供配电系统教材课后1

本文格式为Word版，下载可任意编辑——供配电系统教材课后1第1章习题参考答案

1-1解释以下名词概念

（1）电力系统：将一些发电厂、变电站（所）和电力用户由各级电压的电力线路联系起来组成发电、输电、变电、配电和用电的整体，即为电力系统

（2）电力网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或简称电网（3）电压偏差：电气设备的端电压与其额定电压之差，寻常以其对额定电压的百分值来表示（4）电力系统中性点运行方式：电力系统中作为供电电源的发电机和变压器的中性点接地方式

1-2填空题

（1）区域电网电压一般在220kV及以上；地方电网最高电压一般不超过110kV；

（2）寻常电力网电压高低的划分：低压1000V及以下、中压1kV～10kV或35kV、高压35kV～110kV或220kV、超高压220kV或330kV及以上、特高压1000kV及以上。

（3）中性点不接地的电力系统发生单相金属性接地故障时，中性点对地电压为相电压，非故障相对地电压升高为线电压；

（4）用户高压配电电压，从经济技术指标看，最好采用10kV，发展趋势是20kV；（5）我国中、小电力系统运行时，规定允许频率偏差±0.5Hz；

（6）升压变压器高压侧的主分接头电压为121kV，若选择－2.5%的分接头，则该分接头电压为117.975kV。

1-3单项选择题

（1）电能生产、输送、分派及使用全过程（B）

A．不同时间实现B．同一瞬间实现C．按生产—输送—分派—使用顺序实现D．以上都不对

（2）中性点不接地系统发行单相接地短路时，流过接地点的电流性质（A）

A．电容电流B．电感电流C．电阻电流D．由系统阻抗性质决定（3）一级负荷的供电电源（C）由两个电源供电。

A．宜B．可C．应D．不应（4）对于一级负荷中特别重要的负荷(D)

A．可由两路电源供电B．可不由两路电源供电

C．必需由两路电源供电D．除由两个电源供电外，尚应增设应急电源（5）一类高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志等消防用电，应按(A)要求供电。

A．一级负荷B．二级负荷C．三级负荷D．一级负荷中特别重要的负荷（6）10kV及以下三相供电的电压允许偏差，在供电部门与用户产权分界处或在供用电协议规定的电能计量点处考核，为（B）

A．额定电压的±10%B．额定电压的±7%

C．额定电压的±5%D．正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%（7）水力发电厂的缺点（C）

A．发电成本高B．生产过程繁杂C．投资大、工期长D．环境污染程度高

1-4多项选择题

（1）中性点不接地运行的电力系统（AB）

A．发生单相接地，系统接地电流为电容电流B．发生单相接地，三相用电设备可短期照常运行C．用电设备的绝缘按相电压考虑D．适用于110kV及以上的电力系统

（2）供配电系统设计中，为减小电压偏差，寻常采取的措施有（ABD）

A．正确选择变压器变压比和电压分接头C．用架空线取代电缆B．降低系统阻抗

D．在适当的地点装设适当的并联电容器和同步电动机，进行适量的无功补偿（3）符合以下哪几种状况时，电力负荷应为一级负荷（ABC）

A．中断供电将造成人身伤亡时

B．中断供电将影响重要用电单位的正常工作时C．中断供电将在经济上造成重大损失时

D．中断供电将造成大型影剧院等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱时（4）二级负荷的供电系统，宜由（AD）供电。

A．两回线路B．一回线路C．可靠线路D．专用线路

1-5判断题

（1）衡量电能质量的标准是电压、电流和频率（×）（2）发电机的额定电压与电力网的额定电压相等（×）

（3）从供电可靠性和故障的影响来看，小接地电流系统（特别是经消弧线圈接地）具有明显的优越性（√）

（4）中性点不接地系统发生单相接地故障时，必需迅速切除故障线路（×）

（5）寻常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能热能生产、输送、分派、使用的统一整体称为电力系统（×）

