电力系统概述习题答案

.第一章 电力系统概述习题答案一、填空题1根据一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂等。2按发电厂的规模和供电范围不同，又可分为区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等。3火电厂分为凝汽式和供热式火力发电厂。4水电厂根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式。5水电厂按运行方式分为有调节、无调节和抽水蓄能电厂。6变电所根据在电力系统的地位和作用分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。二、判断题 1、 火力发电厂是利用煤等燃料的化学能来生产电能的工厂。（） 2、 抽水蓄能电站是利用江河水流的水能生产电能的工厂。 （）3、 变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所 , 是联系发电厂和用户的中间环节 。 （）4、 中间变电站处于电力系统的枢纽点 , 作用很大。（） 5、 直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备 。（） 6、 电流互感器与电流表都是电气一次设备 。（） 7、 用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等 。（） 8、 发电机的额定电压与电力网的额定电压相等 。（） 9、 变压器一次绕组的额定电压与电力网的额定电压相等 。（） 10、 变压器二次绕组的额定电压等于电力网额定电压的 1.1 倍 。（） 11、 二次设备是用在低电压、小电流回路的设备 。（） 12、 信号灯和控制电缆都是二次设备 。（）三、简答题1 发电厂和变电所的类型有哪些？分别说明发电厂的生产过程和变电所的作用。答：发电厂分火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂。火力发电厂是将燃料的化学能转换成电能的工厂。其生产过程是利用燃料的化学能使锅炉产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机做功，推动汽轮机转子转动，将热能转换成机械能，汽轮机转动带动发电机转子旋转，在发电机内将机械能转换成电能。水力发电厂是把水的位能和动能转变成电能的工厂。利用水的能量推动水轮机转动，再带动发电机发电。核电厂利用核裂变能转化成热能，再按火电厂的发电方式，将热能转化成电能，它是用核反应堆和蒸汽发生器替代了锅炉设备。根据变电所在电力系统的地位和作用分成枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源电压等级一般为330500KV。一旦停电，将造成大面积停电，引起整个系统解列，甚至瘫痪，对电力系统运行的稳定性和可靠性起着重要作用。中间变电所汇集23个电源和若干线路，电压等级一般为220330KV，高压侧起交换功率的作用或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电。全所停电后，将引起区域电网的解列。在电力系统中主要起中间环节的作用。地区变电所的电压等级一般为110220KV，主要向一个地区用户供电，是一个地区或一个中小城市的主要变电所。一旦停电，将造成该地区或城市供电的紊乱，甚至中断供电。终端变电所位于配电线路的末端，接近负荷处，电压等级一般为35110KV，经降压后直接向用户供电。2 电气一次设备及二次设备的作用及范围是什么？答：电气一次设备直接参与电能的生产、输送、分配和使用电能。分为：（1）生产和转换电能的设备。如发电机、变压器、电动机。（2）接通或开断电路的设备。如高压断路器、隔离开关、熔断器、重合器等。（3）载流导体。如母线、电缆等，用于按照一定的要求把各种电气设备连接起来，组成传输和分配电能的电路。（4）互感器。分电压互感器和电流互感器，分别将一次侧的高电压或大电流变为二次侧的低电压或小电流，以供给二次回路的测量仪表和继电器。（5）保护电器。如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。（6）接地装置。如埋入地下的金属接地体（或连接成接地网）。3供电设备、用电设备和电力网的额定电压之间有什么关系？答：用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等；发电机的额定电压等于连接电网额定电压的1.05倍；变压器一次绕组额定电压一般与连接电网额定电压相等，但与发电机直接相连者等于发电机额定电压；变压器二次绕组额定电压一般等于连接电网额定电压的1.1倍，但空载变压器或经短线路与用户相连或小阻抗变压器其二次绕组额定电压等于连接电网额定电压的1.05倍。第二章 电弧与电气触头的基本知识习题答案一、填空题1电弧的由阴级区、阳极区和弧柱区三部分组成。2弧柱中自由电子的主要来源有热电子发射、强电场发射、碰撞游离以及热游离。3影响去游离的因素有电弧温度、介质的特性、气体介质的压力以及触头材料。4开关电器中常用灭弧方法有提高触头的分闸速度、采用多断口、吹弧、以及短弧原理灭弧、利用固体介质的狭缝狭沟灭弧等。5按接触面的形式触头可分为点接触、线接触、面接触。6触头按结构形式可分为固定触头、可断触头、可动触头。