电力系统概论供配电技术讲义

1、电力系统概论供配电技术讲义什么叫电力系统？为什么要建立电力系统？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。为了充分利用动力资源，降低发电成本，发电厂往往远离城市和电能用户，因此，这就需要输送和分配电能，将发电厂发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到用户。供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所或高压配电所？供配电系统由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。总降压变电所是企业电能供应的枢纽。它将35kV110kV的外部供电电源电压降为610kV高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。高压配电所集中接受610kV电压，再分

2、配到附近各车间变电所和高压用电设备。一般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。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？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。电能的质量指标包括哪些？电能的质量指标

3、是指电压质量、频率质量、供电可靠性。什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？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，式中为电压偏差百分数；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，即式中，为电压波动；为电压波动百分数；，为电压波动的最大值和最小值（kV）；为额定电压（kV）。电力系统的中性点运行方式有哪几种？中性点不接地电力系统和中性点直接接地系统发生单相接地时各有什么特点？电力系统的中性点运行方式有三种：中性

4、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。中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。中性点直接接地系统发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。电力负荷按对供电可靠性要求分几类？对供电各有什么要求？电力负荷按对供电可靠性可分为三类，一级负荷，二级负荷和三级负荷。对供电的要求：一级负荷要求最严，应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源应不同时受到损坏，在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个

5、独立电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷要求比一级负荷低，应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台，从而做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷要求最低，没有特殊要求，一般有单回路电力线路供电。试确定图所示供电系统中发电机G和变压器1T，2T和3T的额定电压。解：发电机的额定电压U=1.05×10KV=10.5kV;变压器1T的额定电压一次侧U=10.5kV；二次侧U=1.1×35kV=38.5kV；变压器2T的额定电压一次侧U=35kV；二次侧U=1.05×

6、;10kV=10.5kV；变压器3T的额定电压一次侧U=10kV；二次侧U=1.05×0.38=0.399kV；试确定图中所示供电系统中发电机G，变压器2T，3T线路1WL，2WL的额定电压。解：发电机G，额定电压U=1.05U1=10.5kV变压器2TU1=U=10.5kVU2=1.1×220=242kV故额定电压为：10.5/242；变压器3TU1=220kVU3=1.05×10=10.5kVU2=1.1×110=121kV线路1WL的额定电压为U=10kV线路2WL的额定电压为U=0.38kV试查阅相关资料或网上查阅，找出去年我国的发电机装机容量，

7、年发电量和年用电量。答案（略）画出中性点不接地系统A相发生单相接地时的相量图。第2章负荷预测2-1什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？答：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。负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时；平均负荷和负荷系数。2-2什么叫年最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？答：年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷持续运行一段时间后，

8、消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是最大负荷利用小时。年最大负荷指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现23次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷。负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。2-3什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用30min最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？答：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(34)，为发热时间常数。对中小截面的导体，其约为10min左右，

9、故截流倒替约经30min后达到稳定温升值。但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升。由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算符合的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。2-4各工作制用电设备的设备容量如何确定?答：长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭

10、牌额定功率，即Pe=PN反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。2-5需要系数的含义是什么?答：所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系，因此需要引进需要系数的概念,即：。式中，Kd为需要系数；Pc为计算负荷；Pe为设备容量。形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一个平均效率；用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数KL；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引进一个线路平均效率；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数。2-6确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有什么

11、特点？各适合哪些场合？答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段；需要系数法的特点是简单方便，计算结果较符合实际，而长期使用已积累了各种设备的需要系数，是世界各国普遍采用的方法，适用于多组三相用电设备的计算负荷；二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。2-7在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别直接相加？为什么？应如何正确计算？答：不可以。需要考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因

12、素，因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即：式中，为各用电设备组的平均功率，其中是各用电设备组的设备总容量；为每组用电设备组中台容量较大的设备的附加负荷；为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。2-8在接有单相用电设备的三相线路中,什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷?而在什么情况下应进行单相负荷计算?答:单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡.a:三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算.b:三相线路中单

