工学工厂供电第二版思考题与习题答案(最新整理)

1、中等职业学校教学用书（电气与运行控制专业）工 厂 供 电 （ 第 2版） 思考题与习题答案姚锡禄 于磊 陈晖编publishing house of electronics industry北京 beijing第 1 章工业企业供电概论思考题与习题1.1 工厂供电对工业有何重要作用？对工厂供电工作有哪些基本要求？答：1、电能是现代工业生产的主要能源和动力，也是最清洁的能源之一。电能的输送和分配既要简单经济，又要便于控制、调节和测量，既要有利于实现生产过程自动化，更要有利于环境保护。是现代工业生产不可或缺的。工业生产应用电能和实现电气化以后，能大大提高生产效率，提高产品质量。如果中断电力供应，会

2、造成生产停滞，产品报废，甚至发生重大设备损坏或人身伤亡事故。2、对工厂供电工作的基本要求是：安全、可靠、优质、经济。1.2 工厂供电系统包括哪些范围？变电所和配电所各自的任务是什么？答：1、工厂供电系统是指工厂所需的电力电源从进厂起到所有用电设备电源入端止的整个电路。2、配电所的任务是接受电能和分配电能；而变电所的任务是接受电能，变换电压和分配电能。1.3 什么叫电力负荷？电力负荷按其对供电可靠性的要求可分为几级？各级负荷对供电电源有何要求？答：1、电力负荷有两个含义：一个是指用电设备或用电单位（用户）；另一个是指用电设备或用电单位（用户）所消耗的电功率或电流。2、电力负荷根据对供电可靠性的要

3、求分为三级。3、一级负荷对供电电源的要求：一级负荷属重要负荷，应由两个独立电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除有两个独立电源外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷对供电电源的要求：二级负荷也属重要负荷，但其重要程度次于一级负荷。二级负荷宜由两个回线路供电，供电变压器也应有两台。在其中一个回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一个回路 6kv 及以上的专用架空线路供电。三级负荷对供电电源的要求：由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此

4、它对供电电源无特殊要求。1.4 表征电能质量的基本指标是什么？我国采用的工频是多少？一般要求的频率偏差为多少？电压质量包括哪些内容？答：频率和电压是衡量电能质量的两个基本参数。我国采用的工业频率（简称工频）为 50hz，频率偏差范围一般规定为0.5hz。如果电力系统容量达 3000mw 及以上时，则频率偏差范围为0.2hz。对于工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量和供电可靠性的问题。电压质量不只是指对额定电压来说是电压偏高或偏低即电压偏差的问题，而且包括电压波动以及电压波形是否畸变，即是否含有过多的高次谐波成分的问题。1.5 我国国家标准 gb156-93标准电压规定的三相交流电网

5、额定电压等级有哪些？答：三相交流电网额定电压等级有：0.38、0.66、3、6、10、35、66、110、220、330、500kv。1.6 发电机的额定电压为什么规定要高于同级电网额定电压 5%？答：由于电力线路允许的电压偏差一般为5%，即整个线路允许有 10%的电压损耗值， 线路首端（电源端）的电压可较线路额定电压高 5%，而线路末端则可较线路额定电压低 5%， 所以发电机额定电压规定高于同级电网额定电压 5%。1.7 电力变压器的额定一次电压，为什么规定有的要高于相应的电网额定电压 5%， 有的等于相应的电网额定电压？而其额定二次电压，为什么规定有的高于相应的电网额定电压 10%，有的又

6、可只高于相应的电网额定电压 5%？答：电力变压器的额定电压。a. 电力变压器一次绕组的额定电压。分两种情况：l 当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压 5%。l 当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上时，则可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网的额定电压相同。b. 电力变压器二次绕组的额定电压。亦分两种情况：l 变压器二次侧供电线路较长（如较大的高压电网）时，其二次绕组额定电压应比相连电网额定电压高 10%，其中 5%是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部约 5%的电压损耗，这是因为变压器二次绕组的额定电压是指变压器一次绕组

7、加上额定电压时，二次绕组开路的电压，带负载运行时其内部必有电压损耗；此外变压器满负荷运行时输出的二次电压还要高于所连电网额定电压 5%，以补偿线路上的电压降。l 变压器二次侧供电线路不长（如低压电网或直接供电给高低压用电设备）时，其二次绕组额定电压只需高于所连电网额定电压 5%，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5%的电压损耗。1.8 什么叫电压偏差？电压偏差对电气设备运行有什么影响？如何进行电压调整？答：电压偏差是用电设备端子处的电压偏差du 是以设备端电压 u 与设备额定电压 un差值同 un 的百分值来表示的，即du % = (u - un ) /un 100电压偏差对设备的工作性能和

