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工厂供电习题内容答案(完整版).doc

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工厂 供电 习题 内容 答案 完整版
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.第一章1、工厂供电对工业生产有何重要作用?对工厂供电工作有哪些基本要求? 重要作用:现代社会是建立在电能应用的基础之上的,电能在产品成本中所占的比重一般很小(除电化等工业外),其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度。如果工厂供电突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂,即使是极短时间的停电,也会引起重大设备损坏,或引起大量产品报废,甚至可能发生重大的人身事故,给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。 基本要求:1、安全:在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。2、可靠:应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。3、优质:应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济:供电系统的投资少,运行费用低,并尽可能地减少有色金属消耗量。 2、工厂供电系统包括哪些范围?变电所和配电所的任务有什么不同?什么情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式? 工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统,包括工厂内的变配电所和所有的高低压供电线路。 配电所的任务是接受电能和分配电能,不改变电压;而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。 高压深入负荷中心的直配方式,可以省去一级中间变压,简化了供电系统接线,节约投资和有色金属,降低了电能损耗和电压损耗,提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定,否则不宜采用。 3、什么叫电力系统、电力网和动力系统?建立大型电力系统有哪些好处?电力系统:由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体,称为电力系统。电网:电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所,称为电力网或电网。动力系统:电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户,就称为动力系统。建立大型电力系统或联合电网,可以更经济合理地利用动力资源,减少燃料运输费用,减少电能消耗,降低发电成本,保证供电质量(即电压和频率合乎规范要求),并大大提高供电可靠性。 4、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频:一般交流电力设备的额定频率为50HZ。 规定:频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5%电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差,通常以其对额定电压的百分 值来表示。 5、三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式?中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点? 中性点运行方式: 中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。 中性点非直接接地系统单相接地时,另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。中性点经阻抗接地系统单相接地时,另两相对地电压升高为原来的根号3倍,减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中,电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。 中性点直接接地系统单相接地时,另两相对地电压不变,变成单相接地短路。 6、低压配电系统中的中性线(N线)、保护线(PE线)和保护中性线(PEN线)各有哪些功能? TN—C系统、TN—S系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统各有哪些特点,各适于哪些场合应用?中性线(N线)的功能:一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备;二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流;三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线(PE线)的功能:它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分,例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地。 保护中性线(PEN线)的功能:它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”,俗称“地线”。 TN—C系统:其中的N线与PE线全部合为一根PEN线。PEN线中可有电流通过,因此对某接PEN线的设备产生电磁干扰。主要于我国低压配电系统中应用最为普普遍,但不适于对安全和抗电磁干扰要求高的场所。 TN—S系统:其中的N线与PE线全部分开,设备的外露可导电部分均接PE线。