供配电系统习题解答(2)

试求其计算负荷。

os??0.5，解：查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得Kd=0.16～0.2（取0.2），ctan??1.73。因此可求得

有功计算负荷 P30=0.2×120kW=24kW 无功计算负荷 Q30=24kW×1.73=41.52kvar 视在计算负荷 S30=24kW/0.5=48kVA

计算电流 I30?48kVA/(3?0.38kV)?72.93A

（2）某机械制造厂机修车间380V低压母线上引出的配电干线向下述设备供电：①冷加工机床：7.5kW 4台，4kW 6台 。②通风机：4.5 kW 3台。③水泵：2.8kW 2台。试确定各组和总的计算负荷（用需要系数法），结果用电力负荷计算表列出。

解：先求各组的计算负荷

（1）冷加工机床组设备总容量：Pe(1)??7.5?4?4?6?kW?54kW

查附录表1，取Kd?0.2，cos??0.5，tan??1.73，故

P30(1)?0.2?54kW?10.8kW， Q30(1)?10.8kW?1.73?18.684kva r（2）通风机组。查附录表1，取Kd?0.8，cos??0.8，tan??0.75，故 P30(2)?0.8?3?4.5kW?10.8kW， Q30(2)?10.8kW?0.75?8.1kvar

（3）水泵炉。查附录表1，取Kd?0.7，cos??0.8，tan??0.75，故 P30(3)?0.7?2?2.8kW?3.92kW，Q30(3)?3.92kW?0.75?2.94kvar 因此总计算负荷为（K?p?0.95，K?q?0.97）

P30?0.95?(10.8?10.8?3.92)kW?24.244kW

Q30?0.97?(18.684?8.1?2.94)kvar?28.832kvar S30?24.2442?28.8322kV?A?37.67kVA

（4）某用户最大负荷月的有功用电量为75000kWh，无功用电量为69000kvarh，该用户为两班制生产。问该用户的月平均功率因数是多少?欲将功率团数提高到0.90，问需要装设电容器组的总容量应当是多少? 解：cos??WpW?W2p2q?7500075000?6900022?0.74

用户为两班制生产，即每日生产16h，每月计30个工作日，每月生产16×30=480 h。 最大负荷月的有功用电量为75000kW.h，即

P30?Pmax?Wa/Tmax?则所需无功补偿

75000kW.h?156.25kW

480hQC?P30(tan??tan?')?15.625??tanarccos0.74?tanarccos0.90??68.75kvar

（6）有一380V配电干线，给三台电动机供电。已知:IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Istl=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。

解 电动机M1的Ist?IN?35A?5A?30A为最大。取K??0.9，因此该线路的尖峰电流为

Ipk?0.9?(4?10)A?35A?47.6A

第3章习题参考答案

3-1 解释下列名词概念

（1）无限大容量电力系统：无限大容量电力系统，指其容量相对用户供配电系统大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大系统。

（2）动稳定电流：指设备（开关设备在闭合位置时）所能通过的最大短路电流（不致于受力损坏），又称极限通过电流。

（3）热稳定电流：能够保证设备在电流热作用下而不发生热损坏的条件下允许通过的短路电流。 （4）标么值：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用其相对值表示。即任一物理量的标么值A，是其实际有名值A与所选定的基准值Ad（与实际有名值A同单位）的比值。 （5）最大、最小运行方式：使电力系统短路阻抗最小、短路电流最大的运行方式为最大运行方式，使电力系统短路阻抗最大、短路电流最小的运行方式为最小运行方式。

（6）短路发热的假想时间：采用短路稳态电流与一个假想时间来等效计算实际短路电流所产生的热量。即假想时间内，导体通过短路稳态电流所产生的热量，与实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量相等。这一假想时间，称为短路发热的假想时间。

3-2 填空题

（1）引起短路的原因主要有：电气绝缘损坏、误操作、鸟兽危害；

（2）电力系统的电源总阻抗不超过短路回路总阻抗的 5%～10% ，或电力系统容量超过用户供电系统容量 50 倍时，可将电力系统视为无限大系统。

（3）短路后经过 0.01 s，短路电流达到最大值，此电流称为 短路冲击电流 ； （4）校验电气设备和导体热稳定性采用的电流是 短路电流周期分量有效值 ；

（5）当短路点附近所接感应电动机的额定电流之和超过系统短路电流的 1% 时，计算 短路冲击电流时应计入电动机反馈电流的影响。

3-3 单项选择题

（1）运行经验表明，发生几率最大的短路形式（A ）?

