《供电技术(第5版)》习题及其参考答案

1、供电技术（第5版）习题及其参考答案第一章绪论1-1试述电力系统的组成及各部分的作用。答：电力系统由发电、输电、配电和用电等四部分组成，各部分之间通过不同电压等级的电力线路连接成为一个整体。发电是将一次能源转换成电能的过程。 根据一次能源的不同，分为使用煤油气的火力发 电厂、使用水位势能的水力发电站和使用核能的核电站，此外，还有使用分布式能源的风力发电、太阳能发电、地热发电和潮汐发电等。输电是指电能的高压大功率输送，将电能从各个发电站输送到配电中心。由于发电和配用电的电压等级较低，故输电环节还包括中间升压和降压用的变电站。配电是指将电能从配电中心分配到各电力用户或下级变配电所。变电所通过配电变压

2、器为不同用户提供合适的供电电压等级。用电是指电力用户接收和使用电能来做功或从事生产和生活活动。1-2用户供电系统中常用的额定电压等级有哪些？试述各种电气设备额定电压存在差 别的原因。答：电力用户供电系统中常用的额定电压等级有110kV、35kV、10kV、6kV、3kV、380/220V，电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素决定的。电力系统的主要电气设备有发电机、变压器、电网（线路）和用电设备， 考虑到电气设备本身和线路上的电压损失，同一电压等级下各类设备的额定电压稍有不同。一般而言，用电设备的额定电压等同于电网的额定电压，发电机的额定电压高于电网额定

3、电压5%,变压器一次侧额定电压等于电网额定电压或高于电网额定电压5%,而变压器二次侧额定电压则高于电网额定电压5%或10%。1-3统一规定各种电气设备的额定电压有什么意义？答：电压等级是否合理直接影响到供电系统设计在技术和经济上的合理性。合理地规范标准，有利于电网的规范化管理、电气设备的标准化设计制造以及设备互换使用。1-4如下图所示的电力系统，标出变压器一、二次侧和发电机的额定电压。题1-4图答：额定电压选择如下:（1） 发电机的额定电压高于电网额定电压5%，故为10.5kV。（2） 变压器T1： 一次侧与发电机母线直接相接，故为10.5kV ;二次侧为低压，直接接用电设备，仅考虑到变压器本

4、身的电压损失，故为0.4kV。（3） 变压器T2： 一次侧与发电机母线直接相接，故为10.5kV ;二次侧为输电电压，接长距离输电线路，考虑到变压器本身和线路的两级电压损失，故为121kV。（3）变压器T3： 一次侧与输电线路相接，故为110kV ；二次侧为高压配电电压输出，可能接长距离输电线路，考虑到变压器本身和线路的两级电压损失，故分别为38.5kV和11kV。1-5电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。1）中性点不接地系统：发生单相接

5、地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的 3倍，故障相接地电流增大到正常对地电容电流的3倍。2）中性点经消弧线圈接地系统：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的3倍，但故障相接地电流会得到一定补偿而减小。3）中性点直接接地系统：当发生一相接地时，即构成单相短路故障，保护动作使得供 电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的箝位作用，非故障相对地电压保持不变。电气设 备绝缘水平可按相电压考虑。1-6试分析中性点不接地系统中发生单相接地故障后，该系统的电压会发生什么变化？ 此时流经故障点的电流如何确定？答：中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而

6、非故障相对地电压升高到原来相电压的 3倍，流经故障点的电流达到故障相正常对地电容电流的3倍。1-7中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈对容性电流的补偿方式有哪几种？ 一般 采用哪一种？为什么？答：有全补偿方式、欠补偿方式、过补偿方式等三种。一般采用过补偿方式，在过补偿方式下，即使系统运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式导致系统发生谐振。1-8简述用户供电系统的主要特点。答：（1）电力用户供电系统是电力系统的终端。（2）电力用户供电系统的供电电压一般在110KV及以下。（3）用户供电系统一般由国家电网供电，条件许可也可建立自备发电站。1-9简述用户供电系统供电质量的主要指标及其