主要用于对安全较高(如潮湿易触电的浴室和居民住宅等)的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所。 TN-C-S系统:该系统的前一部分全部为TN-C系统,而后边有一部分为TN-C系统,有一部分则为TN-S系统,其中设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。主要用于安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所。 TT系统:中性点直接接地,设备外壳单独接地。 IT系统:中性点不接地,设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。第二章—1 1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求? 一级负荷:中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者,以及特别重要的负荷。双电源供电,必要时增设应急电源。 二级负荷:是断供电,在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电,当负荷较小时可以专线供电。 三级负荷:不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。 2、工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性? 工作制分三类:(1)连续工作制,(2)断续周期工作制,(3) 短时工作制 负荷持续率:负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值,负荷持续率表征断续周期工作制的设备的工作特性。 3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数? 最大负荷利用小时:是一个假想时间,在此时间内,电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 年度最大负荷:全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率,也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。 负荷系数又叫负荷率,它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。 4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合? 计算负荷的方法 :需要系数法 :确定计算负荷的基本方法,常用。 二项式法:设备台数少,容量差别悬殊时采用。 5、什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用途? 尖峰电流是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流(电动机起动时出现)。 尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。计算题1、已知某机修车间的金属切削机床组,拥有380V的三相电动机7.5kw3台,4kw8台,3kw17台,1.5kw10台。试用需要系数法求其计算负荷。解:此机床组电动机的总容量为查附录表1得 Kd =0.16~0.2 (取0.2),有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 2、某机修车间380V线路上,接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台,4Kw3台,2.2Kw7台),通风机2台共3kW,电阻炉1台2kW。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。解:先求各组的计算负荷(1) 金属切削机床组查附录表1,取Kd=0.2, P30(1)=0.2×50=10kW Q30(1)=10×1.73=17.3kvar(2) 通风机组Kd=0.8, P30(2)=0.8×3=2.4 kW Q30(2)=2.4×0.75=1.8 kvar(3) 电阻炉Kd=0.7, P30(3)=0.7×2=1.4 kW Q30(3)=0因此总的计算负荷为(取K∑p=0.95,K∑q=0.97)P30=0.95×(10+2.4+1.4)=13.1 kWQ30=0.97×(17.3+1.8+0)=18.5 kvar S30= I30=在实际工程设计说明中,常采用计算表格的形式,如表所示。序用电设备组名称台数n容量需要系数costan计算负荷号Kd1金属切削机床2050O.20.51.731017.32通风机23O.80.80.752.41.83电阻炉120.7101.40235513.819.1车间总计取 K∑p=0.95 K∑q=0.97 13.118.522.734.53、已知某机修车间的金属切削机床组,拥有380V的三相电动机7.5kw3台,4kw8台,3kw17台,1.5kw10台。试用二项式法来确定机床组的计算负荷。解:由附录表1查得。设备总容量为 Pe=120.5kW。x台最大容量的设备容量为 Px=P5=7.5kW×3+4kW×2=30.5kW有功计算负荷为P30=0.14×120.5Kw+0.4×30.5Kw=29.1Kw无功计算负荷为Q30=29.1Kw×1.73=50.3kvar视在计算负荷为 计算电流为4、某机修车间380V线路上,接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台,4Kw3台,2.2Kw7台),通风机2台共3kW,电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定机修车间380V线路的计算负荷。