工厂供电思考题答案

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第一章思考题
1-3 水电站、火电厂和核电站各利用什么能源风力发电、地热发电和太阳能发电各有什么特点
答：水电站-利用水流的位能生产电能
火力电厂和热电厂：利用燃烧的化学能（例如煤的燃烧）来生产电能。

核能电站：利用原子核的裂变能来生产电能。

风能发电特点：1、清洁，环境效益好；2、可再生，永不枯竭3、基建周期短4、装机规模灵活。

风能缺点：1、噪声，视觉污染; 2、占用大片土地;3、不稳定，不可控;
4、目前成本仍然较高;
5、环境依赖性较高。

地热发电特点：一般不需要燃料，发电成本在多数情况下都比水电、火电及核电要低，设备的利用时间长，建厂投资一般都低于水电站，且不受降雨、季节变化的影响，发电稳定，可大大减少环境的污染。

太阳能发电特点：目前多采用光伏发电技术，其特点是无污染、投资少、无能耗为目前新型环保能源，其缺点是，光照要求较高，必须选择光照充足的地点建设；占地面积大；受天气影响较大。

1-5、我国规定的工频是多少对其频率偏差有何要求
1-6 衡量电能质量的两个基本参数是什么电压质量包括哪些方面的要求
答：频率偏差、电压偏差。

电压质量是以电压偏离额定电压的幅度（电压偏差）、电压波动与闪变和电压波形来衡量。

1-7 用电设备的额定电压为什么规定等于电网（线路）额定电压？为什么现在同一10KV电网的高压开关，额定电压有10KV和12KV两种规格？
答：就是用电设备使用的规定电压条件。

在此条件下用电设备能安全可靠运行。

用电设备由于线路运行时要产生电压降，所以线路上各点的电压都略有不同。

但是批量生产的用电设备，其额定电压不可能按使用处线路的实际电压来制造，而只能够按线路的首端与末端的平均电压即电网的额定电压来制造。

因此用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。

根据线路长短来决定变压器二次侧的电压等级，相应的高压开关，如果是近距离输电就用10kv,如果是远距离输电就用12KV。

1-8 发电机的额定电压为什么规定要高于同级电网的5%
答：通常认为用电设备一般允许电压偏移±5％，即沿线的电压降一般为10％，这就要求线路始端电压为额定值的105％，以使其末端电压不低于额定值的95%。

发电机接于电力线路始端，因此，发电机电压一般比电力网额定电压高5％。

1-9 电力变压器的额定一次电压，为什么规定有的要高于相应的电网额定电压5%，有的又可等于相应电网的额定电压？而其额定二次电压，为什么规定有的要高于相应电网额定电压的10%，有的又可只高于相应电网额定电压的5% 答：电力变压器的一次电压，按与发电机连接还是与电网连接其电压规定不同。

发电机电压一般比电力网额定电压高5％，而且发电机至该变压器间的连线压降较小，为使变压器一次绕组电压与发电机额定电压相配合，可以采用高出电力网额定电压5％的电压作为该变压器一次绕组的额定电压。

不与发电机相连的变压器，其一次绕组可以当做受电器看待，因而其额定电压取与受电器的额定电压即电力网额定电压相等。

变压器二次绕组的额定电压，是指变压器空载情况下的额定电压。

当变压器带负载运行时，其一,二次绕组均有电压降，二次绕组的端电压将低于其额定
电压，如按变压器满载时一、二次绕组压降为5％考虑，为使满载时二次绕组端电压仍高出电力网额定电压5％,则必须选变压器二次绕组的额定电压比电力网额定电压高出10％。

当电力网用电设备端由变压器供电时，线路很短其线路压降很小，也可采用高出电力网额定电压加上5%，作为该变压器二次绕组的额定电压。

1-10 电网电压的高低如何划分什么是低压和高压什么是中压、高压、超高压和特高压
答：用电电压等级从220V （380V)、6kV 、10kV 、35kV 、66kV （农电）、110kV 、220kV 、380kV （国外）、500kV 、750kV 、1000kV 这几个等级。

电力行业通常所说的高压指的是35kV 以上到500kV 为高压，500～1000kV 为超高压，1000kV 以上为特高压。

中压是国外的概念，一般指的是6～35kV 这个等级。

1-11 什么是电压偏差电压偏差对感应电动机和照明光源各有哪些影响有哪些调压措施
答：偏差是以电压电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即： 式中：ΔU%为电压偏差百分数，U 为实际电压，U N 为额定电压。

