《供电技术-第四版》课后题答案答案-第三章

电源点至短路点的总阻抗
X* 2max

X* smax

X
* l

X
* T

0.5 0.0877 1.1905 1.7782
短路参数为
I (3)* z2max

1 X*
2max
1 1.7782
0.5624
I I (3) z2max
(3)* z2max
Sj 3U av2
10 al
f (3)

10 6.4106 700105 m 8.73m
58.77
虽然求得的绝缘子间的最大跨距 lmax 8.73m ，但是为了布置方便选取的 跨距不得超过1.5~2m。
• 3-15 系统如图3-23所示。
1）试求母线B发生三相短路时的短路参数。 2）若母线采用铝母线（80×8）mm2，两相邻母线轴线间距为 20cm，水平放置，支柱式绝缘子数大于4，若已知绝缘子间的跨距 l 0.8m ，试校验该母线的动稳定性。 3）求绝缘子间允许的最大跨距 lmax 。 4）已知母线短路保护动作时间 tb 0.5s ，开关动作时间 tQA 0.15s ， 试校验该母线的热稳定性（ 0 40℃ ）
7.1429
电源点至短路点的总阻抗
X* max

X* smax

X
* l

X
* T

0.8333
0.0726

7.1429=8.0488
母线B的三相短路参数
I (3)* zmax

1 X*
max
1 8.0488
0.1242
Hale Waihona Puke Baidu
I I (3) zmax
(3)* zmax
kA 19.5401kA
S (3) zmax

I S (3)* zmax j

0.1242 100
MV A 12.42MV A
2）铝母线参数： h 0.08m b 0.008m a 0.2m
a 于是：h

b b

0.2 0.008 0.08 0.008
I2tj (2.65512 2.06)(kA)2 s 14.5221(kA)2 s I2t t (16.52 4)(kA)2 s 1089(kA)2 s
满足。
断流容量校验
SNkQF1
1000MV A

S (3) z1max
170.15MV A
，满足。
利用变压器高压侧三相短路参数进行QS1校验
电源点至短路点的总阻抗
X* 1max

X* smax

X
* l
0.5 0.0877=0.5877
短路参数为
I (3)* z1max

1 X*
1max

1 0.5877
1.7015
I I (3) z1max
(3)* z1max
Sj 3U av1

1.7015
100 3 37
4）考虑系统电源为无限大容量电源，短路电流周期分量的假想时间为：
tjz t tb tQA (0.5 0.15)s 0.65s
由于 tjz 0.65s<1s ，短路电流非周期分量产生的热量不宜忽略，tjfi 0.05s 所以， tj tjz tjfi (0.65 0.05)s 0.7s
Amin

I C
tj

I (3) zmax C
tj


17926.7 87

0.7

mm
2
172.4mm2

(80 8)mm2

640mm2
所以，母线B满足热稳定性校验。
• 3-16 系统如图3-24所示。
1）用有名值法计算系统中k点发生三相短路时的短路电流
I
、i (3) (3)
S I S (3) z2max
(3)* z2max j
0.5624 100
MV A 56.24MV A
利用10kV配电母线三相短路参数进行QF2校验
动稳定性校验
imaxQF2

50kA

i(3)
sh2max

7.8856kA ，满足。
热稳定性校验 tjz tb2 tQF1 (2 0.06)s 2.06s>1s
• 3-14 某配电所10kV配电装置铝母线（80×6）mm2，母线短路冲击
电流
i(3)
sh
11.65kA
，母线轴线间距为40cm，母线为水平放置，试根据
母线动稳定性求绝缘子间的最大跨距（设母线支柱式绝缘子个数在4个
以上）。
• 解：配电装置铝母线参数： h 0.08m b 0.006m a 0.4m
a
0.4
由于母线水平放置，因此： w bh2 / 6 (0.006 0.082 / 6)m3 6.4106 m3 铝母线的允许应力为(500~700)×105N/m2，取 al 700 105 N/m2 由于母线支柱式绝缘子个数在4个以上，所以绝缘子间的最大跨距：
lmax
a
0.2
铝母线的允许应力为(500~700)×105N/m2，取 al 700 105 N/m2
由于母线B支柱式绝缘子个数大于4，所以绝缘子间的最大跨距：
lmax
10al
f (3)
108.5333106 700105 m 2.5179m 942.2226
虽然求得的绝缘子间的最大跨距 lmax 2.5179m，但是为了布置方便选取的 跨距不得超过1.5~2m。

N/m
2
7.0667 106 N/m2
al
500105 N/m2
所以，母线B满足动稳定性校验。 3）由2）可知
f (3) 1.732k (ish3 )2 107 [1.7321 (32.9851103 )2 107 ]N/m 942.2226N/m
I I NQF1 fz1max I I NQS1 fz1max
QF1选择SW3-35，QS1选择GW2-35G/600 QF2 、QS2安装处的电网额定电压 UN2 10kV QF2 、QS2安装处的最大负荷电流
Ifz2max
SNT 3U NT2


