第一章
1、工厂供电对工业生产有何重要作用?对工厂供电工作有哪些基本要求?
重要作用:现代社会是建立在电能应用的基础之上的，电能在产品成本中所占的比重一般很小(除电化等工业外)，其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度。如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。 基本要求：
1、安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 2、可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。 3、优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
4、经济：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。
2、工厂供电系统包括哪些范围?变电所和配电所的任务有什么不同?什么情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式?
工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统,包括工厂内的变配电所和所有的高低压供电线路。
配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。
高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。
3、什么叫电力系统、电力网和动力系统?建立大型电力系统有哪些好处?
电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。
电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。 动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称为动力系统。 建立大型电力系统或联合电网，可以更经济合理地利用动力资源，减少燃料运输费用，减少电能消耗，降低发电成本，保证供电质量（即电压和频率合乎规范要求），并大大提高供电可靠性。
4、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5%
电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分 值来表示。
5、三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式?中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点? 中性点运行方式：
1
中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。 中性点非直接接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。
中性点经阻抗接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。
中性点直接接地系统单相接地时，另两相对地电压不变，变成单相接地短路。
6、低压配电系统中的中性线(N线)、保护线(PE线)和保护中性线(PEN线)各有哪些功能? TN—C系统、TN—S系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用?
中性线(N线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。
保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地。
保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。
TN—C系统：其中的N线与PE线全部合为一根PEN线。PEN线中可有电流通过，因此对某接PEN线的设备产生电磁干扰。主要于我国低压配电系统中应用最为普普遍，但不适于对安全和抗电磁干扰要求高的场所。
TN—S系统：其中的N线与PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接PE线。主要用于对安全较高（如潮湿易触电的浴室和居民住宅等）的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所。
TN-C-S系统：该系统的前一部分全部为TN-C系统，而后边有一部分为TN-C系统，有一部分则为TN-S系统，其中设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。主要用于安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所。
TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。
IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。
第二章
1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求? 一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。
二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。
三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。
2、工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性? 工作制分三类：（1）连续工作制，（2）断续周期工作制，（3） 短时工作制 负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续
2
率表征断续周期工作制的设备的工作特性。
??t?100%T
3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数? 最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。
年度最大负荷Pmax：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30
年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。
负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。
4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合? 计算负荷的方法 ：需要系数法 ：确定计算负荷的基本方法,常用。 二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。
5、什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用途?
尖峰电流Ipk是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。 尖峰电流主要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。
计算题
1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用需要系数法求其计算负荷。
解：此机床组电动机的总容量为
Pe?7.5kW?3?4kW?8?3kW?17?1.5kW?10?120.5kW
查附录表1得 Kd =0.16~0.2 (取0.2)，cos??0.5,tan??1.73 有功计算负荷 P30?0.2?120.5kW?24.1kW 无功计算负荷 Q30?24.1kW?1.73?41.7kvar 视在计算负荷 S30?计算电流 I30?
2、某机修车间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
3
24.1kW?48.2kV?A 0.548.2kV?A3?0.38kV?73.2A
电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。 解：先求各组的计算负荷 （1） 金属切削机床组
查附录表1，取Kd=0.2，cos??0.5,tan??1.73
P30（1）=0.2×50=10kW
Q30（1）=10×1.73=17.3kvar
（2） 通风机组
Kd=0.8，cos??0.8,tan??0.75 P30（2）=0.8×3=2.4 kW
Q30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar
（3） 电阻炉
Kd=0.7，cos??1,tan??0 P30（3）=0.7×2=1.4 kW
Q30（3）=0
因此总的计算负荷为（取K∑p=0.95，K∑q=0.97）
P30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvar
S30=13.12?18.52kV?A?22.7kV?A I30=
22.7kV?A3?0.38kV?34.5A
在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。 序 号 用电设备组 台数名称 n 容量 需要系cos?数 0.5 0.8 1 tan? 1.73 0.75 0 计算负荷 Pe Kd kW1 金属切削机床 20 50 O.2 2 3 通风机 电阻炉 车间总计 2 1 23 3 2 55 O.8 0.7 p30 kW10 2.4 1.4 13.8 13.1 S30Q30I 30 AkvarkV?A 17.3 1.8 0 19.1 18.5 取 K∑p=0.95 K∑q=0.97 22.7 34.5
3、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用二项式法来确定机床组的计算负荷。
解：由附录表1查得b?0.14,c?0.4,x?5,cos??0.5,tan??1.73。 设备总容量为 Pe=120.5kW。
x台最大容量的设备容量为 Px=P5=7.5kW×3+4kW×2=30.5kW 有功计算负荷为
P30=0.14×120.5Kw+0.4×30.5Kw=29.1Kw
无功计算负荷为
4
Q30=29.1Kw×1.73=50.3kvar
视在计算负荷为 S30?计算电流为
29.1kW?58.2kV?A 0.558.2kV?A3?0.38kVI30?