（6）在小电流接地系统中发生单相接地时，虽然三相对地电压发生了变化，但故障前后线电压的大小和方向并不改变（√）

1-6回复以下问题

（1）电力系统运行必需满足哪些基本要求？

答：安全。在电能的生产、传输、分派与使用中，不应发生人身事故和设备事故。

可靠。应满足电能用户对供电可靠性的要求。

优质。应满足电能用户对电压和频率等方面质量的要求。

经济。建设投资要少，运行费用要低，并尽可能地俭约电能和减少有色金属消耗量。

（2）什么是电力系统的中性点？它有哪几种运行方式？各有什么优缺点？说明各自适用范围。答：电力系统的中性点是指作为供电电源的发电机和变压器的中性点。电力系统的中性点有三种运行方式：①电源中性点不接地；②中性点经阻抗（消弧线圈或电阻）接地；③中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。

优缺点不接地系统发生单相接地时，接地电流很小，而且三相线电压依旧对称，三相用电设备可照常运行，这有利于提高供电的可靠性；完好相对地电压由正常运行时的相电压升高为线电压，对地绝缘应按线电压来设计。3～66kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。经消弧线圈接地直接接地系统单相接地时，短路电流相当大，保护装置动作于跳闸，切除短路故障。供用电设备的绝缘只需按相电压考虑，降低了电器的造价，同时改善了电器的性能。同不接地系统适用范围3～10kV系统中接地电流大于30A，20kV及以上系统中接地电流大于10A时的电力系统中1l0kV及以上的超高压系统及低压配电系统中

（3）用户供配电系统包括哪些范围?在什么状况下宜设置高压配电所?在什么状况下宜设置总降压变电所?在什么状况下可采用高压深入负荷中心的直配方式?

答：从电源线路进用户起到高低压用电设备止的整个电路系统，由高压及低压配电线路、变电所（包括配电所）和用电设备组成。

当电源进路电压为6～10kV，并且用电容量较大和车间变电所较多或者还有高压用电设备时，宜设置高压配电所。

当电源进路电压为35～110kV，且用电容量较大和车间变电所较多时，宜设置总降压变电所。假使厂区环境条件满足35kV架空线路安全走廊要求，35kV进线的工厂可以考虑将35kV进线直接引入靠近负荷中心的车间变电所，只经一次降压直接降为低压用电设备所需的电压。这种方式可以省去一级中间变压，简化了供电系统，有利于俭约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量

（4）用电设备、发电机和电力变压器一、二次额定电压是如何规定的?说明理由。答：

用电设备额定电压：由于线路通过电流时要产生电压降，所以线路上各点的电压都略有不同。但是成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用处线路的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压即标称系统（电网）电压来制造。因此用电设备的额定电压规定与同级电网的标称电压一致。

发电机额定电压：电力线路允许的电压偏差一般为±5％，即整个线路允许有10％的电压损耗值，因此为了维持线路的平均电压在额定值，线路首端的电压可较线路标称电压高5％，而线路末端则可较线路标称电压低5％

电力变压器一次绕组额定电压：①当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压一致，即高于同级电网标称电压5％。②当变压器不与发电机相连而是连接在线路上时，可看作是线路的用电设备，其一次绕组额定电压应与电网标称电压一致。

电力变压器二次绕组的额定电压：①变压器二次侧供电线路较长时，变压器二次绕组的额定电压是指变压器一次绕组加上额定电压时二次绕组开路的电压，考虑到变压器满负荷运行时绕组内部约有5％的电压损耗以及线路上10％的电压损耗，其二次绕组额定电压应比相连电网的标称电压高10％。其中有5％是用于补偿变压器绕组内部电压降，另外5％用于以补偿线路上的电压降。②变压器二次侧供电线路不长时，如低压电网或直接供电给高低压用电设备，其二次绕组额定电压只需高于所联电网标称电压5％，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5％的电压降。

1-7计算题

（1）试确定图1-8所示供电系统中发电机和线路的额定电压。

图1-8习题1-7（1）图

解：

发电机：10.5kV。WL1：110kVWL2：35kVWL3：10kVWL4：0.38kV

（2）某35kV电网，架空线路总长度为30km，电缆线路总长度为4km，试求此中性点不接地的电力系统中发生单相接地时的接地电容电流。并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。解：IC?UN?loh?35lcab?35?30?35?4?=?17A?10A

350350此系统的中性点需要改为经消弧线圈接地。

1-8小论文：可再生能源的开发现状和发展前景。（略）

第2章习题参考答案

2-1解释以下名词概念

（1）计算负荷：根据用电设备容量统计计算求出的，用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值

（2）负荷系数：用电负荷的平均负荷与其最大负荷的比值

（3）负荷持续率：表征断续周期工作制设备的工作特征，即一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值