8、使用有很大影响。对感应电机和同步电机来讲，由于转矩与端电压平方成正比（m u2）。当端电压比额定电压低 10%时，其实际转矩只有额定转矩的 81%左右，而负荷电流将增大 5%10%以上， 温升将增高 10%15%以上，绝缘老化程度将比规定增加一倍以上，从而明显地缩短电机寿命。当其端电压偏高时，负荷电流和温升也将增加，绝缘相应受损，对电机不利。电压偏差对照明灯具也有影响，端电压偏低将使发光效率降低，照度降低，影响视力； 而电压偏高又缩短了灯具的寿命。电压调整：（1）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器（2） 降低阻抗。（3） 尽量使系统的三相负荷平衡。（4） 合理改变系统的

9、运行方式。（5） 采用无功功率的补偿装置。1.9 什么叫电压波动？电压波动是如何产生的？电压波动对电动机和照明光源各有什么影响？答：电压波动是指电网的快速变动或电压包络线的周期性变动。电压波动是由于负荷急剧变动的冲击性负荷所引起。负荷急剧变动，使电网的电压损耗相应变动，从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。电压波动可影响电动机的正常启动，可使同步电动机转子振动，使电子设备特别是使计算机无法正常工作，可使照明灯发生明显的闪烁现象，其中电压波动对照明的影响最明显。从人眼对灯光的主观感觉上讲，称为“闪变”，引起灯光闪变的波动电压叫“闪变电压”，灯光闪变对人眼有刺激作用，甚至使人无法正常工作和学习。

10、1.10 电力系统中的高次谐波是如何产生的？有什么危害？有哪些抑制谐波的措施？答：向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，称为谐波源。电力系统中存在着各种各样的“谐波源”，使得高次谐波的干扰成了当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”大小“谐波源”主要是指存在于电力系统中的各种非线性元件。例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯，感应电机，电焊机，变压器和感应电炉等都要产生谐波电流或电压。最为严重的是大型晶闸管变流设备和大型电弧炉产生的谐波电流最为突出，它们是造成电网谐波的主要因素。谐波对电气设备的危害很大。谐波电流通过变压器，会使变压器的铁心损耗明显增加，使变压器出现过热，缩短使

11、用寿命。谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机的铁心损耗明显增加，而且还会使电动机转子发生振动现象，严重影响机械加工的产品质量。谐波对电容的影响更为突出，谐波电压加在电容的两端时，由于电容器对谐波的阻抗很小，因此电容器很容易发生过负荷甚至烧毁。此外谐波电流可使电力线路的电能损耗和电压损耗增加；使计量电能的感应式电度表计量不准确；还可使电力系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路设备的绝缘；还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作或拒动；及可对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。抑制电网谐波，可采取下列措施：（1） 大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电，电网的短路容量

12、越大，它承受非线性负荷的能力越强。（2） 三相整流变压器采用 y，d 或 d，y 的结线。（3） 增加整流变压器二次侧的相数。（4） 装设分流滤波器。1.11 三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式？中性点不直接接地的电力系统与中性点直接接地的电力系统在发生单相接地时各有什么不同特点？答：在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式： 一种是电源中性点不接地，一种是中性点经阻抗接地，再有一种是中性点直接接地。3中性点不直接接地的电力系统在发生单相接地时，两完好相对地电压将升高倍。中性点直接接地的电力系统在发生单相接地时，两完好相对地电压不变。1.12 低压配电系

13、统中的中性线（n 线）、保护线（pe 线）和保护中性线（pen 线） 各有哪些功能？tn-c 系统、tn-s 系统、tn-c-s 系统、tt 系统、it 系统各有什么特点？ 答：中性线（n 线）的功能：一是用来接额定电压是相电压的单相用电设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流，三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线（pe 线）的功能：是为保障人身安全，防止触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分，例如金属外壳、金属构架等，通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。保护中性线（pen 线）兼有中性线和保护线的功能。这种中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。tn-

14、c 系统又称三相四线制，n 线与 pe 线全部合为 pen 线，曾在我国广泛应用。系统中的 n 线与 pe 线全部分开，则此系统称为 tn-s 系统，又称三相五线制，此系统安全性稳定、可靠,是当前在工厂供电中积极推广的一种系统。如果系统的前一部分其 n 线与 pe 线合为 pen 线，而后一部分线路，n 线与 pe 线全部或部分分开，则此系统称为 tn-c-s 系统，此系统多为老企业将三相四线制改造为三相五线制一种过渡过程的系统。tt 系统中的所有设备的外露可导电部分均各自经 pe 线单独接地。it 系统中的所有设备的外露可导电部分也都各自经 pe 线单独接地，它与 tt 系统不同的是，其电源

