电力工程基础第4章习题答案

1、WORD格式可编辑第四章4-1 什么叫短路？短路的类型有哪几种？短路对电力系统有哪些危害？答：短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。短路的 类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路对电力系统的危害有：短路电流所产生的热效应使设备发热急剧增加，短路持续时间较长 时，可使设备因过热而损坏甚至烧毁；短路电流的力效应可引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短 路时因系统电压大幅度下降，将会严重影响用户的正常工作，造成产品报废甚至设备损坏；短路情 况严重时可导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性；不对称短路电流所产生的不平衡 磁场会对邻近的平行线路产

2、生电磁干扰，影响其正常工作。4-2 什么叫标幺值？在短路电流计算中，各物理量的标幺值是如何计算的？答：某一物理量的标幺值，等于它的实际值与所选定的基准值的比值。在短路电流计算中，常取基准容量S=100MVA，基准电压用各级线路的平均额定电压，即d2 。UdU，则基准电流 I dSd3 Ud，基准电抗 XdUdSdav4-3 什么叫无限大容量系统？它有什么特征？答：无限容量系统亦称无限大功率电源，是指系统的容量为无限大，内阻抗为零。它是一个相 对概念，真正的无限大功率电源是不存在的。特征：在电源外部发生短路时，电源母线上的电压基本不变，即认为它是一个恒压源。当电源 内阻抗不超过短路回路总阻抗的

3、5% 10%时，就可以认为该电源是无限大功率电源。4-4 什么叫短路冲击电流 i sh、短路次暂态电流 I 和短路稳态电流 I ？在无限大容量系统中， 它们与短路电流周期分量有效值有什么关系？答：短路冲击电流 i sh 是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值；短路次暂态电流 I是指短路瞬间（ t0 s）时三相短路电流周期分量的有效值；短路稳态电流I 是指短路电流非周期分量衰减完后的短路全电流。在无限大容量系统中，有 i sh2KI 和 III p。shp4-5 如何计算电力系统各元件的正序、负序和零序电抗？变压器的零序电抗与哪些因素有关？ 答：发电机的正序电抗包括稳态时的同步电抗X、X

4、q，暂态过程中的 Xd、 Xq和 Xd、Xq。d 负序电抗与故障类型有关，零序电抗和电机结构有关，查教材表 4-2 ；变压器的负序电抗与正序电抗 相等，零序电抗与变压器的铁心结构及三相绕组的接线方式等因素有关；线路的负序电抗和正序电抗相等，零序电抗却与正序电抗相差较大，查教材表 4-34-6 什么叫复合序网？各种简单不对称短路的复合序网是什么？ 答：所谓复合序网，是指根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，由各序网络互相连 接起来所构成的网络。单相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网串联而成的；两相短路的复合序网是由 正序网和负序网并联而成的；两相接地短路的复合序网是由正序网、负序

5、网和零序网并联而成的。4-7 何谓正序等效定则？如何应用它来计算各种不对称短路？(n) X而答：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序电流与在短路点每一相中接入附加电抗发生三相短路的电流相等，即 （n）a1 EI a， 这就是正序等效定则。 an1（）XX1 各种不对称故障时短路电流的绝对值I （为n） ：I (knm)(In )(n)a1I k为 ： 附加电抗 X 和（n比） 例系数m可（n查） 教材表 4-44-8 什么叫短路电流的力效应？什么叫短路电流的热效应？短路发热的假想时间是什么意 思？如何计算？答：短路电流通过电气设备和导体时，会产生很大的电动力，称为短路电流的力效应；短路电 流

6、通过电气设备和导体时，会产生很高的温度，称为短路电流的热效应。假想时间 t ima是指用稳态短路电流 I 来代替实际短路电流 I kt ，在该时间内产生的热量与实际短路电流 I 在短路时间 t k内产生的热量 Qk相等。假想时间包括周期分量假想时间t ima.p 和非周期分量kt假想时间两部分，即 t ima.np t imat imapt imanp。4-9 某工厂变电所装有两台并列运行的 S9-800（ Y,yn0 接线）型变压器，其电源由地区变电站 通过一条 8km的 10kV 架空线路供给。已知地区变电站出口断路器的断流容量为500MVA，试用标I、k i sh、 I sh及三相短路容

7、量 Sk。幺制法求该厂变电所 10kV 高压侧和 380V低压侧的三相短路电流解：(1)取 Sd100MVA， Ud110.5kV ， Ud2 0.4kV ，则SS100100ddIkA5.5kA ， IkA144.3kAd2d1专业知识 整理分享WORD格式可编辑3U310.53U230.4 dd12）计算各元件电抗标幺值S100*d 系统 0.2X SS 500 oc专业知识 整理分享S100*d线路 2.9Xxl0.48WLU12210.5 avU%S4.5100*kd变压器 X5.625TS1001000.8N3) k1 点短路：X1XSXWL0.22.93.1I k1I d1X15.

