供电工程复习题-翁双安

第一章

1.P1 电力系统的构成包含：发电、输电、变电、配电和用电。

2.P4 电力系统运行的特点：（1）电力系统发电与用电之间的动态平衡

（2）电力系统的暂态过程十分迅速（3）电力系统的地区性特色明显

（4）电力系统的影响重要

3、P4 简答：对电力系统运行的要求

（1）安全在电能的生产、输送、分配和使用中，应确保不发生人身和设备事故

（2）可靠在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足用户对供电可靠性的要求

（3）优质就是要满足用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济降低电力系统的投资和运行费用，尽可能节约有色金属的消耗量，通过合理规划和调度，减少电能损耗，实现电力系统的经济运行。

4、P7 电力系统中性点的接地方式：电源中性点不接地，电源中性点经消弧线圈接地，电源中性点经小电阻接地和中性点直接接地。

P9 电源中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，非故障相的对地电压电压升至电源相电压的√3倍，非故障相的电容电流为正常工作时的√3，而故障相的对地电容电流升至正常工作时的3倍。

·中性点不接地发生单相短路时，短路电流小；

·源中性点直接接地发生单相短路时，短路电流很大。

对于3-10kV电力系统中单相接地电流大于30A，20kV及以上电网中单相接地电流大于10A时，电源中性点必须采用经消弧线圈的接地方式。

5、P14 三相低压配电系统分类N、TT和IT系统。

6、P18 各级电力负荷对供电电源的要求：

一级负荷：由两个独立电源供电

二级负荷：采用两台变压器和两回路供电

三级负荷：对供电方式无特殊要求（一个回路）

7、额定电压的计算：P6

用电设备的额定电压=所连电网的额的电压U N

发电机的额定电压U N.G=1.05U N （U N 同级电网额定电压）

电力变压器的额定电压：

一次绕组：与发电机或同级电网的额定电压相同，U1N.T=U N.G或U1N.T=U N1 ；

二次绕组：线路长：U2N.T =1.1U N.G ; 线路短: U2N.T =1.05U N2

8、输电电压等级：220/380v，380/660v，1kv，3kv，6kv，10kv，20kv，35kv，66kv，110kv，220kv，330kv，500kv，750kv。我国最高电压等级为750kv.

9、P17 大型电力用户供电系统需经用户总降压变电所和配电变电所两级变压；中小型的组只需一次变压。

第二章负荷计算与无功补偿

1、P23 计算负荷:通过对已知用电设备组的设备容量进行统计计算出的，用来安发热条件选择供电系统中各元件的最大负荷值。

2、P23 用电设备的工作制：长期连续工作制，短时工作制，断续周期工作制。

3、P24 负荷持续率（又称暂载率）为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值ξ=t/T*100%=t/(t+t0 )* 100% ，用来表征断续周期工作制的设备的工作特性

4、P25 年最大负荷P m=Pc=P30 (计算负荷)

P26 年平均负荷，电力负荷在全年时间内平均消耗的功率P av=W a / 8760

5、P28 需要系数：Kd=Pm/Pe

需要系数法计算负荷：P24 例2-1

总容量Ｐｅ＝∑Ｐ

Ｎｉ

有功计算负荷（kW）Pc=Pm=Kd Pe

无功计算负荷(kvar) Qc=Pc tan∮

视在计算负荷(kV.A) Sc=Pc / cos∮

计算电流（Ａ）Ｉｃ＝Ｓｃ／√3Ｕ

Ｎ

6、P33 尖峰电流：指只持续1~2 s的短时最大电流，用来计算电压波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。

单台用电设备的尖峰电流Ikp,就是其起动电流Ist；Ikp=Ist=kst I N.M

多台设备I kp=I st.max+I c(n-1)

