供配电第二版思考题与习题解答提示.doc

莫岳平、翁双安编著供配电工程第2版 思考题与习题解答提示莫岳平、翁双安编著供配电工程第2版思考题与习题解答提示目 录第一章 思考题与习题1第二章 思考题与习题5第三章 思考题与习题10第四章 思考题与习题15第五章 思考题与习题21第六章 思考题与习题27第七章 思考题与习题30第八章 思考题与习题33第九章 思考题与习题36第十章 思考题与习题39第一章 思考题与习题1-1 火力发电站、水电站及核电站的电力生产和能量转换过程有何异同？解答提示：参见本章第一节 一、电力系统的构成。1-2 电力系统由哪几部分组成？各部分有何作用？电力系统的运行有哪些特点与要求？解答提示：参见本章第一节 一、电力系统的构成；二、电力系统运行的特点与要求。1-3 简述确定用户供配电系统电压等级的原则。为什么说在负荷密度较高的地区，20kV电压等级的技术经济指标比10kV电压等级高？解答提示：参见本章第二节 二、电力系统各级标称电压的适用范围。与传统的10kV配电网相比，20kV配电网电压供电容量提高1倍，线路电压损失则下降50%；而输送同等功率时，线路能耗下降75%，线路电压损失下降75%。在负荷密度高的地区，由于20kV供电半径增大，可减少110kV变电站数量，而设备及线路绝缘成本增加不多，总体建设投资减少。1-4电力系统中性点接地方式主要有哪几种？试分析当系统发生单相接地时在接地电流、非故障相电压、设备绝缘要求、向异相接地故障发展的可能性、接地故障的继电保护、接地故障时的供电中断情况等方面的特点？解答提示：参见本章第三节。各系统发生单相接地时的特点比较见下表：项 目不接地系统直接接地系统低电阻接地系统消弧线圈接地系统接地电流小（对地电容电流）最大（接近三相短路电流）中等（100A1000A）最小（残流）非故障相电压大，Un（线电压）最小，80%Un 80%100Un大，Un设备绝缘要求最高，全绝缘最低，可采用分级绝缘比不接地系统低高，全绝缘向异相接地故障发展的可能性 最大最小小中接地故障的继电保护需要专门技术，不够可靠简单可靠简单可靠需要专门技术，通常只作用于信号接地故障时的供电中断情况在能够自然熄弧时，不需跳闸立即跳闸立即跳闸自然熄弧，但永久故障仍需跳闸1-5 什么是低压配电TN系统、TT系统和IT系统？各有什么特点？各适用于什么场合？解答提示：参见本章第三节 五、低压配电系统导体的配置与系统接地。1-6 如何区别TN-S和TN-C-S系统？为什么当电源采用TN系统时，从建筑物总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路应采用TN-S系统？解答提示：参见本章第三节 图1-10。当电源采用TN系统时，建筑物内必须采用TN-S系统，这是由于正常的负荷电流只应沿中性导体N流回，不应使有的负荷电流沿PE导体或与PE导体有连接的导体流回，否则，这些电流会干扰正常运行的用电设备。1-7为什么采用TN-C-S系统时，当PE导体与N导体从某点分开后不应再合并，且N导体不应再接地？解答提示：参见本章第三节 图1-10。当PE导体与N导体从某点分开后，若再合并或N导体再接地，则导致PE导体或接地导体中出现正常负荷电流的分流，引起电磁干扰、剩余电流保护器误动作等。1-8 电力负荷分级的依据是什么？各级电力负荷对供电有何要求？解答提示：参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求。1-9 常用应急电源有几种？各适用于什么性质的重要负荷？解答提示：参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求。1-10 应急电源与备用电源有什么不同？为什么GB 500522009规定备用电源的负荷严禁接入应急供电系统？解答提示：参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求。备用电源与应急电源是两个完全不同用途的电源。应急电源又称安全设施电源，是为了人体和家畜的健康和安全，以及避免对环境或其他设备造成损失的电源。从保证安全角度考虑，备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。1-11 什么是分布式电源？与一般中小型燃煤电厂有何区别？解答提示：参见本章第五节。1-12简述光伏电源系统的关键技术及其在我国的应用情况。解答提示：参见本章第五节 二、太阳能光伏电源系统的应用。上网了解光伏电源系统在我国的应用情况。1-13试确定图1-17所示电力系统中各变压器一、二次绕组的额定电压。图1-17 习题1-13图解答提示：参见本章第二节 一、标准电压。