13、相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷.2-9如何分配单相（220伏，380伏）用电设备，使计算负荷最小？如何将单相负荷简便地换算成三相负荷？答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备；这样换算：当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。当单相设备的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。2-10电力变压器的有功功率和无功功率损耗各如何计算？其中哪些损耗是与负荷无关的？哪些损耗与负荷有关？按简化公式如何计算？解：有功功率损耗=铁损+铜损=有功功率损耗为：无

14、功功率=Q0是变压器空载时，由产生主磁通电流造成的，Q是变压器负荷电流在一次，二次绕组电抗上所产生的无功损耗。无功功率损耗为：PFe和Q0是与负荷无关，PCu和Q与负荷有关简化公式：2-11什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算?各有何用途?答:平均功率因数是指导在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数.最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数.平均功率因数计算功式:略用途供电部门能根据月平均功率因数来调整用户的电费电价.2-12进行无功功率补偿，提高功率因数，有什么意义？如何确定无功补偿容量？答：降低电能损耗,降低电压损失,提高供电设备利用率。补偿容量（1）采用固

15、定补偿，式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav=Pc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能；tgav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgav1tgav2称为补偿率，可用qc表示（2）采用自动补偿Qcc=Pc（tg1tg2）2-13提高自然功率因素有哪些常用的方法？他们的基本原理是什么？答：提高自然功率因素的主要方法有：合理选择电动机的规格、型号防止电动机空载运行保证电动机的检修质量合理选择变压器的容量交流接触器的节电运行他们的基本原理是在不添置任何补偿设备的情况下，采用科学措施减少用电设备

16、的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因素提高。2-14并联电容器的补偿的装设有几种？各有何特点？适用于什么场合？答：并联电容器的补偿的装设有一下几种：高压集中补偿，指将高压电容器组集中装设在总降压变电所的610kV母线上。该补偿方式只能补偿总降压变电所的610kV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在即也内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较后两种补偿方式差。但由于装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。且总降压变电所610kV母线停电机会少，因此电容器利用率高。这种方式在一些大中型企业中应用相当普遍。低压集中补偿，是指将低压电容器集中

17、装设在车间变电所或建筑物变电所的低压母线上。该补偿方式只能补偿车间变电所或建筑物变电所低压母线前变电器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备则不起补偿作用。但其补偿范围比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。这种低压电容器补偿屏一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便。该补偿方式在用户中应用相当普遍。单独就地补偿（个别补偿或分散补偿），是指在个别功率因素较低的设备旁边装设补偿电容器组。该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也

18、被切除，电容器的利用率较低。同时存在小容量电容器的单位价格、电容器易受到机械震动及其他环境条件影响等缺点。所以这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿的场合。2-15什么是尖峰电流？尖峰电流的计算有什么用处？答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。尖峰电流的计算可以提供选定用电设备的型号以及保护用电设备等。2-16某车间380伏线路供电给下列设备：长期工作的设备有7.5kW的电动机2台，4kW的电动机3台，3kW的电动机10台；反复短时工作的设备有42kVA的电焊机1台(额定暂载率为60%，=0.62，=0.85)，10t吊车1

19、台(在暂载率为40%的条件下，其额定功率为39.6kW，=0.5)。试确定它们的设备容量。解：对于长期工作制的设备，其设备容量就是它们的额定功率，所以长期工作设备的设备容量为：对于反复短时工作制的设备，其设备容量为：电焊机：吊车：所以，它们的总的设备容量为：2-17已知有一汽车拖拉机厂每年生产拖拉机2400台，汽车1200辆，试用估算法求该厂的计算负荷。解：查询资料得知，生产拖拉机的单位产品耗电量为50008000kWh，这里估算取6500kWh/台；生产汽车的单位产品耗电量为15002500kWh，这里估算取2000kWh/辆。年最大负荷利用小时数取4960h。2-18某厂金工车间的生产面积

20、为60m×32m,试用估算法估算该车间的平均负荷。解：查表可知负荷密度指标答：用估算法估算该车间的平均负荷为192kW2-19某工厂35/6kV总降压变电所，分别供电给14号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。14号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840kW，Qc1=680kvar；Pc2=920kw，Qc2=750kvar；Pc3=850kw，Qc3=700kvar；Pc4=900kw，Qc4=720kvar。高压电动机每台容量为300kW，试计算该总降压变电所总的计算负荷（忽略线损）。解：由题意可知：水泵用的高压电动机假设同时系数K=0.9高压侧高压侧答：该总降压变电所高

