供電技術(shù)第四版課后習(xí)題答案

1、1-1試述電力系統(tǒng)的組成及各局部的作用？各級(jí)電壓的電力線路將發(fā)電廠、變配電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電及用電的整體即為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)由以下幾局部組成：1發(fā)電將一次能源轉(zhuǎn)換成電能的過程即為“發(fā)電。根據(jù)一次能源的不同，有火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電，還有風(fēng)力、地?zé)帷⒊毕吞?yáng)能等發(fā)電方式。2變電與配電變電所的功能是接受電能、轉(zhuǎn)換電壓和分配電能。僅用于接收和分配電能，而沒有變壓器的場(chǎng)所稱為配電所3電力線路電力線路將發(fā)電廠、變電所和電能用戶連接起來，完成輸送電能和分配電能的任務(wù)。4電能用戶包括工業(yè)、企業(yè)在內(nèi)的所有用戶用電單位，使用消耗電能1-4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有哪幾種？各

2、自的特點(diǎn)是什么？答：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或電阻接地。1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)特點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，非故障相對(duì)地電壓升高到原來相電壓的，3倍,故障相電容電流增大到原來的3倍。2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)特點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，非故障相電壓升高，3倍，三相導(dǎo)線之間的線電壓仍然平衡。3中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)特點(diǎn)：當(dāng)發(fā)生一相對(duì)地絕緣破壞時(shí)，即構(gòu)成單相接地故障，供電中斷，可靠性降低。但由于中性點(diǎn)接地的鉗位作用，非故障相對(duì)地電壓不變。電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。在380/2

3、20V低壓供電系統(tǒng)中，采用中性點(diǎn)直接接地可以減少中性點(diǎn)的電壓偏差，同時(shí)防止一相接地時(shí)出現(xiàn)超過250V的危險(xiǎn)電壓。2-2在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮上述因素后就需要確定一個(gè)最大的、恒定不變的等效負(fù)荷來代替實(shí)際變化的真實(shí)負(fù)荷，作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。該最大的、恒定不變的等效負(fù)荷假想負(fù)荷在供電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中稱為計(jì)算負(fù)荷。實(shí)際負(fù)荷：真實(shí)存在、隨機(jī)變化的；計(jì)算負(fù)荷：假想最大的、恒定不變的等效負(fù)荷；假想負(fù)荷于實(shí)際負(fù)荷之間的關(guān)系等效含義：根據(jù)計(jì)算負(fù)荷所選擇的配電設(shè)備，在實(shí)際負(fù)荷長(zhǎng)期作用下，其溫升不超過配電設(shè)備在規(guī)定使用年限內(nèi)所允許的最高溫升。即：用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)配電設(shè)備所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)與計(jì)算負(fù)荷等效負(fù)荷產(chǎn)生的

4、熱效應(yīng)相同。計(jì)算負(fù)荷是供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、導(dǎo)線及變壓器等配電設(shè)備參數(shù)選擇的依據(jù)。從發(fā)熱的角度分析，計(jì)算負(fù)荷在數(shù)值上等于用戶典型日負(fù)荷曲線中的30min最大平均負(fù)荷P30。2-6變壓器臺(tái)數(shù)選擇應(yīng)考慮哪些因素？什么是明備用？什么是暗備用？答：臺(tái)數(shù)選擇考慮因素：1供電可靠性要求2負(fù)荷變化與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行3集中負(fù)荷實(shí)用文檔 .容量大小明備用：一臺(tái)變壓器工作，另一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行作為備用，此時(shí)兩臺(tái)變壓器均按最大負(fù)荷時(shí)變壓器負(fù)荷率均按100%考慮。暗備用：兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，正常情況下每臺(tái)變壓器各承當(dāng)負(fù)荷的50%，每臺(tái)變壓器宜按全部最大負(fù)荷的70%選擇。2-14在供電系統(tǒng)中提高功率因數(shù)的措施有哪些？1、提高用戶自

5、然功率因數(shù)2、無功補(bǔ)償：1就地補(bǔ)償2集中補(bǔ)償：分組集中補(bǔ)償，高壓集中補(bǔ)償，低壓集中補(bǔ)償。3-1,什么是大容量電源供電系統(tǒng)？該系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)其電流該如何變化？答：無限大容量電源是指內(nèi)阻抗為零的電源，不管輸出的電流如何變動(dòng)，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓維持不變。系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流的全電流瞬時(shí)值由周期分量和非周期分量合成，經(jīng)過0.01s短路電流的幅值到達(dá)沖擊電流值，非周期分量衰減至零，暫態(tài)過程結(jié)束，短路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)電流只含短路周期分量。3-4什麼叫短路電流的力效應(yīng)？為什麼要用短路沖擊電流來計(jì)算？答：1短路電流的力效應(yīng)：三相載流導(dǎo)體水平敷設(shè)在同一平面上，三相短路電流流過各相導(dǎo)體時(shí)