7、对用户的影响。答：决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。主要影响表现为：（1）电压偏差会影响用电设备的良好运行状态和用电功率；电压波动和闪变会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常；电压谐波会干扰自动化装置和通信设备的正常工作；三相电压不平衡会影响人身和设备安全等。（2）频率偏差不仅影响用电设备的工作状态（如电机转速）和产品质量，也会影响电力系统的稳定运行。（3）不能保证可靠供电直接影响到工业生产的连续性和人民生活的质量。1-10简述电力系统中有功功率平衡和无功功率平衡的方式方法。答：在电力系统中，有功功率平衡是靠平衡电源（即起平衡作用的发电机）来实现的，发电机会根据电网频率的变化来自动

8、调节输入功率以便达到电网有功功率的动态再平衡。无功功率的平衡首先是通过电网中各级无功补偿装置（如并联电容器、静止无功发生器等）来实现的，剩余无功功率通过发电机来平衡。发电机根据电网电压的高低自动调节发电机的励磁来维持电网的无功功率平衡。第二章用户供电系统的设计2-1什么是计算负荷？确定计算负荷的目的是什么 ？答：计算负荷是用户供电系统设计所用的等效负荷，等效负荷对供电设备所产生的热效应等同于实际用电负荷所产生的最大热效应。对于已运行的电力用户而言，计算负荷就是该用户以半小时平均负荷为基础所绘制的典型负荷曲线上的最大负荷。对于设计中的电力用户而言，计算负荷就是依据已有类似负荷的统计运行规律、按照

9、该用户的用电设备配置、 经过计算得到的该用户的预计最大负荷。计算负荷是用户供电系统设计的基础，是供电方案确定、电气设备选型、导线截面选择、变压器数量和容量选择的依据。2-2计算负荷与实际负荷有何关系 ？有何区别？答：计算负荷是用户供电系统设计时所用的预计会出现的最大负荷，实际负荷是用电负荷的实际值，计算负荷对供电设备所产生的热效应等同于实际用电负荷所产生的最大热效应。 实际负荷是随时间和运行工况而变化的，实际负荷曲线中的半小时平均最大负荷通常与计算负荷也有偏差，这种偏差的大小反映了设计时负荷计算的准确程度。2-3什么是负荷曲线？负荷曲线在求计算负荷时有何作用 ？答：电力负荷随时间变化的曲线称为

10、负荷曲线， 通常负荷曲线是按照半小时平均负荷绘 制的。通过对负荷曲线的分析， 可以掌握负荷变化的规律， 并从中获得一些对供电系统设计 和运行有指导意义的统计特征参数。2-4用户变电所位置选择的原则是什么 ？答：用户变（配）电所分为总变（配）电所和车间（或台区）变（配）电所。总变电所 或总配电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电源的进线方向，以便使有色金属的消耗量最少和线路电能损耗最小。10KV车间或台区变（配）电所的位置应该深入低压负荷中心，但在实际选择中往往受到生产工艺和建筑布局的制约。此外，还应综合考虑变电所的周围环境、进出线的方便性和设备运输的方便性。2-5变压器台数选择应考虑哪些因素

11、？什么是明备用？什么是暗备用？答：变压器台数主要由以下因素决定：（1）供电可靠性要求；（2）计算负荷的大小；（3）负荷的变化规律与系统运行的经济性。当变电所设计有两台变压器时， 可以采用明备用或暗备用的工作方式。 明备用就是一台变压 器工作、另一台变压器停止运行作为备用； 暗备用就是两台变压器同时运行， 每台变压器各 承担大约一半的负荷。2-6 变压器容量选择应考虑哪些因素 ？答：1、变压器容量应满足在计算负荷下变压器能够长期可靠运行的要求。对于单台变 压器供电的场合，变压器的容量应大于计算负荷；对于双台等容量且互为暗备用的配电变压 器，变压器总容量应大于计算负荷，且单台变压器容量不小于重要负