21、压侧总的计算负荷Pe1=4540.33kw，Qe1=3878.3kvar，Se1=5971.25，Ice1=98.62A2-20某车间采用一台10/0.4kV变压器供电，低压负荷有生产用通风机5台共60kW，点焊机（=65%）3台共10.5kW，有连锁的连续运输机械8台共40kW，5.1kW的行车（=15%）2台。试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。解：通风机点焊机有连锁的连续运输机械行车同时系数取车间计算负荷为：2-21某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152kW，其中较大容量的电动机有10kW1台、7kW2台、4.5kW5台、2.8kW10台；卫生用通风机6台共6kW。试分

22、别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷。解：需要系数法：查表A-1可得：冷加工机床：通风机组：车间的计算负荷:二项式法:查表A-1可得：冷加工机床:通风机组:因为n=62x2,取x2=3.则显然在二组设备中第一组附加负荷(cPx)1最大故总计算负荷为：2-22某220/380V三相四线制线路上接有下列负荷：220V3kW电热箱2台接于A相，6kW1台接于B相，4.5kW1台接于C相；380V20kW（=65%）单头手动弧焊机1台接于AB相，6kW（=10%）3台接于BC相，10.5kW（=50%）2台接于CA相。试求该线路的计算负荷。解：（1）电热箱的各相计算负荷查表A-1得，因此各相的有功

23、计算负荷为：A相B相C相（2）单头手动弧焊机的各相计算负荷查表A-1得，；查表2-4得，时，则将各相换算成的设备容量，即：各相的设备容量为A相B相C相各相的计算负荷为A相B相C相（3）各相总的计算负荷为（设同时系数为0.95）A相B相C相（4）总的等效三相计算负荷因为A相的有功计算负最大，所以，则2-23某厂机械工车间变电所供电电压10kV，低压侧负荷拥有金属切削机床容量共920kW，通风机容量共56kW，起重机容量共76kW（=15%）,照明负荷容量42kW（白炽灯），线路额定电压380V。试求：（1）该车间变电所高压侧（10kV）的计算负荷（2）若车间变电所低压侧进行自动补偿，功率因数补偿

24、到0.95，应装BW0.4-28-3型电容器多少台？（3）补偿后车间高压侧的计算负荷，计算视在功率减小多少？解：（1）查表A-1小批量金属切削机床：通风机：起重机：照明：总的计算负荷为（设同时系数为0.95）变压器的功率损耗为变电所高压侧总的计算负荷为变电所高压侧的功率因数为（2）实际补偿容量为280kvar（3）变电所低压侧视在计算负荷为变电所高压侧总的计算负荷为变电所高压侧的功率因数为2-24某厂10kV母线上的有功计算负荷为320kW，平均功率因数为0.67。如果要使平均功率因数提高到0.9，在10kV母线上固定补偿，则需要装设BW型并联电容器的总容量是多少？并选择电容器的型号和个数。解

25、：考虑到三相均衡分配，每相装设5个，此时并联电容器的实际补偿容量为150kvar。选择BW-10.5-10-1型电容器15个。2-25某工具厂全年消耗的电能Wa为2500万度，Wr为2100万度，供电电压为10kV。其平均有功功率和平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，需装设BWF10.5-30-1并联电容器多少台？解：考虑到三相平衡应装设36台，每相12台。2-26某工厂35kV总降压变电所10kV侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar;2#车间580kW+j400kvar;3#车间630kW+j490kvar;4#车间475Kw+j335kvar(=0.76,=0.82

26、,忽略线损)。试求：（1）全厂计算负荷及平均功率因数；（2）功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？（3）若在10kV侧进行固定补偿，应装BW10.5161型电容器多少台？（4）补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数。解：(1)全厂计算负荷：（2）所以不满足，应补偿到0.9（3）(4)补偿后功率因数第3章短路电流计算3-1什么叫短路?短路的类型有哪些?造成短路的原因是什么?短路有什么危害?答：短路是不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接.短路种类有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路.短路的原因主要有设备长期运行，绝缘自然老化，操作过电压，雷电过电压，绝缘受

