《供配电技术及应用》（王燕峰第一版）电子课后习题答案第1-5章

目录

第一章课后习题答案......................................1

第二章课后习题答案......................................3

第三章课后习题答案......................................7

第四章课后习题答案.....................................12

第五章课后习题答案.....................................14

第六章课后习题答案.....................................20

第七章课后习题答案.....................................22

第八章课后习题答案.....................................28

第九章课后习题答案.....................................31

第一章课后习题答案

1-1什么是发电厂？目前在我国应用最广泛的发电厂是哪几种？

答：发电厂，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。

常见的有：水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和太阳能

发电厂等。

1-2什么叫电力系统？什么叫动力系统？

答：由发电厂、电力网和电能用户组成的个发电、输电、变电、配电和用电的整体,

称为电力系统。

电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统的热能用户，就称为动力系统。

1-3对电力系统的基本要求是什么？

答：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属

消耗。

1-4发电机的额定电压、用电设备的额定电压和变压器额定电压是如何规定的？为什么这样

规定？

答：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）。

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。

1-5三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，另一种是中性点经阻抗接地，再有一种是中性点直接接地。：当

电源中性点不接地的电力系统中发生单相接地时，三相用电设备的正常工作并未受到影响，

因为线路的线电压无论其相位和量值均未发生变化，因此三相用电设备仍能照常运行。中性

点直接接地的系统发生单相接地时，其它两完好相的对地电压不会升高，这与上述中性点不

直接接地的系统不同。因此，凡中性点直接接地的系统中的供用电设备的绝缘只需按相电压

考虑，而无需按线电压考虑。

1-6中性点不接地的电力系统在发生一相接地时有什么危险？中性点经消弧线圈接地后，如

何能消除单相接地故障点的电弧？

答：中性点不接地的电力系统在发生单相接地时如果接地电流较大，将出现断续电弧,

可能使线路发生电压谐振现象。当系统发生单相接地时，流过接地点的电流是接地电容电流

与流过消弧线圈的电感电流之和。由于超前90。，而滞后90°,所以与在接地点互相

补偿。当与的量值差小于发生电弧的最小电流（称为最小起弧电流）时，电弧就不会发生,

也就不会出现谐振过电压现象了。

1

1-7试确定图1-10所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。

解：如果变压器的二次侧接高压线路（35kV及以上），则其二次侧电压高于线路电压

10%,一次侧与发电机（或电力线路）相联，则一次侧额定电压等于发电机（或电力线路）的额

定电压，于是：

U”u=UT2Ni=l00kV

UWL，=UT2N2=箜=35kV

e（1+10%）1.1

"T1NI=UGN

[/TIN2=（1+10%）｛/^,=l.lxl10=121kV

%…〃N=10$kV

1-8试确定图1-11所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。

图1-11题1-8图

解：如果变压器的二次侧接低压线路（10kV及以下），则其二次侧电压高于线路电压5%,

二次侧接高压线路（35kV及以上），则其二次侧电压高于线路电压10%,一次侧与发电机（或

电力线路）相联，则一次侧额定电压等于发电机（或电力线路）的额定电压，发电机的额定

电压高于线路额定电压的5%,则有：

发电机额定电压：

UGN=（l+5%）xl0=10.5kV

变压器T1的额定电压：

=4N=106kV

t/T1N2=（1+10%）x35=38.5kV

yT1N=10.5/38.5kV

变压器T2的额定电压：

t/T2NI=35kV

t/T2N2=（l+5%）x6=6.3kV

4N=35/6.3kV

变压器的额定电压：

2

t/T3NI=10kV

/3N2=(l+5%)x380V=0.4kV

%=10/0・4V

1-9画出中性点不接地系统A相发生单相接地时的相量图

1-10衡量电力系统电能质量的三个重要指标是什么？具体包括哪些内容？

答：电能的质量指标是指电压质量、频率质量、供电可靠性。

1-11什么叫电压偏移、电压波动及电压闪变？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

UN

式中AU%为电压偏差百分数：。为实际电压；。“为额定电压。

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

