《现代供电技术》王福忠版课后习题答案

《现代供电技术》王福忠版课后习题答案第一章什么条件下适合采用双回路或者环形供电系统?当变电所35kV电源取自环形电网对于供电可靠性要求较高,要求供电质量较好时适合采用双回路或者环形供电系统当主变为35kv,容量在7500kVA及以上;电压60kv,容量在10000kVA及以上;电压110kv,容量在31500kVA什么叫桥式结线?试述各种桥式结线的优缺点及其应用范围。1-5对于具有两回电源进线,两台降压变压器的矿井终端总降压变电所可采用桥式结线。它实质上就是用一座由一台断路器与两台隔离开关横联跨接的“桥”,来联接两个35～110kV“线路一一变压器组”的高压侧,从而用较少的断路器组成一个可靠性较高的,操作灵活的双回路变、配电系统。桥式结线根据跨接桥横联位置的不同,可分为内桥、外桥与全桥三种。1.内桥结线这种接线的跨接桥靠近变压器侧,桥断路器装在线路断路器之内,变压器回路仅装隔离外桥结线这种接线的跨接桥靠近线路侧,桥断路器装在变压器断路器之外,进线回路仅装隔离开全桥结线1-10怎样将全桥结线的35kV终端变电所扩展为单母线分段的中间变电所?前后1-11《现代供电技术》王福忠版课后习题答案置两台变压器的车间变电所主结线图。电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地(又称大电流接地系统)与中性点不接地或经消弧线圈接地(又称小电流接地系统)两种接地方式,各接地方式的特点如下:中性点直接接地系统110kV及以上的电网。对于380V380V220V性点直接接地系统。中性点不接地系统动消除;对于长距离高压输电线,由于线路对地电容较大,单相接地电容电流较大时(6kV系统达30A,35kV系统大于10A)3倍(即升3～60kV3～60kV中性点经消弧线圈接地系统单相接地时接地点的电流,不产生电弧,避免发生电弧接地过电压。完全补偿的条件就是3L1/C,为了避免电网参数改变时产生串联谐振,一般采取过补偿运行。这种系统的《现代供电技术》王福忠版课后习题答案《现代供电技术》王福忠版课后习题答案现一相断线时,就可能出现消弧线圈与分布电容的串联谐振?为什么一旦系统出现这种串联1-8如图1-3所示,为变压器中性点经消弧线圈L接地的供电系统。当三相线路对地分布电0'点之间出现电位差。由于线路参数的变化使C与L的关系恰好符合公式L1/C0时,在电压UOO´

的作用下,线路对地回路将发生消弧线圈与对地分布电容的串联谐振。回路一旦出现串联谐振,由于总阻抗几乎为零,故即使UOO´

的数值不大,回路中也i i会流过很大的电流0,0流过消弧线圈L,产生较大的压降,使变压器中性点0对地呈现高电位,极易损坏变压器的对地绝缘。B0B0abcLi0CaCbCc0'图1-3对地回路的串联谐振示意图380/220V对于380/220VN与保护线PEN220VPEPE部分连接到电源的接地中性点上,当系统中设备发生单相接地(碰壳)故障时,便形成单相短35/10kV10kV10kV20km10kV10km,10kV15km10kV14km,10kV系统的最大与最小单相接地电流(变电所10kV母线上未装设消弧线圈)。根据经验公式IE

K (L in

35L ca N350I 1.16(203510)101031E 3501I 3514)10103E2 350

12.26kA16.74kA最小电流12、26kA最大电流为IE1

I =29kAE2第二章答:企业用电设备,按其工作制分,有长期连续工作制、短时工作制与断续周期工作制三类。气压缩机、水泵、电动发电机等。对长期工作制的用电设备: N N排水泵等。对这类用点设备也同样:P PN N3、短时连续工作制:这类工作制的用电设备周期性的工作。如此反复运行,而工作周期一般不超过10min。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制设备,可用“负荷持续率”来表征其工作性质。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,用表示表示eft

100%

t 100%T tt0T,s;t,s;t。0补充:断续周期工作制设备,可用“负荷持续率”来表征其工作性质。I通过设备在时间tI2RtI1tPI(2-11荷持续率tP1 下的额定容量为PN

,则换算到P为:NP P

(2-12)式中 ——负荷的持续; NP——负荷持续率为时设备的输出容量,kW。电焊机组要求统一换算到100

25%什么叫负荷曲线?什么叫年最大负荷与年最大负荷利用小时？1间。按所表示负荷变动的时间分,有年负荷曲线、月负荷曲线、日负荷曲线或工作班的负荷曲线。2、年最大负荷,就就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均功率,maxmax

