《供配电技术》课后答案.doc

1 第一章 1 1 电力系统 发电厂 变电所 电力线路和电能用户组成的一个整体 1 2 供配电系统 由总降变电所 高压配电所 配电线路 车间变电所和用电设备组成 总降压变电所是企业电能供 应的枢纽 它将 35kV 110kV 的外部供电电源电压降为 6 10kV 高压配电电压 供给高压配电所 车间变电所 和高压用电设备 高压配电所集中接受 6 10kV 电压 再分配到附近各车间变电所和高压用电设备 一般负荷分散 厂区大的大型企业设置高压配电所 1 3 发电机的额定电压 用电设备的额定电压和变压器的额定电压是如何规定的 为什么 答 1 用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压 发电机的额定电压较电力线路的额定电压要高 5 变压器的一次绕组 的额定电压等于发电机的额定电压 升压变压器 或电力线路的额定电压 降压变压器 二次绕组的额定电压较电力线路的 额定电压要高 10 或 5 视线路的电压等级或线路长度而定 2 额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压 它是国家根据经济发展的需要及电力的水平和发展的趋势 经过全面技术经济分析后确定的 1 4 电能的质量指标包括哪些 答 电能的质量指标有电压 频率 供电可靠性 1 5 什么叫电压偏移 电压波动和闪变 如何计算电压偏移和电压波动 答 电压偏差是电压偏离额定电压的幅度 电压波动是指电压的急剧变化 周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波 动而造成人眼视觉不舒适的现象 成为闪变 电压偏差一般以百分数表示 即 U U UN UN 100 电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示 即 变压器 1T 的额定电压一次侧 U 10 5KV 二次侧 U 1 1 35KV 38 5KV 变压器 2T 的额定电压一次侧 U 35KV 二次侧 U 1 05 10KV 10 5KV 变压器 3T 的额定电压一次侧 U 10KV 二次侧 U 1 05 0 38 0 399KV 1 9 试确定图中所示供电系统中发电机 G 变压器 2T 3T 线路 1WL 2WL 的额定电压 解 发电机 G 额定电压 U 1 05U1 10 5KV 变压器 2T U1 U 10 5KV U2 1 1 220 242KV 故额定电压为 10 5 242 变压器 3T U1 220KV U3 1 05 10 10 5KV U2 1 1 110 121KV 线路 1WL 的额定电压为 U 10KV 线路 2WL 的额定电压为 U 0 38KV 1 10 题目 试查阅相关资料或网上查阅 找出去年我国的发电机装机容量 年发电量和年用 答 我国去年的发电机装机容量是 4 忆千瓦 年发电量为 21870 忆千瓦时 年用电量是 21700 忆千瓦时 1 11 画出中性点不接地系统 A 相发生但相接地时的相量图 答 中性点不接地系统 A 相发生但相接地时的相量图如下图 3 第二章 2 1 什么叫负荷曲线 有哪几种 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 平均负荷和负荷系数 2 2 年最大负荷 max 指全年中负荷最大的工作班内 为防偶然性 这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现 次 分钟平均功率的最大值 因此年最大负荷有时也称为 分钟最大负荷 P30 年最大负荷利用小时 max 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 平均负荷 Pav 平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值 负荷系数 KL 负荷系数是 指平均负荷与最大负荷的比值 2 3 什么叫计算负荷 为什么计算负荷通常采用 30min 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 导体通过电流达到稳定温升的时间大约为 3 4 t t 为发热时间常数 对中小截面的导体 其 t 约为 10min 左右 故截流倒替约 经 30min 后达到稳定温升值 但是 由于较大截面的导体发热时间常数往往大于 10min 30min 还不能达到稳定温升 由此可 见 计算负荷 Pc 实际上与 30min 最大负荷基本是相当的 计算负荷是供电设计计算的基本依据 计算符合的确定是否合理 将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理 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 4 各工作制用电设备的设备容量如何确定 答 长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的 铭牌额定功率 即 Pe PN 反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率 4 2 5 需要系数的含义是什么 答 所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量 两者之间存在一个比值关系 因此需要引进需要系数的概念 即 Pc KdPe 式中 Kd 为需要系数 Pc 为计算负荷 Pe 为设备容量 形成该系数的原因有 