电力系统习题

习题一答案

一、 填空题： 1、电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。 2、变电所的功能是接受电能、变换电压和分配电能。

3、电力线路的作用是将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。

4、对工厂供配电的基本要求是安全、可靠、优质、经济。

5、中性点的运行方式有中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统三种。

6、电能的质量是指电压、频率和正弦波形三项指标。 二、 简答题：

1、什么叫电压偏移?如何计算电压偏移?

电压偏移指电压偏离额定电压的幅度，即电压偏差。一般以百分数表示，即：ΔV％=[（U-UN）/UN]×100%

2、发电机、用电设备和变压器三者的额定电压是如何规定的?为什么?

额定电压是国家根据国民经济发展的需要，经全面技术经济分析后确定的。发电、变电、供电、用电设备的额定电压不尽相同。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额定电压高5％；变压器一次绕组额定电压等于发电机额定电压(升压变压器)或电力线路额定电压(降压变压器)，二次绕组额定电压较电力线路额定电压高10％或5％(视线路电压等级或线路长度而定)。

三、计算题：

1、如下图，所示系统中线路的额定电压，试求发电机和变压器的额定电压。

解：发电机的额定电压：UNG=1.05UN.1WL=1.05×6= 6.3 KV

变压器IT的额定电压： U1N.1T=UNG=6.3KV U2N.1T=1.1UN.2WL=1.1×110=121KV 所以，IT额定电压为121/6.3 KV。

变压器2T的额定电压 U1N.2T=UN.2WL=110KV U2N.2T=1.05UN.3WL=1.05×10=10.5KV

所以，2T额定电压为110/10.5 KV

习题二答案

一、填空题： 1、负荷曲线按负荷的功率性质不同，分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分为日负荷曲线和年负荷曲线。

2、因线路具有电阻和电抗，所以其功率损耗包括有功和无功两部分。 3、有功功率损耗是电流流过线路电阻所引起的，无功功率损耗是电流流过线路电抗所引起的。

4、提高功率因数的方法有提高自然功率因数、人工补偿功率因数。

5、人工补偿功率因数的方法有并联电容器人工补偿、同步电动机补偿、动态无功功率补偿。

二、简答题：

1、简述全厂负荷计算的步骤。

确定全厂的计算负荷是选择工厂电源进线一、二次设备的基本依据，是工厂供配电系统设计的重要组成部分，也是与电力部门签订用电协议的基本依据。

（1）供给单台用电设备的支线的计算负荷确定 （2）用电设备组计算负荷的确定

（3）车间干线或多组用电设备组的计算负荷确定 （4）车间变电所低压母线的计算负荷的确定 （5）车间变电所高压母线的计算负荷的确定 （6）总降变电所二次侧的计算负荷确定 （7）总降变电所高压侧的计算负荷的确定

2、什么叫负荷曲线?有哪几种?与负荷曲线有关的物理量有哪些?

负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。

(1)年最大负荷Pmax (2)年最大负荷利用小时Tmax （3）平均负荷

（4）负荷系数KL

3、什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用处?

尖峰电流IPK是指单台或多台用电设备持续1～2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启动条件等。

三、计算题：

1、已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。

解：查附录表1中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得：Kd=0.16～0.2(取0.2计算)

cosφ=0.5，tgφ=1.73。 Pc=KdPe=0.2×120=24(kW)

Qc=Pc tgφ=24×1.73=41.52(kvar) Sc=Pc/cosφ=24/2.5=48（kVA） SCIc?3U?348?72.39(A)0.38N

2、一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW 2台，4kW 2台，2.2kW 8台；另接通风机2台共2.4kW；电阻炉1台2kW。试求计算负荷(设同时系数为0.9)。 解：冷加工电动机：Kd1=0.2 COSφ1=0.5， tgφ1=1.73

Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10(kW) Qc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3(kvar) 通风机： Kd2=0.8 COSφ2=0.8， tgφ1=0.75

Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92(kW) Qc2=Pc2tgφ2=1.44 (kvar) 电阻炉：

Kd3=0.7 COSφ3=1.0 tgφ3=0 Pc3=Kd3Pe3=0.7×2=1.4(kW) Qc3=Pc3tgφ3=0 n Pc?K?Pci?0.9?（10?1.92?1.4）?12（kW）i?1

n

Qc?K?Qci?0.9?（17.3?1.44?0）?16.9（kvar） i?12 Sc?Pc2?Qc?122?16.92?20.73(kVA)

Sc20.73 Ic?3??3.15(A)UN3?0.38

3、一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW 2台，4kW 2台，2.2kW 8台；另接通风机2台共2.4kW；电阻炉1台2kW。试用二项式法求计算负荷。 解: 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx。

??(1)金属切削机床电动机组：

取b1=0.14，c1=0.4,x1=5， cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，x=5， 则：(bPeΣ)1=0.14×50=7(kW)

(cPx )1=0.4×(7.5×2+4×2+2.2×1) =10.08(kW) （2）通风机组

查附录表1，取：b2=0.65，c2=0.25， cosφ2=0.8，tgφ2=0.75，x2=2， 则：(bPeΣ)2=0.65×2.4=1.56(kW) (cPx )2=0.25×2.4=0.6(kW) (3)电阻炉

