《供用电技术》期末考试复习题及参

（课程代码392218）

一.简答题

1. 简述电能的特点。

答：（1）电能不能大量存储。（2）电磁过程的快速性。（3）与国民经济的各部门，人们的日常生活等有着极其密切的关系。

2. 电能质量能够反映什么？电能质量指标主要包括哪些内容？

答：电能质量是表征电能品质的优劣程度。电能质量包括电压质量与频率质量两部分。电压质量分为幅值与波形质量两方面。通常以电压偏差，电压波动和闪变，电压正弦波畸变率，三相电压不平衡度，频率偏差等指标来衡量。 3. 直流输电与交流输电相比较有什么优点？

答：（1）输送相同功率时，直流线路造价低。（2）直流输电的功率和能量损耗小。（3）对通讯干扰小。（4）直流线路稳态运行时，线路本身无需无功补偿。（5）可以实现不同频率或者相同频率交流系统之间的非同步联系。（6）直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易并且迅速。 4. 电力系统的额定电压是如何规定的？

答：电力系统的额定电压是根据国民经济发展需要，考虑技术经济上的合理性以及电机，电器制造工业水平发展趋势等系列因素，经过全面分析后，由国家颁布的。它是确定各类设备额定电压的基本依据。 5. 电力变压器并联运行时必须满足哪些要求？

答：（1）所有并列变压器的一、二次额定电压必须对应相等。（2）所有并列变压器的短路电压必须相等。（3）并列变压器的联结组别必须相同。 6. 什么是负荷曲线？

答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，它反映了用户用电的特点和规律。

7. 什么是计算负荷？为什么计算负荷通常采用30Min最大负荷？正确确定计算负荷的意义。 答：通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。由于导体通过电流达到稳定温升的时间需要3t-4t，t为发热时间常数。截面在16mm^2及以上的导体，其t>=10min，因此载流导体大约经30min后可以达到稳定温升值。计算负荷是供电设计的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆选择是否经济合理。 8. 短路的形式有哪些？

答:两相接地短路，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。 9. 尖峰电流的定义。

答:尖峰电流是指持续时间1s至2s的短时最大负荷电流。 10.提高自然功率因数有哪些常用的方法？它们的基本原理是什么？

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答：提高自然功率因数的主要途径是如何减少感应电动机和变压器上消耗的无功功率。提高自然功率因数就是不添置任何补偿设备，采取科学措施减少用电设备无功功率需求量，使得供电系统的总功率因数提高。 11．电力变压器应装设有那几种保护？

答：一般装有过电流保护、电流速断保护、过负荷保护，容量较大的加装有差动保护和瓦斯保护。

12.我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求?

答：工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。相关规定：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。

13.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?

答：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。

14.什么叫无限大容量的电力系统?它有什么特点?

答：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。

15.互感器包括哪两种？它们在使用时有哪些注意事项？

答：互感器包括电流互感器和电压互感器。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。 16.供配电系统常用的主接线有哪几种类型？

答：主要包括高压配电所主接线图，车间变电所主接线图和工厂总降压变电所主接线图。

17.常用的低压设备有哪些？

答：低压电器是指供电系统中1000v及以下的开关电器。常用的有低压断路器，低压熔断器和低压配电屏等。

18.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? 答：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。

19.用标幺值法进行短路电流计算有什么优点？

答：（1）在三相电路中，标幺值相量等于线量。(2)三相功率和单相功率的标幺值相同。（3）两个标幺值相加或者想乘，仍然得同一基准下的标幺值。（4）当电网的电源电压为额定值时，功率标幺值与电流标幺值相同，等于电抗标幺值的倒数。

20.对一般开关电器，其校验的条件是什么?

答：短路动稳定度和热稳定度。

21.变压器空载合闸时励磁涌流有什么特点？

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答：变压器空载合闸时，励磁涌流的大小与合闸初相角有关，合闸瞬间初相角不同，也就是合闸瞬的电压不同，合闸瞬的电压越高励磁的涌流就会越大。 22.纵联保护在电网中的重要作用是什么?