解:先求各组的和(1) 金属切削机床组由附录表1查得b=0.14,c=0.4,x=5,=0.5,=1.73,=0.14×50kw=7kW=0.4(7.5kw×1+4kw×3+2.2kw×1)=8.68kw(2) 通风机组查附录表1得b=0.65,c=0.25,x=5,=0.8,=0.75,=0.65×3kw=1.95kw=0.25×3kw=0.75kw(3) 电阻炉查附录表1得b=0.7,c=0,x=0,=1,=0,故=0.7×2kw=1.4kw=0以上各组设备中,附加负荷以为最大,因此总计算负荷为P30=(7+1.95+1.4)+8.68 =19kw Q30= (7×17.3+1.95×0.75+0 )+8.68×1.73 =28.6kvarS30= I30=从计算结果可以看出,按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得比较多,这也更为合理。按一般工程设计说明书要求,以上计算可列成下表所示电力负荷计算表。序用电设备组名称设备台数容量二项式系数tan计算负荷号总台数最大容量台数bc l切削机床2055021.7O.140.40.51.737+8.6812.1+15.02通风机25330.65O.250.8O.751.95+0.751.46+0.563电阻炉1O2O0.70101.40总计23551928.634.352.1 第二章—25、如图所示220/380V三相四线制线路上,接有220V单相电热干燥箱4台,其中2台10kW接于A相,1台30kW接于B相,1台20kW接于C相。另有380V单相对地焊机4台,其中2台14kW(ε=100%)接于AB相间,1台20kw(ε=100%)接于BC相间,1台30kW(ε=60%)接于CA相间。试求此线路的计算负荷。解:(1)电热干燥箱的各相计算负荷查附录表1得Kd =0.7,=1,=0。计算其有功计算负荷:A相 P30.A(1)=Kd=0.7×2×10kw=14kwB相 P30.B(1)=Kd=0.7×1×30kw=21kwC相 P30.C(1)=Kd=0.7×1×20kw=14kw(2)焊机的各相计算负荷先将接于CA相间的30kw(ε=60%)换算至ε=100%的容量,即 查附录表1得;再由表2—3查得时的功率换算系数。因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容量为A相 B相 C相 各相的有功和无功计算负荷为A相 B相 C相 (3)各相总的有功和无功计算负荷A相 B相 C相 (4) 总的等效三相计算负荷因B相的有功计算负荷最大,故取B相计算等效三相计算负荷,由此可得 6、某厂压变电所装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW,无功计算负荷为800kvar。为了使工厂(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9,如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿时,需装设多少补偿容量?并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有何变化? 解:(1)补偿前的变压器容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为 主变压器容量选择条件为≥,因此未进行无功补偿时,主变压器容量应选为1250kV·A(参看附录表5)。 这时变电所低压侧的功率因数为:cos(2)=650/1031=0.63 (2)无功补偿容量 按规定,变电所高压侧的cos≥0.9,考虑到变压器本身的无功功率损耗△QT远大于其有功功率损耗△PT,一般△QT=(4~5)△PT,因此在变压器低压侧进行无功补偿时,低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90,取cos′=0.92。 低压侧需装设的并联电容器容量为: Qc=650×(tanarccos0.63-tanarccosO.92)kvar  =525kvar取 QC=530kvar (3)补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 kV·A=704kV·A 因此主变压器容量可改选为800kV·A,比补偿前容量减少450kV·A。 变压器的功率损耗为 △≈0.015=0.015 x 704kV·A=10.6kW △≈0.06=0.06×704kV·A=42.2kvar 变电所高压侧的计算负荷为 =650kW+10.6KW=661kW =(800—530)kvar+42.2kvar=312kvar  kV·A=731kV·A 补偿后工厂的功率因数为 cos=/=661/731=0.904 7、有一380V三相线路,供电给下表所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。电 动 机参 数M1M2M3M4额定电流/A起动电流/A5.840.653535.819727.6193.2解:电动机M4的=193.2A-27.6A=165.6A为最大,线路的尖峰电流为: =0.9×(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A第三章—11、什么叫短路?短路故障产生的原因有哪些?短路对电力系统有哪些危害?短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路的原因:绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。短路对电力系统的危害:产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏;电压骤停、影响电气设备正常运行;停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏;不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。2、短路有哪些形式?哪种短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最为严重?短路的形式有:三相短路,两相短路,单相短路。发生单相短路可能性最大。三相短路的短路电流最大,因此造成的危害最大。3、什么叫无限大容量的电力系统?它有什么特点?在无限大容量系统中发生短路时,短路电流将如何变化?能否突然增大?