15、中性点不接地或经 1000阻抗接地，且通常不引出中性线。1.13 试确定图 1.18 所示供电系统中变压器 t1 和线路 wl1，wl2 的额定电压。图 1.18习题 1.13 的供电系统答：t1：6121kv， wl1：110kv， wl2：35kv。1.14 试确定图 1.19 所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。图 1.19习题 1.14 的供电系统答：g：10.5kv， t1：1038.5kv， t2：356.6kv， t3：100.4kv。1.15 某 10kv 电网，架空线路总长度 50km，电缆线路总长度 15km，试求此中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容电流

16、，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。答：解ic = u n (loh + 35 lcab ) / 35010 (50 + 3515)=350=16.43(a)不需要改为经消弧线圈接地。第 2 章工厂供配电系统的主要设备思考题与习题2.1 电弧的产生和维持的原因是什么？答：产生电弧的原因是：在触头分离瞬间，全电路的电压集中在分离的两触头上，触头间的电场强度很大，使触头表面上的电子被强拉出成为速率很高的自由电子；触头在分断电流时，电流未断，触头间的电阻很大，因而温度很高；触头周围的空气（绝缘介质）被碰撞游离出大量的自由电子和正离子，这时空气已呈游离状态（热游离），气体已由绝缘状态变成

17、导电状态，这种状态称为气体放电。气体放电有多种形式，如电晕放电、辉光放电、火花放电等，电弧就是强烈的火花放电，空气在触头间呈现热游离的过程，也就是电弧维持燃烧的过程。2.2 熄灭电弧的根本条件是什么？答：熄灭电弧的根本条件，一方面减弱中性分子游离率，另一方面加快游离子的扩散。2.3 开关电器中有哪些常用的灭弧方法？答：1速拉灭弧法 2冷却灭弧法 3吹弧灭弧法 4长弧切短灭弧法 5粗弧分细灭弧法6狭沟灭弧法7真空灭弧法8六氟化硫灭弧法2.4 熔断器的主要功能是什么？“冶金效应”在熔体中起何作用？答：1.熔断器的主要功能是串接在被保护电路中，对电路及其设备实现短路保护或过负荷保护。2. “冶金效应

18、”，能使熔断器能在较小的短路电流或不太大的过负荷电流时动作，提高保护的灵敏度。2.5 rn1，rn2 高压熔断器各用于什么场合？rn2 型的熔体额定电流为多少？答：rn1 系列高压容断器供高压线路和设备的短路与过载保护之用。rn2 只用于电压互感器的短路保护，因而熔体额定电流一般为 0.5a。2.6 户内式熔断器与跌开式熔断器在功能上有何区别？普通式与负荷型跌开式熔断器在功能上又有何区别？答：1. 户内式熔断器供高压线路和设备的短路与过载保护之用，跌开式熔断器一方面在 610kv 以下的配电系统中作为配电变压器和配电线路的短路保护，另一方面作为隔离开关使用，在检修时形成一明显断点，以保证安全检

19、修。2. 普通跌开式熔断器没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。负荷型跌开式熔断器在一般跌开式熔断器的静触头上加装简单的灭弧室，除了作为 610kv 线路和变压器的短路保护外，还可直接带负荷操作。2.7 什么是自复式熔断器？自复式熔断器与低压断路器的组合使用在电路中的作用是什么？答：1.一般熔断器在熔体熔断后，必须更换熔体，使用上不经济。而自复式熔断器弥补了这一缺陷，它既能够断开短路电流，又能在故障消除后自动恢复供电，无需更换熔体。2由于自复式熔断器只能限流，不能分断电流，故常与断路器串联使用，以提高分断能力。2.8 高压隔离开关有哪些功能？为什么不可带负荷操作？答：1. 高压隔离开关主要

20、用做隔离高压电源。2它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。2.9 高压负荷开关有哪些功能？它可装设什么保护装置？在高压负荷开关的电路中采取什么措施来切除短路故障？答：1. 高压负荷开关可以接通和断开负荷电路。2. 气压式灭弧装置。3. 负荷开关装有热脱扣器，在过负荷情况下可自动跳闸。2.10 高压断路器有哪些类型和功能？类型不同的高压断路器其灭弧介质与灭弧方法有何不同？答：1.高压断路器是供电系统中最重要的一种开关电器之一，由于它具有完善的灭弧装置，因此它不仅能通、断正常负荷电流，而且当线路发生短路、过载、失压故障时，通过保护装置，自动跳闸，切断故障。高压断路器种类繁多， 610kv 工

21、厂供电系统中常用的三种断路器：油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。21）油断路器的灭弧介质为，绝缘油。断路线分闸时，动静触头分断产生电弧，绝缘油受热分解，形成气泡，导致静触头周围的油压骤增，迫使逆止阀（钢珠）上升堵住中心孔， 这时电弧在近于封闭的空间内燃烧，使灭弧室内空气压力急剧增大。当动触头继续向下运动并相继打开一、二、三道横吹沟和下面的纵吹油囊时，油气混合体强烈横吹和纵吹电弧，同时附加油流射向电弧，使电弧迅速熄灭。另外，这种断路器分闸时，动触头是向下运动，从而使得动触头端的弧根部分不断地与下面新鲜冷油接触，进一步改善了灭弧条件。2） 六氟化硫断路器的灭弧介质为，sf6 气体。当断路器跳闸

