供配電技術(shù)習(xí)題答案第3章

文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.11文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.第3章短路電流計(jì)算3-1什么叫短路?短路的類型有哪些?造成短路的原因是什么?短路有什么危害?答：短路是不同相之間，相對(duì)中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接.短路種類有三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路.短路的原因主要有設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化，操作過電壓，雷電過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等.短路的危害：短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度身高，將絕緣損壞。短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電器設(shè)備受到機(jī)械損壞。短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重減低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。短路造成停電，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，給人民生活帶累不便。5嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。6單相短路產(chǎn)生的不平橫磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作。3-2什么叫無(wú)限大容量系統(tǒng)?它有什么特征?為什么供配電系統(tǒng)短路時(shí)，可將電源看做無(wú)限大容量系統(tǒng)?答：無(wú)限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗和容量無(wú)限大的系統(tǒng).它的特征有：系統(tǒng)的容量無(wú)限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過程中維持不變.實(shí)際上，任何電力系統(tǒng)都有一個(gè)確定的容量，并有一定的內(nèi)部阻抗.當(dāng)供配電系統(tǒng)容量較電力系統(tǒng)容量小得多，電力系統(tǒng)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%~10%，或短路點(diǎn)離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，發(fā)生短路時(shí)電力系統(tǒng)母線降低很小，此時(shí)可將電力系統(tǒng)看做無(wú)限大容量。3-3無(wú)限大容量三相短路時(shí)，短路電流如何變化？答：三相短路后，無(wú)源回路中的電流由原來(lái)的數(shù)值衰減到零；有源回路由于回路阻抗減小，電流增大，但由于回路內(nèi)存在電感，電流不能發(fā)生突變，從而產(chǎn)生一個(gè)非周期分量電流，非周期分量電流也不斷衰減，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流。短路電流周期分量按正弦規(guī)律變化，而非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減，最終為零，又稱自由分量。3-4產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？答：(1)短路前電路空載或cos①=1；(2)短路瞬間電壓過零，t=0時(shí)a=0度或180度；(3)短路回路純電感，即中k=90度。3-5什么是次暫態(tài)短路電流?什么是沖擊短路電流?什么是穩(wěn)態(tài)短路電流?它們與短路電流周期分量有效值有什么關(guān)系?答：次暫態(tài)短路電流是短路電流周期分量在短路后第一個(gè)周期的有效值.沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值.高壓系統(tǒng)K=1.8,i=2.551",I=1.511''，TOC\o"1-5"\h\zsh sh sh低壓系統(tǒng)K=1.3,i=1.841",I=1.091''sh sh sh穩(wěn)態(tài)短路電流是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流.無(wú)限大容量系統(tǒng)I''=I=I，高P8壓系統(tǒng)i=2.551",I=1.51I”，低壓系統(tǒng)i=1.841",I=1.091''sh sh sh sh3-6什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？

答：用相對(duì)值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺值。任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值成為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒有單位。基準(zhǔn)值的選取是任意的，但為了計(jì)算方便，通常取100MVA為基準(zhǔn)容量，取線路平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓，即U=Ux1.05U。dav N3-7如何計(jì)算三相短路電路？答：①根據(jù)短路計(jì)算要求畫出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計(jì)算有關(guān)的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)。②畫出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓表示，并標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值。③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)幺值④等效電路化簡(jiǎn)，求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡(jiǎn)化時(shí)電路的各種簡(jiǎn)化方法都可以使用，如串聯(lián)、并聯(lián)、A-Y或Y-A變換、等電位法等。⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電流標(biāo)幺值，再計(jì)算短路各量，即短路電流、沖擊短路電流和三相短路容量。3-8電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降為零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減。3-9在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？答：㈠在三相短路電流計(jì)算中記線路平均額定電壓為U，av短路回路阻抗用Z表示。kTOC\o"1-5"\h\z則有：三相短路電流I=U/1.732Z ①pav k沖擊電流認(rèn)）=1.414kI ②sh shp其中k=1+e-0.01/t為短路電路沖擊系數(shù)sh㈡在兩相短路電流計(jì)算中記U為短路點(diǎn)的平均額定電壓，avZ為短路回路的一相總阻抗。U

