供电工程习题

第一章1电力用户配电变压器一次侧额定电压 等于电网额定电压，二次侧额定电压高于二次电网额定电压 5% /10% ，主要补偿 满载/线路 电压损失。 2.用电设备的额定电压 等于 电网额定电压。发电机额定电压比同级电网额定电压高 5% ，用于补偿 线路负载时的电压损失 。 3在我国电力系统中，110kV以上高压系统，为降低 绝缘成本 要求，多采用中性点 直接接地 方式。1kV以下的低压配电系统，考虑到 单相设备 的使用，中性点通常为 直接接地 方式。4中性点不接地电力系统发生一相接地故障时，中性点对地电压为 相电压 ，非故障相对地电压 线电压 ，但线电压大小及对称性 不变 ，三相电气设备可 继续运行。5. 10kV供电系统广泛采用中性点不接地系统，当系统发生单相接地故障时，线电压 不变 ，三相电气设备 可以继续运行 。但流过故障点的接地电流数值较大时，就会在接地点间产生断续电弧引起 暂时过电压 ，损害另外一相绝缘，可能发展成为 两相接地 故障。因此该系统应当装设 绝缘监察装置，必要时还可装设单相接地 保护。6 在中性点不接地的10kV电力系统中，电气设备的绝缘要求必须按 线 电压考虑。若单相接地电容电流超过规定，会产生稳态电弧致使电网出现 过电压，危及电气设备安全，此时应采取中性点经 消弧线圈 或 小电阻 接地的运行方式。7电力用户10kV供电系统多采用中性点 不 接地方式；220/380V多采用中性点 直接 接地方式，以利于 使用相电压的单相设备 。8. 我国电力系统常用的中性点接地方式有中性点 不 接地，中性点经 消弧线圈 接地，中性点经 直接 接地或经小电阻接地。中性点接地方式的选择主要取决于单相接地时 及 等因素。 9中性点不接地的电力系统在正常运行时，各相对地电容电流 平衡 ，各相对地电为 相电压 。当发生一相接地故障时，线间电压 不变，而非故障相对地电压升高到原来的 根号3倍，故障相电容电流增大到原来的 3倍 。10 安全 、 可靠、 优质、 经济 是对用户供电系统的基本要求。 11.根据规范，一级负荷应由 两个独立 电源供电，二级负荷一般应由 两回路电源 电源供电，三级负荷一般由 一个 电源供电。 二、简答题1中性点不接地系统在一相接地时有何特点？（1）正常运行时，系统三相电压对称，三相对地电容电流平衡，电源中性点对地电压为零。（2）故障时，中性点对地电压上升为相电压，非故障相对地电压上升为线电压。（3）故障后线电压保持不变，因而三相电气设备可以继续运行，但不能长期运行，以免故障扩大。（4）故障时，非故障相的电压升至电源相电压的根号3倍，非故障相的电容电流为正常工作时的根号3倍，而故障相的电容电流为正常工作时的3倍。2 低压TN系统与TT系统有何异同？ TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。3 什么是低压TN系统？TN系统有几种形式？TN系统是指在电源中性点直接接地的运行方式下，电气设备外露可导电部分用公共保护线或保护中性线与系统中性点O相连接的三相低压配电系统。（1） TNC系统 （2）TNS系统 （3）TN-C-S系统4 什么是低压配电TN-S系统？作图示意。N线与PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接PE线。主要用于对安全较高（如潮湿易触电的浴室和居民住宅等）的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所。第二章一、填空题1计算电流是指线路中持续时间 的最大负荷电流，而尖峰电流是指线路中持续时间 12s的短时 的最大负荷电流。按发热条件选择供电系统各元件应采用 计算电流 ，而整定过电流保护动作电流则采用 尖峰电流。 2并联电容器的补偿方式分为三种: 高压集中补偿、低压集中补偿 和 分散就地补偿。由于电力负荷的变动性，低压并联电容器组的投切方式一般采用 方式。3计算负荷是根据已知用电设备组 容量 确定的，预期不变的 最大 假想负荷。用来作为按 发热 条件选择供电系统元件的依据。1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求? 一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。两个独立电源供电，必要时增设应急电源。 二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双回路电源供电，当负荷较小时可以专线供电。三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。2、工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性? （1）长期连续工作制，（2）断续周期工作制，（3） 短时工作制 负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续率表征断续周期工作制的设备的工作特性。 3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数?最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)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。年度最大负荷：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。 负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合? 计算负荷的方法 ：需要系数法 ：确定计算负荷的基本方法,常用。 二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。5、什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用途? 