供配电答案.doc

1、 供配电技术，就是研究电力的供应和分配问题。
2、 电力，是现代工业生产的主要能源和动力，是人类现代文明的物质技术基础。
3、 供配电工作要很好的为企业生产和国民经济服务，切实保证企业生产和整个国民经济生活的需要，切实搞好安全用电，节约用电，计划用电（合称三电）工作，必须达到下列基本要求：
（1） 安全-在电力的供应、分配和使用中，应避免发生人身事故和设备事故。
（2） 可靠-应满足电力用户对供电可靠性即连续供电的要求。
（3） 优质-应满足电力用户对电压质量和频率质量等方面的要求。
（4） 经济-在满足安全、可靠和电能质量的前提下，应尽量使用供配电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。
4、 母线就是用来汇集和分配电能的导体，又称汇流排。
5、 电力是一种特殊商品。电力生产具有不同于一般商品的下列特点：
（1） 同时性 电力的生产、输出、分配以及转换为其他形态能量的过程，几乎是同时进行的。电能不能大量存储。电能的发、供、用始终是同步的。
（2） 集中性 电力的生产必须集中统一，有统一的质量标准，统一的调度管理，统一的生产和销售。在一个供电区域内只能“独家经营”。
（3） 快速性 电力系统中各元件（包括设备、线路等）的投入或切除，几乎在瞬间就能完成，系统运行方式的改变过程也极其短暂。因此，电力系统除了有关生产技术人员和管理人员必须具备相应的技术知识和业务能力外，还必须装设相当完善的保护和自动装置，才能确保系统安全可靠地运行。
（4） 先行性 电力生产在国民经济发展中具有先进性。全国的发电装机容量和发电量的增长速度大于工业总产值及国民经济总产值的增长速度，否则必然制约国民经济的发展。
6、 通过各级电压的电力线路，将发电厂、变配电所和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电配电和用电的整体。称为“电力系统”。
7、 发电厂与电力用户之间的输电、变电和配电的整体，包括所有变配电所和各级电压的线路，称为“电力网‘。
8、 三种运行方式：中性点不接地的电力系统、中性点经消弧线圈接地的电力系统、中性点直接接地或经低阻接地的电力系统。
9、 供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。电能质量是指电压、频率和波形的质量。供电可靠性可用供电企业对电力用户全年时间供电小时数与全年总小时数的百分比来衡量，也可用全年的停电次数和停电持续时间，对35KV及以上电压供电的用户的停电次数，每年不应超过1次。对10KV供电的用户，每年停电不应超过三次。
第二章
1、供配电系统中负担输出和分配电力这一主要任务的电力，称为“一次电力”，也称“主电路”。供配电系统中系统中用来控制、指示、监测和保护一次电力及其中电气设备运行的电路，称为“二次电路”，通称“二次回路”。
2、供配电系统中的电气设备分为两大类:一次电路中的所有电气设备，称为“一次设备”。二次回路中的所有电气设备，称为二次设备。
3、供配电系统的主要电气设备是指其一次设备。一次设备按其功能可分为以下几类:
（1）变换设备 指按系统工作要求来改变电压、电流或频率的设备，列如电力变压器、电压互感器。
（2）控制设备 指按系统工作要求来控制电路通断的设备，列如各种高低压开关。
（3）保护设备 指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备，列如高低压熔断器和避雷器。
（4）无功补偿设备 指用来补偿系统中的无功功率、提高功率因数的设备，列如并联电容器。
（5）成套配电装置 它是按照一定的线路方案的要求，将有关一次设备和二次设备组合为一体的电气装置，列如高低压开关柜、动力和照明配电箱等。
4、电流互感器的结构特点是：一次绕组的匝数很少，有的电流互感器还没有一次绕组，而是利用穿过其铁心的一次电路导体作为一次绕组，且一次绕组导体相当粗，而二次绕组匝数很多，导体较细。
5、电流互感器使用注意事项：1、电流互感器工作时二次侧不得开路。2、电流互感器的二次侧必须有一端接地。3、电流互感器连接时必须注意其端子极性。
6、无功补偿，就是无功功率人工补偿，以提高供配电系统的功率因数。有稳态的和动态的两大类无功补偿设备。
7、稳态无功补偿设备：1、同步补偿机，是一种专用于无功补偿的空载运行的同步电动机，通过调节它的励磁电流可以起到补偿系统中无功功率的作用。2、并联电容器，是一种专用来进行无功补偿的电力电容器。3、无功功率自动补偿装置，采用并联电容器做无功补偿元件。
第三章
1、电力负荷，即可指用电设备或用电单位，也可指用电设备和用电单位所耗用的电功率或电流。
2、电力负荷的分级：
（1）一级负荷：1、中断供电将造成人身伤害者。2、中断供电将在经济上造成重大损失者，列如重大设备损坏、大量产品报废。3、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