查附录表1，取b3=0.7，c3=0， cosφ3=1，tgφ2=0，x3=1， 则：(bPeΣ)3=0.7×2=1.4(kW) (cPx )3=0

显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx )1最大，故总计算负 荷为： Pc?(bPe?)i?(cPx)1

?(7?1056?1.4)?10.08?20.04(KW)

Qc?(bPe?tg?)i?(cPx)1tg?1

?(7?1.73?1.56?0.75?0)?10.08?1.73 ?30.72 Sc?P2?Q2?20.242?30.722cc

?36.68(kVA)

Sc36.68 Ic?3UN?3?0.38?55.73(A)

4、有一380V配电干线，给三台电动机供电。已知:IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Istl=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。

解：第3台电动机的启动电流为： Ist3=Kst3·IN3=3×10=30(A) 可见，最大启动电流是Ist3，则Istmax=35A，取KΣ=0.9， 因此该线路的尖峰电流:

Ipk=K∑(IN2+IN3)+Istmax =0.9×(4+10)+35=47.6(A)

??习题三答案

一、填空题：

1、短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。

2、三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。 三、简答题：

1、引起短路的原因主要有哪些？

短路发生的主要原因是电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。

运行人员不遵守操作规程发生的误操作，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸等；或鸟兽跨越在裸露导体上，这些也是引起短路的原因。

2、短路的危害主要有哪些？

发生短路时，由于短路回路的阻抗很小，产生的短路电流较正常电流大数十倍，可能高达数万安培甚至数十万安培。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大。三相短路时，短路点的电压可能降到零。因此，短路将造成严重危害。

（1）短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。 （2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。

（3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。例如异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热烧坏。

（4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。 （5）严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃。

（6）单相短路产生的不平衡磁场，对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰，影响其正常工作。

3、为了简化分析三相短路的分析计算所假设三相短路发生在一个无限大容量电源的供电系统。何谓“无限大容量系统”？

所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部阻抗以及容量无限大的系统。实际上，任何电力系统都有一个确定的容量，并有一定的内部阻抗。当供配电系统容量比电力系统容量小得多，电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5％～10％；或短路点离电源的电气距离足够远，发生短路时电力系统母线电压降低很小，此时可将电力系统看作无限大容量系统。 4、发生最严重短路电流的条件是什么？ (1)短路前电路空载或 cos??1(2)短路瞬间电压过零，即t=0时

0

α=0或180。

?k?900。 (3)短路回路纯电感，即

习题四答案

一、填空题：

1、工厂变配电所是工厂供电系统的枢纽，担负着工厂供电、变换电压配电的任务，有变电所和配电所之分。

2、吹弧灭弧法按吹弧的方向(相对电弧方向)有纵吹和横吹两种

3、SF6断路器灭弧室的结构形式有压气式、自能灭式和混合灭弧式。 4、高压隔离开关按安装地点分为户内式和户外式两大类。按有无接地开关可分为不接地、单接地、双接地三类。 5、电流互感器按一次电压分高压和低压两大类，按一次绕组匝数分单匝式、多匝式。

6、车间变电所主要类型有独立变电所、车间附设变电所、车间内变电所、露天或半露天变电所、杆上变电台等。

7、变压器的分类按功能可分为升压变压器和降压变压器，按相数可分为单相和三相变压器，按绕组导体的材质分铜绕组和铝绕组变压器。 8、工厂变电所常用主接线按其基本形式可分为线路-变压器组单元接线、单母线接线、桥式接线三种类型。

二、简答题：

1、何谓工厂变电所由一次回路和二次回路，各有何作用？

一次回路承担输送和分配电能任务的电路，称一次回路(一次系统)，也称为主电路或主接(结)线。一次电路中所有的电气设备称为一次设备，如变压器、断路器、互感器等。

二次回路凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，叫二次回路(二次系统)，也叫二次接(结)线。 2、电弧现象的主要危害有哪些？

电弧的高温可使开关触头变形、熔化从而接触不良甚至损坏。当开关分断短路电流时，触头间的电弧延长了短路电流持续的时间，使短路电流危害供电系统的时间延长，这会给供配电系统中的设备造成更大的损坏。 3、产生电弧的根本原因是什么？电弧产生的过程中有哪些游离方式?

产生电弧的根本原因是开关触头在分断电流时，触头间电场强度非常大，使触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。 产生电弧的游离方式主要有：高电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离。

4、电弧熄灭条件是什么？去游离方式有哪些?

在电弧产生的过程中，游离和去游离是共同存在、互为相反的两个过程。游离率等于去游离率时，电弧在间隙中稳定燃烧。要使电弧熄灭，必须使去游离率大于游离率这就是电弧熄灭的条件。 去游离方式有“复合”和“扩散”。 5、对电气触头有哪些基本要求?