尖峰电流是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。 尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。第三章1、什么叫短路?短路故障产生的原因有哪些?短路对电力系统有哪些危害?短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路的原因：绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。短路对电力系统的危害：产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。2、短路有哪些形式?哪种短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最为严重?短路的形式有：三相短路，两相短路，单相短路。发生单相短路可能性最大。三相短路的短路电流最大，因此造成的危害最大。3、什么叫无限大容量的电力系统?它有什么特点?在无限大容量系统中发生短路时，短路电流将如何变化?能否突然增大?无限大容量的电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。特点是，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能基本维持不变。在无限大容量系统中发生短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感，电流不能突变，因而引起一个过度过程，即短路暂态过程。最后短路电流达到一个新的稳定状态。4、短路电流周期分量和非周期分量各是如何产生的?各符合什么定律? 短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流。 短路电流非周期分量是因短路电路存在电感，而按楞次定律产生的用以维持初瞬间电路电流不致突变的一个反向抵消inp且按指数函数规律衰减的电流。5、什么是短路冲击电流ish?什么是短路次暂态电流I?什么是短路稳态电流I? 短路后经半个周期，ik达到最大植，此时的短路全电流即短路周期电流。 短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。6、什么叫短路计算电压?它与线路额定电压有什么关系? 由于线路首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取为比线路额定电压UN高5%7、在无限大容量系统中，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? （有正序、负序、零序阻抗）工程中 8、对一般开关电器，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么? 动稳定度校验条件： 热稳定度校验条件： 1、某工厂供电系统如下图所示。电力系统出口断路器为SNl010 II型。试用标幺制法计算系统中k-1点和k-2点的三相短路电流和短路容量。解：1.确定基准值， 144.34KA 2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值(1)电力系统的电抗标幺值由附录表8查得 250MV.A (2)架空线路的电抗标幺值由表3-1查得3)电力变压器的电抗标幺值由附录表12查得，=5 绘短路等效电路图如下图所示：3.计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标幺值 1.99 (2)三相短路电流周期分量有效值 2.76KA(3)其他三相短路电流 2.76KA (4)三相短路容量 50.3MV.A 4.计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标幺值 4.49 (2)三相短路电流周期分量有效值 32.14KA (3)其他三相短路电流 （2.26X32.14=72.64KA 1.31X32.14=42.10KA） (4)三相短路容量 22.27MV.A 在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如下表所示。 短路计算表短路三相短路电流kA三相短路容量MVA计算点k-13.083.083.087.854.6556.Ok-233.733.733.762.036.723.3第四章一、填空题1对一般电器，短路动稳定校验条件是 ，热稳定校验条件是。2高压隔离开关的功能主要是隔离高压电源以保证其他设备的安全检修，但不允许 带负荷 操作。高压断路器在线路正常时，可用来通断 一定的负荷电流和过负荷电流 ，在线路故障时，用来 切除短路故障 。3.电流互感器二次侧在工作时不能开路，否则铁心磁通 剧增几十倍 ，温升 烧毁互感器 。更为严重的是，二次侧出 危险的高压电 。4熔断器在线路过负荷或短路时，能利用其熔体融化来切除故障电流，其保护特性具有 反时限特性。 二、简答题 1如何选择和校验高压断路器？ 答：高压断路器的选择与校验，主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择则额定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电源。2高压断路器有何功能？与高压负荷开关有何区别？答：能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。可装设热脱扣器保护装置，它与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。3. 电流互感器有何功能？为什么在工作时，其二次侧不能开路？ 答：功能：用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘，用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。