12、荷（一级和二级负荷） 的总容量。2-7什么是变电所的电气主接线 ？对变电所主接线的基本要求是什么？答：电气主接线表示电能从电源分配到用电设备的电流通路，它反映了供电系统所用的主要电气设备及其连接关系。对电气主接线的基本要求是：安全、可靠、灵活、经济。2-8用户供电系统高压配电网的接线方式有哪几种？请从可靠性、经济性、灵活性等方面分析其优缺点。答：优缺点比较如下表:接线方式可靠性经济性灵活性放射式供电可靠性高，故障 后影响范围小，继电 保护装置简单且易于 整定馈线回路多，开关柜数量多，投资大运行简单，操作方便， 便于实现自动化树干式供电可靠性差，线路 故障范围影响大馈线回路少，投资小， 结构简单

13、灵活性差环式供电可靠性高适中运行方式灵活2-9简述高压断路器和高压隔离开关在电力系统中的作用与区别。答：高压断路器是供电系统中最重要的开关之一，具有良好的灭弧装置和较强的断流能力。线路正常时，用来通断负荷电流；线路故障时，在继电保护装置的作用下用来切断巨大 的短路电流。高压隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小，但具有明显的断开点。 仅当电气设备停电检修时，断开隔离开关以便隔离电源，保证检修人员的安全。2-10 我国10kV配电变压器常用哪两种联结组？在3次谐波比较突出的场合，宜采用哪种联结组？答：常用YynO和Dyn11联结组。在3次谐波比较突出的场合，宜采用 Dyn11联结组，为3 次零序谐

14、波电流产生的磁通提供回路，抑制零序谐波电压。2-11电流互感器和电压互感器各有哪些功能？电流互感器工作时二次侧为什么不能 开路？答：电流互感器将主回路中的大电流变换为小电流信号，供计量和继电保护用； 电压互感器将高电压变换为低电压，供计量和继电保护用。 使用过程中，电流互感器二次侧不允许开路，以避免二次侧出现高电压对操作者造成伤害，当二次侧不用时必须将其短接。2-12 什么是操作电源？常用的直流操作电源有哪几种？各自有何特点？答：变电所的控制、保护、信号及自动装置以及其他二次回路的工作电源称为操作电源。通常有交流操作电源和直流操作电源两种。直流操作电源不受供电系统运行情况的影响，工作稳定可靠；

15、交流操作电源二次接线简单可靠，但难以构成较复杂的保护装置。常用的直流操作电源有整流装置型和储能电池型，整流装置型依靠正常时的交流电源或系统故障时的故障电流提供能量，储能电池则在系统停电情况下仍可提供稳定的操作电源。2-13在供电系统中提高功率因数的措施有哪些？答：首先通过技术改造提高设备的自然功率因数，譬如用PWM整流器替代传统的晶闸管相控整流器。其次，装设无功功率补偿设备，譬如并联电容器、静止无功补偿器等。2-14在供电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？答：无功补偿方式分为就地补偿和集中补偿。就地补偿可以最大限度减少系统中流过的无功功率，减少整个供电系统的能量损耗，降

16、低对供电线路截面、开关设备和变压器容量的要求，是补偿效果最好的一种补偿方式。集中补偿与就地补偿相比，所需的补偿设备总容量较少，投资少，装配方便，但补偿效果稍差。2-15拟建年产10000台拖拉机的工厂，在初步设计阶段，试估算工厂的计算负荷。解：查表可知，拖拉机厂的年最大负荷利用时数为4960h,生产单台拖拉机所需的电量为6000kWh，故该厂年用电量和计算负荷分别为：Wa =+： n =(6000 10000)kWh=6 107 kWhWa6汉107Pc akW =12907kWT max 49602-16某机修车间，装有冷加工机床 56台，共260kW ；行车1台，5.1kW，FC=15%

17、；通 风机4台，共5kW ;点焊机3台，共10.5kW , FC=66%。该车间采用380/220V供电，试确定该 车间低压侧的计算负荷。答：首先计算设备组的计算负荷：(1) 冷加工机床查附表 1，取 Kd=0.16 , cos=0.5 , tan *=1.73故：FC(1)=0.16x：260kw =41.6kwQc1；=41.6 1.73=71.79kvar(2) 行车查附表 1，取 Kd=0.15 , cosS=0.5 , tan :=1.73Pn =5.1kW , FCn =15%换算至FC =25%的容量:R =Pn FCn FC =5.1kW. 15% 25%一 =4.0kW巳 2