①满足正常负荷的发热要求。正常的负荷电流(包括线路的过负荷电流)长期通过触头时，触头的发热温度不应超过允许值。为此，触头必须接触紧密良好，尽量避免触头表面产生氧化层，尽量降低接触电阻。

②具有足够的机械强度。能够经受规定的通断次数而不致发生机械变形或损坏。

③具有足够的动稳定度和热稳定度。具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不至于因最大电动力作用而损坏；具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时所产生的热量不致使触头烧损或熔焊。

④具有足够的断流能力。在开断可能发生的最大冲击电流或最大短路容量时，触头不应被电弧烧损，更不应发生熔焊现象。 6、开关电器中常用的灭弧方法有哪些？ (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

7、SF6断路器有哪些优缺点？

优点：断流能力强，灭弧速度快，电绝缘性能好，检修周期长，适用于需频繁操作及有易燃易爆炸危险的场所。

缺点：要求加工精度高，对其密封性能要求更严，价格昂贵。 8、互感器的作用有哪些？

互感器是电流互感器和电压互感器的合称。

作用：(a)使仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。 (b)扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。 9、在使用电流互感器应有哪些注意事项？ ①电流互感器在工作时二次侧不得开路。 ②电流互感器二次侧有一端必须接地。

③电流互感器在接线时，必须注意其端子的极性。 10、在使用电压互感器应有哪些注意事项？

①电压互感器在工作时，其一、二次侧不得短路。 ②电压互感器二次侧有一端必须接地。

③电压互感器在接线时，必须注意其端子的极性。

11、工厂高压供电电压采用哪一级供电电压，主要取决于那些因素？

(1)电力部门所能提供的电源电压。如某一中小型工厂，可采用10kV供电电压，但附近只有35kV电源线路，而要取得远处lOkV供电电压，投资

较大时，则只有采用35kV供电电压。

(2)工厂负荷大小及距离电源线路远近。每一级供电电压都有其合理的供电容量和供电距离，当负荷较大时，相应的供电距离就会减小。如果工厂距离供电电源较远时，为了减少能量损耗，可采用较高的供电电压。

(3)工厂大型设备的额定电压决定了工厂的供电电压。例如，某些制药厂或化工厂的大型设备，其额定电压为6kV，则必须采用6kV电源电压供电。当然也可采用35kV或lOkV电源进线，再降成6kV厂内配电电压供电。 12、在确定变压器台数是应注意哪些问题？ ①满足用电负荷对可靠性的要求。

②对负荷变化较大宜采用经济运行方式的变电所，应选择两台变压器。 ③在选择变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有扩建增容的余地。

13、工厂变电所常用的主接线有哪几种类型?各有何特点? 答案见教材P98。

习题五答案

一、填空题：

1、高压开关电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。

2、穿墙套管按其使用场所来分为户内普通型、户外-户内普通型、户外-户内耐污型、户外-户内高原型、户外-户内高原耐污型五类；按结构形式分为铜导体、铝导体和不带导体(母线式)套管；按电压等及分：6、10、20及35kV四级。

3、电气设备型号选择，一般先考虑设备的工作环境条件，即户内、户外、安装方式、环境温度等，才能确定所选设备的具体型号。

二、简答题：

1、电气设备选择的一般原则是什么?

(1)按工作环境要求选择电气设备的型号。

(2)按工作电压选择电气设备的额定电压。 UN≥UW.N

(3)按最大负荷电流选择电气设备的 额定电流。 IN≥Imax IN≥Ic (4)按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度 。校验公式为： 动稳定度校验

3)3)imax≥ 或 Imax ≥ I(shi(sh热稳定度校验 2(3)2Itt?I?tima

(5)开关电器必须校验断流能力 开关电器设备的断流容量不小于安

3)装地点最大三相短路容量，即： Ioc?I(k.max 或： Soc?Sk.max2、电流互感器选择主要有那些条件？

①电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压； ②根据一次负荷计算电流Ic选择电流互感器变比；

③根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度； ④校验动稳定度和热稳定度。 3、高压断路器如何选择?

断路器的选择，除考虑额定电压、额定电流外，还要校验其断流容量和短路时的动稳定和热稳定是否符合要求。从选择过程来讲，一般先按断路器的使用场合、环境条件(见教材表5—2)来选择型号，然后再选择其额定电压、额定电流值，最后校验断流容量和动稳定度、热稳定度。现在由于成套装置应用较为普遍，断路器大多选择户内型的，如果是户外式变电所，则放置在户外的断路器应选择户外型的。 4、电压互感器应按哪些条件选择?准确度级如何选用?

（1）按装设点环境及工作要求选择装置类型(如户内、户外，计量、监视用等)；

（2）电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压； （3）按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。

为了保证准确度的误差在规定的范围内，二次负荷应不大于相应的规定值，计算公式为： S2≤SN（ ） S2?(?Pu)2?(?Qu)25、支柱绝缘子的作用是什么?按什么条件选择?