无限大容量的电力系统,是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。特点是,当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时,电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。在无限大容量系统中发生短路时,由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路,所以电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感,电流不能突变,因而引起一个过度过程,即短路暂态过程。最后短路电流达到一个新的稳定状态。4、短路电流周期分量和非周期分量各是如何产生的?各符合什么定律? 短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍,而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流。 短路电流非周期分量是因短路电路存在电感,而按楞次定律产生的用以维持初瞬间电路电流不致突变的一个反向抵消inp且按指数函数规律衰减的电流。 5、什么是短路冲击电流ish?什么是短路次暂态电流I"?什么是短路稳态电流I∞? 短路后经半个周期,ik达到最大植,此时的短路全电流即短路周期电流。 短路次暂态电流有效值,即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。 6、什么叫短路计算电压?它与线路额定电压有什么关系? 由于线路首端短路时其短路最为严重,因此按线路首端电压考虑,即短路计算电压取为比线路额定电压UN高5%7、在无限大容量系统中,两相短路电流和单相短路电流各与三相短路电流有什么关系? (有正序、负序、零序阻抗)工程中 8、对一般开关电器,其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么? 动稳定度校验条件: 热稳定度校验条件: 计算题1、某工厂供电系统如下图所示。已知电力系统出口断路器为SNl0—10 II型。试求工厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。 解:1.求k-1点的三相短路电流和短路容量(=10.5kV)(1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗1)电力系统的电抗:由附录表8查得SNl0-10Ⅱ型断路器的断流容量=500MV·A,2)架空线路的电抗:查表3-1得X0=0.35/km 3)绘k-1点短路的等效电路,并计算其总电抗为 (2)计算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2)三相短路次暂态电流和稳态电流 3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4)三相短路容量 2.求k-2点的短路电流和短路容量(=0.4kV)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:由附录表5得%=5 4)绘k-2点短路的等效电路如上图b所示,并计算其总电抗: // (2)计算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 2)三相短路次暂态电流和稳态电流3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4)三相短路容量 在工程设计说明书中,往往只列短路计算表,如下表所示。 短路计算表短路三相短路电流/kA三相短路容量/MV·A计算点k-13.083.083.087.854.6556.Ok-233.733.733.762.036.723.3第三章—22、某工厂供电系统如下图所示。电力系统出口断路器为SNl0—10 II型。试用标幺制法计算系统中k-1点和k-2点的三相短路电流和短路容量。解:1.确定基准值,, 2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值(1)电力系统的电抗标幺值由附录表8查得 (2)架空线路的电抗标幺值由表3-1查得3)电力变压器的电抗标幺值由附录表5查得,%=5 绘短路等效电路图如下图所示:3.计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标幺值 (2)三相短路电流周期分量有效值(3)其他三相短路电流 (4)三相短路容量 4.计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标幺值 (2)三相短路电流周期分量有效值 (3)其他三相短路电流 (4)三相短路容量 由此可见,采用标幺制法的计算结果与欧姆法计算的结果基本相同。3、已知工厂变电所380V侧母线上接有250kW感应电动机一台,平均,效率=0.75,380V母线的短路电流;该母线采用LMY-100×10的硬铝母线,水平平放,档距为900mm,档数大于2,相邻两相母线的轴线距离为160mm。试求该母线三相短路时所受的最大电动力,并校验其动稳定度。如果此母线的短路保护动作时间为0.6s,低压断路器的断路时间为0.1s。该母线正常运行时最高温度为。校验其热稳定度。解:1.计算母线短路时所受的最大电动力电动机额定电流为 由于,该电动机的反馈电流冲击值为 因此母线在三相短路时所受的最大电动力为 2.校验母线短路时的动稳定度 母线在作用时的弯曲力矩为 母线的截面系数为 母线在三相短路时所受到的计算应力为 硬铝母线(LMY)的允许应力为 由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。3.母线满足短路热稳定度的最小允许截面附录表7,图3-12曲线得 = 母线截面为A=100×10=1000>,该母线满足短路热稳定度要求。第四章 1、 开关触头间产生电弧的根本原因是什么?发生电弧有哪些游离方式?其中最初的游离方式是什么?维持电弧主要靠什么游离方式? 