供电技术第四版课后题答案问答题部分.doc

分别说明过电流保护和电流速断保护是怎样满足供电系统对继电保护要求

第一章
1-1试述电力系统组成及各部分作用？
各级电压电力线路将发电厂、 变配电所和电力用户联络起来一个发电、 输电、 变电、 配电及用电整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成:
（1）发电 将一次能源转换成电能过程即为“发电”。依据一次能源不一样, 有火力发电、 水力发电和核能发电, 还有风力、 地热、 潮汐和太阳能等发电方法。
（2）变电与配电
变电所功效是接收电能、 转换电压和分配电能。
仅用于接收和分配电能, 而没有变压器场所称为配电所
（3）电力线路 电力线路将发电厂、 变电所和电能用户连接起来, 完成输送电能和分配电能任务。
（4）电能用户 包含工业、 企业在内全部用户（用电单位）, 使用（消耗）电能
1-8简述用户供电系统关键特点？
1、 电力用户供电系统由用户内部变配电所、 供电线路和用电设备等组成, 其中变配电所是电力系统一个终端降压变配电所。2、 电力用户供电系统供电电压通常在110KV及以下。3、 大多为国家电网供电, 也可建立自备发电站。
1-9如图所表示电力系统, 试标出变压器一、 二次侧和发电机额定电压。

解:
⑴ 发电机额定电压 考虑要给予赔偿电网输送压损, 故提升5%为10.5kV。
⑵ 变压器一次侧（原边）
①一次侧与发电机相连: 即为电站出口升压变压器, 与发电机相同, 相对电网电压升值5%, 亦为10.5kV。
②一次侧与线路相连: 即用户（降压）变压器, 与用电设备相同, 相对电网电压升降值为0, 为110kV。
⑶变压器二次侧（副边）
①、 二次侧（两个绕组）: 高压输送, 必线路长, 要考虑赔偿变压器内部绕组以及线路输送电压损失各5%, 故相对电网电压升值为10%, 二次绕组、 第一/第二个二次绕组电压依次为121、 38.5及11.0kV。
②二次绕组: 低压输电, 必线路短, 不计线路压损, 仅赔偿变压器内部压损, 电压升值为+5%, 即电压0.4/0.23kV。
答案表示为百分值及电压值均可, 但电压值应与标准额定电压相符。注意标注精度应符合工程标准。以下图1-9所表示。答案填入虚线之中, 两种答题方法用“, ”隔开, 可取其中之一, 电压单位为kV。

第二章
2-3. 什么是负荷曲线？负荷曲线在求计算负荷时有何作用？
电力负荷随时间改变曲线称为负荷曲线。求计算负荷日负荷曲线时间间隔△t取30min。经过对负荷曲线分析, 能够掌握负荷改变规律, 并从中取得部分对电气设计和运行有指导意义统计参数。
2-4.什么是年最大负荷利用小时数Tmax？什么是年最大负荷损耗小时数τ？有何区分？
Tmax是一个假想时间: 电力负荷根据最大负荷Pmax连续运行Tmax时间所消耗电能恰好等于该电力负荷整年实际消耗电能Wa。τ是线路输送相当于最大负荷Sc在t时间内产生电能损耗恰好等于线路整年实际电能损耗, 称τ为年最大负荷损耗小时数。Tmax与τ是不一样概念。Tmax是指用电时间除了有效消耗也包含无效消耗电能; τ是指用电时间仅为无效消耗电能。
2-5 用户变电所位置选择标准是什么？
答: 1、 总降压变电所或总配电所 总降压变电所位置应靠近负荷中心, 并合适靠近电源进线方向, 方便使有色金属消耗量最少和线路功率及电能损耗最小。同时, 还应考虑变电所周围环境、 进出线方便和设备运输方便。
2、 10（6）KV变电所: 10（6）KV变电所位置应该深入到低压负荷中心, 但往往受到生产工艺和建筑制约。考虑到运输方便及进出线方法, 10（6）KV变电所位置关键有以下多个类型:
（1）独立变电所
