工廠供電課后題答案

第一章 1、工廠供電對工業(yè)生產(chǎn)有何重要作用?對工廠供電工作有哪些基本要求? 基本要求： 1、安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 2、可靠：應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。 3、優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。 4、經(jīng)濟(jì)：供電系統(tǒng)的投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能地減少有色金屬消耗量。2、 工廠供電系統(tǒng)包括哪些范圍?變電所和配電所的任務(wù)有什么不同?什么情況下可采用高壓深入負(fù)荷中 心的直配方式? 工廠供電系統(tǒng)是指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的電路系統(tǒng),包括工廠內(nèi)的變配電所和 所有的高低壓供電線路。 配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能， 不改變電壓； 而變電所的任務(wù)是接受電能、 變換電壓和分配電能。 高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，簡化了供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有色金屬， 降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足 35kV 架空線路深入 負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用。 3、什么叫電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動(dòng)力系統(tǒng)?建立大型電力系統(tǒng)有哪些好處? 電力系統(tǒng)：由各級電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變 電、配電和用電的整體，稱為電力系統(tǒng)。 電網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)。 動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分及其熱能系統(tǒng)和熱能用戶，就稱為動(dòng)力系統(tǒng)。 建立大型電力系統(tǒng)或聯(lián)合電網(wǎng)，可以更經(jīng)濟(jì)合理地利用動(dòng)力資源，減少燃料運(yùn)輸費(fèi)用，減少電能消耗， 降低發(fā)電成本，保證供電質(zhì)量（即電壓和頻率合乎規(guī)范要求） ，并大大提高供電可靠性。 4、我國規(guī)定的“工頻”是多少?對其頻率偏差有何要求? 工頻：一般交流電力設(shè)備的額定頻率為 50HZ。 規(guī)定：頻率偏差正負(fù) 0.2Hz 電壓偏差正負(fù) 5% 電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與其額定電壓之差， 通常以其對額定電壓的百分 值來表示。 5、 三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)有哪些運(yùn)行方式?中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在發(fā) 生單相接地故障時(shí)各有什么特點(diǎn)? 中性點(diǎn)運(yùn)行方式： 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，另兩相對地電壓升高為原來的根號 3 倍。單相接地電容電流為正 常運(yùn)行時(shí)相線對地電容電流的 3 倍。 中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，另兩相對地電壓升高為原來的根號 3 倍，減小了接地電流。在單 相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，另兩相對地電壓不變，變成單相接地短路。 6、低壓配電系統(tǒng)中的中性線(N 線)、保護(hù)線(PE 線)和保護(hù)中性線(PEN 線)各有哪些功能? TNC 系統(tǒng)、 TNS 系統(tǒng)、TN-C-S 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)和 IT 系統(tǒng)各有哪些特點(diǎn)，各適于哪些場合應(yīng)用? 中性線(N 線)的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二電是用來傳導(dǎo)三相系 統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。 保護(hù)線(PE 線)的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外 露可導(dǎo)電部分(指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金 屬構(gòu)架等)通過保護(hù)線接地。 保護(hù)中性線(PEN 線)的功能：它兼有中性線(N 線)和保護(hù)線(PE 線)的功能。