則有：兩相短路電流U

則有：兩相短路電流I二彳筍 ③k2Z

k沖擊電流i⑵=1.414kI ④sh shk其中k=1+e-0.01/t為短路電路沖擊系數(shù)sh將①與②、③與④對(duì)比可得：由以上分析可得：在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。3-10什么是短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)？如何計(jì)算？短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和產(chǎn)生很高的溫度，稱為短路的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時(shí)，短路沖擊電流流過導(dǎo)體瞬間，導(dǎo)線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力F=(2Kiil/〃)x10-7(N)式中a為兩平行導(dǎo)線間距；l為導(dǎo)線長(zhǎng)；K為形狀系數(shù)，圓形，f12 f管形導(dǎo)體Kf=1。三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力式中Im為線電流幅值；Kf為形狀系數(shù)。短路電流的電動(dòng)力三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力的關(guān)系為備注：Kf為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體Kf=1；矩形導(dǎo)體根據(jù)(a-b)/(b+h)和m=(b/h)查表可得。3-11什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計(jì)算？答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流非常大。短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，稱為熱效應(yīng)。短路發(fā)熱和近似為絕熱過程，短路時(shí)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo)體的電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下：將R=p(1+a0)/s,c=c(1+P0),m='l代入上式，得0 0s整理上式后式中，P是導(dǎo)體0c時(shí)的電阻率(Qmm2/km)；a為p。的溫度系數(shù)；c0為導(dǎo)體0℃時(shí)的比熱容；B為c0的溫度系數(shù)；Y為導(dǎo)體材料的密度；S為導(dǎo)體的截面積(mm2)；l為導(dǎo)體的長(zhǎng)度(km)；IKt為短路全電流的有效值仆)；AK和AL為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對(duì)某導(dǎo)體材料，A值僅是溫度的函數(shù)，即A=f(9).短路電流產(chǎn)生的熱量的計(jì)算式：短路發(fā)熱假想時(shí)間可按下式計(jì)算：式中，tK為短路持續(xù)時(shí)間，它等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間top和短路器短路時(shí)間toc之和，即在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于I〃=L，所以上式變?yōu)閷?dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù)AkK式中，S為導(dǎo)體的截面積(mm2)，L為穩(wěn)態(tài)短路電流(A)，tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間(s).短路熱穩(wěn)定最小截面Smin 皿3-12試求圖3-18所示供電系統(tǒng)中K1和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？解：取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分別是Ud1=37kV，

Ud2=6.3kV。各元件標(biāo)幺值為：線路1WLX*=Xl匕=0.4x18x100=0.526TOC\o"1-5"\h\zi0iU2 372d變壓器TX*2U%.變壓器TX*2——k——d-- -2.6100S 1002.5N（1）K一點(diǎn)三相短路時(shí)（2）K2點(diǎn)三相短路時(shí)? ?3-13試求圖3-19所示供電系統(tǒng)中K1和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？解：取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分別是Ud1=10.5kV，Ud2=0.4kV。各元件標(biāo)幺值為：系統(tǒng)SX*系統(tǒng)SX*-

1100200-0.5線路WLX*-Xl幺-0.35x2.5x——0.875TOC\o"1-5"\h\z2 01U2 102d變壓器112T-U%S4.5100變壓器112T-X*-T d- 4.54 100S1001（1）&點(diǎn)三相短路 ? ?⑵k2點(diǎn)三相短路 ? ?3-14試求圖3—20所示無(wú)限大容量系統(tǒng)中K點(diǎn)發(fā)生三相短路電流，沖擊短路電流和短路容量，以及變壓器2T一次流過的短路電流.各元件參數(shù)如下：變壓器1T：SN=31.5MVA，Uk%=10.5，10.5/121kV；變壓器2T，3T：SN=15MVA，UK%=10.5，110/6.6kV；線路1WL,2WL：L=100km,X0=0.4Q/km電抗器L：UNL=6kV,INL=1.5kA,Xnl%=8。解：（1）由圖所示的短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖畫出短路電流計(jì)算等校電路圖，如圖所示.由斷路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用X表示.（2）取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA,基準(zhǔn)電壓UD=UAV,基準(zhǔn)電壓是Ud1=121kV,Ud2=6.6kV,Ud3=6.6kV,則各元件電抗標(biāo)幺值為變壓器1T：X-（U%/100）x（s/S）-（10.5/100）x（100/31.5）=0.333TOC\o"1-5"\h\z1k dn線路W1,W2：X-X-XLS/U2-91.8272 3 01dd變壓器2T3T：X-X-U%S/100Sn-0.745kd電抗器；-0.424X%US電抗器；-0.424 1 ln—d—100x1.732IU2lnd

當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí):短路回路總阻抗標(biāo)幺值K點(diǎn)所在電壓基準(zhǔn)電流三 K短路電流各值為(2)變壓器2T一次流過的短路電流為:3.15試求圖3-21所示系統(tǒng)中K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流，沖擊電流和短路容量.已知線路單位長(zhǎng)度電抗X.=0.4Q/km,其余參數(shù)見圖所示.解：取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA,基準(zhǔn)電壓分別為Ud2=Ud7=121kV,Ud3=115.5kV,QF的斷路容量Sos=1000MVA。同理：計(jì)算短