工廠供電課后答案.doc

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1-1 什么是電力系統(tǒng)？建立聯(lián)合電力系統(tǒng)有哪些好處？ 答：電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶組成的整體。建立聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)點是：可以減少系統(tǒng)的總裝機容量；可以減少系統(tǒng)的備用容量；可以提高供電的可靠性；可以安裝大容量的機組；可以合理利用動力資源，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性。 1-2 電能生產(chǎn)的主要特點是什么？對電力系統(tǒng)有哪些要求？ 答：電能生產(chǎn)的主要特點是：電能不能大量存儲；過渡過程十分短暫；與國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民日常生活的關(guān)系極為密切。 對電力系統(tǒng)的基本要求是：保證供電的可靠性；保證良好的電能質(zhì)量；為用戶提供充足的電能；提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性。 1-3 我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級有哪些？用電設(shè)備、發(fā)電機、變壓器的額定電壓與同級電網(wǎng)的額定電壓之間有什么關(guān)系？為什么？ 答：我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級，低壓有0.22/0.127 kV、0.38/0.22 kV和0.66/0.38kV；高壓有3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV和750 kV。 用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同；發(fā)電機的額定電壓應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高5%；變壓器一次繞組的額定電壓，對于降壓變壓器，應(yīng)等于電網(wǎng)的額定電壓，對于升壓變壓器，應(yīng)等于發(fā)電機的額定電壓；變壓器二次繞的額定電壓，當(dāng)二次側(cè)供電線路較長時，應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%，當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較短時，應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高5%。 1-5 什么叫小電流接地系統(tǒng)？什么叫大電流接地系統(tǒng)？小電流接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，各相對地電壓如何變化？這時為何可以暫時繼續(xù)運行，但又不允許長期運行？ 答：中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)；性點直接接地（或經(jīng)低電阻接地）的系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。 在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高倍。此時三相之間的線電壓仍然對稱，因此用戶的三相用電設(shè)備仍能照常運行，但是，發(fā)生單相接地后，其運行時間不能太長，以免在另一相又發(fā)生接地故障時形成兩相接地短路。 1-7 為什么我國規(guī)定110kV以上的高壓電網(wǎng)和380/220V的低壓電網(wǎng)要采用大電流接地系統(tǒng)？各有什么優(yōu)點？ 答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時中性點電位仍為零，非故障相對地電壓不會升高，仍為相電壓，因此電氣設(shè)備的絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考慮，故可以降低工程造價。所以我國110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點直接接地的方式。而在380/220V系統(tǒng)中采用中性點直接接地方式，主要是考慮人身安全問題，一旦發(fā)生單相接地故障，可以迅速跳開自動開關(guān)或燒斷熔斷絲，將故障部分切除。 1-8 試確定圖1-12所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機和所有變壓器的額定電壓。 圖1-12 習(xí)題1-8附圖 答：發(fā)電機G：10.5kV；變壓器T1：10.5/242kV；變壓器T2：10/3.3kV；變壓器T3：220/38.5kV；變壓器T4：220/121/38.5kV；變壓器T5：35/6.6 kV 2-1 電力負(fù)荷按重要程度分為哪幾級？各級負(fù)荷對供電電源有什么要求？ 答：電力負(fù)荷按對供電可靠性的要求可分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷三類。一級負(fù)荷應(yīng)由兩個獨立電源供電；二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電；三級負(fù)荷對供電電源無特殊要求。 2-2 何謂負(fù)荷曲線？試述年最大負(fù)荷利用小時數(shù)和負(fù)荷系數(shù)的物理意義。 答：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的一種圖形。 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，是一個假想時間，在此時間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)荷持續(xù)運行所消耗的電能恰好等于全年實際消耗的電能，年負(fù)荷曲線越平坦，值越大，年負(fù)荷曲線越陡；值越小。