（4）尖峰电流：指持续时间1～2s的短时最大负荷电流，主要是用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。

2-2填空题

（1）断续周期工作制的设备时而工作，时而停顿，如此反复运行，其工作周期一般不超过10min；（2）在计算等效三相负荷时，假使既有线间负荷又有相负荷，应先将线间负荷换算为相负荷，然后各相负荷分别相加，选取最大相负荷乘3倍作为等效三相负荷。

2-3单项选择题

（1）必需在用户对无功功率采取补偿措施，不是由于（C）

A．感应电动机约占全部负荷的50％以上，无功功率的数量不能忽视B．送配电线路和变压器由于传输无功功率将造成电能损失和电压损失C．电气设备在运行过程中要消耗无功功率D．发电机多发无功以后，必将影响它的有功出力

（2）将功率因数从0.9提高到1.0所需的补偿容量，与从0.8提高到0.9所需补偿容量相比（B）A．一样多B．更多些C．少一些D．不确定

（3）用电设备台数较多、各台设备容量相差不悬殊时，宜采用(C)，一般用于干线.配变电所的负荷计算

A．二项式法B．单位面积功率法C．需要系数法D．利用系数法

（4）用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时宜采用(A)，一般用于支干线和配电屏(箱)的负荷计算

A．二项式法B．单位面积功率法C．需要系数法D．利用系数法（5）电焊机的设备功率是指将额定功率换算到负载持续率为(D)时的有功功率。A．15％B．25％C．50％D．100％

（6）在负荷计算中，单相负荷应均衡分派到三相上，当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的(A)时，全部按三相对称负荷计算

A．15％B．20％C．25％D．30％（7）无功功率通过线路电阻时（A）A．产生有功功率损耗B．产生无功功率损耗C．不产生有功功率损耗

D．既不产生有功功率损耗也不产生无功功率损耗

2-4多项选择题

（1）关于计算负荷,正确的说法有（BCD）A．计算负荷的大小即设备容量之和

B．计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷C．计算负荷可认为就是半小时最大负荷D．计算负荷和实际变动负荷的最高温升是等值的（2）有关需要系数的正确说法（BD）

A．断续周期工作，或者连续运行但负荷不稳定的用电设备，需要系数相对较大B．连续稳定运行的用电设备，需要系数相对较大C．连续稳定运行的用电设备，需要系数相对较小

D．断续周期工作，或者连续运行但负荷不稳定的用电设备，需要系数相对较小（3）提高功率因数对用户供配电系统的好处（ACD）

A．减小线路电压损失B．减小用电设备电流C．减小线路电能损耗D．减小变压器容量（4）设备组负荷计算需要系数法,影响需要系数大小的因素（ABCD）A．设备效率和线路损耗B．设备操作工技能水平C．设备台数D．设备组工作性质

2-5判断题

（1）无功功率是由于用电设备不需要这一部分功率而得名（×）

（2）从充分发挥供电设备的能力和提高供电效率来说，希望负荷系数越高、越趋近于1越好（√）（3）假使新用户的功率因数未达到规定，供电局可以拒绝接电（√）

2-6回复以下问题

（1）负荷计算的目的与意义？

答：用户的用电设备品种繁多，数量大，工作状况繁杂，实际用电负荷或所需电量，并不是用电设备容量的简单相加。如何根据用电设备资料正确估计计算负荷，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电气设备和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小，又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样要造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是影响计算负荷的因素好多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但仍难确凿确定计算负荷大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。

（2）提高功率因数有哪些积极意义？怎样提高功率因数？

答：提高功率因数将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既俭约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆。提高功率因数方法：并联电容器

（3）什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用处?