答：由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能。

23.在电气设备上工作时，保证安全的组织措施有哪些？

答：（1）加强电气安全教育；（2）严格执行安全工作规程；（3）加强维护和检修工作；（4）采用电气安全用具；（5）采用漏电保护装置。 24.微机保护硬件系统通常包括哪些部分？

答：微机保护系统由数据采集系统，微型控制器，存储器，显示器，键盘，时钟，通信，控制和信号等部分组成。

25. 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? 答：负荷开关功能：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。

26.高压断路器有哪些功能? 答：断路器功能：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。

27.低压断路器如何选择?

答：选择低压断路器应满足的条件：（1）低压断路器的额定电压不低于保护线路的额定电压。（2）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。（3）低压断路器的类型应符合安装、保护、操作方式的要求。

28.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?

答：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。

29.二次回路的安装接线应符合哪些要求? 答：(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。 30. 什么叫直接触电防护?什么叫间接触电防护?

答：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。

31．什么叫接地?什么叫接地装置?

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。

32.什么叫过电压?过电压有哪些类型?其中雷电过电压又有哪些形式?

答：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

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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。

33. 避雷器的主要功能是什么?

答：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。 34.电气照明有哪些特点?

答：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。

35.为什么在6～10kV的高压配电电压中最好是采用10kV?

答：从技术指标来看，在同样输送功率和输送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，因而采用的导线截面积越小，可减少线路的初期投资和有色金属的消耗量，且减少线路的电能损耗和电压损耗，采用10kV较6kV更适应于发展，输送功率更大，输送距离更远。 36.电力变压器应装设有那几种保护？

答：一般装有过电流保护、电流速断保护、过负荷保护，容量较大的加装有差动保护和瓦斯保护。 37. 内部过电压分为哪几种？

答：操作过电压、弧光接地过电压、铁磁谐振过电压。 38.工厂低压配电系统接线方式有哪些方式?

答：放射式、树干式、混和式和环形等方式。 39. 变压器在运行时，外部检查的项目检查有哪些？

答：(1)油面高低；（2）上层油面温度；(3)外壳接地是否良好；(4)检查套管是否清洁；（5）声音是否正常；（6）冷却装置运行情况。 40.变压器空载试验目的有哪些？

答：(1)确定电压比；（2）判断铁芯质量；（3）测量励磁电流；（4）测量空载损耗。

41.低压断路器的瞬时、短延时和长延时过流脱扣器动作电流如何整定？

答：（1）瞬时过流脱扣器动作电流应躲过线路的尖峰电流。

（2）短延时过流脱扣器动作电流应躲过线路短时间出现的尖峰电流。（3）长延时过流脱扣器动作电流应躲过线路的最大负荷电流。 42.变压器短路试验目的有哪些？

答：（1）测定阻抗电压；（2）负载损耗；（3）计算短路参数。

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43.工厂变配电所对电气主接线要求有哪些？

答:（1）可靠性；（2）灵活性；（3）操作方便；（4）经济性；（5）有扩建可能性。

44.工厂供电线路及车间配电线路在运行中突然停电时应如何处理？

答：当双回路进线中有一路进线停电时，应立即进行切换操作，将负荷特别是其中重要负荷转移到另一个回路进线供电。 45. 配电变压器“三位一体”的接地是指什么？

答：变压器金属外壳，避雷器，引下线和变压器的低压侧中心点应接在一起，然后再与接地装置相连接。

46．低压配电系统中的中性线、保护线和保护中性线各有哪些功能?