Q,max,

Smax表示。max年最大负荷利用小时就是一个假想时间,在此时间内,电力负荷按年最大负荷P 持maxT号max

表示。Tmax

ef

A/Pp maxT 与企业的生产班制有较大关系。例如一班制企业,T 1800~2500h;两(补充:max max制企,T 三班制企,T 。)max max2-4什么叫计算负荷?正确确定计算负荷有什么意义?按计算负荷持续运行时所产生的热效应,与按实际变动负荷长期运行所产生最大热效应相等。(计算负荷就是按发热条件选择导体与电器设备时所使用的一个假想负荷。通常规定30min示。)

Pca、

Qca

Sca作为该用户的“计算负荷”,用

Pca、

Qca

Sca表虽然年最大负荷Pmax

Pca

定义不同,但其物理意义很相近,都就是代表半小时内平均负荷最大值,所以二者相等,我们可以用计算负荷来表示年最大负荷,以便进一步进行负荷运算。公式简单,计算方便。只用一个原始公式Pca

KPd N

就可以表征普遍的计算方法。这种方法的缺点:需用系数法没有考虑大容量电动机对整个计算负荷Pca

、Q 的影响,尤其就是当总用电ca设备较少时,影响更大。需用系数法适用于备用电设备容量相差较小,且用电设备数量较多的用电设备组。二项系数法的优点:不仅考虑了用电设备组的平均最大负荷,而且还考虑了容量最大的少数用电设备运行时对总计算负荷的额外影响。缺点:二项式计算系数b、c与X的值缺乏足够的理论根据。而且,目前这方面的数据较少,因而,使其应用受到一定的局限。二项系数法比较适合于确定用电设备台数较少,而其容量差别又较大的用电设备组的负荷计算。如机械加工企业、煤矿井下综采工作面等。(注:二项系数法在计算计算负荷Pca

时,并未像需用系数法一样通过需用系数乘以平均功率来表示计算负荷,而就是考虑了企业内X台最大容量的电动机在某一生产时间内较密集地处于高负荷运行状态时所产生的“尖峰负荷”效应。如果已知X台最大容量的电动机总容量为

PP

bPN

cPx,b,c均可由书中表2-4查得,最主要的就xcaPxca

xP

x

...x

来表示,其中x

x,说一个x xx 1max1

2max2

nmaxn i2-7中规定的最大容量设备台数的2XXn/2,则按“四舍五ca入”取整规则。如果用电设备组只有1～2台用电设备,就可以认为Pca

PN。)什么叫最大负荷损耗小时?它与最大负荷利用小时的区别在哪里?两者又有什么联系?ca最大负荷损耗小时的物理意义就是:假想供电线路按年半小时最大负荷Pca

持续运行小时,在时间内损耗的电能恰好等于实际变化负荷在指定时间T内损耗的电能。间后所消耗的电能,等效为指定时间T最大负荷损耗小时研究的只就是线路损耗,最大负荷利用小时研究的就是整个线路消耗。)平均功率因数指某一规定时间内功率因数的平均值,也称加权平均功率因数。我国电业部门每月向企业收取电费,就规定电费要按每月平均功率因数的高低来调整。最为电能质量的一个重要标志。(平均功率因数按下式计算:

cos A 1PA2PA2A2P Q1(A)Q2APA AP,kW·h;Q,kvar·h瞬时功率因数就是瞬时值,指在某一时刻的功率因数。即该时刻有功功率占视在功率的百分数。适当的补偿措施。进行无功补偿,提高功率因数对电力系统有哪些好处？对企业本身又有哪些好处？:(1(2率损耗提高功率因数对企业供电系统有如下益处:(1);(4)降低电能成本有功功率损耗可由两部分组成:其一就是空载损耗,又称铁损。它就是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。Uf另一部分就是短路损耗,又称铜耗。它就是变压器负荷电流在一次线圈与二次线圈电阻中产生的有功损耗,其值与负荷电流的平方成正比。可以通过变压器短路试验确定铜耗。SP PT

PK

Ca)2SN

P0

2Pk800kW,通风机容量共56kW,供电电压380V,试分别确定各组用电设备与车间的计算负荷Pca

Q Sca 与I 。ca解采用需用系数法查表2－2,可取Kd=0、2,cosφ=0、5,tanφ=1、73Pca(1)=、2×800kW=160kW Qca(1)=160kW×173=276、8kvarSca(1)