T110.5 kV/121kV，T210.5 kV/0.4kV，T3110 kV/10.5kV，T410 kV/0.4kV。1-14试确定图1-13所示大型用户供配电系统中总降压变压器和配电变压器一、二次侧的额定电压。解答提示：总降压变压器35110kV/6.310.5 kV，配电变压器610 kV/0.4 kV。1-15某110/10kV变电站10kV系统中性点不接地，现进行10kV电网改造，规划建设钢筋混凝土杆塔的架空线路（无避雷线）总长度约20km、电缆线路总长度约20km，试估算该系统在线路发生单相接地故障时的接地电容电流，并判断其中性点是否需要改为谐振接地方式。设变电站10kV电气装置增加的接地电容电流值约为线路计算值的16%。解答提示：参见本章第三节 一、中性点不接地系统。根据公式（1-2），线路的接地电容电流约为，整个系统的接地电容电流值约为，大于10A。依据GB/ T500642014规定，应采用中性点谐振接地方式。1-16当上题110/10kV变电站10kV系统采用谐振接地方式时，试确定消弧线圈容量。若再考虑变电站用电100kVA，则需要装设的连接消弧线圈的专用接地变压器（兼作站用变压器）的容量是多少？解答提示：参见本章第三节 二、中性点谐振接地系统。根据公式（1-5），消弧线圈的补偿容量为。再考虑变电站用电100kVA，则需要装设的专用接地变压器容量取为315 kVA。1-17某城市110/20kV变电站20kV系统全部由电缆线路构成，中性点采用低电阻接地方式，接地电阻为20欧。试计算该20kV电网的单相接地电流和接地电阻器消耗的功率是多少？解答提示：参见本章第三节 三、中性点电阻接地系统。根据公式（1-8），该20kV电网的单相接地电流为，根据公式（1-10）和公式（1-6），接地电阻器消耗的功率为。第二章 思考题与习题2-1用电设备按工作制分哪几类？各有何工作特点？如何确定设备功率？解答提示：参见本章第一节 二、用电设备工作制及设备功率的计算。2-2什么是负载持续率？为什么断续周期工作制设备功率与负载持续率有关？解答提示：参见本章第一节 二、用电设备工作制及设备功率的计算。2-3什么是计算负荷？确定计算负荷的有关系数有哪些？解答提示：参见本章第一节 一、计算负荷概念和四、确定计算负荷的系数。2-4试比较需要系数法、利用系数法和单位指标法的算法基础、特点、步骤、精度及适用场合。解答提示：参见本章第二节。需要系数法精度一般、用电设备台数少时误差较大；利用系数法精度高；单位指标法靠定性分析难以提高计算精度。2-5什么是尖峰电流？尖峰电流与计算电流同为最大负荷电流，各在性质上和用途上有哪些区别？解答提示：参见本章第一节和第四节。2-6在供配电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？解答提示：参见本章第五节 四、无功补偿装置的装设位置。2-7通过哪些技术措施可降低供配电系统的电能损耗？解答提示：参见本章第七节 三、电能节约的技术措施。2-8某设备机房共有11台380V的水泵，其中2台7.5kW、3台5kW、6台15kW，试求该水泵设备组的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：参见例题2-1，采用需要系数法。查附录表1，取Kd0.75、cos0.8、tan0.75。计算可得Pe120kW，Pc=90 kW，Qc67.5kvar，Sc112.5kVA，Ic170.93kVA。2-9 某高校实训车间380V线路上，接有小批生产的金属冷加工机床40台共100kW，通风机5台共7.5 kW，电阻炉5台共8 kW，试用需要系数法确定该车间配电线路的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：参见例题2-2，计算结果见下表：序号用电设备名称台数设备功率Kd计算负荷1冷加工机床401000.160.51.731627.72通风机57.50.80.80.564.53电阻炉580.70.980.202.61.1小计24.633.3合计 取；26.232.341.663.22-10 有一生产车间，拥有大批生产的金属冷加工机床电动机52台，共200kW；桥式起重机4台，共20.4kW（15%）；通风机10台，共15kW；点焊机12台，共42.0kW（65%）。车间采用220/380V三相四线制供电。