调压措施：P13
1-12 什么叫电压波动电压波动对交流电动机和照明光源各有哪些影响有哪些抑制措施
电压波动的抑制：
%100%⨯-=∆N N U U U U
1-13 电力系统的中的高次谐波是如何产生的有什么危害有哪些消除和抑制措施
1-14 三相不平衡如何表示如何改善三相不平衡状况
答：在三相供电系统中，如果三相的电压、电流幅值或有效值不等，或者三相的电压或电流相位差不为120o时，则称此三相电压或电流不平衡。

出现三相不平衡的主要原因是三相负荷不平衡所引起的（单相负荷在三相系统中的容量分配和接入位置的不合理、不均衡）。

短路也引起三相不平衡。

改善三相不平衡的措施：
(1) 供配电设计和安装中，应尽量使三相负荷均衡分配。

三相系统中各相安装的单相用电设备容量之差应不超过15％。

(2)将不平衡负荷接到不同的供电点，以减小其集中连接造成不平衡度可能超过允许值的问题。

(3)将不平衡负荷接入更高电压的电网由于更高电压的电网具有更大的短路容量，因此接入不平衡负荷对三相不平衡度的影响可大大减小。

(4)采用可调的平衡化装置
平衡化装置包括：具有分相补偿功能的静止型无功补偿装置(SVC)和静止无功电源（SVG)。

1-15 工厂供电系统的供电电压如何选择？工厂的高压配电电压和低压配电电压各如何选择？
答：工厂供电电压，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。

工厂供电系统的高压配电电压，主要取决于工厂高压用电设备的电压和容量、数量等因素。

工厂采用的高压配电电压通常为10kV。

如工厂拥有相当数量的6kV用电设备，或者供电电源电压就是从邻近发电厂取得的直配电压，则可考虑采用6kV作为工厂的高压配电电压。

如果当地电网供电电压为35kV，而厂区环境条件又允许采用35kV架空线路和较经济的35kV电气设备时，则可考虑采用35kV作为高压配电电压深入工厂各车间负荷中心，并经车间变电所直接降为低压用电设备所需的电压。

工厂的低压配电电压，一般采用220／380V。

但如矿井下，因负荷中心往往离变电所较远，所以为保证负荷端的电压水平而采用660V甚至1140V电压配电。

1-16 三相交流电力系统电源中性点有哪些运行方式中性点非直接接地系统和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
答：电力系统的中性点运行方式有三种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。

中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大 3 倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。

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发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。

1-17 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）各有哪些功能？
答：中性线（N线）的功能：一是用来接系统电压为单相的设备；二是用来传导系统中不平衡电流和单相电流；三是减少负荷中心点的电位偏移。

保护线（PE线）的功能：用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。

系统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易被触及的导电部分如设备金属外壳和金属构架等）通过保护线接地。

保护中性线（PEN）的功能：兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能，该线在我国通称为零线，俗称地线。

1-18 什么叫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用于哪些场合应用
答：TN-C系统又叫三相四线制，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。

如果PEN线断线，可使接PEN线的外露可导电部分带电而造成人身触电危险。

TN-C系统在我国低压配电系统中应用最为普遍，但不适于对安全和抗电磁干扰要求高的场所。

TN-S系统三相五线制，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。

TN-S系统主要用于对安全要求较高(如潮湿易触电的浴室和居民住宅等)的场所及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。

该系统综合了TN-C系统和TN-S系统的特点，因此比较灵活，对安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所，宜采用TN-S系统，而其他一般场所则采用TN-C系统。

TT系统中性点直接接地，而其中设备的外露可导电部分均各自经PE线单独接地。

由于TT系统中各设备的外露可导电部分的接地PE线是分开的，互无电气联系，因此相互之间不会发生电磁干扰问题。

但是该系统因漏电电流较小可能不足以使线路的过电流保护动作，从而使漏电设备的外露可导电部分长期带电，因此该系统必须装设灵敏度较高的漏电保护装置.该系统适用于安全要求及对抗电磁干扰要求较高的场所。

IT系统中性点不接地，或经高阻抗接地。

该系统没有N线，因此不适于接额定电压为系统相电压的单相用电设备，只能接额定电压为系统线电压的单相用电设备。

IT系统主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所，特别是矿山、井下等场所的供电。

第一章习题
第二章 思考题
2-1 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
答：电力负荷按对供电可靠性可分为三类，一级负荷，二级负荷和三级负荷。

对供电的要求：一级负荷要求最严，应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源应不同时受到损坏，在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。

为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。

二级负荷要求比一级负荷低，应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台，从而做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。

三级负荷要求最低，没有特殊要求，一般有单回路电力线路供电。

2-2工厂用电设备按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
2-3 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
2-4 什么叫计算负荷为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷正确确定计算负荷有何意义
答:计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷.
导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t 为发热时间常数.对中小截面的导体.其t 约为10min 左右,故截流倒替约经 30min 后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min 还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷 Pc 实际上与30min 最大负荷基本是相当的。