（2）二级负荷：1、中断供电将在经济上造成重大损失者，列如重大设备损坏、大量产品报废。2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
（3）三级负荷：所有不属于一级二级负荷者，应为三级负荷。
3、电力负荷按工作制可分为以下三类：
（1）长期连续工作制 这类设备长期连续运行，负荷比较稳定，列如通风机、空气压缩机。
（2）短时工作制 这类设备的工作时间较短，而停歇时间较长，列如机床上的某些电动机。
（3）断续周期工作制 这类设备周期性的工作一停歇一工作，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，列如电焊机和起重机械。
4、（1）用电设备的额定容量，是指用电设备在额定电压下、在规定的使用寿命内能连续输出或耗用最大功率。（2）、负荷持续率，又称暂载率或相对工作时间，符号为ε，其定义为一个工作周期T内工作时间t与T的百分比， （3）用电设备的负荷系数KL，为设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与设备额定容量PN的比值，
5、计算负荷，是指通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值。计算负荷时供配电设计计算的基本依据。我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项法。用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从配电系统中取用的半小时最大负荷P30。
第四章
1、电力系统出现短路故障，究其原因 ，主要有一下三个方面：
（1）电气绝缘损坏 这可能是由于电气设备长期运行，其绝缘材料自然老化而损坏；也可能是由于设备本身质量不好，绝缘强度不够而被正常电压击穿；也可能是设备绝缘层受到外力顺坏或导体而导致短路。
（2）误操作 列如带负荷误拉高压隔离开关，很可能导致三相弧光短路。又如误将较低电压的设备投入较高电压的电路中而造成设备的击穿电路。
（3）鸟兽害 列如鸟类及蛇鼠等小动物跨越在裸露的不同电位的导体之间，或者被鼠类咬坏设备或导体的绝缘层，都会引起短路故障。
2、大的短路电流对电力系统可产生极大的危害：
（1）短路电流的电动效应和热效应 短路电流将产生很大电动力和很高的温度，可能造成电路及其中设备的损坏，甚至引发火灾事故。
（2）电压骤降 短路将造成系统电压骤降，越靠近短路点电压越低，这将严重影响电气设备的正常运行。
（3）造成停电事故 短路时，电力系统的保护装置动作，是开关跳闸或熔断器熔断，从而造成停电事故。越靠近电源短路，引起停电的范围越大，从而给国民经济造成的损失也越大。
（4）影响系统稳定 严重的短路可使并列运行的发电机组失去同步，造成电路系统解列，破坏电力系统的稳定性。
（5）产生电磁干扰 单相接地短路电流，可对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生电磁干扰，使之无法正常运行，甚至引起误动作。
3、无限大容量电力系统，就是其容量相对于用户内部供配电系统容量大很多的电力系统，以致用户的负荷不论如何变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线的电压能基本维持不变。（在实际用户供电设计中，当电力系统总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或者电力系统容量超过用户供配电系统容量的50倍时，可将电力系统视为“无限大容量电力系统”。）
第五章
1、变配电所的接线图（电路图），按其功能可分两种：一种是表示变配电所的电能输送和分配路线的界线图，称为主接线图，或称主电路图或一次电路图。另一种是表示用来控制、指示、测量和保护主接线及其设备运行的接线图，称为二次接线图，或称二次回路图。
2、对变配电所的主接线方案有下列基本要求：
（1）安全性 应符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保证人身安全和设备安全。
（2）可靠性 应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求，也就是变配电所的主接线方案，应与其电力负荷的级别相适应。
（3）灵活性 应能适应供电系统所需的各种运行方式，便于操作维护，并能适应负荷的发展，有扩充改建的可能性。
（4）经济性 在满足上述要求的前提下，应尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量，应尽可能选用技术先进又经济适用的节能产品。