^=u„m-umin

U-U

8U0/o=—2^——x100

4

式中，孔/为电压波动；SU%为电压波动百分数；UmM为电压波动的最大值和最小值

(kV)；力为额定电压(kV)。

第二章课后习题答案

2-1什么是电力负荷？一、二级及一级中特别重要的负荷对供电电源有什么要求？

答：电力负荷又称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位,

如重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用电单位所耗用的

电功率或电流大小，如说轻负荷、重负荷、空负荷、满负荷等。电力负荷的具体含义视具体

情况而定。

一级负荷对供电电源的要求：由在安全供电方面互不影响的两条电路即“双重电源''供

3

电，当其中•个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的

负荷，除由“双重电源”供电外，还必须增设应急电源,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：二级负荷宜由两回路供电。当负荷较小或当地供电条件困

难时，二级负荷可由一回路6kV及以上的专用架空线路供电。当采用电缆线路时，必须采

用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。

三级负荷对供电电源的要求：：三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特

殊要求。

2-2什么是负荷曲线?与负荷曲线有关的物理量有哪些？

答：一个企业的电力负荷随用电设备工作时负载的变化总是经常变动的。表示电力负荷

随时间变化的曲线称为负荷曲线。与负荷曲线和负荷计算有关的物理量：年最大负荷和年最

大负荷利用小时，平均负荷和负荷系数。

2-3什么是计算负荷？为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷？

答：计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假想的负荷，从满足电气设备发热的条

件来选择电气设备，用以计算的负荷称为“计算负荷年中负荷最大工作班内消耗电能最大

的半小时，其平均功率称之为半小时最大负荷勺。

2-4什么是年最大负荷利用小时？什么是年最大负荷和年平均负荷？什么是负荷系数？

答：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匕皿持续

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PmM.: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勺。年平均负荷就

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/内消耗的电能w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与其最大负荷的比值。

2-5什么是平均功率因数和最大负荷时的功率因数？

答：平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：

cos°=l/Ql+(./%)2)

式中％是某一时间内消耗的有功电能;山有功电度表读取;也是某一时间内消耗的无功电能,

由无功电能表读取。

最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计算：

cos<p=Px/Sx

为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，将予以罚款，相反，

功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采用“高奖低罚'’的原则。这里所指的功率因数，即

为最大负荷时的功率因数。

2-6提高功率因数有什么煮义？如何确定无功补偿容量？

答：①提高用户的功率因数，从而提高电工设备的利用率;②减少电力网络的有功损耗；

③合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提

高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电

力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改

善电网的电压波形，减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，

还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

确定容量的简单方法，知道现在所用电机的功率因数cos例，再知道功率因数想提高到

4

多少COS0,然后用下面的公式：

Q-Px[tan(arccos,)一tan(arccos0)]

2-7什么是尖峰电流？计算尖峰电流的目的是什么？

答：尖峰电流心是指单台或多台用电设备持续卜2秒的短时最大负荷电流。

计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及

检验电动机自起动条件等。

2-8某工厂金属加工车间，有吊车一台，其额定功率£v=4.5kW,%=40%,试求该电动

机的设备容量乌=?

解：

P«=2PN-7^=2x5.5>/04=6.96kW

2-9某个炼钢厂机修车间有一台额定容量Sw=1.7kVA的电焊机，分=60%,cos<3=0.62,

试求该电焊机的设备容量《=?