18、 =0.15 4.0kW =0.6kWQc2 =0.6 1.73 =1.04kvar(3) 通风机组查附表 1，取 Kd=0.8 , cos =0.8 , tan ,0.75 故：V 5吩4kWQc3 =4 0.75 =3kvar(4)电焊机将FCn =66%换算至FC =100%的容量:Pe = Pn . FCn FC =10.5kW66% 100% = 8.5kW查附表 1，取 Kd=0.35 , cos =0.6 , tan =1.33故：% 35 85kW =30kWQc 4 = 3.0 1.33 =4.0kvar其次，求总计算负荷：取 K= 0.8巳=0.8 (41.60.6 4 3

19、)kW =39.36kWQc =0.8(71.971.0434.0) = 64kva r2 2S.39.3664 =75kVAlc =75KVA 30.38KV =114A2-17 某35/ 10kV总降压变电所1#车间变电所10kV母线上有下列负荷:2#车间变电所3#车间变电所Pc1=850kW,Pc2=920kW,Pc3=780kW,Qc1=700kvar ；Qc2=760kvar ；Qc3=660kvar;4#车间变电所试计算该总降压变电所的总计算负荷Pc4=880kW,Qc4=780kvar;(Pc、Qc、Sc、lc)。若欲将10kV母线上的功率因数提高到0.95,通常应选用何种补偿装

20、置进行无功补偿，并求出补偿容量应是多少 解：(1)求总计算负荷，取同时系数K = 0.95Pc =0.95 (850920 780 880)kW =3258.5kWQc =0.95(700760660780) = 27 55kvarSc =；3258.5227552 =4267kVAlc =4267kVA、3 10kV j=246.4A(2)求补偿容量补偿前总降压变电所的功率因数为cos 1 =3258.5kW 4267kVA =0.76选用并联电容器进行集中无功补偿，将功率因数提高到0.95，所需补偿容量为：Qb =Fc(tan -tan 2)=3258.5kw； Itan(arccos0.

21、76)-tan(arccos0.95). 792kvar2-18 某电力用户独立式变电所由5km外的35/10kV地区变电所采用一回10kV高压架空线供电，用户变电所共安装两台560kVA降压变压器，低压母线采用单母线分段制，试将上述说明绘成供电系统图，并选择各种电气设备型号。答：供电系统图如下图所示。计算可知560kVA变压器的高压侧额定电流为 32A、低压侧额定电流为808A，因此，QS1、QS2、QF1、QF2的额定电压均为10kV、额定电流均应大于 33A ； QF3、QF4的额定电压均 为0.4kV、额定电流均应大于 808A。2-19某工厂35kV总降压变电所，拟选用两台等容量变压

22、器，已知工厂总计算负荷为 5000kVA，其中一、二级负荷容量为 3000kVA，试选择变压器的容量。解：根据要求选两台等容量变压器，按照经济性原则单台变压器容量约为：Snt1=Snt2 : (0.6 0.7) 5000KVA =(3000 3500)KVA按照重要负荷的供电可靠性要求，有Snti =Snt2 3000kVA因此初步确定每台变压器的容量为3200kVA。2-20 已知某工厂由4个车间组成，各车间负荷如下表所示。距厂区4km处有一地区变电所，可提供一路10kV或35kV专线供电，并可从工厂附近公网取得一回10kV备用电源；要求工厂总功率因数cos :不小于0.9。试按上述条件设计

23、该厂供电系统主接线图。题2-20参数表单位PN/kWcosKd备注车间115000.80.6二级负荷占70%车间29000.750.7二级负荷占10%车间37000.90.5车间45000.80.6解：首先求各车间计算负荷:Pc1 =KdPn =1500 0.6kW =900kWQc1 =Pc1tan =9000.75k var = 67.5k varFC2 =KdFn =900 0.7kW =630kWQc2 二 Pc2tan =630 0.88k var = 554.4k var巴3 二KdFn =700 0.5kW = 350kWQc3 = Pc3 tan =3500.48k var =

