供电技术第五版余建明、同向前习题答案

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，分为使用煤油汽的火力发 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

2、电变压器 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

3、电压高于电网额定电 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1（）%。1- 3统-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。10kVT|-cot2-GD-().38kVHOkV35kVWkV题1-4图答：额定电压选择如下:Sc = Wc + Q2c = 2445.7KVAcos(|)=匕/Sc = 0.8显然，

4、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 = R (tan 4>| tan 俱)=1962 x (0.75 0.48)k var = 530k varQc.b =*Qb =1640-530 = 1110k varSc.b = /P? + Q?.b = 2252KVA根据该厂的负荷容量和电源条件,确定采用一回IOkV专线和一回l（）kV备用线路供电, 设置个总配电所，采用单母线结构，主接线图如下图所示。IOkV专线4kmIOkV备用车间1 车间2 530kvar 车间3车间4题2-20图2- 21下图所示为IOkV配电线路，AB段为架空线，BC段为电缆，设当地最热月份气温

5、为40°C, 土壤0.8n】深处为25°Co设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，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ScAB = (1(X)() + 750)kVA = 1750kVASc.BC =750kVABC段的计算电流为：Ic.bc=宜S =A = 43.30A*S, ar 1750 &*AB段的计算电流为：L ab =振。x （）A = 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

6、流 量为105A,满足要求。AB段可选LJ-35铝绞线，其在户外40。（3时的允许载流量为138A,满 足要求。2- 22某10kV树干式架空咽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。g3km§ 2km g 1km ?f/N=10kVP|=IOOOkWP2=800kWS3-800kV-Af/|=500kvarcos9>=0.85cos，=0.8题2-22图解：首先，求各节点的有功功率和无功功率：% =1000kW= 500k varp2 =800kWq2 =

7、p2 tan(arccos(p) = 800 x tan(arccos(0.85) = 495.80k varp3= S3 cos(p = (800 x0.8)kW = 640kWq3=S3 sin (p = S3sin(arccos(p) = 800 x sin(arccos(0.8) = 480k var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xo=O.4Q/km ,有：AU 0/ = U(一 + p2 + PJ + g + q? + q)+ 功2玲2 + P3)+ X2(q2 + rp3 + Xolq x ()()A

8、D °"U：0_ i;,3x(1+ 0.84-0.64) + 2X(0.8 + 0.64) +1x0.64 + 0.4x3x(0.5 + 0.4958 + 0.48) + 2x(0.4958 + 0.48) +1x0.4IO?根据要求Uad%<5%,由上式可得：02082»km查附录表，选取 LJ-150 铝绞线，L0.21Q/km , x° =0.319Q/km ,计算可得 AUad% = 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(P|+P2+P3)2+W +q?+q3)2AB 页_ (1 (KK) + 800

9、+ 640)2 +(500 + 495.8 + 480)2 _=J=A = 1 Or.Or/KV3xl0查附录表，U-I50铝绞线在40°C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。己知工厂计算负荷为 20()()kVA,功率因数为().85,年最大负荷利用小时数为5(X)()h,电价为().5元/kWh,试按经济 电流密度法选择导线截面。解：根据题意，电缆的计算负荷电流为：Ic=Sc/x/3 U = 2000KVA/x/3 x 10KV = 115.5A查表可得经济电流密度Jn =1.15A/m

10、m2 ,因此AJn =IJJn =115.6A/1.15A/mm2 =l(X).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

11、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卜的周期分量即为短路稳态电流。（6）短

12、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，

13、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，短路电流产生的热最不向外扩散，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

14、最。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,而隔离开关没有火弧装置。3-8选择校验高压断路器和高压隔离开

15、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：（I）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 1.2-1.5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

16、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kl、k2点发生三相短路时的短路参数（/"、/#）、 曹、S"）以及在最小运行方式下k2点的两相短路电流。S%250MVAS 鲫 n=198MVA/=5km.rQ-0.4Q/kmSL7-10000/35 如=75 KT=35/6.3kVk2"NX=6kV/N.LRR3kAXlr%=4题3-10图解：（1）选定基准值:取 5,= 1()刊方，Uj= &V3