22、时，断路管触头刚一断开， 短路电流即被转换到通路中，通路中弧环上通过旋弧线圈连接到上接线坐，当弧触头刚断开时，电弧由被开断的电流在旋弧线圈中产生的磁场中旋转，加之由于电弧产生的热量，使灭弧室中的气体压力增大，从而产生了一股气流吹向排气室，电弧在这股强气流的吹动下被冷却和熄灭。3） 真空断路器是利用“真空”作为绝缘和灭弧介质的，其触头装在真空灭弧室内。由于真空相对来说不存在气体游离的问题，所以这种断路器在触头断开时，产生的电弧仅依靠触头产生的金属蒸气维持燃烧，当电弧电流过零时，触头周围的金属蒸气下降快，而真空的介质强度上升恢复快，此时真空电弧立即熄灭。2.11 低压断路器有哪些功能？dw 与 d

23、z 系列各有何结构特点和动作特性？答：1. 低压断路器具有良好的灭弧性能，它既能在正常条件下断开负荷电流，又能依靠电流脱扣器自动切断短路电流；依靠热脱扣器自动断开过载电流，靠失压脱扣器，当线路电压严重下降或失压时自动跳闸，还可实现远距离跳闸。2. 万能式（dw 系列）低压断路器因其保护方案和操作方式多变，装设地点灵活，可敞开装在金属框架上，故称其为“万能式”或“框架式”断路器。其操作方式有手柄操作、杠杆操作、电磁操作、电动操作几种方式。塑壳式（dz 系列）低压断路器其全部结构和导电部分都装设在一个塑料外壳内，仅在外壳中央露出操作手柄，供手动操作之用，通常应用于低压配电分支路上。2.12 在图

24、2.26 所示 dw10 型低压断路器的电磁合闸电路中，时间继电器 kt 的作用是什么？答：时间继电器的常开触点用来防止按钮 sb 不返回或被粘住时，断路器多次跳合于同一故障线路上。低压断路器的联锁触头用于防止电磁合闸线圈在已合闸时，线圈再次误通电。2.13 电流互感器有哪些功能？常用接线方案有哪几种？为什么电流互感器的二次侧在运行时不可开路？答：1. （1）隔离高压电路。（2）可使测量仪表和继电器标准化。（3）扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。2（1）一相式接线。（2）两相 v 形接线。（3）两相电流差接线。（4）三相 y 形接线。3. 正常运行时，电流互感器二次侧接近于短路，此时电流互

25、感器的磁势平衡方程式为 i0n1=i1n1-i2n2，其一次电流所建立的磁势为 i1n1 绝大部分被 i2n2 所抵消，这时空载电流 i0很小，i0n1 磁势很小。当二次侧开路时，i2=0，此时 i0n1=i1n1，这时 i0 突然增加成为 i1，n0i1也随之增大，导致磁通急增，磁路饱和，铁心发热，甚至烧毁电流互感器，同时由于二次绕组匝数多，将感应高电压，危及人身和设备安全。因此电流互感器在工作时二次侧不允许开路，在安装时，其二次接线要求牢靠且不允许接入熔断器和开关。2.14 电压互感器有哪些功能？常用接线方案有哪几种？为什么其二次侧必须可靠接地？答：1. （1）隔离高压电路。（2）可使测量

26、仪表和继电器标准化。（3）扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。2（1）电压互感器单个接线。（2）两个单相电压互感器接成 v-v 形。（3）三个单相电压互感器接成 y0-y0 形。（4）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成 y0-y0-d（开口三角形）形式 。3. 电压互感器的二次侧有一端必须可靠接地，目的是为了防止电压互感器一、二次绕组绝缘击穿时，一次侧高压窜入到二次侧，危及人身和设备安全。2.15 高压开关柜有哪两大类型？一般常用的固定式开关柜是什么型号？什么是“五防”？答：1. 可分为固定式开关柜和移动式开关柜。2. gc-1a（f）-07s 型。3. 为防止电气

27、误操作和保证人身安全，均设置了完善的“五防”措施，这些措施是：（1）防止误分、误合断路器。（2）防止带负荷将手车拉出或者推进。（3）防止带电将接地开关合闸。（4）防止接地开关在合闸位置时合上断路器。（5）防止进入带电的开关柜内部。2.16 低压配电屏有哪两大类型？一般推广应用的低压配电屏是什么型号？答：1.有固定式和抽屉式两类。2新型固定式配电屏有 pgl，ggd 系列，以取代过去的 bdl，bsl 系列。2.17 直流屏的系统组成及基本工作原理是什么？答：市电经过交流配电单元之后给整流模块供电，正常情况下一组整流模块给蓄电池充电，同时经降压单元或降压硅堆给控制负载供电。另一组整流模块供给控制