支柱绝缘子主要是用来固定导线，并使导线与设备或基础绝缘。 支柱绝缘子的选择，应按下列条件:

（1）按使用场所(户内、户外)选择型号； （2）选择额定电压；

（3）校验动稳定度。校验公式为： Fc(3)?KFal6、穿墙套管按哪些条件选择? 穿墙套管按下列条件选择： （1）使用场所选择结构形式 （2）选择额定电压 （3）选择额定电流

（4）校验动稳定度和热稳定度 动稳定度校验：Fc≤0.6Fal 热稳定度校验 ： I(?3)2tima?It2t7、低压断路器选择的一般原则是什么?

①低压断路器的类型及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求。

②低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压。

③低压断路器的(等级)额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额 定电流。

④低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大短路电流。

二、计算题：

1、在10kV母线上配置一组电压互感器，作母线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。若该母线共有四路出线，每路出线上均需装设三相有功电度表和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA；四只电压表，其中三只分别接于各相，作相电压监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈的负荷均为4.5VA。若选择三只JDZJ-10型电压互感器，试校验其二次负荷是否符合其准确度要求。 解:由于测量电能,查附录表8, JDZJ-10型电压互感器0.5级二次绕组(单相)额定负荷为50VA。

除三只电压表分别接于相电压外，其余设备的电压线圈均接于AB或BC线电压间，可将其折算成相负荷，B相的负荷最大，若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷: S?1[3S?(3?3)S]?SB?ABBCAB3B相：

S2=4.5+ SB? =4.5+SAB

=4.5+[4.5+4×(1.5+1.5+1.5)] =27(VA)<50(VA)

故二次负荷满足准确度要求。 2、某变电所10kV母线处，三相短路电流为10kA，三相短路冲击电流为25kA，假想时间为1.2s。现拟在母线的一出线处安装两只LQJ一10型电流互感器，分别装于A、C相，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表的电流线圈各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表

2

一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-1×2.5mm的铜芯塑料线，互感器距仪表的单向长度为2m。若线路负荷计算电流为50A，试选择 电流互感器变比并校验其动稳定度、热稳定度和准确度。

解：查附录7，根据线路计算电流50A，初选变比为75／5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=225，Kt=90，0.5级二次绕组的S2N=10VA。 (1)动稳定度校验

Kes×√2I1N=225×1．414×0.075=23．86(kA)<25(kA)，不满足动稳定要求。

重选变比为160／5A，Kes=160，Kt=75，则：

Kes×√2I1N=160×1.414×0.16=36．2(kA)>25(kA) 满足动稳定要求。 (2)热稳定度校验

2222

(KtIIN).t=(75×0.16)×1=144(kA.s)> tima=10×1.2=120(kA2·s) I(?3)2满足热稳定要求。 (3)准确度校验

S2≈∑Si+ (RwL+Rxc) I22N

2

=(0.5+0.5+3)+5×[√3×2／(53×2．5)+0．1] =7.15(VA)<10(VA) 故满足准确度要求。

习题六答案

一、填空题：

1、电力线路按电压高低分，有lkV以上的高压线路和lkV及以下的低压线路；按结构形式分，有架空线路和电缆线路以及室内(车间)线路等。 2、工厂的高压线路常用的基本结线方式有放射式、树干式和环形三 种。

3、电力线路从结构上分为架空线路和电缆线路。

4、电缆线路由电力电缆和电缆头组成。电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。

5、导线在电杆上的排列方式，一般为三角形排列、水平排列或垂直排列等。

二、简答题：

1、导线和电缆截面的选择原则是什么?

（1）按允许载流量选择导线和电缆的截面。 （2）按允许电压损失选择导线和截面。 （3）按经济电流密度选择导线和电缆截面。 （4）按机械强度选择导线和电缆截面。

2、在对导线和电缆截面进行选择原则时，一般动力线路宜先按什么条件选择?照明线路宜先按什么条件选择?为什么?

对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，按其他条件校验；对lOkV及以下高压线路和低压动力线路，通常按允许 载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度；对低压照明线路，因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。按此经验选择，一般就能满足要求。

3、试比较架空线路和电缆线路的优缺点。

架空线路具有投资省、施工维护方便、易于发现和排除故障、受地形影响小等优点；而电缆线路具有运行可靠、不易受外界影响、美观等优点。采用架空线路还是采用电缆线路，视环境要求、投资等因素而定。电力线路的选择，必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求，尽量节省投资，降低年运行费，布局合理，维修方便。

4、三相系统中的保护线(PE线)和保护中性线(PEN线)的截面如何选择? 保护线(PE线)截面的选择： 当 S??16mm2时， SPE?S?当 16mm2?S??35mm2时， SPE?16mm2当 SPE?0.5S?时， S??35mm2保护中性线(PEN线)截面的选择：因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。 5、工厂电力电缆常用哪几种敷设方式?