27、到机械损伤等.短路的危害：1短路产生很大的热量，导体温度身高，将绝缘损坏。2短路产生巨大的电动力，使电器设备受到机械损坏。3短路使系统电压严重减低，电器设备正常工作受到破坏。4短路造成停电，给国家经济带来损失，给人民生活带累不便。5严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并联运行的同步发电机失去同步，严重的可能造成系统解列，甚至崩溃。6单相短路产生的不平横磁场，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。3-2什么叫无限大容量系统?它有什么特征?为什么供配电系统短路时，可将电源看做无限大容量系统?答：无限大容量系统的指端电压保持恒定，没有内部阻抗和容量无限大的系统.它的特征有

28、：系统的容量无限大.系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变.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.当供配电系统容量较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降低很小，此时可将电力系统看做无限大容量。3-3无限大容量三相短路时，短路电流如何变化？答：三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电流。短路电流周期分量按正弦规律变化，而非周期

29、分量是按指数规律衰减，最终为零，又称自由分量。3-4产生最严重三相短路电流的条件是什么？答：（1）短路前电路空载或cos=1；（2）短路瞬间电压过零，t=0时a=0度或180度；（3）短路回路纯电感，即k=90度。3-5什么是次暂态短路电流?什么是冲击短路电流?什么是稳态短路电流?它们与短路电流周期分量有效值有什么关系?答：次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值.冲击短路电流是短路全电流的最大瞬时值.高压系统，低压系统稳态短路电流是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流.无限大容量系统，高压系统，低压系统3-6什么叫标幺值？如何选取基准值？答：用相对值表示元件的物理量，称为标

30、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。3-7如何计算三相短路电路？答：根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、-Y

31、或Y-变换、等电位法等。按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。3-8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。3-9在无限大容量系统中，两相短路电流与三相短路电流有什么关系？答：在三相短路电流计算中记线路平均额定电压为，短路回路阻抗用表示。则有：三相短路电流冲击电流其中为短路电路冲击系数在两相

32、短路电流计算中记为短路点的平均额定电压，为短路回路的一相总阻抗。则有：两相短路电流冲击电流其中为短路电路冲击系数将与、与对比可得：由以上分析可得：在无限大容量系统中，两相短路电流较三相短路电流小。3-10什么是短路电流的电动力效应？如何计算？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。两平行载流导体间的电动力式中a为两平行导线间距；l为导线长；Kf为形状系数，圆形，管形导体Kf=1。三相平行载流导体间的电动力式中Im为线电流幅值；Kf为形状系数。3.短路电

33、流的电动力三相短路产生的最大电动力为两相短路产生的最大电动力为两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为备注：Kf为形状系数，圆形，管形导体Kf=1；矩形导体根据(a-b)/(b+h)和m=(b/h)查表可得。3-11什么是短路电流的热效应？如何计算？答：供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电气设备，会产生很高的温度，称为热效应。短路发热和近似为绝热过程，短路时导体内产生的热量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度而变化，其热平衡方程如下：将代入上式，得整理上式后式中，是导体0时的电阻率；为0的温度系数；c0为导体0

34、时的比热容；为c0的温度系数；为导体材料的密度；S为导体的截面积（mm2）；l为导体的长度（km）；IKt为短路全电流的有效值(A)；AK和AL为短路和正常的发热系数，对某导体材料，A值仅是温度的函数，即A=f().短路电流产生的热量的计算式：短路发热假想时间可按下式计算：式中，tK为短路持续时间，它等于继电保护动作时间top和短路器短路时间toc之和，即在无限大容量系统中发生短路，由于I=I，所以上式变为导体短路发热系数AK式中，S为导体的截面积（mm2），I为稳态短路电流（A），tima为短路发热假想时间（s）.短路热稳定最小截面Smin3-12试求图3-18所示供电系统中K1和K2点分别