因此，的大小說明了用戶用電的性質(zhì)，也說明了用戶負(fù)荷曲線的大致趨勢。 平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值叫負(fù)荷系數(shù)，它是表征負(fù)荷變化規(guī)律的一個參數(shù)，其值愈大，說明負(fù)荷曲線愈平坦，負(fù)荷波動愈小。 2-3 什么叫計算負(fù)荷？確定計算負(fù)荷的意義是什么？ 答：計算負(fù)荷是根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時所使用的一個假想負(fù)荷，計算負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實際變動負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。 確定計算負(fù)荷時為正確選擇供配電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等提供技術(shù)參數(shù)。 2-4 什么叫暫載率？反復(fù)短時工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定？ 答：暫載率是指設(shè)備工作時間與工作周期的百分比值。反復(fù)短時工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率。 對于吊車：是指統(tǒng)一換算到時的額定功率，其設(shè)備容量； 對于電焊機：是指統(tǒng)一換算到時的額定功率，其設(shè)備容量 2-7 功率因數(shù)低的不良影響有哪些？如何提高企業(yè)的自然功率因數(shù)？ 答：功率因數(shù)低將會引起線路的總電流增大，使供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大；使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量；使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力；使發(fā)電機的出力下降，發(fā)電設(shè)備效率降低，發(fā)電成本提高。 提高企業(yè)的自然功率因數(shù)的方法有：正確選用感應(yīng)電動機的型號和容量；限制感應(yīng)電動機的空載運行；提高感應(yīng)電動機的檢修質(zhì)量；合理使用變壓器；感應(yīng)電動機同步化運行。 2-9 某工廠車間380V線路上接有冷加工機床50臺，共200kW；吊車3臺，共4.5kW（）；通風(fēng)機8臺，每臺3 kW；電焊變壓器4臺，每臺22kVA（，）；空壓機1臺，55kW。試確定該車間的計算負(fù)荷。 解：該車間的計算負(fù)荷如下表所示。 電力負(fù)荷計算表 序號 用電設(shè)備名稱 臺數(shù) 設(shè)備容量/kW 計算負(fù)荷 銘牌值 換算值 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 1 冷加工機床 50 200 200 0.16 0.5 1.73 32 55.36 2 吊車 3 4.5 3.5 0.15 0.5 1.73 0.525 0.91 3 通風(fēng)機 8 24 24 0.8 0.8 0.75 19.2 14.4 4 電焊變壓器 4 88 35.47 0.35 0.35 2.68 12.4 33.23 5 空壓機 1 55 55 0.85 0.8 0.75 46.75 35.06 小計 66 110.875 138.96 負(fù)荷總計（） 99.8 125.06 160 243.1 2-10 有一條380V低壓干線，供電給30臺小批生產(chǎn)的冷加機床電動機，總?cè)萘繛?00kW，其中較大容量的電動機有10kW1臺，7kW3臺，4.5kW8臺。試分別用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法計算該干線的計算負(fù)荷。 解：用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法所求計算負(fù)荷如下表所示。 電力負(fù)荷計算表（需要系數(shù)法） 用電設(shè)備名稱 臺數(shù) 設(shè)備容量/kW 計算負(fù)荷 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 冷加工機床 30 200 0.16 0.5 1.73 32 55.36 63.94 97.15 電力負(fù)荷計算表（二項式系數(shù)法） 用電設(shè)備 名稱 設(shè)備 臺數(shù) 設(shè)備容量 二項式系數(shù) 計算負(fù)荷 n/x /kW /kW b/ c P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 冷加工機床 30/5 200 35.5 0.14/0.4 0.5 1.73 42.2 73 84.32 128.1 2-11 有一條10kV高壓線路供電給兩臺并列運行的S9—800/10（D,yn11接線）型電力變壓器，高壓線路采用LJ—70鋁絞線，水平等距離架設(shè)，線距為1m，長6km。變壓器低壓側(cè)的計算負(fù)荷為900kW，，h。試分別計算此高壓線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。 解：（1） 變壓器的功率損耗和電能損耗 kvar kVA 變壓器的負(fù)荷率為： 查附錄表A-1可知，S9-800/10型（Dyn11）變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為： kW，kW，， 則兩臺變壓器的功率損耗為：kW kvar 由h和查圖2-7得：h。因此，兩臺變壓器的電能損耗為： kWh （2）線路的功率損耗和電能損耗 變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：kW kvar kVA A 查附錄表A-12可知，LJ-70鋁絞線的Ω/km，m時Ω/km（實際上m），因此線路的功率損耗為： kW kvar 線路的電能損耗為：kWh 2-12 某電力用戶10kV母線的有功計算負(fù)荷為1200kW，自然功率因數(shù)為0.65，現(xiàn)要求提高到0.90，試問需裝設(shè)多少無功補償容量？