17、100ME4同后x63kV= 9.16M（2）计算短路电流回路中各主要元件的电抗标幺值1）电源系统最大运行方式下的系统电抗：X"=金=黑=04% max 匕 J。最小方式下的系统电抗:X；min= = y = 0.5052)架空线路3)电力变压器TI(X) u= 21x122 = 0.7510() 1()4)电抗器X： _ x”S,6kV2lOOMEA5)100 施电缆线路UjJ100 75><6屈><0.3加入6.3卬2= 1.164UMX2 =Xoii7- = 0-4x5x- = 0.14637S.10()X； = Xo2/2 淀-= 0.08 x().8

18、x = 0.16由此，短路等效电路及参数如下图所示:23450.4/0.505 0.1460J51.1640J6（3）求化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x打 g = X；.g + X； + X； = 0.4 + 0.146 + 0.75 = 1.296 X；顷 n = X；顽 + X； + X； = 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=里2 = 7.068奶乂打网1-296最小运行方式响=商 =6538姐3）其它三相短路电流最大运行方式最小运行方式炊=加=7.06粉2 = 2.55/*"

19、 = 2.55 x 7.068 = 18.023M= 1.5=1.51x 7.068 = 10.673M顽=6.538姐<2= 2.55 加=2.55 x 6.538 = 16.672M螺=1.51% =1.51x6.538 = 9.873姐4）三相短路容量最大运行方式s；"、=Si / 乂；|皿=1（X）/1.296 = 77.16MVA最小运行方式 欢顽=SjX；顷n =100/抑）1=71.378心（4）求此为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X；2.max = XL + X； + X； + X： + X； = 0.4 + 0.146 + 0

20、.75 + 1.164 + 0.16 = 2.62X*2min = X；min + X； + X； + X： + X； = 0.51 + 0.146 + 0.75 + 1.164 + 0.16 = 2.725 2）三相短路电流周期分量有效值 最大运行方式，= j,2.max yr.入 £2. mux9 16= 3.496M2.62最小运行方式r<3）A 2. minAE2.min3）其它三相短路电流最大运行方式/?=坦言=3496加睛=2.55/判呵=2.55 x 3.496 = 8.915M尊=1.51盅皿=1.51x3.496 = 5.279姐最小运行方式炊=理而=3.36

21、1姐湍=2.55 磴 min = 2.55 X 3.361 = 8.57姐尊=1.51 暧响=1.51X 3.361 = 5.075屈4）三相短路容量最大运行方式S；?据淄2习仰2.6=2 3 8.4/6最小运行方式此：）2=NQ 2.72=5 36M（5）”3）点最小运行方式下的两相短路电流% =平加=x3.361M = 2.911M3-11试用标幺值法计算下图所示系统中k点的三相短路电流，以及该短路电流在各级 电网中的分布。题3-11图解：（1）选定基准值:取 S. =100/64, =115A:V,(/.2 = O.5kV,Uj3 =0.4kVSj100MK4后 xO.4W= 144.3

22、4加（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x：=*=5中普企嘴嗤=。邮3）架空线路S100X>X = 0.34x5x = 1.54204）电力变压器T1和T2的并联阻抗绘出短路等效电路如下图所示:,玲,(YYY/VYYrYYY»I2340200.38751.5420诟（3）求"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X*, = X； + X； + X； + X； = 0.20 + 0.3875 +1.542 + 3.0 = 5.12952)三相短路电流有效值曾=上=。195°=烈妇=0.1950xl44.34

23、= 28.14M3)其它三相短路电流欢“？ =28.14加加=2.55/；? = 2.55 x 28.14 = 71.753姐以；= 1.517=1.51x28.14 = 42.4914M4)三相短路容量S：? = Sj x= 0.1950x1 (X) = 19.5MVA（4）短路电流在各级电网中的分布0.4kV 电网：欢）=28.14加皿V电网：备曹总=。95。'崩睥HOkV 电网：/J? = 0-1950X - = 0.10M3-12如下图所示系统。（1）用标幺值法计算系统中Fl、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