二、判断题1、 ： 电弧是一种气体游离放电的现象 . （） 2、 ： 开关在开断电路时 , 无需考虑电弧熄灭与否 . （） 3、 ： 断路器的开断能力是指断路器在切断电流时熄灭电弧的能力 . （）4、 ： 电弧的产生和维持是触头间中性质点被游离的结果 . （）5、 ： 电弧形成之初电子的来源是强电场发射及强电流发射 . （）6、 ： 电弧稳定燃烧之后主要靠热游离来维持 . （）7、 ： 电弧的熄灭依赖于去游离作用强于游离作用 . （）8、 ： 去游离有两种形式 : 复合和扩散 . （） 9、 ： 直流电弧的熄灭条件是拉长电弧 . （）10、 ： 交流电弧较直流电弧易于熄灭 . （）11、 ： 熄灭交流电弧的主要问题是增强介质绝缘强度的恢复 . （） 12、 ： 交流电流过零时 , 电弧自然熄灭 . 若电流过零后 , 出现电击穿现象 （） 13、 ： 在直流电弧和交流电弧中 , 将长弧切割成短弧灭弧是利用了近阴极效应 . （）14、 ： 接触电阻值的大小直接反映了电气触头的质量 . （） 15、 ： 断路器中的动、静触头属于可动触头 . （） 16、 ： 母线之间的连接属于固定触头 . （） 17、 ： 少油断路器中的滚动触头属于可动触头 . （）18、 ： 插座式触头与指形触头相比较 , 自净作用差 . （）19、 ： 最能反映触头工作状况的参数是接触电阻。（） 20、 ： 在电气触头表面镀银的作用是防止触头受电弧烧伤。（） 三、简答题1 电弧具有什么特征？它对电力系统和电气设备有哪些危害？答：电弧有阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成；电弧温度很高；电弧是一种自持放电现象；电弧是一束游离的气体。电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸发，烧坏绝缘材料，对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。2 电弧的游离和去游离方式各有哪些？影响去游离的因素是什么？答：电弧的游离方式有（1）热电子发射（2） 强电场发射（3）碰撞游离（4）热游离电弧中发生游离的同时，还存在着相反的过程，即去游离。去游离过程包括复合和扩散两种形式。影响去游离的因素（1）电弧温度电弧是由热游离维持的，降低电弧温度就可以减弱热游离，减少新的带电质点的的产生。同时，也减小了带电质点的运动速度，加强了复合作用。（2）介质的特性这些特性包括：导热系数、热容量、热游离温度、介电强度等。若这些参数值大，则去游离过程就越强，电弧就越容易熄灭。（3）气体介质的压力气体的压力越大，电弧中质点的浓度就越大，质点间的距离就越小，复合作用越强，电弧就越容易熄灭。（4）触头材料当触头采用熔点高、导热能力强和热容量大的耐高温金属时，减少了热电子发射和电弧中的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。除了上述因素以外，去游离还受电场电压等因素的影响。3简述电弧的形成过程答：电弧形成的过程如下：断路器断开过程中电弧是这样形成的。触头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发射；同时，由于触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生强电场发射。从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电质点急剧增加，温度骤然升高，产生热游离并且成为游离的的主要因素，此时，在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。4交流电弧有什么特征？熄灭交流电弧的条件是什么？答：（1）交流电弧特征：在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。（2）交流电弧的熄灭条件交流电流过零后，电弧是否重燃取决于弧隙介质强度和弧隙电压的恢复。在电弧电流过零时，电弧自然熄灭。电流过零后，弧隙中同时存在着两个作用相反的恢复过程，即介质强度恢复过程Uj（t）和弧隙电压的恢复过程Uhf（t）。如果弧隙介质强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质强度，弧隙就被击穿，电弧重燃。因此，交流电弧的熄灭条件为 Uj（t） Uhf（t） 5什么是近阴极效应？哪些灭弧方法利用了近阴极效应？在电流过零瞬间（t=0），介质强度突然出现升高的现象，称为近阴极效应。这是因为电流过零后，弧隙的电极极性发生了改变，弧隙中剩余的带电质点的运动方向也相应改变，质量小的电子立即向新的阳极运动，而比电子质量大1000多倍的正离子则原地未动，导致在新的阴极附近形成了一个只有正电荷的离子层，这个正离子层电导很低，大约有150250V的起始介质强度。在低压电器中，常利用近阴极效应这个特性来灭弧。如利用短弧原理灭弧法。6什么是弧隙介质强度和弧隙恢复电压？答：弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压称为弧隙的介质强度。当电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的介质强度要恢复到正常状态值还需一定的时间，此恢复过程称之为弧隙介质强度的恢复过程，以耐受的电压Uj（t）表示。电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙电压正处于马鞍形的后蜂值处。电流过零后，弧隙电压从后蜂值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。8.短路类型对断路器的开断有何影响？答：断路器开断电力系统短路电流时，弧隙恢复电压的最大值受两方面因素的影响：一方面是弧隙电压恢复过程的性质，即恢复过程是周期性的还是非周期性的；另一方面是开断瞬间工频恢复电压U0的大小。而这两方面的因素又都决定于电路参数。实际上，开断瞬间工频恢复电压值U0除了受电路参数的影响外，不同的短路形式也会产生明显的影响。断路器开断单相短路电路时，电流过零的瞬间，工频恢复电压值U0近似等于电源电压最大值。