6、，根據(jù)兩平行導(dǎo)體間同相電流力相吸，異相電流力相斥的原理，中間相受力最大。2根據(jù)可知短路時(shí)情況最糟，影響最大，所以用短路沖擊電流來計(jì)算；3-5什麼叫短路電流的熱效應(yīng)？為什麼要用短路穩(wěn)態(tài)電流來計(jì)算？答：1在線路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)大的短路電流將產(chǎn)生很大的熱量。工程上，可近似地認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)是與周圍介質(zhì)絕熱的。短路電流產(chǎn)生的熱量不向外擴(kuò)散，全部轉(zhuǎn)化為載流導(dǎo)體的溫升；2由于短路全電流的有效值在整個(gè)短路過程中非常數(shù)，特別是發(fā)電機(jī)端短路，變化比擬復(fù)雜，為了便于計(jì)算，工程上以短路穩(wěn)態(tài)分量有效值代替短路全電流的有效值；41什么是繼電保護(hù)裝置？供電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)有哪些要求？答：繼電保護(hù)裝置是一種能反映供電系統(tǒng)中

7、電氣元件電力線路、變壓器、母線、用電設(shè)備等發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)、并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置由測(cè)量比擬、邏輯判斷、執(zhí)行輸出三局部組成。繼電保護(hù)一般應(yīng)滿足可靠性、靈敏性、選擇性和速動(dòng)性4個(gè)根本要求。4-10試說明變壓器可能發(fā)生哪些故障和不正常工作狀態(tài)，應(yīng)裝設(shè)哪些保護(hù)？答：變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障主要有：繞組的相間短路、匝間短路和單相接地。外部故障有：套管及其引出線的相間短路、單相接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)有：外部短路或過負(fù)荷引起的過電流，風(fēng)扇故障或油面降低引起的冷卻能力下降等。這些都會(huì)使繞組和鐵心過熱。此外，對(duì)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變

8、壓器，外部接地短路是有可能造成變壓器中性點(diǎn)過電壓，威脅變壓器絕緣。對(duì)于電力變壓器的常見故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，一般應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)：(1)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)(2)瓦斯保護(hù)(3)過電流保護(hù)(4)過負(fù)荷保護(hù)(5)溫度保護(hù)4-13決定熔體熔斷時(shí)間和通過其電流的關(guān)系曲線t=f(I)稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線其熔體電流的選用可按以下條件：(1)IFE>=Ic線路正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算電流Ic(2)IFE>=Ipk應(yīng)躲過由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所引起的尖峰電流Ipk，以使線路出現(xiàn)正常的尖峰電流而不致熔斷(3)可靠地保護(hù)導(dǎo)線和電纜,允許電流Ial相配合5-3為保證人體觸及意外帶電的電氣設(shè)備時(shí)的人身平安，而將電氣

9、設(shè)備的金屬外殼進(jìn)行接地即為保護(hù)接地又稱平安接地。在用戶供電系統(tǒng)中，保護(hù)接地的型式有IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)包括TN-C、TN-S、TN-C-S系統(tǒng)共五種。5-5電氣設(shè)備從接地外殼、接地極到20m以外零電位之間的電位差，稱為接地時(shí)的對(duì)地電壓.用uE表示。在接地回路里，人站在地面上觸及到絕緣損壞的電氣裝置時(shí)，人體所承受的電壓稱為接觸電壓，用utou表示；在接地回路里，人的雙腳站在不同電位的地面上時(shí)，兩腳間(一般跨距為0.8m)所呈現(xiàn)的電壓稱為跨步電壓，用usp表示5-12避雷針線防直擊雷裝避雷器防線路侵入波裝置1.避雷針線由接閃器，引下線和接地極三局部組成。避雷針的接閃器用圓鋼或鋼管制成，固定