试用需要系数法确定该车间的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：参见例题2-2，计算结果见下表：序号用电设备名称台数设备功率Kd计算负荷1冷加工机床电动机522000.160.51.7332.055.42桥式起重机420.4（15%）15.8（25%）0.150.51.732.44.13通风机10150.80.80.7512.09.04点焊机1242（65%）33.86（100%）0.350.601.3311.915.8小计58.284.3合计 取；53.6 80.1 96.4 146.5 2-11 某公寓楼200户，每户设备功率按6kW计，另有公共照明20kW，会所中央空调40kW3套（通常用2套，最热月可能用3套），生活水泵20kW3台（其中1台备用），电梯10kW2套。试用需要系数法确定该公寓楼的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：参见例题2-3，备用设备功率不应计入。计算结果见下表：序号用电设备名称台数设备功率Kd计算负荷1居民用电20012000.450.90.48540.0261.52公共照明2010.90.4820.0 9.7 3会所中央空调31200.70.80.7584.0 63.0 4生活水泵2400.80.80.7532.0 24.0 5电梯2200.50.61.3310.0 13.3 小计1400686.0 371.6合计 取；0.44617.4 345.5 707.5 1075.4 2-12 两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额定功率均为180kW。第一组单台容量相同，每台为4.5kW；第二组为30kW4台，20kW1台，10kW2台，5kW4台。试用利用系数法分别求这两组用电设备的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。并分析两组用电设备总额定功率相同而计算负荷不同的原因。解答提示：参见例题2-4，计算结果比较见下表：序号用电设备名称设备功率KuPavQavneqKm计算负荷1第一组设备1800.121.7321.637.37401.4531.354.262.6 95.1 2第二组设备1800.121.7321.637.377.52.6457.098.7114.0 173.2 第二组用电设备计算负荷较大，是因为台数少而各台设备功率相差悬殊所导致。2-13 现有9台单相电烤箱，其中1kW4台， 1.5kW3台， 2kW2台。试合理分配上述各电烤箱于220/380V的线路上，并计算其等效三相计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。最大负荷相所接的单相设备功率为4.5 kW，根据公式（2-26），其等效三相设备功率为13.5 kW。查附录表1得，因此，根据公式（2-12）公式（2-15），Pc=9.45kW、Qc=1.89kvar、Sc=9.64kVA、Ic=14.65A。2-14 某6层住宅楼有4个单元，每单元有12户，每户设备功率按8kW计。每户采用单相配电，每单元采用三相配电。试用需要系数法计算各户、各单元及整栋楼的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：由于负荷性质单一，均可根据公式（2-12）公式（2-15）计算，查附录表4得值，。计算结果见下表：序号用电设备名称配电相数设备功率Kd计算负荷1每户1810.90.488.03.98.940.52每单元3960.950.90.4891.2 44.2 101.3 154.0 3整栋楼33840.550.90.48211.2 102.3 234.7 356.7 2-15 某用户拟建一座10/0.38kV变电所，装设一台变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为750kW，无功计算负荷为720kvar。为了使变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设并联电容器补偿时，需装设多少补偿容量？并选择电容器组数及每组容量。无功补偿前与无功补偿后变电所高压侧的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic各为多少？解答提示：参见例题2-5，计算结果见下表：计算点计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/Acos无功功率补偿前变电所低压侧计算负荷750.0720.01039.71580.30.72配电变压器功率损耗10.452.0变电所高压侧计算负荷760.4772.01083.662.50.70低压集中补偿容量Qr.C/kvarQr.C750（tan arccos0.72tan arccos0.92）403.5实际取 20组20 kvar400 kvar400无功功率补偿后变电所低压侧计算负荷750.0320.0815.41239.40.92配电变压器功率损耗8.240.8变电所高压侧计算负荷758.2360.8839.648.40.902-16 某35/10kV总降压变电所，10kV母线上接有下列负荷：1#车间配电变电所1700kWj800kvar；2#车间配电变电所1840kWj900kvar；3#车间配电变电所1560kWj760kvar；4#车间配电变电所1760kWj840kvar。