（2）附设变电所
（3）箱式变电所
（4）地下变电所
第三章
3-1,什么是大容量电源供电系统？该系统发生短路时其电流该怎样改变？
答: 无限大容量电源是指内阻抗为零电源, 不管输出电流怎样变动, 电源内部均不产生压降, 电源母线上输出电压维持不变。
系统发生短路时, 短路电流全电流瞬时值由周期分量和非周期分量合成, 经过0.01s短路电流幅值达成冲击电流值, 非周期分量衰减至零, 暂态过程结束, 短路进入稳态, 稳态电流只含短路周期分量。
3-2, 说明短路全电流、 短路电流周期分量、 短路电流非周期分量、 短路冲击电流、 短路稳态电流、 短路容量物理含义。
答: 短路全电流: 指短路时电流瞬时值, 它是由短路电流周期分量与短路电流非周期分量组成。
短路电流周期分量: 指短路全电流稳态部分, 只要短路连续, 电源电压维持恒定, 这部分则保持不变。
短路电流非周期分量: 指短路全电流暂态部分, 经一段时间后很快衰减至零。
短路冲击电流: 指短路全电流达成幅值。
短路稳态电流: 当非周期分量衰减结束, 余下周期分量就是短路稳态电流。
短路容量: 发生短路回路中功率。
第四章
4-1 什么是继电保护装置？供电系统对继电保护有哪些要求？
答: 继电保护装置是一个能反应供电系统中电气元件（电力线路、 变压器、 母线、 用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、 并动作于断路器跳闸或发出信号自动装置。继电保护装置由测量比较、 逻辑判定、 实施输出三部分组成。
继电保护通常应满足可靠性、 灵敏性、 选择性和速动性4个基础要求。
4-2 什么是过电流继电器动作电流、 返回电流和返回系数？假如过电流继电器返回系数过低, 会出现什么问题？
答: 动作电流是指能使继电器动作最小电流, 它是能够依据要求在一定范围内调整, 用Iop表示。
返回电流是指能使继电器返回到原先状态最大电流, 用Ire表示。
返回电流Ire与起动电流Iop比值称为继电器返回系数kre, 可表示为: kre=Ire/Iop
返回系数过低可能造成动作后输出状态不稳定、 不可靠。
4-3什么是电流互感器10%误差曲线？它有什么用途？
答: 所谓电流互感器10%误差曲线, 是指互感器电流误差为10%时一次电流对其额定电流倍数k=I1/I1.TA与二次侧负荷阻抗Z2关系曲线。
通常是按电流互感器接入位置最大三相短路电流来确定其Ik（3）/ I1.TA值, 从对应型号互感器10%曲线中找出横坐标上许可阻抗欧姆数, 使接入二次侧总阻抗不超出此Z2值, 则互感器电流误差确保在10%以内。
4-4 电流互感器在供电系统中常见接线方法有哪些？多种接线方法有何特点？
答:
全星形联结方法: 利用三个电流互感器串接三个电流继电器而成, Kkx=Ik/ITA.2=1, Kkx为接线系数, 这种结线方法对多种故障都起作用, 当短路电流相同时, 对全部故障都一样灵敏, 对相间短路动作可靠, 最少有两个继电器动作。关键用于高压大电流接地系统, 以及大型变压器、 电动机差动保护、 相间保护和单相接地保护。
非全星形联结法: 广泛应用在中性点不接地系统中。因为这种联结对单相接地误动作率低。
差接法: 应用于中性点不接地系统变压器、 电动机及线路相间保护。
第五章
5-3在供电系统中, 什么叫做安全保护接地？她分哪多个类型？个有什么特点？
为确保人体触及意外带电电气设备时人身安全, 而将电气设备金属外壳进行接地即为保护接地（又称安全接地）。
低压配电系统接地型式有IT系统、 TT系统和TN系统（包含TN-C、 TN-S、 TN-C-S系统）共5种。
