《电力系统结构与分析计算》-课后参考答案-蒋春敏

项目1任务1.1习题参考答案一、填空题：1．年，法拉弟发现了电磁感应定律。18312．年，世界上建成了第一条三相交流输电线路。18913．我国电力系统的额定频率是。对3000MVA及以上电力系统的频率容许偏差为。50Hz，±0.2Hz4．规定发电机的额定电压比电力线路的额定电压高。5％5．500KV电压等级的线路在最小输送功率为400MW时对应输送距离为KM。850二、判断题：1．我国把电力网分成输电网和配电网两大类。√2．电力线路和用电设备的额定电压相同。√3．电能的生产、输送、分配、消费是同时进行的。√4．只有漏抗较小（≤7.5%）的小容量变压器,或者二次侧直接与用电设备相连的变压器，其二次侧绕组的额定电压才较电力线路额定电压高5％。√5、变压器直接和发电机相连，则一次侧额定电压应等于发电机的额定电压。√三、简答题：1．电力系统、动力系统、电力系统及电力网的定义？答：由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，称为电力系统。电力系统加上发电机的原动机（如汽轮机、水轮机），以及原动机的输入动力部分（如热力锅炉、水库、原子能电站的反应堆）、供热和用热设备，则称为动力系统。电力系统中，由升压和降压变电所和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分，称为电力网。它是电力系统的一部分。2．电力系统运行的特点和要求是什么？答：电力系统的特点：电能的生产、输送、分配、消费是同时进行的；电力生产是高度集中、统一的；电力系统的过渡过程非常迅速；电力工业与国民经济各部门关系密切。对电力系统的基本要求：尽量满足用户的用电需要；安全可靠的供电；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。3．保证电力系统运行的经济性的前提是什么？答：前提是满足用户的用电需要。4．变压器的一次侧绕组额定电压是怎么规定的？答：由于变压器一次侧绕组接电源，相当于用电设备，因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备或电力线路的额定电压；如直接和发电机相连，则变压器一次侧额定电压应等于发电机的额定电压。5．变压器的二次侧绕组额定电压是怎么规定的？答：变压器二次侧向负荷供电，又相当于发电机，因此二次侧绕组额定电压应较线路额定电压高5％。按规定二次侧绕组的额定电压是空载时的电压，考虑在满载时变压器内部的电压降落约为5％，则一般大中容量变压器二次侧绕组额定电压应较电力线路额定电压高l0％。只有漏抗较小（≤7.5%）的小容量变压器,或者二次侧直接与用电设备相连的变压器，其二次侧绕组的额定电压才较电力线路额定电压高5％。任务1.2习题参考答案1．电弧有何特点？有何危害？答：特点：电弧是一种气体导电现象，各种形式的气体导电现象统称为气体放电。气体放电就是气体中产生了足够多的导电质点，即正离子和自由电子，在电场中产生了定向运动。开关电器触头间只要有电弧，电路就没有被开断。危害：电弧的高温可能烧坏电器触头及其周围的部件。如果电弧长时间不能熄灭，将会引起电器被烧毁甚至有爆炸的可能，造成人员伤亡或重大财产损失，危及电网的安全运行。2．什么是碰撞游离和热游离？它们在电弧燃烧中起什么作用？答：从阴极表面发射自由电子，在电场力的作用下，向阳极加速运动，并在运动中不断与其他中性粒子（如分子、原子）发生碰撞。碰撞后将使中性粒子游离成自由电子和正离子，这种由于碰撞而产生的游离称为碰撞游离。热游离是电弧中的中性粒子在高温的作用下，使得热运动加剧、相互碰撞而发生的游离现象。作用：电弧形成后，主要靠热游离维持电弧的燃烧。电弧燃烧时，弧柱的温度很高，故通过热游离，弧柱中可以不断地产生出自由电子。另外，在热游离的同时，阴极表面仍有热电子发射，碰撞游离也在发生，对维持电弧燃烧起着辅助作用。3．熄灭交流电弧有哪些基本方法？答：1、空气中：（1）拉长电弧（2）磁吹熄弧（3）气吹熄弧2、油中：（1）静止油中电弧的熄灭（2）吹弧型油中电弧的熄灭3、六氟化硫气体灭弧4、真空灭弧各项具体阐述略。4．开关电器中常用的灭弧方法有哪些？答：（1）吹弧（2）低压开关电器利用短弧原理熄弧（3）利用固体介质的狭缝灭弧（4）采用新介质（5）采用多断口熄弧5．高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关的作用？答：高压断路器：（1）控制。即正常运行时，用来接通和开端断高压电路中的负荷电流；（2）保护。即故障时，用来开断高压电路中的短路电流，切除故障电路，并能按照重合闸的要求关合短路电流，尽量保证非故障部分的供电可靠性。高压隔离开关：（1）检修时起隔离电压的作用；（2）倒闸操作中可用于切换电路；（3）切合小电流电路。高压负荷开关：（1）开断和关合作用。负荷开关可以开断正常的负荷电流，可以关合短路电流；（2）替代作用：负荷开关和熔断器组合电器在电压不高、容量不大、不太重要的场合可以替代断路器和隔离开关使用。6．高压断路器按照灭弧介质不同是怎样分类的？答：真空断路器、SF6断路器、油断路器、压缩空气断路器等7．真空断路器的主要使用领域在什么场合？