供配电技术课后答案

思考题与习题1

1．工业企业供电系统的常用额定电压等级及选取额定电压等级时应考虑的因素。

答：技术指标：主要包括电能质量、供电的可靠性、配电的合理性及将来发展的情况等；经济指标：主要包括基建投资（线路、变压器和开关设备等）、有色金属消耗量、年电能损失费（包括线路及变压器的年电能损耗费）及年维修费等。

国民经济发展的需要。

技术经济上的合理性。

电机电器制造工业的水平等因素。

2．什么叫电力系统和电力网电力系统由哪几部分组成

答：所谓电力系统，就是包括不同类型的发电机，配电装置、输、配电线路，升压及降压变电所和用户，它们组成一个整体，对电能进行不间断的生产和分配。

电力网的作用是将发电厂生产的电能输送、交换和分配电能，由变电所和不同电压等级的电力线路组成。它是联系发电厂和用户的中间环节。

电力系统由发电厂、变电所、电力线路和用户组成。

3．变电所和配电所的任务是什么二者的区别在哪里

答：变电所的任务是交换电压和交换电能；可分为升压、降压。

配电所的作用是接受和分配电能。

二者区别在于作用不同。

;

4．为什么说太阳能发电是最理想的新能源

答：因为太阳能能量巨大，不会枯竭，而且太阳能发电不会产生污染，绝对干净无公害。5．风力发电厂包括那些主要设备

答：风力发电机、控制器、逆变器、蓄电池等。

6．发电并网条件是什么

答：双方应有一致的相序；

双方应有相等的电压；

双方应有同样或者十分接近的频率。

双方应有同样相位。

7．统一规定各种电气设备的额定电压有什么意义发电机、变压器、用电设备以及电网的额定电压有无差别差别的原因是什么

电压等级的确定是否合理直接影响到供电系统设计的技术、经济上的合理性；有差别，为了满足较远的线路末端也能达到额定电压，升压变压器要把电压提高5%后再经过输电线路传送，降压变压器也一样为了满足较远的线路末端也能达到额定电压，电压降压的电压比额定电压高出5%再经过输电线路传送，变压器一次绕组的额定电压与用电设备相同。

8．简述工厂供电系统电能质量的主要指标及其对用户的影响。

答：电能质量指导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出引起干扰的基本现象分类如下

（1）低频传导现象：谐波、简谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流中的直流；（2）低频辐射现象：磁场、电场；（3）高频辐射现象：磁场、电场、电磁场（连续波、瞬态）；（4）高频传导现象：感应连续波电压与

电流，单向瞬态、振荡瞬态；（5）静电放的现象

影响用户用电设备的正常运行，谐波使测量和计量仪器的知识和计量不准确，干扰通信系统的工作甚至通信设备和人员的安全，使电视机，计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化。

9．试述工厂供电设计的主要内容。

答：工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。工厂供电工作要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（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）可靠赢满足电能用户对供电可靠性的要求；（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要少，运行费用要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。

其内容有（1）负荷计算；（2）工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择；（3）工厂总降压变电所主结线设计；（4）厂区高压配电系统设计；(5)工厂供、配电系统短路电流计算；（6）改善功率因数装置设计；（7）变电所高、低压侧设备选择；（8）继电保护及二次结线设计；（9）变电所防雷装置设计；（10）专题设计；（11）总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。

思考题与习题2

1．什么是计算负荷，以不同时限确定的计算负荷如何换算

答：计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假想负荷。

2．目前常用求计算负荷的时限是多长时间理由是什么

答：30min；电力负荷按年最大负荷（也称30min最大负荷）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。

3．负荷曲线及其在求计算负荷中的作用。

答：负荷曲线表征电力负荷随时间的变动情况，它反映了用户用电的特点和规律。

4．简述求计算负荷的方法及其应用范围的评价。

答：需要系数法、二项式系数法。其中以需要系数法应用最为广泛，它适用于不同类型的各种企业，计算结果也基本符合实际，也适用于变配电所的负荷计算。二项系数法一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。

5．简述在求计算负荷时，那些系统元件需要在其上计算损耗计算方法如何这种方法用于求实际功率及电能损耗有无误差

、

答：线路、变压器需要在其上计算损耗。计算方法是无功功率补偿。用于求实际功率及电能损耗有误差。

6．求计算负荷时，计算全厂功率因数的目的和方法如何

答：目的：在设计阶段要根据设计计算的功率因数和供电局指定的功率因数，提出提高功率因数所用的补偿装置类型和容量。

方法：工厂需要系数法、按年产量和单位产品耗电量计算法、逐级计算法。

思考题与习题3

、

1．什么叫短路短路的类型有哪些造成短路故障的原因是什么短路有什么危害

“短路”是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的接通。三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。