?88.4A
4、某机修车间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7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定机修车间380V线路的计算负荷。
解：先求各组的bPe和cPx
（1） 金属切削机床组
由附录表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，cos?=0.5，tan?=1.73，
bPe(1)=0.14×50kw=7kW
cPx(1)=0.4（7.5kw×1+4kw×3+2.2kw×1）=8.68kw
（2） 通风机组
查附录表1得b=0.65，c=0.25，x=5，cos?=0.8，tan?=0.75，
bPe(2)=0.65×3kw=1.95kw
cPx(2)=0.25×3kw=0.75kw
（3） 电阻炉
查附录表1得b=0.7，c=0，x=0，cos?=1，tan?=0，故
bPe(3)=0.7×2kw=1.4kw
cPx(3)=0
以上各组设备中，附加负荷以cPx(1)为最大，因此总计算负荷为 P30=（7+1.95+1.4）+8.68 =19kw
Q30= （7×17.3+1.95×0.75+0 ）+8.68×1.73 =28.6kvar S30=192?28.62kV?A?34.3kV?A I30=
34.3kV?A3?0.38kV?52.1A
从计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得比较多，这也更为合理。
按一般工程设计说明书要求，以上计算可列成下表所示电力负荷计算表。
5
用电设备序 组名称 设备台数 二项式系容量 数 cos? tan? 计算负荷 号 x总台 最大容Pe kW数 量台数 kW Pb c p30QS 30 30 kWkvarkV?A7+ 12.1+8.68 15.0 1.95+1.46+0.75 0.56 1.4 19 0 I30 Al 切削机床 20 5 2 通风机 3 电阻炉 总计
2 1 23 5 O 50 21.7 O．14 0.4 0.5 1.73 3 2 55 3 0.65 O．25 0.8 O.75 O 0.7 0 1 0 52.1 28.6 34.3 5、如图所示220/380V三相四线制线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，1台20kW接于C相。另有380V单相对地焊机4台，其中2台14kW（ε=100%）接于AB相间，1台20kw（ε=100%）接于BC相间，1台30kW（ε=60%）接于CA相间。试求此线路的计算负荷。
解：（1）电热干燥箱的各相计算负荷
查附录表1得Kd =0.7，cos?=1，tan?=0。计算其有功计算负荷： A相 P30.A（1）=KdPe.A=0.7×2×10kw=14kw B相 P30.B（1）=KdPe.B=0.7×1×30kw=21kw C相 P30.C（1）=KdPe.C=0.7×1×20kw=14kw
（2）焊机的各相计算负荷
先将接于CA相间的30kw（ε=60%）换算至ε=100%的容量，即 PCA?0.6?30KW?23kW
查附录表1得Kd?0.35,cos??0.7,tan??1.02；再由表2—3查得cos??0.7时的功率换算系数
pAB?A?pBC?B?pCA?C?0.8,pAB?B?pBC?C?pCA?A?0.2,qAB?A?qBC?B?qCA?C?0.22,6
qAB?B?qBC?C?qCA?A?0.8。因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容量为
A相 PA?0.8?2?14kW?0.2?23kW?27kW QA?0.22?2?14kvar?0.8?23kvar?24.6kvar B相 PB?0.8?20kW?0.2?2?14kW?21.6kW QB?0.22?20kvar?0.8?2?14kvar?26.8kvar C相 PC?0.8?23kW?0.2?20kW?22.4kW QC?0.22?23kvar?0.8?20kvar?21.1kvar
各相的有功和无功计算负荷为
A相 P30.A(2)?0.35?27kW?9.45kW Q30.A(2)?0.35?24.6kvar?8.61kvar B相 P30.B(2)?0.35?21.6kW?7.56kW Q30.B(2)?0.35?26.8kvar?9.38kvar C相 P30.C(2)?0.35?22.4kW?7.84kW Q30..C(2)?0.35?21.1kvar?7.39kvar （3）各相总的有功和无功计算负荷
A相 P30.A?P30.A(1)?P30.A(2)?14kW?9.45kW?23.5kW Q30.A?Q30.A(2)?8.61kvar
B相 P30.B?P30.B(1)?P30.B(2)?21kW?7.56kW?28.6kW Q30.B?Q30.B(2)?9.38kvar
C相 P30.C?P30.C(1)?P30.C(2)?14kW?7.84kW?21.8kW Q30.C?Q30.C(2)?7.39kvar
（4） 总的等效三相计算负荷
因B相的有功计算负荷最大，故取B相计算等效三相计算负荷，由此可得
P30?3P30.B?3?28.6kW?85.8kW
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Q30?3Q30.B?3?9.38kvar?28.1kvar
22S30?P30?Q30?85.82?28.12kV?A?90.3kV?A
I30?S303UN?90.3kV?A3?0.38kV?137A
6、某厂压变电所装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800kvar。为了使工厂(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9，如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量?并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有何变化?
解：(1)补偿前的变压器容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为
S30(2)?6502?8002kV?A?1031kV?A
主变压器容量选择条件为SN?T≥S30(2)，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kV·A(参看附录表5)。
这时变电所低压侧的功率因数为：cos?(2)=650／1031＝0.63
(2)无功补偿容量
按规定，变电所高压侧的cos?≥0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗△QＴ远大于其有功功率损耗△PＴ，一般△QＴ＝(4～5)△PＴ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，取cos?′＝0.92。 低压侧需装设的并联电容器容量为：
Qc=650×(tanarccos0.63－tanarccosO.92)kvar =525kvar
取 QＣ=530kvar
(3)补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为
?(2)? S306502?(800?530)2kV·A=704kV·A
因此主变压器容量可改选为800kV·A，比补偿前容量减少450kV·A。 变压器的功率损耗为
△PT≈0.015S30(2)=0.015 x 704kV·A=10.6kW △QT≈0.06S30(2)=0.06×704kV·A=42.2kvar 变电所高压侧的计算负荷为
?(1)=650kW+10.6KW＝661kW P30?(1)=(800—530)kvar+42.2kvar=312kvar Q30?(1)?6612?3122kV·A＝731kV·A S308
补偿后工厂的功率因数为
?(1)=661／731＝0.904 ?(1)／S30 cos??=P30
7、有一380V三相线路，供电给下表所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。
参 数 额定电流IN／A 起动电流Ist／A
解：电动机M4的Ist?IN=193.2A-27.6A=165.6A为最大，线路的尖峰电流为： Ipk =0.9×(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A
M1 5.8 40.6 电 动 机 M2 5 35 M3 35.8 197 M4 27.6 193.2 第三章
1、什么叫短路?短路故障产生的原因有哪些?短路对电力系统有哪些危害?
短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。 短路的原因：绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。
短路对电力系统的危害：产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。
2、短路有哪些形式?哪种短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最为严重?
短路的形式有：三相短路，两相短路，单相短路。发生单相短路可能性最大。三相短路的短路电流最大，因此造成的危害最大。
3、什么叫无限大容量的电力系统?它有什么特点?在无限大容量系统中发生短路时，短路电流将如何变化?能否突然增大?
无限大容量的电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。特点是，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能基本维持不变。在无限大容量系统中发生短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感，电流不能突变，因而引起一个过度过程，即短路暂态过程。最后短路电流达到一个新的稳定状态。
4、短路电流周期分量和非周期分量各是如何产生的?各符合什么定律?
短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流。
短路电流非周期分量是因短路电路存在电感，而按楞次定律产生的用以维持初瞬间电路电流不致突变的一个反向抵消inp且按指数函数规律衰减的电流。
5、什么是短路冲击电流ish?什么是短路次暂态电流I\什么是短路稳态电流I∞?
9
短路后经半个周期，ik达到最大植，此时的短路全电流即短路周期电流。
短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。
短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。
6、什么叫短路计算电压?它与线路额定电压有什么关系?
由于线路首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取为比线路额定电压UN高5%
7、在无限大容量系统中，两相短路电流和单相短路电流各与三相短路电流有什么关系?
(2)(3) IK/IK?3/2?0.866
I(1)K3U?? （有正序、负序、零序阻抗） Z1??Z2??Z3?(1)K工程中 I?U?Z??0
8、对一般开关电器，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么? 动稳定度校验条件：
(3)imax?ishImax?I(3)sh
2(3)2 热稳定度校验条件： Itt?I?tima
计算题
1、某工厂供电系统如下图所示。已知电力系统出口断路器为SNl0—10 II型。试求工厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
解：1.求k-1点的三相短路电流和短路容量(Uc1=10.5kV) (1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗
1)电力系统的电抗：由附录表8查得SNl0-10Ⅱ型断路器的断流容量Soc=500MV·A，
Uc21(10.5kV)2X1???0.22?
Soc500MV?A2)架空线路的电抗：查表3-1得X0=0.35?/km X2?X0l?0.35(?/km)?5km?1.75?