产生电弧的原因: 触头在分断电流时,触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子,在外加电压足够大时,产生强烈的电游离而发生电弧。 产生电弧的游离方式: (1)热电发射:触头分断电流时,阳极表面大电流收缩集中,出现炽热光斑,温度很高,触头表面电子吸收热能,发射到触头间隙,形成自由电子。 (2)高电场发射:触头开断初,电场强度大,触头表面电子被强行拉出。 (3)碰撞游离:高速电子碰撞中性质点,使中性质点变成正离子和自由电子,当离子浓度足够大时,介质击穿产生电弧。 (4)热游离:电弧中心温度高达10000摄氏度,电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。 最初的游离方式:热电发射。 维持电弧主要靠:碰撞游离产生电弧 热游离维持电弧。 2、使电弧熄灭的条件是什么?熄灭电弧的去游离方式有哪些?开关电器中有哪些常用的灭弧方法? 电弧熄灭的条件: 去游离率>游离率 熄灭电弧的去游离方式: 正负带电质点的“复合”,重新成为中性质点 正负带电质点的“扩散”,使电弧区带电质点减少 开关电器中常用的灭弧方法 速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法 、SF6灭弧法。 3、高压隔离开关有哪些功能?有哪些结构特点?隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙,没有专门的灭弧装置,不允许带负荷操作,可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路,与高压断路器配合使用。 4、高压负荷开关有哪些功能?它可装设什么保护装置?它靠什么来进行短路保护? 功能:具有简单的灭弧装置,能通断一定的负荷电流和过负荷电流。 可装设热脱扣器保护装置,它与高压熔断器串联使用,借助熔断器来进行短路保护。 5、高压断路器有哪些功能? 功能:能通断负荷电流和短路电流,并能在保护装置作用下自动跳闸,切除短路故障。 6、熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器及低压刀开关在选择时,哪些需校验断流能力?哪些需校验短路动、热稳定度? 校验断流能力:熔断器、高压负荷开关、高低压断路器、低压刀开关。 校验短路动、热稳定度:高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器。 7、工厂或车间变电所的主变压器台数如何确定?主变压器容量又如何确定? 台数选择:满足用电负荷对供电可靠性的要求,对季节性负荷或昼夜负荷变动较大,采用经济运行方式。一般车间变电所采用一台,应考虑欠负荷的发展,有一定余地。 主变压器容量的选择: 装设一台主变压器 装设两台主变压器 车间变电所单台变容量上限:1000KVA或1250KVA 8、电力变压器并列运行必须满足哪些条件? (1)变压器的一、二次额定电压必须对应相等。(2)变压器的阻抗电压(短路电压)必须相等。(3)变压器的连接组别必须相同。(4)变压器的容量尽量相同或相近,最大容量与最小容量之比不超过3:1。 9、电流互感器和电压互感器使用时注意事项? 电流互感器使用注意事项: (1) 工作时二次侧不得开路, (2) 二次侧有一端必须接地, (3) 电流互感器在连接时,要注意其端子的极性。 电压互感器的使用注意事项: (1) 工作时二次侧不得短路, (2) 二次侧有端必须接地, (3) 互感器在连接时注意其端子的极性。 10、对工厂变配电所主接线有哪些基本要求?变配电所主接线图有哪些绘制方式?各适用于哪些场合? 对工厂变配电所主接线的基本要求:安全、可靠、灵活、经济。 主接线图绘制形式:系统式主接线图——用于变配电所的运行中, 装置式主接线图——用于变配电所施工图中使用。 11、变配电所所址选择应考虑哪些条件? 所址选择的一般原则: 接近负荷中心 无剧烈振动或高温的场所 进出线方便 尘土少、无腐蚀性气体 接近电源侧 不在厕所、有水的下方 设备运输方便 不在有爆炸危险的地方计算题1、已知配电所10kV母线短路时的,线路的计算电流为350A,继电保护动作时间为1.1s,断路器断路时间取0.2s。试选择10kV高压配电所进线侧的高压户内少油断路器的型号规格。 解:初步选用SNl0-10型,根据线路计算电流,试选SNl0-10Ⅰ型断路器来进行校验,如下表所示。校验结果,所选SNl0-10Ⅰ型是合格的。装设地点的电气条件SNl0-10I/630-300型断路器序号项目数 据项目数 据结论110kV10kV合格2350A630A合格32.86kA16kA合格42.55×2.86kA=7.29kA40kA合格52.862×(1.1+0.2)=10.6合格 2、某10/0.4kV变电所,总计算负荷为1200kV·A,其中一、二级负荷680kV·A。试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。解:根据变电所有一、二级负荷的情况,确定选两台主变压器。每台容量 =(0.6~0.7)×1200kV·A=(720~840)kV·A,且≥680kV·A,初步确定每台主变压器容量为800kV·A。3、现有一台S9-800/10型配电变压器与一台S9-2000/10型配电变压器并列运行,均为Dynll联结。负荷达到2800kV·A时,变压器中哪一台将要过负荷?过负荷可达多少? 解:并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的。 变压器的阻抗标幺值按下式计算 通常取 ; 查附录表5-1,得S9-800变压器(T1)的 =5,S9-2000变压器(T2)的= 6,两台变压器的阻抗标幺值分别为(取): 在负荷达2800kV·A时各台负担的负荷分别为 变压器(T1)将过负荷(908-800)kV·A=108kV·A,将超过其额定容量13.5%。 按规定,油浸式电力变压器正常允许过负荷可达20%(户内)或30%(户外)。因此变压器过负荷13.5%还是在允许范围内的。 另外,从上述两台变压器的容量比来看,800kV·A:2000kV·A=1:2.5,尚未达到一般不允许的容量比1:3。但考虑到负荷的发展和运行的灵活性,S9—800/10型变压器宜换以较大容量的变压器。第五章1、高、低压线路的接线方式有哪几种?接线方式有:放射式、树干式、环形。