24、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）若考虑电动机的影响，试计算F2点三相短路时短路电流峰值的大小。630kVA100.4kVF2 峋=4 F3Ss M-250kVAUx w=10kV cosp = 0.79.9题3-12图解：（1）求Fl、F2、F3处的短路电流取 S=100ME4,U" =U=10.5AV,3 =04AUSj 100ME4n/5uVJxIO.5W=5.50姐,匕3Sj100MV<4x/3xO.4A:V= 144.34M电源系统:X；

25、=SjS100iooo= 0.1电力变压器Til和T12的并联阻抗:12.5 KX)U NTO y2XU00 3.15= 1.98架空线路:S100X>X0/ = 0.34x6x = 1.85电力变压器T2：（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，仅考虑到变压器本身的电压损失，故为0.4kV。（3）变压器T2： 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l2lkV0（3）变压器T

26、3： 一次侧与输电线路相接，故为IlOkV；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llkV。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 原来相电压的寸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

27、电压的由倍，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，而非故障相对地电压升高 到原来相电压的寸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：

28、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1I0KV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

29、；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"端，徐=佥、器= 635Fl、F2、F3短路回路总电抗标幺值:X打= X： + X；=2.085X；2 = X； + X； + X；= 3.935X；3 = X； + X； + X； + X： = 10.285于是，Fl、F2、F3处的三相短路电流为:财,=上=0.48,坦=曹/广2.64加 啰=孔=。25,熠=爬,/ = I-375M入£2咿=吉=0.16,落=/曹必=23姐AS3相应地，Fl、F2、F3处的两相短路电流为

30、： 财=乎於=2.29姐/爵=#坦）=19加=19.92 姐（2）F3点发生三相短路时，由于变压器的变流比作用，流过变压器T2高压侧的稳态 短路电流/?为：成金如3 端=。.87眼：3坦'=落= 23x = 0.87姐 <”*3 七 10.5"即变压器低压侧短路时在高压侧流过的短路电流小于高压侧短路时的短路电流。（3）F3点BC两相短路时，A相电流为零，B相电流与C相电流大小相等、方向相反。 根据表3-1可得变压器T2低压侧BC两相稽态短路电流为：?=号也）=乎 x 23M = 19.92 屈由于没有零序，正序电流分量和负序电流分量分别按照变压器的电流比穿越到变压器的

31、高压绕组。若变压器为YynO联结，合成之后的结果仍然是：A相电流为0, B相电流与C 相电流大小相等、方向相反，其值分别为：/?=o骨=仰"黑= 0.76加PnmE _ 250x0.79（4）F2点发生短路时，电源提供的短路电流最大峰值为:用=2.55？ = 2.55 x 1.375 = 3.51M电动机在F2点三相短路时可能提供的最大电流峰值为： 4.43 人cos。 x/3xl0x0.79wm【nm m &.、商】n.m =x4.9x 14.43A = 0.1M于是，考虑电动机影响之后，F2点的三相短路电流最大峰值为:邳£ =潟 + Lh.M = 3.61 加3

32、-13系统如下图所示，试提出选择、校验图示系统中高压断路器QR、QF2和高压隔 离开关QSi、Q&的参数，并简要说明选择时应如何考虑这些参数。Sk 黑t200MV.AS*n=175MVA/=3km0=0.4Q/kmQF1SL7-6300/35 k%=7.5 Kr35/lO.5kV题3-13图解：设备校验要采用最大运行方式下的最大短路电流参数。首先计算最大运行方式下的 三相短路电流。（1）选定基准值取 S.=l 00MVA,少产 37kV, U.2= 0.5kVS, _ 100MVA =1则:伽八 43x37kV，-5/ - _"V3(/.2 0xO.5W（2）计算元件电抗标幺

33、值电源系统（最大运行方式下）X岂端=。，架空线路X； = X。/* = o.4x3x 100；WE4 = 0.088U% (37W)2变压器AA%x = 15xi00=li9100%. 100 6300AK4短路等效电路如下图所示:_l_23050.088L19（3）对点短路回路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值：X；£ = X" + X； = 0.5 + 0.088 = 0.588三相短路电流：聘=乂-=皇女=2.65加 k， X；y 0.588睛=2.55/；?= 6.76M三相短路容量S* = SjX；y = 100A/V<4/0.588 = H0