10
3）绘k-1点短路的等效电路，并计算其总电抗为 X?(k?1)?X1?X2?0.22??1.75??1.97?
(2)计算三相短路电流和短路容量 1)三相短路电流周期分量有效值
I(3)Uc1k?1?3X?10.5kV?(k?1)3?1.97??3.08kA
2)三相短路次暂态电流和稳态电流
I\(3)?I(3)??I(3)k?1?3.08kA
3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值
i(3)sh?2.55I\(3)?2.55?3.08kA?7.85kA I(3)sh?1.51I\(3)?1.51?3.08kA?4.65kA
4)三相短路容量
S(3))k1?3Uc1I(3?k?1?3?10.5kV?3.08kA?56.0MV?A
2.求k-2点的短路电流和短路容量(Uc2=0.4kV) 1)电力系统的电抗
X?U2c2S?(0.4kV)2??3.2?10?41? oc500MV?A2)架空线路的电抗
X??Uc220.2X0l(U)?0.35(?/km)?5km?(4kVkV)2?2.54?10?3?c110.53)电力变压器的电抗：由附录表5得Uk％=5
U2k00Uc2(0.4kV)2X53?X4?100?S??1000kV?A?8?10?3?
N1004)绘k-2点短路的等效电路如上图b所示，并计算其总电抗：
11
X?(k?2)?X1?X2?X3//X4?X1?X2?X3X4
X3?X48?10?3??6.86?10?3? ?3.2?10??2.54?10??2?4?3(2)计算三相短路电流和短路容量 1)三相短路电流周期分量有效值
(3) Ik?2?Uc23X?(k?2)?0.4kV3?6.86?10??3?33.7kA
2)三相短路次暂态电流和稳态电流
(3)(3)I\3)?I??Ik?2?33.7kA
3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值
(3)?1.84I\(3)?1.84?33.7kA?62.0kA ish(3)Ish?1.09I\(3)?1.09?33.7kA?36.7kA
4)三相短路容量
(3)(3) Sk?2?3Uc2Ik?2?3?0.4kV?33.7kA?23.3MV?A
在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如下表所示。
短路计算表 短路 计算点 k-1 k-2 2、某工厂供电系统如下图所示。电力系统出口断路器为SNl0—10 II型。试用标幺制法计算系统中k-1点和k-2点的三相短路电流和短路容量。
(3)Ik 三相短路电流／kA 三相短路容量／MV·A (3)Ish I\3) 3.08 33.7 (3)I? (3)ish Sk(3) 56.O 23.3 3.08 33.7 3.08 33.7 7.85 62.0 4.65 36.7
解：1.确定基准值
Sd?100MV?A，Uc1?10.5kV，Uc2?0.4kV
Id1?Sd3Uc1?100MV?A3?10.5kV?5.50kA
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ISdMV?Ad2?3U?100c23?0.4kV?144kA
2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 (1)电力系统的电抗标幺值
由附录表8查得Soc?500MV?A X*1?100MV?A500MV?A?0.2
(2)架空线路的电抗标幺值 由表3-1查得X0?0.35?/km
X*?A2?0.35(?/km)?5km?100MV(10.5kV)2?1.59 3)电力变压器的电抗标幺值
由附录表5查得，Uk％=5
X*?X*34?5?100MV?A5?100?103kV?A100?1000kV?A?100?1000kV?A?5.0绘短路等效电路图如下图所示：
3.计算k-1点的短路电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***?(k?1)?X1?X2?0.2?1.59?1.79 (2)三相短路电流周期分量有效值
I(3)Id1k?1?X*?5.50kA1.79?3.07kA
?(k?1)(3)其他三相短路电流
I\3)?I(3)??I(3)k?1?3.07kA
i(3)sh?2.55?3.07kA?7.83kA I(3)sh?1.51?3.07kA?4.64kA
(4)三相短路容量
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(3) Sk?1?Sd*X?(k?1)?100MV?A?55.9MV?A
1.794.计算k-2点的短路电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?(k?2)?X1?X2?X3//X4?0.2?1.59?(2)三相短路电流周期分量有效值
(3) Ik?2?*****5?4.29 2Id1*X?(k?2)?144kA?33.6kA 4.29(3)其他三相短路电流
(3)(3)?Ik I\3)?I??2?33.6kA
(3)ish?1.84?33.6kA?61.8kA (3)I??1.09?33.6kA?36.6kA
(4)三相短路容量
(3) Sk?2?Sd*X?(k?2)?100MV?A?23.3MV?A
4.29由此可见，采用标幺制法的计算结果与欧姆法计算的结果基本相同。
3、已知工厂变电所380V侧母线上接有250kW感应电动机一台，平均cos??0.7，效
(3)(3)?33.7kA,ish?62.0kA；该母线采用LMY-100×10的率?=0.75，380V母线的短路电流Ik硬铝母线，水平平放，档距为900mm，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为160mm。试
求该母线三相短路时所受的最大电动力，并校验其动稳定度。如果此母线的短路保护动作时间为0.6s，低压断路器的断路时间为0.1s。该母线正常运行时最高温度为55?C。校验其热稳定度。
解：1.计算母线短路时所受的最大电动力 电动机额定电流为
IN?M?250kW3?380V?0.7?0.75?0.724kA
(3) 由于IN?M?0.01Ik，该电动机的反馈电流冲击值为
ish?M?6.5?1?0.724kA?4.7kA 因此母线在三相短路时所受的最大电动力为 F(3)l(3)?3(ish?ish?M)2??10?7N/A2
a14
?3(62.0?103A?4.7?103A)2? 2.校验母线短路时的动稳定度 母线在F(3)作用时的弯曲力矩为
0.9m?10?7N/A2?4334N 0.16mF(3)l4334N?0.9m M???390N?m
1010 母线的截面系数为
b2h(0.1m)2?0.01m W???1.667?10?5m3
66 母线在三相短路时所受到的计算应力为
M390N?m6 ?c???23.4?10Pa?23.4MPa
W1.667?10?5m3 硬铝母线(LMY)的允许应力为
?al?70MPa??c?23.4MPa 由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。
3.母线满足短路热稳定度的最小允许截面
附录表7C?87As/mm2，图3-12?L?55?C曲线得KL?0.5?10A?s/mm tima?tk?0.05s?top?toc?0.05s?0.6s?0.1s?0.05s?0.75s
(3)I?424Amin?timaC?33.7?103A?20.75s87As/mm22=335mm
2 母线截面为A=100×10mm=1000mm>Amin，该母线满足短路热稳定度要求。
第四章
1、 开关触头间产生电弧的根本原因是什么?发生电弧有哪些游离方式?其中最初的游离方式是什么?维持电弧主要靠什么游离方式? 产生电弧的原因： 触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。 产生电弧的游离方式：
（1）热电发射：触头分断电流时，阳极表面大电流收缩集中，出现炽热光斑，温度很高，触头表面电子吸收热能，发射到触头间隙，形成自由电子。
（2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。
（3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。
（4）热游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。
最初的游离方式：热电发射。
维持电弧主要靠：碰撞游离产生电弧 热游离维持电弧。
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2、使电弧熄灭的条件是什么?熄灭电弧的去游离方式有哪些?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?