答：适用于高温潮湿地区、耐气候要求高、运行条件恶劣的环境，广泛应用于发电厂、变电站以及各监控和使用环节，如化工厂、炼钢厂自动化工厂等大型建筑物的供电部分。就电压等级来说，目前大多使用在35KV及其以下电压等级的配电装置及线路中。8．SF6断路器的灭弧室有哪几种？答：主要分两大类：压气式和自能式两种。（1）压气式：1）双压力式；2）单压力式。（2）自能式：1）旋弧式；2）热膨胀式9．GW4-35D/630、SN10-10、LW4-35这些型号的含义是什么？答：GW4-35D/630：额定电压35KV、额定电流630A,带接地刀闸，设计序号为4的户外型隔离开关。SN10-10：额定电压10KV，设计序号为10的户内型少油断路器。LW4-35：额定电压35KV。设计序号为4的户外式SF6断路器。10．断路器操动机构有哪些类型？答：手动型、电磁型、液压型、气压型、弹簧型11．简述少油、真空、SF6断路器的基本特点。答：少油：（1）体积大，重；（2）维护复杂，检修频繁且复杂；（3）会产生污染气体，不环保；（4）有火灾和爆炸的危险。真空：（1）适合于频繁操作；（2）易于检修维护；（3）开断容量大；（4）体积小重量轻；（5）可靠性高。SF6：（1）断口耐压高（2）开断能力强，开断性能好（3）寿命长(4)品种多、系列全；（5）没有燃烧危险（6）缺点是：SF6气体压力下降或含水量增加，其绝缘能会受到较大影响。SF6气体为受限制的温室气体，要控制和减少使用SF6气体。12．高压隔离开关在操作中切换电路时必须严格遵循的原则？答：（1）隔离开关都配有手动操作机构，操作时要先拔出定位销，分、合闸动作要果断、迅速，终了时注意不要用力过猛，操作完毕一定要用定位销锁住，并目测动触头位置是否符合要求。(2)不管和合闸操作还是分闸操作，都应在不带负荷或负荷在隔离开关允许的操作范围之内时才进行。为此，操作隔离开关之前，必须先检查与之串联的断路器，应确实处于断开位置。13．当发生带负荷拉合刀闸的误操作时，应如何做？答：、如果发生了带负荷拉合刀闸的误操作，则应冷静地避免可能发生的另一种反方向的误操作，即：当发现带负荷误合闸后，不得立即拉开；当发现带负荷误分闸后，不得再合上，除非刚拉开一点，发现有火花产生时，可立即合上。14．简述自动重合器和断路器的异同？答：相同点：都具有控制和保护的作用不同点：（1）结构和组成不同：断路器主要作为电路的开断元件；自动重合器除了包括开断功能外，还包括检测电流和控制重合闸的检测和控制元件。（2）使用场合不同：断路器一般用于发电厂、变电站有人维护的场所；自动重合闸可以适用于户外（荒郊野外）的杆上安装，也可以安装在变电所、配电线路上。（3）操作循环不同：断路器是固定操作循环；自动重合闸是可以设定的操作系统。（4）操作电源取得不同。15．什么是低压电器？主要有哪些种类？答：低压电器通常是指额定工作电压在1000V以下的电气设备。一般分为配电电器和控制电器两大类。低压配电电器：刀开关及其组合电器、熔断器、低压断路器、漏电保护器等低压控制电器：接触器、启动器、控制器、主令电器和控制继电器等。16．热继电器的作用是什么？答：利用电流通过热元件时所产生的热效应按照反时限特征来进行过负荷保护。17．启动器主要由什么元件组成？它和接触器有什么区别？答：启动器主要由接触器和过负荷保护元件等组成。区别：启动器除了能在正常情况下控制电动机的启动、停止和反转外，还能对电动机进行过负荷保护。18．什么是漏电保护器？答：漏电保护器就是漏电电流动作保护器的简称，主要用来保护人身安全以及防止因电气设备或线路的绝缘受损、老化等情况时漏电而引起的火灾和爆炸事故。19．利用真空灭弧室，怎样实现灭弧？答：真空中的电弧是由触头电极蒸发出来的金属蒸汽形成的，具有极强的扩散能力，真空灭弧室中的触头为磁吹对接式触头，可以增强电弧在真空中的扩散能力，因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度能很快恢复起来，使电弧迅速熄灭，灭弧性能很好。20．SF6气体的特点有哪些？答：（1）理化特点。SF6气体是一种无色、无味、无毒、不燃，化学性能十分稳定的气态物质。500℃以下一般不会自行分解，但水分较多时，200℃以上就有可能产生水解。2SF6+6H20→2SO2↑+12HF+O2↑在高温电弧作用下，SF6气体会分解出一些不完全氟化物，会对金属、陶瓷等物起腐蚀作用，也会对人体有危害，引起眼睛刺痛，呼吸困难，造成皮肤灼痛。（2）绝缘特性。SF6气体分子直径比水分子直径大，分子量为146约是空气分子量28.8的5.1倍,比空气重得多。SF6气体分子具有很强的电负性、较大的分子直径和较大的分子量，决定了SF6气体是一种绝缘强度很高的气体介质。影响其主要因素是电场的不均匀性、SF6气体压力及水分和杂质等。（3）灭弧特性。SF6气体热传导性能比空气差，对流散热能力却比空气好。在电流过零后，SF6气体热恢复阶段的恢复速度大约为空气的1倍左右。SF6气体具有良好的电弧热特性和在电流过零后很高的介质恢复速度以及强烈的电负性，使得其具有优越的灭弧性能。21．电流互感器为什么二次侧不允许开路？实际运行中如何防止电流互感器二次侧开路？答：因为一旦开路将会产生如下严重的危害：（1）在二次侧开路的绕组两端产生几千伏甚至上万伏的电压，危及人身和设备安全；（2）使铁芯严重发热，损坏绕组绝缘甚至烧毁电流互感器；（3）铁芯中的剩磁会使误差加大。