28、负载供电。市电中断时由蓄电池给动力及控制负载供电，系统同时发出声光报警。市电恢复时，系统自动恢复正常。2.18 h 级空气绝缘开敞通风式干变（ovdt）有哪些技术特点？答：h 级空气绝缘开敞通风式干变（ovdt）技术特点：1）过载能力强：因其绝缘层较薄，通风散热较好，采用 c 级材料（220nomex 纸）作变压器主绝缘制造产品，利用了 c 级材料（220）到 h 级（180）之间的绝缘温升， 变压器有很强的过负荷能力，一般允许在 120%过负荷的情况下长期连续运行；2) 绝缘耐热等级高：h 级 180的绝缘系统，即辅助绝缘材料耐热温度为 180,主要绝缘材料如导线匝绝缘达到 c 级（220）

29、，有效防止绝缘材料的热击穿，承受热冲击的性能好；3) 抗短路能力强：因采用的 nomex 纸具有很高机械强、耐热性能，故其抗短路能力；4) 制造方便、维护简单：产品制造无需浇注设备与模具，产品的设计不受模具尺寸的限制，具有较好的灵活性；绕组的修理、更换方便、易操作，重量轻，安装方便；5) 安全、可靠性高：具有的优良的防潮性能、阻燃性能、热化学稳定性能，使得该种变压器在户内，尤其是人口密度较大，通风不良的高层建筑，地下室中得以广泛应用，产品不易老化；6) 环保性能优越、对使用环境不敏感：具备三防能力（防潮、防盐雾、防霉），对灰尘、污秽不敏感。（3）h 级空气绝缘开敞通风式干变制造特点：1） 高压

30、绕组为饼式、层式等结构，低压为饼式、箔式结构；2） 绕组为开敞通风式，散热效果良好；3） 绕组参数设计为低 x/r 结构，从而降低突发短路时的冲击电流；4） 绕组温升采用 125k 温升标准（加风扇后长期连续过负荷能力为 150%）。2.19 610/0.4kv 的电力变压器有哪两种连接组别？哪些场合宜于应用 dyn11 连接的电力变压器？答：1. 其连接组别多为 yyn0（即 y/y0-12），和 dyn11（即d/y0-11）。 2负荷不平衡的供电系第 3 章工厂供配电系统的结线和结构 思考题与习题3.1 工厂变配电所的电气主接线有哪些基本要求 ？答：工厂变配电所的电气主接线基本要求是：（

31、1）安全性、（2）可靠性、（3）灵活性、（4） 经济性。3.2 工厂变配电所常用的主接线有哪些基本形式？答：电气主结线的基本形式有单母线结线、双母线结线、桥式结线三种。3.3 单母线分段连接有什么优点？电源数和分段母线数有什么关系？答：单母线分段主接线，这种接线方式提高了供电的可靠性和灵活性，不仅便于分段检修母线，而且可以减小母线故障影响范围，这种接线在实际中应用最多。单母线分段是根据电源的数目、功率大小和电网的接线情况来确定的。通常一段母线接一个电源，引出线分别接到各段上，使各段母线上的负荷和电源功率相平衡，尽量减少各段母线之间的功率变换。桥式接线适用于什么样的变电所？3.4 桥式接线适用于

32、什么样的变电所？答：内桥接线多用于电源线路较长，发生故障和停电检修的机会较多，并且变压器不需要经常切换的总降压变电所。外桥接线方式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、变压器需要经常切换的总降压变电所。全桥接线综合了内外桥的优点，适用于电源进线线路较长且需经常检修，变压器经常切换的一二级负荷的变电所，其缺点是投资增加，占地面积增大。3.5 分析图 3.14 所示的电路。（课上引导学生分析）3.6 比较放射式与树干式供电的优缺点，并说明其适用范围。答：高压放射式接线，这种供电方式适用于各路负荷离高压配电所的位置远近相当且负荷相互独立的情况。它的优点是线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，可根据

33、不同负荷的要求配置不同的高压开关设备；缺点是高压开关设备用得多，使投资增加，而且当线路发生故障或检修时，整条线路都要停电。因此这种供电方式只适用于三级负荷和个别二级负荷。高压树干式接线，这种供电方式适用于负荷相互邻近且负荷离电源较远的情况。它的优点是一条干线到负荷中心，从而减少了线路的有色金属消耗量，高压开关数量少，投资较省。缺点是供电可靠性较低，干线故障或检修停电时要停一大片。这种供电方式只适用于三级负荷。3.7 电杆在线路中可分为哪几种形式？答：电杆按其在架空线路中的作用分，有直线杆、耐张杆、转角杆、分支杆、终端杆、跨越杆。3.8 绝缘子、横担、拉线在架空线路中各起什么作用？答：线路绝缘子