A．单相短路 B．两相短路? C．三相短路 D．两相接地短路? （2）无限大容量系统是一个假想系统，采用这一假想系统是为了获得在任何情况下系统的（A） A．电压基本维持不变 B．输出电流基本不变 C．容量基本不变 D．阻抗基本不变 （3）短路最严重的发生时刻（A）

A．电源电压过零时 B．电源电压为最大值时 C．工作电流过零时 D．工作电流为最大值时 （4）校验电气设备和导体动稳定性采用的电流（B）

A．尖峰电流 B．短路冲击电流

C．计算电流 D．短路电流周期分量有效值

2（5）当计算变压器的电抗公式为：XT?Uk%UN欧姆时，其中UN和SN的单位应为（A）

100SNA．kV和kVA B．kV和MVA C．V和VA D．V和kVA

*3-4 多项选择题

（1）计算短路电流的目的（ABCD）?

A．作为选择电气设备的依据? B．调整和设计继电保护 C．比较和选择接线图 D．进行事故分析 （2）短路的危害（ACD）

A．造成停电事故? B．引起过电压 C．对附近弱电线路和设备产生干扰 D．损坏设备绝缘和触头

3-5 判断题

（1）对无限大容量电力系统，短路电流稳态分量即为短路电流周期分量（√）

（2）采用按标么值法进行短路计算时，同一系统中各物理量的基准值可以任意选择（×）

3-6 回答下列问题

（1）短路的类型有哪些？各有什么特点？

见表3-1 （此略）

（2）什么是短路电流的电动力效应和热效应？如何校验一般电器的动、热稳定性？

见3-5节 （此略）

3-7 计算题

（1）一地区110/10kV变电站通过3km架空线向某电能用户变电所供电。地区变电站10kV母线最大短路容量为200MVA，最小短路容量为100MVA。该用户变电所装有一台S11-800型变压器。试求用户变电所高压母线和低压母线的三相短路电流和短路容量（系统最大和最小运行方式两种情况下）。

解：1）确定基准值。取Sd=100MVA，Uc1=10.5 kV，Uc2=0.4 kV，而

Id1?Sd/3Uc1?100MVA（/3?10.5kV）?5.50kA

Id2?Sd/3Uc2?100MVA（/3?0.4kV）?144.34kA

2）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 ①电力系统电抗标么值。

*最大运行方式下：X1MVA/200MVA?0.5 .min?100*最小运行方式下：X1MVA/100MVA?1 .max?100②架空线路电抗标么值（由表3-2得X0=0.35Ω/km）

*X2?0.35(?/km)?3km?100MVA?0.954 2(10.5kV)③电力变压器电抗标么值（查得Uk%?4.5）

4.5?100?103kVAX?Uk%Sd/100SN??5.62

100?800kVA*3短路等效电路如图所示，图上标出各元件序号和电抗标么值，并标出短路计算点。

短路等效电路图

第4章习题参考答案

4-1 解释下列名词概念

（1）一次电路、一次设备：供配电系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路；一次电路中的所有电气设备称为一次设备。

（2）二次电路、二次设备：用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。二次电路中的所有电气设备称为二次设备。

（3）电弧：电弧是一种气体放电现象，放电过程中伴随着高温和强光。开关电器在接通或开断有电流的电路时，触头间就可能产生电弧。

（4）选择性断路器：有明确的选择性动作要求，以满足前后级保护装置的动作配合。

（5）熔断器的弧前电流—时间特性：熔断器起弧前通过熔体的电流与弧前时间的关系。弧前时间是从一个足够使熔断体熔化的电流出现至电弧产生的瞬间之间的时间，包括熔体熔化时间和熔体熔断起弧时间，而熔体熔断起弧时间非常短，所以一般弧前时间即是熔体熔化时间。

熔断器的熔断时间为弧前时间与燃弧时间之和，燃弧时间是指电弧产生的瞬间至电弧最终熄灭之间的时间，往往也可忽略不计。所以表征熔断器保护特性的就是熔断器的弧前电流—时间特性。 （6）GIS：将一座变电所中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体，并全部封闭在接地的金属外壳内。壳内充以一定压力的SF6气体作为高压设备的绝缘和断路器灭弧介质，所以也称为SF6全封闭组合电器。

（7）C-GIS：一种用于10～35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并对系统实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。