24、 168 k var巳4 二KdPn =500 0.6kW =300kWQc4 二 P?4 tan= 300 0.75k var 二 225k var其次，求工厂总计算负荷和自然功率因数，取K = 0.9 :耳二 K 匕 Pc1 耳2 巳3 耳4 =0.9 (900 630 350 300)kw =1962kWQc 二 K 二 Qc1 Qc2 Qc3 Qc4 二 0.9 (675 554.4 168 225) = 1640kvarSc h ；P2c Q2c M2445.7KVAcos = Pc Sc = 08显然，功率因数不满足要求，无功补偿容量及补偿后计算负荷为：Qb 二 Fc(tan -

25、tan 2)二 1962(0.75 -048)k var 二 530k varQc.b =Pc-Qb =1640 530 =1110k varSc.b =辰 +QFb =2252KVA根据该厂的负荷容量和电源条件，确定采用一回10kV专线和一回10kV备用线路供电,设置一个总配电所，采用单母线结构，主接线图如下图所示。10kV车间110kV专线4km10kV备用QS1QF1QS3QS2QF2QS410kV车间2 530kvar 车间3车间4题2-20图2-21下图所示为10kV配电线路，AB段为架空线，BC段为电缆，设当地最热月份气温为40 C, 土壤0.8m深处为25 C。设两台变压器均在额

26、定状态下运行(忽略变压器功率损耗),且负荷功率因数相同，试按发热条件来选择架空线和电缆的截面。解：因为两台变压器均在额定状态下运行(忽略变压器功率损耗)，且负荷功率因数相同，所以Sc.AB =(1000 +750)kVA=1750 kVASc.BC =750kVABC段的计算电流为:Sc.BCA 二 4330A.3 10Sc.AB1750AB 段的计算电流为：Ic.AB = 3U = 310A 10104A查表，BC段可选最小截面的YJLV-25交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其在土地中的允许载流量为105A，满足要求。AB段可选LJ-35铝绞线，其在户外40 C时的允许载流量为138A，满 足要求。

27、2-22 某10kV树干式架空配电线路供电给三个集中负荷，其参数如下图所示。 干线采用同一截面LJ型铝绞线，并要求AD段电压损失不大于5%，试按电压损失要求选择导线截面，并按发热条件进行校验。-lOQOkW2-800k WS3-800kV*Aj=50Okarcos爭二 0 4c曲攀二0 $题2-22图解：首先，求各节点的有功功率和无功功率：pi =1000kWq500kvarP2 =800kWq2=p2 tan(arccos ) =800 tan(arccos(0.85)=495.80kvarP3 =S3cos即=(800 0.8)kW=640kWq3=Qsin 二SsSin(arccos )

28、 =800 sin(arccos(0.8) = 480kvar其次，计算线路的电压损失。由于干线AB、BC、CD采用同一截面LJ型裸铝绞线，其单位长度的电阻和电抗相同，初取X。=04km，有：Uadrli(PiP2P3)xli(qiq2 73)rl2(P2P3)Xo/q?q3)GI3P3Xogsr0 3 珂1 刊.8 七.64)七 0.8 刊.64)出汇0.64 J+0.4 汉)(0.5 丸.4958 七.48) +2X(0.4958 七.48) +1X0.4根据要求UUad% 5%，由上式可得:r0 乞0.2082km查附录表，选取LJ-150铝绞线，r乞0.21km , X。=0.319.

29、 km，计算可得 % =4.5% , 满足电压损失要求。显然，线路AB的负荷电流最大，其值为:_ J(Pi +P2 +P3)2+(q i +q2 +q3)2I AB =3U n(1000800 - 640)2 +(500495.8480)2 A “ 、3 10A =164.64A查附录表，LJ-150铝绞线在40C条件下的载流量为356A，大于线路最大负荷电流，满 足发热条件。2-23 某工厂距地区变电所5km，由10kV交联聚乙烯电缆供电。已知工厂计算负荷为 2000kVA，功率因数为0.85，年最大负荷利用小时数为 5000h，电价为0.5元/kWh，试按经济 电流密度法选择导线截面。解：