实际运行中，为了防止二次绕组开路，规定在二次回路中不准装熔断器等开关电器。当需要检修、校验二次仪表时，必须首先将二次绕组短路，再拆下测量仪表或继电器。22．电压互感器为什么不允许短路？实际运行中如何防止电压互感器二次侧短路？答：原因是因为电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流，当二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。因此，电压互感器二次侧短路是电气试验人员的又一大忌。23．电压互感器的接线有哪几种？能测量哪些电压？答：（1）一台单相电压互感器的接线，可测量35kV及以下系统的线电压或110kV及以上中性点直接接地系统的相对地电压。（2）两台单相电压互感器接成V，v接线，可测量线电压，但不能测量相电压。这种接线方式广泛用于中性点不接地系统。（3）三台单相电压互感器接成YN，yn接线，可测量三相线电压。（4）一台三相五柱式电压互感器接成YN，yn，d接线，用于测量线电压和相对地电压。一般应用在6～10kV户内配电装置中。（5）三台单相三绕组电压互感器的YN，yn，d接线，可测量线电压，相电压。24．测量用电流互感器的接线有哪几种？答：（1）单相式接线；（2）完全星形接线；（3）不完全星形接线。25．电流互感器有几种误差？误差主要由哪些因素引起？答：有比差和角差两种因素：运行工况和结构参数。（1）运行工况对误差的影响。当一次电流的值比一次额定电流值大得多或小得多时，电流误差和角误差都要增大；当一次电流不变，二次负荷阻抗增大时，二次电流将减小，使电流误差和角误差增大；二次负荷的功率因数的变化，会引起电流误差和角误差不同的变化。因此为减小误差，应尽量使电流互感器工作在额定一次电流附近，而且要将二次负荷的阻抗及功率因数限制在相应的范围内。（2）结构参数对误差的影响。电流互感器铁芯材质、结构尺寸、二次线圈内阻抗和匝数等都会影响误差。26．冶金效应的概念？为什么在制作熔断器时要利用冶金效应？答：冶金效应是在铜或银熔体的表面焊上小锡球或小铅球，当熔体发热到锡或铅的熔点时，锡或铅的小球先熔化，再渗入铜或银的内部，形成合金，使熔体的等值电阻增大，发热加剧，同时熔点降低，首先在焊有小锡球或小铅球处熔断，形成电弧，从而使熔体沿全长熔化。原因：为克服铜、银等材料熔点高，熔体不易熔断，从而会导致熔断器损坏的缺点，可以采用冶金效应法。27．熔断器是怎样实现它对电力线路和电气设备的保护作用的？答：一旦电路发生过负荷或短路故障时，电流增大，过负荷电流或短路电流使熔体加热，当熔体自身温度超过熔点，而被保护设备的温度尚未达到能破坏其绝缘之前，熔体熔化而将电路切断，使线路中的电气设备得到保护。28．跌落式熔断器由于自身的结构特点，它的开断能力为什么有上限和下限的规定？答：由于跌落式熔断器自身的结构特点，它的开断能力一般有上限和下限的规定。这是因为跌落式熔断器当开断电流较大时，熔管的产气量多，气吹效果好，电弧容易熄灭，但这时熔管内的压力很高，外部声光效应很大。因此，熔断器的额定开断电流受到熔管强度和外部声光效应的限制。增大熔管的直径，可降低熔管的压力，从而可提高熔断器的开断能力。相反，当开断电流较小时，由于产气少，气吹效果较差有可能出现不能灭弧的情况。因此，对这种熔断器还规定有下限开断电流，即当开断电流小于下限开断电流时，熔断器不能可靠地开断电路29．母线在配电装置中起什么作用？答：母线是汇集、分配和传送电能的导体。处于配电装置的中心环节，作用十分重要。30．母线常见的截面形状有哪些？各种截面形状有什么特点？答：母线的截面形状有：矩形、槽型、圆形、管型等。特点：矩形母线散热面积大，趋肤效应小，材料利用率高，承受立弯时的抗弯程度号，但周围的电场很不均匀，易发生电晕，故只用于35KV及以下硬母线。槽型母线的电流分布较均匀，与同截面的矩形母线相比，具有集肤效应系数小、冷却条件号、金属材料的利用率高、机械强度高等优点，当母线的工作电流很大，每相需要3条以上的矩形母线才能满足要求时，一般采用槽型母线。圆形截面母线的曲率半径均匀，无电场集中表现，不易产生电晕，但散热面积小，曲率半径不够大，作为硬母线则抗弯性能差，故采用圆形截面的主要是作为软母线的钢芯铝绞线。管型母线的曲率半径大，材料导电利用率、散热、抗弯强度和刚度都较圆形截面好，常用于220KV及以上屋外配电装置作长跨距硬母线，也用于特种母线，如水内冷母线、封闭母线等。31．常见的母线的布置方式有哪几种？答：（1）垂直布置的母线；（2）水平布置的母线；（3）三角形排列32．对母线进行着色有什么好处？答：增加母线的热辐射能力，提高母线的散热能力，同时便于工作人员识别直流的极性和交流的相别，并防止钢母线生锈。33．绝缘子作用是什么？按用途分几类？答：作用是固定、支持载流导体，并使载流导体与地绝缘，或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。按用途分为电站绝缘子、电器绝缘子和线路绝缘子3种34．电站绝缘子按结构形式可分为几大类？答：分为支柱绝缘子和套管绝缘子两大类。35．什么是电气主接线?对主接线有哪些基本要求?答：电气主接线是指发电厂、变电所中的一次设备按一定的顺序和要求连接而成的用于生产、传输、分配电能的电路，也称为一次接线（或主电路）。