直接埋地敷设、电缆沟敷设、电缆排管敷设、沿墙敷设、电缆桥架敷设

三、计算题：

1、有一条220／380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为15OC。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。 解：(1)计算线路中的计算电流: Pc=Pe/η=40/0.85=47kW

47 PIc?3Uccos???89AN 3?0.38?0.8(2)相线截面的选择:

O

Ial= 83A θal=65C

OO

θ0=25C 15?'0?C

?al??'065?15K??65 ??25?1.12?al??0 ' Ial?K?Ial?1.12?83A?92.96A所以: I'al?IC?89A(3)保护线截面SpE的选择

按SPE≥0.5Sφ要求，选SPE=25mm2 2、某地区变电站以35kV架空线路向一容量为(3800+j2100)kVA的工厂供电，工厂的年最大负荷利用小时为5600h，架空线路采用LGJ型钢芯铝绞线。试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。 解：(1)选择经济截面

Ic?S3UN?38002?210023?35?71.6A

查表可知，其jec=0.9A；所以Sec= Ic/jec=71.6/0.9=79.6mm2选标准截面70mm2，即型号为LGJ-70的铝绞线。

习题八答案

一、填空题：

1、二次回路图主要有二次回路原理图、二次回路原理展开图、二次回路安装接线图。

2、二次回路按功能可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动化回路。

3、二次回路的操作电源主要有直流和交流两大类，直流操作电源主要有蓄电池和硅整流直流操作电源两种。

4、过电流保护的交流操作方式有三种直接动作式、去分流跳闸式、速饱变流器式。

5、自动重合闸装置按动作方法可分为机械式和电气式。按重合次数来分可分为一次重合闸、二次重合闸或三次重合闸。

6、变电站综合自动化系统主要有微机监控和微机保护两大功能。

二、简答题：

1、工厂变配所二次回路按功能有哪几部分?各部分的作用是什么?

二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路。按功能二次回路可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动化回路，为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。 断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通、断操作，当线路发生短路故障时，电流互感器二次回路有较大的电流，相应继电保护的电流继电器动作，保护回路作出相应的动作，一方面保护回路中的出口(中间)继电器接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，断路器的辅助触点启动信号系统回路发出声响和灯光信号。另一方面保护回路中相应的故障动作回路的信号继电器向信号回路发出信号，如光字牌，信号掉牌等。操作电源主要是向二次回路提供所需的电源。电压、电流互感器还向监测、电能计量回路提供线路电流和电压参数。

2、结合给出的闪光装置工作原理示意图分析其工作原理。

闪光装置主要提供灯光闪光电源，在正常工作时(+)WF悬空，当系统或二次回路发生故障时，相应继电器K1动作(其线圈在其他回路中)，K1常闭触点打开，K1常开触点闭合，使信号灯HL接于闪光母线上，WF的电压较低，HL变暗，闪光装置电容充电，充到一定值后，继电器K动作，其常开触点闭合，使闪光母线的电压与正母线相同，HL变亮，常闭触点K打开，电容放电，使K电压降低，降低到一定值后，K“失电”动作，常开触点K打开，闪光母线电压变低，闪光装置的电容又开始充电，重复上述过程。信号指示灯就发出闪光信号。

3、交流操作电源有哪些特点?可通过哪些途径获得电源?

交流操作电源的优点是：接线简单、投资低廉、维修方便。缺点是：交流继电器性能没有直流继电器完善，不能构成复杂的保护。因此，交流操作电源在小型工厂变配电所中应用较广，而对保护要求较高的中小型变配电所采用直流操作电源。

交流操作电源可有两种途径获得：①取自所用电变压器；②当保护、控制、信号回路的容量不大时，可取自电流互感器、电压互感器的二次侧。 4、断路器控制回路应满足哪些要求? (1)能手动和自动合闸与跳闸。

(2)应能监视控制回路操作电源及跳、合闸回路的完好性；应对二次回路短路或过负荷进行保护。

(3)断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，在合闸或跳闸完成后，应自动解除命令脉冲，切断合闸或跳闸电源。 (4)应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施。

(5)应具有反映断路器状态的位置信号和手动或自动合、跳闸的显示信号，断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线。

(6)对于采用气压、液压和弹簧操动机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视和闭锁回路。 5、什么叫中央信号?

在工厂供配电系统中，每一路供电线路或母线、变压器等都配置继电保护装置，或监测装置，在保护装置或监测装置动作后都要发出相应的信号提醒或提示运行人员，这些信号(主要是中央信号)都是通过同一个信号系统发出的。这个信号系统称为中央信号系统。

6、事故音响信号和预告音响信号的声响有何区别? 事故信号断路器发生事故跳闸时，启动蜂鸣器(或电笛)发出较强的声响，以引起运行人员注意，同时断路器的位置指示灯发出闪光及事故类型光字牌点亮，指示故障的位置和类型。

预告信号当电气设备发生故障(不引起断路器跳闸)或出现不正常运行状态时，启动警铃发出声响信号，同时标有故障性质的光字牌点亮如变压器过负荷、控制回路断线等。 7、电气测量的目的是什么?在电力系统和工厂供配电系统中，进行电气测量的目的有三个，一是计费测量，主要是计量用电单位的用电量，如有功电度表、无功电度表；二是对供电系统中运行状态、技术经济分析所进行的测量，如电压、电流、有功、无功、及有功电能、无功电能测量等，这些参数通常都需要定时记录；三是对交、直流系统的安全状况如绝缘电阻、三相电压是否平衡等进行监测。