30、根据题意，电缆的计算负荷电流为：lc=Sc 3u =2000KVA ,3 10KV =115.5A查表可得经济电流密度Jn =1.15A. mm2，因此Ajn =lc. Jn =115.6A. 1.15A mm2 =100.4mm2选择相近的标称截面95mm2，即选YJLV-95型交联聚乙烯电缆。其次，按照发热条件进行校验。查附表得YJLV-95在土壤中的允许载流量为225A，大于计算电流115A，满足发热条件。第三章供电系统的短路电流计算3-1什么是无限大容量电源供电系统？在短路电流计算中，无限大容量供电电源如何 等效处理？答：无限大容量电源是指内阻抗为零的电压源， 不管输出电流多大， 其端

31、口电压始终保 持不变。在实际工程计算中，当电力系统等值阻抗小于短路回路总阻抗的5% 10%时，可近似认为该系统是一个无限大容量电源供电系统。在短路电流计算中，无限大容量供电电源等效为一个理想电压源。3-2解释下列术语的物理含义：短路全电流、短路电流的周期分量、非周期分量、短 路冲击电流、短路稳态电流及短路容量。答：(1)短路全电流：系统短路时短路电流的实际值，它可分解为短路电流的周期分量 与短路电流的非周期分量之和。(2) 短路电流的周期分量：短路全电流的稳态部分，在电源电压稳定的前提下，稳态 短路电流呈现为稳定的周期性正弦波形。(3) 短路电流的非周期分量：短路全电流的暂态部分，经一段时间后

32、很快衰减为零。(4) 短路冲击电流：短路全电流达到的最大瞬时值。(5) 短路稳态电流：当非周期分量衰减结束后余下的周期分量即为短路稳态电流。(6) 短路容量：系统发生短路时电源输出的视在功率，由短路电流周期分量有效值与 系统正常工作电压计算而得。3-3在短路计算中为什么要采用电网平均电压？平均电压与额定电压有何区别？答：由于线路电压损失的存在导致线路首末端电压不同，故在短路计算中统一采用平均电压。通常，电网平均电压取为电网额定电压的1.05倍。3-4什么叫短路电流的力效应？为什么要用短路冲击电流来计算？答：短路电流的力效应： 三相载流导体水平敷设在同一平面上，三相短路电流流过各相导体时，会对各

33、相导体产生一定的作用力。根据两平行导体间同向电流力相吸、异向电流力相斥的原理，中间相导体受力最大。由于短路电流的力效应与电流瞬时值的平方成正比，故而计算力效应时要用短路电流最大瞬时值，即短路冲击电流。3-5什么叫短路电流的热效应？为什么要用短路稳态电流来计算？答：在线路发生短路时， 强大的短路电流将产生很大热量。工程上，近似认为导体在短 路时间内是与周围介质绝热的，短路电流产生的热量不向外扩散，全部转化为载流导体的温升。由于短路电流在短路过程中是变化的，即存在暂态非周期分量，但暂态分量时间短、影 响有限，工程上为了方便计算，常以短路稳态分量有效值代替短路全电流有效值。3-6短路电流作用的假想时

34、间是什么含义？该假想时间应如何确定？答：短路电流作用的假想时间是指稳态短路电流在假想时间内产生的热量等于实际短路全电流在实际短路时间内产生的热量。 假想时间由短路电流实际作用时间与短路电流非周期 分量引起的热效应的等效时间组成， 而实际作用时间又由继电保护动作时间与断路器的分断 时间组成。当继电保护动作时间大于 1秒时，常忽略掉断路器的分断时间和非周期分量热效 应的等效时间。3-7简述高压断路器和高压隔离开关在供电系统中的作用，两者在结构上的主要区别 是什么？答：（1）高压断路器的作用：正常运行时，用于接通和分断负荷电流；短路情况下，切 除巨大的短路电流。（2）隔离开关的作用：用于隔离待检修设

35、备与供电电源，保证设备电源 侧出现一个明显的开断点。（3）高压断路器具有很强的灭弧装置，而隔离开关没有灭弧装置。3-8选择校验高压断路器和高压隔离开关时，应考虑哪些参数?答：（1 ）选择高压断路器和高压隔离开关时，首先考虑其工作环境进行选型，其次按正常工作条件选择设备的额定电压和额定电流。设备额定电压一般等于所在电网额定电压，设备额定电流应大于线路最大负荷电流。（2）在校验时，高压断路器需要校验力稳定、热稳定和短路电流开断能力；高压断路器则需要校验力稳定和热稳定。3-9 电流互感器和电压互感器各如何选择和校验？答：（1）电流互感器：根据二次设备的测量精度要求选择互感器的精度等级；额电 电压应大