這種保護(hù)中性線在我國通 稱為“零線” ，俗稱“地線” 。 TNC 系統(tǒng)：其中的 N 線與 PE 線全部合為一根 PEN 線。PEN 線中可有電流通過，因此對某接 PEN 線的 設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。主要于我國低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普普遍，但不適于對安全和抗電磁干擾要求高的 場所。 TNS 系統(tǒng)：其中的 N 線與 PE 線全部分開，設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接 PE 線。主要用于對安全較高 （如潮濕易觸電的浴室和居民住宅等）的場所對抗電磁干擾要求高的數(shù)據(jù)處理和精密檢測等實(shí)驗(yàn)場所。 TN-C-S 系統(tǒng)：該系統(tǒng)的前一部分全部為 TN-C 系統(tǒng)，而后邊有一部分為 TN-C 系統(tǒng)，有一部分則為 TN-S 系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接 PEN 線或 PE 線。主要用于安全要求和對抗電磁干擾要求高的場所。 TT 系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼單獨(dú)接地。 IT 系統(tǒng)：中性點(diǎn)不接地，設(shè)備外殼單獨(dú)接地。主要用于對連續(xù)供電要求較高及有易燃易爆危險(xiǎn)的場所。 第二章一、問答題1、電力負(fù)荷按重要程度分哪幾級?各級負(fù)荷對供電電源有什么要求? 一級負(fù)荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，以及特別重要的負(fù)荷。雙電 源供電，必要時(shí)增設(shè)應(yīng)急電源。 二級負(fù)荷：是斷供電，在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者。雙電源供電，當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)可以專線供電。 三級負(fù)荷：不屬于一、二級的負(fù)荷。對供電電源無特殊要求。 2、工廠用電設(shè)備按其工作制分哪幾類?什么叫負(fù)荷持續(xù)率?它表征哪類設(shè)備的工作特性? 工作制分三類： （1）連續(xù)工作制， （2）斷續(xù)周期工作制， （3） 短時(shí)工作制 負(fù)荷持續(xù)率：負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，負(fù)荷持續(xù)率表征斷續(xù)周 期工作制的設(shè)備的工作特性。 = t 100% T 3、什么叫最大負(fù)荷利用小時(shí)?什么叫年最大負(fù)荷和年平均負(fù)荷?什么叫負(fù)荷系數(shù)? 最大負(fù)荷利用小時(shí)：是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷 Pmax(或 P30)持續(xù)運(yùn)行所消 耗的電能,恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。 年度最大負(fù)荷 P ： max 全年中負(fù)荷最大工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率又叫半小時(shí)最大負(fù)荷 P30 年平均負(fù)荷 Pav 就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間 t 內(nèi)平均消耗的功率， 也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間 t 內(nèi)消耗的電 能 Wt 除以時(shí)間 t 的值。 負(fù)荷系數(shù)又叫負(fù)荷率，它是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷 Pv 與其最大負(fù)荷 Pmax 的比值。 4、確定計(jì)算負(fù)荷的需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法各有什么特點(diǎn)?各適用于哪些場合? 計(jì)算負(fù)荷的方法 ：需要系數(shù)法 ：確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法,常用。 二項(xiàng)式法：設(shè)備臺(tái)數(shù)少，容量差別懸殊時(shí)采用。 5、什么叫尖峰電流?尖峰電流的計(jì)算有什么用途? 尖峰電流 I pk 是指持續(xù)時(shí)間 1-2S 的短時(shí)最大負(fù)荷電流（電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)） 。 尖峰電流主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護(hù)裝置及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。 二、計(jì)算題 1、 已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組， 擁有 380V 的三相電動(dòng)機(jī) 7.5kw3 臺(tái)， 4kw8 臺(tái)， 3kw17 臺(tái)， 1.5kw10 臺(tái)。