34、俗称瓷瓶，其作用是将导线固定在电杆上，并使导线与电杆绝缘。横担用来固定绝缘子以支承导线，并保持各相导线间的距离。拉线用于架空线路的耐张杆、转角杆、分支杆及终端杆，以平衡电杆的受力，防止电杆倾倒，拉线要拉在不在一个方向的导线合力的反方向上，其材料为镀锌钢绞线，依靠花篮螺钉来调节拉力。3.9 电缆线路有哪些优点？如何分类？结构如何？敷设方式有哪几种？答：电缆线路与架空线路相比，虽然具有造价高，投资大，维修不方便等缺点，但是它具有运行可靠，不易受外界影响，不占地面，无碍观瞻等优点，特别是在有腐蚀性气体和有易燃易爆危险、不宜架设架空线路的场所，只能敷设电缆线路。电力电缆按缆芯材料可分为铜芯电缆和铝芯电

35、缆，按其采用的绝缘介质分为油浸纸绝缘和塑料绝缘两大类。油浸纸绝缘电力电缆这种电缆的缆芯相间绝缘和统包绝缘用的是多层 0.12 mm 左右的牛皮纸，先进行真空干燥，然后浸渍高耐压强度的绝缘油；铅（铝）包的作用一是防止水分侵入，二是作为接地线；外层的铠装分钢丝和钢带两种；线芯截面做成扇形一是便于捆扎， 二是有利于改善电场分布。塑料绝缘电力电缆又分为聚氯乙烯绝缘电力电缆和交联聚乙烯绝缘电力电缆两种。聚氯乙烯绝缘电力电缆这种电缆制造工艺简单，不吸潮，运行可靠，价格低廉，在工厂中得到了广泛应用。三芯交联聚乙烯绝缘电力电缆，其结构比聚乙烯绝缘电力电缆复杂一些。其主绝缘层采用交联聚氯乙烯，保护层采用聚乙烯。

36、为了加强塑料电缆机械保护的功能， 大多在外护套里加一层钢丝或钢带，这种电缆称为铠装电缆。工厂常用的电缆敷设方式有直埋式、电缆沟敷设和电缆桥架敷。3.10 车间供电线路有哪几种敷设方式？答：车间供电线路敷设方式有：沿墙、沿柱或沿屋架明敷；穿管明敷；地下穿管暗敷； 地沟内敷设。第 4 章负荷计算和短路概念 思考题与习题4.1 工厂用电设备按工作制分为哪几类？各有何特点？答：工厂的用电设备，按其工作制分以下三类。1连续工作制这类工作制的设备在恒定负荷下运行，其运行时间长到足以使之达到热平衡状态。2. 短时工作制这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇的时间较长。3. 断续周期工作制 这类设备

37、周期性地工作停歇工作，如此反复运行，而工作周期一般不超过10 min。4.2 什么叫负荷持续率？它表征哪类设备的工作特性？答：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，用e 表示，即e= t 100% =ttt + t01004.3 什么叫年最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？答：年最大负荷利用小时又称为年最大负荷使用时间 tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷 pmax 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。年最大负荷 pmax 是全年中最大班内（这一工作班全年至少要出现 23 次）消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大

38、负荷也称为半小时最大负荷 p30。年平均负荷为pav = wa/87604.4 什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？答：通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中的各元件的负荷值称为计算负荷。 理论及实践均证明，计算负荷实际上与从曲线上查得的半小时最大负荷p30， 也就是年最大负荷 pmax 是基本相当的。所以计算负荷也可认为就是半小时最大负荷 p30。计算负荷是电力一次系统的电器及传输导线选择的基本依据，也是二次系统继电保护整定值确定的基本依据。若计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选的规格过大，造成投资过高，导致浪费。若计算负荷确定过

39、小，又将使电器和导线电缆等设备在过负荷情况下运行， 必将增加电能损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁，这也是很危险的。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。4.5 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？答：需要系数 kd 是考虑了以下四种情况而取的系数：（1） 用电设备组的设备实际上不一定都同时运行；（2） 运行的设备也不太可能都满负荷；（3） 设备本身有功率损耗；（4） 配电线路也有功率损耗。实际的需要系数kd 不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗有关， 而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关。需要系数法比较适用于用电设备台数比较多，而单台

40、设备容量相差不大的情况。二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均功率，而且考虑了少数容量最大设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以二项式法比较适于设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷的确定。4.6 在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别相加？为什么？应如何正确计算？答：不可以，因为各个用电设备组的功率因数不相同。应将各个用电设备组的有功功率和无功功率分别相加，然后按求视在计算负荷和计算电流的公式去求解。4.7 什么叫无功功率补偿？这对电力系统有什么好处？如何确定无功功率补偿容量？答：一般情况下，由于工厂生产所需的大量动力