36、于等于安装点的电网额定电压；一次额定电流应大于等于线路最大工作电流的 1.21.5倍；按照短路情况进行动稳定和热稳定校验。（2）电压互感器：根据安装环境选择合适的类型；根据电压测量精度要求确定二次侧允许接入的负荷； 一次额定电压等于电网的额定电压。由于电压互感器装设有熔断器保护，一般不需进行力稳定和热稳定校验。3-10供电系统如下图所示，试求图中k1、k2点发生三相短路时的短路参数（1：3）、1（3）i畀、Sk3）以及在最小运行方式下k2点的两相短路电流I ：2）。取 Sj=100MVA，Uj =6.3kV则IjSj3Uj100 MVA3 6.3kV=9.16kA（2）计算短路电流回路中各主要

37、元件的电抗标幺值1）电源系统最大运行方式下的系统电抗：Sk max250最小方式下的系统电抗:SjS（3）S min100 =0.5051982）架空线路sXL4 5 弊0.1463）电力变压器TX3 Uk% Sj100 U N7.5100100 10=0.75电抗器X LR %X 4 二100U N LR:；3U N LR I N LR八Uj410026kVV100MVA !2乂 6kV x 0.3kA 丿I 6.3kV 丿= 1.1645）电缆线路XX02l2US-U av2a08 0.8 畧巾16451.1640.16由此，短路等效电路及参数如下图所示:/w- -L20.4 0.5050

38、.1460.75（3）求k；3）点的短路回路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值XUmax =X1.max X2 X3 =0.4 0.1460.75 =1.296X.min =X：min +x2 + x3 =0.505 +0.146 +0.75 =1.4012）三相短路电流周期分量有效值 最大运行方式最小运行方式3）其它三相短路电流最大运行方式最小运行方式kl.max(3)kl.minIj.maxIjXl.min9.161.2969.161.401= 7.068kA= 6.538kAI舄=lk?max =7.068kAiS31 =2.551 k3)max =2.55X7.068

39、 =18.023kAlS31 =1.51lk3)max =1.51 疋 7.068=10.673kAI(3- Vin =6.538kAiS31 =2.551 k3)min =2.55 汉6.538 =16.672kAIS31 =1.511 k?min =1.51X6.538 =9.873kA4）三相短路容量最大运行方式 S2max =Sj/X 意max =100/1.296 =77.16MVA最小运行方式 S1)min 二Sj.X、1.min =100 匸401 = 71.378 MVA（4）求k23）点的短路回路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1）总电抗标幺值2.622.725Xj.m

40、ax =X；max X； X3 X4 X5 =0.4 0.146 0.75 1.164 0.16X意min uXmin +x/ + x3+x4 + x5 =0.51 +0.146 +0.75 +1.164+0.16 2）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式最小运行方式(3)-L_ 9.16k2.maxX J.max2.62(3) 9.16k2.minXfn2.725II= 3.361kA=3.496 kA3）其它三相短路电流最大运行方式1； =lk?max =3.496kAiS32 =2.551 k?max =2.55x3.496 =8.915kAlS32 =1.511 k3Lx =1.51

41、x3.496 =5.279kA最小运行方式1；=需寫=3.361kAiS：2 =2.551 k?min =2.55 汽 3.361 =8.57kAlS：2 =1.51lk?min =1.51X3.361 =5.075kA(2)k2.min23.361kA =2.911kA4）三相短路容量最大运行方式S2)max =Sj/X芸.max =100/2.62 =38.168MVA最小运行方式S2)min =Sj/X去min =100/2725 =36.697 MVA（5） k23）点最小运行方式下的两相短路电流3-11试用标幺值法计算下图所示系统中 电网中的分布。100500k点的三相短路电流，以及