因为在三相交流电路中，各相电流过零时间不同，所以当断路器开断中性点不直接接地系统中三相短路时，电弧电流过零也有先后。先过零的一相电弧先熄灭，此相称为首先开断相。首先开断相触头间的工频恢复电压为相电压的1.5倍，加重了断路器的开断难度。当断路器开断中性点直接接地系统中的三相接地短路或开断两相短路时，工频恢复电压的最大值为相电压的1.3倍。9.断路器断口并联电阻和电容的作用是什么？答：采用多断口结构时，对每一个断口在开断位置的电压分配和开断过程中的恢复电压分配将出现不均匀现象，从而影响整个断路器的灭弧能力。为了顺利熄灭电弧，应使两个断口的电压均衡分配，可在每个断口上并联一个比Cd（约为几十皮法）大得多的电容C（一般为10002000皮法），称为均压电容，并联均压电容后，两断口上的电压分布接近相等，从而保证了断路器的灭弧能力。10开关电器中常采用的基本灭弧方法有哪些？各自的原理何在？答：（1）提高触头的分闸速度。迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱中的电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散的作用。（2）采用多断口在熄弧时，多断口把电弧分割成多个相串联的小电弧段。多断口使电弧的总长度加长，导致弧隙的电阻增加；在触头行程、分闸速度相同的情况下，电弧被拉长的速度成倍增加，使弧隙电阻加速增大，提高了介质强度的恢复速度，缩短了灭弧时间。采用多断口时，加在每一断口上的电压成倍减少，降低了弧隙的恢复电压，亦有利于熄灭电弧。（3）吹弧。用新鲜而且低温的介质吹拂电弧时，可以将带电质点吹到弧隙以外，加强了扩散，并代之以绝缘性能高的新鲜介质，同时，由于电弧被拉长变细，使弧隙的电导下降。吹弧还使电弧的温度下降，热游离减弱，复合加快。按吹弧气流产生的方法：1）用油气吹弧2）用压缩空气或六氟化硫气体吹弧3）产气管吹弧按吹弧的方向分为：1）纵吹2）横吹3）纵横吹（4）短弧原理灭弧在交流电路中，当电流自然过零时，所有短弧几乎同时熄灭，而每个短弧都在新阴极附近产生150250V的起始介质强度。在直流电路中，每一短弧的阴极区有811V电压降。如果所有串联短弧阴极区的起始介质强度或阴极区的电压降的总和永远大于触头间的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭。（5）利用固体介质的狭缝狭沟灭弧触头间产生电弧后，在磁吹装置产生的磁场作用下，将电弧吹入又灭弧片构成的狭缝中，把电弧迅速拉长的同时，使电弧与灭弧片的内壁紧密接触，对电弧的表面进行冷却和吸附，产生强烈的去游离。（6）用耐高温金属材料制作触头触头材料对电弧中的去游离也有一定影响，用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属制作触头，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽，从而减弱了游离过程，有利于熄灭电弧。（7）用优质灭弧介质灭弧介质的特性，如导热系数、电强度、热游离温度、热容量等，对电弧的游离程度具有很大影响，这些参数值越大，去游离作用就越强。在高压开关中，广泛采用压缩空气、六氟化硫（SF6）气体、真空等作为灭弧介质。11什么是电气触头？电气触头有哪些形式？答：电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。（1）按接触面的形式分类1）点接触2）线接触3）面接触（2）按结构形式分类1）固定触头可拆卸的连接 不可拆卸的连接 2）可断触头对接式 插入式3）可动触头12什么是触头的接触电阻？影响接触电阻的因素有哪些？答：电气触头中导体与导体之间的接触电阻是触头的接触电阻。触头的表面加工状况、表面氧化程度、触头间的压力及接触情况等都会影响接触电阻值。下面分析影响接触电阻的因素。（1）触头间的压力触头接触面积的大小受施加压力的影响，如图2-18所示。在不加外力情况下，将两个触头施加外力时，总的接触面增大了，自然接触电阻就小了。故压力是影响接触电阻的重要因素。（2）触头材料及预防氧化的措施触头一般由铜、黄铜和青铜等材料制成。这些材料在空气中极易氧化。为了防止氧化，通常在触头表面镀上一层锡或铅锡合金。在户外装置或潮湿场所使用的大电流触头，最好在触头表面镀银。银在空气中不易氧化。镀银触头的接触电阻比较稳定。对钢制触头，其接触表面应镀锡，并涂上两层漆加以密封。必须在铝制触头表面涂中性凡士林油加以覆盖，以防氧化。13为什么触头要保证有足够的动稳定和热稳定？当触头短时间内通过大电流时，如短路电流、电动机的起动电流等，所产生的热效应和电动力具有冲击特性，对触头能否正常工作造成很大威胁。可能带来诸如触头熔焊和短时过热、触头接触压力下降、关合时触头弹跳等不良后果。因此，开关电器必须采取有效措施，保证在通过短路电流时有足够的动稳定和热稳定。第三章 开关电器习题答案一、填空题1开关电器按功能分为断路器、隔离开关、熔断器、负荷开关、以及自动重合器和自动分段器。2高压断路器按所采用的灭弧介质分为油断路器、压缩空气断路器、和真空断路器、六氟化硫断路器。3高压断路器的技术参数有额定电压、最高工作电压、额定电流、额定开段电流、额定断流容量、关合电流、动稳定电流、热稳定电流、分闸时间、合闸时间以及操作循环。4真空断路器的操作过电压常用抑制方法有采用低电涌真空灭弧室、在负载端并联电容、在负载端并联电阻和电容、串联电感、安装避雷器。5断路器灭弧室的结构分为单压式和双压式。6操动机构分为手动机构、弹簧机构、电磁机构、液压机构、电动机构和气动机构、7高压负荷开关按灭弧方式分为产气式、压气式、压缩空气式、油浸式真空式式。