34、.07MVA（4）左？）点短路回路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值：X；£ = X； + X； + X； = 0.5 + 0.088 + 1.19 = 1.778三相短路电流：= = 3.09M k-X盘1.778说=2.55/：? = 7.88 姐三相短路容量S：? = S/X；£ = 100AM/1.778 = 56.24A7V4（5）变压器原副边的额定电流，即高低压侧开关正常情况卜.承受的最大电流:T263OOM>/3x35kV= 104 A6300M75x10.5 如=346A（5）QS1与QF1的选择与校验额定电压：等于所在电网额定电压，即3

35、5kV；额定电流：大于正常情况下的最大负荷电流，即大于104A；热稳定校验：设QF1的继电保护动作时间为Iji，则QS1和QF1的t秒热稳定电流应满 足下式：1；.QS1，QS1 （，：?）力稳定校验：QSI和QFI的极限电流峰值应满足下式:QF1的断流能力：QF1的额定切断电流或断流容届应满足:Sg > 明）=170.07W（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；热稳定校验：设QF2的继电保护动作时间为软，则QS2和QF2的t秒热稳定电流应满 足下式： （?）弓2，如 2%2（C执 2力稳定校验

36、：QS2和QF2的极限电流峰值应满足下式:福2瑰=7.88加遍g猊=7.88屈QF2的断流能力：QF2的额定切断电流或断流容量应满足:SNkg>S：?=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

37、流是指能使继电器动作的最小电流，用九,表示。返回电流是指继电器动作 之后由于电流减小能使继电器返I口I到原先状态的最大电流，用心表示。返回电流小与起动 电流扁，的比值称为继电器的返回系数炽。如果返回系数太低，有可能在电流减小到正常值 后不能返回，使得过电流保护误动作，降低供电可靠性。4-3什么是电流互感器的10%误差曲线？它有什么用途？答：电流互感器的误差与其一次侧的电流和二次侧的负荷阻抗有关，一次电流越大或二 次负荷阻抗越大，则电流互感器的误差越大。所谓10%误差曲线是指互感器的电流误差为 10%时一次电流4 （常用一次电流对额定电流的倍数k表示）与二次侧负荷阻抗乙的关系 曲线。我国规程规定

38、，保护用电流互感器的电流误差应不超过±10%。校验电流互感器的误差 时，首先确定电流互感器接入位置的最大三相短路电流或短路电流对互感器额定电流的倍数, 然后按照一次电流（倍数）从相应型号互感器的10%误差曲线上找出对应横坐标上的阻抗 欧姆数，只要接入二次侧的总阻抗不超过此欧姆数，则电流互感器的误差就不会超过10%。4-4电流互感器在供电系统中常用的接线方式有哪些？各种接线方式有何特点？答：全星形接线方式：三相电流互感器的二次侧接成星型，每相所接电流继电器完全反 映了该相的电流大小，接线系数妃=1。这种接线方式适用于中性点接地或不接地系统的任 何故障的检测和保护，但对于中性点不接地系统

39、的保护，全星型接线方式在选择性方面不如 非全星型接线。非全星形接线方式：只在两相装设两个互感器，其二次侧接成星型，接线系数乩=1。 广泛应用在中性点不接地系统中，因为这种联结法对单相接地的误动作率较低。差接法：只在两相装设两个互感器，但其二次侧交叉并接，只有一路检测电流信号输出， 接线系数技随不同的短路方式而不同。只能用于中性点不接地系统。4-5简要说明定时限过电流保护装置和反时限过电流保护装置的组成特点、整定方法？答：定时限过电流保护：通常由电流继电器KA、时间继电器KT和信号继电器KS组成， 需要整定电流继电器的动作电流值和时间继电器的动作延时。考虑到电流继电器动作后，但 在延时未到期间，

40、电流回复到正常值，保护不应动作，即电流继电器可靠返回，故按照继电 器的返回电流要大于线路上出现的最大负荷电流来整定电流继电器的动作电流。时间继电器 KT的延时时限是按阶梯原则来整定的，以保证继电保护前后级之间动作的选择性。最后， 以其末端最小短路电流与动作电流之比来衡量定时限过流保护的灵敏度。反时限过电流保护：仅由反时限过电流继电器组成，其本身动作带有时限并有动作指示 吊牌信号，所以回路不需接时间继电器和信号继电器。整定时需要根据故障电流倍数查看所 选电流继电器的动作特性曲线。综上，定时限过电流保护时限整定方便，且在上下级保护的选择性上容易做到准确的配 合。它的缺点是所需继电器数量较多，接线复