用电设备的设备容量是指输出容量 它与输入容量之间有一个平均效率 用电设备不一定满负荷运行 因此引入符合系数 Kl 用电设备本身及配电线路有功率损耗 所以引进一个线路平均效率 用电设备组的所有设备不一定同 时运行 故引入一个同时系数 2 6 确定计算负荷的估算法 需要系数法和二项式法各有什么特点 各适合哪些场合 答 估算法实为指标法 其特点是进行方案比较时很方便 适用于做任务书或初步设计阶段 需要系数法的特点是简 单方便 计算结果较符合实际 而长期使用已积累了各种设备的需要系数 是世界各国普遍采用的方法 适用于多组三 相用电设备的计算负荷 二项式法其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 2 8 在接有单相用电设备的三相线路中 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷 而在什么情况下应进行单相负荷计算 答 单相设备应尽可能地均匀分布在三相上 以使三相负荷保持平衡 a 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的 15 时 单相设备可按三相负荷平衡计算 b 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的 15 时 应把单相设备容量换算为等效三相设备容量 再算出三 相等效计算负荷 2 9 如何分配单相 220 伏 380 伏 用电设备 使计算负荷最小 如何将单相负荷简便地换算成三相负荷 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 2 10 电力变压器的有功功率和无功功率损耗各如何计算 其中哪些损耗是与负荷无关的 哪些损耗与负荷有关 按简 化公式如何计算 解 有功功率损耗 铁损 铜损 Pfe Pcu 有功功率损耗为 Pt Pfe Pcu Pfe Pcu N Sc SN 2 P0 Pk Sc SN 2 无功功率 Q0 Q Q0 是变压器空载时 由产生主磁通电流造成的 Q 是变压器负荷电流在一次 二次绕组电抗上所产生的无 功损耗 无功功率损耗为 QT Q0 Q Q0 QN Sc SN SN I0 100 Uk Sc SN 2 100 Pfe 和 Q0 是与负荷无关 Pcu 和 Q 与负荷有关 简化公式 Pt P0 Pk 2 QT SN I0 100 Uk 2 100 2 11 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 平均功率因数是指导在某一时间内的平均功率因数 也称加权平均功率因数 最大负荷时的功率因数是指在年最大负 荷时的功率因数 平均功率因数计算功式 略 用途供电部门能根据月平均功率因数来调整用户的电费电价 2 12 降低电能损耗 降低电压损失 提高供电设备利用率 补偿容量 1 采用固定补偿 Qcc Pav tg av1 tg av2 式中 Qcc 为补偿容量 Pav 为平均有功负荷 Pav Pc 或 Wa t Pc 为负荷计算得到的有功计算负荷 为有功负荷系数 Wa 为时间 t 内消耗的电能 tg av1 为补偿前平均功率 因数角的正切值 tg av2 为补偿后平均功率因数角的正切值 tg av1 tg av2 称为补偿率 可用 qc 表示 2 采用自动 补偿 Qcc Pc tg 1 tg 2 2 15 什么是尖峰电流 尖峰电流的计算有什么用处 答 尖峰电流是指单台或多台用电设备持续 1 2 秒的短时最大负荷电流 尖峰电流的计 5 算可以提供选定用电设备的型号以及保护用电设备等 2 16 某车间 380 伏线路供电给下列设备 长期工作的设备有 7 5kW 的电动机 2 台 4kW 的电动机 3 台 3kW 的电动机 10 台 反复短时工作的设备有 42kVA 的电焊机 1 台 额定暂载率为 60 额定功率因数 0 62 额定效率 0 85 10t 吊车 1 台 在暂载率为 40 的条件下 其额定功率为 39 6kW 额定功率因数为 0 5 试确定它们的设备容量 解 对于长期工作制的设备 其设备容量就是它们的额定功率 所以长期工作设备的设备容量为 Pe 1 7 5 2kW 4 3kW 3 10kW 57kW 对于反复短时工作制的设备 其设备容量为 电焊机 Pe2 0 61 2 42 0 62 20 kW 下标 1 2 表示对 0 6 开根号 吊车 Pe3 2 0 41 2 39 6kW 50kW 下标同上 所以 它们的总的设备容量为 P 总 Pe1 Pe2 Pe3 57 20 50 127 kW 2 18 某厂金 工车间的生产面积为 60m 32m 试用估算法估算该车间的平均负荷 解 查表可知负荷密度指标 0 1kw m2 S 60m 32m 1920m2 Pav S 0 1 1920 192 kw 答 用估算法估算该车间的平均负荷为 192 kw 2 19某工厂 35 6kv 总降压变电所 2 20分别供电给 1 4 号车间变电所及 6 台冷却水泵用的高压电动机 1 4 号车间变 电所的计算负荷分别为 Pc1 840 kw Qc1 680 kvar Pc2 920 kw Qc2 750 kvar Pc3 850 kw Qc3 700 kvar Pc4 900 kw Qc4 720 kvar 高压电动机每台容量为 300 kw 试计算该总降压变电所总的计算负荷 忽略线损 解 由题意可知 水泵用的高压电动机 假设同时系数 K 0 9 Kd 0 8 b 0 65 c 0 25 Cos 0 8 tan 0 75 Pc0 Kd Pe1 0 8 300 6 1440 