答：尖峰电流指持续时间1～2s的短时最大负荷电流，主要是用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。

2-7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。

os??0.5，解：查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机〞项，得Kd=0.16～0.2（取0.2），ctan??1.73。因此可求得

有功计算负荷P30=0.2×120kW=24kW无功计算负荷Q30=24kW×1.73=41.52kvar视在计算负荷S30=24kW/0.5=48kVA

计算电流I30?48kVA/(3?0.38kV)?72.93A

（2）某机械制造厂机修车间380V低压母线上引出的配电干线向下述设备供电：①冷加工机床：7.5kW4台，4kW6台。②通风机：4.5kW3台。③水泵：2.8kW2台。试确定各组和总的计算负荷（用需要系数法），结果用电力负荷计算表列出。

解：先求各组的计算负荷

（1）冷加工机床组设备总容量：Pe(1)??7.5?4?4?6?kW?54kW

查附录表1，取Kd?0.2，cos??0.5，tan??1.73，故

P30(1)?0.2?54kW?10.8kW，Q30(1)?10.8kW?1.73?18.684kvar（2）通风机组。查附录表1，取Kd?0.8，cos??0.8，tan??0.75，故P30(2)?0.8?3?4.5kW?10.8kW，Q30(2)?10.8kW?0.75?8.1kvar

（3）水泵炉。查附录表1，取Kd?0.7，cos??0.8，tan??0.75，故P30(3)?0.7?2?2.8kW?3.92kW，Q30(3)?3.92kW?0.75?2.94kvar因此总计算负荷为（K?p?0.95，K?q?0.97）

P30?0.95?(10.8?10.8?3.92)kW?24.244kW

Q30?0.97?(18.684?8.1?2.94)kvar?28.832kvarS30?24.2442?28.8322kV?A?37.67kVA

（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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8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：1）机床组。由附录表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，cos??0.5，tan??1.73。x台最大容量的设备容量为：Px?P5?7.5kW?2?4kW?2?2.2kW?1?25.2kW有功计算负荷为：P30?0.14?50kW?0.4?25.2kW?7kW?10.08kW无功计算负荷为：Q30?(7kW?10.08kW)?1.73?12.11kvar?17.44kvar2）通风机组。由附录表1查得b=0.65，c=0.25，x=5，cos??0.8，tan??0.75。x台最大容量的设备容量为：Px?P5?Pe?2.4kW

有功计算负荷为：P30?0.65?2.4kW?0.25?2.4kW?1.56kW?0.6kW无功计算负荷为：Q30??1.56kW?0.6kW??0.75?1.17kvar?0.45kvar3）电阻炉组。由附录表1查得b=0.7，c=0.3，x=2，cos??0.95，tan??0.33。x台最大容量的设备容量为：Px?P2?Pe?2kW

有功计算负荷为：P30?0.7?2kW?0.3?2kW?1.4kW?0.6kW

无功计算负荷为：Q30??1.4kW?0.6kW??0.33?0.46kvar?0.20kvar由以上结果知，机床组的附加负荷最大，因此车间总计算负荷：

P30??(bPe)i?(cPx)max??7?1.56?1.4?kW?10.08kW?20.04kWQ30??(bP12.11?1.17?1.4?kvar?17.44kvar?32.12kvaretan?)i?(cPx)maxtan?max??S30?20.042?32.122kV?A?37.86kVA

I30?37.86kVA/(3?0.38kV)?57.52A

（4）某用户最大负荷月的有功用电量为75000kWh，无功用电量为69000kvarh，该用户为两班制生产。问该用户的月平均功率因数是多少?欲将功率团数提高到0.90，问需要装设电容器组的总容量应当是多少?解：cos??WpW?W2p2q?7500075000?6900022?0.74

用户为两班制生产，即每日生产16h，每月计30个工作日，每月生产16×30=480h。最大负荷月的有功用电量为75000kW.h，即

P30?Pmax?Wa/Tmax?则所需无功补偿

75000kW.h?156.25kW

480hQC?P30(tan??tan?')?15.625??tanarccos0.74?tanarccos0.90??68.75kvar

（5）某厂拟建一降压变电所，装设一台10／0.4kV的低损耗变压器。已求出变电所低压侧有功计算负荷为540kW，无功计算负荷为730kvar。遵照规定，其高压侧功率因数不得低于0.9，问此变电所需在低压侧补偿多少无功功率？