3、高压配电线路的接线方式：1、放射式接线2、树干式接线3、环形接线。
第六章
1、继电保护装置是按照保护的要求，将各种继电器按一定的方式进行接线和组合而成的电气装置，其任务是：
（1）故障时动作于跳闸 在供配电系统出现故障时，反应故障的继电保护装置动作，使最近的断路跳闸，切除故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行，同时发出信号，提醒运行值班人员及时处理。
（2）异常状态时发出报警信号 在供配电系统出现不正常工作状态时，如过负荷或出现故障苗头时，有关继电保护装置发出报警信号，提醒运行值班人员及时处理，消除异常工作状态，以免发展为故障。
2、对继电保护的基本要求：
（1）选择性 当供配电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而系统的其他部分继续正常运行，称为“选择性动作”。如果系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作（拒动作），而离故障点远的前一级保护装置动作（越级动作），就叫做“失去选择性”。
（2）可靠性 保护装置在应该动作时，就应该动作，不应该拒动作。而在不应该动作时，就不应该误动作。保护装置的可靠程度，与保护装置的元件质量、接线以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。
（3）速动性 为了防止故障的危害程度，并提高电力系统的稳定性，因此在系统发生故障时，继电保护装置应尽快地动作，切除故障。
（4）灵敏度 这是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。如果保护装置对其保护区内极其轻微的故障都能及时地反应动作，则说明保护装置的灵敏度高。灵敏度用“灵敏系数”来衡量。
3、继电器是一种在其输入的物理量（包括电气量和非电气量）达到规定值时，其电气量输出电路被接通或分断的自动电器。
4、保护继电器按其在继电保护电路中的功能分，有“测量继电器”和“有或无继电器”。
测量继电器装设在在继电保护装置电路的第一级，用来反映被保护元件（电气设备或线路）的特性量变化情况，当其特性量达到预先整定的动作值时即行动作。它在保护装置中属于主继电器。
有或无继电器是一种只按电气量是否在其工作范围内或者有无电气量而动作的电气继电器。
5、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。过电流的时限不大于0.5~0.7s时，可不装设电流速断保护。
6、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。在电力系统中，按过电压产生的原因不同，可分为内部过电压和外部过电压。
第八章
1、按灯具的配光特性分类，有两种分类方法，一种是国际委员提出的分类法，另一种是传统的分类法。
（1）、CIE分类法 根据灯具向下和向上投射的光通量百分比，将灯具分为以下5种类型。
1、直接照明型----灯具向下投射的光通量占总比光通量的90~100%，而向上投射的光通量极少。
2、半直接照明型----灯具向下投射的光通量占总光通量的60~90%，向上投射的光通量只有10~40%.
3、均匀漫射型---灯具向下投射的光通量与向上投射的光通量差不多相等，各为40~60%之间。
4、半间接照明型---灯具向上投射的光通占总光通量的60~90%，向下投射的光通量只有10~40%。
5、间接照明型-----灯具向上投射的光通量占总光通量的90~100%，向下投射的光通量极少。
（2）传统分类法 根据灯具的配光曲线形状，将等灯具分为以下5种类型：
1、正弦分布型-----其发光强度是角度的正弦函数，并且在θ=90度时发光强度最大。
2、广照型----其最大发光强度分布在较大角度上，可在较广的面积上形成均匀的照度。
3、漫射型----其各个角度发光强度基本一致。
4、配照型----其发光强度是角度的余弦函数，并且在θ=0度时发光强度最大。
5、深照型-----其光通量和最大发光强度值集中在0~30度的狭小立体角内。
2、按灯具的结构特点分类：
1、开启型----其光源与灯具外界的空间相通，列如配照灯，广照灯。
2、闭合型----其光源被透明罩包合，但内外空气依然流通，列如球灯，双罩灯。
3、密闭型---其光源被透明罩密封，内外空气不能对流，如防潮灯，防水灯。
4、增安型----亦称“防爆型”，其光源被高强度透明密封，且灯具能承受足够的压力，能安全的应用在有爆炸危险介质的场所。
5、隔爆型----其光源也被高强度透明罩密封，但不是靠其密封性来防爆，而是在其灯座的法兰与灯罩的法兰之间有一隔间隙。当气体在灯罩内部爆炸时，高温气体经过隔爆间隙被充分冷却，从而不致引起外部爆炸性混合气体爆炸，因此隔爆型等也能安全的应用在有爆炸危险介质的场所。