造成短路的主要原因是:（1）电气设备截流部分的绝缘损坏（2）误操作（3）雷击或过电压击穿等。

短路的危害：短路时温度急剧上升：会使绝缘加速老化或损坏；产生很大的电动力，使设备的载流部分变形或损坏，要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降：离短路点越近的母线，电压下降越厉害，影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。

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

无限大容量系统：是指端电压保持恒定，没有内部阻抗和容量无限大的系统。

无限大容量的特征：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: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,当电力系统的容量超过用户供电系统的50倍时，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电压降低很小，此时可将电力系统看做无限大容量系统。

3．什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

次暂态短路电流：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：短路全电流的最大瞬时值。

稳态短路电流：短路电流非周期分量衰减完后的短路电流。

它们的关系：

4．什么叫标么制如何选取基准值

用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没有单位。

容量的标幺值、电压的标幺值、

电流的标幺值、阻抗的标幺值

4个基准值中只有两个是独立的，通常选定基准容量和基准电压，按下式求出基准电流和基准阻抗

准值可以任意选定，为便于计算短路电流，对于容量的基准值取Sd＝100MVA或者取要计算的供电系统中的某一元件的额定值（如某一变压器）；基准电压是短路点所在处电路平均电压值。

)

5．电动机对短路电流有什么影响

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，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。

6．试求图 3-13所示无限大容量系统中 K点发生三相短路时的短路电流、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

…

线路

电抗器 L：

题3-14图

(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=,Ud3=,则各元件电抗标夭值为

变压器1T X1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=100)*(100/=

线路W1,W2 X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=*100*100/=

变压器2T 3T X4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=*100/100/15=

电抗器;

X6=Xl%*Uln*Sd/100/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/=

当K点发生三相短路时:

一短路回路总阻抗标夭值

Xk=X1+(X2+X4+X6)止带负荷拉（合）隔离开关。

（2）.防止误分（合）断路器。

（3）.防止带电挂地线。

（4）.防止带地线(合)隔离开关。

（5）.防止带电误入带电间隔。

6．电气主接线设计的基本要求是什么

答：对电气">电气主接线设计的要求有：

（1）具有供电的可靠性。

（2）具有运行上的安全性和灵活性。

（3）简单、操作方便。

（4）具有建设及运行的经济性。

（5）应考虑将来扩建的可能性。

7．断路器和隔离开关倒闸操作的原则是什么母线倒闸操作的原则有那些

答：：1.（1）停电操作时必须按照拉断路器——负荷（线路）侧隔离开关">隔离开关——电源（母线）侧隔离开关的顺序进行。送电的顺序相反。（2）变压器">变压器停电操作时必须按照拉断路器——变压器">变压器侧隔离开关——母线侧隔离开关的顺序进行。送电的顺序相反。（3）双母线倒换母线时，必须先合母联开关并取下其控制保险，将母差保护改为大差动方式或互联后，才能采取先合后拉隔离开关的方式进行。然后恢复母联开关和母差保护。（4）母联开关停电操作时必须按照拉停电侧隔离开关——带电侧隔离开关的顺序进行。送电的顺序相反。

2. ：（1）在运行中双母线接线切换母线的操作称为倒母线。

（2）倒母线操作时，应先检查两条母线确在并列运行（即母联开关确在合闸位置），然后将母差保护的选择元件退出（即合上P刀闸或投入互联压板），再取下母联开关的控制保险。在切换过程中应特别注意检查母差保护二次电压切换正常。倒母线完毕，如满足母差保护的工作条件，则按相反顺序进行恢复。

（3）双母线同时工作，一条母线停电时，先进行倒母线操作，即将所有开关全部倒换到工作母线上，并检查确定，然后将欲停电母线按实际要求停电。

思考题与习题5

1．变配所二次回路按功能分为哪几部分各部分的作用是什么

答：二次回路按照功能分，有断路器控制回路，信号回路，测量回路，继电保护回路和自动装置回路等。断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通，断操作，当线路发生短路故障时，相应继电保护动作，接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，启动信号发出声响和灯光信号；操作电源向断路器控制回路，继电保护装置，信号回路，检测系统等二次回路提供所需的电源。

2．什么叫二次接线图二次接线图分为哪几种形式各有何特点

。

答：二次接线图是用二次设备特定的图形符号和文字符号来表示二次设备相互连接情况的电气接线图。

二次接线图一般分为原理接线图，展开接线图和安装接线图三种。

（1）原理接线图是用来表示继电保护，测量仪表和自动装置中个元件的电气联系及工作原理的电气回路图，可用来分析工作原理，但对与复杂线路，看图较困难，因此，广泛应用展开接线图。

（2）展开接线图分成交流电流回路，交流电压回路，直流控制操作回路和信号回路等几个主要组成部分。展开图接线清晰，回路次序明显，便于了解整套装置的动作程序和工作原理，易于阅读，对于较为复杂的工作原理的分析更为方便。