基本要求：1、供电可靠性高；2、运行灵活性好；3、接线简单清晰，操作方便。4、经济性能好。5、有发展扩建的可能。7、二次接线、继电保护简单。36．电气主接线的作用是什么?电气主接线有哪些基本类型?答：作用是汇集和分配电能。类型：简单单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、简单双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线接线、一台半断路器双母线接线（3/2接线）、单元接线、桥形接线、多角形接线。37．母线分段有何作用？母线带旁路母线有何作用?答：母线分段的作用是减小母线或母线隔离开关故障或检修时的停电范围，提高供电可靠性。母线带旁路母线的作用是当检修任意一台出线断路器时，代替工作母线工作，使该线路不停电。38．在桥形接线中，内桥接线和外桥接线各使用于什么场合?答：内桥接线适用于输电线路较长、线路故障几率较高、穿越功率较少、变压器不需要经常切换的场合。外桥接线多用于线路较短、故障几率较低，主变压器需经常切换或电力系统有较大穿越功率通过桥断路器的场合。39．在倒闸操作中有时使用跨条，它有什么作用？一般在什么时候使用？答：在内桥和外桥接线中，桥回路故障或检修时全厂分列为两个部分，使两个单元之间失去联系；同时，出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。40．举例说明带旁路母线接线中，出线断路器检修不停电的倒闸操作？当检修1QF时，用1QFp代替1QF向线路L1继续供电的倒闸操作步骤：（1）合上1QFp两侧的隔离开关；（2）合上1QFp;(3)合上1QSp;(4)断开1QF；（5）拉开1QS1和1QS2。41．一台半断路器接线有何缺点？答：（1）投资大，经济性不高；（2）二次接线和继电保护比较复杂。42．多角形接线有何优缺点？答：优点：在闭环运行时的可靠性、灵活性较高；任一台断路器检修，均不会中断供电；隔离开关只作检修隔离之用，大大减少了误操作几率；由于没有母线，故不存在母线故障带来的影响；平均每回路只用一台断路器，同时占地面积小，所以经济性相对较好。缺点：检修任何一台断路器都要造成开环运行，降低了供电的可靠性，而且角数越多，这个缺点越突出；由于运行方式变化较多，使得继电保护复杂；不便于再扩建。43．配电装置是如何定义和分类的？应满足哪些基本要求？答：配电装置是按照主接线方案的要求，由开关电气、保护电器、测量仪表、母线装置和必要的辅助设备构成的电工建筑物，正常工作时用来接受和分配电能；故障时迅速切断故障部分，以保证未故障部分的安全运行。分类： （1）按照安装场所：屋内配电装置，屋外配电装置；（2）按照安装方式：装配式配电装置，成套配电装置；（3）按照电压等级：低压配电装置，高压配电装置，超高压配电装置；基本要求：（1）符合国家技术经济政策，满足有关规程要求。（2）保证运行的安全、可靠性，保证所选电气设备的类型及参数的科学合理性。（3）保证运行、检修人员的安全，设置必要的隔墙、遮拦、安全通道，保证足够的安全净距，电气设备的外壳、底座等可靠接地。（4）布置合理、清晰，保证操作、维护的方便性。（5）在保证安全的前提下，力求提高经济性，力求节约用地，节约用材，结构紧凑，降低造价。（6）应考虑扩建的可能性。44．什么是最小安全净距？答：为了满足配电装置运行和检修的需要，各带电设备应相隔一定的距离。配电装置各部分之间，为确保人身和设备的安全所必须的最小电气距离，称为最小安全净距。在这个距离下，无论出现正常最高工作电压，还是内外过电压都不会使空气间隙击穿。45．表示配电装置结构时常用的图形有哪几种？答：平面图、断面图、配置图。46．屋内配电装置与屋外配电装置相比较，各有哪些优、缺点？答：屋内配电装置：（1）由于屋内配电装置允许的安全净距小并可以分层布置，故占地面积小，节约用地。（2）维修、操作、巡视在屋内进行，比较方便，不受气候影响。（3）外界环境因素对电气设备的运行影响不大，可减轻维护工作量。（4）房屋建筑投资加大，但可以采用户内式轻型设备，减少了总投资。屋外配电装置：（1）土建工程量减小，费用降低，建设周期短。（2）相邻设备间的距离加大，便于带电作业。（3）扩建比较方便。（4）占地面积加大。（5）受外界气候影响较大，设备运行环境差，设备绝缘需按照户外条件考虑，费用加大。任务1.3习题参考答案一、填空题：1．发电机和变压器接成星形绕组的节点称为。中性点2．间歇性电弧的产生将出现弧光接地过电压，其幅值可达。（2.5～3.2）3．中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地时，中性点对地电压上升为电压。相4．中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地时，非故障相对地电压上升为电压。线5．消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，它装设于上。中性点6．我国kV及以上的系统采用中性点直接接地方式。1107．我国V的三相四线制电力网，从安全的角度出发，它的中性点是直接接地的。380/220二、判断题：1．中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地时，其短路电流比较小，故称这两种为小电流接地系统。