試用需要系數(shù)法求其計(jì)算負(fù)荷。 解：此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?Pe = 7.5kW 3 + 4kW 8 + 3kW 17 + 1.5kW 10 = 120.5kW 查附錄表 1 得 有功計(jì)算負(fù)荷 無功計(jì)算負(fù)荷 Kd =0.160.2 (取 0.2)， cos ? = 0.5, tan ? = 1.73 P30 = 0.2 120.5kW = 24.1kW Q30 = 24.1kW 1.73 = 41.7 k var 視在計(jì)算負(fù)荷 S 30 = I 30 = 24.1kW = 48.2kV ? A 0 .5 48.2kV ? A 3 0.38kV = 73.2 A 計(jì)算電流 2、 某機(jī)修車間 380V 線路上， 接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī) 20 臺(tái)共 50kW （其中較大容量電動(dòng)機(jī)有 7.5kW1 臺(tái)，4Kw3 臺(tái)，2.2Kw7 臺(tái)） ，通風(fēng)機(jī) 2 臺(tái)共 3kW，電阻爐 1 臺(tái) 2kW。試用需要系數(shù)法確定此線路上的計(jì)算 負(fù)荷。 解：先求各組的計(jì)算負(fù)荷 （1） 金屬切削機(jī)床組 查附錄表 1，取 Kd=0.2， cos ? = 0.5, tan ? = 1.73 P30（1）=0.250=10kW Q30（1）=101.73=17.3kvar （2） 通風(fēng)機(jī)組 Kd=0.8， cos ? = 0.8, tan ? = 0.75 P30（2）=0.83=2.4 kW Q30（2）=2.40.75=1.8 kvar （3） 電阻爐 Kd=0.7， cos ? Q30（3）=0 因此總的計(jì)算負(fù)荷為（取 Kp=0.95，Kq=0.97） P30=0.95（10+2.4+1.4）=13.1 kW = 1, tan ? = 0 P30（3）=0.72=1.4 kW Q30=0.97（17.3+1.8+0）=18.5 kvar S30= 13.12 + 18.5 2 kV ? A = 22.7 kV ? A 22.7 kV ? A 3 0.38kV = 34.5 A I30= 在實(shí)際工程設(shè)計(jì)說明中，常采用計(jì)算表格的形式，如表所示。 序 容量 需要系數(shù) cos ? 臺(tái)數(shù)n tan ? 計(jì)算負(fù)荷 用電設(shè)備組 名稱 號 1 2 3 Pe kW 20 2 1 23 50 3 2 55 Kd O.2 O.8 0.7 0.5 0.8 1 1.73 0.75 0 p 30 kW 10 2.4 1.4 13.8 Kq=0.97 13.1 Q30 k var 17.3 1.8 0 19.1 18.5 S 30 kV ? A I 30 A 金屬切削機(jī)床 通風(fēng)機(jī) 電阻爐 車間總計(jì) 取 Kp=0.95 22.7 34.5 3、 已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組， 擁有 380V 的三相電動(dòng)機(jī) 7.5kw3 臺(tái)， 4kw8 臺(tái)， 3kw17 臺(tái)， 1.5kw10 臺(tái)。試用二項(xiàng)式法來確定機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。 解：由附錄表 1 查得 b 設(shè)備總?cè)萘繛?有功計(jì)算負(fù)荷為 P30=0.14120.5Kw+0.430.5Kw=29.1Kw 無功計(jì)算負(fù)荷為 Q30=29.1Kw1.73=50.3kvar 視在計(jì)算負(fù)荷為 = 0.14, c = 0.4, x = 5, cos ? = 0.5, tan ? = 1.73 。 Pe=120.5kW。 Px=P5=7.5kW3+4kW2=30.5kW x 臺(tái)最大容量的設(shè)備容量為 S 30 = 計(jì)算電流為 29.1kW = 58.2kV ? A 0 .5 I 30 = 58.2kV ? A 3 0.38kV = 88.4 A 4、 某機(jī)修車間 380V 線路上， 接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī) 20 臺(tái)共 50kW （其中較大容量電動(dòng)機(jī)有 7.5kW1 臺(tái)，4Kw3 臺(tái)，2.2Kw7 臺(tái)） ，通風(fēng)機(jī) 2 臺(tái)共 3kW，電阻爐 1 臺(tái) 2kW。試用二項(xiàng)式法來確定機(jī)修車間 380V 線路的計(jì)算負(fù)荷。 