6300 3 10.5

kA

2.6551kA
i(3)
sh1max

2.55I
(3) z1max

2.55 2.6551 kA
6.7705kA
I (3) sh1max

1.51I
(3) z1max

1.51 2.6551
kA 4.0092kA
S (3) z1max

I S (3)* z1max j
k sh
。图中
的电流互感器是三相安装的。
2）总结归纳用有名值计算低压系统短路电流的步骤。
解：1）① 考虑系统电源为无限大容量电源，系统电阻Rs＝0，系统电抗
Xs＝0 ② 变压器阻抗
RT

PCuNTU
2 NT2
S2 NT
于是：
a b 0.4 0.006 4.58 h b 0.08 0.006
查图3-14知，当
a b 2 时，不管 hb
b 如何取值，形状系数k均接近于1，故取k＝1。 h
f (3) 1.732k (ish3 )2 107 [1.732 1 (11.65103)2 107 ]N/m 58.77N/m
故忽略短路电流非周期分量产生的热量 tj tjz 2.06s
I2tj (3.09242 2.06)(kA)2 s 19.6997(kA)2 s I2t t (202 4)(kA)2 s 1600(kA)2 s 满足。
断流容量校验
I NkQF2

20kA

I (3) z2max
X* smax

Sj S (3)
kmax
100 200
0.5
线路电抗
X
* l

x0l
Sj U2
av1

0.4

3

100 372

0.0877
变压器电抗
X
* T

uk % 100
Sj SNT
7.5 100 100 6.3
1.1905
① 最大运行方式下，变压器高压侧发生三相短路时
• 3-13 系统如图3-22所示，试提出选择、校验图示系统中高压断路器 QF1、QF2和高压隔离开关QS1、QS2的参数，并简要说明选择时应如何 考虑这些参数。（主保护时间tb1＝0.05s，后备保护时间tb2＝2s）
• 解：1）按工作环境选型：QF1、QS1选择户外式； QF2、QS2选择户内式。
M

F (3)l 10


753.7781 10
0.8

N

m

60.3022N m
由于母线B水平放置，因此
w bh2 / 6 (0.008 0.082 / 6)m3 8.5333106 m3
母线材料在弯曲时产生的计算应力


M w


60.3022 8.5333106

2.1818
查图3-14知，当
a b 2 时，不管 hb
b h 如何取值，形状系数k均接近于1，故取k＝1。
F (3)
1.732k(ish3 )2
l a
107
[1.7321 (32.9851103)2

0.8 107 ]N 0.2

753.7781N
由于母线B支柱式绝缘子个数大于4，最大弯曲力矩

1.7015 100
MV A 170.15MV A
利用变压器高压侧三相短路参数进行QF1校验
动稳定性校验
imaxQF1

42kA

i(3)
sh1max

6.7705kA
，满足。
热稳定性校验 tjz tb2 tQF1 (2 0.06)s 2.06s>1s
故忽略短路电流非周期分量产生的热量 tj tjz 2.06s
解：1）取 Sj 100MV A 最大运行方式下，系统电抗
X* smax

Sj S (3)
kmax
100 0.8333 120
线路电抗
X
* l

x0l
Sj U2
av1
100 0.08110.52
0.0726
变压器电抗
X
* T

uk % 100
Sj SNT
4.5 100 100 0.63
2）按正常工作条件选择断路器和隔离开关的额定电压和额定电流
QF1 、QS1安装处的电网额定电压 UN1 35kV
QF1 、QS1安装处的最大负荷电流
Ifz1max
SNT 3U NT1



6300 3 35

A

103.923A
根据 U NQF1 U N1 U NQS1 U N1


0.5624

100 3 10.5

kA

3.0924kA
i(3)
sh2max

2.55I
(3) z2max

2.55 3.0924
kA 7.8856kA
I (3) sh2max

1.51I
(3) z2max

1.51 3.0924
kA 4.6695kA

A

346.4102A
根据 UNQF2 UN2 U NQS2 U N2
I I NQF2
fz2max
I I NQS2
fz2max
QF2选择ZN28-10， QS2选择GN19-10/400 3）按短路电流进行校验
取 Sj 100MV A
最大运行方式下，系统电抗
3.0924kA
，满足。
利用变压器高压侧三相短路参数进行QS2校验
动稳定性校验
imaxQS2

31. 5kA

i(3)
sh2max

7.8856kA ，满足。
热稳定性校验
I2tj (3.09242 2.06)(kA)2 s 19.6997(kA)2 s I2t t (12.52 4)(kA)2 s 624(kA)2 s 满足。
动稳定性校验
imaxQS1

42kA

i(3)
sh1max

6.7705kA
，满足。
热稳定性校验
I2tj (2.65512 2.06)(kA)2 s 14.5221(kA)2 s I2t t (202 4)(kA)2 s 1600(kA)2 s 满足。
② 最大运行方式下，10kV配电母线发生三相短路时
Sj 3U av2


0.1242

100 3 0.4

kA

17.9267kA
i(3)
shmax
1.84Iz(3m) ax

1.84 17.9267
kA 32.9851kA
I (3) shmax

1.09
I
(3) zmax

1.09 17.9267