×2．三相输电系统在各相导线间和相对地之间沿导线全长均存在分布电容。√3．正常运行的星形连接的对称三相电路的中性点对地电压理论上为零，实际情况是存在“中性点偏移”电压。√4．正常运行的三相输电系统三相对称电容电流之和为零。√5．中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地时，由于三相的线电压仍保持对称，规程规定可以带单相接地故障继续运行两小时。√6．中性点直接接地系统中的供电设备的相绝缘只需按相电压来考虑。√7．中性点直接接地系统发生单相接地时，继电保护应瞬时动作切除故障。√三、简答题1．阐述电力系统中性点不接地系统发生单相接地故障时的运行特点是什么？答：①、故障相对地电压为零；=+=+(-)=0②、中性点对地电压上升为相电压，方向与接地相的电源电压方向相反；=+=0即：=-③、非故障相对地电压为中性点对地电压与非故障相相电压之和，上升为线电压=+=+(-)==+=+(-)=④、三相的线电压之间仍保持对称，且大小相等，相位互差120度；⑤、故障相的电容电流为零，非故障相的电容电流升高到正常时一相电容电流的倍。⑥、三相对地电容电流的相量和，即接地电流为正常时一相对地电容电流的3倍。=-(+)=3=２.消弧线圈的补偿方式有几种？答：（１）完全补偿；（２）欠补偿；（３）过补偿3.中性点直接接地的系统在发生单相接地故障时的运行特点是什么？答：中性点直接接地的方式是将中性点与大地直接联接，使中性点保持地电位，正常运行时，中性点无电流通过。单相接地时构成单相短路，接地回路通过单相短路电流，各相之间电压不再是对称的，通过接地点的短路电流Id很大，会烧毁设备。因此，发生接地故障时，继电保护应瞬时动作，使开关跳闸，切除故障。以保证系统中非故障部分的正常运行。4.我国电力系统目前所采用的中性点的接地方式主要有几种？答：我国电力系统目前所采用的中性点的接地方式主要有三种，即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。当电力系统发生单相接地时，中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，其接地电流比较小，故称这两种为小电流接地系统。中性点直接接地的系统，单相接地故障时的短路电流很大，故称之为大电流接地系统。5.消弧线圈在在发生单相接地故障时，为什么能使接地处的电流变得很小？答：消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，它装设于中性点上。当发生单相接地故障时，可形成一个与接地电流的大小接近相等但方向相反的电感电流，这个电流与电容电流相位相反、相互抵偿，使接地处的电流变得很小，从而减小了接地处的电弧以及由它所产生的危害。此外，当电流经过零值和电弧熄灭之后，消弧线圈的存在还可以显著减小故障相电压的恢复速度，从而减小了电弧重燃的可能性。有助于单相接地故障的自动消除。6.我国电力系统目前为什么采用消弧线圈过补偿运行方式？答：过补偿是电感电流大于电容电流，即IL>IC，单相接地处有感性电流流过。补偿既能消除接地处的电弧，又不会产生谐振过电压，这是因为若因停电检修部分线路或系统频率降低，使接地电流IC减少，IL>>IC，远离产生谐振的条件。即使将来电网发展使电容电流增加，由于消弧线圈有一定的裕度，也有IL>IC，不会产生谐振，可以继续使用一段时间，故过补偿方式在我国电力系统中得到广泛应用。7.各种中性点运行方式的适用范围？答：我国110kV及以上的系统由于降低绝缘水平占首要地位，一般采用中性点直接接地的运行方式。20～66kV的系统未全线架设避雷线，雷击事故较多，单相接地电容电流较大，供电可靠性成为主要的问题。一般采用中性点经消弧线圈接地的运行方式或不接地的运行方式。3～10kV系统与20～66kV的系统相似，但单相接地电容电流一般不大，一般采用中性点不接地的运行方式。电压为380/220V的三相四线制低压配电网它的中性点是直接接地的，这样可以防止一相接地时出现超过250V的危险电压。任务1.4习题参考答案1．电力系统的接线方式分成哪几种？答：电力网的接线方式大致分为两大类：无备用接线和有备用接线。无备用接线包括单回放射式、树干式和链式。有备用接线包括双回放射式、树干式、链式、环式及两端供电网络。什么是最大负荷利用小时数？答：如果负荷始终等于最大值，经过小时后所消耗的电能恰好等于全年的实际耗电量，则成为最大负荷利用小时数什么是电力拖动？答：所谓电力拖动就是用电动机拖动各种生产机械运转，实现工农业生产过程的机械化和自动化。电力负荷中一类负荷的供电要求是什么？答：对一类负荷应该由两个或两个以上的独立电源供电。项目2任务2.1习题参考答案1.某一10kV电力架空线路，长10km，使用LGJ-95导线，三相导线按正三角形排列，相间距离为1m。试计算线路的参数并作出等值电路。解：由题意得查附表：Dav=1mro=0.33xo=0.334bo=3.44×10-6(s/km)则：R=roL=0.33×10=3.3()X=xoL=0.334×10=3.34()3.3+j3.34由于线路为10KV架空线路，所以等值电路为“一”字型等值电路，如下：3.3+j3.342.