电流互感器在工作时其二次侧不得开路，否则励磁磁动势剧增几十倍，将产生严重后果： 铁心过热，可能烧毁互感器，并且产生剩磁，大大降低准确度。 可在二次侧感应出危险的高电压，危及人身和调试设备的安全。 4. 如何选择校验低压配电线路保护用的低压断路器？ 5. 什么是低压配电系统的接地故障？可采取哪些保护措施 ？答：接地故障是指低压配电系统中的相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，包括相线与大地、PE线、PEN线、电气装置的外露可导部分、装置外可导部分（如建筑物构建、金属管道、结构钢筋等）之间的短路。 保护措施：1接地故障保护电器；采取保护接地；采取等电位联结等措施。6. 低压断路器有何功能？与低压负荷开关有何区别 ？答：功能：过负荷保护，短路保护；7. 如何选择校验保护变压器的高压熔断器 ？答：高压熔断器的选择与校验，主要是按环境条件选择类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力。使用高压限流熔断器时，工作电压要与其额定电压相等，不能使用在低于其额定电压的电网中，否则熔体熔断时会产生较高的过电压。高压熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体电流。熔体电流的选择应满足下列条件：1）.保护高压线路的熔断器的熔体电流应大于线路的计算电流，一般取线路计算电流的1.11.3倍；2）.保护电力变压器的熔断器的熔体电流，考虑到变压器的正常过负荷电流、励磁涌流（即空载合闸电流）及低压侧电动机自起动的尖峰电流等因素，一般取一次侧额定电流的1.52倍。3）.保护电压互感器的熔断器的熔体电流，因互感器二次侧负荷很小，一般取为0.5A。8. 电压互感器有何功能？若要反应一次系统的零序电压，则电压互感器要接成什么接线方式? 答：作用：把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。简单的说就是“检测元件”。接成三角形的辅助二次绕组可测量零序电压9. 电流互感器常用接线有几种？各适用于什么场合? 答：1.一相式接线 通常用于负荷平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线2.两相V形接线，广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，常用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。3.三相星形接线 用于中性点接地的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护第五章一、填空题1变配电所电气主接线是表示 由电力变压器、各种开关电器及配电线路，按一定顺序连接而成的表示电能输送和分配路线的 电路，对其基本要求是 安全 、 可靠 、灵活和经济。 2高压配电网的典型接线方式有 放射式 、 树干式 和 环式 。低压配电网除上述三种方式外，还有一种 链式 。二、简答题1对变电所电气主接线有何基本要求？并作简要解释。 2. 双回线路变压器组单元接线和单母线分段接线这两种电气主接线在安全性、可靠性、灵活性和经济性等方面有何不同？答：单母线接线的优点是简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建，但可靠性与灵活性不高。若母线故障或检修，会造成全部出线停电。单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电等。所以，单母线粉短接线目前应用广泛。第六章一、填空题1变电所的信号装置按用途可分为 位置信号 、 事故信号 、 预告信号 、三种。 2二次接线按功能分有操作电源回路 电气测量回路与绝缘监视装置、 高压断路器的控制和信号回路 、 中央信号装置 、 继电保护回路 、以及自动化装置等。 3. 小型变电所交流操作电源可从 所用变压器或电压互感器 取得，但其可靠性受一次系统影响，一般不能直接作为 保护的电源，对这种保护通常采用 操作方式。 二、简答题1什么是操作电源？对其有何要求？ 答：变配电所的操作电源是供高压断路器控制回路、继电保护回路、信号回路、检测装置及自动化装置等二次回路所需的工作电源。操作电源对变配电所的安全可靠运行起着极为重要的作用，正常运行时应能保证断路器的合闸和跳闸；事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，应能保证继电保护系统可靠地工作，所以要求其充分可靠，容量足够并具有独立性。2. 什么是二次接线？与一次接线有何联系？答：二次接线常用二次接线图来表示，二次接线图是指用国家标准规定的电气设备图形符号与文字符号绘制的，表示二次回路元件相互连接关系及其工作原理的电气简图，包括原理电路图和安装接线图。 三、分析题 试分析教材图6-7所示断路器控制和信号回路的工作原理。 第七章一、填空题1继电保护装置应满足 选择性 、速动性、可靠性 和 灵敏度 等基本要求。 2过电流保护装置的选择性是通过动作时限按 阶梯原则 整定获得，其时限特性有 定时限过电流保护 和 反时限过电流保护 两种。3.差动保护是反应变压器两侧 不平衡电流 而动作的保护装置，当变压器外部短路时，保护 没有意义。 二、简答题 根据变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应设哪些保护？ 1.电流速断保护或差动保护。2.过电流保护。3.中性点直接接地侧的单相接地保护。4.过负荷保护。5.瓦斯保护。6.温度保护三、分析题 试绘制出干式变压器反时限过电流保护、电流速断保护和温度保护原理接线图，并分析其工作原理 第九章一、填空题1.等电位联结是将 建筑物电气装置的各外露可导电部分 和 电气装置外地其他金属可导电部分进行电位基本相等的一种电气