答：中性线(N线)的功能：一是用来接驳相电压220V的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负载中性点的电位偏移。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。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。 47.高压隔离开关有哪些作用？它为什么不能带负荷操作？它为什么能作为隔离电器来保证安全检修？

答：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。隔离开关没有

专门的灭弧装置，不能带负荷操作。断开后有明显可充分断开间隙，且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的。能充分保障人参和设备的安全。

48.简述改善功率因数的方法。

答：改善功率因数的方法，主要有两种途径。一是提高自然功率因数的方法：选择电动机容量应满载运行；选择电力变压器容量不宜太大，设备空载运行。二是并联电容器补偿无功功率。 49. 10KV变电所的一次设备有那些？

答：有高压熔断器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压开关柜等。

50. 按功能分继电保护系统的继电器有那几种？

答：有电流继电器、电压继电器、差动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等。

51.高压和低压的放射式接线和树干式接线有哪些优缺点？

答：（1）高压放射式接线的优点有：界限清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，由于放射式线路之间互不影响，故供电可靠性较高。缺点是：

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这种放射式线路发生故障时，该线路所供电的负荷都要停电。

（2）高压树干式接线的优点有：使变配电所的出线减少。高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量。

52.电压波动的抑制措施有哪些？

答：（1)专用线路或专用变压器供电；（2)增大供电容量减少系统阻抗；（3）减小引起波动的负荷；（4）选高电压等级；（5）装设吸收无功装置。 53.电弧产生的原因有哪些？

答：主要分为两个方面（1）内在因素：触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。（2）外在因素：当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。 54.对地电压，接触电压，跨步电压分别是什么？

答:（1）对地电压：电气设备的接地部分，如接地的外壳和接地体等，与零电位的“地”之间的电位差。（2）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。如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。（3）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， 越靠近接地故障点或跨步越大，跨步电压越大。离接地故障点达20m时，跨步电压为零。

55.变压器的继电保护有哪些以及它们的共同点与区别。

答：变压器的继电保护有过电流保护、电流速断保护、过负荷保护。 共同点：它们都是超过正常工作时额定电流的动作电流。

区别点：过负荷保护的电流小，动作时间较长；过电流保护的电流比过负荷保护的电流大，动作时间比过负荷保护的动作时间的小；电流速断保护的电流比过电流保护的电流大，动作时间比过过负荷保护的动作时间的长，但比过电流保护的时间的小。

二.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

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24.1kW48.2kVA 0.548.2kVA30.38kV 6 / 24

73.2A

2.已知某一班电器开关制造工厂用电设备的总容量为4500kW，线路电压为380V，试估算该厂的计算负荷。(需要系数Kd=0.35、功率因数cosφ=0.75、tanφ=0.88) 解：P30 =Kd Pe=0.35×4500=1575 kW

Q30= tanφP30=0.88×1575=1386 kvar S30= P30 /cosφ=2098 KVA

I30= S30/(3U)=2098/(0.383)=3187.7 A

3.已知某机修车间金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5 KW3台，4 KW 8台，3 KW17台，1.5 KW10台（b=0.14、c=0.4、x=5、cosφ=0.5、tanφ=1.73）。试求计算负荷。

解：总容量：Pe=∑Pei=120.5kW

x台最大容量的设备容量：Px=7.5 KW×3+4KW×2=30.5 kW

有功计算负荷：P30 = b Pe+ c Px =0.14×120.5kW+0.430.5 kW× =29.1kW 无功计算负荷：Q30= tanφP30=173.×29.1kW =50.3 kvar 视在计算负荷：S30= P30 /cosφ=58.2 KVA 计算负荷：I30= S30/(3U)= 88.4A

4.某变电所低压侧有功计算负荷P30=650kW，无功计算负荷Q30=800kvar。 1．低压侧的功率因数是多少？

2．若想把功率因数提高到0.92，应装设BW0.4-12-1的电容器多少个？ （每个BW0.4-12-1的电容器额定容量为12kvar）

解：(1)S30=1031 kVA

cosφ=650/1031=0.63

(2)QC=650×[tan(arccos0.63)–tan(arccos0.92)]=525kvar 取QC=530kvar n=530/12=44.2个 取45个