5#空压机房有4台10kV空气压缩机共1000kW（Kd=0.75，cos=0.80）。10kV母线侧安装的无功补偿装置容量为1200 kvar。试计算该总降压变电所35kV侧的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。解答提示：参见本章第六节，计算结果见下表：序号用电设备名称设备功率Kd计算负荷11#车间配电变电所0.9017008001878.8108.522#车间配电变电所0.9018409002048.3118.333#车间配电变电所0.9015607601735.3100.244#车间配电变电所0.9017608401950.2112.655#空压机房10000.750.80750562.5937.554.1小计7610.03862.5合计 取；0.876468.5 3592.1 7399.0 427.2 无功功率补偿1200总降压变电所35kV侧0.94 6468.5 2392.1 6896.6 398.2 2-17 已知题2-15中变电所的变压器型号为S11-1000/10，Dyn11联结。变压器技术数据见附录表14。若该变电所年最大负荷利用小时数Tmax5000h，试求该变压器在无功补偿前后的年有功电能损耗。解答提示：根据公式（2-40）和公式（2-53），计算结果见下表：计算点变压器功率损耗Sr.T=1000kVASc/kVAPT/kWTmax/hWa/kWh补偿前1.1510.31039.71.0412.290.725000370051294补偿后1.1510.3815.40.827.990.9250003400336212-18 某变电所有两台Dyn11联结的SCB10-1000/10型变压器并列运行，而目前变电所负荷只有800kVA。问是采用一台变压器运行还是两台运行较为经济合理？（取Kq0.04）解答提示：根据公式（2-41）、公式（2-42）和公式（2-56），变电所负荷稳定，KT =1。计算结果见下表：变压器功率损耗 Sr.T=1000kVAKTKqScr /kVASc /kVA1.778.130.96.096010.04633800当实际负荷大于临界负荷，采用两台变压器运行较为经济合理。第三章 思考题与习题3-1 什么是供配电系统的一次接线？对一次接线有何基本要求？怎样绘制一次接线图？解答提示：参见本章第一节。3-2 电力变压器按绝缘及冷却方式分有哪几种型式？高层主体建筑内变电所应选用哪种型式变压器？解答提示：参见本章第二节 一、电力变压器的型式选择。高层主体建筑内变电所应选用不燃（如干式、SF6气体绝缘）变压器或难燃型液浸式变压器。3-3 10/0.4kV配电变压器有哪两种常见联接组别？在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用哪种联接组别的配电变压器？为什么？解答提示：参见本章第二节 一、电力变压器的型式选择。在TN及TT系统接地型式的电网中，应选用Dyn11联结组变压器。3-4 变电所中主变压器的台数如何选择？容量如何确定？解答提示：参见本章第二节 二、电力变压器的台数与容量选择。3-5 变压器过负荷运行对变压器的寿命有何影响？其过负荷能力与哪些因素有关？解答提示：参见本章第二节 三、电力变压器的过负荷运行。正常过负荷不影响变压器的绝缘寿命，事故过负荷会牺牲变压器绝缘的部分“正常寿命”。变压器过负荷能力与其绕组热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度、顶层油温等有关。3-6电器在供配电系统中的作用是什么？供配电系统对电器有哪些要求？表征这些要求的参数是什么？电器在供配电系统中的作用是什么？供配电系统对电器有哪些要求？表征这些要求的参数是什么？解答提示：参见本章第三节 一、电器的有关知识。3-7电弧对电器的安全运行有哪些影响？开关电器中有哪些常用的灭弧方法？其中最常用最基本的灭弧方法是什么？解答提示：参见本章第三节 一、电器的有关知识。最常用最基本的灭弧方法是迅速拉长和冷却电弧。3-8高压断路器有何功能？常用灭弧介质有哪些？解答提示：参见本章第三节 二、高压电器。3-9熔断器的主要功能是什么？熔体熔断大致可分为哪些阶段？解答提示：参见本章第三节 二、高压电器。3-10高压隔离开关有何功能？