解：先求各組的 bPe 和 cPx （1） 金屬切削機(jī)床組 由附錄表 1 查得 b=0.14，c=0.4，x=5， cos ? =0.5， tan ? =1.73， bPe (1) =0.1450kw=7kW cPx (1) =0.4（7.5kw1+4kw3+2.2kw1）=8.68kw （2） 通風(fēng)機(jī)組 查附錄表 1 得 b=0.65，c=0.25，x=5， cos ? =0.8， tan ? =0.75， bPe ( 2) =0.653kw=1.95kw cPx ( 2) =0.253kw=0.75kw （3） 電阻爐 查附錄表 1 得 b=0.7，c=0，x=0， cos ? =1， tan ? =0，故 bPe ( 3) =0.72kw=1.4kw cPx (3) =0 以上各組設(shè)備中，附加負(fù)荷以 cPx (1) 為最大，因此總計(jì)算負(fù)荷為 P30=（7+1.95+1.4）+8.68 =19kw Q30= （717.3+1.950.75+0 ）+8.681.73 =28.6kvar S30= 19 2 + 28.6 2 kV ? A = 34.3kV ? A I30= 34.3kV ? A 3 0.38kV = 52.1A 從計(jì)算結(jié)果可以看出，按二項(xiàng)式法計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果大得比較多，這也更為合理。 按一般工程設(shè)計(jì)說明書要求，以上計(jì)算可列成下表所示電力負(fù)荷計(jì)算表。 用電設(shè)備組 名稱 cos ? 設(shè)備臺(tái)數(shù) 容量 二項(xiàng)式系數(shù) tan ? 計(jì)算負(fù)荷 序 號 總臺(tái) 最大容量 數(shù) 臺(tái)數(shù) x Pe kW kW P b c p 30 kW 7+ 8.68 Q30 S 30 k var kV ? A 12.1+1 5.0 I 30 A l 切削機(jī)床 20 5 50 21.7 O14 0.4 0.5 1.73 2 3 通風(fēng)機(jī) 電阻爐 總計(jì) 2 1 23 5 O 3 2 55 3 O 0.65 O25 0.8 0.7 0 1 O.75 0 1.95+0 1.46+0 .75 1.4 19 .56 0 28.6 34.3 52.1 5、如圖所示 220/380V 三相四線制線路上，接有 220V 單相電熱干燥箱 4 臺(tái)，其中 2 臺(tái) 10kW 接于 A 相， 臺(tái) 30kW 接于 B 相， 臺(tái) 20kW 接于 C 相。 1 1 另有 380V 單相對地焊機(jī) 4 臺(tái)， 其中 2 臺(tái) 14kW （=100%） 接于 AB 相間，1 臺(tái) 20kw（=100%）接于 BC 相間，1 臺(tái) 30kW（=60%）接于 CA 相間。試求此線路的 計(jì)算負(fù)荷。 解： （1）電熱干燥箱的各相計(jì)算負(fù)荷 查附錄表 1 得 Kd =0.7， cos ? =1， tan ? =0。計(jì)算其有功計(jì)算負(fù)荷： A相 B相 C相 P30.A（1）=Kd P P30.B（1）=Kd P P30.C（1）=Kd P e. A =0.7210kw=14kw e. B =0.7130kw=21kw e .C =0.7120kw=14kw （2）焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷 先將接于 CA 相間的 30kw（=60%）換算至=100%的容量，即 PCA = 0.6 30 KW = 23kW 查附錄表 1 得 K d 算系數(shù) = 0.35, cos ? = 0.7, tan ? = 1.02 ；再由表 23 查得 cos ? = 0.7 時(shí)的功率換 p AB ? A = p BC ? B = p CA?C = 0.8, p AB ? B = p BC ?C = p CA? A = 0.2, q AB ? A = q BC ? B = q CA?C = 0.22, q AB ? B = q BC ?C = q CA? A = 0.8 。因此對焊機(jī)換算到各相的有功和無功設(shè)備容量為 A相 PA = 0.8 2 14kW + 0.2 23kW = 27 kW Q A = 0.22 2 14k var + 0.8 23k var = 24.6k var B相 PB = 0.8 20kW + 0.2 2 14kW = 21.6kW Q B = 0.22 20k var + 0.8 2 14k var = 26.8k var C相 PC = 0.8 23kW + 0.2 20kW = 22.4kW QC = 0.22 23k var + 0.8 20k var = 21.1k var 各相的有功和無功計(jì)算負(fù)荷為 A相 P30. A ( 2 ) = 0.35 27 kW = 9.45kW Q30. A( 2 ) = 0.35 24.6k var = 8.61k var B相 P30. B ( 2 ) = 0.35 21.6kW = 7.56kW Q30.B ( 2 ) = 0.35 26.8k var = 9.38k var C相 P30.C ( 2) = 0.35 22.4kW = 7.84kW Q30.C ( 2 ) = 0.35 21.1k var = 7.39k var （3）各相總的有功和無功計(jì)算負(fù)荷 A相 P30. A = P30. A(1) + P30. A( 2 ) = 14kW + 9.45kW = 23.5kW Q30. A = Q30. A( 2 ) = 8.61k var B相 P30. B = P30.B (1) + P30.B ( 2) = 21kW + 7.56kW = 28.6kW Q30.B = Q30.B ( 2 ) = 9.38k var C相 P30.C = P30.C (1) + P30.C ( 2 ) = 14kW + 7.84kW = 21.8kW Q30.C = Q30.C ( 2 ) = 7.39k var （4） 總的等效三相計(jì)算負(fù)荷 因 B 相的有功計(jì)算負(fù)荷最大，故取 B 相計(jì)算等效三相計(jì)算負(fù)荷，由此可得 P30 = 3P30.B = 3 28.6kW = 85.8kW Q30 = 3Q30.B = 3 9.38k var = 28.1k var 2 2 S 30 = P30 + Q30 = 85.8 2 + 28.12 kV ? A = 90.3kV ? A I 30 = S 30 3U N = 90.3kV ? A 3 0.38kV = 137 A 6、某廠壓變電所裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷為 650kW，無功計(jì)算負(fù)荷為 800kvar。