某110KV双回线路，长200Km，使用LGJ-185，线间几何均距5m,，试计算线路的参数并作出等值电路。解：由题意得查附表4：ro=0.17xo=0.409bo=2.79×10-6(s/km)且为双回路则：R=roL=0.17×200=17()X=xoL=0.409×200=40.9()B=2boL=2.79×10-6×200=1.116×10-3(s)线路的电容功率即电容充电功率为Qc=UN2B=1102×1.116×10-3=13.5（Mvar）17+j40.9等值电路：17+j40.9-j6.75Mvar-j6.75Mvar-j6.75Mvar-j6.75Mvar3．一条330kV电力线路，长220km，三相导线三角形排列，完全换完，相间距离8m，每相采用LGJQ-2×300分裂导线，分裂间距400mm。求线路参数等值电路图。说明：每相分裂数为n，B两相分裂导线n=2则=B三相分裂导线n=3则=四相分裂导线n=4则=依次类推……解：(1)计算线路参数查表得（书上没有此表）LGJQ-300的计算直径为23.5mm，每相导线半径===68.56（mm）。因为采用等边三角形排列，几何均距=8m=8000(mm)线路电阻===0.053（Ω/km）每相总电阻R=l=0.053×220=11.60(Ω)线路阻抗=0.1445lg+=0.1445lg+=0.3065(Ω/km)每相总阻抗X=l=0.3065×220=67.43(Ω)线路电纳=×10-6=×10-6=3.67×10-6(S/km)每相总电纳B=l=3.67××10-6=8.074×10-4(S)(2)等值电路如图：j×10-4j×10-4Sj×10-4S11.60+j67.43Ω4.某变电所采用一台SFL1-10000/110(=72kw,uk%=10.5,=14kw,Io%=1.1)的变压器并列运行，变比为110/11KV,试作出归算到高压侧的等值电路。解：由题意得归算到高压侧：R=×103=×103=8.71()X=×103=×103=127.05()G=×10-3=×10-3=1.16×10-6(s)B=×10-3=×10-3=9.09×10-6(s)8.71+j127.05等值电路：8.71+j127.05(1.16-j9.09)×(1.16-j9.09)×10-6S5.某变电所采用一台SFL1-15000/110(=120KW,=95KW,=120KW,=10.5,=6,=17,=22.7KW，Io%=1.3)变比为110/38.5/11KV，容量比为100/100/100三绕组变压器。试计算参数并归算到高压侧的等值电路。解：由题意得计算参数：各绕组短路损耗为Pk1=（+-）=（120+120-95）=72.5（KW）Pk2=(+-)=（120+95-120）=47.5(KW)Pk3=（+-）=（120+95-120）=47.5（kw）各绕组的电阻RT1=×103=×103=3.89()RT2=×103=×103=2.55()RT3=×103=×103=2.55()每个绕组的短路电压百分数为uk1%=（+-）=（10.5+17-6）=10.75uk2%=（+-）=（10.5+6-17）=-0.25uk1%=（+-）=（6+17-10.5）=6.25各绕组计算式XT1=×10=×10=86.71()XT2=×10=×10=-2.02()XT3=×10=×10=50.42()排列在中层的绕组为数值不大的负值时，按0计算，则XT2=0。BT=×10-3=×10-3=1.6×10-5(s)GT=×10-3=×10-3=1.87×10-6(s)等值电路3.89+j86.711.6×10-53.89+j86.711.6×10-5-j1.87×10-6S2.552.55+j50.426．一台型号为SFLT-20000/110的降压变压器向10kV网络供电，铭牌参数为=135kV，=10.5%，=22kV，=0.8，试求变压器折算到低压侧的参数，并画出等值电路。解：由型号知=20000kVA，=110kV，=kV归算到低压侧=×103=×103=0.0408(Ω)=×103=×103=0.6353(Ω)=×10-3=×10-3=0.182×10-4(S)=×10-3=×10-3=1.32×10-3(S)等值电路如图：（1.82-j13.2）（1.82-j13.2）×10-4S0.0408+j0.6325Ω另解：（、不变，、用和表示）由题，=22kW=×=×20000=160（kVar）0.0408+j0.6325Ω0.0408+j0.6325Ω22+j160kVA22+j160kVA7．某供电网接线如图3-1所示，已知线路首端电压,线路额定电压110kV，长140km，。试求在以下情况时的线路末端电压U2。(1)线路末端负荷为40+j30MVA;(2)线路末端空载时（计算结果有何特点，并简单说明原因）。图3-1系统图图3-1系统图解：由题意得1.