Pca3U3U

/0.5320kVA330.38I ca(1)

ca(1) N

486.2A(注意单位）、通风机组查表2－2,可取Kd=0、8,cosφ=0、8,tanφ=0、75Pca(2)=、8×56kW=448kW Qca(2)=、8kW×0、75=33、6kvarS P /0.8 56kVAca(2) ca(2)I ca(2)

ca(2) 563U33U30.38S

85.086A2－3,取Ksi=0、PKca siQK

22

PQ

0.(644.8184.W0.9(27633.6279.varca P2P2Q2ca caca

184.279.334.AcaI caca

334.69508.2330.3852200kW1,51kW(=15%);通风45kW;310、5kW(=65%)的计算负荷P、Q 、S 与I 。ca ca ca ca解:1)冷加工机组 、2 cosφ=0、5 tanφ、Pca(1)=200×0、2=40kW Qca(1)=40×173=692kvar2)行车 Kd=0、15 cosφ=0、5 tanφ=1换算到ε=25%P

3.95kW Pca(2)=P0.150.250.150.25

×Kd=0、59kWQca(2)=0、59×1、73=1、02kvar2)通风机组 Kd=0、8 cosφ=08 φ=0Pca(3)=5×0、8=4kW Qca(3)=4×075=3kvar点焊机组 、35 cosφ=0、6 tanφ=1换算到ε=100%P10.5

8.47kW Pca(4)=P0.6510.651

×Kd=2、96kWQca(4)=2、96×1、33=3、94kvar取Ksi=09 59+4+2、96)=42、Qca=0、9×(692+1、02+3+3、94)=69、444kvarP2Q2ca caS P2Q2ca caca车间采用三相四线制 U =380VNca3ca30.38caN

81.6

123.9A380V357、5kW1台;4kW3台;3kWl2台试分别用需要系数法与二项系数法确定计算负荷PQ S 与I 。ca ca ca ca并比较两种方法的计算结果,说明两种方法各适用什么场合？解(一)需用系数法:P 7.514331255.5kWN查表2-2 、2 cosφ=0、5 tanφ=1Pca=55、5×02=11、1kWQca=11、1×1、73≈19、2kvarP2P2Q2ca cacacaI ca

22.2kVA22.230.38 30.38caN(二)二项系数法:查表2-3、14、4X=5cosφ=0、5 tanφ=1Px=7、5+4×3+3=225kWPca=55、5×0、14+22、5×0、4=16、77kWQca=Pca·tanφ=16、77×1、73≈29、0kvarP2P2Q2ca cacacaI ca

33.5kVA30.38 33.5 30.38caN需用系数法:公式简单,计算方便,采用范围最广。二项式法:当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线与干线的计算负荷时采用。有一条高压线路供电给两台并列运行的电力变压器。高压线路采用LJ-70125m2km,R0

0.46/km,X0

0.358/km。两台电力变压器均为SL

-800／10型,总的计算负荷900kW,如cos0.86,T7

4500h。试分别计算此高压线路与电力变压器的功率损耗与年电能损耗。解:高压线路:S PPSU2cPSU2ca2

/cos 900/0.861046.5kVAN1046.52

R103

Sca2U22N

R L1030Q Q caS2U2

0.46210310.076kWN1046.52

X 10

Sca2U22N

X L1030 0.3582103102年电能损耗A P 10查图2－6A P 10

7.84kvarP变压器:

.07630003104kWhP 0.015ST Q 0.06S

0.0151046.5 15.7kW0.061046.5 62.79kvarTA P

ca8760

S ca )

（

为单台变压器计算负荷）T 0 k S N其中P1.54kW,P 9.9kW(根据变压器型号可以查得,0 kS 1046.5 523.25 kVAca 2S 故单台变压器AT

P0

8760 P( k S

)2＝1.548760＋9.9＝12705.59 kWh

523.25800

N23000两台变压器AT

2AT

＝25411.18 kWh2400kW,065,10kV09大？补偿后的视在计算容量为多少？解:cos1

0.65,cos,,25.842

0.949.4581 2补偿容量QC

P(tgav 1

tg2

)Pca

(tg1

tg)20.752400(1.1690.484)0.7516441233kvar联结Q IC LL

103 L

UL 3103XLC

103LQC

12331000 F13.09103F3U2103L

3100002314103补偿后P 2400S ca 2666.7kVAca cos 2

第三章第四章1、电源内阻抗为0。2、短路过程中电源端电压恒定不变。3、短路电流周期分量恒定不变。通常将电源容量远大于系统供给短路点的短路容量或电源内阻抗小于短路回来总阻抗10%的电源作为无限大容量电源。有限大容量电源:1、内阻抗不可忽略,且就是变化的。2、电源的端电压就是衰减的。3、短路电流周期分量幅值就是衰减的。两种说法都就是对的。各相短路电流都就是由一个周期分量与一个幅值按指数规律衰减的非周期分量叠加而1200非周期分量除系数外均为三个完全相等的在什么条件下,发生三相短路冲击电流值最大?若A相出现最大冲击短路电流,B、C最大短路电流瞬时值条件:t=00o180o短路前空载或cos1