為了使工廠(變電所高壓側(cè))的功率因數(shù)不低于 0.9，如在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償 時(shí)，需裝設(shè)多少補(bǔ)償容量?并問補(bǔ)償前后工廠變電所所選主變壓器容量有何變化? 解：(1)補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù) 變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 S 30 ( 2 ) = 650 2 + 800 2 kV ? A = 1031kV ? A 主變壓器容量選擇條件為 1250kVA(參看附錄表 5)。 這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos ? (2)=65010310.63 (2)無功補(bǔ)償容量 按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的 cos ? 0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗Q遠(yuǎn)大于其有功功率損耗 P，一般Q(45)P，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于 0.90，取 cos ? 0.92。 低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： Qc=650(tanarccos0.63tanarccosO.92)kvar =525kvar 取 Q=530kvar (3)補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù) 補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 S N ?T S 30 ( 2 ) ， 因 此 未 進(jìn) 行 無 功 補(bǔ) 償 時(shí) ， 主 變 壓 器 容 量 應(yīng) 選 為 S 30( 2 ) = 650 2 + (800 ? 530) 2 變壓器的功率損耗為 kVA=704kVA 因此主變壓器容量可改選為 800kVA，比補(bǔ)償前容量減少 450kVA。 PT 0.015 S 30 ( 2 ) =0.015 x 704kVA=10.6kW QT 0.06 S 30 ( 2 ) =0.06704kVA=42.2kvar 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 P30 (1) =650kW+10.6KW661kW Q30 (1) =(800530)kvar+42.2kvar=312kvar S 30 (1) = 6612 + 312 2 kVA731kVA 補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為 cos ? = P30 (1) S 30 (1) =6617310.904 7、有一 380V 三相線路，供電給下表所示 4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)。試計(jì)算該線路的尖峰電流。 電 參 數(shù) M1 M2 動(dòng) 機(jī) M3 M4 額定電流 I N A 起動(dòng)電流 I st A 5.8 40.6 5 35 35.8 197 27.6 193.2 解：電動(dòng)機(jī) M4 的 I st ? I N =193.2A-27.6A=165.6A 為最大，線路的尖峰電流為： I pk =0.9(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A 第三章一、問答題 1、什么叫短路?短路故障產(chǎn)生的原因有哪些?短路對電力系統(tǒng)有哪些危害? 短路就是指不同的電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。 短路的原因：絕緣損壞、過電壓、外力損傷、違反操作規(guī)程、動(dòng)物造成等。 短路對電力系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生很大的電動(dòng)力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常 運(yùn)行；停電、電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場、電磁干擾等出現(xiàn)。 2、短路有哪些形式?哪種短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最為嚴(yán)重? 