解：

Pe=厄.SN-cos%=>/0^6x22x0.62=10.6kW

2-10某个小型机械加工厂，拥有40台冷加工机床，总功率为160kW；1台行车，总功率为

5.1kW(e=25%)；4台通风机，总功率为5kW；3台电焊机，总功率为10.5kW(£=65%)。

车间采用220/380V三相四线制(TN-C)供电，试确定车间的计算负荷/、Qx,S.和/3n。

解：先求各组的计算负荷。

(1)机床组：查附表1,取4,=0.2,8s9=0.5,tan°=1.73,故

勺」=0.2x160=32kW

Q301=32x1.73=55.36kvar

(2)行车组：设备容量-=2向心=2x疯Xx5.1=5.1kw,查附表1,取(=0.15,

cos0=O.5,tan0=1.73,故

42=0.15x5.1=0.765kW

Qjo2=L73x0.765=1.324kvar

(3)通风机组：查附表1,取K<]=0.6,cos=0.75,tane=0.88,故

勺.3=0.6x5=3kW

QoS=0.88x3=2.64kvar

(4)电焊机组：设备容量《=向4=5/6诟xio.5=8.465kw,查附表1,取长&=0.35,

cos=0.6,tan0=1.33,故

勺S=8.465x0.35=2.963kW

Q?o3=133x2.963=3.941kvar

因此，总计算负荷为(取K*=0.95,KZq=0.97)

勺=0.95x(32+0.765+3+2.963)=36.792kW

Q3c=0.97x(55.36+1.324+2.64+3.941)=61.367kvar

5

S3a=5/36.7922+61.3672=71.22kVA

/30=71.22/(6x0.38)=108.71A

2-11某炼钢厂变电所装有一台S「1000/10型电力变压器，其二次侧(380V)的有功计算负荷

为420kW,无功计算负荷为350kvar。试求此变电所一次侧的汁算负荷及其功率因数。如果

功率因数未达到0.90，问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器容量才能达到要求？

解：补偿前的变压器容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为

%<2'=V4202+3502=546.718kV-A

变电所低压侧的功率因数为

cos%、=420/546.718=0.768

按照规定，变电所高压侧的cos°>0.9。这里取cos”=0.92。要使低压侧功率因数由0.768

提高到0.92,低压侧需装设的并联电容器容量为

2=420x[(tan(arccosO.768)—tan(arccos0.92)]=171.327kvar

补偿后的变压器容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为

%⑵=j420?+(350-171.327)2=456.425kV-A

变压器的功率损耗为

坐aSOlxSi4=00lx456.425=4.564kW

△Ra0.05xS；)(2)=0.05x456.425=22.821kvar

变电所高压侧的计算负荷为

垢=420+4.564=424.564kW

匾)=(350-171.327)+22.821=201.494kvar

S嬴=>/424.5642+201.4942=469.952kVA

无功补偿后，企'也的功率因数为

cose'=%⑴/5；)(11=424.564/469.952=0.903

该功率因数满足要求。

2-12某车间有一条380V线路供电给表2-4所列5台交流电动机。试计算该线路的计算电流

和尖峰电流。(提示:计算电流在此可近似地按下式计算：Ix=K^ZIN，式中牝建议取为0.9)。

表2-4习题2-16的负荷资料

电动机

参数

MlM2M3M4M5

额定电流小(A)10.232.4306.120

起动电流4(A)66.322716534140

解：由表24可知,电动机M2的召一,=227-32.4=194.6A为最大。将扁取为0.9,

则该线路的尖峰电流为

4=/：»+(/*-)max

=勺工7心+(/“-人)„»

=0.9x(10.2+32.4+30+6.1+20)+194.6

=283.43A

6

第三章课后习题答案

3-1电力系统短路的主要原因是什么？电力系统短路的后果是什么？

答：主要原因有电气设备载流部分的绝缘损坏；有关人员误操作；鸟兽为害事故。

电力系统短路的后果是：

(1)短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元

件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。

(2)短路时电路的电压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行。

(3)短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，

停电范围越大，造成的损失也越大。

(4)严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，

造成系统解列。

(5)不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交流电磁场，

对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

3-2什么是无限大容量电力系统？无限大容量电力系统有什么特点？

答：无限大容量电力系统，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，山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。

3-3什么是短路电流的热效应？如何计算？

答：短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路

的电动力效应和热效应。

短路电流的电动力效应是当电路短路时，短路冲击电流流过导体瞬间，导线间相互电磁

作用产生的力。

1.两平行载流导体间的电动力

尸=(2K/“2/“)XI0”(N)

式中a为两平行导线间距；/为导线长；K,为形状系数，圆形，管形导体=

2.三相平行载流导体间地电动力

尸=(6―/#/a)xIO"(N)