41、负荷都是感性负荷。如感应电动机、电焊机、电弧炉等，会使得功率因数偏低，因此需采用无功功率补偿措施来提高功率因数。无功功率补偿使负荷电流相应减小，可降低供电系统的电能损耗和电压损耗；可选用稍小一些容量的电气元件， 如电力变压器、开关设备和较小截面的导线，从而减少投资和节约有色金属。要使功率因数由cosj 提高到cosj，通常需装设人工补偿装置。由图 4.6 可知，无功功率补偿容量应为qc = p30(tanj - tanj) = d qc p30图 4.6 功率因数的提高与无功功率和视在功率的变化关系图式中，d qc = tanj - tanj，称为无功功率补偿率，单位为 kvar/kw。4.8

42、 什么叫尖峰电流？尖峰电流与计算电流均定义为最大负荷电流，其在性质上和用途上有哪些区别？答：尖峰电流是指持续 12 s 的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。尖峰电流是瞬时电流，是由于电路中瞬时负荷剧烈变化而产生的。计算电流则是电路正常工作时最大负荷电流。是选择导线截面、电气设备容量的依据。4.9 短路电力系统中短路故障产生的原因有哪些？短路对电力系统有哪些危害？答：短路的原因有：（1）电气绝缘损坏 设备长期运行，缺乏必要维护，其绝缘自然老化而损坏。 设备本身质量不好，绝缘强度不够而被正常电压击穿。 设备绝缘受外力破坏而导致短路。（2） 误操作操作

43、人员违反操作规程。如误拉带负荷的高压隔离开关，导致三相弧光短路等。（3） 鸟兽害鸟类及蛇鼠等小动物跨越在裸露的不同电位的导体之间，或者咬坏设备或导体的绝缘， 而引起短路故障。短路造成的危害如下： 短路的电动效应和热效应。短路电流将产生很大的电动力和极大的热量，可能造成短路电路中设备的损坏。 电压骤降。短路将造成系统电压骤降，越靠近短路点电压越低，这将严重影响电气设备的正常运行。 造成停电事故。短路时电力系统的保护装置动作，使开关跳闸或熔断器熔断，从而造成停电事故。 影响系统稳定。严重的短路可使并列运行的发电机组失去同步，造成电力系统解列， 破坏电力系统的稳定运行。 产生电磁干扰。当发生单相对地

44、短路时，不平衡电流产生较强的不平衡磁场，对附近的通信线路、信号系统、晶闸管触发系统及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通信失真，控制失灵，设备产生误动作。4.10 短路有哪些形式？哪种形式的短路可能性最大？哪种形式的短路危害最为严重？答：（1）三相短路、（2）两相短路、（3）单相短路、 （4）两相接地短路。单相短路可能性最大，三相短路危害最为严重。4.11 什么叫无限大容量电力系统？它有什么特点？在无限大系统中发生短路时，短路电流能否突然增大？为什么？答：无限大容量电力系统，是指其容量相对单个用户的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电给用户的线路上无论负荷如何变动甚至发生短路时，电力系统变

45、电所馈电母线上的电压基本维持不变。实际上电力系统的容量不是无止境的，但是如果电力系统的容量大于所研究的用户用电设备容量 50 倍时，即可将此电力系统看做容量无限大。当电路中发生短路时，回路中阻抗突然大幅下降，电流必然突然增大。4.12 试说明 ik, i, i, ish 和 ish 的定义，并说明它们之间的关系。答：ik ：短路全电流有效值。i：短路次暂态电流有效值。i：短路稳态电流。i= i = ikish ：短路冲击电流的瞬时值。 ish ：短路冲击电流有效值。计算高压电路的短路时，一般可取 ksh = 1.8，因此，ish = 2.55iish = 1.51i计算低压电路的短路时，一般可

46、取 ksh = 1.3，因此，ish = 1.84iish = 1.09i 。4.13 有一条 380 v 线路，供电给机修车间的电力设备，车间的冷加工机床电动机容量共 180 kw，行车 1 台容量为 5.1 kw（e =15%），通风机 4 台容量为 12 kw，试用需要系数法确定各设备组和车间的计算负荷 p30, q30, s30 和 i30。解：1.小批量冷加工电动机，查表 4.1kd =0.2cos=0.5tan=1.73 p30 1 = kd*pe1=0.2180=36 kwq30 1= p30 1* tan=36*1.73=62.28kvars30 1= p30 1/ cos=3