二、判断题：1、 ： 开关电器分为以下四类: 断路器、隔离开关、负荷开关、接触器 . （）2、 ： 高压断路器在电网中起控制与保护作用 . （）3、 ： 高压断路器既能开断负荷电流又能开断短路电流 . （）4、 ： 少油断路器中各相对地的绝缘是依靠油 . （）5、 ： 少油断路器的灭弧方式是横吹、纵吹及机械油吹 . （）6、 ： 断路器在工作过程中的合、分闸动作是由操动系统来完成的 . （） 7、 ： 断路器的开断时间等于熄弧时间 . （）8、 ： 六氟化硫断路器是利用六氟化硫气体作为灭弧和绝缘介质 . （） 9、 ： 真空断路器由于动触头在真空管中动作因此无需灭弧 . （）10、 ： 隔离开关没有专门的灭弧装置因此不能开断负荷电流 . （）11、 ： 隔离开关在进行倒闸操作时应遵循“等电位操作”原则。（） 12、 ： 当发现隔离开关带负荷误合闸后，应立即拉开。（） 13、 ： 隔离开关设备磁锁装置的作用是避免带负荷误动作。（） 14、 ： 带接地刀闸的隔离开关其主刀闸与接地刀闸应同时合上或拉开。（） 15、 ： 熔断器是最原始的保护电器，因此属于二次设备。（） 16、 ： 熔断器在电路中起短路保护和过载保护。（） 17、 ： 跌落式熔断器是利用产气管在电弧高温下蒸发出气体对电弧产生纵吹作用使电弧熄灭的。（） 18、 ： 跌落式熔断器属于限流式熔断器。（） 19、 ： 高温负荷开关既可开断负荷电流又能开断短路电流。（） 三、选择题1.有关开关电器的作用下列说法不正确的是（D）。A.正常工作情况下可靠地接通或断开电路；B.在改变运行方式时进行切换操作；C.当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；D.在电力系统中起到汇集和分配电流的作用 2220kV及以下的断路器、隔离开关、互感器的最大工作电压比其额定电压高（C） A5% B10% C15% D20% 3少油式断路器中油的用途是（A）。A灭弧介质 B灭弧介质和绝缘介质 C绝缘介质 D以上都不对4多油断路器中油的用途是（B）。A灭弧介质 B灭弧介质和绝缘介质 C绝缘介质 D以上都不对5关于气体的特性下列说法不正确的是（B）。A.无色、无臭、不可燃的惰性气体B. 有毒C.电负性气体D.灭弧能力很强6有关隔离开关的作用下列说法错误的是（D）。 A.隔离电源B.刀闸操作C.接通和断开小电流电路D可以带电操作四、简答题1 高压断路器的作用是什么？对其有哪些基本要求？答：（1）高压断路器的用途高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。它在电网中的作用有两方面：其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路；其二是保护作用，当系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证系统中无故障部分的正常运行。（2）高压断路器的基本要求1）工作可靠断路器应能在规定的运行条件下长期可靠地工作，并能正确地执行分、合闸的命令，顺利完成接通或断开电路的任务。2）具有足够的开断能力断路器断开短路电流时，触头间要产生能量很大的电弧。因此，断路器必须具有足够强的灭弧能力才能安全、可靠地断开电路，并且还要有足够大热稳定性。3）具有尽可能短的切断时间。在电路发生短路故障时，短路电流对电气设备和电力系统会造成很大危害，所以断路器应具有尽可能短的的切断时间，以减少危害，并有利于电力系统的稳定。4）具有自动重合闸性能在发生短路故障时，继电保护动作使断路器分闸，切除故障电流，经无电流间隔时间后自动重合闸，恢复供电。如果故障仍然存在，断路器则立即跳闸，再次切除故障电流。5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能正常运行时，断路器应能承受自身重量、风载和各种操作力的作用。系统发生短路故障时，应能承受电动力的作用，以保证具有足够的动稳定。断路器还应能适应各种工作环境条件的影响，以保证在各种恶劣的气象条件下都能正常工作。6）结构简单、价格低廉在满足安全、可靠的同时，还应考虑经济上的合理性。这就要求断路器结构简单、体积小、重量轻、价格合理。2高压断路器有哪几类？其技术参数有哪些？答：（1）高压断路器的分类高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种；按所采用的灭弧介质可以分为四种。1）油断路器2）压缩空气断路器3）真空断路器4）六氟化硫断路器（2）高压断路器的技术参数1）额定电压（UN） 2）最高工作电压 3）额定电流（IN）4）额定开断电流（INbr）5）额定断流容量（SNbr）6）关合电流（iNcl） 7）动稳定电流（ies）8）热稳定电流（it）9）全开断（分闸）时间（tkd）10）合闸时间11）操作循环3真空断路器的结构有什么特点？答：高压断路器的结构特点（1）多油断路器。 结构简单，制造方便，便于在套管上加装电流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重量重，如220kVDW3220多油断路器三相总重90吨，其中绝缘油48吨；属自能式灭弧结构。（2）少油断路器。 结构简单，制造方便，可配用各种操动机构；比多油断路器油量少、重量轻；采用积木式结构，便于制成各种电压等级产品。（3）压缩空气断路器。 结构比较复杂，工艺和材料要求高；有色金属消耗量大、价格高；需要装设专用的空气压缩系统；操动机构与断路器合为一体；体积和重量比较轻。（4）真空断路器。 灭弧室材料及工艺要求高；体积小、重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能承受较大的冲击振动。（5）六氟化硫断路器。 结构简单，工艺及密封要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；用于封闭式组合电器时，可大量节省占地面积。4对断路器操动机构的要求有哪些？操动机构有哪些类型？