解：1）补偿前的变压器的容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为

S30(2)?5402?7302kVA?908.02kVA

变电所低压侧功率因数为：cos?(2)?540/908.02?0.60按SN.T?S30(2)条件选择主变容量，应选为1000kVA。

2）无功补偿容量。按规定，变电所高压侧功率因数应为0.90以上，即cos?(1)?0.90。考虑到变压器的无功功率损耗?QT远大于有功功率损耗?PT，一般?QT?(4～5)?PT，因此在变压器低压侧补偿时，要使变电所高压侧功率因数达到0.90以上，低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，这里取

cos?(?2)?0.92。

低压侧需装设的并联电容器容量为

QC?540?(tanarccos0.60?tanarccos0.92)kvar?490kvar

查附录表7，选择自愈式低压并联电容器BSMJ0.4-20-3，台数n?490/20?24.5，取n?25，则

实际补偿容量为

QC?25?20kvar?500kvar

3）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

'S305402?(730?500)2kVA?587kVA(2)?因此无功补偿后主变压器容量可选为630kVA（参考附录表8）。变压器功率消耗为

'?PS30kVA?8.81kWT?0.015(2)?0.015?587'?QT?0.06S30kVA?35.22kvar(2)?0.06?587变电所高压侧的计算负荷为

'P30kW?8.81kW?548.81kW(1)?540'Q30)kvar?35.22kvar?265.22kvar(1)?(730?500'S30548.812?265.222kVA?609.54kVA(1)?无功补偿后，用户高压侧功率因数为

''cos?'?P30/S.81/609.54?0.90(1)30(1)?548变电所高压侧功率因数满足规定要求。

（6）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。

解电动机M1的Ist?IN?35A?5A?30A为最大。取K??0.9，因此该线路的尖峰电流为

Ipk?0.9?(4?10)A?35A?47.6A

2-8课外实践：搜集学校一栋教学楼或宿舍楼负荷资料，并进行负荷计算。（略）

第3章习题参考答案

3-1解释以下名词概念

（1）无限大容量电力系统：无限大容量电力系统，指其容量相对用户供配电系统大得多的电力系统，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基本维持不变。假使电力系统的电源总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大系统。

（2）动稳定电流：指设备（开关设备在闭合位置时）所能通过的最大短路电流（不致于受力损坏），又称极限通过电流。

（3）热稳定电流：能够保证设备在电流热作用下而不发生热损坏的条件下允许通过的短路电流。（4）标么值：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用其相对值表示。即任一物理量的标么值A，是其实际有名值A与所选定的基准值Ad（与实际有名值A同单位）的比值。（5）最大、最小运行方式：使电力系统短路阻抗最小、短路电流最大的运行方式为最大运行方式，使电力系统短路阻抗最大、短路电流最小的运行方式为最小运行方式。

（6）短路发热的假想时间：采用短路稳态电流与一个假想时间来等效计算实际短路电流所产生的热量。即假想时间内，导体通过短路稳态电流所产生的热量，与实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量相等。这一假想时间，称为短路发热的假想时间。

3-2填空题

（1）引起短路的原因主要有：电气绝缘损坏、误操作、鸟兽危害；

（2）电力系统的电源总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%～10%，或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大系统。

（3）短路后经过0.01s，短路电流达到最大值，此电流称为短路冲击电流；（4）校验电气设备和导体热稳定性采用的电流是短路电流周期分量有效值；

（5）当短路点附近所接感应电动机的额定电流之和超过系统短路电流的1%时，计算短路冲击电流时应计入电动机反馈电流的影响。

3-3单项选择题

（1）运行经验说明，发生几率最大的短路形式（A）

A．单相短路B．两相短路C．三相短路D．两相接地短路（2）无限大容量系统是一个假想系统，采用这一假想系统是为了获得在任何状况下系统的（A）A．电压基本维持不变B．输出电流基本不变C．容量基本不变D．阻抗基本不变（3）短路最严重的发生时刻（A）