47、6/0.5=72 kv.a3 uni30 1=s30 172= 1.73 0.38=109.4 a2. 行车 n=15查表 4.1 取 kd =0.15cos=0.5tan=1.73p =p=2p=3.95 kwene0.15e2nnp30 2= kd*pe 2=0.153.95=0.59kwq30 2= p30 2* tan=0.591.73=1.02 kvar s30 2= p30 2/ cos=0.59/0.5=1.18 kv.a3 uni30 2=s30 21.18= 1.73 0.38=1.79a3. 通风机查表 4.1 取kd =0.8cos=0.8tan=0.75 p30 3=

48、kd*pe 3=0.812=9.6kwq30 3= p30 3* tan=9.60.75=7.2 kvar s30 3= p30 3/ cos=9.6/0.8=12 kv.a3 uni30 3=s30 312= 1.73 0.38=18.2a4. 车间计算负荷k 取 0.9543.92 + 672p30= k（p30 1+ p30 2+ p30 3）=0.95（36+0.59+9.6）=43.9kw q30= k（q30 1 +q30 2+ q30 3）=0.95（62.28+1.02+7.2）=67 kvarp2 + q23030s30= 80.1 kv.a3 uni30=s3080.1=

49、1.73 0.38=121.7a表 1 习题 4.13 的负荷计算表序号设备组名称设备容量（kw）需要系数（kd）cosjtanj计算负荷铭牌值换算值p30（kw）q30（kvar）s30（kva）i30（a）1机床1801800.20.51.733662.2872109.42行车5.13.950.150.51.730.591.021.181.793通风机12120.80.80.759.67.21218.2总计取 k = 0.9543.967.080.1121.74.14 某条220/380 v 的tn-c 线路，供电给大批生产的冷加工机床电动机，总容量为120 kw，其中较大容量的电动机有：

50、7.5 kw 2 台，5.5 kw 2 台，4 kw 5 台，其余为较小容量的电动机，试分别用需要系数法和二项式法计算其计算负荷 p30, q30, s30 和 i30。解：1、按需要系数法计算大批生产冷加工机床电动机，查表 4.1 取：kd=0.25cos=0.5tan=1.73p30= p30=kwq3= p30tan=301.73=51.9 kvar s30= p30 / cos=30/0.5=60 kv.a3 uni30=s3060= 1.73 0.38=91.2a2、按二项式法计算查表 4.1 取b=0.14c=0.5x=5cos=0.5tan=1.73p30=b pe+cpx=0.

51、14120+0.5（7.52+5.52+4）= 16.8+0.530=16.8+15=31.8 kw q3= p30tan=31.81.73=55 kvars30= p30 / cos=31.8/0.5=63.6 kv.a3 uni30=s3063.6= 1.73 0.38=96.6a表 2习题 4.14 的负荷计算表序号计算方法kdbcxcosjtanj计算负荷p30（kw）q30（kvar）s30（kva）i30（a）1需要系数法0.250.51.733051.96091.22二项式法0.140.550.51.7331.85563.696.64.15 某实验室拟安装 5 台 220 v 单

52、相电阻炉，其中 1 kw 3 台，3 kw 2 台，试合理分配上列各电阻炉于 220/380 v 线路上，并求其计算负荷 p30, q30, s30 和 i30。解：5 台单相电阻炉，在三相电路上的分配方案a 相 1 台 3kwb 相 1 台 3kwc 相 3 台 1kw查表 4.1 取 kd=10.7cos=1.0tan=0pe=32+13=9 kwp30= kd*pe =0.79=6.3kwq3= p30tans30= p30 / cos06.3s30= p30 / cos=6.3 kv.a13 uni30=s306.3= 1.73 0.38=9.57a4.16 某电器开关厂拥有用电设备总

53、容量 5800 kw，试按需要系数法计算其视在计算负荷。解：查表 4.2 取 kd=0.35cos=0.75p30= kd*pe =0.355800=2030kws30= p30 / cos= 2030/0.75=2706.7 kv.a4.17 已知某厂 10/0.4 kv 变电所装了一台低损耗 sl7 型电力变压器，其低压侧的计算负荷 p30(2) = 610 kw，q30(2) = 480 kvar，要求高压侧功率因数必须达到 0.9 以上，若在低压侧进行无功功率补偿，需装设多少个 bw0.4-12-1 型并联电容器？p230(2)30(2)+ q26102 + 4802解：低压侧原功率因

54、数s30（2）=776.2kv.acosj(2) =p30(2)=610/776.2=0.79s30(2)如果使高压侧功率因数达到 0.9 以上，低压侧功率因数要在 0.910.92 上，才能补偿电力变压器的无功损耗，使高压侧功率因数达到要求。设低压侧功率因数cosj(2)=0.92s30(2) =p30(2)6632 - 6102cosj(2)=610/0.92=663kv.as2- p230(2)30(2)q30(2)=260kvarqc = q30(2) - q30(2) = 480 - 260 = 220kvarqc 取 240 kvarn=qc/qc=240/12=20 个6102 + (480 - 240)2bw0.4121 是单相电容器，每相需