35、发生三相短路时的短路电流、冲击短路电流和短路容量？解：取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uav，两个电压基准电压分别是Ud1=37kV，Ud2=6.3kV。各元件标幺值为：线路1WL变压器T（1）K1点三相短路时（2）K2点三相短路时3-13试求图3-19所示供电系统中K1和K2点分别发生三相短路时的短路电流、冲击短路电流和短路容量？解：取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uav，两个电压基准电压分别是Ud1=10.5kV，Ud2=0.4kV。各元件标幺值为：系统S线路WL变压器1T,2T(1)K1点三相短路(2)K2点三相短路3-14试求图320所示无限大容量系统中K点发生

36、三相短路电流，冲击短路电流和短路容量，以及变压器2T一次流过的短路电流.各元件参数如下：变压器1T：SN=31.5MVA，UK%=10.5，10.5/121kV；变压器2T，3T：SN=15MVA，UK%=10.5，110/6.6kV；线路1WL，2WL：L=100km，X0=0.4/km电抗器L：UNL=6kV，INL=1.5kA，XNL%=8。解：(1)由图所示的短路电流计算系统图画出短路电流计算等校电路图，如图所示.由断路器断流容量估算系统电抗，用X表示.(2)取基准容量Sd=100MVA，基准电压UD=UAV，基准电压是Ud1=121kV，Ud2=6.6kV，Ud3=6.6kV，则各元

37、件电抗标幺值为变压器1T：线路W1，W2：变压器2T3T：电抗器；当K点发生三相短路时：一短路回路总阻抗标幺值二K点所在电压基准电流三K短路电流各值为(2)变压器2T一次流过的短路电流为：3.15试求图3-21所示系统中K点发生三相短路时的短路电流，冲击电流和短路容量.已知线路单位长度电抗X.=0.4/km，其余参数见图所示.解：取基准容量Sd=100MVA，基准电压分别为Ud2=Ud7=121kV，Ud3=115.5kV，QF的断路容量Sos=1000MVA。同理：计算短路回路总阻抗标幺值：计算K点所在电压的基准电流：计算K点短路电流各值：3-16在题3-12中，若6kV的母线接有一台400

38、kW的同步电动机，cos=0.95，=0.94，试求K2点发生三相短路时的冲击短路电流。解：第4章供配电系统4-1如何确定工厂的供配电电压？供电电压等级有0。22KV，0。38KV，6KV，10KV，35KV，66KV，110KV，220KV配电电压等级有10KV，6KV，380V/220V供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。究竟采用哪一级供电电压，主要取决于以下3个方面的因素：电力部门所弄提供的电源电压；企业负荷大小及距离电源线远近；企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级。有高压配电电压和低压配电电压。高压配电电压通常采用10K

39、V或6KV，一般情况下，优先采用10KV高压配电电压。低压配电电压等级为380V/220V，但在石油、化工及矿山(井)场所可以采用660V的配电电压。4-2确定工厂变电所变压器容量和台数的原则是什么？答：（1）变压器容量的确定a应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；b对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可采用两台主变压器c三级负荷一般选择一台猪变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。（2）变压器容量的确定装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，

40、考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即SN>=(1.151.4)Sc装有两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件:a任一台主变压器运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求，即SN=(0.60.7)Scb任一台变压器单独运行时，应能满足全部一二级负荷Sc(I+II)的要求，即SN>=Sc(I+II)4-3高压断路器有哪些作用？常用的10kV高压断路器有哪几种？各写出一种型号并解释型号的含义。答：（1）高压断路器是一种专门用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置，因此，不仅能在正常时通断负荷电流，而且能在出现短路故障时在保护

41、装置作用下切断短路电流。（2）常用10kV高压断路器有高压少油断路器，高压真空断路器，SF6断路器。（3）略4-4高压少油断路器和高压真空断路器各自的灭弧介质是什么？比较其灭弧性能，各适用于什么场合？高压少油断路器的灭弧介质是油。高压真空断路器的灭弧介质是真空。高压少油断路器具有重量轻，体积小，节约油和钢材，价格低等优点，但不能频繁操作，用于6-35KV的室内配电装置。高压真空断路器具有不爆炸，噪声低，体积小，重量轻，寿命长，结构简单，无污染，可靠性高等优点。在35KV配电系统及以下电压等级中处于主导地位，但价格昂贵。4-5、高压隔离开关的作用是什么？为什么不能带负荷操作？答：高压隔离开关的作