答：（1）操动机构的基本要求1）具有足够的操作功率。2）具有维持合闸的装置。3）具有尽可能快的分闸速度。、4）具有自由脱扣装置。5）具有“防跳跃”功能。6）具有自动复位功能。7）具备工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作方便、价格低廉等特点。（2）操动机构的类型1）手动机构（CS型）。指用人力进行合闸的操动机构。2）电磁机构（CD型）。指用电磁铁合闸的操动机构。3）弹簧机构（CT型）。指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。4）电动机机构（CJ型）。指用电动机合闸与分闸的操动机构。5）液压机构（CY型）。指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。6）气动机构（CQ型）。指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。5隔离开关的用途是什么？它是如何分类的？答： （1）隔离开关的作用在电力系统中，隔离开关的主要作用有：1）隔离电源。 将需要检修的线路或电气设备与带电的电网隔离，以保证检修人员及设备的安全。2）倒闸操作。 在双母线的电路中，可利用隔离开关将设备或线路从一组母线切换到另一组母线，实现运行方式的改变。3）接通和断开小电流电路。 隔离开关可以直接操作小电流电路，例如：（2）隔离开关的分类1）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。2）按绝缘支柱数目，可分为单柱式、双柱式和三柱式三种。3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式等4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸刀、两侧有接地闸刀三种。5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式和液压式等。6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装方式分为平装式和套管式等。6高压断路器型号的含义是什么？隔离开关型号的含义是什么？答：（1）高压断路器的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示：第一单元是产品字母代号：S少油断路器；D多油断路器；K空气断路器；L六氟化硫断路器；Z真空断路器；Q自产气断路器；C磁吹断路器。第二单元是装设地点代号：N户内式；W户外式。第三单元是设计序号，以数字表示。第四单元是额定电压，kV。第五单元是其他补充工作特性标志：G改进型；F分相操作。第六单元是额定电流，A。第七单元是额定开断电流，kA。第八单元是特殊环境代号。（2）隔离开关的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示：/其代表意义为：第一单元：产品字母代号，隔离开关用G；第二单元：安装场所代号，户内用N，户外用W；第三单元：设计序列顺序号，用数字1、2、3、表示；第四单元：额定电压，kV；第五单元：其他标志，如T表示统一设计，G表示改进型，D表示带接地刀闸，K表示快分型等。第六单元：额定电流，A。7负荷开关的作用是什么？它与隔离开关在结构原理上的主要区别是什么？答：高压负荷开关是一种结构比较简单，具有一定开断和关合能力的开关电器。它具有灭弧装置和一定的分合闸速度，能开断正常的负荷电流和过负荷电流，也能关合一定的短路电流，但不能开断短路电流。因此，高压负荷开关可用于控制供电线路的负荷电流，也可以用来控制空载线路、空载变压器及电容器等。高压负荷开关在分闸时有明显的断口，可起到隔离开关的作用，与高压熔断器串联使用，前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流，而后者作为保护电器开断电路的短路电流及过负荷电流。在功率不大或可靠性要求不高的配电回路中代替断路器，可以简化配电装置，降低设备费用。8熔断器的基本结构是什么？它有哪些技术参数？熔断器与熔体的额定电流有何区别？答：（1）基本结构熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭弧装置和绝缘底座等部分组成。其中决定其工作特性的主要是熔体和灭弧装置。熔体是熔断器的主要部件。（2）高压熔断器技术参数1）熔断器的额定电压。2）熔断器的额定电流。它指一般环境温度（不超过40）下熔断器壳体的载流部分和接触部分允许通过的长期最大工作电流。3）熔体的额定电流。熔体允许长期通过而不致发生熔断的最大有效电流。该电流可以小于或等于熔断器的额定电流，但不能超过。4）熔断器的开断电流。熔断器所能正常开断的最大电流。若被开断的电流大于此电流时，有可能导致熔断器损坏，或由于电弧不能熄灭引起相间短路。（3）熔断器与熔体的额定电流的何区别为：熔断器的额定电流。它指一般环境温度（不超过40）下熔断器壳体的载流部分和接触部分允许通过的长期最大工作电流。熔体的额定电流。熔体允许长期通过而不致发生熔断的最大有效电流。该电流可以小于或等于熔断器的额定电流，但不能超过。9熔断器的保护特性是什么？与哪些因素有关？答：熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的电源侧。当电路中发生过负荷或短路时，熔体被过负荷或短路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，使电路断开，设备得到了保护。熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，即电流越大，熔断时间就越短，其关系曲线称为熔断器的保护特性，也称安秒特性。 