（3）安装接线图用来表示二次设备的具体位置和布线方式的图形，是进行现场施工不可缺少的图纸。

3．断路器控制回路应满足哪些要求何谓断路器事故跳闸信号回路的“不对应原理”

答：1）（1）应能监视控制回路保护装置及其跳、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作

（2）应能指示断路器正常合闸和分闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。

（3）合闸和跳闸完成后，应能使命令脉冲解除，即能切断合闸或跳闸的电源。

（4）在无机械防跳装置时，应加装电气防跳装置。

（5）断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”接线。

（6）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。

（7）弹簧操作机构、手动操作机构的电源可为直流或交流，电磁操作机构的电源要求用直流

2）如果由于故障继电保护装置动作，使继电保护触点k闭合，引起断路器跳闸。由于“合闸”位置SA9-10已接通，于是绿灯发出闪光。在事故情况下，除用闪光信号显示外，控制电路还备有音响信号接在事故音响小母线BAS上，断路器因事故跳闸而出现“不对应“关系时，音响信号回路的触点全部接通而发出音响，引起操作人员的注意。

4．断路器的控制开关有哪6个操作位置简述断路器手动合闸、跳闸的操作过程。

答：有手动合闸，自动合闸，手动跳闸，自动跳闸，防跳装置，闪光电源装置。

{

手动合闸：将开关扳到“预备合闸”位置，再将开关旋转45°至“合闸”位置，将手柄放开后，在弹簧作用下，开关回到“合闸后”位置。

手动跳闸：先将开关扳到“预备跳闸”位置，再将手柄扳到“跳闸”位置；松手后开光又自动跳回“跳闸后”位置。

5．电流互感器的使用注意事项有哪些选择电流互感器需要校验哪些项目

答：使用注意事项：工作时其二次侧不得开路；也不允许二次侧接熔断器或隔离开关等；二次连接导线应采用截面积较大的铜线，在检修、校验时，必须先用短接线将电流互感器的二次侧短接；二次侧有一端必须接地。

校验项目：准确度校验、动稳定性校验、热稳定性校验。

6．电压互感器为什么不需要校验动稳定性和热稳定性

答：因为电压互感器一、二次侧均装有熔断器保护，在过负荷或短路时熔断器会熔断，断开测量回路，因此不需要校验动稳定性和热稳定性。

7．电压互感器的使用注意事项有哪些

[

答：工作时其一、二次侧不得短路；其二次侧有一端必须接地；在接线时其端子的极性不能接反。

思考题和习题6

1．继电保护装置的任务和要求是什么

答：继电保护的任务：

（1）、自动地、迅速地、有选择地将故障设备从供电系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电。

（2）、正确反映电气设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便操作人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。

》

（3）、与供配电系统的自动装置（如自动重合闸、备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。

对继电保护的要求：

根据继电保护的任务，继电保护应满足选择性、可靠性、速动性和灵敏性的要求。

2．电流保护的常用接线方式有哪几种各有什么特点

答：1、三相三继电器接线方式。

它能反映各种短路故障，流入继电器的电流与电流互感器二次绕组的电流相等，其接线系数在任何短路情况下均等于1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。

2、两相两继电器接线方式。

）

它不能反映单相短路，只能反映相间短路，其接线系数在各种相间短路时均为1。此接线方式主要用于小接地电流系统的相间短路保护。

3、两相一继电器接线方式。

这种接线方式可反映各种不同的相间短路，但是其接线系数随短路种类不同而不不同，保护灵敏度也不同，主要用与高压电动机的保护。

3．电磁式时间继电器、信号继电器和中间继电器的作用是什么

答：电磁式时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要延时，以满足选择性要求。信号继电器是继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号

中间继电器的触头容量较大，触头数量较多，在继电保护装置中用于弥补主继电器触头容量或者触头数量的不足。

{

4．电力线路的过电流保护装置的动作电流、动作时间如何整定灵敏度怎样校验答： 1 动作电流整定

过电流保护装置的动作电流必须满足下列两个条件：

（1）正常运行时，保护装置不动作，即保护装置的动作电流Iop1应大于线路的最大负荷电流

（2）保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置。要使保护装置可靠返回，就要求保护装置的返回电流I rel> 。由于过电流Iop1大于，所以，以Irel>作为动作电流整定依据，所以得；I=(KrelKw/KreKi)

（3） Krel为可靠系数，Kw为接线系数，Kre为继电的返回系数，Ki为电流互感器变比。

2 动作时间整定

《

动作时间必须满足选择性要求。为保证动作的选择性，动作时间整定按“阶梯原则”来确定；即自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一级时限差△t；

t=t+△t

式中，△t为时限级差，定时限电流保护取。

3 灵敏度校验.