线路为双回路ZL=×140×（0.27+j0.423）=18.9+j29.61()BL=2×140×2.69×10-6=7.532×10-4(s)Qc=BLUN2=7.532×10-4×1102=9.11(Mvar)等值电路S2S1-j4.555MVA40+j30MVA-j4.555MVA18.9+j29.61S2S1-j4.555MVA40+j30MVA-j4.555MVA18.9+j29.61功率分布：线路阻抗末端功率为2=40+j30-j4.56=40+j25.44(MVA)线路阻抗中的功率损耗为L=×(18.9+j29.61)=3.51+j5.5(MVA)线路阻抗首端功率1=2+L=40+j25.44+3.51+j5.5=43.51+j30.94(MVA)电压分布：由给定的首端电压和以上求得的功率分布，从首端往末端推算各节电压忽略电压降落的横分量UL==14.73（KV）U2=118-14.73=103.27（KV）2.当线路末端空载时2=-j4.555(MVA)L=×(18.9+j29.61)=0.032+j0.051(MVA)线路阻抗首端功率1=2+L=0.032-j4.51(MVA)线路电压损耗忽略横分量UL==-1.13（KV）U2=118-（-1.13）=119.13（KV）说明：当末端空载时，线路末端电压会高于首端电压，是由于线路末端电容向线路反充电所致。9.某电网接线如3-2图所示，变压器变比为110/11kV，线路始端电压为110kV，试求变电所低压母线电压。变压器技术数据：=72KW,uk%=10.5线路L1：30km；采用LGJ-95；Dav=5m，ro=0.33,xo=0.429,bo=2.65×10-6S/Km 线路末端负荷：8+j6MVAABCABC图3-2系统图解：由题意得（1）各元件参数：=72KW,uk%=10.5,ro=0.33,xo=0.429,bo=2.65×10-6S/Km变压器RT=×103=×103=8.71()XT=×10=×10=127.05()ZT=8.71+j127.05()励磁Po+jQo=P+jSN=(14+j×10000)×10-3=0.014+j0.11(MVA)电力线路ZL=30×（0.33+j0.429）=9.9+j12.87()Qc=1102×2.65×10-6×30=0.96(MVA)（2）等值电路：8+j6MVA8.71+j127.059.9+j12.870.014+j0.11MVA-j0.48Mvar-j0.48Mvar8+j6MVA8.71+j127.059.9+j12.870.014+j0.11MVA-j0.48Mvar-j0.48Mvar（3）功率分布：T=×（8.71+j127.05）=0.07+j1.05(MVA)变压器阻抗支路首端功率B1=0.07+j1.05+8+j6=8.07+j7.05(MVA)电力线路阻抗末端功率B2=8.07+j7.05+0.014+j0.11-j0.48=8.084+j6.68(MVA)电力线路阻抗的损耗功率L=×(9.9+12.87)=0.09+j0.12(MVA)电力线路阻抗首端功率A=0.09+j0.12+8.084+j6.68=8.174+j6.8(MVA)（4）电压分布：UL==1.53(KV)Ub=110-1.53=108.47(KV)UT==8.87(KV)Uc=108.47-8.87=99.6(KV)归算到低压侧：uc=99.6×=9.96(KV)10．如图3-3所示，已知线路L1参数:80km，=0.4Ω/km；变压器参数:SN=15MVA变比110/6.6kV，=10.5；电抗器:UN=6kV，IN=0.3kA，%=5；线路L2:2.5km，=0.08Ω/km，试作该系统的等值电路（省略电阻、电导、电纳参数）。图3-3系统图解：(1)选择110kV为基本电压级。(2)计算各元件有名值(只算电抗值)线路:=l=0.4×80=32(Ω)变压器T:=×103=×103=84.1(Ω)电抗器L:=×=×=0.58(Ω)线路:=l=0.08×2.5=0.2(Ω)(3)归算到基本级电抗器L’：’=×k=0.58×2=161.11(Ω)线路’：’=×k=0.2×2=55.56(Ω)(4)等值电路图11．如图3-4所示，已知闭式网参数如下：,,;,,;负荷参数：,，电源参数：，试求闭式网上的潮流分布及B点电压值（计算时，不计线路电纳上的功率损耗）。图3-4系统图A图3-4系统图ABC解：该网络各段线路的电抗和电阻的比值相等，为均一网，利用均一网供载功率的计算公式进行计算。如图等值电路，根据供载功率公式计算各段功率分布==18.89+j9.44(MVA)=-=(30+j15)-(18.89+j9.44)=11.11+j5.56(MVA)=(10+j5)+(11.11+j5.56)=21.11+j10.56(MVA)在C点处,有功功率和无功功率是由两个方向流入,因而点为有功和无功功率分点。于是网络从C点打开，变成两个辐射网如图（c）所示。②辐射网计算功率分布AAAA’CB(4+j8)Ω(3+j6)Ω(2+j4)Ω(18.89+j9.44)MVA(11.11+j5.56)MVA(10+j5)MVA=0.15+j0.13(MVA)=+=18.89+j9.44+0.15+j0.30=19.04+j9.74(MVA)=(MVA)=+=10+j5+11.11+j5.56+0.0383+j0.0765=21.1483+j10.6365(MVA)==0.0926+j0.1853(MVA)=+=21.1483+j10.6365+0.0926+j0.1853=21.24+j10.82(MVA)③计算B点电压值12．某110kV简单环网示于图3-5中，，①计算网络的初步潮流分布；②找出网络中电压最低点，并求其电压值。AABC图3-5系统图解：均一网供载功率的计算公式计算。