供配电思考题

思考题与习题1

1． 工业企业供电系统的常用额定电压等级及选取额定电压等级时应考虑的因素。

答：技术指标：主要包括电能质量、供电的可靠性、配电的合理性及将来发展的情况等；

经济指标：主要包括基建投资（线路、变压器和开关设备等）、有色金属消耗量、年电能损失费（包括线路及变压器的年电能损耗费）及年维修费等。

国民经济发展的需要。 技术经济上的合理性。

电机电器制造工业的水平等因素。

2． 什么叫电力系统和电力网？电力系统由哪几部分组成？

答：所谓电力系统，就是包括不同类型的发电机，配电装置、输、配电线路，升压及降压变电所和用户，它们组成一个整体，对电能进行不间断的生产和分配。

电力网的作用是将发电厂生产的电能输送、交换和分配电能，由变电所和不同电压等级的电力线路组成。它是联系发电厂和用户的中间环节。

电力系统由发电厂、变电所、电力线路和用户组成。

3． 变电所和配电所的任务是什么？二者的区别在哪里？

答：变电所的任务是交换电压和交换电能；可分为升压、降压。

配电所的作用是接受和分配电能。 二者区别在于作用不同。

4． 为什么说太阳能发电是最理想的新能源？

答：因为太阳能能量巨大，不会枯竭，而且太阳能发电不会产生污染，绝对干净无公害。 5． 风力发电厂包括那些主要设备？

答：风力发电机、控制器、逆变器、蓄电池等。 6． 发电并网条件是什么？ 答：双方应有一致的相序； 双方应有相等的电压；

双方应有同样或者十分接近的频率。

双方应有同样相位。

7．统一规定各种电气设备的额定电压有什么意义？发电机、变压器、用电设备以及电网的额定电压有无差别？差别的原因是什么？

电压等级的确定是否合理直接影响到供电系统设计的技术、经济上的合理性；有差别，为了满足较远的线路末端也能达到额定电压，升压变压器要把电压提高5%后再经过输电线路传送，降压变压器也一样为了满足较远的线路末端也能达到额定电压，电压降压的电压比额定电压高出5%再经过输电线路传送，变压器一次绕组的额定电压与用电设备相同。 8．简述工厂供电系统电能质量的主要指标及其对用户的影响。

答：电能质量指导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出引起干扰的基本现象分类如下

（1）低频传导现象：谐波、简谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流中的直流；（2）低频辐射现象：磁场、电场；（3）高频辐射现象：磁场、电场、电磁场（连续波、瞬态）；（4）高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；（5）静电放的现象 影响用户用电设备的正常运行，谐波使测量和计量仪器的知识和计量不准确，干扰通信系统的工作甚至通信设备和人员的安全，使电视机，计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化。

9．试述工厂供电设计的主要内容。 答：工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。工厂供电工作要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故；（2）可靠 赢满足电能用户对供电可靠性的要求；（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求；（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。 其内容有（1）负荷计算；（2）工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择；（3）工厂总降压变电所主结线设计；（4）厂区高压配电系统设计；(5)工厂供、配电系统短路电流计算；（6）改善功率因数装置设计；（7）变电所高、低压侧设备选择；（8）继电保护及二次结线设计；（9）变电所防雷装置设计；（10）专题设计；（11）总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。

思考题与习题2

1． 什么是计算负荷，以不同时限确定的计算负荷如何换算？ 答：计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假想负荷。

2． 目前常用求计算负荷的时限是多长时间？理由是什么？

答：30min；电力负荷按年最大负荷（也称30min最大负荷）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 3． 负荷曲线及其在求计算负荷中的作用。

答：负荷曲线表征电力负荷随时间的变动情况，它反映了用户用电的特点和规律。

4． 简述求计算负荷的方法及其应用范围的评价。

答：需要系数法、二项式系数法。其中以需要系数法应用最为广泛，它适用于不同类型的各种企业，计算结果也基本符合实际，也适用于变配电所的负荷计算。二项系数法一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。

5． 简述在求计算负荷时，那些系统元件需要在其上计算损耗？计算方法如何？这种方法用

于求实际功率及电能损耗有无误差？

答：线路、变压器需要在其上计算损耗。计算方法是无功功率补偿。用于求实际功率及电能损耗有误差。

6． 求计算负荷时，计算全厂功率因数的目的和方法如何？

答：目的：在设计阶段要根据设计计算的功率因数和供电局指定的功率因数，提出提高功率因数所用的补偿装置类型和容量。

方法：工厂需要系数法、按年产量和单位产品耗电量计算法、逐级计算法。

思考题与习题3

1． 什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因是什么？短路有什么危害？

“短路”是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的接通。 三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。

造成短路的主要原因是:（1）电气设备截流部分的绝缘损坏（2）误操作（3）雷击或过电压

击穿等。

短路的危害：短路时温度急剧上升：会使绝缘加速老化或损坏；产生很大的电动力，使设备的载流部分变形或损坏，要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降：离短路点越近的母线，电压下降越厉害，影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运 行。