8、直流系统两点接地有何危害?请画图说明。

在直流系统中，正、负母线对地是悬空的，当发生一点接地时，并不会引起任何危害，但必须及时除去，否则当另一点接地时，会引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的误动作，如下所示，A、B两点接地会造成误跳闸情况。

9、接线端子按用途分有哪几种?各自的用途是什么? 端子按用途有以下几种：

①一般端子。适用于屏内、外导线或电缆的连接。

②连接端子。与一般端子的外形基本一样，不同的是中间有一缺口，通过缺口可以将相邻的连接端子或一般端子用连接片连为一体，提供较多的接点供接线使用。 ③试验端子。用于需要接人试验仪器的电流回路中。通过它来校验电流回路中仪表和继电器的准确度。

10、对备用电源自动投入装置的要求有那些？ 备用电源自动投入装置应满足以下要求：

(1)工作电源不论何种原因消失(故障或误操作)时，APD应动作。

(2)应保证在工作电源断开后，备用电源电压正常时，才投入备用电源。 (3)备用电源自动投入装置只允许动作一次。

(4)电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。

(5)采用APD的情况下，应检验备用电源过负荷情况和电动机自启动情况。如过负荷严重或不能保证电动机自启动，应在APD动作前自动减负荷

习题九答案

一、填空题：

1、电气安全包括人身安全和设备安全两个方面。 2、触电事故可分为“电击”与“电伤”两类。 3、雷电过电压对电力系统的危害极大，主要有三种形式：直击雷过电压、感应雷过电压、雷电侵入波三种种类。

4、一套完整的避雷设备由接闪器或避雷器、引下线和接地装置三部分组成。

5、接地分工作接地和保护接地。

二、简答题：

1、电气安全包括哪两方面?忽视电气安全有什么危害? 电气安全包括人身安全和设备安全两个方面。人身安全指电气从业人员或其他人员的安全；设备安全指包括电气设备及其所拖动的机械设备的安全。 电气设备应用广泛，如果设计不合理、安装不妥当、使用不正确、维修不及时，尤其是电气人员缺乏必要的安全知识与安全技能，麻痹大意，就可能引发各类事故，如触电伤亡、设备损坏、停电、甚至引起火灾或爆炸等严重后果。

2、什么是安全电压和安全电流？

安全电压指为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列，称为安全电压。

安全电流指人体触电后最大的摆脱电流。我国规定为30mA(50Hz交流)，触电时间按不超过ls计，即30mA·s。 3、什么直接触电防护和间接触电防护？

直接触电防护指对直接接触正常带电部分的防护。例如对带电体加隔离栅栏或加保护罩，使用绝缘物等。

间接触电防护指对故障时可带危险电压，而正常时不带电的外露可导电部分(如金属外壳、框架等)的防护。例如将正常不带电的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护装置，故障时可自动切断电源。 4、什么是过电压？过电压有哪些种类？

过电压指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝缘构成威胁的电压。

过电压按产生原因可分为内部过电压和外部过电压。 5、变配电所有哪些防雷措施？重点保护什么设备？

(1)装设避雷针以保护整个变配电所建(构)筑物免遭直击雷。 (2)装设避雷线、避雷器作为变配电所进线的防雷保护。

(3)装设阀型避雷器，对沿线路侵入变配电所的雷电波进行限制，以保护变配电设备。

6、什么是接地电流和对地电压？ 接地电流：电气设备发生接地故障时，电流经接地装置流人大地并作半球形散开，这一电流称接地电流。 对地电压：电气设备接地部分与零电位的“大地”之间的电位差，称对地电压。

7、什么叫接地？电气上的‘地’是何意义？

接地指电气设备的某部份与大地之间做良好的电气连接，称为接地。 在单根接地体或接地故障点20m远处，实际散流电阻已趋近于零。这电位为零的地方，称为电气上的“地”或“大地”。 8、什么是工作接地和保护接地？

工作接地在正常或故障情况下为了保证电气设备可靠地运行，而将电力系统中某一点接地称为工作接地。

保护接地将在故障情况下可能呈现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。

9、什么是“保护接零”？同一低压低压系统中，能否有的采用保护接地有的又采用“保护接零”？

TN系统中，设备外露可导电部分经低压配电系统中公共的PE线(在TN-S系统中)或PEN线(在TN-C系统中)接地，这种接地形式我国习惯称为“保护接零”。

在同一低压配电系统中，保护接地与保护接零不能混用。否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，危险电压将通过大地串至零线以及采用保护接零的设备外壳上。

10、何为重复接地？有何必要？

重复接地将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称重复接地。

为确保零线可靠工作应进行重复接地。在架空线路终端及沿线1km处、电缆或架空线引入建筑物处都要重复接地。如不重复接地，当零线万一断线而同时断点之后某一设备发生单相碰壳时，断点之后的接零设备外壳者都将出现较高的接触电压。