计算负荷是供电设计计算的基本依据.计算符合的确定是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理.计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.
2-5 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 答：需要系数法的特点是简单方便，计算结果较符合实际，而长期使用已积累了各种设备的需要系数，是世界各国普遍采用的方法，适用于多组三相用电设备的计算负荷。

二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。

2-6 在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的计算负荷和计算电流分别相加来求得为什么应如何正确计算
答：不能。

因为各组的功率因素不一定相同，因此视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的计算负荷和计算电流分别相加来求得。

在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数。

总的计算负荷为：
23023030Q P S +=
总的计算电流为：
2-7 在接有单相用电设备的三相线路中, 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷?
答： 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算。

三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷。

2-8 什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算各有何用途 答：1.平均功率因数是指在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数。

平均功率因数的计算： (1）由消耗的电能计算
式中，Wa 为某一时间内消耗的有功电能（可由有功电度表读出）；Wr 为某一时间内消
耗的无功电能（可由无功电度表读出）。

若用户在电费计量点装设感性和容性的无功电度表来分别计量感性无功电能（WaL ）和容性无功电能（Wrc ），按以下公式计算： （2）由计算负荷计算
2
22)(
11)
()(cos c c c c c
av av av P Q Q P P S P αββααϕ+=
+==
式中，α为有功负荷系数（一般为~）；β为无功负荷系数（一般为~）。

供电部门根据月平均功率因数调整用户的电费电价，即实行高奖低罚的奖惩制度。

2．最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数。

最大负荷时功率因数计算：
式中，C P 最大有功计算负
荷，C Q 最大无功计算负荷。

N
U S I 330
30=
2
2
22222)(
11)()(cos r
a r a a r a a
aV
av av
av W W W W W t
W t W t W Q P P +=
+=
+=
+=
ϕ2
2)(cos rL rc r a
av W W W W ++=
ϕC
C c Q P =
ϕcos
2-9 为什么要进行无功功率补偿如何确定无功补偿容量
答：无功功率补偿可以提高功率因数，降低电能损耗, 降低电压损失，提高供电设备利用率。

补偿容量计算： （1） 采用固定补偿
cc av av1av2Q P tg tg ϕϕ=（－）
式中，Qcc 为补偿容量；Pav 为平均有功负荷，Pav =αPc 或Wa/t ，Pc 为
负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，Wa 为时间t 内消耗的电能； tgφav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgφav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgφav1－tgφav2称为补偿率，可用△qc 表示 （2）采用自动补偿
Qcc=Pc （tgφ1－tgφ2）
2-10 什么是尖峰电流如何计算单台和多台设备的尖峰电流
答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1～2秒的短时最大负荷电流。

计算：P47
第二章 习题
第三章思考题
3-1 什么叫短路短路故障产生原因有哪些短路对电力系统有哪些危害？
答: 短路是不同相之间,相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接.
短路种类有三相短路,两相短路,单相短路和两相接地短路.
短路的原因主要有设备长期运行,绝缘自然老化,操作过电压,雷电过电压,
绝缘受到机械损伤等.
短路的危害:
1）短路产生很大的热量,导体温度身高,将绝缘损坏.
2）短路产生巨大的电动力,使电器设备受到机械损坏
3）短路使系统电压严重减低,电器设备正常工作受到破坏.
4）短路造成停电,给国家经济带来损失,给人民生活带累不便.
5）严重的短路将影响电力系统运行的稳定性,使并联运行的同步发电机失去同步,严重的可能造成系统解列,甚至崩溃.
6）单相短路产生的不平横磁场,对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁
干扰,影响其正常工作.
3-2 短路有哪些形式哪种短路的可能性最大哪种短路危害最为严重
答：短路的形式有：三相短路、两相短路和单相短路。

发生单相短路的可能性最大。

三相短路的短路电流最大，因此造成的危害
最严重。

3-3 什么叫无限大容量电力系统它有什么特点在无限大系统中发生短路，短路
电流将如何变化能否突然增大为什么
答：无限大容量系统的指端电压保持恒定，没有内部阻抗和容量无限大的系统.
它的特征有：统的容量无限大，系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程
中维持不变。

三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回
路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产
生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电
流。

短路电流周期分量按正弦规律变化，而非周期分量是按指数规律衰减，最终为零，又称自由分量。

答：短路冲击电流是短路全电流的最大瞬时值. 高压系统Ksh=,ish=″,Ish=″，低压系统Ksh=,ish=″,Ish=″
短路次暂态电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值.
短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流.无限大容量系统 I ″=I P = I ∞，高压系统ish=″,Ish=″，低压系统ish=″,Ish=″
答：短路计算中的阻抗采用有名单位“欧姆”就叫欧姆法。