kw Qc0 Pc0 tan 1440 0 75 1080 kvar Pe K Pc0 Pc1 Pc2 Pc3 Pc4 0 9 1440 840 920 850 900 4455 kw Qe K Qc0 Qc1 Qc2 Qc3 Qc4 0 9 1080 680 750 700 720 3537 kvar Se P2e Q2e 44552 35372 5688 36 Ice Se 3 Un 5688 36 1 73 6 548 01A 高压侧 Pe1 Pe 0 015 Se 4455 0 015 5688 36 4540 33 kw 高压侧 Qe1 Qe 0 06 Se 3537 0 06 5688 36 3878 3 kvar Se1 P2e1 Q2e1 4540 332 3878 302 5971 25 Ice1 Se1 3 Un 5971 25 1 73 35 98 62A 答 该总降压变电所高压侧总的计算负荷 Pe1 4540 33 kw Qe1 3878 3 kvar Se1 5971 25 Ice1 98 62A 2 21 某车间设有小批量生产冷加工机床电动机 40 台 总容量 152KW 其中较大容量的电动机有 10KW 1 台 7KW 2 台 4 5KW 5 台 2 8KW 10 台 卫生用通风机 6 台共 6KW 试分别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷 解 需要系数法 查表 A 1 可得 冷加工机床 Kd1 0 2 cos 1 0 5 tan 1 1 73 Pc1 0 2 152 30 4KW Qc1 30 4 1 73 52 6KW 通风机组 Kd2 0 8 cos 2 0 8 tan 2 0 75 Pc2 0 8 6 4 8KW Qc2 4 8 0 75 3 6KW 车间的计算负荷 Pc 0 9 30 4 4 8 31 68KW Qc 0 9 52 6 4 8 50 58KW Sc Pe Qe 59 68KVA Ice Se 3 阶 Un 59 68 1 732 0 38 90 7A 二项式法 查表 A 1 可得 冷加工机床 b1 0 14 c1 0 4 x1 5 cos 1 0 5 tan 1 1 73 bPe 1 0 14 152 21 28KW cPx 1 0 4 10 7 2 2 4 5 13 2KW 6 通风机组 b2 0 65 c2 0 25 x2 5 cos 2 0 8 tan 2 0 75 因为 n 6 2x2 取 x2 3 则 bPe 2 0 65 6 3 9KW cPx 2 0 25 3 0 75KW 显然在二组设备中 第一组附加负荷 cPx 1 最大 故总计算负荷为 Pc 21 28 3 9 13 2 38 38KW Qc 21 28 1 73 3 9 0 75 13 2 1 73 62 56Kvar Sc Pe Qe 73 4KVA Ic Se 3 阶 Un 111 55A 2 26 某工厂 35kV 总降压变电所 10kV 侧计算负荷为 1 车间 720kW j510kvar 2 车间 580kW j400kvar 3 车间 630kW j490kvar 4 车间 475Kw j335kvar 0 76 0 82 忽略线损 试求 全厂计算负荷及平均功率因数 功率因数是否满足供用电规程 若不满足 应补偿到多少 若在 10kV 侧进行固定补偿 应装 BW 10 5 16 1 型电容器多少台 补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数 解 1 P1 720Kw Q1 510kvar P2 580Kw Q2 400kvar P3 630kW Q3 490 kvar P4 475Kw Q4 335 kvar 全厂计算负荷 P kSp Spc 2164 5kW Q kSq SQc 1561 5 kvar cosF cos arctanF cos 35 88 0 81 2 cosF 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 b 任一台变压器单独运行时 应能满足全部一二级负荷 Sc I II 的要求 即 SN Sc I II 4 4 高压少油断路器和高压真空断路器各自的灭弧介质是什么 比较其灭弧性能 各适用于什么场合 高压少油断路器的灭弧介质是油 高压真空断路器的灭弧介质是真空 高压少油断路器具有重量轻 体积小 节约油和钢材 价格低等优点 但不能频繁操作 用于 6 35KV 的室内配电装 置 11 高压真空断路器具有不爆炸 噪声低 体积小 重量轻 寿命长 结构简单 无污染 可靠性高等优点 在 35KV 配电 系统及以下电压等级中处于主导地位 但价格昂贵 4 5 高压隔离开关的作用是什么 为什么不能带负荷操作 答 高压隔离开关的作用是隔离高压电源 以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全 但隔离开关没有灭弧装置 因此不能带负荷拉 合闸 不能带负荷操作 4 6 高压负荷开关有哪些功能 能否实施短路保护 在什么情况下自动跳闸 解 功能 隔离高压电源 以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全 高压负荷开关不能断开短路电流 所以不能实施短路保护 常与熔断器一起使用 借助熔断器来切除故障电流 可广泛 应用于城网和农村电网改造 高压负荷开关上端的绝缘子是一个简单的灭弧室 它不仅起到支持绝缘子的作用 而且其内部是一个汽缸 装有操动机构 主轴传动的活塞 绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头 当负荷开始分闸时 闸刀一端的弧动触头与弧静触头之间产生电 弧 同时在分闸时主轴转动而带动活塞 压缩汽缸内的空气 从喷嘴往外吹弧 使电弧迅速熄灭 4 7 试画出高压断路器 高压隔离器 高压负荷开关的图形和文字符号 答 高压断路器 文字符号为 QF 图形符号为 高压隔离器 文字符号为 QS 图形符号为 高压负荷 文字符号为 QL 图形符号为 o 4 8 熔断器的作用是什么 常用的高压熔断器户内和户外的型号有哪些 各适用于哪些场合 答 熔断器的作用主要是对电路及其设备进行短路和过负荷保护 常用的高压熔断器主要有户内限流熔断 器 RN 系列 户外跌落式熔断器 RW 系列 RN 系列高压熔断器主要用于 3 35KV 电力系统的短路保护和过载保护 其中 RN1 型 用于电力变压器和电力线路的短路保护 RN2 型用于电压互感器的短路保护 RW 系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护 4 9 互感器的作用是什么 电流互感器和电压互感器在结构上各有什么特点 答 互感器是电流互感器和电压互感器的合称 互感器实质是一种特殊的变压器 其基本结构和工作原理与变压器基本 相同 其主要有以下 3 个功能 一 将高电压变换为低电压 100V 大电流变换为小电流 5A 或 1A 供测量仪表及继电器的线圈 二 可使测量仪表 继电器等到二次设备与一次主电路隔离 保证测量仪表 继电器和工作人员的安全 三 可使仪表和继电器标准化 电流互感器的结构特点是 一次绕组匝数少且粗 有的型号还没有一次绕组 铁心的一次电路作为一次绕组 相当于 1 匝 而二次绕组匝数很多 导体较细 电流互感器的一次绕组串接在一次电路中 二次绕组与仪表 继电器电流线圈 串联 形成闭合回路 由于这些电流线圈阻抗很小 工作时电流互感器二次回路接近短路状态 电压互石器的结构特点是 由一次绕组 二次绕组和铁心组成 一次绕组并联在线路上 一次绕组的匝数较多同二次绕 组的匝数较少 相当于降压变压器 二次绕组的额定一般为 100V 二次回路中 仪表 继电器的电压线圈与二次绕组 并联 这些线圈的阻抗很大 工作的二次绕组近似于开路状态 8 10 试述断路器控制回路中防跳回路的工作原理 图 8 12 图 8 12 答 中央复归不重复动作事故信号回路如图8 12所示 在正常工作时 断路器合上 控制 12 开关SA的 和19 17 触点是接通的 但是1QF和2QF常闭辅助点是段开的 若某断路器 1QF 因事故条闸 则1QF闭合 回路 WS HB KM常闭触点 SA的 及17 19 1QF WS接通 蜂鸣器HB发出声响 按2SB复归按钮 KM线圈通电 KM常闭打开 蜂鸣器HB断电解除音响 KM常开触点闭合 继电器KM自锁 若此时2QF又发生了事故跳闸 蜂鸣器将不会发出声响 这就叫做不能重复 动作 能在控制室手动复归称中央复归 1SB为实验按钮 用于检查事故音响是否完好 4 11 电流互感器有两个二次绕组时 各有何用途 在主线接线图中 它的图形符号怎样表示 答 电流互感器有两个绕组时 其中一个绕组与仪表 继电器电流线圈等串联 形成闭和回路 另一个绕组和一个 很小的阻抗串联 形成闭和回路 作保护装置用 因为电流互感器二次阻抗很小 正常工作时 二次侧接近短路状态 在正常工作时 二次侧的仪表 继电器电流线圈 难免会损坏或和回路断开 造成开路 二次侧开路会产生很严重的后 果 而用另一个二次绕组和一个很小的阻抗串联形成闭和回路作保护装置 这样就会避免以上的情况 使系统更安全的 运行 图形符号如下图所示 4 12 避雷器的作用是什么 图形符号怎样表示 答 避雷器 文字符号为 F 的作用是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起 的内部过电压的损害的设备 是电力系统中重要的保护设备之一 图形符号是 4 13 常用的高压开关柜型号主要有哪些 答 高压开关柜按型号分主要有 JYN2 10 35 GFC 7B F KYN 10 35 KGN 10 XGN2 10 HXGN 12Z GR 1 PJ1 等 4 14 常用的低压设备有哪些 并写出它们的图形符号 答 名称 符号 低压开关柜 熔断器 低压断路器 4 15 低压断路器有哪些功能 按结构形式分有哪两大类 请分别列举其中的几个 答 低压断路器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护 按结构形式可分为无填料密闭管式和有填料密闭 管式 无填料密闭管式包括 RM10 RM7 用于低压电网 配电设备中 做短路保护和防止连续过载之用 有填料密闭管式包括 RL 系列如 RL6 RL7 RL96 用于 500V 以下导线和电缆及电动机控制线路 RT 系列如 RT0 RT11 RT14 用于要求较高的导线和电缆及电器设备的过载和短路保护 4 16 主接线设计的基本要求是什么 什么是内桥式接线和外桥式接线 各适用于什么场合 主接线的基本要求是安全 可靠 灵活 经济 所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器 犹如一座桥 断路器跨在进线断路器的内侧 靠近变压器 称 为内桥式接线 若断路器跨在进线断路器的外侧 靠近电源侧 称为外桥式接线 适用范围 对 35kV 及以上总降压变电所 有两路电源供电及两台变压器时 一般采用桥式接线 内桥式接线适用于大中型企业的一 二级负荷供电 适用于以下条件的总降压变电所 供电线路长 线路故障几率大 负荷比较平稳 主变压器不需要频繁切换操作 13 