5. 装配车间380V线路，供电给金属切削机床电动机组18台共60kW，通风机组2台共10kW，确定线路的计算负荷。（金属切削机床电动机取Kd=0.2，cosφ=0.5，tanφ=1.73，通风机组取Kd=0.8，cosφ=0.8，tanφ=0.75，总计算负荷取K∑p=0.95，K∑q=0.97）(12分)

解:（1)金属切削机床组

有功计算负荷P30(1)=0.2×60=12kW

无功计算负荷Q30(1)=12×1.73=20.8kvar （2）通风机组

有功计算负荷P30(2)=0.8×3=2.4kW 无功计算负荷Q30(2)=2.4×0.75=1.8kvar （3）总计算负荷

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有功计算负荷P30总=0.95×（12＋2.4）=13.7kW 无功计算负荷Q30总=0.97×（20.8＋1.8）=21.9kvar

22Q30视在计算负荷S30总==P30=25.8kVA

计算电流I30总=25.8/3×0.38=39A

6.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

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

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

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

7.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%）

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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

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

Kd0.35,cos0.7,tan1.02；当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,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

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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

（2） 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

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

8.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

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容量应选为1250kV·A。

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△Q

Ｔ

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)6502(800530)2kV·A=704kV·A S30 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 S30 补偿后工厂的功率因数为

(1)／S30(1)=661／731＝0.904 cos=P309.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。

解：<1>.确定基准值

Sd100MVA，Uc110.5kV，Uc20.4kV

11 / 24

Id1Sd3Uc1Sd3Uc2100MVA310.5kV100MVA30.4kV5.50kA

Id2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

Soc500MVA

100MVA0.2

500MVA(2)架空线路的电抗标幺值 X1*X00.35/km

*X20.35(/km)5km100MVA1.59

(10.5kV)2<3>电力变压器的电抗标幺值

Uk=5 ％

5100MVA5100103kVAXX5.0

1001000kVA1001000kVA*3*4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

)Ik(31Id1*X(k1)5.50kA3.07kA 1.79(3)其他三相短路电流

(3)(3)I\"(3)IIk13.07kA

(3)ish2.553.07kA7.83kA (3)Ish1.513.07kA4.kA

12 / 24

(4)三相短路容量

)Sk(3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

5*****XXXX//X0.21.594.29 (k2)12342(2)三相短路电流周期分量有效值

)Ik(32Id1*X(k2)144kA33.6kA 4.29(3)其他三相短路电流

(3)(3)I\"(3)IIk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

)Sk(3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。

10.已知工厂变电所380V侧母线上接有250kW感应电动机一台，平均

(3)(3)33.7kA,ish62.0kA；该母线cos0.7，效率=0.75，380V母线的短路电流Ik采用LMY-100×10的硬铝母线，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

由于INM0.01Ik(3)，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

l(3)F(3)3(ishishM)2107N/A2

a 13 / 24

3(62.0103A4.7103A)20.9m107N/A24334N 0.16m2.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

F(3)l4334N0.9mM390Nm

1010 母线的截面系数为

b2h(0.1m)20.01mW1.667105m3

66母线在三相短路时所受到的计算应力为

cM390Nm6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

C87As/mm2，L55C曲线得KL0.5104A2s/mm4

timatk0.05stoptoc0.05s0.6s0.1s0.05s0.75s

Amin(3)ItimaC33.7103A0.75s87As/mm2=335mm2

母线截面为A=100×10mm2=1000mm2>Amin，该母线满足短路热稳定度要求。 11.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。

12.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D，ynll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； 100SN00S9-800变压器(T1)的Uk =5，S9-2000变压器(T2)的Uk 14 / 24