A．电源电压过零时B．电源电压为最大值时C．工作电流过零时D．工作电流为最大值时（4）校验电气设备和导体动稳定性采用的电流（B）

A．尖峰电流B．短路冲击电流

C．计算电流D．短路电流周期分量有效值

2（5）当计算变压器的电抗公式为：XT?Uk%UN欧姆时，其中UN和SN的单位应为（A）

100SNA．kV和kVAB．kV和MVAC．V和VAD．V和kVA

*

3-4多项选择题

（1）计算短路电流的目的（ABCD）

A．作为选择电气设备的依据B．调整和设计继电保护C．比较和选择接线图D．进行事故分析（2）短路的危害（ACD）

A．造成停电事故B．引起过电压C．对附近弱电线路和设备产生干扰D．损坏设备绝缘和触头

3-5判断题

（1）对无限大容量电力系统，短路电流稳态分量即为短路电流周期分量（√）

（2）采用按标么值法进行短路计算时，同一系统中各物理量的基准值可以任意选择（×）

3-6回复以下问题

（1）短路的类型有哪些？各有什么特点？

见表3-1（此略）

（2）什么是短路电流的电动力效应和热效应？如何校验一般电器的动、热稳定性？

见3-5节（此略）

3-7计算题

（1）一地区110/10kV变电站通过3km架空线向某电能用户变电所供电。地区变电站10kV母线最大短路容量为200MVA，最小短路容量为100MVA。该用户变电所装有一台S11-800型变压器。试求用户变电所高压母线和低压母线的三相短路电流和短路容量（系统最大和最小运行方式两种状况下）。

解：1）确定基准值。取Sd=100MVA，Uc1=10.5kV，Uc2=0.4kV，而

Id1?Sd/3Uc1?100MVA（/3?10.5kV）?5.50kAId2?Sd/3Uc2?100MVA（/3?0.4kV）?144.34kA

2）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值①电力系统电抗标么值。

*最大运行方式下：X1MVA/200MVA?0.5.min?100*最小运行方式下：X1MVA/100MVA?1.max?100②架空线路电抗标么值（由表3-2得X0=0.35Ω/km）

*X2?0.35(?/km)?3km?100MVA?0.9542(10.5kV)③电力变压器电抗标么值（查得Uk%?4.5）

4.5?100?103kVAX?Uk%Sd/100SN??5.62

100?800kVA*3短路等效电路如下图，图上标出各元件序号和电抗标么值，并标出短路计算点。

短路等效电路图

3）求k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量①总电抗标么值

***最大运行方式下：X??X?X.min（k?1）1.min2?0.5?0.954?1.454***最小运行方式下：X?.max（k?1）?X1.max?X2?1?0.954?1.954

②三相短路电流周期分量有效值

(3)*最大运行方式下：Ik?1.max?Id1/X?.min(k?1)?5.50kA/1.454?3.78kA(3)*最小运行方式下：Ik?I/XkA?1.mind1?.max(k?1)?5.50kA/1.954?2.81③其他三相短路电流最大运行方式下：

3）（3）I（??Ik?1?3.78kA（3）ish?2.55?3.78kA?9.64kA3）I（kAsh?1.51?3.78kA?5.71最小运行方式下（略）④三相短路容量

最大运行方式下：Sk?1?SdX?(k?1)?100MVA/1.454?68.78MVA最小运行方式下（略）

4）求最大运行方式下变压器k-2点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量（最小运行方式下略）①总电抗标么值

****X??X?X?X（k?2）1.min23?0.5?0.954?5.62?7.074

(3)*②三相短路电流周期分量有效值

(3)*Ik.34kA/7.074?20.4kA?2?Id2X?(k?2)?144③其他三相短路电流

3）（3）I（??Ik?2?20.4kA（3）ish?1.84?20.4kA?37.54kA3）I（sh?1.09?20.4kA?22.24kA

④三相短路容量

(3)*Sk?SXMVA/7.074?14.14MVA?2d?(k?2)?100

（2）上题中低压母线采用TMY-3（100×10）+1（60×6）。母线的短路保护动作时间为0.5s，低压断路器的断路时间为0.1s。试校验该母线的短路热稳定度。

解：短路发热假想时间为

tima?tk?0.05?top?toc?0.05s?0.5s?0.1s?0.05s?0.65s

查附录表11得C?171A?s/mm，则最小允许截面为

(3)Amin?I?122timaC?20.4?103A?0.65s171A?s/mm212?96.18mm2

由于母线实际截面A=100×10mm2=1000mm2>Amin，因此该母线满足短路热稳定度要求。

第4章习题参考答案

4-1解释以下名词概念

（1）一次电路、一次设备：供配电系统中担负输送、变换和分派电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路；一次电路中的所有电气设备称为一次设备。

（2）二次电路、二次设备：用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。二次电路中的所有电气设备称为二次设备。