如果用BW10.5—40—1W型電容器，問需裝設(shè)多少個？裝設(shè)以后該廠的視在計算負(fù)荷為多少？比未裝設(shè)時的視在計算負(fù)荷減少了多少？ 解：（1）需裝設(shè)的BWF10.5-40-1W型并聯(lián)電容器容量及個數(shù) kvar 取 則實際補償容量為：kvar （2） 無功補償前后視在負(fù)荷的變化 補償前：kvar kVA 補償后：kVA 補償后視在負(fù)荷減少了：kVA 3-2 高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)和高壓負(fù)荷開關(guān)各有哪些功能？ 答：高壓斷路器不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能切斷一定的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動跳閘，切除短路故障；高壓隔離開關(guān)的主要功能是隔離高壓電源，保證人身和設(shè)備檢修安全，同時還具有倒閘操作和通斷小電流的功能；高壓負(fù)荷開關(guān)可以通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，有隔離開關(guān)的作用，但不能斷開短路電流。 3-3 倒閘操作的基本要求是什么？ 答：倒閘操作的基本要求是：合閘送電時，先合上隔離開關(guān)，再合上斷路器；跳閘斷電時，先斷開斷路器，再斷開隔離開關(guān)。 3-5 熔斷器的主要功能是什么？什么是“限流”式熔斷器？ 答：熔斷器的主要功能是對電路及其設(shè)備進(jìn)行短路或過負(fù)荷保護(hù)?！跋蘖鳌笔饺蹟嗥魇侵溉蹟嗥鞯臏缁∧芰軓姡瑴缁∷俣群芸?，能在短路電流未達(dá)到?jīng)_擊值以前完全熄滅電弧。 3-7 Dyn11接線配電變壓器和Yyn0接線配電變壓器相比較有哪些優(yōu)點？ 答：Dyn11接線變壓器能有效地抑制3的整數(shù)倍高次諧波電流的影響；Dyn11接線變壓器的零序電抗比Yyn0接線變壓器小得多，更有利于低壓側(cè)單相接地短路故障的切除；Dyn11接線變壓器承受單相不平衡負(fù)荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0接線的變壓器大。 3-8 什么是電流互感器的誤差？電流互感器的常用接線方式有哪幾種？ 答：電流互感器的誤差包括電流誤差（比值差）和相位誤差（角差）。電流誤差是二次電流的測量值乘以額定變流比與一次電流數(shù)值差的百分?jǐn)?shù)；相位差是與的相角差。 電流互感器常用的接線方式有一相式接線、兩相不完全星形接線、兩相電流差接線和三相完全星形接線。 3-9 什么是電壓互感器的誤差？電壓互感器的常用接線方式有哪幾種？ 答：電壓互感器的誤差吧包括電壓誤差（比值差）和相位誤差（角差）。比值差是二次電壓的測量值乘以額定變壓比與一次電壓數(shù)值差的百分?jǐn)?shù)；相位差是與的相角差。 3-11 對電氣主接線的基本要求是什么？電氣主接線有哪些基本形式？各有什么優(yōu)缺點？ 答：對電氣主接線的基本要求是安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)。電氣主接線的基本形式有線路-變壓器單元接線、單母線接線、單母線分段接線、單母線帶旁路母線接線、雙母線接線、橋式接線等。 線路-變壓器單元接線的優(yōu)點是接線簡單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡單，節(jié)約投資。缺點是該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時，變電所要全部停電，供電可靠性都不高，只可供三級負(fù)荷。 單母線接線的優(yōu)點是接線簡單、使用設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴建。缺點是當(dāng)母線及母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開全部電源，造成整個配電裝置停電；當(dāng)檢修一回路的斷路器時，該回路要停電。 單母線分段接線既保留了單母線接線簡單、經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電的可靠性。但仍不能克服某一回路斷路器檢修時，該回路要長時間停電的顯著缺點，同時這種接線在一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線上的所有回路都要長時間停電。 單母線加旁路母線接線解決了出線斷路器檢修時的停電問題，但其缺點是需要增加一組母線、專用的旁路斷路器和旁路隔離開關(guān)等設(shè)備，使配電裝置復(fù)雜，投資增大，且隔離開關(guān)要用來操作，增加了誤操作的可能性。 雙母線接線具有以下優(yōu)點：①輪換檢修母線而不致中斷供電；②檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時僅使該回路停電；③工作母線發(fā)生故障時，經(jīng)倒閘操作這一段停電時間后可迅速恢復(fù)供電；④檢修任一回路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器來代替，不致于使該回路的供電長期中斷。 但雙母線接線也存在以下缺點：①在倒閘操作中隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作；②工作母線發(fā)生故障時會引起整個配電裝置短時停電；③使用的隔離開關(guān)數(shù)目多，配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積較大，投資較高。 橋形接線中四個回路只有三個斷路器，投資小，接線簡單，供電的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負(fù)荷供電。 3-13 某10/0.4kV車間變電所，總計算負(fù)荷為980kVA，其中一、二類負(fù)荷700 kVA。