它为什么可用来隔离电源保证安全检修？它为什么不能带负荷操作？解答提示：参见本章第三节 二、高压电器。3-11高压负荷开关有何功能？它可装设什么保护装置？在什么情况下可自动跳闸？在采用负荷开关的高压电路中，采取什么措施来作短路保护？解答提示：参见本章第三节 二、高压电器。在采用负荷开关的高压电路中，采取熔断器来作短路保护。3-12高压负荷开关限流熔断器组合电器与断路器相比，为什么比较适合用在环网供电单元和箱式变电站？解答提示：高压负荷开关熔断器组合电器结构简单，造价低；保护特性好。3-13电流互感器和电压互感器具有何功能？各有何结构特点？解答提示：参见本章第三节 三、互感器。3-14低压断路器有何功能？配电用低压断路器按结构型式分有哪两大类？各有何结构特点？解答提示：参见本章第三节 四、低压电器。3-15 低压自动转换开关电器有何功能？解答提示：参见本章第三节 四、低压电器。3-16 变配电所电气主接线有哪些基本形式？各有什么优缺点？各适用于什么场合？解答提示：参见本章第四节 一、电气主接线的基本形式。3-17 在进行变配电所电气主接线设计时一般应遵循哪些原则和步骤？解答提示：参见本章第四节 二、变配电所电气主接线示例3-18 某用户35kV总降压变电所安装两台35/10.5kV主变压器，采用两回35kV电源线路同时供电，该变电所可能采用的电气主接线的基本形式有哪些？并从可靠性、灵活性和经济性等方面进行比较。解答提示：拟用的主接线形式有分段单母线接线、双回线变组单元接线和内桥式接线。其特点比较见下表：电气主接线基本形式电气主接线图可靠性灵活性经济性分段单母线接线参见图3-3（改为2路出线）可靠性高运行方式灵活，便于扩展需要5台35kV断路器，投资较大双回线变组单元接线参见图3-6可靠性不如分段单母线线路变压器组合运行，不够灵活只需2台35kV断路器，投资最省内桥式接线参见图3-7a）可靠性较线变组接线有所提高灵活性比线变组接线好，但变压器操作较复杂。只需3台35kV断路器，投资比分段单母线省3-19 解答提示：断路器、互感器、熔断器、隔离手车作用参见本章第三节。带电显示器：指示高压电源状态、闭锁开关柜电缆室检修门，各功能单元的避雷器：过电压保护，变压器保护单元的接地开关：将变压器回路接地，以便安全检修。3-20 高低压配电网接线形式有哪些？为提高供电可靠性可采取什么措施？解答提示：参见本章第五节。3-21 在进行高压（低压）配电网接线设计时，为什么要力求简单可靠、配电层次不宜超过两级（三级）？解答提示：参见GB500522009供配电系统设计规范4.0.6条文说明。如果供配电系统接线复杂，配电层次过多，不仅管理不便、操作频繁，而且由于串联元件过多，导致可靠性下降；配电级数过多，继电保护整定时限的级数也随之增多，难以保证选择性。3-22 变电所所址选择应考虑哪些条件？变电所靠近负荷中心有什么好处？解答提示：参见本章第六节 一、变配电所的所址与型式置。3-23 变电所所址选择应考虑哪些条件？变电所靠近负荷中心有什么好处？解答提示：参见本章第六节 二、变配电所的布置。室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相油浸式变压器，应设在单独的变压器室内。而干式电力变压器只要具有不低于IP2X的防护外壳，就可和高低压配电装置布置在同一配电室内。3-24 预装式变电站和组合式变压器各有何特点？为什么其结构比较适合单台变压器容量不大的场合？解答提示：参见本章第六节 三、预装式变电站。由于预装式变电站受空间限制散热条件较差，单台变压器容量不宜大于800kVA 。3-25 供配电方案的技术经济指标有哪些？应如何对配电变压器进行能效技术经济评价？解答提示：参见本章第七节。3-26 某高层建筑拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在地下一层。已知总计算负荷为1200kVA，其中一、二级负荷400kVA，cos0.92。试初选配电变压器的型式、台数和容量。解答提示：参见例题3-1。选择2台SCB10-800/105%/0.4kV，Dyn11，IP2X。3-27 某工厂拟建造一座10/0.38kV变电所，已知总计算负荷为2100kVA，cos0.8，均为三级负荷，由地区变电所采用一回10kV线路供电。试选择配电变压器并设计出该变电所电气主接线图。解答提示：解答提示：参见例题3-1。选择2台SCB10-1250/105%/0.4kV，Dyn11，IP2X。变电所电气主接线图如图3-9所示。3-28 对题3-26所述的变电所，由公用电网采用双回路电源同时供电，变压器高压侧采用双回线路变压器组单元接线，低压侧采用分段单母线接线，高压配电装置采用箱式SF6负荷开关柜。试绘制出该变电所高压电气主接线图。