8、P39 电力线路的功率损耗

电力变压器的功率损耗△P T≈0.01Sc , △Q T≈0.05Sc

第三章短路电流计算

1、P50 短路的类型：三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路

2、无限大容量电源：电源内阻抗为零，供电容量相对于用电负荷容量大得多，电源母线上的输出电压维持不变。

3、P53 i kt=i k+i DC i k 短路电流瞬时值，ik短路电流周期分量

i DC短路电流非周期分量i`` 短路次暂态电流有效值

i P短路冲击电流瞬时值I P短路冲击电流有效值

=2.55I k" , I P =1.51 I k"

高压i P

380V i P =1.84I k" , I P =1.09 I k"

4、P56 标幺值法（相对单位制法）：A*=A / Ad 无单位

先选定基准容量Sd=100MV.A ,和基准电压Ud; Ud=Uc=1.05U N

基准电流Id= Sd / √3 Uc 基准电抗Xd= Ud/√3Id = Uc2 /Sd

当线路结构数据不详时，x0可取其平均值，对10kV架空线路x0 =0.35Ω/km

对10kV电力电缆x0 =0.10Ω/km

5、P60 两相短路电流与三相短路电流关系I"K2=√3/2 I"K3=0.866I"K3

第四章电器、电线电缆及其选择

1、P72 电器在供电系统中的作用：通断、保护、变换、控制、调节。

2、P72 供电系统对高低压电器的共同性要求：

（1）安全可靠的绝缘（2）必要的载流能力（3）较高的通断能力

（4）良好的力学性能（5）必要的电气寿命（6）完善的保护功能

3、配电用低压断路器按结构形式分，有万能式和塑料式断路器。

简答：脱扣器（跳闸用）分类及其作用：分励脱

扣器、欠压或失压脱扣器、热脱扣器（过负荷保护）、

过流脱扣器（短路保护）

4、P100 电流互感器在三相电路中接线方案：

一相式、两相不完全星形、三相星形

5、配电用电线电缆的结构和敷设：架空线、电

力电缆、硬母线、绝缘母线

10、P100 线路电压损失的计算：△

U%=1/10U N2 (PR+QXi)

11、P113 导线和电缆截面的选择与校验：（1）

发热条件（2）电压损失条件（3）经济电流密度条件

(4)经济电流（5）机械强度条件

根据设计经验，对一般负荷电流较大的低压配电线路，通常先按发热条件选择导体截面，然后再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件；对负荷电流不大而配电距离较长的线路，通常先按电压损失条件选择导体截面，然后再校验发热条件、机械强度、短路热稳定等条件；对给变压器供电的高压进线以及变电所用电电源线路，因短路容量较大而负荷电流较小，一般

先按短路热稳定条件选择导体截面，然后再校验发热条件；对长距离大电流线路及35kV以上高压线路，可先按经济电流密度条件选择截面积，然后再校验其他条件。

12、电器的选择高压P82 低压P95

第五章供电系统的一次接线

1、P135 简答：对一次接线的基本要求：安全、可靠、灵活、经济。

安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护设备，考虑各种安全技术措施。

可靠就是一次接线应符合电力负荷特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。可靠性不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度等因素有关。因此，对一次接线可靠性的评价应客观、科学、全面和发展。

灵活是用最少的切换来适应各种不同的运行方式，如变压器经济运行方式、电源线路备用方式等。检修时应操作简便，不致过多影响供电可靠性。另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。

经济是一次接线在满足上述技术要求的前提下，尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。

2、P136 10kV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。

3、P137 电力变压器容量选择满足S r.T>S C 一般应保留10%-20%的裕量

4、电力变压器并列运行的条件：（1）变压器一次、二次侧额定电压U N 相等

（2）变压器阻抗电压相等（3）变压器连接组别相等

5、P140 变配电所的电气主接线的基本形式：有母线的主接线（单母线接线、单母线分段接线、双母线接线），无母线的主接线。

6、P144 内桥接线运行特点：电源线路投入和切除时操作简便，变压器故障时操作较复

杂。适于电源线路较长、变压器不需经常切换操作的情况。

外桥接线运行特点：电源线路投入和切除时操作较复杂，变压器故障时操作简便。适于电源线路较短、变压器需经常切换操作的情况。

7、P153 高压配电网接线基本形式：放射式、树干式、环式（又称环网接线，其特是把两回树干式配电线路的末端或中部连接起来构成环式网络，接线供电可靠性高。普通环式、拉手环式、双线拉手环式）