00= 6，两台变压器的

阻抗标幺值分别为(取Sd105kVA)：

Z*T15105kVA6.25 100800kVAZ*T26105kVA3.00 1002000kVA在负荷达2800kV·A时各台负担的负荷分别为

ST12800kVAST23.00908kVA

6.253.006.252800kVA12kV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。

13.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

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)。

14.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

15 / 24

I30=

p303UNcos=

2500kW335kV0.7=58.9A

jec=1.15A／mm2

Aec=

58.9A=51.2 mm2 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

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

35kV架空钢芯铝线的最小截面Amin=35mm215.试验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 mm2和aav=1.26×1.6m2m，R0=0.68／km，X0=0.39／km。 线路的电压损耗为

2500kW(50.68)2500kvar(50.39)=382V U35kV 线路的电压损耗百分值为

100382V=1.09%<Ual=5% U%=

3500V选LGJ-50型钢芯铝线满足电压损耗要求。

16.某220／380V线路，采用BLX-500-(3×25+1×16) mm2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：C=46.2kW·m／mm2，而∑M=7kW50m28kW75m=2450kWm

MU%=

CA24502.12%

46.22517.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

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。

16 / 24

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。

（3） 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P2Q2402302kVA50kVA

IS3UN50kVA30.38kV76A

BX-500型导线A10mm2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

室内明敷铜芯线最小截面为1mm2，以上所选导线满足机械强度要求。 （4）校验电压损耗

BX-500-1×10导线的电阻R02.19/km，电抗（线距按150mm计）

X00.31/km。线路的电压损耗为

U(p1L1p2L2)R0(q1L1q2L2)X0/UN

17 / 24

=(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。

18.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

(3)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+300C) 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） 选用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

(3)熔断器的IOC=50kA>I\"(3)=IK=13kA，其断流能力满足要求。

(3)选择导线截面和钢管直径

按发热条件选择，A=10mm2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：穿管铝芯线的最小截面为2.5mm2＜10mm2，满足要求。 (4)校验导线与熔断器保护的配合 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。

19.如下图所示，设FUl(RT0型)的IN,PE1=100A，FU2(RMl0型)的IN,FE2=60A。

(3)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。

18 / 24

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。

20.有一条380V动力线路，I30=120A，IPK=400A；线路首端的I(k3)=18.5kA。当地环境温度为+300C。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

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K

REL

I

PK=1.35×400A=540A，不满足IOP(0)≥KRELIPK的要求。

如整定为4倍时，IOP(0)=4×160A=0A> KRELIPK=1.35×400A=540A，满足躲过尖峰电流的要求。

校验断流能力：DWl6-630断路器IOC=30kA> I(k3)= 18.5kA，满足要求。 (2)选择导线截面和穿线塑料管直径

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：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)=0A，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>

19 / 24

IOP(0) =0A，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。

21.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，

KRELKW1.31IOP(2)=IL.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

I

'K1(1)=

KW(1)Ki(1)Ik1=

1×500A=25A 20 I'K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，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。

KA2的实际动作时间应为：t'2= 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，GL-15型继电器的动作特性曲

20 / 24

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

)(3)Ik(.2min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KiIOP(2)109A要求。

22.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

(3)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，

IL.max=2I1N.T=2×1000kV·A／(310kV)115.5A

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

其动作电流 IOP取Krel1.5，Ik.max16kA0.4kV/10kV0.kA0A，

1.510A48A 2048A因此速断电流倍数整定为：nqb5.3

9A23.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。

解：(1)确定接地电阻值

此变电所公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：

速断电流 IqbRE120V/IE和RE4

所以IEIC10(703525)A27A

350 21 / 24

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的钢管接地体，每隔5m打人一根，管子之间用40×4mm2的扁钢焊接相联。 (3)计算单根钢管接地电阻

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5m，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。

24.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。

解：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

22 / 24

由此可知，水塔上的避雷针完全能保护水泵房。

25.某车间的平面面积为36 x 18m2，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

h5.5m0.5m0.75m4.25m

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。

26.某车间的平面面积为36 x 18m2，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=8m2，P。=6W／m2。 该车间一般照明总的安装功率应为：

P6W/m28m23888W

应装GCl-A-1型配照灯的灯数为：

nP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。 27．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。

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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

28.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。

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