短路计算中有关物理量是采用标幺值（相对值）的就叫标幺法。

特点：系统大，电压等级多，用标幺值比较方便；系统小，直接使用欧姆法简便。

答：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U N 高5%。

3-9 什么叫短路电流的电动效应它应该采用哪一个短路电流来计算
答：短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。

短路电流的电动力效应是当电路短路时，短路冲击电流流过导体瞬间，导线间相互电磁作用产生的力。

三相线路发生三相短路时中间相导体所受的电动力比两相短路时导体所受
的电动力大，因此校验电器和导体的动稳定性时，一般应采用三相短路冲击电流
3-10 在短路点附近有大容量交流电动机运行时，电动机对短路计算有什么影响？
答：供配电系统发生短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点
的电压可降为零。

接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在
(3)
sh )3(I 或sh i
处系统的残压，此时电动机将和发动机一样，向短路点馈送短路电流，同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减。

3-11 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对母线，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么 答：对一般开关电器
母线及绝缘导线和电缆等导体热稳定校验:
其中：C ——为热稳定系数；可由附表7查得。

Amin ——导体的热稳定最小截面
第三章 习题
C t I A ima )
3(min ∞
=
第四章思考题
4-1 什么叫室内（户内)变电所和室外（户外）变电所车间内变电所和附设变电所各有何特点各适用于什么情况
答：（1）室内型变电所：车间附设变电所，车间内变电所，独立变电所，地下变电所和楼上变电所。

户外型变电所：露天变电所，半露天变电所和杆上变电所。

（2）车间内变电所是变压器位于车间内的单独房间内，变压器室大门朝向车间内。

车间附设变电所是变电所变压器的一面墙或几面墙与车间建筑的墙体共用，变压器室的大门朝向车间外。

（3）在负荷较大的多跨厂房，负荷中心在厂房中央且环境许可时，可采用车间内变电所；在生产面积比较小而紧凑和生产流程要经常调整，设备也要相应变动的生产车间，宜采用附设变电所的形式。

4-2 我国6-10KV 配电变压器常用哪两种联接组？在三相严重不平衡或3次谐波电流突出的场合宜采用哪种联接组？
—12）和答：我国6-10KV配电变压器的常用的联接组别为：Yyn0（即Y/Y
—11）
Dyn11（Δ/Y
自96年开始，我国已逐步推广应用 Dyn11 型变压器，在三相严重不平衡或3次谐波电流突出的场合尤其应采用这种联接组。

4-3 工厂或车间变电所的主变压器台数和容量如何确定？
答：（1）变压器台数的确定
a 应满足用电负荷对可靠性的要求。

在一二级负荷的变电所中，选择两台主变
压器，当在技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；
b 对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济
合理时可采用两台主变压器.
c 三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。

（2）变压器容量的确定
装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,考虑负
荷发展应留有一定的容量裕度,并考虑变压器的经济运行,即 SN>=~Sc
装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件:
a 任一台主变压器运行时,应满足总计算负荷的60%~70%的要求,即 SN=~Sc
b 任一台变压器单独运行时,应能满足全部一二级负荷Sc(I+II)的要求,即
SN>=Sc(I+II)
4-4 电力变压器并列运行必须满足哪些条件？联接组不同的变压器并列运行有
什么危险并列变压器的容量差别太大有何不好
答：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。

联接组不同的变压器并列运行可能使变压器组烧毁。

如果容量相差悬殊，不仅运行很不方便，而且在变压器特性稍有差异时，
变压器间的环流将相当显著，特别是容量小的变压器容易过负荷或烧毁。

4-5 电流互感器和电压互感器各有哪些功能电流互感器工作时二次侧为什么不
能开路互感器二次侧有一端为什么必须接地
答：（1）P80功能：用来使仪表、继电器等二次侧设备与主电路绝缘。

用来扩大仪表、继电器等二次侧设备的应用范围。

使测量仪表和继电器标准化。

（2）电流互感器在工作时，由于二次回路串联的是电流线圈，阻抗很小，近似
接近于短路状态。

由I1N1-I2N2=I0N1可知，I1N1绝大部分与I2N2抵消，所
以I0N1很小，I0只有一次侧电流I1的百分之几，非常之小，但当二次侧开路
时有I2=0，使得I0=I1，而I1取决于一次侧电路的负荷，与互感器二次侧负荷
的变化无关，从而使I0突然增大到I1，要比正常工作时增大几十倍，会产生
铁芯过热，并产生剩磁，降低了铁芯的准确度；同时在二次侧感应出高电压，
危及人身和设备安全。

（3）为了防止一、二次侧绕阻间绝缘击穿时，一次侧的高压传入二次侧，危及
人身和设备安全。

4-6 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。