熔体熔化时间的长短，取决于熔体熔点的高低和所通过的电流的大小。熔体材料的熔点越高，熔体熔化就越慢，熔断时间就越长；电流越大，熔断时间就越短。10什么是自动重合器与自动分段器？其作用是什么？答：自动重合器是一种具有保护和自具控制功能的配电开关设备。它能按照预定的开断和重合顺序在交流电路中自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位和闭锁。所谓“自具”是指它本身具备故障电流（包括过电流和接地电流）检测和操作顺序控制与执行功能，无需附加继电保护装置和提供操作电源。即它自动检测通过重合器回路的电流，当确认是故障电流时，则按事先所整定的操作顺序及时间间隔进行开断及重合的操作，向线路恢复供电。如故障是瞬时性的，则重合器在分、合闸的循环操作中，若重合成功自动终止后续的分、合闸操作，并经过一段延时后恢复到预先的整定状态，为下次故障做好准备；如遇永久性故障，重合器在完成预先整定的操作顺序后，则自动闭锁（不能合闸），隔离故障区段，不再对故障线路供电。当故障排除后，手动解除重合器的合闸闭锁，才能恢复正常状态。可见利用重合器可以有效地避免瞬时性故障的影响。线路自动分段器简称分段器，是配电网中用来隔离线路区段的自动开关设备，它串联于重合器或断路器的负荷侧，当发生永久性故障时，它在记忆线路故障出现的次数达到整定值后，在无电流情况下自动分闸并闭锁，从而隔离故障区段，使后备保护开关（重合器或断路器）成功地重合其它的无故障线路。当发生瞬时性故障或故障已被其它设备切除，而且分段器未达到预期的记忆次数时，分段器将保持在合闸状态，保证线路的正常供电。11自动重合器的特点是什么？答：自动重合器的特点如下：（1） 具有自身判断电流性质、完成故障检测、执行开合功能的能力，并能自动恢复初始状态、记忆动作次数、完成合闸闭锁等，且具有操作顺序选择，开断和重合特性调整等功能。（2） 操作电源可直接取自高压线路或外加低压交流电源。（3） 有多次重合闸功能，一般为4次分断3次重合，且可根据需要调整重合次数及重合闸间隔时间。（4） 相间故障开断都采用反时限特性，具有快慢两种安秒特性曲线，快速曲线只有一条，慢速曲线可多达16条，有利于与保护及熔断器配合。（5） 开断能力大，允许开断次数较多，基本可不检修。12自动分段器的特点是什么？答：分段器的特点：（1） 只能开断负荷电流，不能开断短路电流，故不能作为主保护开关。（2） 当线路故障时，可以记忆后备保护开关开断故障电流的次数，并在达到预定记忆次数（13次）无故障电流时自动分闸，隔离故障区段。若故障是瞬时性的，则分段器的计数器在故障被切除后一定时间内自动复位，即清零复位。（3） 分段器分闸闭锁后，需手动操作复位。无安秒特性，能与变电站的断路器和线路上的重合器相配合使用。13重合器整定中的“快”、“慢”是什么意思？答：重合器动作程序的选定可根据电网的实际需要预先整定，如“一快一慢”、“一快三慢”、“二快二慢”等组合。这里“快”是指快速分闸，快速分闸一般设定在第一、二次，尽快消除瞬时性故障；“慢”是指按一定的电流时间特性曲线（安秒特性曲线）跳闸，即为延时性动作，以便与其他设备，如分段器、熔断器等进行配合，隔离故障点。第四章 互感器习题答案一、 填空题1互感器包括电压互感器、电流互感器。2按工作原理电流互感器分为电磁式、电容式、光电式以及无线电式。3电流互感器的接线方式有一相式接线、两相V形接线、两相电流差接线以及三相星形接线。4电压互感器的接线方式有单相接线、V，接线、三相三柱式互感器接线、以及三相五柱式互感器接线、三台单相式电压互感器接线。5一台三相五柱式电压互感器接成形接线，可用来测量线电压、相电压，还可用作绝缘监察，广泛用于小电流接地系统。6电流互感器正常运行时二次侧不允许 开路 ， 电压互感器正常运行时二次侧不允许 短路 。二、判断题1 ： 运行中的电流互感器二次绕组严禁开路。（） 2： 电流互感器二次绕组可以接熔断器。 （）3 ： 电流互感器相当于短路状态下的变压器。 （）4 ： 运行中的电压互感器二次绕组严禁短路。 （）5 ： 电压互感器的一次及二次绕组均应安装熔断器 . （）6 ： 电压互感器相当于空载状态下的变压器 . （）7 ： 电压互感器的不完全接线可以用二台单相电压互感器构成. （）三、简答题1 电流互感器的作用有哪些？电压互感器的作用有哪些？答：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值。使测量仪表和继电器标准化和小型化，从而结构轻巧，价格便宜；使二次设备的绝缘水平可按低电压设计，从而降低造价；使所有二次设备能用低电压、小截面的电缆连接，实现用小截面电缆进行远距离测量与控制，并使屏内接线简单、安装调试方便。（2）使低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，且互感器二次侧接地，保证了人身和设备的安全。（3）取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。支路的零序电流，因此将三相电流互感器二次绕组并联，使其输出总电流为三相电流之和即得到一次电网的零序电流。电网对地电压的零序分量为三相对地电压。能做接地监视的电压互感器有两个二次绕组：第一副绕组接成星形供一般测量、保护使用，提供线电压和相电压。第二副绕组（又称辅助绕组）三相首尾相连组成开口三角形反应三相对地电压之和，即对地电压的零序分量。2 什么是电流互感器的变比？一次电流为1200A,二次有电流为5A,计算电流互感器的变比。答：一次电流对二次电流的比值称为电流互感器的电流比（我们用代表电流比）。当知道二次电流时，乘上电流比就可以求出一次电流，这时二次电流的相量与一次电流的相量相差1800。电流互感器的变比为：3运行中电流互感器二次侧为什么不允许开路？如何防止运行中的电流互感器二次侧开路？答：运行中的电流互感器二次回路不允许开路。