式中为线电流幅值；Kf为形状系数。

3.短路电流的电动力

三相短路产生的最大电动力为

尸⑶=电K离H/djxlO'(N)

7

两相短路产生的最大电动力为

F⑵=（2勺4叼/幻*10-7（N）

两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为

笨=（用2）婢

两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为

F8=曲2）叱

备注：Kf为形状系数，圆形,管形导体K/=1；矩形导体根据（〃-6）/s+6）和机=s/h）

查表可得。

3-4什么是短路冲击电流i*和4?什么是短路次暂态电流〃和短路稳态电流〃？

答：（1）短路冲击电流蓼为短路全电流中的最大瞬时值，*短路全电流的最大有效

值是短路后第一个周期的短路电流有效值，也可称为短路冲击电流有效值。

（2）/〃为次暂态短路电流或超瞬变短路电流，它是短路瞬间（/=0s）时三相短路电流

周期分量的有效值，短路稳态电流是与北.的叠加，就是短路全电流。，卬哀减完毕后的短

路电流，称为短路稳态电流人。

3-5什么叫标幺值？如何选取基准值？

答：用相对值表示元件的物理量，称为标幺值。任意一个物理量的有名值与基准值的比

值成为标幺值，标幺值没有单位。

基准值的选取是任意的，但为了计算方便，通常取100MVA为基准容量，取线路平均

额定电压为基准电压，即Ud=Um,。1.054。

3-6某供电系统如图3-12所示，无限大容量电力系统出口断路器QF断流容量为300MV・A,

工厂变电所有一台S11-800/10的变压器（〃％=4.5）,试用标幺值法计算经变压器后k点

短路电流/”〃⑶、管、婢、6）及短路容量段九

10kV

380V

FWL尸8km/

\

%)=O.38Q/km

S„-800/10

q%=4.5

图3-12某供电系统

解：取Sd=100MV-A,f7ci=0.4kV,t/c2=10.5kV

/,=A=4=144kA

包“V3x0.4

.S100

X,=―d2-=-----=0.3352

“300

X：=0.38x8x^?=2.76Q

210.52

v*_U°/oS_4.5x100x1()3

kd=5.625。

3

100Sv100x800

X*=0.33+2.76+5.625=8.72C

8

/f>=上=生=]6.510\

*Xg8.72

工⑶=臂=/f)=i6.5kA

管=1.84x16.5=30.36kA

=1.09x16.5=17.985kA

=AJ22II.468MV.A

'Xg=8.72=

3-7某区域变电站（见图3-13）通过一条长5km的10kV电缆线路为-一个变电站供电，改变

电站装有两台并列运行的S11-1000/10型主变压器，改区域变电站出口断路器采用型号为

ZNQ-12真空断路器，其额定电流为1250A,开断电流为25kA。试用标幺值法求该变电站

10kV高压侧和低压侧的短路电流/"⑶、"＞、烧、森，及短路容量并列出短路电流

计算表。

380V

WL;=5km8

A；=O.O8f2/km4

<J>

S,,-1000/10

(/,%=4.5

图3-13某区域变电站

解：取Sd取00MV-A,q=0.4Kv

Sa100

=144kA

^3UC-#x0.4

S0c=73(77^=73x10.5x25=454.65MV.A

X*=s，=10°

=0.22Q

1

S„c454.65

X；=0.08x5x=0.36Q

210.52

3

Uk°/0S,4.5xl00x10

X3=------------=--=---4--.--5--Q-------------

IOOSN100x1000