8、5kA3.11.77 kAi sh2.55I2.551.77kA4.51kAk1Sd* 1 XI sh1.51I1.511.77kA2.67kA100MVA32.26MVA3.1X5.62 5*T4) k 2点短路： XXX0.22.95.91252SWL22I d144.3I k2 2kA24 .4kAX5.91252i sh1.84I1.8424.4kA44.9kA sh k2I sh1.09I1.0924.4kA26.6kAk2MVA16.9MVASS 2 d100k* 25.9125X4-10 如图 4-30 所示网络，各元件的参数已标于图中，试用标幺值法计算 k 点发生三相短路时短路

9、点的短路电流。解：（1）取 S100MVA， UdUav，则各元件电抗标幺值为 dWORD格式可编辑S100*d线路 0.151Xxl0.450WLU122115avU%S10.5100*kd变压器 X0.525TS10010020N电抗器 X1.1642X%SU41006*LdNL专业知识 整理分享LU2100S1006.3360.3NLdXX*T WLX210.65.65253.222.4-11 在图 4-31Sd3U d10036.31 kA1.57755.81kA所示电力系统中，所有发电机均为汽轮发电机。各元件的参数如下：发电机G1、G2容量均为 31.25MVA，X0.13 ，发电机

10、 G3容量为 50MVA， X0dd125 ；变压器 T1、 T2每台容量为 31.5MVA，U%1k0 .5，变压器 T3 容量为 50MVA，Uk%10.5；线路 WL的长度为 50km，单位长度电抗为 0.4 /km，电压为 110kV级，试用运算曲线法计算 10kV电压级的 k 点发生短路时0s 和 0.2s 时的短路电流。解：（1）作等效电路取100SMVA，dUdUav，则各元件电抗标幺值为发电机 G1、 G21X00.416X.133.2100* 变压器 T1、 T2X3X0.1050.333431.5100 发电机 G3X0.1250.25550100*变压器 T3X0.105

11、0.21650100*线路 WLX0.4500.15172115作等值电路如下图所示。WORD格式可编辑2）化简网络，求各电源到短路点的转移电抗X 8XX 3 10.7 5.7 3.31X *9*X*X X3.25 3.3 5.9126 0.6119XXX 567将 X、 X、 X 作变换得：4 8 9 *0.333X0.3330.7491.49X 0.749100.611 * 0.333X 0.333 0.6110.611 1.216X 110.6110.749因此，各发电机对短路点的转移电抗分别为k10k11G1支路 X1X1.49G2支路 X2kX0.416G3支路 X3X1.2163）

12、求各电源的计算电抗*31.25X c11.490.466100*31X c 20.416.250.13100*50X *c31.2161000.6084）查计算曲线数字表，并用差值法求短路电流周期分量标幺值对汽轮发电机 G1，X0.467 ，查附录表 B-1 可得 专业知识 整理分享WORD格式可编辑专业知识 整理分享c1当 X0c.4060.2时 I2.302 ，I1.95当 X0.48 时 I2.203 ， I1.879 c00.2因此，当 X0.c416 7 时，t0s 和 t0.2s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为I 0 10.8 2032.3023.44.3.4466 5.91

13、27 25.8480.467*2.950.750I 0.6121.0.3340.334 466 0.6120.480.612 46同理，对汽轮发电机 G2，X0.13 ，查附录表 B-1 可得 t0 s 和 t0.2s 时的短路电流电流 c2周期分量标幺值分别为* 8.9637.718I 0 0.7500.14 0.13 8.341.2170.12*5.224.878I 0.24.8780.14 0.13 5.50.140.12对汽轮发电机 G3，和 t0.2s 时的短路电流电流周期X0.608 ，查附录表B-1 可得 t0sc3分量标幺值分别为*1.7481.61I 0 1.610.65 0.608 1.7260.650.6*1.5391.431I 0.2 1.4310.65 0.608 1.5220.650.6（ 5）计算短路电流有名值归算到短路点的各电源的额定电流为31.25G1、 G2支路 IkA1.72kAN310.550G3 支路 IkA2.75kAN310.5因此， t0s 和 t0.2s 时的短路电流电流周期分量有名值分别为I1.722.27kA1.728.