电弧熄灭的条件： 去游离率>游离率 熄灭电弧的去游离方式： 正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点 正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少 开关电器中常用的灭弧方法
速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法 、SF6灭弧法。
3、高压隔离开关有哪些功能?有哪些结构特点?
隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。
4、高压负荷开关有哪些功能?它可装设什么保护装置?它靠什么来进行短路保护? 功能：具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。
可装设热脱扣器保护装置，它与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。
5、高压断路器有哪些功能?
功能：能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。
6、熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器及低压刀开关在选择时，哪些需校验断流能力?哪些需校验短路动、热稳定度?
校验断流能力：熔断器、高压负荷开关、高低压断路器、低压刀开关。 校验短路动、热稳定度：高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器。
7、工厂或车间变电所的主变压器台数如何确定?主变压器容量又如何确定?
台数选择：满足用电负荷对供电可靠性的要求，对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，采用经济运行方式。一般车间变电所采用一台，应考虑欠负荷的发展，有一定余地。 主变压器容量的选择：
装设一台主变压器 SN.T?S30 装设两台主变压器
SN.T?(0.6~0.7)S30SN.T?S30(1?2)
车间变电所单台变容量上限：1000KVA或1250KVA
8、电力变压器并列运行必须满足哪些条件?
（1）变压器的一、二次额定电压必须对应相等。
（2）变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。 （3）变压器的连接组别必须相同。
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（4）变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。
9、电流互感器和电压互感器使用时注意事项？ 电流互感器使用注意事项：
（1） 工作时二次侧不得开路， （2） 二次侧有一端必须接地，
（3） 电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 电压互感器的使用注意事项： （1） 工作时二次侧不得短路， （2） 二次侧有端必须接地，
（3） 互感器在连接时注意其端子的极性。
10、对工厂变配电所主接线有哪些基本要求?变配电所主接线图有哪些绘制方式?各适用于哪些场合?
对工厂变配电所主接线的基本要求：安全、可靠、灵活、经济。 主接线图绘制形式：系统式主接线图——用于变配电所的运行中， 装置式主接线图——用于变配电所施工图中使用。
11、变配电所所址选择应考虑哪些条件? 所址选择的一般原则：
接近负荷中心 无剧烈振动或高温的场所 进出线方便 尘土少、无腐蚀性气体 接近电源侧 不在厕所、有水的下方 设备运输方便 不在有爆炸危险的地方
计算题
1、已知配电所10kV母线短路时的Ik(3)?2.86kA，线路的计算电流为350A，继电保
护动作时间为1.1s，断路器断路时间取0.2s。试选择10kV高压配电所进线侧的高压户内少油断路器的型号规格。
解：初步选用SNl0-10型，根据线路计算电流，试选SNl0-10Ⅰ型断路器来进行校验，如下表所示。校验结果，所选SNl0-10Ⅰ型是合格的。 序号 1 2 3 4 5 装设地点的电气条件 项目 数 据 10kV 350A 2.86kA 2.55×2.86kA=7.29kA 2SNl0-10I／630-300型断路器 项目 数 据 10kV 630A 16kA 40kA 结论 合格 合格 合格 合格 合格 17
UN UN IN I30 (3)Ik Ioc imax (3)ish (3)2I?tima 2.86×(1.1+0.2)=10.6 It2t 162?4?1024
2、某10／0.4kV变电所，总计算负荷为1200kV·A，其中一、二级负荷680kV·A。试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。
解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。
每台容量SN?T =(0.6～0.7)×1200kV·A=(720～840)kV·A，且SN?T≥680kV·A， 初步确定每台主变压器容量为800kV·A。
3、现有一台S9-800/10型配电变压器与一台S9-2000/10型配电变压器并列运行，均为Dynll联结。负荷达到2800kV·A时，变压器中哪一台将要过负荷?过负荷可达多少? 解：并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的。 变压器的阻抗标幺值按下式计算 Z*TUk00Sd? 通常取 Sd?100MV?A?105KV?A； 100SN00 查附录表5-1，得S9-800变压器(T1)的Uk =5，S9-2000变压器(T2)的Uk00= 6，
5两台变压器的阻抗标幺值分别为(取Sd?10kV?A)：
Z*T15?105kV?A??6.25 100?800kV?A6?105kV?A??3.00 100?2000kV?AZ*T2在负荷达2800kV·A时各台负担的负荷分别为
3.00?908kV?A
6.25?3.006.25ST2?2800kV?A??1892kV?A
6.25?3.00 变压器(T1)将过负荷(908-800)kV·A=108kV·A，将超过其额定容量13.5％。
按规定，油浸式电力变压器正常允许过负荷可达20％(户内)或30％(户外)。因此变压器过负荷13.5％还是在允许范围内的。
另外，从上述两台变压器的容量比来看，800kV·A：2000kV·A=1：2.5，尚未达到一般不允许的容量比1：3。但考虑到负荷的发展和运行的灵活性，S9—800／10型变压器宜换以 较大容量的变压器。
ST1?2800kV?A?第五章
1、高、低压线路的接线方式有哪几种？ 接线方式有：放射式、树干式、环形。
2、架空线路和电缆线路的组成。
组成：导线、电杆、绝缘子、线路、金具等。
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3、导线和电缆的选择应满足哪些条件?