45

X；=0.22+—+0.36=2.830

12

/；3)=A-=—=50.88kA

Xx2.83

4<3>=/»>=Z«=50.88kA

婢=1.84x50.88=93.62kA

=1.09x50.88=55.46kA

S™=A-=-=35.34MV-A

*X?2.83

3-8某供电系统如图3-14所东，已知电力系统出口断路器采用型号为ZNg-12真空断路器,

其额定电流为1250A,额定短路开断电流为25kA,试用标幺值法求k「Ie?两点的/3、以及

9

短路容量值。

380V

&=8埠v/k,8

厂、WU=3kmZWL2=0.5km/

<7X,=0.38dkm——丸温6而-一N

IZN|：-128

S,r1000

L；%=4.5

图3-14某供电系统

解：取Sd=100MV-A,%=10.5kV,t/c2=0.4kV

Sd100

=5.5kA

gxl0.5

100

=144kA

而〃-6x04

S"=用=73X10.5X25=454.65MV-A

X：发=彘=。皿

X；=0.38x3x-^=1.03Q

210.52

X；=0.08X0.5X=0.036Q

310.52

*"。/应4.5x100x1()3

X：=X：=4.5Q

5-IOOS'N100x1000

=0.22+1.03=1.25。

4s

XZ2=0.22+1.03+-y+0.036=3.58Q

/"4=2=4.4kA

"X11.25

1144

=——=40.2kA

人2XL23.58

=2.55x4.4=11.22kA

=1.84x40.2=73.97kA

=—=80MVA

X11.25

5'3L工=—=27.93MV-A

k2

XS23.58

3-9在无限大容量电力系统中，两相短路电流和单相短路电流如何计算？

答：在两相短路电流计算中，记为短路点的平均额定电压，Z*为短路回路的一相总

阻抗。则有：两相短路电流人uav

2。

在工程计算中，单相短路电流为

10

式中，4为电源相电压；|Z0_°|为单相短路回路的阻抗模。

I^-OI=7<^+W+(XT+X~3o)

3-10短路电流的电动效应如何计算？为什么要采用短路冲击电流来计算？

答：短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路

的电动力效应和热效应。

短路电流的电动力效应是当电路短路时，短路冲击电流流过导体瞬间，导线间相互电磁

作用产生的力。

在发生短路的时候，山静态变成动态短路冲击电流(均):短路发生经过约半个周期后(当

户50Hz时，此时间约为0.01秒)，短路电流(包括周期分量和直流分量)达到最大值，称为短

路冲击电流一些保护设备分为“限流"和“非限流"型，其中限流，就是指短路冲击电流，限流

是指在短路冲击电流未到来之前，就能够熄灭电弧的。

1、两平行载流导体间的电动力

F=(2K/“J/a)xlO-7(N)

式中。为两平行导线间距；/为导线长；K,为形状系数，圆形，管形导体0=1。

2、三相平行载流导体间的电动力

F=(GK//>/a)xl0-7(N)

式中为线电流幅值；Kf为形状系数。

3、短路电流的电动力

F⑶=6K芯>2〃〃*ICT，(N)

两相短路产生的最大电动力为

F⑵=(2与乙⑵2〃a)xl0-7(N)

两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为

r=(73/2)/"

两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为

尸②=(用2)F⑶

备注：K/为形状系数，圆形，管形导体K/=l；矩形导体根据3-力/3+»和m=3/〃))