試初步選擇該車間變電所變壓器的臺數(shù)和容量。 解：因為有一、二類負(fù)荷，所以應(yīng)選兩臺變壓器。 變壓器容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件： kVA 且kVA 查附錄表A-1，選兩臺10/0.4kV、S9—800 kVA的變壓器。 4-1 什么叫短路？短路的類型有哪幾種？短路對電力系統(tǒng)有哪些危害？ 答：短路是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的類型有三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。 短路對電力系統(tǒng)的危害有：短路電流的熱效應(yīng)可使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀；短路電流的力效應(yīng)可引起設(shè)備機械變形、扭曲甚至損壞；影響電氣設(shè)備的正常運行，造成產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞；會導(dǎo)致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；不對稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流會對鄰近的平行線路電磁干擾。 4-2 什么叫標(biāo)幺值？在短路電流計算中，各物理量的標(biāo)幺值是如何計算的？ 答：某一物理量的標(biāo)幺值，等于它的實際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值。 在短路電流計算中，常取基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓用各級線路的平均額定電壓，即，則基準(zhǔn)電流，基準(zhǔn)電抗。 4-3 什么叫無限大容量系統(tǒng)？它有什么特征？ 答：無限容量系統(tǒng)亦稱無限大功率電源，是指系統(tǒng)的容量為無限大，內(nèi)阻抗為零。它是一個相對概念，真正的無限大功率電源是不存在的。 特征：在電源外部發(fā)生短路時，電源母線上的電壓基本不變，即認(rèn)為它是一個恒壓源。當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%～10%時，就可以認(rèn)為該電源是無限大功率電源。 4-4 什么叫短路沖擊電流、短路次暫態(tài)電流和短路穩(wěn)態(tài)電流？在無限大容量系統(tǒng)中，它們與短路電流周期分量有效值有什么關(guān)系？ 答：短路沖擊電流是指在最嚴(yán)重短路情況下三相短路電流的最大瞬時值；短路次暫態(tài)電流是指短路瞬間（s）時三相短路電流周期分量的有效值；短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完后的短路全電流。在無限大容量系統(tǒng)中，有和。 4-8 什么叫短路電流的力效應(yīng)？如何校驗電器及母線的動穩(wěn)定？ 答：短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)體時，會產(chǎn)生很大的電動力，稱為短路電流的力效應(yīng)。 一般電器滿足動穩(wěn)定的條件是≥或 ≥；母線滿足動穩(wěn)定校的條件是≤。 4-9 什么叫短路電流的熱效應(yīng)？如何校驗電器及母線的熱穩(wěn)定？短路發(fā)熱的假想時間是什么意思？如何計算？ 答：短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)體時，會產(chǎn)生很高的溫度，稱為短路電流的熱效應(yīng)。 一般電器滿足熱穩(wěn)定的條件是≥；母線滿足熱穩(wěn)定的條件是≥或＞。 假想時間是指用穩(wěn)態(tài)短路電流來代替實際短路電流，在該時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與實際短路電流在短路時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等。假想時間包括周期分量假想時間和非周期分量假想時間兩部分，即。 4-10 某工廠變電所裝有兩臺并列運行的S9-800（Y,yn0接線）型變壓器，其電源由地區(qū)變電站通過一條8km的10kV架空線路供給。已知地區(qū)變電站出口斷路器的斷流容量為500MVA，試用標(biāo)幺制法求該廠變電所10kV高壓側(cè)和380V低壓側(cè)的三相短路電流、、及三相短路容量。 解：（1）取MVA， kV，kV，則 ， （2）計算各元件電抗標(biāo)幺值 系統(tǒng) 線路 變壓器 （3）k1點短路： （4）k2點短路： 5-5 某廠的有功計算負(fù)荷為3000kW，功率因數(shù)為0.92，該廠6kV進(jìn)線上擬安裝一臺SN10-10型斷路器，其主保護(hù)動作時間為1.2s，斷路器分閘時間為0.2s，其6kV母線上的20kA，試選擇該斷路器的規(guī)格。 解： 查附錄表A-15，選擇SN10—10II/1000型斷路器，設(shè)備具體參數(shù)及計算數(shù)據(jù)見下表。 高壓斷路器選擇表 序號 安裝地點的電氣條件 所選設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù) 結(jié)論 項目 數(shù)據(jù) 項目 SN10—10II/1000 1 / kV 6 / kV 10 合格 2 / A 313.8 / A 1000 合格 3 / MVA 218 / MVA 300 合格 4 / kA 51 / kA 80 合格 5 / （kA2 .s） /（kA2 .s） 合格 5-7 某10kV線路如圖3-25所示，已知導(dǎo)線型號為LJ—50，線間幾何均距為1m，kW，kW，kW，全部用電設(shè)備的=0.8，試求該線路的電壓損失。 圖3-25 習(xí)題3-9附圖 解：0.8，0.75 p1=250 kW，kvar p2=400 kW，kvar p3=300 kW，kvar 查附錄表A-12得：LJ-50型鋁導(dǎo)線的 /km，/km，則 V 對應(yīng)的電壓損失百分?jǐn)?shù)為 或 =1.69%