42、用是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。但隔离开关没有灭弧装置，因此不能带负荷拉、合闸，不能带负荷操作。4-6高压负荷开关有哪些功能？能否实施短路保护？在什么情况下自动跳闸？答：功能：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。高压负荷开关不能断开短路电流，所以不能实施短路保护。常与熔断器一起使用，借助熔断器来切除故障电流，可广泛应用于城网和农村电网改造。高压负荷开关上端的绝缘子是一个简单的灭弧室，它不仅起到支持绝缘子的作用，而且其内部是一个汽缸，装有操动机构主轴传动的活塞，绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头。当负荷开始分闸时，闸刀一端的弧动触头与弧静触头之间产生

43、电弧，同时在分闸时主轴转动而带动活塞，压缩汽缸内的空气，从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭。4-7试画出高压断路器、高压隔离器、高压负荷开关的图形和文字符号。答：高压断路器（文字符号为QF，图形符号为×/）；高压隔离器（文字符号为QS，图形符号为|/）；高压负荷（文字符号为QL，图形符号为|o/）。4-8熔断器的作用是什么？常用的高压熔断器户内和户外的型号有哪些？各适用于哪些场合。答：熔断器的作用主要是对电路及其设备进行短路和过负荷保护；常用的高压熔断器主要有户内限流熔断器（RN系列），户外跌落式熔断器（RW系列）；RN系列高压熔断器主要用于335KV电力系统的短路保护和过载保护，其中R

44、N1型用于电力变压器和电力线路的短路保护，RN2型用于电压互感器的短路保护。RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。4-9互感器的作用是什么？电流互感器和电压互感器在结构上各有什么特点？答：互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器实质是一种特殊的变压器，其基本结构和工作原理与变压器基本相同。其主要有以下3个功能：一：将高电压变换为低电压（100V），大电流变换为小电流（5A或1A），供测量仪表及继电器的线圈；二：可使测量仪表，继电器等到二次设备与一次主电路隔离，保证测量仪表，继电器和工作人员的安全；三：可使仪表和继电器标准化。电流互感器的结构特点是：

45、一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，铁心的一次电路作为一次绕组（相当于1匝）；而二次绕组匝数很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表，继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器二次回路接近短路状态。电压互石器的结构特点是：由一次绕组，二次绕组和铁心组成。一次绕组并联在线路上，一次绕组的匝数较多同二次绕组的匝数较少，相当于降压变压器。二次绕组的额定一般为100V。二次回路中，仪表，继电器的电压线圈与二次绕组并联，这些线圈的阻抗很大，工作的二次绕组近似于开路状态。4-10互感器在使用时有哪些注意事项？答：电流互感器使用注意事项（

46、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。电压互感器使用注意事项（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。4-11、电流互感器有两个二次绕组时，各有何用途？在主线接线图中，它的图形符号怎样表示？答：电流互感器有两个绕组时，其中一个绕组与仪表、继电器电流线圈等串联，形成闭和回路。另一个绕组和一个很小的阻抗串联，形成闭和回路，作保护装置用。因为电流互感器二次阻抗很小，正常工作时，二次侧接近短路状态。在正常工作时，二次侧的仪表、

47、继电器电流线圈，难免会损坏或和回路断开，造成开路。二次侧开路会产生很严重的后果。而用另一个二次绕组和一个很小的阻抗串联形成闭和回路作保护装置，这样就会避免以上的情况。使系统更安全的运行。图形符号如下图所示：4-12避雷器的作用是什么？图形符号怎样表示？答：避雷器（文字符号为F）的作用是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备，是电力系统中重要的保护设备之一。图形符号是4-13常用的高压开关柜型号主要有哪些？答：高压开关柜按型号分主要有：JYN210，35、GFC7B（F）、KYN10，35、KGN10、XGN210、HXGN12Z、GR1、