没有穿越功率的终端总降压变电所 外桥式接线适用于有一 二级负荷的用户或企业 适用于以下条件的总降压变电所 供电线路短 线路故障几率小 用户负荷变化大 变压器操作频繁 有穿越功率流经的中间变电所 因为采用外桥式主接线 总降压变电所运行方式的变化将不影响公电力系统的潮流 4 17 供配电系统常用的主接线有哪几种类型 各有何特点 供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路 变压器组接线 单母线接线和桥式接线 3 种类型 线路 变压器组接线 当只有一路电源供电线路和一台变压器时 可采用线路 变压器组接线 当高压侧装负荷开关时 变压器容量不大于 1250kVA 高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时 变压器容量一般不大于 630kVA 优点 接线简单 所用电气设备少 配电装置简单 节约投资 缺点 该单元中任一设备发生故障或检修时 变电所全部停电 可靠性不高 适用范围 适用于小容量三级负荷 小型企业或非生产性用户 1 单母线接线 母线又称汇流排 用于汇集和分配电能 单母线接线又可分为单母线不分段和单母线分段两种 1 单母线不分段接线 当只有一路电源进线时 常用这种接线 每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器 靠近线路的隔离开关称线路隔 离开关 靠近母线的隔离开关称母线隔离开关 优点 接线简单清晰 使用设备少 经济性比较好 由于接线简单 操作人员发生误操作的可能性就小 缺点 可靠性和灵活性差 当电源线路 母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时 全部用户供电中断 适用范围 可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户 或者有备用电源的二级负荷用户 2 单母线分段接线 当有双电源供电时 常采用单母线分段接线 单母线分段接线可以分段单独运行 也可以并列同时运行 优点 供电可靠性高 操作灵活 除母线故障或检修外 可对用户连续供电 缺点 母线故障或检修时 仍有 50 左右的用户停电 适用范围 在具有两路电源进线时 采用单母线分段接线 可对一 二级负荷供电 特别是装设了备用电源自动投入装 置后 更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性 2 桥式接线 所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器 犹如一座桥 断路器跨在进线断路器的内侧 靠近变压器 称 为内桥式接线 若断路器跨在进线断路器的外侧 靠近电源侧 称为外桥式接线 桥接线的特点是 接线简单 经济 可靠性高 安全 灵活 适用范围 对 35kV 及以上总降压变电所 有两路电源供电及两台变压器时 一般采用桥式接线 4 18 主接线中母线在什么情况下分段 分段的目的是什么 答 当有双电源供电时 常采用单母线分段接线 采用母线单独运行时 各段相当于单母线不分段接线的状态 各段母线的电气 系统互不影响供电可靠性高 操作灵活 除母线故障或检修外 可对用户持续供电 4 19 倒闸操作的原则 接通电路时先闭合隔离开关 后闭合断路器 切断电路时先断开断路器 后断开隔离开关 这是因 为带负荷操作过程中要产生电弧 而隔离开关没有灭弧功能 所以隔离开关不能带负荷操作 第五章 5 1 电气设备选择的一般原则是什么 14 解 电气设备的选择应遵循 以下 3 全原则 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 a 根据电气装置所处的位置 使用环境和工作条件 选择电气设备型号 b 按工作电压选择电气设备的额定电压 c 按最大负荷电流选择电气设备和额定电流 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 3 开关电器断流能力校验 5 2 高压断路器如何选择 答 高压断路器按其采用的介质划分 主要有油断路器 六氟化硫断路器 真空断路器等 油断路器分多油和少油两大 类 它们各有特点 由于成套电装置应用普遍 断路器大多选择户内型的 如果是户外型变电所 则应选择户外断路器 高压断路器一般选用以上几种划分的主要断路器 并且在选用时应遵行电气设备选择的一般原则并做短路电流校验 1 电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压 2 电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流 3 电气设备的极限通过电流峰值应不小于线路冲击电流 4 电气设备的最大开关电流应不小于线路短路电流 5 电 气设备热稳定允许的热量应不低于短路电流在继电保护作用时间所产生的热量 同时也要考虑经济问题 以免选规格过 大的 以至于浪费 5 3 跌落式熔断器如何校验其断流能力 跌落式熔断器需校验断流能力上下限值 应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值 而两相短路电流大于其下 限值 5 4 电压互感器为什么不校验动稳定 而电流互感器却要校验 答 电压互感器的一 二次侧均有熔断器保护 所以不需要校验短路动稳定和热稳定 而电流互感器没有 5 6 电压互感器应按哪些条件选择 准确度级如何选用 答 电压互感器的选择如下 按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号 