解答提示：变压器高压侧电气主接线图一回线变组单元参照图3-8a），另一回线变组单元与图3-8a）镜像对称；变压器低压侧电气主接线图参照图3-9b）。3-29 对题3-26所述的变电所，由公用电网采用双回路电源同时供电，每路电源均可全容量备用，高压配电装置采用中置式真空断路器开关柜。试设计出该变电所高压电气主接线图。解答提示：高压侧电气主接线采用分段单母线接线，以图3-9a）为基础设计为双回路电源进线，增加母线分段+隔离单元。每段10kV母线高压出线1回至2台变压器。3-30 某用户20kV变电所安装有4台配电变压器、由公用电网采用双回路电源供电，主供电源1容量可供全部负荷，主供电源2容量只供一半负荷（重要负荷）。要求母线电压互感器为独立单元，不与进线隔离单元组合。试设计出该变电所高压电气主接线图。解答提示：高压侧电气主接线采用分段单母线接线，参照图3-10。每段10kV母线高压出线2回至4台变压器。主供电源2进线断路器与分段断路器“二合一”联锁。3-31 某用户拟建一座20kV配电所，为独立式结构。配电所进线2回、馈线10回，有一、二级负荷，采用分段单母线接线。要求高压开关柜按进线1隔离、电能计量、进线开关、电压测量、所用变1、馈线15、母线分段、母线隔离、馈线610、所用变2、电压测量、进线开关、电能计量、进线2隔离等功能单元排列组合。试绘制出该配电所高压电气主接线图。解答提示：电气主接线采用分段单母线接线，参照图3-10。所用变1/2电气主接线参照图3-11b）AK20单元。3-32 某用户拟建一座35kV总降压变电所，安装有2台主变压器。由公用电网采用双回路电源同时供电，每路电源均可全容量备用。拟采用内桥式接线，所用变设置在10kV侧。35kV配电装置采用移开式金属封闭开关柜、电缆进线。试绘制出该变电所35kV侧电气主接线图。解答提示：变电所35kV侧电气主接线参照图3-10设计。每段35kV母线高压出线1回至2台变压器，出线采用隔离手车，不设置断路器。第四章 思考题与习题4-1 短路产生的原因和后果有哪些？解答提示：参见本章第一节 一、短路的基本概念。4-2 短路的类型有哪些？各有什么特点？解答提示：参见本章第一节 一、短路的基本概念。4-3 短路电流计算的目的是什么？降低短路电流的措施有哪些？解答提示：参见本章第一节 三、计算短路电流的目的。对终端变电所，降低短路电流的措施有：变压器分列运行；采用高阻抗变压器；在变压器回路中装设限流电抗器；采用小容量变压器。4-4 什么样的系统可认为是无限大容量电源供配电系统？ 突然短路时，系统中的短路电流将如何变化？解答提示：参见本章第一节 二、供配电系统短路过程的分析。4-5 短路电流非周期分量是如何产生的？其初始值与什么物理量有关？为什么低压系统的短路非周期分量较高压系统的短路非周期分量衰减快？解答提示：参见本章第一节 二、供配电系统短路过程的分析。短路非周期分量衰减快慢取决于短路电路的时间常数。4-6 采用标么制法与有名单位制法计算短路电流各有什么特点？各适用于什么场合？解答提示：参见本章第二节第三节。采用标幺制易于比较供配电系统各元件的特性及参数，能够简化计算公式，能在一定程度上简化计算工作。4-7 在无限大容量电源或远离发动机端的供配电系统中，两相短路电流和单相短路电流各与三相短路电流有什么关系？解答提示：参见本章第二节 四、两相短路电流的计算。4-8 为什么Dyn11联结变压器低压侧的单相对地短路电流要比同等容量的Yyn0联结变压器低压侧的单相对地短路电流大得多？解答提示：参见本章第三节 三、单相短路（包括单相对地短路）电流的计算。4-9 低压配电系统中的保护接地导体通常合并到与带电导体同一布线系统中，若单独设置则应靠近它们敷设。这是为什么？（解答提示：从两者距离远近对单相对地短路电流大小的影响来分析）解答提示：参见公式（4-30）。单相对地短路电流大小与配电线路相保护导体电抗有关。保护接地导体与带电导体相距较远时，配电线路相保护导体电抗增大，导致单相对地短路电流减小，降低了接地故障保护电器的动作灵敏性。4-10 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？确定短路电流热效应的计算时间怎么取值？解答提示：参见本章第四节。4-11电流互感器常用接线方式有哪几种？各用于什么场合？解答提示：参见本章第六节 一、电流互感器的选择。4-12为什么说电流互感器二次额定电流若选用1A，相对于5A可以降低二次线路损耗，增加传输距离？解答提示：参见公式（4-48），减小I2r，就降低了二次线路损耗，或可以增加传输距离。4-13接成Yynd的电压互感器应用于什么场合？ 在已有测量、保护二次级基础上，若要增加计量二次级，则电压互感器的接法为哪一种？解答提示：参见本章第六节 二、电压互感器的选择。