P156 低压配电网接线基本形式：放射式、树干式、环式、链式。

第七章供电系统的继电保护

1、P181 对继电保护装置的基本要求：选择性、速动性、可靠性、灵敏度。

2、P184 继电保护装置的接线形式是指互感器与电流继电器之间的联接方式，

有三相三继电器和两相两继电器。

3、P185 对3～66kV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。

（1）相间短路保护应动作于断路器的跳闸机构，使断路器跳闸，切除短路故障部分。

（2）单相接地保护：a.绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。 b．有选择性的单相接地保护（零序电流保护），动作于信号和跳闸（危及人身和设备安全时）。

（3）过负荷保护动作于信号。

6、P186 带时限的过电流保护（包括定时限和反时限）动作电流Iop的整定原则：

（1）动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电流（包括正常过负荷电流和尖峰电流）I L.max,

> I L.max, =(1.5~3)I30

以免保护装置在线路正常运行时误动作：I op.1

(2)保护装置的返回电流Ire也应躲过I L.max,，否则，保护装置可能发生误动作。

P188 带时限的过电流保护Iop=Kel*Kw* I L.max/ (Kre*Ki)

Kel---可靠系数，对DL型继电器取1.2, GL（反时限）取1.3；

Kw---保护装置的接线系数，对三相三继电器和两相两继电器式接线为1；

Kre---继电器返回系数，DL取0.85，GL取0.8；

P189 动作时间的整定：t1≧t2+△t;

t1前一级保护装置的动作时间，t2后一级保护中最长的动作时间；

△t时间级差，DL取0.5S，GL取0.7S。

P189 过电流保护的灵敏度校验：Ks=（K W*I2k2.min）/（K i*I op）≥1.5过电流保护作为后备保护时Ks≥1.2即可。

定时限过电流保护的优点：动作时间比较精确，整定简便，动作时间一定；

缺点：所需继电器多，接线复杂，对操作电源的可靠性要求高。

反时限过电流保护的优点：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，加之可采用交流操作，因而简单经济；

缺点：动作时间的整定比较麻烦，且误差较大。

7、 P191 电流速断保护（不带时限），也称瞬时电流速断保护。

【1】电流速断保护动作电流（速断电流）Iqb应躲过它所保护的线路末端的三相短

I qb=K rel* I"1k2.min/K i I"2k3.max

路电流I k(3)。公式

Kel—DL取1.2～１.3; GL取1.4～1.5

【2】电流速断保护的灵敏度按其安装处（及线路首段）在最小运行方式下的两相短路电

K S=Kw* I"1K2.min/ （Ki*I qb）≧1.5流I k(2)作为最小短路电流I k.min来校验。

最小运行方式：线路阻抗最大，短路电流最小的运行方式。

计算题例题:（考题在以下基础上简单变化）

一、经济电流密度的计算：

导线截面的选择，既要使电能损耗小，又不要过分地增加线路投资、维修费用和有色金属消耗量。按经济电流密度选择导线和电缆，一般只用于高压线路

按经济电流密度选择的导线和电缆截面，叫经济截面。经济截面A ec可由下式求得：

A ec=Ic/j ec

式中 j ec——经济电流密度。A/mm2Ic —线路的计算电流

例题有一条LJ铝绞线架设的10千伏架空线路，计算负荷为1280千瓦，cosΦ=0.9,年利用时间为4200小时。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。

Ic=P/√3Ucos?=82A

由表1-3查得经济电流密度j ec =1.15 A/mm2

A ec=Ic/j ec =82/1.15≈71mm

可选70毫米玻囱J-70型铝绞线。

（2）校验发热条件

查手册得知LJ的允许载流量（25℃）

Ij(82A)≤Ie(265A)