发热条件，电压损耗条件，经济电流密，机械强度。
计算题
1、有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220／380V的TN-S线路，线路计算电流为150A，当地最热月平均最高气温为+30?C。试按发热条件选择此线路的导线截面。 解：(1)相线截面A?的选择
查附录表19—1得环境温度为30?C时明敷的BLX-500型截面为50mm2的铝芯橡皮线的Ial=163A>I30=150A，满足发热条件。因此相线截面选为A?=50mm2。 (2)中性线截面A0的选择 按A0≥0.5A?，选A0=25mm2。 (3)保护线截面APE的选择
由于A?>35mm2，故选APE≥0.5A?=25mm2。
所选导线型号可表示为：BLX-500-(3×50+1×25+PE25)。
2、上题所示TN-S线路，如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均气温为+25?C。试按发热条件选择此线路导线截面及穿线管内径。
解：查附录表19-3得+25?C时5根单芯线穿硬塑料管(PC)的BLV-500型截面为120 mm的导线允许载流量Ial=160A> I30=150A。 因此按发热条件，相线截面选为120 mm。 中性线截面按A0≥0.5A?，选A0=70 mm。 保护线截面按APE≥0.5A?，选APE=70 mm。
穿线的硬塑料管内径查附录表19—3中5根导线穿管管径(A?=120 mm)为80mm。 选择结果可表示为：BLV-500-(3×120+1×70+PE70)-PC80，其中PC为硬塑管代号。
3、有一条用LGJ型钢芯铝线架设的5km长的35kV架空线路，计算负荷为2500kW，cos?=0.7，Tmax=4800h。试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。 解：(1)选择经济截面
2222219
I30=
p303UNcos?=
2500kW3?35kV?0.7=58.9A
由表5—3查得jec=1.15A／mm2 Aec=
58.9A2=51.2 mm 21.15A/mm 选标准截面50 mm2，即选LGJ-50型钢芯铝线。 （2）校验发热条件
查附录表16得LGJ-50的允许载流量Ial=178A> I30=58.9A，满足发热条件。 (3)校验机械强度
查附录表14得35kV架空钢芯铝线的最小截面Amin=35mm 4试验算3题所选LGJ-50型钢芯铝线是否满足允许电压损耗5%的要求。已知该线路导线为水平等距排列，相邻线距为1.6m。 解：由上题知P30=2500kW，cos?=0.7，因此tan?=1，Q30=2500kvar。 用A=50 mm和aav=1.26×1.6m?2m查附录表6，得R0=0.68?／km，X0=0.39?／km。 线路的电压损耗为 ?U?2222500kW?(5?0.68)??2500kvar?(5?0.39)? =382V 35kV100?382V=1.09% 3500V 线路的电压损耗百分值为 ?U%= 选LGJ-50型钢芯铝线满足电压损耗要求。 5、某220／380V线路，采用BLX-500-(3×25+1×16) mm的四根导线明敷，在距线路首端50m处，接有7kW电阻性负荷，在线路末端(线路全长75m)接有28kW电阻性负荷。试计算该线路的电压损耗百分值。 解：查表5-4得C=46.2kW·m／mm，而∑M=7kW?50m?28kW?75m=2450kW?m 22M? ?U%= CA ?2450?2.12% 46.2?256、 某220/380V的TN-C线路，如下图所示。线路拟采用BX-500型铜芯橡皮绝缘线户内明敷，环境温度为30℃,允许电压损耗为5%。试选择该线路的导线截面。 解：（1）线路的等效变换 20 将图a所示带均匀分布负荷的线路，等效变换为图b所示集中负荷的线路。 原集中负荷p1?20kW,cos?1?0.8,tan?1?0.75,故q1?20kW?0.75?15kvar。 原分布负荷p2?0.4(kW/m)?50m?20kW,cos?2?0.8,tan?2?0.75, 故q2?20kW?0.75?15kvar。 （2）按发热条件选择导线截面 线路中的最大负荷（计算负荷）为 P?p1?p2?20kW?20kW?40kW Q?q1?q2?15kvar?15kvar?30kvar S? I?P2?Q2?402?302kV?A?50kV?A S3UN?50kV?A3?0.38kV?76A 2 查附录表19-1，得BX-500型导线A?10mm在30℃明敷时的Ial?77A?I?76A。 因此可选3根BX-500-1×10导线作相线，另选1根BX-500-1×10导线作PEN线。 （3）校验机械强度 查附录表15，室内明敷铜芯线最小截面为1mm，以上所选导线满足机械强度要求。 （4）校验电压损耗 查附录表6，BX-500-1×10导线的电阻R0?2.19?/km，电抗（线距按150mm计） 2X0?0.31?/km。线路的电压损耗为 ?U??(p1L1?p2L2)R0?(q1L1?q2L2)X0?/UN 21 =?(20?0.04?20?0.055)?2.19?(15?0.04?15?0.055)?0.31?/0.38 ?12V ?U%?100?U/UN?100?12V/380V?3.2%??Ual%?5% 所选BX-500-1×10型铜芯橡皮绝缘线满足允许电压损耗要求。 第六章 1、供电系统中有哪些常用的过电流保护装置?对保护装置有哪些基本要求? 过电流保护装置：熔断器、低压断路器、继电保护。 基本要求：选择性、速动性、可靠性、灵敏度（灵敏系数 SP?2、如何选择线路熔断器的熔体? 1、保护电力线路 Ik.min）。 Iop.1IN.FE?I30 IN.FE?KIPK IN.FE?KOLIal 2、保护电力变压器 IN.FE?(1.5~2.0)1N.T 考虑因素：熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流， 熔体电流要躲过变压器低压侧电机起动的尖峰电流， 熔体电流要躲过变压器空载含闸电流。 3、保护电压互感器 RN2为0.5A 3、选择熔断器时应考虑哪些条件? 熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压。 熔断器的额定电流不应小于它所装熔体的额定电流。 熔断器的额定类型应满足技术要求。 4、低压断路器的瞬时、短延时和长延时过流脱扣器的动作电流各如何整定?其热脱扣器的动作电流又如何整定? （1）瞬时过流脱扣器动作电流的整定 动作电流 IOP(0)?KrelIpk 可靠系数Krel取值为DW:1.35;DZ:2~2.5 （2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 动作电流 Iop(5)?KrelIpk Krel取值为1.2 动作时间 0.2s,0.4s, 0.6s三级,时间差0.2s 22 （3）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 动作电流 Iop(l)?KrelI30 Krel取值为1.1 动作时间：反时限最长1-2h （4）热脱扣器动作电流的整定 过负荷保护 IOP.TR?KrelI30 Krel取值为1.1 5、低压断路器如何选择? 选择低压断路器应满足的条件： 低压断路器的额定电压不低于保护线路的额定电压。 低压断路器的额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流。 低压断路器的类型应符合安装、保护、操作方式的要求。 6、分析定时限过电流保护的原理。 定时限过电流保护装置的原理电路如图所示，其工作原理如下：当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器(电流型)KS和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点QFl—2随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可手动复位。 