否则会在开路的两端产生高电压危及人身设备安全，或使电流互感器发热。正常运行时，由于二次绕组的阻抗很小，一次电流所产生的磁动势大部分被二次电流产生的磁动势所补偿，总磁通密度不大，二次绕组感应的电动势也不大，一般不会超过几十伏。当二次回路开路时，阻抗无限增大，二次电流变为零，二次绕组磁动势也变为零，而一次绕组电流又不随二次开路而变小，失去了二次绕组磁动势的补偿作用，一次磁动势很大，全部用于励磁，合成磁通突然增大很多很多倍，使铁芯的磁路高度饱和，此时一次电流全部变成了励磁电流，在二次绕组中产生很高的电动势，其峰值可达几千伏甚至上万伏，威胁人身安全或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。另外，由于磁路的高度饱和，使磁感应强度骤然增大，铁芯中磁滞和涡流损耗急剧上升，会引起铁芯过热甚至烧毁电流互感器。所以运行中当需要检修、校验二次仪表时，必须先将电流互感器二次绕组或回路短接，再进行拆卸操作，电流互感器二次回路不能装设熔断器。4 什么是10%误差曲线？答：当一次电流为n倍一次额定电流时，电流误差达到-10%，称为10%倍数。10%倍数与互感器二次允许最大负荷阻抗的关系曲线，便叫做电流互感器的10%误差曲线。5电流互感器是如何分类的？答：电流互感器的分类1）按安装地点可分为屋内和屋外式。20kv及以下制成屋内式；35kv及以上多制成屋外式。2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式安装在平面或支柱上；装入式是套装在35kv及以上的变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，用于屋内低压电流互感器；浇注式以环氧树脂作绝缘，目前，仅用于35kv及以下的屋内电流互感器；油浸式多为屋外式。4）按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式分为贯穿型和母线型两种。 5）按电流互感器的工作原理，可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。6什么是电流互感器的准确度级？我国电流互感器准确度级有哪些？保护、仪表各用什么等级？答：电流互感器的测量误差，可以用其准确度级来表示，根据测量误差的不同，划分出不同的准确级。准确度级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。我国GB1208-1997规定测量用的电流互感器的测量精度有0.1、0.2、0.5、1、3、5五个准确度级；保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类，稳态保护用电流互感器的准确级用P来表示，常用的有5P和10P。7 电压互感器是如何分类的？答：电压互感器可分为以下几种类型：1） 按安装地点可分为户内式和户外式。2） 按相数可分为单相式和三相式。只有20kV以下才制成三相式。3） 按每相绕组数可分为双绕组和三绕组式。三绕组电压互感器有两个二次侧绕组：基本二次绕组和辅助二次绕组。辅助二次绕组供接地保护用。4）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式、串级油浸式和电容式等。干式多用于低压；浇注式用于335kV；油浸式主要用于35kV及以上的电压互感器。8 运行中的电压互感器二次侧为什么不允许短路？答：电压互感器二次侧所通过的电流由二次回路阻抗的大小来决定，当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护电压互感器，一般在二次侧出口处安装些熔断器或快速自动空气开关，用于过载和短路保护。在可能的情况下，原边也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。9什么是电压互感器的准确度级？我国电压互感器的准确度级有哪些？各适用于什么场合？答：电压互感器的测量误差，以用其准确度级来表示。电压互感器的准确度级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷的功率因数为额定值时，电压误差的最大值。电压互感器的测量精度有0.2、0.5、1、3、3P、6P六个准确度级，同电流互感器一样，误差过大，影响测量的准确性，或对继电保护产生不良影响。0.2、0.5、1级的适用范围同电流互感器，3级的用于某些测量仪表和继电保护装置。保护用电压互感器用P表示，常用的有3P和6 P。10互感器的二次为什么必须接地？答：互感器二次绕组接地的目的在于当发生一、二次绕组击穿时降低二次系统的对地电位，接地电阻愈小，对低电位愈低，从而保证人身安全，因此将其称为保护接地。四、思考题 电压互感器与电流互感器的二次为什么不许互相联接，否则会造成什么后果？第五章 短路电流实用计算习题答案一、填空题1短路种类有三相短路、单相接地短路、两相短路和两相短路接地。2无限大容量系统是指系统内阻抗不超过短路总阻抗的510。3在暂态过程中短路电流包含两个分量：一是周期分量。另一是非周期分量。4短路功率与短路电流标么值的关系是相等。5单相接地短路的附加电抗是负序和零序电抗之和，两相接地短路的附加电抗是负序和零序的并联值。6已知变压器的短路电压百分比，以额定值为基准值的电抗标么值为。二、选择题1短路电流计算中，电路元件的参数采用（B）。A.基准值B.标么值C.额定值D.有名值2短路电流计算中，下列假设条件错误的是（D）。A.三向系统对称运行B各电源的电动势相位相同C各元件的磁路不饱和D.同步电机不设自动励磁装置3220KV系统的基准电压为（C）。A.220KV B.242KV C.230KV D.200KV4.短路电流的计算按系统内（C）。A.正常运行方式B. 最小运行方式C. 