习题解答
2-1
解：该变压器的实际容量按式（2-1）计算为：
该变压器因昼夜负荷不均衡而允许的过负荷系数KOL，可由日负荷率和日最大负荷持续时间ｈ查图２－６得日允许过负荷系数。又由式（２－３）得：

因此该变压器冬季的正常过负荷能力（最大出力）按式（２－５）计算为：

２－２　
解：查附表１可得Ｓ９－１０００／１０型变压器的，而Ｓ９－３１５／１０型变压器的。因此两台变压器的阻抗标幺值由式（２－６）计算分别为：
Ｓ９－１０００／１０型（Ｔ１）：　　
Ｓ９－３１５／１０型（Ｔ２）：　　　
由于并列运行变压器之间的负荷是按其阻抗标幺值反比分配的，因此Ｓ９－１０００／１０型变压器（Ｔ１）负担的负荷为：

Ｓ９－３１５／１０型变压器（Ｔ２）负担的负荷为：

该变压器（Ｔ２）过负荷达
3-1
解：（一）机床组计算负荷：查附表9得=0.180.25(取0.2),因此

(二)通风机组计算负荷:查附表9得(取0.8),因此

(三)车间总的计算负荷:取因此

3-3
解：（一）用需要系数法计算
查附表9得大批生产的金属冷加工机床电动机组的需要系数为取0.25),。因此

（二）用二项式法计算
查附表9得二项式系数最大容量设备台数。因此

负荷计算表如书末习题3-3参考答案所列，此略。
3-8
解：（一）估算该厂的计算负荷
查附表11得因此

（二）计算该厂的年有功电能消耗量
一班制取年工作小时h，年平均有功负荷系数由此可得年平均电能消耗量
=0.752044kW2000h=3066kW.h
3-10 某380V线路供电给下表所列的4台电动机。试计算该线路的尖峰电流（建议）。
电动机参数
M 1
M 2
M 3
M 4
额定电流 / A
起动电流 / A
35
148
14
85
56
160
20
135
由上表可以看出，M 4的=135A-20A=115A为最大，因此该线路的尖峰电流为：

4-1解：（一）绘短路计算电路图如下：
（附图3）
（二）计算k-1点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路电流（=10.5kV）
1.电力系统的电抗:查附表2可得SN10-10II型断路器的断流容量MVA，因此

2．架空线路的电抗：查表4-1得km，因此

3．绘点短路的等效电路图如下：
（附图4）
4．短路电路总电抗：

5．点的三相短路电路和短路容量：
（1）三相短路电流周期分量有效值：
kA
（2）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：
kA
（3）三相短路冲击电流：
kA
（4）第一个周期三相短路全电流有效值：
kA
（5）三相短路容量：
MVA
（三）计算点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路容量（kV）
1．电力系统的电抗：

2．架空线路的电抗：

3．电力变压器的电抗：查附表1得因此

4．绘点短路的等效电路图如下：
（附图5）
5．短路电路总电抗：
=5。95
6．点的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：
kA
（2）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：
kA
（3）三相短路冲击电流：
kA
（4）第一个周期三相短路全电流有效值：
kA
（5）三相短路容量：
MVA
短路计算表如附录习题4-1参考答案所列，此略。
4-3解：（一）计算380V母线三相短路时所受的最大电动力
1．同步电动机的反馈冲击电流：查表4-3得而，因此 kA
2．380V母线的三相短路冲击电流：
kA
3．380V母线在三相短路时所受的最大电动力：