（1）IT系统 电气设备不带电金属部分直接经接地体接地（2）TT系统 配电系统中性线N引出, 但电气设备不带电金属部分经各自接地装置直接接地（3）TN系统 中性点直接接地系统中电气设备在正常情况下不带电金属部分用保护线或者中性线与系统中性点相连接。
5-9什么叫过电压？雷电过电压有哪些形式？各是怎样产生？
过电压是指在电气线路上或电气设备上出现超出正常工作电压对绝缘很有危险异常电压。
过电压包含内过电压和外过电压。系统中磁能和电能之间转化, 或能量经过电能传输, 以及线路参数选择不妥, 致使工频电压或高次谐波电压下发生谐振, 都称之为内过电压。操作切换网络故障就是能量激发关键原因, 其中, 因为操作而引发内过电压, 也成为操作过电压。外过电压则是由雷击引发, 所以又叫雷电过电压或大气过电压。
雷电过电压有两种基础形式:
(1). 直接雷击 它是雷电直接击中电气线路、 设备或建（构）筑物, 其过电压引发强大雷电流经过这些物体放电入地, 从而产生破坏性极大热效应和机械效应, 相伴还有电磁脉冲和闪络放电。这种雷电过电压称为直击雷。
(2). 间接雷击 它是雷电没有直接击中电力系统中任何部分, 而是由雷电对线路、 设备或其她物体静电感应或电磁感应所产生过电压。这种雷电过电压, 称为感应雷或雷电感应。
第三种是因为架空线路或金属管道遭受直接雷击或间接雷击而引发过电压波, 沿着架空线路或金属管道侵入变配电所或其她建筑物。这种雷电过电压形式, 称为高电位侵入或雷电波侵入。据中国多个大城市统计, 供电系统中因为雷电波侵入而造成雷害事故, 占整个雷害事故50%～70%, 百分比很大, 所以对雷电波侵入防护应给予足够重视。
第七章
7-6什么是自动重合闸装置？供电系统对ARD有哪些基础要求？
答: 在供电系统架空线路发生“瞬时性故障”被继电保护快速断开后, 因为故障瞬时性, 故障点绝缘强度会自动恢复。利用这一特点, 采取自动重合闸装置能够自动将断路器重新合闸, 恢复供电, 提升供电可靠性。
要求: 1) 线路正常运行时, 自动重合闸装置（ARD）应投入, 当值班人员利用控制开关或遥控装置将断路器断开时, ARD不应动作。当值班人员手动合闸, 因为线路上有永久性故障而随即由保护装置将断路器断开时, ARD亦不应动作。
2) 除上述情况外, 当断路器因继电保护装置或其她原因跳闸时, ARD均应动作。
3) ARD可采取控制开关位置与断路器位置不对应标准开启重合闸装置, 即当控制开关处于合闸位置而断路器实际上处于断开位置情况下, 使ARD开启动作。
4) ARD动作次数应符合预先要求（如一次重合闸只应动作一次）。无特殊要求时对架空线路只重合一次, 而对电缆线路通常不采取ARD, 因其瞬时性故障极少发生。
5）ARD动作时限应大于故障点灭弧并使周围介质恢复绝缘强度所需时间和断路器及操作机构恢复原状, 准备好再次动作时间, 通常采取0.5～1s。
6) ARD动作后, 应能自动复归, 为下一次动作做好准备。
7) 应能和保护装置配合, 使保护装置在ARD前加速动作或ARD后保护加速动作。
7-7什么是自动重合闸前加速保护？什么是自动重合闸后加速保护？各有何特点？
答: 1、 自动重合闸前加速保护: 重合闸前加速保护通常又简称“前加速”
特点: 采取自动重合闸前加速保护含有使用设备少, 简单经济, 能快速切除瞬时性故障, 使瞬时性故障来不及发展成为永久性故障, 从而提升重合闸成功率等优点。
2、 自动重合闸后加速保护: 每段线路对应均装设重合闸装置, 当线路第一次出现故障时, 利用线路上设置保护装置根据整定动作时限动作。然后对应ARD动作, 使断路器重合一次。
特点: 后加速保护第一次跳闸是有选择性, 不会扩大停电范围, 且确保了能快速、 有选择地切除永久性故障。但每段线路都需装设ARD,与前加速相比较为复杂。