48、PJ1等。4-14常用的低压设备有哪些？并写出它们的图形符号。答：名称符号低压开关柜熔断器低压断路器4-15低压断路器有哪些功能？按结构形式分有哪两大类？请分别列举其中的几个。答：低压断路器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护；按结构形式可分为无填料密闭管式和有填料密闭管式；无填料密闭管式包括RM10，RM7；用于低压电网，配电设备中，做短路保护和防止连续过载之用。有填料密闭管式包括RL系列如RL6RL7RL96，用于500V以下导线和电缆及电动机控制线路。RT系列如RT0RT11RT14用于要求较高的导线和电缆及电器设备的过载和短路保护。4-16主接线设计的基本要求是什么？什么是内

49、桥式接线和外桥式接线？各适用于什么场合？主接线的基本要求是安全，可靠，灵活，经济。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。适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。内桥式接线适用于大中型企业的一、二级负荷供电。适用于以下条件的总降压变电所：供电线路长，线路故障几率大；负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；没有穿越功率的终端总降压变电所。外桥式接线适用于有一、二级负荷的用户或企业。适用于以下条件的总降压变电所：供

50、电线路短，线路故障几率小；用户负荷变化大，变压器操作频繁；有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式主接线，总降压变电所运行方式的变化将不影响公电力系统的潮流。4-17供配电系统常用的主接线有哪几种类型？各有何特点？供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线，单母线接线和桥式接线3种类型。线路变压器组接线当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路变压器组接线。当高压侧装负荷开关时，变压器容量不大于1250kVA；高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时，变压器容量一般不大于630kVA。优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，

51、变电所全部停电，可靠性不高。适用范围：适用于小容量三级负荷，小型企业或非生产性用户。单母线接线母线又称汇流排，用于汇集和分配电能。单母线接线又可分为单母线不分段和单母线分段两种。（1）单母线不分段接线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。由于接线简单，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。适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二

52、级负荷用户。（2）单母线分段接线当有双电源供电时，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，也可以并列同时运行。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。适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一，二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。桥式接线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。桥接线的特点是：接

53、线简单经济可靠性高安全灵活适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。4-18主接线中母线在什么情况下分段?分段的目的是什么?答:当有双电源供电时，常采用单母线分段接线。采用母线单独运行时，各段相当于单母线不分段接线的状态，各段母线的电气系统互不影响供电可靠性高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户持续供电。4-19倒闸操作的原则是什么？答：接通电路时先闭合隔离开关，后闭合断路器;切断电路时先断开断路器，后断开隔离开关。这是因为带负荷操作过程中要产生电弧，而隔离开关没有灭弧功能，所以隔离开关不能带负荷操作。4-20变电所的总体布置应考虑哪些要求？答

54、：（1）室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。（2）合理布置变电所各室位置，高压电容器室与高压配电室、低压配电室与变压器室应相邻，高、低配电室的位置应便于进出线，控制室与值班室的位置应便于运行人员工作和管理。（3）变压器室和高压电容器室，应避免日晒，控制室和值班室应尽量朝南方，尽可能利用自然采光和通风。（4）配电室的设置应符合安全和防火要求，对电气设备载流部分应采用金属网板隔离。（5）高、低压配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻的配电室的门应双向开启。（6）变电所内不允许采用可燃材料装修，

55、不允许热力管道、可燃气管等各种管道从变电所内经过。4-21某工厂总计算负荷为6000kVA，约45%为二级负荷，其余的为三级负荷，拟采用两台变压器供电。可从附近取得两回35kV电源，假定变压器采用并联运行方式，试确定两台变压器的型号和容量，并画出主接线方案草图。本题答案略第五章电气设备的选择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3项原则：(1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备a根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号；b按工作电压选择电气设备的额定电压；c按最大负荷电流选择电气设备和额定电流。(2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定(3)开关电器断流能力校验5-2高压断路器如何选择？答：（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。（3）动稳定校验式中，为冲击电流有效值，为电气设备的极限通过电流有效值。（4）热稳定校验式中，为电气设备的热稳定电流，t为热稳定时间。（5）开关电器