41、杂。反时限过电流保护所需的继电器数量少， 接线简单，但在整定动作时限的配合上比较复杂，继电器误差较大。4-6电流速断保护为什么会出现保护“死区"？答：由于可靠系数虹的引入，使得速断保护的动作电流大于被保护范围末端的最大短 路电流，使保护装置不能保护线路全长而有一段死区。4-7分别说明过电流保护和电流速断保护是怎样满足供电系统对继电保护要求的？答：过电流保护的动作电流按躲过线路的尖峰电流整定，按时间阶梯原则保证保护的选 择性，按被保护线路末端最小方式下两相短路电流校验其灵敏度来满足灵敏度的要求。电流速断保护的动作电流应躲过下级线路首端最大三相短路电流，从而保证前后级保护 动作的选择性，

42、按其安装处在最小运行方式下的两相短路电流进行校验以满足保护灵敏度的 要求。4-8过电流保护的灵敏度是如何定义的？低电压保护的灵敏度又是如何定义的？答：过电流保护的灵敏度是以其保护末端最小短路电流/min与动作电流/叩之比如来衡 量，要求&21.31.5。低电压保护的灵敏度是以其动作电压与故障时的最大残压之比来衡量，要求此2 1.25。4-9在中性点非有效接地系统中发生单相接地故障时，通常采取哪些保护措施？ 答：绝缘监测装置和零序电流保护。4-10以过电流保护和电流速断保护为例，说明保护动作值大小与保护范围、保护可靠 性、选择性、灵敏性之间的关系。答：定时限过流保护：全范围保护；可靠性：

43、引入可靠系数使得动作电流大于最大 负荷电流，可靠系数越大，可靠性越好，但是灵敏度降低；选择性：与动作电流大小无关， 由延时时间决定；灵敏性：动作值越大，灵敏性越差，需要在灵敏性与可舞性之间折中考 虑。电流速断保护：部分范围保护，有死区，动作值越大，保护范围越小；可靠性：引 入可靠系数使得动作电流大于保护区末端最大故障电流，可靠系数越大，可靠性越好，但是 灵敏度降低，保护范围越小；选择性：由动作电流决定；灵敏性：动作值越大，灵敏性 越差，需要在灵敏性与可靠性之间折中考虑。4-11简述小电流接地自动选线装置的基本原理及影响选线准确性的因素。答：在中性点不接地系统中，当某条线路某相发生单相接地故障时

44、，接地相的对地电容 被短接，接地相对地电容电流为零，其他两相对地电容电流则通过大地、接地点、故障相线 路、电源和非接地相线路构成回路。此时，发生单相接地的那条故障线路上的零序电流为全 系统非故障线路的非接地两相对地电容电流之总和，非故障线路只流过本线路的非接地两相 对地电容电流。因此，当系统出线回路较多时，故障线路中的零序电流大于非故障线路，基 于这一点就可以通过测量各条线路的零序电流来选择出故障线路。显然，系统出线回路少时，故障线路与非故障线路的零序电流差别较小，选线的准确性 降低，理论上少于三条是无法选线的。此外，在中性点通过消弧线圈接地并采用过补偿方式 的系统中，来El消弧线圈的感性接地

45、电流会抵消一部分流过故障线路中的零序容性电流，也 将降低自动选线装置的选择准确性。4-12变压器瓦斯保护可以对哪些类型的故障提供保护？答：故障类型主要有：变压器内部或二次侧出线发生过电流或短路故障；变压器内 部发生匝间短路。瓦斯保护分为轻瓦斯继电器和重瓦斯继电器，轻瓦斯继电器动作于信号， 重瓦斯继电器动作于断路器跳闸。4-13试说明变压器可能发生哪些故障和不正常工作状态，应该装设哪些保护？答：变压器的故障按发生在油箱的内外，分为内部故障和外部故障。内部故障主要有绕 组的相间短路、匝间短路和单相接地，这些故障电流及其产生的电孤会导致变压器油受热而 产生大量气体，严重时可能引起变压器油箱爆炸。外部