习题十答案

一、填空题：

1、为了表征物体的光照性能，引入了以下三个参数：反射比、吸收比、透射比。

2、在工厂企业或变电所中，照明按装设方式可分为一般照明、局部照明和混合照明。

3、照明按其用途可分为工作照明、事故照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。

4、照明灯具根据配光曲线分为正弦分布型、广照型、漫射型、配照型、深照型和特深照型。

5、根据光通量投射方向的百分比可分为直接照明型、半直接照明型、均匀漫射型、半间接照明型及间接照明型。 6、按灯具的结构特点可分为开启型、闭合型、封闭型、密闭型和防爆型。

二、简答题：

1、电气照明有什么特点?对工业生产有什么作用? 工厂电气照明是工厂供电中不可缺少的组成部分，合理的电气照明是保证安全生产、提高生产效率和保护工作人员视力健康的必要条件。 工厂照明分为自然照明(天然采光)和人工照明两大类，而电气照明是人工照明中应用范围最广的一种照明方式。实践和实验都证明，照明设计是否合理，将直接影响到生产产品的质量和劳动生产率以及工作人员的视力健康。因此工厂电气照明的合理设计对工业生产具有十分重要的意义。 2、灯具在室内的布置要求有哪些？

保证最低的照度及均匀性，光线的射向适当，无眩光、阴影，安装维护方便，布置整齐美观，并与建筑空间协调，安全、经济等；在室外的布置要求是：灯具不宜悬挂过高或过低，过高会降低工作面上的照度且维修不方便，过低则容易碰撞且不安全，另一方面要产生眩光，降低人眼的视力。

3、结合荧光灯工作线路图分析荧光灯的工作原理。

荧光灯由起辉器S、灯管、镇流器L和电容器c等组成。

当荧光灯接上电源后，S首先产生辉光放电，使U形双金属片加热伸开，接通灯丝回路，灯丝加热后发射电子，并使管内的少量汞汽化。此时s的辉光放电停止，双金属片冷却收缩，突然断开灯丝加热回路，这就使L两端感生很高的电动势，连同电源电压加在灯管两端，使充满汞蒸汽的灯管击穿，产生弧光放电，点燃灯管。

三、计算题：

1、有一机械加工车间长为32m，宽为20m，高为5m，柱间距4m。工作面的高度为0.8m。若采用GCl-A-1型工厂配照灯(电光源型号为PZ220-150)作车间的一般照明。车间的顶棚有效反射比ρc为50％，墙壁的有效反射比ρw 为30％。试确定灯具的布置方案,并计算工作面上的平均照度和实际平均照度.设该车间的照度标准为75lx. 解：(1)确定布置方案 查表10-3可知，150w～200w的白炽灯最低距地悬挂高度为3m，故可设灯具的悬挂高度为0.5m，则室空间高度为: hRC=5-0.8-0.5=3.7m

又查表10-4可知，该种灯具的最大距高比为1.25，即l/hRC=1.25，则灯具间的合理距离为:

l≤1.25hRC=1.25×3.7=4.625m 初步确定灯具布置方案如下图:

该布置方案的实际灯距为:

l?4?4?4m?4.625m满足要求。

此时灯具个数为：n=5×8=40(个) (2)用利用系数法计算照度 ①计算室空间比RCR：

（l?b）?（32?20） RCR?5hRC?5?3.7?1.5lb32?20

②确定利用系数

查表可知：ρc=50％，ρw=30％，RCR=1时，μ=0.79； ρc=50％，ρw=30％， RCR=2时，μ=0.66 。 运用插入法可知：

ρc=50％，ρw=30％，RCR=1.5时，μ=0.72 ③确定布置灯具的光通量

查表Φ可知，普通照明用的白炽灯200W，其光通量Φ=2920lm。 ④确定减光系数

查表可知，机械加工车间的K=0.7。

?n?⑤计算平均照度：E av?S ?40?2920?0.7232?131.4lx?20

⑥计算实际平均照度 E??Kn?avS

0.72?0.7?40?2920??91.98lx32?20

计算结果满足照度要求。

习题十一答案

一、填空题：

1、变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分。

2、工厂是电能的主要用户，节约电能应从组织管理和技术改造两个方面来抓。

3．电动机作为使用最广泛的电气设备，其节电潜能最大，主要从选择合适的容量、采用节电调速方法、适时改变绕组接法、安装空载自停装置、提高检修质量等方面着手。

4、电压调节方法主要有：调整发电机端电压；调节变压器的实际变比；采用无功功率补偿装置；减少供配电系统的阻抗；及时改变系统的运行方式；使三相负荷平均分配。

5、工厂变配电所的值班方式有：轮班制、在家值班制和无人值班制。

二、简答题：

1、节约电能有何重要意义?

电能是在各行各业中应用最广泛的一种二次能源，电能的输送、分配和控制既简便又经济。工厂是电能的主要用户，节约电能不仅能为工厂降低成本，积累资金，而且也能缓解电力供需矛盾，给整个国民经济带来很大的利益。

2、什么叫负荷调整?工厂有哪些主要调荷措施?