若要增加计量二次级，则应采用四绕组电压互感器，接成Yynynd接线。4-14什么叫选择型低压断路器和非选择型低压断路器？解答提示：参见本章第七节 二、低压保护电器的初步选择。4-15 试分析同一变电所内两台变压器低压进线开关与母线联络开关是否为电气维修安全而装用四极开关？解答提示：参见本章第七节 三、四极开关的应用。同一变电所内两台变压器中性点采用一点接地（参见图4-20），即可避免两台变压器PEN导体出现并联关系产生杂散电流，同时，变电所采用等电位联结，故没有必要为防止杂散电流或电气维修安全而装用四极开关。4-16 某民用用户供配电系统如图4-21所示。己知电力系统出口处的三相短路容量在系统最大运行方式下为Sk3=200MVA，试求用户高压配电所10kV母线上k-1点短路时和配电变电所变压器高压侧k-2点短路时、低压母线k-3点短路时的三相短路电流和两相短路电流，并列出短路计算表。图4-21 习题4-16图解答提示：参见例题4-1，计算结果见下表：序号电路元件短路计算点技术参数电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量/MVASd=100MVA1电力系统=200MVA0.50200210kV电力线路1x=0.10/km l=3 km0.27312k-1Un1=10kVId1=5.5 kA0.777.127.127.1218.17129.56410kV电力线路2x=0.10/km l=1.0 km0.09 534k-2Un1=10kVId1=5.5 kA0.866.376.376.3716.25115.906配电变压器Sr.T=800kVAUk=67.50756k-3Un2=0.38kVId2=144.34 kA8.3617.2617.2617.2639.0111.964-17 某工业用户供配电系统如图4-22所示。己知电力系统变电所高压馈电线出口处在系统最大运行方式下的三相对称短路容量为Sk3=250MVA，试求工厂变电所在系统最大运行方式下，10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行和分列运行两种情况下低压380V母线上k-2点三相短路时的三相短路电流和短路容量。图4-22 习题4-17图解答提示：参见例题4-1，计算结果见下表：序号电路元件短路计算点技术参数电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量/MVASd=100MVA1电力系统=250MVA0.40250210kV电力线路x=0.35/km l=3 km0.95 312k-1Un2=10kVId2=5.5 kA1.354.074.074.0710.3773.984配电变压器Sr.T=1000kVAUk=4.54.50534k-4并联Un3=0.38kVId3=144.34 kA3.6040.0740.0740.0790.5627.76分列5.8524.6724.6724.6755.7417.094-18 某用户低压配电网络短路计算电路如图4-23所示。配电变压器与低压配电柜分室安装，已知变压器高压侧三相对称短路容量为125MVA。试求变压器低压母线k-1点短路及配电线路首端k-2点短路、线路末端k-3点短路时的三相短路电流和单相对地短路电流，并列出短路计算表。图4-23 习题4-18图解答提示：参见例题4-2，计算结果见下表：序号电路元件短路计算点技术参数相阻抗/m相保护导体阻抗/m三相短路电流 / kA单相对地短路电流/ kAUn=380VRXRL-PEXL-PEKp1系统SSk125MVA0.131.270.090.852变压器TS11-630/10, Dyn11, SrT=630kVA6.20kW，Uk=4.52.5011.152.5011.153母线WC1TMY-3(808)+ 636.3，l=4mr=0.031 m/m , x=0.129m/mrL-PE=0.084m/m , xL-PE=0.301m/m0.120.520.341.2041+2+3k-12.7512.492.2913.2117.461.51337.3417.085母线WC2TMY-3(808)+ 636.3，l=5mr=0.031 m/m , x=0.129m/mrL-PE=0.084m/m , xL-PE=0.301m/m0.160.650.421.5164+5k-22.9113.593.3414.7116.621.5135.5115.317干线WDYJV22-350+125, l=120mr=0.351m/m , x=0.079m/mrL-PE=1.580m/m ,xL-PE=0.187m/m42.129.48189.6022.4486+7k-345.0323.07192.9437.154.571.006.471.184-19试选择习题4-17所示用户变电所10kV总进线上装设的高压真空断路器的型号规格。