46、故障有套管及其引出线的相间短路、 单相接地故障。变压器的异常工作状态有：变压器过负荷，风扇故障、油面降低或环境温度升高引起的 过热。对于中性点不接地运行的星型接线变压器，外部单相接地可能造成变压器中性点过电 压，威胁变压器绝缘。对于上述电力变压器的常见故障及异常运行状态，一般应装设下列保护措施： 差动保护，保护变压器内部匝间或相间短路故障。 电流速断保护和过电流保护，保护变压器内部和外部相间短路故障； 过负荷保护，反应变压器过载而引起的过电流。 瓦斯保护，反应油浸式变压器的内部故障或油面降低。 温度保护反应变压器油、绕组温度升高或冷却系统的故障。4-14作图说明变压器差动保护的基本原理，分析差

47、动不平衡电流产生的原因及抑制措施？答：差动保护原理说明示意图如卜图所示，在变压器的高压侧入II和低压侧出口各装设 一个电流互感器，两互感器采用差式接线，高低压侧电流之差（称作差动电流）接入电流继 电器（称作差动继电器）。假设变压器的电压比或电流比为I,高压绕组和低压绕组均采用 Y型接线，则当变压器正常工作或外部故障时，流入差动继电器的差动电流为零，而当变压 器内部故障时差动电流不为零。因此，根据有无差动电流可以判断变压器是否发生内部故障。a）外部故障，保护不动作 b）内部故障，保护动作题4-14图基本工作原理：正常工作或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当 选择好两侧电流互感器

48、的变流比和结线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保 护的动作电流，故保护不动作；在保护范围内发生故障，流入继电器的电流大于差动保护的 动作电流，保护动作于跳闸。其保护范围是变压器两侧电流互感器安装地点之间的区域，包 括变压器绕组内部及两侧套管和引出线上所出现的各种短路故障。但是，由于电流互感器的误差、变压器的匝比、变压器的高低压绕组接线方式等原因， 往往在正常时也会存在一定的差动电流，即不平衡电流，可能导致差动保护误动作。产生不 平衡电流的主要原因和抑制方法有： 变压器高低压绕组结线方式不同引起的不平衡电流:利用电流互感器的接线型式来补 偿。譬如，变压器绕组接线型式为Dy时，电流互感

49、器则接成Yd型式。 变压器的匝比不为1时，利用电流互感器的变比来补偿。譬如，变压器的高低压侧匝 比为25:1,则高低压侧两电流互感器变比之比可取l:25o由于变压器和电流互感器均有标准 规格，这种不平衡电流不一定能够得到完全补偿，可再采取其他校正措施。 电流互感器本身的误差：尽量选择同型号、同厂家的电流互感器，同时在整定差动继 电器时躲过各种因素引起的不平衡电流。4-15在Ydll接线的变压器上构成差动保护时，如何进行相位补偿？变压器两侧电流 互感器的电流比应该如何选择？答：将变压器一次侧的电流互感器联结成三角形而变压器二次侧联结成星形，使得两侧 电流互感器的二次电流的相位相同，同时电流互感器

50、的变流比还应满足下式：AllXx/3=Znt2_灯A.A*TA.Y式中，NT】、，NT2变压器一、二次侧的额定电流；稣心、灯A.Y 变压器一、二次侧电流互感器的电流比。4-16简述熔断器熔体安-秒特性的含义，在选择熔体电流时应考虑哪些因素？ 答：反映熔体熔断时间和通过其电流的关系曲线7反）称为熔断器熔体的安秒特性曲 线。为保证上下级熔断器保护的选择性，要求上一级熔断器的熔断曲线完全位于下一级熔断 曲线的上方。熔体电流的选择应考虑： 应不小于线路正常运行时的计算电流心； 应躲过由于电动机起动所引起的尖峰电流; 还须和导线或电缆的允许电流心相配合，避免线路受到损害。4-17何谓微机保护？它与机电式