电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压 按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度 计量用电压互感器准确度选 0 5 级以上 测量用的准确度选 1 0 级或 3 0 级 保护用的准确度为 3P 级和 6P 级 5 7 室内母线有哪两种型号 如何选择它的截面 答 母线的种类有矩形母线和管形母线 母线的材料有铜和铝 母线截面选择 1 按计算电流选择母线截面 2 年平均负荷 传输容量较大时 宜按经济电流密度选择母线截面 易凯 6101103185 5 8 支柱绝缘子的作用是什么 按什么条件选择 答 作用是用来固定导线或母线 并使导线与设备或基础绝缘 支柱绝缘支的选择应符合下列几个条件 按使用场所选择型号 按工作电压选择额定电压 校验动稳定 5 9 穿墙套管按哪些条件选择 答 穿墙套管按下列几个条件选择 按使用场所选择型号 按工作电压选择额定电压 按计算电流选择额定电流 动稳态校验 Fc 0 6Fal Fc K L1 L2 ish 3 2 10 7 a 式中 Fc 为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力 N Fal 为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷 N L1 为穿墙 15 套管与最近一个支柱绝缘子间的距离 m L2 为套管本身的长度 m a 为相间距离 K 0 862 热稳定校验 I 3 2tima It2t 式中 It 为热稳定电流 t 为热稳定时间 5 10 为什么移开式开关柜柜内没有隔离开关 而固定式开关柜柜内有隔离开关 答 移开式开关柜中没有隔离开关 是因为断路器在移开后能形成断开点 故不需要隔离开关 而固定式开关柜内的结 构型式是固定式 所以需要隔离开关 5 12 低压断路器选择的一般原则是什么 答 1 低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境 保护性能等方面的要求 2 低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压 3 低压断路器的额定电 流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流 4 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流 A 对方能式 DW 型 断路器 其分断时间在 0 02s 以上时 Ioc Ik 3 B 对塑壳式 DZ 型或其他型号 断路器 其分断时间在 0 02s 以下时 有 Ioc Ish 3 或ioc ish 3 5 13 某 10kV 线路计算电流 150A 三相短路电流为 9kA 冲击短路电流为 23kA 假想时间为 1 4s 试选择隔离开关 断路器 并校验它们的动稳定和热稳定 解 据题意可得 Uwn 10kV Ic 150A Ik 3 9kA Ish 3 23kA 1 高压断路器的选择 查表 A 4 选择 SN10 10I 630 型少油断路器 其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于下表中 从中 可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件 故所选断路器合格 SN10 10I 630装设地点电气条件 序 号 项目数据 选择 要求 项目 数据 结论 1Un10kV Uw n10kV合格 2In630A Ic150A合格 3Ioc16kA Ik 3 9kA合格 4Imax40kA Ish 3 23kA合格 5It 2 t16 2 4 1024kA 2s Ik 2 ti ma 9 2 1 4 0 1 121 5kA 2s 合格 2 高压隔离开关的选择 查表 A 5 选择 CN 10T 400 高压隔离开关 选择计算结果列于下表中 CN 10T 400装设地点电气条件序 号 项目数据 选择 要求 项目 数据 结论 1Un10kV Uw n10kV合格 16 2In400A Ic150A合格 3Imax30kA Ish 3 23kA合格 4It 2 t14 2 5 13720kA 2s Ik 2 ti ma 9 2 1 4 0 1 121 5 kA 2s 合格 5 14 某 10kV 车间变电所 变压器容量为 630kVA 高压侧短路容量为 100MVA 若用 RN1 型高压熔断 器做 高压侧短路保护 试选择 RN1 型熔断器的规则并校验其断流能力 解 1 选择熔断器额定电压 UN FU UN 10kV 选择熔体和熔断器额定电流 IN FE IC SN 1 732UN 36 37 IN FU IN FE 根据上式计算结果查表 A 6 1 选 RN1 10 型熔断器 其熔体电流为 40A 熔断器额定电流为 50A 最大断流能力 12KA 2 检验熔断器能力 Ioc 12kV Ikmax 10kA 所以 所选 RN1 10 型熔断器满足要求 5 15 在习题 5 13 的条件下 若在该线路出线开关柜配置两只电流互感器 LQJ 10 型 分别装在 A C 相 两相 V 形接线 电流互感器 0 5 级二次绕组用于电能测量 三相有功及无功电度表各一只 每个电流线圈消耗负荷 0 5 VA 有功率 表一只 每个电流线圈负荷为 1 5VA 中性线上装一只电流表 电流线圈消耗负荷为 3VA A C 相各分担 3VA 的一半 3 0 