90ok短路最大瞬时值出现在短路后的半个周期,即t=0、01sP107页公式(3-10)1 tB、C相与A120

ik'2Ipm1e)变压器的短路电压百分数当变压器二次绕组短,一次绕组流通额定电流时所施加的电压称为阻抗电压 常阻抗电压以额定电压的百分数表:UZ 100%UNT实际上此电压就是变压器通电侧与短路侧的漏抗在额定电流下的压降。阻抗电压除以额定电流就就是短路阻抗。短路阻抗也用其占额定参考阻抗的百分数来表示,这样,这两个百分数就就是相同的,所以通常把两者混为一谈,但实际物理意义就是不同的。短路电流变化规律复杂,为简化计算,用稳态短路电流经某一假想时间ti电流产生热量。无限大容量系统中,短路电流的周期分量恒等于稳态短路电流,则短路电流周期分量的假想时间就就是短路电流的持续时间tk 。tk大于1s,非周期分量已衰减完短路全流对应的假想时间就等于短路电流周期分量假想时间。XL=5(IN.L=150A;UN.L6kV)的电抗器,现将这IN.L=300AXL％应该就是多少?(①UN.L=6kV;②UN.L=10kV)解：电抗器 X %L

N.L 33IXN.LU

5 6000 2当U

N.

=6kV

X =X L L

N.

= = N.L3N.L3I31503X %L

N.L L33IXN.L

33300 23

=10%当U

N.

=10kVX %L

N.L L33IXN.L

33003300 23

=6%105kVn30kA。问n电抗器 U =10kV,I =200A,X％=4;N.L N.L L电缆 l =1500m,X0解:1.计算一条线路的阻抗电抗器电抗

=0、08／km,r0

=0、37／km。1003IL.1003IL.NLL

%UL.N

4

0.69510031003200rl

rL0.371.250Xxl

L0.081.25一条线路的电阻、电抗及阻抗

rrl

0.463XX X0.6950.10.795L lr2r2x22.计算TKk shL

0.46320.79520.46320.7952

0.92T l 0.0055k r r 3140.463式中Ll

——线路电感。应该指出,对于多路相同参数的线路并联,其并联路数并不影响Tk

值的大小。冲击系数

K 1sh

0.01Tk1e

0.010.00561e1.8181.163计算三相短路电流允许值Idy21.163i21.1632KshL 2Kshk.alsh

24.3kA算容许关联的线路数N对于k3324.3

6.33Iav3Iavalmin

ky故得 NZ/Z 0.92/0.156.13alminN63－9法一有名制法35kV6kV以根据公式算出题意所求的各短路参数。本题可以按以下两步求解;解:1、各元件电抗的计算系统电抗X Uav1

2 372 4.563s1 SU

300S12 372X s1架空线电抗

av1SS

4003.423X xl1

l01

0.4104X xl 0.415l2 012折算到6kV侧的变压器电抗U 2 6.32X XT1 T2

Uk

av2SN

7.5%10

0.298

U 6000N.L3IN.L3IL1 L2

Xk

=3% =0.20833500电缆电抗X Xl3 l4

x L02

0.0810.082、各点短路的等效计算图与短路参数的计算（1）K点短路时等值电路如下：137kVKXKXS1Xl1XS2Xl2X (X S1

X)(Xl1 S

X ) (4.5634)(3.4236)l2k1 (XS1

X)(Xl1 S

X ) (4.5634)(3.4236)l24.486故得Uav13Xav13Xk1

37 4.76kAk134.486i 2.554.7634.486sh1I

1.524.767.24kAS I (3) 3374.76305MVAk1 av1k1K

点短路时,其等效计算图如下所示2《现代供电技术》王福忠版课后习题答案6.3kV《现代供电技术》王福忠版课后习题答案6.3kVKXKXT1X´k1XT2XL2Xl4Xl3XL1Xk1

6kV侧的等效电抗k1U 6.32X（av2U

4.486

37 k1 k1

av1X Xk2 k1

X //(XT1 T

X XL2 l

X X )l3 L1=0.13+0.298//(0.298+20.208+20.08)=0.13+0.2980.8740.298+0.8740.352故得Uav23XI av23Xk2