2、架空线路和电缆线路的组成。组成:导线、电杆、绝缘子、线路、金具等。3、导线和电缆的选择应满足哪些条件?发热条件,电压损耗条件,经济电流密,机械强度。计算题1、有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路,线路计算电流为150A,当地最热月平均最高气温为+30。试按发热条件选择此线路的导线截面。 解:(1)相线截面的选择 查附录表19—1得环境温度为30时明敷的BLX-500型截面为50mm的铝芯橡皮线的I=163A>I=150A,满足发热条件。因此相线截面选为A=50mm。 (2)中性线截面A的选择 按A≥0.5A,选A=25mm。 (3)保护线截面A的选择 由于A>35mm,故选A≥0.5A=25mm。所选导线型号可表示为:BLX-500-(3×50+1×25+PE25)。2、上题所示TN-S线路,如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设,当地最热月平均气温为+25。试按发热条件选择此线路导线截面及穿线管内径。 解:查附录表19-3得+25时5根单芯线穿硬塑料管(PC)的BLV-500型截面为120 mm的导线允许载流量I=160A> I=150A。 因此按发热条件,相线截面选为120 mm。 中性线截面按A≥0.5A,选A=70 mm。 保护线截面按A≥0.5A,选A=70 mm。 穿线的硬塑料管内径查附录表19—3中5根导线穿管管径(A=120 mm)为80mm。 选择结果可表示为:BLV-500-(3×120+1×70+PE70)-PC80,其中PC为硬塑管代号。3、有一条用LGJ型钢芯铝线架设的5km长的35kV架空线路,计算负荷为2500kW,cos=0.7,T=4800h。试选择其经济截面,并校验其发热条件和机械强度。 解:(1)选择经济截面 I===58.9A 由表5—3查得j=1.15A/mm A==51.2 mm 选标准截面50 mm,即选LGJ-50型钢芯铝线。 (2)校验发热条件 查附录表16得LGJ-50的允许载流量I=178A> I=58.9A,满足发热条件。 (3)校验机械强度查附录表14得35kV架空钢芯铝线的最小截面A=35mmIk.max,从而,速断保护继电器的动作电流整定值为式中,为线路末端最大三相短路电流;为可靠系数,DL型继电器取1.3,GL型继电器取1.5;为接线系数;为电流互感器变比。(2)由于电流速断保护有死区,因此灵敏度校验不能用线路末端最小两相短路电流进行校验,而只能用线路首端最小两相短路电流校验,即 5-11 试比较过电流保护和电流速断保护答:过电流保护:当通过的电流大于继电器的动作电流时,保护装置启动,并用时限保护动作的选择性,这种继电保护装置称为过电流保护。电流速断保护:电流速断保护是一种不带时限的过电流保护,实际中电流速断保护常与过电流保护配合使用。两者的比较:过电流保护的范围是本级线路和下级电路,本级线路为过电流保护的主保护区,下级线路是其后备保护区。定时限过流保护整定简单,动作准确,动作时限固定,但使用继电器较多,接线较复杂,需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少,接线简单,可采用交流操作,但动作准确度不高,动作时间与短路电流有关,呈反时限特性,动作时限整定复杂;线路越靠近电源,过电流保护的动作时限越长,而短路电流越大,危害也越大,这是过电流保护的不足。因此,GB50062-92规定,当过电流保护动作时限超过0.5~0.7S时,应装设瞬动的电流速断保护。5-12电力线路的单相接地保护如何实现?绝缘监视装置怎样发现接地故障?如查出接地故障线路?答:(1)电力线路的单相接地保护:中性点不接地系统发生单相接地时,流经接地点的电流是电容电流,数值上很小,虽然相对地电压不对称,系统仍可以对称,系统仍可继续运行一段时间。单相接地保护利用线路单相接地时的零序电流较系统其他线路线路单相接地接地时的零序电流大的特点,实现有选择的单相接地保护。当线路发生单相接地故障时,架空线路的电流互感器动作,发出信号,以便及时处理。(2)视装置发现接地故障:当变电所出线回路较少或线路允许短时停电时,可采用无选择性的绝缘监视装置作为单相接地的保护装置。系统正常运行时,三相电压对称,开口三角形绕组两端电压近似为零,电压继电器不动作。系统单相接地故障时,接地相对地电压近似为零,该相电压表读数近似为零,非故障相对地电压高,非故障相的两只电压表读数接近线电压。同时开口三角形绕组两端电压也升高,电压继电器动作,发出单相接地信号,以便运行人员及时处理。(3)地故障线路的方法:运行人员可根据接地信号和电压表读数,判断哪一段母线,哪一相发生单相接地,但不能判断哪一条线路发生单相接地,因此绝缘监视装置是无选择性的。只能用依次拉合的方法,判断接地故障线路。依次先断开,再合上各条线路,若断开某线路时,3只相电路表读数恢复且近似相等,该线路便是接地故障线路,再消除接地故障,恢复线路正常运行。5-13为什么电力变压器的电流保护一般不采用两相一继电器式接线?答:两相一继电器式接线的保护灵敏度随短路种类而异,但Yyno接线的变压器二次侧发生单相短路和Yd11连接线的变压器二次侧发生两相短路时,保护装置不动作,因此,该连接方式不能用于Yyno连接和Yd11连接的变压器的电流保护。所以,电力变压器的电流保护一般不用两相一继电器式接线。5-14电力变压器的电流保护与电力线路的电流保护有何相同和不同之处?答:电力变压器的电流保护分为:①过电流保护;②电流速断保护;③零序电流保护;④过负荷保护。电力线路的电流保护分为:①过电流保护;②电流速断保护;③单相接地保护;④过负荷保护。两者在过电流保护、电流速断保护、过负荷保护方面工作原理与接线完全相同。电力变压器的零序电流保护是装在二次侧零线上,能过检测零线的零序电流而实现保护。电力线路的单相接地保护是能过检测线路中的零序电流而实现有选择性的单相接地保护。5-15 试叙述变压器气体保护的工作原理。答:气体保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种主要保护装置。气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内部出现故障时,电弧的高温会使变压器内的油分解为大量的油气体,气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。