最大运行方式D. 满足负荷运行方式5只有发生（C）故障，零序电流才会出现。A.相间故障B.振荡时C.不对称接地故障或非全相运行时D.短路6在负序网络中，负序阻抗与正序阻抗不相同的是（B）。A.变压器B.发电机C.电抗器D.架空线路7发生三相对称短路时，短路电流为（A）。A.正序分量B.负序分量C.零序分量D.正序和负序分量8零序电流的分布主要取决于（B）。A.发电机是否接地B.运行中变压器中性点、接地点的分布C.用电设备的外壳是否接地D.故障电流9电路元件的标么值为（A）。A.有名值与基准值之比B. 有名值与额定值之比C. 基准值与有名值之比D.额定值与有名值之比三、简答题1.什么是电力系统的短路？短路故障有哪几种类型？哪些是对称短路？哪些是不对称短路？答：在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统运行产生严重影响的故障。所谓短路是指相与相或相与地之间直接金属性连接。短路种类主要有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路等四种。三相短路属对称短路，其它属不对称短路。2.什么是标幺值？标么值有何特点？答：标么值是某些电气量的实际有名值与所选定的同单位规定值之比，即 标么值的特点（1） 在三相电路中,标么值相量等于线量。（2）三相功率和单相功率的标么值相同。（3）三相电路的标么值欧姆定律为U*=I*X*，功率方程为S*=U*I*,与单相电路的相同。（4）当电网的电源电压为额定值时(即U*=1)，功率标么值与电流标么值相等，且等于电抗标么值的倒数。（5）两个标么基准值相加或相乘，仍得同基准的标么基准值。由于上述特点，用标么值计算短路电流可使计算简便，且结果明显，便于迅速及时地判断计算结果的正确性。3.什么是无穷大容量电力系统？答：在进行短路电流计算时，若系统内阻抗不超过短路回路总阻抗(含系统内阻抗)的5%10%，便可视为无限大容量系统。4.无穷大容量电力系统中发生短路时，短路电流如何变化？答：发生短路后，整个短路过程包括两部分，即暂态过程和稳态过程。在暂态过程中，短路电流包含两个分量：一个是稳态分量，又称周期分量；另一个是暂态分量，也称非周期分量。非周期分量是一个按指数规律衰减的分量，当其衰减完后，短路即进入稳定状态。5.什么是短路电流的周期分量、非周期分量、冲击短路电流、母线残压？答：周期分量（稳态分量）决定于电源母线电压UP和短路回路总阻抗Z。当母线电压保持不变，并忽略电路的电阻后，其周期分量的有效值为 因为母线电压UP不变，所以在以任意时刻为中心的一个周期内，周期分量的有效值均应相等。 在有电感的电路中发生短路时，为了保持在t=0时的短路瞬间电路中的电流不发生突变，电路中将出现非周期分量电流，其大小与t=0时的周期分量瞬时值相等，而方向相反。在发生短路后半个周期，即0.01秒瞬间，全短路电流达到最大值，略小于周期分量幅值的两倍，称为冲击短路电流，记为ich。在继电保护装置的整定计算中，常要计算短路点以前某一母线的残余电压。三相短路时短路点电压为零。距短路点电抗为X的母线残余电压即为该电抗上的三相电压降。6.什么是对称分量法？答：任何一组不对称的三相系统的相量均能分解成相序不同的三组对称的三相分量系统，即正序分量、负序分量和零序分量系统。在线性电路中，可以用叠加原理，对这三组对称分量分别按三相去解，然后将其结果叠加起来，就是不对称三相电路的解答，这个方法叫做对称分量法。7.各序网络图的特点是什么？答：（1）正序网络图它是从电源经正序总电抗到不对称短路点的单相回路图。和三相短路时的等值电路图不同之处只在于其短路点电压不为零，而有正序电压Uk1。显然，从短路点到电源，正序电压（相电压）由Uk1增加到相电势E。(2)负序网络图负序电流在网络中所流经的元件与正序电流所流经的相同。因此，组成负序网络的元件与组成正序网络的元件完全相同，只是各元件的阻抗要由负序参数表示，其中发电机及各种旋转电机的负序阻抗与正序阻抗不同，而其它静止元件的负序阻抗等于正序阻抗。因为发电机的负序电动势为零，所以负序网络中电源支路负序阻抗的终点不接电动势，而与零电位相连，并作为负序网络的起点，短路点就是该网络的终点。短路点的负序电压UK2不为零。（3）零序网络图在零序网络中，也不包含电源的电动势。只是在短路点存在有由故障条件所决定的不对称电压源中的零序分量。各元件的阻抗均以零序参数表示。零序电流流过的路径与正、负序电流不同，零序电流只能在相与地之间流通，只有通过接地的中性点才能与接地短路点构成零序短路电流通道。当实际电路中具有中性点接地阻抗时，在单相的零序网络中的相应零序阻抗应取其3倍，这是因为该阻抗上通过三倍零序电流，其电压降为单相零序电流流过时的三倍。8.什么是正序等效定则？答：不对称短路故障时故障支路的正序电流分量，等于故障点每相加上一个附加电抗后发生三相短路的电流。这就是正序等效定则。表达式为： 式中 故障前故障点基准相（特殊相）的运行相电压；与短路故障类型有关的附加电抗，四、计算题1.某110Kv变电站通过一条10km的35kV架空线路供电给一座化工厂的专用变电站，该站装有两台容量为3150MVA、UK%=7的变压器并列运行，110kV变电站的35kV线路的出口断路器的断路容量为200MVA，试求该厂专用变35kV侧和10kV侧短路电流周期分量、t=0s时的非周期分量、冲击短路电流的最大值和有效值。解：取（1）计算各元件的电抗 (2)35KV侧短路时 (3)10KV侧短路时 2.统接线如图。各元件参数均已知。试求在K点发生两相短路时的故障相短路电流。习题2的系统接线图发电机 G-1 62.5MVA，10.5kV， =12.5，x2%=16，11kV； G-2 31.5MVA，10.5kV， =12.5，x2%=16，10.5kV；变压器 T-1 60MVA，10.5kV/121kV，=10.5； T-2 31.5MVA，10.5kV/121kV，=10