定时限过电流保护的原理电路图 a)接线图 b)展开图 7、分析在单相接地保护中，零序电流保护原理。 原理如下:如果电缆WL1的A相发生接地故障，A相不存在对地电容电流，B相和C相有对地电容电流。电缆WL2和WL3也只有B相和C相有对地电容电流。所有这些对地电容电流都要经过接地故障点。故障电缆A相芯线上流过所有电容电流之和，且与同一电缆的其他完好的B相和C相芯线及其金属外皮上所流过的电容电流恰好抵消，而除故障电缆外的其他电缆的所有电容电流I3～I6则经过电缆头接地线流入地中。接地线流过的这一不平衡电流(零序电流)就要在零序电流互感器TAN的铁心中产生磁通，使TAN的二次绕组感应出电动势，使接于二次侧的电流继电器KA动作，发出报警信号。必须强调：电缆头的接地线必须 穿过零序电流互感器的铁心，否则接地保护装置不起作用，如图所示。 23 计算题 1、有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定功率为18.5kW，额定电流为35.5A，起动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器作短路保护，短路电流IK最大可达13kA。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径(环境温度为+30C) 解：(1)选择熔体及熔断器的额定电流 IN,PE≥I30=35.5A IN,PE≥KIPK=0.3×35.5A×7=74.55A （轻载启动K取0.3） 由附录表10-1，选RT0-100型熔断器，IN,FU=100A，熔体选IN,PE= 80A。 (2)校验熔断器的断流能力 查附录表10-1，熔断器的IOC=50kA>I (3)选择导线截面和钢管直径 按发热条件选择，查附录表19-2得A=10mm的BLV型铝芯塑料线三根穿钢管时： Ial(300c)=41A>I30=35.5A，满足发热条件，相应选钢管SC20mm。 校验机械强度：查附录表15，穿管铝芯线的最小截面为2.5mm＜10mm，满足要求。 (4)校验导线与熔断器保护的配合 24 222\3) 0(3)=IK=13kA，其断流能力满足要求。 (3) 电动机安装在一般车间内，熔断器作短路保护用，导线与熔断器保护的配合条件为： IN,PE≤2.5Ial 现IN,PE=80A<2.5×41A=102.5A，故满足熔断器保护与导线的配合要求。 2、如下图所示，设FUl(RT0型)的IN,PE1=100A，FU2(RMl0型)的IN,FE2=60A。k点的三相短路电流IK=1000A。试检验FUl和FU2是否能选择性配合。 (3) 解：由IN,PE1=100A和IK=1000A查附录表10—2曲线 得t1≈O.3s。 由IN,FE2=80A和IK=1000A查附录表9—2曲线得t2≈0.08s。 t1=O.3s>3t2=3?0.08s=0.24s 因此FUl与FU2能保证选择性动作。 3、有一条380V动力线路，I30=120A，IPK=400A；线路首端的Ik=18.5kA。当地环境温度为+30C。试选择此线路的BLV型导线的截面、穿线的硬塑料管直径及线路首端装设的DWl6型低压断路器及其过流脱扣器的规格。 解：(1)选择低压断路器及其过流脱扣器规格 查附录表11，DWl6-630断路器的过流脱扣器额定电流IN.OR=160A>I30=120A 初步选DWl6-630型低压断路器，其IN.OR=160A. 设瞬时脱扣电流整定为3倍，OP(0)=3×160A=480A。而KRELIPK=1.35×400A=540A，不满足IOP(0)≥KRELIPK的要求。 如整定为4倍时，IOP(0)=4×160A=640A> KRELIPK=1.35×400A=540A，满足躲过尖峰电流的要求。 校验断流能力：查录表11，DWl6-630断路器IOC=30kA> Ik= 18.5kA，满足要求。 25 (3)(3)0 (2)选择导线截面和穿线塑料管直径 查附录表19-3，当A=70mm2的BLV型铝芯塑料线在300C时： Ial=121A(三根线穿管)> I30=120A，按发热条件选A=70mm2，管径选为50mm。 校验机械强度：查附录表15，最小截面为2.5 mm2＜70mm2，故满足机械强度要求。 (3)校验导线与低压断路器保护的配合 脱扣器整定为IOP(0)=640A，而4.5 Ial=4.5 × 121A=544.5A，不满足IOP(0)≤4.5 Ial的要求。因此将导线截面增大为95mm2，Ial=147A，4.5Ial=4.5?147A=661.5A> IOP(0) =640A，满足导线与保护装置配合的要求。相应的穿线塑料管直径改选为65mm。 4、某10kV电力线路，如下图所示。已知TAl的变流比为100／5A，TA2的变流比为50／5A。WL1和WL2的过电流保护均采用两相两继电器式接线，继电器均为GL-15／10型。KA1整定的动作电流为7A，10倍动作电流的动作时限为ls。WL2的计算电流为28A，WL2首端k-1点的三相短路电流为500A，其末端k-2点的三相短路电流为160A。试整定KA2的动作电流和动作时限，并检验其保护灵敏度。 解：(1)整定KA2的动作电流 取IL.max=2I30=2×28A=56A，Krel=1.3，Kre=0.8，Ki=50／5=10，Kw=1， IOP(2)= KRELKW1.3?1IL.max=?56A=9.1A Kreki0.8?10根据GL-15／10型继电器的规格，动作电流整定为9A。 (2)整定KA2的动作时限 确定KA1的实际动作时间，由于k-1点发生三相短路时KA1中的电流为 'IK?1(1)= KW(1)Ki(1)Ik?1= 1×500A=25A 20 IK?1(1)对KA1的动作电流倍数为： n1= 'Ik'?1(1)Iop(1)= 25A=3.6 7A 利用n1=3.6和KA1已整定的时限t1=ls，查附录表21-2的GL-15型继电器的动作特性曲线，得KA1的实际动作时间t1≈1.6s。 26 ' KA2的实际动作时间应为：t2= t1-?t=1.6s-0.7s=0.9s k-1点发生三相短路时KA2 中的电流为：I'K?1(2)= ''KW(2)Kt(2)IK?1= 1×500A=50A 10I'K?1(2)对KA2的动作电流倍数为：n2?/Ik/?1(2)IOP(2)?50A?5.6 9A 利用n2=5.6和KA2的实际动作时间t2=0.9s，查附录表21-2的GL-15型继电器的动作特性曲线，得KA2应整定的10倍动作电流的动作时限为t2≈0.8s。 (3)KA2的保护灵敏度检验 KA2保护的线路WL2末端k-2的两相短路电流为其最小短路电流，即 (2)(3) Ik.min?0.866IK?2?0.866?160A?139A KA2的保护灵敏度为：SP(2)(2)KWIK1?139A.min ???1.54?1.5 满足灵敏度的要求。 KiIOP(2)10?9A 5、某车间变电所装有一台10/0.4A、1000kVA的变压器。已知变压器低压侧母线的三相短路电流IK=16kA，高压侧电流互感器变流比为100／5A，继电器采用GL-5／lO型，接成两相两继电器式。试整定该继电器的动作电流、动作时限和速断电流倍数。 解：(1)过电流保护动作电流的整定 取Krel=1.3，KW=1，Kre=0.8，Ki=100／5=20， (3)IL.max=2I1N.T=2×1000kV·A／(3?10kV)?115.5A 其动作电流 IOP?1.3?1?115.5A?9.4A 0.8?20 动作电流整定为9A。 (2)过电流保护动作时限的整定 车间变电所为终端变电所，其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5s。 (3)电流速断保护速断电流倍数的整定 取Krel?1.5，Ik.max?16kA?0.4kV/10kV?0.64kA?640A， 1.5?1?640A?48A 2048A?5.3 因此速断电流倍数整定为： nqb?9A速断电流 Iqb? 27 第七章 1、什么是二次回路?包括哪些部分? 二次回路(即二次电路)：是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统等。 2、什么是二次回路操作电源?常用的直流操作电源有哪几种? 二次回路的操作电源是供高压断路器分、合闸回路和继电保护和自动装置、信号回路、监测系统及其他二次回路所需的电源。 常用的直流操作电源有以下几种： (一)由蓄电池组供电的直流操作电源，主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。 (二)由整流装置供电的直流操作电源，主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。 3、“自动重合闸”(ARD)的工作原理? 如图所示 YR跳闸线圈，YD合闸线圈，KO合闸接触器，KAR重合闸继电器 手动合闸时，按下SB1，使合闸接触器KO通电动作，从而使合闸线圈YO动作，使断路器合闸。手动分闸时，按下SB2，使跳闸线圈YR通电动作，使断路器分闸。 当一次电路发生短路故障时，保护装置动作，其出口继电器KM触点闭合，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF自动跳闸。与此同时，断路器辅助触点QF3—4闭合；而且重合闸继电器KAR起动，经整定的时限后其延时闭合常开触点闭合，使合闸接触器KO通电动作，从而使断路器重合闸。如果一次电路的短路故障是瞬时性的，已经消除，则重合成功。如果短路故障尚未消除，则保护装置又要动作，其出口继电器KM触点闭合，又使断路器跳闸。由于一次ARD采用了防跳措施(图上未示出)，因此不会再次重合闸。 4、二次回路的安装接线应符合哪些要求? 1.按图施工，接线正确。 2.导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。 3.盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。 4.电缆芯线和导线的端部均应标明其回路编号，字迹清晰且不易脱色。 5.配线应整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。 6.每个接线端子的每侧接线不得超过2根；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于螺栓连接端子，当接两根导线时，中间应加平垫片。 7.二次回路接地应设专用螺栓。 8.盘、柜内的二次回路配线：电流回路应采用电压不低于500V的铜芯绝缘导线，其截 28 面不应小于2.5mm；其他回路截面不应小于1.5mm；对电子元件回路、弱电回路采用锡焊连 2 接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度的情况下，可采用不小于0.5mm截面的绝缘导线。 22 第八章 1、电流对人体的作用? 电流通过人体时，人体内部组织将产生复杂的作用，较大的的电流通过人体所产生的热效应、化学效应和机械效应，将使人的肌体遭受严重的电灼伤、组织炭化坏死及其他难以恢复的永久性伤害。由于高压触电多发生在人体尚未接触到带电体时，在肢体受到电弧灼伤的同时，强烈的电击刺激肢体痉挛收缩而脱离电源，所以高压触电以电灼伤者居多。但在特殊场合，人触及高压后，由于不能自主地脱离电源，将导致迅速死亡的严重后果。 2、人体触电受到的伤害，取决因素？ 人体触电可受到两种伤害：电击、电伤。 触电的危险性取决因素：接触电压、流过人体的电流、触电时间、人体电阻、触电方式、电流路径、环境、健康状况、情绪好坏等。 3、什么叫直接触电防护?什么叫间接触电防护? 直接触电防护：对直接接触正常带电部分的防护，如对带电导体加隔离栅栏等。 间接触电防护：对正常时不带电而故障时可带危险电压的外露可导电部分(如金属外壳、框架等)的防护，例如将正常不带电压的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护。 4、如果发现有人触电，应如何急救处理? （1）脱离电源 （2）急救处理 （3）人工呼吸法 （4）胸外按压心脏的人工循环法 5、什么叫接地?什么叫接地装置?什么叫人工接地体和自然接地体? 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地线与接地体的组合，称为接地装置。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。 6、什么叫接触电压?什么叫跨步电压? 接触电压：电气设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。例如人站在发生接地故障的电气设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压Utou。 跨步电压：在接地故障点附近行走时，两脚之间出现的电位差Ustep ，越靠近接地故障点及跨步越大，则跨步电压越大。离接地故障点达20m时，跨步电压为零。 29 7、试简述电流型漏电断路器的基本结构和动作原理。 漏电断路器有电压动作型和电流动作型两种，但通常都采用电流动作型。 如图是电流动作型漏电断路器工作原理示意图，漏电断路器由零序电流互感器TAN、放大器A和低压断路器QF(内含脱扣器YR)等三部分组成。设备正常运行时，主电路三相电流相量和为零，因此零序电流互感器TAN的铁心中没有磁通，其二次侧没有输出电流。如果设备发生漏电或单相接地故障时，由于三相电流的相量和不为零，零序电流互感器TAN的铁心中产生零序磁通，二次侧有输出电流，经放大器A放大后，通入脱扣器YR，可使断路器QF跳闸，从而切除故障电路和设备。漏电保护动作电流一般为30mA 电流动作型漏电断路器工作原理示意图 8、什么叫过电压?过电压有哪些类型?其中雷电过电压又有哪些形式? 过电压是指在电气线路或电气设备上出现的超过正常工作要求的电压。可分为内部过电压和雷电过电压两大类。 雷电过电压的两种基本形式： (1)直接雷击 (2)间接雷击 雷电过电压还有一种是由于架空线路或金属管道遭受直接或间接雷击而引起的过电压波，沿线路或管道侵入变配电所，这称为雷电波侵入或高电位侵入。 9、什么叫接闪器? 接闪器：专门用来接受直接雷击的金属物体。有避雷针、避雷线、避雷网。 10、避雷器的主要功能是什么? 防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧，当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。 计算题 1、某车间变电所的主变压器容量为500kVA，电压为10／0.4kV，联结组为Yyn0。试确定该变电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢的尺寸。已知装设地点的土质为砂质粘土，10kV侧有电联系的架空线路总长70km，有电联系的电缆线路总长25km。 30 解：(1)确定接地电阻值 查附录表24可确定此变电所公共接地装置的接地电阻应满足以下条件： RE?120V/IE 和RE?4? 所以 IE?IC?10?(70?35?25)A?27A 350 RE?120V/27A?4.44? 变电所总的接地电阻值应为RE?4? (2)接地装置的初步方案 初步围绕变电所建筑四周，距变电所墙脚2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管 2 接地体，每隔5m打人一根，管子之间用40×4mm的扁钢焊接相联。 (3)计算单根钢管接地电阻 查附录表25，砂质粘土的电阻率??100??m。 