变压器正常运行时,气体继电器容器内充满了油,上下开口油杯产生的力矩小于平衡锤产生的力矩,开口杯处于上升位置,上下两对干簧触点处于断开位置。当变压器油箱内部发生轻微故障时,产生的气体较少,气体缓慢上升,聚集在气体继电器容器上部,使继电器内的油面下降,上开口油杯露出油面,上开口油杯因其产生的力矩大于平衡锤的力矩而处于下降的位置,上干簧触点闭合,发出报警信号,称为轻瓦斯动作。当变压器内部发生严重故障时,产生大量的气体,油汽混合物迅猛地从油箱通过联通管冲向油枕。在油汽混合物冲击下,气体继电器挡板被掀起,使下口油杯下降上,下干簧触点闭合,发出跳闸信号,使断路器跳闸,称为重瓦斯动作。若变压器油箱严重漏油,随着气体继电器内哦的油面逐渐下降,首先上油杯下降,从而上下簧触点闭合,发出报警信号,接着下油杯下降,从而下干簧触点闭合,发出跳闸信号,使断路器跳闸。5-16 电力变压器差动保护的工作原理是什么?差动保护中不平衡电流产生的原因是什么?如何减小不平衡电流?答:(1)变压器的差动保护原理是在变压器两侧安装电流互感器,其二次绕组电流之差,即,为变压器一、二次侧的不平衡电流。当变压器正常运行或差动保护区外短路时,流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流,保护不动作。在保护区内短路时,对单端电源供电的变压器,远大于继电器的动作电流,继电器KA瞬时动作,通过中间继电器KM,使变压器两侧短路器跳闸,切除故障,(2)不平衡电流产生的原因及减小措施:①变压器连接组引起的不平衡电流:总降压变电所的变压器通常是Yd11连接组,变压器两侧线电流之间就有30°的相位差,因此,即使变压器两侧电流互感器二次电流的大小相等,保护回路中仍会出现由相位差引起的不平衡电流。为了消除这一不平衡电流,可将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线,变压器三角形接线侧的电流互感器的二次侧电流互感器接成星形接线,这样变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同,消除了由变压器连接组引起的不平衡电流。②电流互感器变比引起的不平衡电流:为了使变压器两侧电流互感器的二次侧电流相等,需要选择合适的电流互感器的变比,但电流互感器的变比是按标准分成若干等级,而实际需要的变比与产品的标准变比往往不同,不可能使差动保护两侧的电流相等,从而产生不平衡电流。可利用差动继电器中的平衡线圈或自耦电流互感器消除由电流互感器变比引起的不平衡电流。③在变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复的过程中,由于变压器铁心中的磁通不能突变,在变压器一次绕组中产生很大的励磁涌流,涌流中含有数量值很大的非周期分量,涌流可达变压器的额定电流的8~10倍,励磁涌流不反映到二次绕组,因此,在差动回路中产生很大的不平衡电流流过差动继电器。可利用速饱和电流互感器或差动继电器的速饱和铁心减小励磁涌流引起的不平衡电流。④此外,变压器两侧电流互感器的型号不同,有载调变压器分接头电压的改变也会在差动回路中产生不平衡电流。综上所述,产生不平衡电流的原因很多,可以采取措施最大程度地减小不平衡电流,但不能完全消除。5-17高压电动机和电容器的继电保护如何配置和整定?答:(1)高压电动机的继电保护配置按GB50062—92规定,对2000KW以下的高压电动机相间短路。装设电流速断保护;对2000KW及以上的高压电动机,或电流速断保护灵敏度不满足要求的高压电动机。装设差动保护;对易发生过负荷的电动机,应装设过负荷保护;对不重要的高压电动机或者不允许自起动的电动机,应装设低电压保护;高压电动机单相接地电流大于5A时,应装设有选择性的单相接地保护电动机过负荷保护的动作电流按躲过电动机的额定电流整定,即 电动机的电流速断保护动作电流按躲过电动机的最大起动电流整定,即 单相接地保护动作电流按躲过其接地电容电流整定,即 (2)电容器的继电保护配置:容量在400kvar以上的电容器组一般采用断路器控制,装设电流速断保护,作为电容器的相间短路保护。容量在400kvar及以下的电容器一般采用带熔断器的负荷开关进行控制和保护。电容器电流速断保护的动作电流按躲过电容器投入时的冲击电流整定,即5-18 配电系统微机保护有什么功能?试说明其硬件结构和软件系统。答:(1)配电系统微机保护的功能有:保护,测量,自动重合闸,人-机对话,自检,时间记录,报警,断路器控制,通信,实时时钟等。(2)其硬件结构由数据采集系统,微型控制器,存储器,显示器,键盘,时钟,控制和信号等部分组成。 软件系统一般包括设定程序,运行程序和中断微机保护功能程序3部分。5-19 试整定如图5-53所示的供电网络各段的定时限过电流保护的动作时限的动作时限,已知保护1和4的动作时限为0.5s。解:由题意可知,保护4与保护1的时限为0.5s,而为了保证选择性,自负载侧向电源侧,后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护动作时限大一个时限级差△t=0.5s,所以可得5QF与2QF的时限为1s,3QF的时限为1.5s,而6QF的时限要比3QF与5QF都大0.5,应此取2s的时限。5-20 试整定如图5-54所示的10kV线路2WL定时限过电流和电流速断保护装置,并画出保护接线原理图和展开图。已知最大运行方式时,,最小运行方式时,,线路最大负荷电流为120A(含自起动电流),保护装置采用两相两继电器接线,电流互感器变比为200/5A,下级保护动作时限为0.5s。解:(1)护接线原理图和展开图如图a和图b。(2)定时限过电流保护①整定动作电流 选DL—11/10电流继电器,线圈并联,整定动作电流为5A。过电流保护一次侧动作电流为②整定动作时限③校验保护灵敏度保护线路2WL的灵敏度,按线路2WL首端最小三相短路电流校验,即线路2WL的后备保护灵敏度由此可见保护整定满足灵敏度要求。电流速断保护:①整定动作电流 选DL—11/50电流继电器,线圈并联,整定动作电流为50A。过电流保护一次侧动作电流为②灵敏度校验以线路2WL的首端最小两相短路电流校验,即电流速断保护整定满足要求。 (a)原理图 (b)展开图5-21 某10kV电力线路,采用两相两继电器接线的去分流跳闸原理的反时限过电流保护,电流互感器变比为150/5A,线路最大负荷电流(含自起动电流)为85A,线路末端三相短路电流,试整定该装置GL-15型感应式过电流继电器的动作电流和速断电流倍数。解:(1)动作电流的倍数(2)速断电流倍数所以整定继电器动作电流为10A5-22某上下级反时限过电流保护都采用两相两继电器接线和GL-15型过电流继电器。下级继电器的动作电流为5A,10倍动作电流的动作时限为0.5s,电流互感器变比为50/5A。上级继电器的动作电流也为5A,电流互感器变比为75/5A,末端三相短路电流=450A,试整定上级过电流保护10倍动作电流的动作时限.解:由题知5-23试整定习题3-12中变压器的定时限过电流和电流速断保护,其接线方式为三相三线电器式,电流互感器的变比为75/5A,下级保护动作时间为0.7S,变压器连接组为Yd11。解:如下图所示(一)过电流保护:(1)动作电流整定选整流器动作电流50A,过电流保护一次侧动作电流为 (2)动作时限整定由线路1W、 2WL保护配合K1,整定2WL的电流继电器时限曲线K1点短路1WL保护的动作电流倍数N1和初动作时限查GL-15电流继电器特性曲线得=1s,k1点短路2WL倍数n2查表GL-15曲线,得=1-0.7=0.3s(3)灵敏度检验∴ 满足要求.(二)电流速断保护的整定:(1)电流整定(2)灵敏度检验∴电流速断保护整定满足要求。5-24试校验图5-55所示的10/0.4kV,1000kVA,Yyno接线的车间变电所二次侧干线末端发生短路时,两相两继电器接线过电流保护的灵敏度。已知过电流保护动作电流为10A,电流互感器变比为75/5A,0.4kA干线末端单相短路电流Ik(1)=3500A,如不满足要求,试整定零序电流保护。解:(1)动作电流整定选DL-11/20电流继电器,线圈并联,动作电流整定保护一次侧动作电流为(2)灵敏度校验所以变压器零序电流保护灵敏度不满足要求在变压器低压侧中性点引出线上装设专用的零序电流保护,由一只400/5A电流互感器和一只GL-15/10感应式电流继电器组成。5-25 某给水泵高压电动机参数为:。电动机端子处三相短路电流为4.14kA。试确定该电动机的保护配置,并进行整定。解:根据题意可知对该电动机保护装置的配置和整定(1)保护装置的设置:因为水泵电动机在生产过程中没有过负荷的可能,不装设过负荷保护;电动机很重要,且装在经常有人值班的机房内,需要自起动运行,不装设低电压保护;仅装电流速断保护,采用两相继电器接线,电流互感器电流比为200/5A,继电器为DL-11/50。(2)Iopk=30A, Iopl=1200A, ks=3.0>2.0第六章—11、供电系统中有哪些常用的过电流保护装置?对保护装置有哪些基本要求?过电流保护装置:熔断器、低压断路器、继电保护。基本要求:选择性、速动性、可靠性、灵敏度(灵敏系数 )。2、如何选择线路熔断器的熔体?1、保护电力线路 2、保护电力变压器 考虑因素:熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流, 熔体电流要躲过变压器低压侧电机起动的尖峰电流, 熔体电流要躲过变压器空载含闸电流。 3、保护电压互感器 RN2为0.5A3、选择熔断器时应考虑哪些条件? 熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压。 熔断器的额定电流不应小于它所装熔体的额定电流。 熔断器的额定类型应满足技术要求。4、低压断路器的瞬时、短延时和长延时过流脱扣器的动作电流各如何整定?其热脱扣器的动作电流又如何整定?(1)瞬时过流脱扣器动作电流的整定 动作电流 可靠系数取值为(2)短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 动作电流 取值为1.2 动作时间 0.2s,0.4s, 0.6s三级,时间差0.2s (3)长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 动作电流 取值为1.1 动作时间:反时限最长1-2h(4)热脱扣器动作电流的整定 过负荷保护 取值为1.15、低压断路器如何选择?选择低压断路器应满足的条件: 低压断路器的额定电压不低于保护线路的额定电压。 低压断路器的额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流。低压断路器的类型应符合安装、保护、操作方式的要求。6、分析定时限过电流保护的原理。 定时限过电流保护装置的原理电路如图所示,其工作原理如下:当一次电路发生相间短路时,电流继电器KA瞬时动作,闭合其触点,使时间继电器KT动作。KT经过整定的时限后,其延时触点闭合,使串联的信号继电器(电流型)KS和中间继电器KM动作。KS动作后,其指示牌掉下,同时接通信号回路,给出灯光信号和音响信号。KM动作后,接通跳闸线圈YR回路,使断路器QF跳闸,切除短路故障。QF跳闸后,其辅助触点QFl—2随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后,继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态,而KS可手动复位。定时限过电流保护的原理电路图 a)接线图 b)展开图 第六章—27、分析在单相接地保护中,零序电流保护原理。原理如下:如果电缆WL1的A相发生接地故障,A相不存在对地电容电流,B相和C相有对地电容电流。电缆WL2和WL3也只有B相和C相有对地电容电流。所有这些对地电容电流都要经过接地故障点。故障电缆A相芯线上流过所有电容电流之和,且与同一电缆的其他完好的B相和C相芯线及其金属外皮上所流过的电容电流恰好抵消,而除故障电缆外的其他电缆的所有电容电流I3~I6则经过电缆头接地线流入地中。接地线流过的这一不平衡电流(零序电流)就要在零序电流互感器TAN的铁心中产生磁通,使TAN的二次绕组感应出电动势,使接于二次侧的电流继电器KA动作,发出报警信号。必须强调:电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心,否则接地保护装置不起作用,如图所示。
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