过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流进行校验；

Ks=Iopl≧

式中，Iopl为保护装置一次侧动作电流。

。

5．过电流保护和速断保护各有何优缺点

答：过电流保护：当通过的电流大于继电器的动作电流时，保护装置启动，并用时限保护动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。

电流速断保护：电流速断保护是一种不带时限的过电流保护，实际中电流速断保护常与过电流保护配合使用。

两者的比较：

过电流保护的范围是本级线路和下级电路，本级线路为过电流保护的主保护区，下级线路是其后备保护区。定时限过流保护整定简单，动作准确，动作时限固定，但使用继电器较多，接线较复杂，需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少，接线简单，可采用交流操作，但动作准确度不高，动作时间与短路电流有关，呈反时限特性，动作时限整定复杂；线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此，ＧＢ５００６２－９２规定，当过电流保护动作时限超过０.５～０.７Ｓ时，应装设瞬动的电流速断保护。

6．反时限过电流保护的动作时限如何整定

答：在整定反时限电流保护的动作时限时应指出某一动作电流倍数（通常为10）时的动作时限，为保护动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照“阶梯原则”来确定，即上下级路线的反时限过电流保护在保护配合点K处发生短路时的时限级差为△t=

《

7．高压电动机和电容器的继电保护如何配置和整定

答：（1）高压电动机的继电保护配置按GB50062—92规定，对2000KW以下的高压电动机相间短路。装设电流速断保护；对2000KW及以上的高压电动机，或电流速断保护灵敏度不满足要求的高压电动机。装设差动保护；对易发生过负荷的电动机，应装设过负荷保护；对不重要的高压电动机或者不允许自起动的电动机，应装设低电压保护；高压电动机单相接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护

电动机过负荷保护的动作电流按躲过电动机的额定电流整定，即

== KreKi

电动机的电流速断保护动作电流按躲过电动机的最大起动电流整定，即

== Ki

单相接地保护动作电流按躲过其接地电容电流整定，即

== Ki

（2）电容器的继电保护配置：容量在400kvar以上的电容器组一般采用断路器控制，装设电流速断保护，作为电容器的相间短路保护。容量在400kvar及以下的电容器一般采用带熔断器的负荷开关进行控制和保护。

电容器电流速断保护的动作电流按躲过电容器投入时的冲击电流整定，即

== KrelIN。C/Ki

思考题和习题9

电力用户中与节约电能密切相关的重要技术指标有哪些

答：有电力（电力负荷率）、电量、功率因数与电力谐波含量等。

提高自然功率因数的方法有哪些

答：正确选用异步电动机的型号和容量；

电力变压器不宜轻载运行；

适当采用同步电动机；

轻载绕线式异步电动机同步化运行。

电容器补偿方式有哪几种各有何特点

答：就地补偿、分组（分散）补偿和集中补偿三种。

高压集中补偿：便于运行管理和调节，而且利用率高，还可提高供电变压器的负荷能力。

低压成组补偿：能补偿低压母线前的用户高压电网、地区电网和整个电力系统的无功功率，用户本身可获得相当的经济效益，补偿投资不大，运行维护及管理也很方便。

分散就地补偿：它与用电设备的停、运一致，但不能与之共用一套控制设备，补偿效果理想，但投资较大，同时增加了管理上的不便，而且利用效率低。

利用静止无功补偿装置对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿，可实现哪些功能

答：校正动态无功负荷的功率因数；

改善电压调整；

提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；

降低过电压；

稳定母线电压，减少电压闪烁，提高电压质量；

阻尼次同步震振荡；

减少电压的电流的不平衡。

简述TCR、TSC、SVG的基本功能。

答：晶闸管控制电抗器TCR：相当于电感负载的交流调压电路。通过调整导通角来调节从电网吸收的基波无功功率。

晶闸管投切电容器TSC：晶闸管工作在开关状态，分组投切电容器。无功功率不能连续调节。静止无功发生器SVG：适当调节交流侧输出电压的相位和幅值，或直接控制交流侧电流，就可以使该电路吸收或发出无功电流，实现动态无功补偿。

电力系统的谐波源主要有哪几种

答：系统中的各种非线性用电设备；

供电系统本身存在的非线性元件；

如荧光灯、家用电器等单个容量不大，但数量很大且散布于各处，电力部门又难以管理的用电设备；

发电机发出的谐波电势。

电力系统中谐波产生的危害有哪些谐波抑制的方法主要有哪些

答：谐波对旋转发电机的影响：产生附加功率和发热、机械振动、噪声和谐波过电压；

对无功补偿电容引起谐振或谐波电流的放大；

对供电网和导线增加电网的损耗；

对继电保护、自动控制装置和计算机产生干扰和造成误动作；

造成电能计量的误差；

谐波电流在高压架空线路上的流动带来的问题；对断路器和熔断器的影响‘’