查表可得。

3-11电动机对短路电流有什么影响？

答：供配电系统发生短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可

降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电

动机将和发动机一样，向短路点馈送短路电流，同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路

电流很快衰减。

3-12什么是短路发热的假想时间？如何计算？

答：短路发热的假想时间是指在此时间内，假定导体通过短路稳态电流所产生的热量，

恰好与实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量相等。这一假定的时间，称为短路发热

11

的假想时间。

第四章课后习题答案

4-1变电所的任务是什么？配电所的任务是什么？

答：变电所的任务试从电力系统接收电能、变换电压和分配电能。配电所的任务是从电

力系统接收电能和分配电能，不进行电压变换。

4-2什么是一次系统？什么是一次设备？什么是二次系统？什么是二次设备？

答：变配电所中担负输送和分配电能任务的电路称为一次回路，也称主电路。

一次回路中所有电气设备统称为一次设备，如电力变压器、断路器、互感器等。凡是用来控

制、指示、检测和保护一次回路及其中设备运行的电路，称为二次回路。二次回路中的所有

电气设备统称为二次设备，如仪表、继电器、操作电源等。

4-3变压器是根据什么原理工作的？它有哪些主要用途？

答：变压器是根据电磁感应的原理工作的。主要用途：1.用来改变交流电压2.用来作阻

抗匹配用3.放大器的级间耦合，除了阻容耦合、直接耦合外，还有变压器耦合，既能改变阻

抗，又能隔除直流。

4-4变压器的主要组成部分是什么？各部分的作用是什么？

答:变压器的主要组成部分是铁心和绕组。铁心是变压器中主要的磁通路部分。绕组是

变压器的电路部分。

4-5什么是电力变压器的额定容量？其负荷能力与哪些因素有关？

答：变压器的额定容量是指在规定的环境条件下，室外安装时，在规定的使用年限(一

般以20年记)内能连续输出的最大视在功率。通常用k.VA作单位。

(1)因昼夜负荷不均衡而允许的过负荷。

(2)因季节性负荷差异而允许的过负荷。

4-6我国6~10kV变配电所采用的电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分为哪些类型？各适用

于什么场合？

答：按绕组绝缘和冷却方式分有油浸式，干式和充气式等变压器。

油浸式变压器采用全充油的密封型。波纹油箱壳体以自身弹性适应油的膨胀是永久性密

封的油箱，油浸式变压器已被广泛地应用在各配电设备中。

干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑、机场，码头CNC机械设备等场所。

充气式变压器一般是指用于各种高压电力、电气设备检测和预防性试验的升压试验设备。

4-7规定油浸式变压器顶层油温不得超过周围气温的多少度？按规定的工作环境最高温度

为多少度？

答：不得超过周围温度的55℃；按规定的工作环境最高温度为+40℃。

4-8高压断路器的功能是什么？六氟化硫断路器和真空断路器各自的灭弧介质是什么？各

适用于什么场合？

答：高压断路器不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装

置作用下自动跳闸，切断短路故障。

六氟化硫断路器灭弧介质是六氟化硫气体，灭弧性能强，不自燃，体积小。广泛用于超

高压大容量电力系统中，一般用于高压开关柜里面的负荷开关。

真空断路器的灭弧介质是“真空”，具有良好的绝缘性能和耐弧性能等特点一般用于高压

12

开关柜里面的负荷开关。

4-9高压隔离开关有哪些功能？该开关为什么不能带负荷操作？为什么能将其作为隔离电

器来保证安全检修？

答：高压隔离开关主要用于隔断高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修，同时保

证人身安全。隔离开关断开后具有明显的可见断间隙，绝缘可靠。高压负荷开关则主要用于

IOkV配电系统接通和分断正常的负荷电流。但隔离开关没有火弧装置，因此不能带负荷拉、

合闸，不能带负荷操作。

4-10低压断路器有哪些功能？按结构型式可分为哪两大类型？

答：低压断路器（曾称自动开关，空气开关）是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和

过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外,

还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。按结构型式可以分为塑料外

壳式、框架式。

4-11在选择高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器及低压刀开关时，哪

些需要校验断流能力？

答：低压设备一般不用校验都有出厂合格证，根后据自己的需要买回可直接投入使用，

要使用正规厂家生产的性能比较稳定。高压设备只需要到当地电业部门做耐压试验。检验合

格后即可使用。

4-12电流互感器和电压互感器有哪些功能？电流互感器工作时二次侧开路有何后果？

答：它们的工作原理和变压器相似它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备

和母线的负荷或短路电流）按规定比例变成测量仪表、继电b保护及控制设备的低电压和小

电流。在额定运行情况下电压互感器二次电压为100V/,电流互感器二次电流为5A或1A。

电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路，请注意:绝不能让其开路，否则将因

高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。

4-13企业变配电所的电气主接线有哪些类型？

答：（1）线路-变压器组单元接线（2）单母线接线（3）双母线接线（4）桥式接线

4-14内桥式接线和外桥式接线分别是什么？各适用于什么场合？

答：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。

内桥式接线适用于电源线路较长（发生故障和停电检修的机会较多），并且变电所的变

压器不需经常切换的总降压变电所。

外桥式接线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。

4-15单母线分段接线和单母线不分段接线分别是什么？各有什么优缺点？

答：（1）单母线分段

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

以并列同忖运行。

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。

（2）单母线不分段

13

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。山于接线简单，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。