已知后备保护动作时间为1.0s，断路器全开断时间为0.1s。解答提示：参见例题4-3，选用CV1-12-630A/25kA型户内高压真空断路器。装置地点的技术参数依据题4-17。4-20试选择习题4-16所示配电变电所变压器（SCB10-800）高压进线上装设的负荷开关熔断器组合电器的参数（暂不校验组合电器的转移电流），并初步选择高压进线上装设的电流互感器的参数（暂不校验电流互感器二次负荷及准确级等性能）。解答提示：负荷开关熔断器组合电器选择方法参见本章第五节。查附录表22，选用FLRN36B-12D型SF6负荷开关熔断器组合电器，熔断体额定电流80A。用熔断器保护的高压电器，极小，可不校验热稳定。电流互感器选择方法参见例题4-4，选用LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器，变比75A/5A。用熔断器保护的高压电器，极小，可不校验热稳定。4-21 试初步选择习题4-18所示变电所低压进线及出线上装设的低压断路器。已知低压出线计算电流为95A。解答提示：参见例题4-5，变电所低压进线断路器的初步选择CW2-1600/3 M25，。变电所低压出线断路器的初步选择CM2Z-225M/3，。第五章 思考题与习题5-1 继电保护装置有哪些任务和基本要求？保护装置一般由几部分组成？解答提示：参见本章第一节 一、继电保护的基本原理与要求。5-2 为什么在电力设备和线路设置有主保护后还需要设置后备保护?解答提示：为确保保护的可靠性，在主保护或断路器拒动时，后备保护用以切除故障。5-3 什么是电流继电器的动作电流、返回电流、返回系数？如果返回系数太小，会出现什么问题？解答提示：参见本章第一节 二、保护继电器及其特性。如果返回系数太小，动作后的继电器可能不返回，使保护装置发生误动作。5-4 电流保护装置有哪几种常用接线形式？各有什么特点？解答提示：有三相三继电器式、两相两（三）继电器式等，采用微机保护装置时，多采用可靠性高的三相式接线。5-5 简要说明定时限过电流保护装置和反时限过电流保护装置的组成特点、整定方法。解答提示：参见本章第二节 二、过电流保护。5-6 瞬时电流速断保护为什么会出现保护“死区”？如何弥补？解答提示：参见本章第二节 三、电流速断保护。5-7 带时限过电流保护与电流速断保护各通过什么方法来保证上下级的选择性？解答提示：带时限过电流保护主要通过动作时限的配合来实现前后两级保护的选择性动作，而电流速断保护只有依靠动作电流（速断电流）的特殊整定来实现选择性配合。5-8 试述微机保护装置的硬件基本构成。与模拟式继电保护相比，有何优点？解答提示：参见本章第一节 三、微机保护简介。5-9 试分析电力线路定时限过电流保护与电流速断保护原理图（参见图5-5、图5-9和图5-11），并说明当线路首端发生三相短路和线路末端发生三相短路时的保护动作过程。解答提示：线路首端发生三相短路时，电流速断保护动作；线路末端发生三相短路时定时限过电流保护动作。保护动作逻辑如图5-6和图5-11所示。5-10 带有短时限的延时电流速断保护为什么没有保护“死区”而可以保护线路全长？解答提示：延时电流速断保护的一次动作电流较电流速断保护小，因而能保护线路全长，可作为线路的主保护。5-11 在非有效接地系统中，发生单相接地故障时，通常采取哪些保护措施？简要说明其基本原理。解答提示：参见本章第二节 四、单相接地保护。5-12 电力线路零序电流保护的灵敏性、选择性与接于同一母线上的馈线数量有何关系？解答提示：参见公式（5-11），同一母线上的馈线数量越多，越大，零序电流保护的灵敏性越高、选择性越好。5-13 根据变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应装设哪些保护？解答提示：参见本章第三节 一、电力变压器的故障分析与保护设置原则5-14 对变压器中性点直接接地侧的单相短路，可采取哪种保护措施？解答提示：参见本章第三节 三、变压器中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地保护5-15 根据电力变压器电流速断保护与定时限过电流保护原理接线图（参见图5-20），分析当变压器一次侧发生三相短路和二次侧发生两相短路时的保护动作原理。解答提示：当变压器一次侧发生三相短路时，电流速断保护动作；变压器二次侧发生两相短路时，定时限过电流保护动作。保护动作逻辑如图5-6和图5-11所示。5-16 简要说明干式变压器温度保护（参见图5-19和图5-20）的基本原理。解答提示：参见本章第三