级二次绕组用做继电保护 A C 相各接两只 DL 型电流继电器 每只电流继电器线圈消耗负荷为 2 5VA 电流互感器 至仪表 继电器的单向长度为 2 5m 导线采用 BV 500 1 2 5mm2 的铜心塑料线 试选择电流互感器的变比 并校验其 动稳定 热稳定和各二次绕组的负荷是否符合准确度的要求 解 测量用的电流互感器的选择 根据线路电压为 10KV 计算电流为 150A 查表 A 7 选变比为 200 5A 的 LQJ 10 型电流互感器 Kes 160 Kt 75 t 1s 0 5 级二次绕组的 Z2N 0 4 欧姆 准确度校验 S2N I2N2Z2N 52 0 4 10VA S2 Si I2N2 RWL Rtou 0 5 0 5 3 1 5 52 31 2 2 5 53 2 5 0 1 8 82Ish 23KA 满足动稳定要求 热稳定校验 KtI1N 2t 75 0 2 2 1 225 I 3 2tima 92 1 5 121 5kA2s 满足热稳定要求 所以选择 LQJ 10 200 5A 电流互感器满足要求 保护用的电流互感器的选择 线路电压 10KV 计算电流 150A 查表 A 7 选变比 400 5A 的 LQJ 10 型电流互感器 Kes 160 Kt 75 t 1s 3 0 级二次绕 组的 Z2N 0 6 欧姆 准确度校验 S2N I2N2 Z2N 52 0 6 15VA S2 Si I2N2 RWL Rtou 2 5 2 5 52 31 2 2 5 53 2 5 0 1 17 8 32 S2N 15VA 满足准确度要求 动稳定校验 Kes 21 2I1N 160 1 141 0 4 90 50 Ish 23KA 满足动稳定要求 热稳定校验 KtI1N 2t 75 0 4 2 1 900 I 3 2tima 92 1 5 121 5kA2s 满足热稳定要求 所以选择 LQJ 10 400 5A 型电流互感器满足要 5 16 试按例 5 4 所给条件 选择三相五芯式电压互感器型号 并校验二次负荷是否符合准确度要求 提示三相五芯柱式 互感器所给的二次负荷为三相负荷 将接于相电压 线电压的负荷换算成三相负荷 解 根据要求查表 A 8 选项 3 只变压器 JDZJ 10 1000 1 73 100 1 73 100 1 73 零序法阻规定用 6P 级三相负荷为 2 4 5 1 5 6 1 73 4 5 1 73 38 85W 50VA 故三次负荷满足要示 5 17 按习题 5 13 电气条件 选择母线上电压互感器的断流能力 解 根据题 5 13 所给的电气条件有 IN Foc Ic 150A 对于百限流式 要求 Ioc 9kA 对于非限流式 要求 IOC Ish Psh 230mvA 过大 Poc P 9kA 10kV 90MvA 选用限流式 RW9 10 200 高压熔断器 5 18 按计算电流选择母线截面 已知变压器额定容量和一 二次侧额定电压 可计算低压侧母线电压 I2NT SN 3U2N 1000 3 0 4 1443 4A 根据所求的 I2N 查表 A 12 2 可知 初选母线为 TMY 80 8 型 其最大允许的载流量为 1690A 大于 1443 4A 即 Ial Ic 由 母线截面选择原则可知满足要求 故选择 TMY 80 8 型 5 20 某 380V 动力线路 有一台 15KW 电动机 功率因数为 0 8 功率为 0 88 起动倍数为 7 起动时间为 3 8s 塑料绝 缘导体截面为 16mm2 穿钢管敷设 三相短路电流为 16 7kA 采用熔断器做短路保护并与线路配合 试选择 RTO 型熔 断器及额定电流 环境温度按 35 设摄氏度计 解 由效率 NN PN UN COSa 求 IN IN PN NN 根号 3 UN COSa 15 0 88 根号 3 乘以 0 38 乘以 0 8 32 36A 起动电流 Ipk 7In 226 5 选择熔体及熔断器额定电流 In fe 大于等于 In 32 63A In fe 大于等于 0 4Ipk 90 6A 查表 A 11 选 In fe 100A 查表 A 11 选 RTO 100 型熔断器 其熔体额定电流为 100A 熔断器额定电流为 100A 最大断流能为 50KA 第六章 6 1 高压和低压的放射式接线和树干式接线有哪些优缺点 分别说明高低压配电系统各宜首先考虑哪种接线方式 答 1 高压放射式接线的优点有 界限清晰 操作维护方便 保护简单 便于实现自动化 由于放射式线路之间互 不影响 故供电可靠性较高 缺点是 这种放射式线路发生故障时 该线路所供电的负荷都要停电 2 高压树干式接线的优点有 使变配电所的出线减少 高压开关柜相应也减少 可节约有色金属的消耗量 缺点有 供电可靠性差 干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电 配电系统的高压接线往往是几种接线方式的组合 究竟采用什么接线方式 应根据具体情况 对供电可靠性的要求 经 18 技术 经济综合比较后才能确定 一般来说 高压配电系统宜优先考虑采用放射式 对于供电可靠性要求不高的辅助生产 区和生活住宅区 可考虑采用树干式 3 低压放射式接线的优点有 供电可靠性高 缺点是 所用开关设备及配电线路也较多 4 低压树干式接线的优点有 接线引出的配电干线较少 采用的开关设备自然较少 缺点是 干线故障使所连接的用电设备均受到影响 供电可靠性差 实际低压配电系统的接线 也往往是上述几种接线的在综合 根据具体情况而定 一般在正常环境的车间或建筑内 当 大部分用电设备容量不大而且无特殊要求是 宜采用树干式 6 2 试比较架空线路和电缆线路的优缺点 电力线路有架 