第五章课后习题答案

5-1电气设备选择的一般原则是什么？

答：电气设备的选择应遵循以下4个原则。

（1）按工作要求和环境条件选择电气设备的型号。

（2）按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流。GB/T11022-2009《高压电

气设备和控制设备的公用技术要求》规定：高压电气设备的额定电压等于设备所在系统的最

高电压的上限值。目前高压断路器和高压开关柜已执行新标准，其他高压电气设备因厂家而

异，处于新老标准交替中。

①按工作电压选择电气设备的额定电压。电气设备的额定电压外应不低于设备所在的

系统标称电压即

例如，在10kV系统中，应选择额定电压为12kV（10kV）的电气设备，在380V系统中，

应选择额定电压为380V或500V的电气设备。

②按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。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/皿（或计算电流（），即

或三4

（3）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。为了保证电气设备在短路故障时不致

损坏，就必须按最大短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定是指电气设备在冲击

短路电流所产生的电动力作用下，电气设备不致损坏。热稳定是指电气设备载流导体在稳态

短路电流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。

（4）开关电器断流能力校验。断路器和熔断器等电气设备承担着切断短路电流的任务,

即必须可靠地切断通过电气设备的最大短路电流，因此开关电器还必须校验其断流能力，其

额定短路开断电流不小于安装地点最大三相短路电流。

5-2高压断路器按哪些项目选择？按哪些项目校验？

答：1、选择

（1）根据使用环境和安装条件来选择设备的型号。

（2）在正常条件下，按电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压选择额定

电压，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选择额定电流。

2、校验

（1）动稳定校验

14

式中，为冲击电流有效值，/g为电气设备的极限通过电流有效值。

(2)热稳定校验

一"%

式中，/,为电气设备的热稳定电流，t为热稳定时间。

(3)开关电器流能力校验

对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力。开关电气设备的断流容量不小于安

装点最大三相短路容量，即除

5-3电压互感器按哪些项目校验？为什么？

答：电压互感器的-、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。

5-4电流互感器变化如何选择？二次绕组的负荷怎样计算？

答：(1)电流互感器按型号、额定电压、变比、准确度选择。

(2)电流互感器一次侧额定电流有20,30,40,50,75,100,150,200,400,600,

800,1000,1200,1500,2000(A)等多种规格，二次侧额定电流均为5A,•般情况下，

计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流不小于线路中的计算电流。保护用的电

流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选的大一些。

(3)二次回路的负荷取决于二次回路的阻抗的值。

5-5电流、电压互感器准确度如何选择？

答：电流互感器：计量用的电流互感器的准确度应选0.2~0.5级，测量用的电流互感器

的准确度应选0.5~1.0级。

电压互感器：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。

5-6室内母线有儿种型号？如何选择室内母线的截面？

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，且式中，/“为母线允许的载流

量；/,为汇集到母线上的计算电流。

(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，且鼠=上。

Jec

式中，"为经济电流密度，乂为母线经济截面。

5-7支柱绝缘子的作用是什么？按哪些条件选择？

答：(1)作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或基础绝缘。

(2)支柱绝缘支的选择应符合下列儿个条件：

①按使用场所选择型号

②按工作电压选择额定电压

③校验动稳定

5-8穿墙套管的作用是什么？按哪些条件选择？

答：穿墙套管主要用于导线或母线穿过墙壁、楼板及封闭配电装置时，起到绝缘支持与

外部导线间连接的作用。

穿墙套管按下列几个条件选择：

(1)按使用场所选择型号；

15

（2）按工作电压选择额定电压；

（3）按计算电流选择额定电流；

（4）动稳态校验

F『K0.6FQ,E=K（'2）瞰Xi。-

式中，6为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；工।为穿墙套管允许的最大抗弯

破坏负荷（N）；（为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离（m）,&为套管本身的长度

（m）.a为相间距离,K=0.862o

（5）热稳定校验

fr

式中，/,为热稳定电流；f为热稳定时间。

5-9移开式开关柜与固定式开关柜的结构特点分别是什么？