=3526N
（二）校验母线短路时的动稳定度
1．380V母线在作用时的弯曲力矩：
Nm
2．该母线的截面系数：
m
3．该母线在三相短路时受到的计算应力：
Pa=29.7MPa
而LMY型母线的允许应力为70MPa>29.7MPa,因此该母线满足短路动稳定度的要求。
4-7解：该用户6kV进线上的计算电流为：
A
又根据6kV母线上的20kA，初步选择SN10-10II/1000型断路器。由附表2知，其，，满足要求。
该断路器的动稳定电流为80kA，2s热稳定电流为31.5kA。由于
，满足短路动稳定度要求；而，也满足短路热稳定度要求。因此选择SN10-10II/1000型断路器是合格的。
6-3解：（一）高压配电线首端GL-15型电流继电器动作电流的整定
变压器一次额定电流： A
通过高压配电线的最大负荷电流：
A
取，因此
A
故GL-15/10型继电器动作电流整定为6A。
（二）该继电器的10倍动作电流动作时间的整定
在短路时继电器的实际动作时间s。按
和s 查附表22，其10倍动作电流动作时间应整定为1.1s。但该继电器作为终端保护继电器，按通常规定，其动作时间可整定为0.5s。
（三）该继电器速断电流的整定
取而A，因此
A
速断电流倍数
（四）过电流保护的灵敏系数
取而A，A，因此

满足过电流保护灵敏度要求。
（五）电流速断保护的灵敏系数
取而A，
A，因此

基本满足电流速断保护灵敏度的要求。
1-1解：查表6-2得二类防雷建筑物的滚动半径为45m，而因此由式（6-29）可求得建筑物屋顶水平面上的保护半径为：

因此烟囱上的避雷针能保护这一建筑物。
解：变压器Ｔ１的一次侧额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，即为６．３ｋＶ。变压器Ｔ１的二次侧额定电压应比线路ＷＬ１末端变压器Ｔ２的一次额定电压高１０％，即为１２１ｋＶ。因此变压器Ｔ１的额定电压应为６．３／１２１ｋＶ。
线路ＷＬ１的额定电压应与变压器Ｔ２的一次额定电压相同，即为１１０ｋＶ。
线路ＷＬ２的额定电压应为３５ｋＶ，因为变压器Ｔ２二次侧额定电压为３８．５ｋＶ，正好比３５ｋＶ高１０％。
１－２　解：发电机Ｇ的额定电压应比１０ｋＶ线路额定电压高５％，因此发电机Ｇ的额定电压应为１０．５ｋＶ。
变压器Ｔ１的一次额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，故其一次额定电压应为１０．５ｋＶ。Ｔ１的二次额定电压应比３５ｋＶ线路额定电压高１０％，故其二次额定电压应为３８．５ｋＶ。因此变压器Ｔ１的额定电压应为１０．５／３８．５ｋＶ。
变压器Ｔ２的一次额定电压应与３５ｋＶ线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为３５ｋＶ。Ｔ２的二次额定电压应比６ｋＶ电网电压高１０％，即其二次额定电压应为６．６ｋＶ。因此变压器Ｔ２的额定电压应为３５／６．６ｋＶ。
变压器Ｔ３的一次额定电压应与１０ｋＶ线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为１０ｋＶ。Ｔ３的二次额定电压应比２２０／３８０Ｖ电压高５％，即其二次额定电压应为１０／０．４ｋＶ。
１－３　
解：该变电所白天的电压偏差按式（1-4）计算为：

该变电所晚上的电压偏差按式（1-4）计算为：
因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26%+7.89%。
为了改善该变电所的电压质量，该变电所主变压器的主接头宜切换至“-5%”的位置运行，而晚上则宜切除主变压器，投入低压联络线，由临近车间变电所供电。
1-4
解：该系统的接地电容电流按式（1-3）计算为：
由于30A，因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式。