短路的形式有：三相短路，兩相短路，單相短路。發(fā)生單相短路可能性最大。三相短路的短路電流最 大，因此造成的危害最大。 3、什么叫無限大容量的電力系統(tǒng)?它有什么特點(diǎn)?在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流將如何變化? 能否突然增大? 無限大容量的電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。特點(diǎn)是，當(dāng)用戶 供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。在無限大容量 系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，由于負(fù)荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。但是 由于電路中存在著電感，電流不能突變，因而引起一個(gè)過度過程，即短路暫態(tài)過程。最后短路電流達(dá)到一 個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。 4、短路電流周期分量和非周期分量各是如何產(chǎn)生的?各符合什么定律? 短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多倍，而按歐姆定律應(yīng)突然增大很多倍的電流。 短路電流非周期分量是因短路電路存在電感， 而按楞次定律產(chǎn)生的用以維持初瞬間電路電流不致突變的 一個(gè)反向抵消 inp 且按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減的電流。 5、什么是短路沖擊電流 ish?什么是短路次暫態(tài)電流 I?什么是短路穩(wěn)態(tài)電流 I? 短路后經(jīng)半個(gè)周期，ik 達(dá)到最大植，此時(shí)的短路全電流即短路周期電流。 短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個(gè)周期的短路電流周期分量 ip 的有效值。 短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流。 6、什么叫短路計(jì)算電壓?它與線路額定電壓有什么關(guān)系? 由于線路首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓 UN 高 5% 7、在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流和單相短路電流各與三相短路電流有什么關(guān)系? ( ( I K2) / I K3) = 3 / 2 = 0.866 ( I K1) = 3U? Z1 + Z 2 + Z 3 （有正序、負(fù)序、零序阻抗） 工程中 ( I K1) = U? Z ? ?0 (3 imax ish ) (3 I max I sh ) ( I t2t I 3) 2tima 8、對一般開關(guān)電器，其短路動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)的條件各是什么?動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件： 熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件：二、計(jì)算題 1、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為 SNl010 II 型。試求工廠變電所高壓 10kV 母線上 k-1 點(diǎn)短路和低壓 380V 母線上 k-2 點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 解：1.求 k-1 點(diǎn)的三相短路電流和短路容量( U c1 =10.5kV) (1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1)電力系統(tǒng)的電抗：由附錄表 8 查得 SNl0-10型斷路器的斷流容量 S oc =500MVA， X1 = U c21 (10.5kV ) 2 = = 0.22? S oc 500 MV ? A 2)架空線路的電抗：查表 3-1 得 X0=0.35 ? /km X 2 = X 0 l = 0.35(? / km) 5km = 1.75? 3）繪 k-1 點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總電抗為 X ( k ?1) = X 1 + X 2 = 0.22? + 1.75? = 1.97? (2)計(jì)算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 ( I k 3)1 = ? U c1 3 X ( k ?1) = 10.5kV 3 1.97? = 3.08kA 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 ( ( I (3) = I 3) = I k3)1 = 3.08kA ? 