2．什么叫无限大容量系统？它有什么特征？为什么供配电系统短路时，可将电源看做无限大容量系统？

无限大容量系统：是指端电压保持恒定，没有内部阻抗和容量无限大的系统。

无限大容量的特征：无限大容量系统的指端电压保持恒定,没有内部阻抗和容量无限大的系统.它的特征有:系统的容量无限大.系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变.实际上,任何电力系统都有一个确定的容量,并有一定的内部阻抗.当供配电系统容量较电力系统容量小得多,当电力系统的容量超过用户供电系统的50倍时，电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或短路点离电源的电气距离足够远，发生短路时电力系统母线电压降低很小，此时可将电力系统看做无限大容量系统。

3．什么是次暂态短路电流？什么是冲击短路电流？什么是稳态短路电流？它们与短 路电流周期分量有效值有什么关系？

次暂态短路电流：短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值。 冲击短路电流：短路全电流的最大瞬时值。

稳态短路电流：短路电流非周期分量衰减完后的短路电流。

2Uav??Ip??1?2k?1I?I?I??IK???它们的关系： I ? I sh ? I zshp3Zk

4．什么叫标么制？如何选取基准值？

用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没有单位。

SU??? 、 容量的标幺值 S ? 、电压的标幺值U

SdUd

IZ??电流的标幺值 I ? 、阻抗的标幺值 Z ?

IdZd

4个基准值中只有两个是独立的，通常选定基准容量和基准电压，按下式求出基准电流和基准阻抗

SdUd2Id?Zd?

Sd3Ud

准值可以任意选定，为便于计算短路电流，对于容量的基准值取Sd＝100MVA或者取要计算的供电系统中的某一元件的额定值（如某一变压器）；基准电压是短路点所在处电路平均电压值。

5．电动机对短路电流有什么影响？

在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发

电机一样，向短路点馈送短路电流。

6．试求图 3-13所示无限大容量系统中 K点发生三相短路时的短路电流、冲击短路电流和短路容量，以及变压器2T一次流过的短路电流。各元件参数如下：

变压器1T:SN?31.5MVA,UK%?10.5,10.5/121kV; 变压器2T,3T:SN?15MVA,UK%?10.5,110/6.3kV; 线路1WL,2WL:L?100km,X??0.4?/km; 电抗器 L：UNL?6kV,INL?1.5kA,XNL%?8。

题3-14图

(1) 由图所示的短路电流计算系统图画出短路电流计算等校电路图,如图所示.由断路器断流容量估算系统电抗,用X表示.

(2)取基准容量Sd=100MVA,基准电压UD=UAV,基准电压是Ud1=121KV,Ud2=6.6KV,Ud3=6.6KV,则各元件电抗标夭值为

变压器1T X1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333

线路W1,W2 X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=0.4*100*100/6.6/6.6=91.827 变压器2T 3T X4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=10.5*100/100/15=0.7 电抗器;

X6=Xl%*Uln*Sd/100/1.732/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/1.732/1.5/6.6/6.6=0.424 当K点发生三相短路时:

一 短路回路总阻抗标夭值

Xk=X1+(X2+X4+X6)//(X3+X5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)//(91.827+0.7)=0.355 二 K点所在电压基准电流

Id=Sd/1.732/Ud=100/1.732/6.6=8.748 三 K短路电流各值为

Ik*=1/Xk*=1/0.355=2.817

Ik=Id*Ik*=8.748*2.817=24.64KA Ish*IK=1.84*24.64=45.34KA

Sk=Sd/Xk*=100*2.817=281.7MVA (2) 变压器2T一次流过的短路电流为: Ik2=Id*Ik2=8.748*2.817=24.64KA

思考题与习题4

1．供配电一次设备有哪些？

答：一次设备按功能分为如下几类：

（1）生产和变换设备：包括将机械能转换为电能的电动机，变换电压等级的变压器，将高电压,大电流转换为低电压或小电流以供二次设备测量的互感器等。

（2）开关设备：用来控制一次回路的接通和断开，包括高电压断路器·隔离开关·负荷开关·离合器·分断器磁力启动器等。

（3）保护设备：用来对一次回路过压或过电流进行保护的设备，包括限制短路电流的电抗器·高低压熔断器·避雷器等。

（4）载流导体：传输电流的软·硬导体，如各种类型的架空线路和电力线缆等。 （5）补偿设备：用来补偿无功功率，如并联电容器等。

（6）成套设备：将有关一次设备及二次设备安电路接线方案的要求，组合为一体的电气装置，如高低压开关柜，低压配电箱等。

2．供配电一次设备的选择有哪些原则？如何选择变压器容量和台数？

答：电气设备不管用途和工作环境有何差异，他们的选择原则都遵循一下的三个原则： 1按正常工作条件选择原则 2按短路条件效验原则

3开关设备断流能力效验原则 1）变压器容量的确定

a 应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在 技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；

b 对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可采用两台主变压器c 三级负荷一般选择一台猪变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。 （2） 变压器容量的确定

装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有

一定的容量裕度,并考虑变压器的经济运行,即 SN>=(1.15~1.4)Sc

装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件: a 任一台主变压器运行时,应满足总计算负荷的60%~70%的要求,即 SN=(0.6~0.7)Sc

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