可见，选LJ-70能满足发热条件。

（3）校验机械强度。

查表1-3得知高压居民区的架空铝绞线最小允许截面Smin=(25毫米),

S(70毫米)>Smin(25毫米),

可见LJ-70也能满足机械强度要求。

二、标幺值计算三相短路：

已知电力系统出口处的短路容量为Sk=250MV.A,试求工厂变电所10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

解：（1）确定基准值：

取Sd=100MV.A, Ucl=10.5kV，Uc2=0.4kV

而Id1=Sd/√3Uc1=100MV.A/(√3U*10.5kV)=5.50 kA

Id2=Sd/√3Uc2=100MV.A/(√3U*0.4kV)=144.34 kA

(2)计算短路电路中各主要元件的标幺值

1）电力系统X1*=Sd/Sk=100MV.A / 250MV.A = 0.4

2）架空线路X2*=x0LS d/U2c= 0.35Ω/km * 5km * 100MV.A / (10.5 kV)2= 1.59

3)电力变压器（由附录表12查得S9-1000/10 变压器Dyn11联结Uk%=5）

X3*= X4*=Uk% Sd / 100S NT= 5*100*103kVA / (100*1000kV.A) = 5

绘短路等效电路图如下,图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

（3）求k-1点的短路电路总阻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* =0.4+1.59=1.99

2）三相短路电流周期分量有效值I（3）k-1= I d1/ X*∑(k-1)=5.50kA / 1.99=2.76kA 3）其他三相短路电流I``（3）k-1= I``∞（3）k-1 = I（3）k-1 =2.76 kA

i sh(3)=2.55*2.76 kA=7.04kA

I sh(3) =1.51*2.76 kA=4.17kA

4)三相短路容量S k-1（3）= Sd / X*∑(k-1)=100MV.A / 1.99 = 50.3 MV.A

（4）求k-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量

两台变压器并联运行情况下：

1）总电抗标幺值X*∑(k-2)= X1* + X2* + X3* //X4* = 0.4+1.59+5/2=4.49

2）三相短路电流周期分量有效值I（3）k-2= I d2/ X*∑(k-2)=144.34Ka/4.99=32.14kA 3）其他三相短路电流

在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般R

∑<1/3 X

∑

,可取k sh=1.6,因此

i sh=2.26 I``，I sh=1.31 I``，则

I``（3）k-2= I``∞（3）k-2 = I（3）k-2 =32.14kA

i sh(3)=2.26*32.14kA =72.64kA

I sh(3) =1.31*32.14kA =42.10kA

4)三相短路容量S k-2（3）= Sd / X*∑(k-2)=100MV.A / 4.49 = 22.27MV.A

两台变压器分列运行（略）

三、无功补偿例题

某用户10kV变电所低压侧的计算负荷为800kW+580kvar。若欲使低压侧功率因素达到0.92，则需在低压侧进行补偿，无功自动补偿并联电容器装置的容量应是多少？并选择电容组数及每组容量。

解：（1）求补偿前的视在计算负荷及功率因素

视在计算负荷Sc=√Pc2+Qc2=√8002+5802 kV.A=988.1kV.A

功率因素cos∮=Pc / Sc=800kW/ 988.1kV.A=0.810

（2）确定无功补偿容量Q N.C=Pc(tan∮-tan∮`)

=800*[tan(arccos0.810)-tan(arccos0.92)]

=238.4kvar

(1)选择电容器组数及每组容量

查附录表10，初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量q N.C=20kvar.则需要安装的电容器组数为n= Q N.C /q N.C=238.4kvar/20kvar=11.92

考虑到无功自动补偿控制器可控制电容器的投切的回路数为4、6、8、10、12等。故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为12组，总容量为12*20kvar=240kvar。实际最大负荷时的补偿容量为12*20var=240kvar。补偿后的视在计算负荷及功率因素为：视在计算负荷Sc=√Pc2+（Qc-Q N.C）2=√8002+（580-240）2=869.3kV.A 功率因素cos∮=Pc / Sc=800kW/ 869.3kV.A=0.920 满足要求。