根据供电系统的电能供应情况及各类用户不同的用电规律，合理地安排各类用户的用电时间，以降低负荷高峰、填补负荷的低谷(即所谓的“削峰填谷”)，充分发挥发、变电设备的潜力，提高系统的供电能力。 具体方法：①同一地区各工厂的厂休日错开；

②同一工厂内各车间的上下班时间错开，使各车间的高峰负荷分散； ③调整大容量用电设备的用电时间，使其避开高峰负荷时间用电，做到各时段负荷均衡，从而提高了变压器的负荷系数和功率因数，减少电能损耗。 3、试分析两台变压器经济运行的临界负荷的计算公式。 一台变压器单独运行时其在负荷S时的综合有功损耗为：

S2 ?PⅠ??P0?Kq?Q0?(?PK?Kq?QN)(SN)

两台变压器并列运行时，每台承担S/2，两台变压器的综合有功损耗为：

?PⅡ?2（?P0?Kq?Q0）?2(?PK?Kq?QN)(SSN)2

将以上两式ΔP与S的函数关系绘成如下图所示两条曲线，两条曲线相于a点，a点所对应的变压器负荷，就是变压器经济运行的临界负荷，用Scr表示。

＇＇当 ?P＜?PS?S'＜Scr时，因 ⅠⅡ，宜于一台运行；

''''?P当 S?S''＞Scr时， Ⅰ＞?PⅡ故宜于二台运行；

当 ， S?Scr时，则 ?PⅠ??PⅡ即：? P0?Kq?Q0?(?PK?Kq?QN)(SS)2N

?2(?P0?Kq?Q0)?2(?PK?Kq?QN)(SSN)2

由此得判别两台变压器经济运行的临界负荷为： ?P0?Kq?Q0 crN?PK?Kq?QN

4、考虑电动机的电能节约是主要有哪些方面？

S?S2?（1）选用高效节能电动机 （2）合理选择电动机的类型 （3）合理选择电动机的容量 （4）合理选择电动机的电压等级 （5）合理选择电动机的负荷特性 （6）改变绕组接法 （7）采用节电调速方式 （8）减少电动机的空载损耗 （9）提高电动机的检修质量

5、线路运行中突然停电应如何处理?

电力线路在运行中，可能会突然停电，这时应按不同情况分别处理。 (1)当进线电压突然降为零时，说明是电网暂时停电。 (2)当双电源进线中的一路进线停电时，应立即进行切换操作(即倒闸操作)，将负荷特别是重要负荷转移到另一路电源。若备用电源线路上装有备用电源自动投入装置则切换操作自动完成。

(3)厂内架空线路发生故障使开关跳闸时，如开关的断流容量允许，可以试合一次。

(4)放射式线路发生故障，使开关跳闸时，应采用“分路合闸检查”方法找出故障线路，使其余线路恢复供电。

6、如下图所示的供配电系统，假设故障出现在7WL线路上，由于保护装置失灵或选择性不好，使1WL线路的开关越级跳闸。简述分路合闸检查故障的具体步骤如下。

①将出线2WL～5WL开关全部断开，然后合上1WL的开关，由于母线lWB正常，所以合闸成功。

②依次试合2WL～5WL的开关，当合到4WL的开关时因其分支线7WL存在故障而发生跳闸，其余出线开关均试合成功，恢复供电。

③将分支线6WL～8WL的开关全部断开，然后合上4WL的开关。

④依次试合6WL～8WL的开关，当合到7WL的开关时因其线路上存在故障而自动跳开，其余线路均恢复供电。 这种分路合闸检查故障的方法，可将故障范围逐步缩小，最终查出故障线路，恢复其他正常线路的供电。

7、在高压断路器-隔离开关电路及低压断路器一刀开关电路中，为了在万一发生错误时能缩小事故范围，送电、停电操作顺序是怎样的？ 送电操作顺序为依次合上： ①母线侧隔离开关或刀开关 ②线路侧隔离开关或刀开关 ③高低压断路器

停电操作顺序为依次断开： ①高低压断路器

②线路侧隔离开关或刀开关 ③母线侧隔离开关或刀开关。

三、计算题：

1、试计算S9-630／10型变压器的经济负荷和经济负荷率。 解：查表得S9-630／10型变压器的有关技术数据：ΔP0=1.2kW，ΔPK=6.2kW，I0％=0.9，UK％=4.5。

ΔQ0 ≈I0％SN/100=630×0.009kvar=5.67kvar ΔQN≈ΔUK％SN/100=630×0.045kvar=28.35kvar 取Kq=0.1，此型号变压器的经济负荷率为： ?P0?Kq?Q01.2?0.1?5.67Kec.T??PK??Kq?QN6.2?0.1?28.35?0.44

因此变压器的经济负荷为：

Sec.T=Kec.TSN=0.44×630kVA=277.2kVA 2、某厂变电所装有两台S9-630／10型变压器，试计算此变电所变压器经济运行的临界负荷值。 解：查表得S9-630／10型变压器的有关技术数据：ΔP0=1.2kW，ΔPK=6.2kW，I0％=0.9，UK％=4.5。

?P0?Kq?Q0代入： Sec.T?SN?PK?Kq?QN

得判别此变电所两台变压器经济运行的临界负荷为(取Kq=0.1)：

5.67Scr?630kVA?2?61..22??00..11??28.35?394kVA

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