10、于被保護(hù)物體或鄰近支持物上，經(jīng)接地引下線與埋設(shè)在地下的接地極連接。當(dāng)被保護(hù)物附近上空雷云的放電先導(dǎo)開展到距地面和被保護(hù)物一定高度時(shí)，避雷針的接閃器會(huì)影響雷云電場(chǎng)發(fā)生畸變，引導(dǎo)雷云放電先導(dǎo)向其身，由它及與它相連的引下線和接地極將雷電流平安導(dǎo)入地中，從而防止了被保護(hù)物或臨近的建筑物受到雷擊。常用的避雷器有管式避雷器、閥式避雷器和氧化鋅避雷器。5-14.變電所的防雷措施根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說明，按規(guī)程規(guī)定裝設(shè)避雷針或避雷線對(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)，裝設(shè)避雷器對(duì)線路侵入波進(jìn)行防護(hù).用戶供電系統(tǒng)架空線路防雷的一般措施：增加架空線絕緣子個(gè)數(shù)，采用較高等級(jí)的絕緣子，或頂相用針式而下面兩相改用懸式絕緣子，提高還擊電壓水平。局

11、部架空線裝設(shè)避雷線。改良桿塔結(jié)構(gòu)，當(dāng)應(yīng)力允許時(shí)，采用瓷橫擔(dān)等。減小接地電阻以及采用拉線減少桿塔電感。采用電纜供電。6-1、影響電壓質(zhì)量的主要因素有哪些？1>、負(fù)荷無功功率或無功功率變化量2>、電網(wǎng)短路容量或電網(wǎng)等效電抗負(fù)荷無功功率或無功變化量越大，對(duì)電壓質(zhì)量的影響越大；電網(wǎng)短路容量越大，那么負(fù)荷變化對(duì)電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響越小6-2、什么叫電壓偏差？產(chǎn)生電壓偏差的主要原因？1>、電壓偏差是指電網(wǎng)電壓偏離電網(wǎng)額定電壓的程度。電壓偏差的定義為實(shí)際電壓與額定電壓之差對(duì)額定電壓的百分比，即8U%=U-UN/UN*100%2>、線路和變壓器中的電壓損失是產(chǎn)生電壓偏差的主要原因，變壓器

12、的分接頭調(diào)整也直接影響到下級(jí)電網(wǎng)的電壓偏差6-5什么是電壓波動(dòng)？什么是電壓閃變？產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變的主要原因是什么？(p160)答：電網(wǎng)電壓幅值或半周波方均根值的連續(xù)快速變化稱為電壓波動(dòng)。照明用白熾燈對(duì)電壓波動(dòng)特別敏感，電壓波動(dòng)使燈光閃爍，刺激眼睛，干擾人們的正常工作，電壓波動(dòng)的這種效應(yīng)稱為電壓閃變。電壓閃變:電壓波動(dòng)引起的燈光閃爍對(duì)人眼、腦產(chǎn)生的刺激效應(yīng)。電壓波動(dòng)和閃變主要是由用戶中的波動(dòng)負(fù)荷從電網(wǎng)取用快速變動(dòng)的功率(劇烈變化)引起的。6-12、為什么供電系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生諧波？諧波對(duì)供電供電系統(tǒng)有什么影響？p172使電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧波的因素有很多，可歸納為兩大類：第一類為電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和變壓器

13、，通常發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波很小，而變壓器由于其鐵心的非線性磁化特性，變壓器勵(lì)磁電流波形嚴(yán)重畸變。第二類諧波源主要為電力用戶中的非線性用電設(shè)備，如冶煉電弧爐、電力機(jī)車、大容量變流設(shè)備、家用電器和辦公自動(dòng)化設(shè)備等。第二類諧波源是電力系統(tǒng)諧波的主要來源。影響：諧波對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器等幾乎所有連接于電網(wǎng)的電氣設(shè)備都有危害，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波附加損耗，使設(shè)備過熱以及諧波過電壓加速設(shè)備絕緣老化等。在三相四線制低壓系統(tǒng)中，各相3次諧波在中性線中疊加，導(dǎo)致中性線過電流。當(dāng)配電系統(tǒng)存在并聯(lián)電容器時(shí)，并聯(lián)電容器與系統(tǒng)等效電抗可能在某次諧波附近發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波電壓和諧波電流的嚴(yán)重放大，影響供電系統(tǒng)的

14、平安運(yùn)行。諧波對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)、線路距離保護(hù)及電容器過電流保護(hù)等保護(hù)和自動(dòng)裝置亦有影響，主要表現(xiàn)為引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。諧波對(duì)電能計(jì)量精確度有影響。當(dāng)供電系統(tǒng)含有諧波時(shí)，工頻電能表對(duì)諧波電壓和諧波電流產(chǎn)生的諧波功耗的計(jì)量存在誤差；此外諧波的存在會(huì)影響電能表的磁電特性，從而導(dǎo)致基波計(jì)量誤差。諧波對(duì)通信質(zhì)量有影響。當(dāng)含有諧波電流的電力線路與通信線路并行敷設(shè)時(shí)，由于高次諧波的輻射作用，將使通信信號(hào)產(chǎn)生雜音干擾。6-15.不平衡負(fù)荷對(duì)供電系統(tǒng)有何影響？改善供電系統(tǒng)中負(fù)荷不平衡度有哪些措施？在三相正弦系統(tǒng)中，當(dāng)三相相量間幅值不等或相位差不為120°時(shí)，稱三相不對(duì)稱或三相不平衡。原因：三