51、继电保护装置相比较有哪些优点？答：所谓微机保护，就是利用微型计算机及其数字保护算法实现的继电保护。主要优点 有：综合分析和判断能力强，可以实现传统继电保护装置无法解决的复杂保护；适应性 强，整定调试方便灵活；一套硬件可以复合多种不同原理的保护，结构简单，标准化程度 高；具有自检功能；可兼备故障录波、故障测距、事件顺序记录、网络通信等辅助功能， 综合自动化水平高。4-18简述微机保护装置的组成结构与作用。答：模拟量输入单元：将互感器输入的模拟电信号正确地变换成离散化的数字量。 开关量输入单元：为开关量提供输入通道，常通过光电隔离提高抗干扰能力。 微型机主系统：实现各种保护算法。 开关量输出单元：

52、为发出开关量操作命令提供输出通道，常通过光电隔离提高抗干扰 能力。 操作监视单元：提供操作员界面，以便对保护装置进行人工操作、调试和监视。 通信单元：提供信息通道与变电站计算机局域网以及电力系统远程通信网相连，实现 更高一级的信息管理和控制功能。4-19在变压器差动保护中，采用二次谐波制动判据与比率制动判据的作用与目的。答：二次谐波制动判据旨在防止变压器励磁涌流可能引起差动保护的误动。研究表明， 变压器励磁涌流中含有较高的二次谐波成分，因此，若检测到差动电流中二次谐波成分较高 就可屏蔽差动保护，避免把变压器的正常投入造成的差动电流误认为内部故障引起的差动电 流。变压器差动保护的不平衡电流随外部

53、故障时穿越变压器的短路电流的增大而增大，比率 制动判据的引入可减小或消除不平衡电流的影响，使变压器外部短路时差动保护不致于误动 作，大大提高差动保护的灵敏度。4-20什么是自动重合闸装置（ARD） ?供电系统对ARD有哪些基本要求？答：自动重合闸装置是一种能够实现断路器在开断后再次自动投入的自动装置，旨在提 高瞬时性故障下的线路供电可靠性。如果线路继电保护配有自动重合闸装置，当线路发生故 障时，在继电保护作用下将断路器跳开，同时会启动自动重合闸装置，经过定时限自动重 合闸装置会使断路器重新闭合。若线路故障是瞬时性的，则重合成功，线路恢复供电；若线 路故障是永久性的，则继电保护装置将线路再次切断

54、，并不再启动自动重合闸装置。4-21简述自动重合闸前加速保护与自动重合闸后加速保护的特点与适用场合。答：前加速保护：使用设备少，简单经济，能快速切除瞬时性故障，使瞬时性故障来不 及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率；但会增加首端断路器的动作次数且重合 于永久性故障时再次切除故障的时间会延长，特别是若重合闸装置拒动，则将扩大停电范I丰I。 因此前加速保护主要用于35kV变电站引出的直配线路上，以便快速切除故障。后加速保护：后加速保护第一次跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围，旦保证了能快 速、有选择地切除永久性故障。每段线路都需装设ARD,与前加速相比较为复杂。4-22什么是备用电源自动投

55、入装置（APD） ?明备用与暗备用方式有何区别？供电系 统对APD有哪些基本要求？答：备用电源自动投入装置是一种能够在当前电源因故障断开后及时转投备用电源的自 动装置，旨在提高供电可靠性。明备用方式是指在正常工作时备用电源不投入工作，只有在工作电源发生故障时才投入 备用电源，APD通常装设在备用电源的进线开关上。暗备用方式则是正常时两电源都投入 工作，互为备用，APD通常装设在两路电源的母联开关上。对备用电源自动投入装置的基本要求如卜.：1）当前电源失压切除后，APD才能将备用电源投入，以保证不间断地向用户供电。2）当前电源因负荷侧故障而被继电保护装置切除时，APD不应动作。3）备用电源无电时，APD不应动作。4）当前电源正常停电操作时，APD不应动作。4-23什么是白动转换开关电器（ATSE） ?先离后接和先接后离方式各有何特点？多 级ATSE串级使用时应当注意什么问题？答：自动转换开关电器是指具有在两电源之间带负荷自动切换能力的一种装置。先离后接方式下，ATSE先将负荷从当前电源断开，再投转到备用电源，负荷存在一段 断电时间，不同型式的ATSE其转换时间从数亳秒至数秒；先接后离方式下，ATSE具有相 位跟踪功能，待两电源同步时实施先接后离，两路电