（8）母线槽：将3～5条母线用绝缘材料隔开（包括相间及相对地）并嵌于封闭的金属壳体内的一种配电装置。

4-2 填空题

（1）电弧熄灭的条件是弧道中的去游离率大于游离率；

（2）熔断器仅使用在 35 kV及以下电压等级的小容量电气装置中作短路保护或过负荷保护用； （3）SF6气体绝缘和空气绝缘相比的优点 可使电气设备减小占地面积和体积 ，和变压器油绝缘相比的优点 能防火防爆 ；

（4）电力变压器的额定容量，是指它在规定的 环境温度 条件下， 室外 安装时，在规定的 使用年限内 所能连续输出的最大视在功率 。

（5）低压架空线路，不使用小于 16 mm的铝绞线。

（6）查阅相关资料，了解以下数据：架空线路与地面的距离，在非居民区应大于 5 m，在居民区应大于 6 m，跨越建筑物时，其最小垂直距离应大于 2.5 m。

4-3 单项选择题

（1）熔断器熔件上焊有小锡球是利用“冶金效应”法，其作用是为了( C )。

A．减少金属蒸气 B．缩短熔断时间 C．降低熔件的熔点温度 D.提高通流能力

（2）关于熔断器，下列说法中错误的是（ D ）

A．电路中流过短路电流时，利用熔件产生的热量使自身熔断，从而切断电路，起到保护电器设备

B．熔断器可分为限流和不限流两大类

C．熔断器不能作正常的切断和接通电路用，而必须与其他电器配合使用

2

D．同一电流通过不同额定电流的熔件时，额定电流大的熔件先熔断 （3）校验电气设备热稳定度采用的电流是( C )。

A．尖峰电流 B．计算电流 C．短路稳态电流 D．短路冲击电流 （4）为避免不必要的重复选择计算，低压照明线截面选择宜首先考虑的条件是（ D ） A．经济电流密度 B．机械强度 C．发热条件 D．电压损耗条件 （5）一般三相负荷基本平衡的低压线路中的中性线截面不小于相线的( C )。

A．100% B．75％ C．50％ D．25％

4-4 多项选择题

（1）低压电器常用灭弧方法(ABD)

C. 触头间隙采用六氟化硫气体介质 D. 利用相互绝缘的金属栅片分割电弧 （2）XRNT型高压限流熔断器采用的灭弧措施(AD)

A. 利用石英砂对电弧的吸热进行冷却灭弧 B. 利用纤维质消弧管产气纵吹电弧 C. 利用撞击器加速灭弧 D. 利用冶金效应形成串联电弧将长弧切短加速灭弧

（3）关于限流断路器(AD)

A.分断时间短得足以使短路电流达到其预期峰值前分断 B.使短路电流比其预期短路电流低

C.在短路时，限流线圈内感应电流抵消了部分短路电流

D.在短路时，拉长了短路电流的波形，降低了短路电流对电路和电器的冲击 （4）用隔离开关可以进行的操作（ABCD）

A. 通、断电压互感器和避雷器电路 B. 通、断激磁电流不超过2A的空载变压器电路 C. 通、断变压器中性点的接地线 D.通、断电容电流不超过5A的空载线路 （5）低压断路器具有的功能（ABCD）

A．通断电路 B．短路保护 C．过载保护 D．失压保护 （6）可以实施检修隔离电源作用的开关电器（BCD）

A．高压断路器 B．高压隔离开关 C．跌开式熔断器 D．高压负荷开关 （7）变电所主变压器台数的选择正确的说法有（ABC）

A．对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器

B．对季节性负荷而宜于采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器 C．如果负荷集中而容量又相当大时，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器 D．为提高供电可靠性，变压器台数越多来越好

4-5 判断题

（1）隔离开关与断路器串联时，隔离开关应先合后分。（√）

（2）具有限流作用的熔断器所保护的电气设备可不进行动、热稳定度校验。（√） （3）高压限流熔断器只能用在等于其额定电压的电网中。（√）

（4）熔体的额定电流应小于熔断器的额定电流，但大于回路持续工作电流。（√ ） （5）所有型式的负荷开关都可以作隔离开关用。（×） （6）真空断路器灭弧室内为真空，分断时不会产生灭弧。（×）

（7）线路停电操作顺序是：拉开线路两端开关，拉开线路侧闸刀、母线侧闸刀，在线路上可能来电的各端合接地闸刀（或挂接地线）。（√） （8）互感器属二次设备。（×）

A. 通过机械装置将电弧迅速拉长 B. 用磁吹等方法加大电弧与固体介质的接触面

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