图3-5系统图①根据供载功率公式计算各段功率分布==-=在B点处,有功功率和无功功率是由两个方向流入,因而B点为有功和无功功率分点。于是网络从B点打开，变成两个辐射网如图所示。AUAAUA=115kVC(10+j10)MVA(5+j3)MVA(15+j12)MVA(13.2+j17.16)Ω(9.9+j12.87)Ω(9.9+j12.87)ΩB”B’AAB段首端的功率为：③计算B点电压值任务2.2习题参考答案1．有一个电力系统，各元件参数如图3-6所示。试求：(1)准确计算各元件电抗的标么值(采用变压器实际变比)，基本段取I段，。(2)近似计算各元件电抗的标么值(采用变压器平均额定变比)，。图3-6系统接线解:(1)精确计算选取第=1\*ROMANI段为基础段，并取，其余两段的基准电压分别为：各元件归算到第=1\*ROMANI段的标么值分别为：发电机G：变压器：输电线路：变压T2：(2)近似计算发电机G：变压器T1：输电线路：变压器T2：2．如图3-7所示的网络中，当降压变电所6.3kV母线上发生三相短路时，可将系统视为无限大功率电源，试求此时短路点的冲击电流和短路功率。图3-7系统接线答:近似计算法求短路，取,基准电压为，各元件标幺值为发电机G：=变压器：输电线路：基准电流各元件标幺值为：发电机：变压器：输电线L:短路点总电抗为：到短路点稳态电流标幺值为流经短路点的稳态电流和冲击电流3．某无限大容量电力系统通过二条100km长的110kV架空线路并列向变电所供电，接线如图3-8所示。试分别计算下列2种情况下的短路电流周期分量的有效值，短路冲击电流及各短路点的短路容量。①在其中一条线路的中间发生三相对称短路；②变电所低压侧发生三相对称短路。（取）图3-8系统接线解 作出等值网路图如图2-4（b）短路电流计算结果表标幺值有名值标幺值有名值短路电流周期分量的有效值58.84.42KA13.3310.99KA短路冲击电流149.7411.276KA33.9327.98KA短路容量58.8882MVA13.33200MVA4．系统接线如图3-9所示,己知各元件参数如下：图3-9系统接线发电机G:变压器T：线路L：试求k点三相短路时的起始次暂态电流、冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率的有名值。(取解:选,则：取起始次暂态电流=（2）求冲击电流，取冲击系数,有（3）短路电流最大有效值(4)短路功率或5．系统接线如图3-10所示,己知各元件参数如下。发电机G1:G2:变压器T1:T2:线路L:每回路负荷LD:试分别计算K1点K2点发生三相短路时起始次暂态电流和冲击电流的有名值。图3-10系统接线解：参数换算：在点短路时的电流计算取起始次暂态电流有名值：冲击电流在点短路时的电流计算取起始次暂态电流(b)冲击电流计算校验负荷点的残压故负荷仍提供冲击电流取，把电路进行Y△变换，求出和对短路点的转移电抗6．己知系统接线如图3-11所示,当k点三相短路时,用曲线法求周期分量(取。图3-11系统接线解：设网络简化如右图所示：7．某电力系统接线图如图3-12所示。各元件的序阻抗标幺值已标于图中，如果在k点发生单相接地故障(如a相)，试作出系统的正序、负序及零序网络，并加以简化，同时求出各序等值电抗。图3-12系统接线图答案:系统的序网络（a）正序网络（b）负序网络（c）零序网络任务2.3习题参考答案1．电力系统无功电源有哪些？答：无功电源包括同步发电机，调相机，静电电容器，静止补偿器等。2．电力系统中电压中枢点一般选在何处？电压中枢点的调压方式有哪几种？答：电力系统中电压中枢点一般选在：区域性水、火电厂的高压母线。枢纽变电所的6～10kV母线。=3\*GB3③有大量地方负荷的发电厂6～10kV母线。中枢点的调压方式分为：逆调压、顺调压、常调压。3．电力系统有哪几种调压措施？当无功不足时是否可以只通过改变变压器的变比调压？答：①改变发电机端电压；②改变变压器的变比和；=3\*GB3③改变功率分布P+jQ(主要是Q)；=4\*GB3④改变网络参数R+jX(主要是X)。Smax=26+j18MVA图3-134．降压变压器及其等值电路如图3-13所示。归算至高压侧的阻抗。已知在最大时通过变压器的功率为和最小负荷时通过变压器的功率为，高压侧的电压分别为=110kV和=113kV。要求低压母线的电压变化不超出6.0~6.6kV的范围，试选择分接头。Smax=26+j18MVA图3-13解：先计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗再求满足最大负荷和最小负荷时调压要求的分接头电压取算术平均值选最接近的分接头。按所选分接头校验低压母线的实际电压：可见所选分接头是能满足调压要求的。=113kV。要求低压母线的电压变化不超出6.0~6.6kV的范围，试选择分接头。5．一升压变压器，其归算至高压侧的参数、负荷、分接头范围如图3-14所示，最大负荷时高压母线电压为120kV，最小负荷时高压母线电压为115kV，发电机电压的调节范围为6~6.6kV，试选择变压器分接头。Smin=15+j10MVA6.3/121Smin=15+j10MVA6.3/12122.5%ZT=3+j50图3-14归算至高压侧的低压侧电压为最小负荷时变压器电压降落为