单根钢管接地电阻为： RE(1)?100??m/2.5m?40? (4)确定接地钢管数和最终接地方案 RE(1)/RE?40?/4??10，考虑到管子之间的电流屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。 以n=15和a/l=5m／2.5m=2查附录表26-2(取n=10和n=20在a/l=2时的?E值的中间值)，?E≈0.66。因此可得： n?RE(1)?ERE?40??15 0.66?4?考虑到接地体的均匀对称布置，选16根直径为50mm、长2.5m的钢管作接地体，管距 2 5m，用40×4mm的扁钢连接，环形布置。 2、某厂一座高30m的水塔旁边，建有一水泵房(属第三类防雷建筑物)，尺寸如下图所示。水塔上面安装有一支高2m的避雷针。试检验此避雷针能否保护这一水泵房。 31 解：查表8-7得滚球半径hr?60m，而h?30m?2m?32m,hx=6m。 避雷针保护半径为：rx?32?(2?60?32)m?6?(2?60?6)m?26.9m 现水泵房在hx=60m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为 r?(12?6)2?52m?18.7m?rx 由此可知，水塔上的避雷针完全能保护水泵房。 第九章 1、电气照明有哪些特点? 电气照明具有灯光稳定、色彩丰富、控制调节方便和安全经济等优点，成为应用最为广泛的一种照明方式。 2、可见光有哪些单色光?哪一种波长的光可引起人眼最大的视觉? 它又分以下七种单色光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。波长为555nm的黄绿色光可引起人眼最大的视觉。 3、什么叫光强、照度和亮度? 光强：发光强度简称光强，是光源在给定方向的辐射强度。 照度：受照物体表面单位面积上投射的光通量，称为照度。 亮度：发光体(不只是光源，受照物体对人眼来说也可看作间接发光体)在视线方向单位投影面上的发光强度，称为亮度。 4、什么叫照明光源的比功率?如何按比功率确定灯具安装功率或灯数? 照明光源的比功率，就是单位水平面积上照明光源的安装功率。 如果已知比功率P0和车间的平面面积，则车间一般照明的总暗转功率为 P??P0A 每盏灯的光源功率为 PN? P?P0A ?nn计算题 2 1、某车间的平面面积为36 x 18m，桁架的跨度为18m,桁架之间相距6m，桁架下弦离地5.5m，工作面离地0.75m。拟采用GCl-A-1型工厂配照灯(装220V、150W白炽灯)作车间的一般照明。试初步确定灯具的布置方案。 解：根据车间的建筑结构，一般照明灯具宜悬挂在桁架上。如果灯具下吊0.5m，则灯具的悬挂高度(在工作面上的高度)为 32 h?5.5m?0.5m?0.75m?4.25m 由附录表29-1和GCl-1-1型灯具的最大距高比l/h=1.25，因此灯具间的合理距离为： l?1.25h?1.25?4.25m?5.3m 根据车间的结构和以上计算所得的合理灯距，该布置方案的灯距(几何平均值)为： l?4.5?6m?5.2m?5.3m 初步确定灯具布置方案如下图所示。但此布置方案能否满足照明，尚待进一步计算照度来检验。 2 2、某车间的平面面积为36 x 18m，桁架下弦离地5.5m，工作面离地0.75m。要求的平均照度Eav?30lx，拟采用GCl-A-1型工厂配照灯(装220V、150W白炽灯)作车间的一般照明。试用比功率法确定车间所装灯具的灯数。 解：由h=4.25m，Eav=301x及A=36×18=648m，查附录表30得P。=6W／m。 2 2 该车间一般照明总的安装功率应为： P??6W/m?648m?3888W 应装GCl-A-1型配照灯的灯数为： n?22P?3888W??26 PN150W 按比功率法计算出的灯数比前面按利用系数法确定的灯数略多一些。 第十章 1、节约电能对工业和国民经济有何重要意义? 电能是发展国民经济的重要物质技术基础，同时也是制约国民经济发展的一个重要因素，而能源问题是我国也是当今世界各国面临的一个严重问题，由于电能能创造比它本身价值高几十倍甚至上百倍的工业产值，因此多节约lkWh的电能，就能为国家多创造若干财富，因此，节约电能具有十分重要的意义。 2、什么叫无功功率经济当量?什么叫变压器的经济负荷?什么叫变压器经济运行的临界负荷? 为了计算设备的无功损耗在电力系统中引起的有功损耗增加量，引入一个换算系数，即 33 无功功率经济当量。 一台变压器的经济负荷为 Sec?SN?P0?Kq?Q0?PK?Kq?QN 两台变压器经济运行的临界负荷计算 两台同型号同规格的变压器，每台额定容量为SN，总负荷为S0，临界负荷Scr Scr?SN2??P0?Kq?Q0?PK?Kq?QN 当S＜Scr时，宜于一台变压器运行；当S＞Scr时，宜于两台变压器运行。 如果是n台同型号同规格的变压器，判别n台与n-1台经济运行的临界负荷为 Scr?SNn(n?1)??P0?Kq?Q0?PK?Kq?QN 3、高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿各有哪些优缺点?各适用什么情况?各采取什么放电措施?对高低压电容器的放电各有何要求? 高压集中补偿：将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6～10kV母线上，其经济效果较后两种补偿方式差。初期投资较少，便于集中运行维护，可以满足工厂总功率因数的要求，在一些大中型工厂中应用较为普遍。由于电容器从电网上切除时有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，因此必须装设放电装置，如电压互感器一次绕组。 低压集中补偿：将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能使变电所主变压器的视在功率减小，从而可选较小容量的主变压器，可使工厂的电费开支减少，在工厂中应用非常普遍。利用220V、15～25W的白炽灯放电，同时也作为电容器组正常运行的指示灯。 单独就地补偿：将并联电容器组装设在需进行无功补偿的各个用电设备旁边，利用设备本身的绕组放电。其补偿范围最大，补偿效果最好。但是这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的用电设备停止工作时，它也将一并被切除，因此利用率较低。 4、并联电容器在哪些情况下宜采用手动投切?又在哪些情况下宜采用自动调节? 手动投切的并联电容器：采用手动投切，具有简单经济、便于维护的优点，但不便调节容量，更不能按负荷变动情况进行补偿，以达到理想的补偿要求。 自动调节的并联电容器：采用自动补偿装置可以按负荷变动情况适时进行无功补偿，达到较理想的无功补偿要求；但其投资较大，且维修比较麻烦，因此凡可不用自动补偿或采用自动补偿效果不大的场合，均不必装设自动补偿装置。 计算题 1、试计算S9-800／10型配电变压器(Dynll联结)的经济负荷和经济负荷率。 解：查附录表5得S9-800／10型变压器的有关技术数据： ?P0?1.4kW，?Pk?7.5kW，I0％=2.5，UK％=5。 34 ?Q0?800?0.025kvar?20kvar ?QN?800?0.05kvar?40kvar 取Kq=0.1，可得此变压器的经济负荷率为：Kec?1.4?0.1?20?0.544 7.5?0.1?40变压器的经济负荷为： Sec?0.544?800kV?A?435kV?A 2、某车间变电所装有两台S9-800／10型配电变压器(Dynll联结)，试计算其经济运行的临界负荷值。 解：将S9-800／10型变压器的技术数据，代入公式即得判别此两台变压器经济运行的临界负荷(取Kq=0.1)为： Scr?800kV?A?2?1.4?0.1?20?615kV?A 7.5?0.1?40 因此当负荷S<615kVA时，宜于一台运行；当负荷S>615kVA时，则宜于两台并列运行。 35