3)三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 (3 i sh ) = 2.55 I (3) = 2.55 3.08kA = 7.85kA (3 I sh ) = 1.51I (3) = 1.51 3.08kA = 4.65kA 4)三相短路容量 S k(3)1 = 3U c1 I k(3)1 = 3 10.5kV 3.08kA = 56.0MV ? A ? ? 2.求 k-2 點(diǎn)的短路電流和短路容量( U c 2 =0.4kV) 1)電力系統(tǒng)的電抗 X1 = U c22 (0.4kV ) 2 = = 3.2 10 ?4 ? S oc 500MV ? A 2)架空線路的電抗 X 2 = X 0l( U c2 2 0.4kV 2 ) = 0.35(? / km) 5km ( ) = 2.54 10 ?3 ? U c1 10.5kV 3)電力變壓器的電抗：由附錄表 5 得 U k =5 U k 0 0 U c22 5 (0.4kV ) 2 X3 = X4 ? = = 8 10 ?3 ? 100 S N 100 1000kV ? A 4)繪 k-2 點(diǎn)短路的等效電路如上圖 b 所示，并計(jì)算其總電抗： X ( k ? 2 ) = X 1 + X 2 + X 3 / X 4 = X 1 + X 2 + X3X4 X3 + X4 = 3.2 10 ? 4 ? + 2.54 10 ?3 ? + (2)計(jì)算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 ( I k 3)2 = ? 8 10 ?3 ? = 6.86 10 ?3 ? 2 U c2 3 X ( k ?2) = 0.4kV 3 6.86 10 ?3 ? = 33.7 kA 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 ( ( I (3) = I 3) = I k 3)2 = 33.7 kA ? 3)三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 (3 i sh ) = 1.84 I (3) = 1.84 33.7 kA = 62.0kA (3 I sh ) = 1.09 I (3) = 1.09 33.7 kA = 36.7 kA 4)三相短路容量 ( ( S k3)2 = 3U c 2 I k 3)2 = 3 0.4kV 33.7 kA = 23.3MV ? A ? ? 在工程設(shè)計(jì)說明書中，往往只列短路計(jì)算表，如下表所示。 短路計(jì)算表 短路 計(jì)算點(diǎn) k-1 k-2 ( I k 3) 三相短路電流kA 三相短路容量MVA (3 i sh ) (3 I sh ) ( S k 3) I (3) 3.08 33.7 ( I 3) 3.08 33.7 3.08 33.7 7.85 62.0 4.65 36.7 56.O 23.3 2、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。電力系統(tǒng)出口斷路器為 SNl010 II 型。試用標(biāo)幺制法計(jì)算系統(tǒng)中 k-1 點(diǎn)和 k-2 點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。解：1.確定基準(zhǔn)值 S d = 100 MV ? A ， U c1 = 10.5kV ， U c 2 = 0.4kV I d1 = Sd 3U c1 Sd 3U c 2 = 100MV ? A 3 10.5kV 100 MV ? A 3 0.4kV = 5.50kA Id2 = = = 144kA 2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 (1)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 由附錄表 8 查得 S oc = 500 MV ? A X 1* = 100 MV ? A = 0 .2 500 MV ? A (2)架空線路的電抗標(biāo)幺值 由表 3-1 查得 X 0 = 0.35? / km * X 2 = 0.35(? / km) 5km 100 MV ? A = 1.59 (10.5kV ) 2 3)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由附錄表 5 查得， U k =5 5 100 MV ? A 5 100 10 3 kV ? A X =X = = = 5.0 100 1000kV ? A 100 1000kV ? A * 3 * 4 繪短路等效電路圖如下圖所示： 3.計(jì)算 k-1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標(biāo)幺值 * * X ( k ?1) = X 1* + X 2 = 0.2 + 1.59 = 1.79 (2)三相短路電流周期分量有效值 I k(3)1 = ? I d1 X * ( k ?1) = 5.50kA = 3.07 kA 1.79 (3)其他三相短路電流 ( ( I (3) = I 3) = I k3)1 = 3.07 kA ? (3 i sh ) = 2.55 3.07 kA = 7.83kA (3 I sh ) = 1.51 3.07 kA = 4.64kA (4)三相短路容量 S k(3)1 = ? Sd X * ( k ?1) = 100 MV ? A = 55.9 MV ? A 1.79 4.計(jì)算 k-2 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標(biāo)幺值 * * * * X ( k ? 2