（3）电弧：电弧是一种气体放电现象，放电过程中伴随着高温柔强光。开关电器在接通或开断有电流的电路时，触头间就可能产生电弧。

（4）选择性断路器：有明确的选择性动作要求，以满足前后级保护装置的动作协同。

（5）熔断器的弧前电流—时间特性：熔断器起弧前通过熔体的电流与弧前时间的关系。弧前时间是从一个足够使熔断体熔化的电流出现至电弧产生的瞬间之间的时间，包括熔体熔化时间和熔体熔断起弧时间，而熔体熔断起弧时间十分短，所以一般弧前时间即是熔体熔化时间。

熔断器的熔断时间为弧前时间与燃弧时间之和，燃弧时间是指电弧产生的瞬间至电弧最终熄灭之间的时间，往往也可忽略不计。所以表征熔断器保护特性的就是熔断器的弧前电流—时间特性。（6）GIS：将一座变电所中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体，并全部封闭在接地的金属外壳内。壳内充以一定压力的SF6气体作为高压设备的绝缘和断路器灭弧介质，所以也称为SF6全封闭组合电器。

（7）C-GIS：一种用于10～35kV或更高电压输配电系统以接受或分派电能并对系统实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。

（8）母线槽：将3～5条母线用绝缘材料隔开（包括相间及相对地）并嵌于封闭的金属壳体内的一种配电装置。

4-2填空题

（1）电弧熄灭的条件是弧道中的去游离率大于游离率；

（2）熔断器仅使用在35kV及以下电压等级的小容量电气装置中作短路保护或过负荷保护用；（3）SF6气体绝缘和空气绝缘相比的优点可使电气设备减小占地面积和体积，和变压器油绝缘相比的优点能防火防爆；

（4）电力变压器的额定容量，是指它在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限内所能连续输出的最大视在功率。

（5）低压架空线路，不使用小于16mm的铝绞线。

（6）查阅相关资料，了解以下数据：架空线路与地面的距离，在非居民区应大于5m，在居民区应大于6m，跨越建筑物时，其最小垂直距离应大于2.5m。

4-3单项选择题

（1）熔断器熔件上焊有小锡球是利用“冶金效应〞法，其作用是为了(C)。

A．减少金属蒸气B．缩短熔断时间C．降低熔件的熔点温度D.提高通流能力

（2）关于熔断器，以下说法中错误的是（D）

A．电路中流过短路电流时，利用熔件产生的热量使自身熔断，从而切断电路，起到保护电器设备

B．熔断器可分为限流和不限流两大类

C．熔断器不能作正常的切断和接通电路用，而必需与其他电器协同使用

2

D．同一电流通过不同额定电流的熔件时，额定电流大的熔件先熔断（3）校验电气设备热稳定度采用的电流是(C)。

A．尖峰电流B．计算电流C．短路稳态电流D．短路冲击电流（4）为避免不必要的重复选择计算，低压照明线截面选择宜首先考虑的条件是（D）A．经济电流密度B．机械强度C．发热条件D．电压损耗条件（5）一般三相负荷基本平衡的低压线路中的中性线截面不小于相线的(C)。

A．100%B．75％C．50％D．25％

4-4多项选择题

（1）低压电器常用灭弧方法(ABD)

C.触头间隙采用六氟化硫气体介质D.利用相互绝缘的金属栅片分割电弧（2）XRNT型高压限流熔断器采用的灭弧措施(AD)

A.利用石英砂对电弧的吸热进行冷却灭弧B.利用纤维质消弧管产气纵吹电弧C.利用撞击器加速灭弧D.利用冶金效应形成串联电弧将长弧切短加速灭弧

（3）关于限流断路器(AD)

A.分断时间短得足以使短路电流达到其预期峰值前分断B.使短路电流比其预期短路电流低

C.在短路时，限流线圈内感应电流抵消了部分短路电流

D.在短路时，拉长了短路电流的波形，降低了短路电流对电路和电器的冲击（4）用隔离开关可以进行的操作（ABCD）

A.通、断电压互感器和避雷器电路B.通、断激磁电流不超过2A的空载变压器电路C.通、断变压器中性点的接地线D.通、断电容电流不超过5A的空载线路（5）低压断路器具有的功能（ABCD）

A．通断电路B．短路保护C．过载保护D．失压保护（6）可以实施检修隔离电源作用的开关电器（BCD