空线路和电缆线路 其结构和敷设各不相同 架空线路具有投资少 施工维护方便 易于发现和排除故障 受地形影响小等优点 电缆线路具有运行可靠 不易受外界影响 美观等优点 6 3 导线和电缆截面的选择原则是什么 一般动力线路宜先按什么条件选择 照明线路宜先按什么条件选择 为什么 答 导线和电缆截面的选择必须满足安全 可靠和经济的条件 1 按允许载流量选择导线和电缆截面 2 按允许电压损失选择导线和电缆截面 3 按经济电流密度选择导线和电缆截面 4 按机械强度选择导线和电缆截面 5 满足短路稳定的条件 一般动力线路宜先按允许载流量选择导线和电缆截面 再校验电压损失和机械强度 照明线路宜先按允许电压损失选择导线和电缆截面 再校验其他条件 因为照明线路对电压要求较搞 选择导线截面时 要求在满足上述 5 个原则的基础上选择其中最大的截面 6 5 三相系统中的保护线 PE 线 和保护中性线 PEN 的截 如何选择 答 保护线截面要满足短路热稳定的要求 按 GB50054 95 低压配电设计规范规定 保护线 PE 线 截面的选择 a 当 16 平方毫米时 有 b 当 16 平方毫米 35 平方毫米时 有 16 平方毫米 c 当 35 平方毫米时 有 0 5 保护中性线 PEN 线 截面的选择 因为 PEN 线具有 PE 线和 N 线的双重功能 所以选择截面时按其中的最大值选取 附 中性线 N 线 截面的选择 三相四线制中的中性线 要考虑不平衡电流和零序电流以及谐波电流的影响 a 一般三相四线制线路中的中性线截面应不小于相截面的一半 即 0 5 b 由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路因中性电流和相线电流相等故 c 如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出 该谐波电流会流过中性线 此时中性线截面应不小于相线截面 即 6 6 什么叫 经济截面 什么情况下的线路导线或电缆要按 经济电流密度 选择 答 从全面的经济效益考虑 使线路的全年运行费用接近最小的导线截面 称为经济截面 19 经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度 对 35KV 及以上的高压线路及点压在 35KV 以下但距离长 电流大的线路 宜按经济电流密度选择 对 10KV 及以下线路 通常不按此原则选择 6 7 电力电缆常用哪几种敷设方式 答 直接埋地敷设 电缆沟敷设 沿墙敷设 电缆排管敷设 电缆桥架敷设 6 8 什么叫 均一无感 线路 均一无感 线路的电压损失如何计算 答 均一无感线路 全线路的导体材料和相线截面相同可不计感抗或者 cos 1 对均一无感线路 因为不计线路电抗 所以有无功负荷在电抗上引起的电压损失 ur 0 6 9 何谓电气平面布置图 按照布置地区来看有那些电气平面布置图 答 电气平面布置图就是在建筑的平面上 应用国家规定的电气平面图图形符号和有关文字符号 参看 GB4728 85 按照电气设备安装位置及电气线路的敷设方式 部位和路径绘出的电气平面图 按布线地区来划分有厂区电气平面布置图 车间电气平面布置图和生活区电气平面布置图 6 14 某 380V 三相线路供电给 10 台 2 8KW COS 0 8 0 82 电动机 各台电动机之间相距 2m 线路全长 首端至 最末的一台电动机 0 为 50m 配电线路采用 BLV 型导线明缚 环境温度 25 全线允许电压损失为 5 试按允许载流 量选择导线截面 同时系数去 0 75 并检验其机械强度或电压损失是否满足要求 答 pc 10pe 2 8 10 0 82 34 1 Ic pc 1 732 Un cos 34 1 1 732 0 38 0 8 64 76 因为是三相电路 查表 A 13 2 得 每相芯线截面为 25 BLV 型导线 在环境温度为 25 的允许在载流量为 70A 其最高的允许的温度为 65 即 Ial 为 56A K 1 Ial 10A 满足 Ial Ic 所选的截面 S 25 平方毫米 查表的 R 1 48 X 0 251 P 2 24 0 561 实际电压损失为 u R Pi Li 10 Un Un X QiLi 10 Un Un 0 895 0 038 0 933IL max 由于过电流 Iop1 大于 IL max 所以 以 Irel IL max 作为动作电流整定依据 所以得 I KrelKw KreKi IL max 3 Krel 为可靠系数 Kw 为接线系数 Kre 为继电的返回系数 Ki 为电流互感器变比 2 动作时间整定 动作时间必须满足选择性要求 为保证动作的选择性 动作时间整定按 阶梯原则 来确定 即自负载侧向电源侧 后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一 级时限差 t t t t 式中 t 为时限级差 定时限电流保护取 0 5s 3 灵敏度校验 过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流 Ik min 进行校验 Ks Ik min Iopl 22 式中 Iopl 为保护装置一次侧动作电流 7 8 反时限过电流保护的动作时限如何整定 在整定反时限电流保护的动作时限时应指出某一动作电流倍数 通常为 10 时的动作时限 为保护动 作的选择性 反时限过电流保护时限整定也应按照 阶梯原则 来确定 即上下级路线的反时限过电流保护 在保护配合点 K 处发生短路时的时限级差为 t 0 7s 7 9 试比较定时限过电流保护和反时限过电流保护 答 定时限过电流保护整定简单 动作