15、相負(fù)荷不對(duì)稱所引起。危害：1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：降低輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生負(fù)序電流，使電動(dòng)機(jī)效率下降，總電流增大，電動(dòng)機(jī)過熱，絕緣老化加快。2 變壓器：三相電流不對(duì)稱，當(dāng)最大相電流到達(dá)變壓器額定電流時(shí)，其他兩相電流低于額定值，變壓器容量不能充分利用。3 整流裝置：產(chǎn)生較大的非特征諧波，進(jìn)一步影響電能質(zhì)量。4 增大線路中的功率損耗。解決措施：合理分配和布局單相用電負(fù)荷；采取補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償系統(tǒng)中的不平衡負(fù)荷;采用特殊接線的變壓器。7-1變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)就是將變電所的二次設(shè)備包括：繼電保護(hù)裝置、控制裝置、測(cè)量裝置、信號(hào)裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)綜合集成為一體，實(shí)現(xiàn)變電所運(yùn)行管理自動(dòng)化的系統(tǒng)。變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的

16、設(shè)備配置具有微機(jī)化、模塊化、多功能組合的特點(diǎn)。7-5什么是備用電源自動(dòng)投入裝置？供電系統(tǒng)對(duì)APD有哪些根本要求？答：備用電源自動(dòng)投入裝置：當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入，保證用電負(fù)荷的正常供電的裝置。要求：1當(dāng)常用電源失電壓或電壓很低時(shí)，APD應(yīng)將此路電源切除，隨即將備用電源投入，以保證不間斷地向用戶供電。2常用電源因負(fù)荷側(cè)故障被繼電保護(hù)裝置切除或備用電源無電時(shí)，APD均不應(yīng)動(dòng)作。3APD只應(yīng)動(dòng)作一次。以防止將備用電源合閘到永久性故障上去。4APD的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡量縮短。5電壓互感器的熔絲熔斷或其刀開關(guān)拉開時(shí)，APD不應(yīng)動(dòng)作。6常用電源正常的停電操作時(shí)APD不能動(dòng)作，以防

17、止備用電源投入。7-6什么是自動(dòng)重合閘裝置？供電系統(tǒng)對(duì)ARD有哪些根本要求？答：在供電系統(tǒng)的架空線路發(fā)生“瞬時(shí)性故障被繼電保護(hù)迅速斷開后，由于故障的瞬時(shí)性，故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。利用這一特點(diǎn)，采用自動(dòng)重合閘裝置能夠自動(dòng)將斷路器重新合閘，恢復(fù)供電，提高供電的可靠性。要求：1)線路正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)重合閘裝置ARD應(yīng)投入，當(dāng)值班人員利用控制開關(guān)或遙控裝置將斷路器斷開時(shí)，ARM應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)值班人員手動(dòng)合閘，由于線路上有永久性故障而隨即由保護(hù)裝置將斷路器斷開時(shí)，ARM不應(yīng)動(dòng)作。2)除上述情況外，當(dāng)斷路器因繼電保護(hù)裝置或其他原因跳閘時(shí)，ARD勻應(yīng)動(dòng)作。3) ARD可采用控制開關(guān)位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)原

18、那么啟動(dòng)重合閘裝置，即當(dāng)控制開關(guān)處在合閘位置而斷路器實(shí)際上處于斷開位置的情況下，使ARDB動(dòng)動(dòng)作。4) ARD的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定如一次重合閘只應(yīng)動(dòng)作一次。無特殊要求時(shí)對(duì)架空線路只重合一次，而對(duì)電纜線路一般不采用ARD因其瞬時(shí)性故障極少發(fā)生。5ARD的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于故障點(diǎn)滅弧并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度所需時(shí)間和斷路器及操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀，準(zhǔn)備好再次動(dòng)作的時(shí)間，一般采用0.51s。6)ARD動(dòng)作后，應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，為下一次動(dòng)作做好準(zhǔn)備。7)應(yīng)能和保護(hù)裝置配合，使保護(hù)裝置在ARD前加速動(dòng)作或ARD后保護(hù)加速動(dòng)作。補(bǔ)充變壓器的主要構(gòu)成局部有；鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件等變壓器在運(yùn)行中的要求:1. 音響正常無雜