止电动机空载运行，保证电动机的检修质量，合理选择变压器的容量以及交流接触器的节电运行等。人工补偿法。包括在感性线路两端并联电容器和采用同步电动机补偿法。6.4 问题与计算1什么叫尖峰电流？尖峰电流的计算有什么用处？答：尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。2有一条380V的三相输电线路，供电给表6-5所示4台电动机，试计算这条输电线路的尖峰电流。表6-5参 数电 动 机M1M2M3M4额定电流IN(A)5.8535.827.6起动电流Ist(A)40.635（书上错）197193.2解： 可见， M4的起动电流和额定电流差值最大，M3的起动电流Istmax=197A最大，取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为： 6.5 问题与计算1短路故障的原因有哪些？有哪几种短路形式？它们各自的特点是什么？答：短路故障产生的原因主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏，造成的直接原因一般是由于过电压、雷击、绝缘材料的老化以及运行人员的误操作和施工机械的破坏，或鸟害、鼠害等原因造成的。短路形式和特点如表66所示表6-6 短路种类、表示符号、性质及特点短路名称表示符号示意图短路性质特点单相短路K（1）不对称短路短路电流仅在故障相中流过，故障相电压下降，非故障相电压会升高。二相短路K（2）ABCN不对称短路短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏。二相短路接地K（1.1）ABCABC不对称短路短路回路中流过很大的短路电流，故障相电压为零。三相短路K（3）对称短路三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称 ，短路点电压为零。2某供电系统如图6.12所示。试求工厂配电所10kV母线上k-1点短路和车间变电所低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。G10kV架空线l=7km300MVA（1）电源（2）（3）（4）SL7-800220/380Vk-1k-2图6.12 问题与计算2电路图SL7-800QF解： 选取基准值： 对电力系统，根据图上标示，取SOC500MVA，所以取架空线路的XO0.38/km，有 对电力变压器，取短路电压标幺值UK%=4.5，则 绘出短路等效电路图如下：求k-1点的短路电流和短路容量总电抗标幺值：三相短路电流：三相冲击电流峰值和三相冲击电流有效值分别为： 三相短路容量：k-2点的短路电流和短路容量总电抗标幺值：三相短路电流：三相冲击电流峰值和三相冲击电流有效值分别为： 三相短路容量：K-1点短路：三相短路电流IK-1（3）=2kA. 三相短路容量SK-1（3）=36.5MVAK-2点短路：三相短路电流IK-2（3）=25.9kA,三相短路容量SK-2（3）=18MVA6.6 问题与思考1在低压断路器的选择中，为什么过流脱扣器的动作电流要与被保护的线路相配合？答：低压断路器的选择不仅要满足选择电气设备的一般条件，而且还要满足正确实现过电流、过负荷及失压等保护功能的要求。并且还应考虑是否选择电动跳、合闸操作机构。为保证前后两低压断路器之间能选择性动作，前一级低压断路器宜采用带短延时的过流脱扣器，后一级低压断路器则应采用瞬时过流脱扣器，而且动作电流也是前一级大于后一级，至少前一级的动作电流不小于后一级动作电流的1.2倍。对于非重要负荷，保护电器可允许无选择性动作。2高低压熔断器、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？答：高低压熔断器、高压负荷开关、高低压断路器和低压刀开关需校验断流能力。3在熔断器的选择中，为什么熔体的额定电流要与被保护线路相配合？答：熔断器熔体额定电流INFE应不小于线路的计算电流I30，使熔体在线路正常工作时不至熔断。熔体额定电流还应躲过尖峰电流Ipk，因此熔断器保护应与被保护线路相配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护。 7.1 问题与思考1高层民用建筑物是如何划分一类和二类建筑的？答：高层建筑物按其名称可分为居住建筑和公共建筑，其中居住建筑中19层和19层以上的高级住宅分为一类建筑；1018层的普通住宅称为二类建筑。公共建筑包括医院、百货楼、展览楼、财贸金融楼、电信楼、广播楼、省级邮政楼、高级旅馆、重要办公楼、科研楼、图书馆、档案楼等。这些公共建筑中若建筑高度超过50m，可视为一类建筑；如果建筑高度不超过50m，就属于二类建筑。2高层民用建筑的电力负荷共划分为几级？如何区分？答：高层民用建筑的用电负荷分为三级：一类建筑的消防用电设备为一级负荷；二类建筑的消防用电设备为二类负荷；一、二类建筑中，非消防电梯为二类负荷，其余为三类负荷。7.2问题与思考1双电源供电和双回路供电有哪些区别？答：双电源供电方式是由两个独立变电所引来两路电源，或者由一个变电所两台变压器的两段母线上分别各引一路电源，这样引来的两路电源能够保证各路电源的独立性，当一路电源因故障停电时，另一路电源还能保证建筑物的可靠供电。双回路供电的供电方式可以是双电源供电，也可以是单电源双回路供电。在单电源双回路供电时，当供电电源或母线发生故障时整个建筑的供电电源将会中断。2高层建筑物的变电所一般设在哪些场所？答：高层建筑物的变电所一般设在主体建筑物内，也可设在裙房内。3对高层民用建筑配电系统的配电方式有哪些要求？答：对高层建筑物的变电所配电方式的要求有：对非消防电梯要求双电源供电，而未要求末端互投，双路电源在配电室互投即可。对于消防水系统，其配电系统都应为二路电源进线，末端配电箱互投。对消防电梯则要求双电源供电，而且要求在末端配电箱互投。在火灾或其他特殊情况出现时，可以将楼层分段停电，在配电设计时，一般将高层住宅的照明配电采用干线分段供电，7.3 问题与思考1保护接地有几种类型？其作用是什么？答：电气接地按其接地的作用，可分为两大类：电气功能性接地、电气保护性接地。电气功能性接地，主要包括电气工作接地、直接接地、屏蔽接地、信号接地等。电气保护接地主要包括防电击接地、防雷接地、防静电接地、防电化学腐蚀接地等。2什么叫等电位连接？其作用是什么？答：高层建筑中为了减少雷电流造成的电位差，将每层的钢筋网及大型金属物体连接成一体并接地，称作等电位接地。某些重要场所，如医院的治疗室、手术室，为了防止发生触电危险，将所能接触到的金属部分，相互连接成等电位体，并予以接地，称作局部等电位接地。3某车间供电采用TN-C接地制式。为节省投资，使用车间内固定安装的压缩空气管作为PEN线，此法有何错误？答：利用电气装置外露可导电部分作PEN线是十分危险的。因为PEN线兼作工作回路，通常在故障情况下，电压往往超过安全电压，有人员触电的危险。再则，装置外露可导电部分的电气连续性，较难长期保持完好状态，一旦发生松动，其电气通路遭到破坏，则可能出现相电压，故十分危险。7.4 问题与思考1民用建筑和工业建筑的防雷是如何分类的？答：高层建筑的外部防雷系统装置与工厂供电系统的防雷装置基本相同，都是由接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器及其他连接导体组成，是传统的避雷装置。内部防雷装置则主要用来减小高层建筑物内部的雷电流及其电磁效应。例如装设避雷器和采用电磁屏蔽、等电位连接等措施，用以防止接触电压、跨步电压以及雷电电磁脉冲所造成的危害。高层建筑物的防雷设计必须将外部防雷装置和内部防雷装置作为整体统一考虑。2电涌带来的损害主要针对哪些电气设备？答：电涌是微秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电的破坏。每年半导体器件的集成化都在提高，元件的间距在减小，半导体的厚度在变薄。这使得电子设备受到瞬态过电破坏的可能