6.3 10.33kA330.352ish2Ish2

2.5510.3326.34kA1.5210.3315.7kASk2 3Uav2Ik2(3) 36.310.33113MVAK3KXKXT1XL1X´k1XT2XL2Xl4Xl3X Xk3 k1

(XT1

X )//(XL1 T

X XL2 l

X )l3=0.13+(0.298+0.208)//(0.298+0.208+20.08)=0.13+0.5060.6660.506+0.6660.418故得Uav23XI av23Xk3

6.3 8.7kA330.418ish3Ish3

2.558.722.19kA1.528.713.22kAS I (3) 36.38.795MVAk3 av2k3法二标幺制法解:1、各元件标幺电抗的计算《现代供电技术》王福忠版课后习题答案《现代供电技术》王福忠版课后习题答案 3U3U= =0.333d = =0.2515

372

＝0.438S d ＝7.5% 10

＝0.75基准值的选取，取S100MVA,基准值的选取，取S100MVA,U37kVdd1S SU 6.3kV ,则I d 1.56 kA,I d 9.16 kAd2 d1 3U d2d1 d2电源电抗 X *=Sd 100S1 S 300S1X *=S 100S2 S 400S2S 100架空线电抗 X*=x l d ＝0.4 10 ＝0.292l1 011U 2 372d1S 100X*=x l d ＝0.4 l2 012U 2d1S 100变压器电抗 X *=X *=U%T1 T2 kN.T电抗器的电抗 X*=X *=X% d ＝3% ＝0.55L1 L2 L I 0.5N.L电缆电抗 X*=X *＝xl d ＝0.08 1 ＝0.202l3 l4 023U 2 6.32d22、各点短路的等效计算图与短路参数的计算（1）K点短路时等值电路如下：137kV0.333 0.292K1X* X*S1 l10.25 0.438X* X*l2S2S 100X*

(X*S1

X*l1

)(X*S2

X*l2

) (0.3330.292)(0.250.438)k1 (X*S1

X*l1

)(X*S2

X*l2

) (0.3330.292)(0.250.438)=0.327故得1 1I* k1

X* k1

0.327

3.06I(3)k1

I* Ik1d1

3.061.564.77kAish1I

2.554.7712.16kA1.524.777.25kAS 1 Sk1 X* dk1

3.06100306MVAK

点短路时,其等效计算图如下所示26.3kV0.327X*k1 0.75X*T2

0.75K2X*T10.550.2020.202 0.55X* X* X* X*L2 l4 l3 L1X* X*k2 k1

X*T1

//(X*T2

X*L2

X*l4

X*l3

X* )=0.327+0.75//(0.75+20.55+20.202)=0.13+0.752.2540.75+2.2540.89故得1 1I *k2 X*k2

0.89

1.12I (3)I *Ik2 k2 d2

1.129.1610.26kAish2Ish2

2.5510.2626.16kA1.5210.2615.59kAS 1 Sk2 X* k2

1.12100112MVAK36.3kV0.327

0.75X*T1

0.55K3X*L1X*k1 0.75X*T2

0.55 0.2020.202X* X* X*L2 l4 l3X* X*k3 k1

(X*T1

X*L1

)//(X*T2

X*L2

X*l4

X* )l3=0.327+(0.75+0.55)//(0.75+0.55+20.202)=0.13+

1.31.7041.3+1.7041.06故得I * 1 1 0.943k3 X*k3I (3)I

1.060.9439.168.64kAk3 k3 d2ish3Ish3

2.558.6422.04kA1.528.6413.14kAS 1 Sk3 X* k3

0.94310094.3MVA第六章6-1对继电保护的基本要求就是什么?它们之间有何联系?对继电保护的基本要求就是:在被保护范围内发生最轻故障的情况下,保护装置能够快速、可靠并有选择性的将故障部分切除。保护装置的选择性表现在发生故障时,使离故障点最近的断路器首先跳闸切断故障,从而使其它非故障线路能继续运行,也就就是把故障停电限制在最小范围内。自起动创造条件。有较高的灵敏度,就不会因继电器内部某些阻力的增加或因轻故障时电流较小而产生拒动,从而保证保护装置在故障时可靠地动作。通常对于主保护要求灵敏度不小于1、5～2。的可靠性,二就是灵敏度的保证,三就是系统中后备保护的设置。6～10kV宁可付出扩大停电范围与增多停电次数的代价,以求避免因电气事故而引发更大的矿井事末端最小两相短路电流来校验(应大于、2路电流不大,如果无选择性的动作就会造成停电面的扩大或重要用户的停电,此时就应以选为什么反应参数增加的继电器其返回系数K总就是小子1,而反应参数减re小,K 总就是大于1?re/r