42、该短路电流在各级题3-11图解：（1）选定基准值:=10.5kV,U j3 =0.4kV取 Sj=100MVA,U j1 =115kV,Uj2则心二 Sj0MVA，144.34kA (3Uj3 J3.4kV（2）计算短路电流回路中各主要元件的电抗标幺值1）电源系统 = 0.202）电力变压器TO3)架空线路 ：Uk%100SjU NT 015.5 100 x 10040= 0.3875X； =XISj= 0.34 5 卫0=1.542010.52= 1.07kA4) 电力变压器T1和T2的并联阻抗”16iUk%16100“XJ= X|=一 乂一 乂=3.02、100Unt1 ,21001绘出短

43、路等效电路如下图所示：k(3)v_72、 war1230.20 0.38751.5420(3) 求k(3)点的短路回路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标幺值5.1295X J =X； X2 X3 x4=0.200.3875 1.542 3.02) 三相短路电流有效值Iks =0.1950X%lk3)=|办 j3 =0.1950疋144.34=28.14kA3) 其它三相短路电流I (3- =1嚳 28.14kAiS：3 =2.551 k3)=2.55X28.14 =71.753kA鳶=1.51驚=1.51X28.14=42.4914kA4) 三相短路容量Sk?=Sj 汉 lk?

44、 = 0.1950X100 =19.5MVA(4) 短路电流在各级电网中的分布0.4kV 电网：1嚳=28.14kA10kV电网:ik3)心二心950100.3 10.5110kV电网:lk3)kF-J =0.19503Uji100.3 115= 0.10kA3-12如下图所示系统。（1） 用标幺值法计算系统中F1、F2、F3点发生短路故障时，短路点处三相和两相稳 态短路电流的大小。（2） 计算F3点三相短路时，流过变压器T2高压侧的稳态短路电流大小，并与F2点短路时的短路电流进行比较。（3）参阅表3-1，计算F3点B、C两相短路时，变压器 T2高压侧各相稳态短路电流 大小。（4） 若考虑电动

45、机的影响，试计算F2点三相短路时短路电流峰值的大小。6WVAT12I：IIOLkV1 = 6lan无- 0.3-111 km10 0.4kV12 斗軸=4F1题3-12图解:（1）求F1、F2、F3处的短路电流取Sj=100MVA,U j1 二Uj2=10.5kV,U j3 =0.4kVI j1 =Sj100 MVA5.50kA, I j33 10.5kVSj100 MVA3Uj3144.34 kA3 0.4 kVX3 二 Xl电源系统:电力变压器T11X!和T12的并联阻抗:X2 ：Uk%100U NT 0100 =0.1100021003.15 _1.98架空线路:Ua2vSj =0.34

46、 6 =1.8510.52电力变压器T2:X，仝証氓霧曲100F1、F2、F3短路回路总电抗标幺值:二 Xi二 X?二 XiX2 =2.085X2 X3 =3.935X2 X3X4 =10.285曰是,F1、F2、F3处的三相短路电流为:I“I k1IkI k32=0.48,咁X、i=0.25, J号X20.16, I k?XSk1 =170.07MVA(5)QS2与QF2的选择与校验额定电压：等于所在电网额定电压，即10kV ；额定电流：大于正常情况下的最大负荷电流，即大于 346A ；lt2QS2tQS2(lk3)22)tj2热稳定校验：设 QF2的继电保护动作时间为 tj2，则QS2和Q

47、F2的t秒热稳定电流应满 足下式：It.QF2tQF2 -ikJ力稳定校验：QS2和QF2的极限电流峰值应满足下式:(3)imax. QS2- ish2 =788kAimax.QF2=7.88kAQF2的断流能力：QF2的额定切断电流或断流容量应满足:SN.k.QF2 - Sk2 =56.24MVA第四章供电系统的继电保护与自动装置4-1什么是继电保护装置？供电系统对继电保护有哪些要求？答：继电保护装置是一种能反映供电系统中电气元件（电力线路、变压器、母线、用电 设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。继电保护一般应满足可靠性、灵敏性、选择性、速动性4个基本要求。4-2 什么是过电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数？如果过电流继电器的返 回系数过低，会出现什么问题？答：动作电流是指能使继电器动作的最小电流，