现代供电技术王福忠版课后习题答案

第一章

1-8 什么条件下适合采用双回路或者环形供电系统?当变电所35kV电源取自环形电网时，其主结线采用哪种方式较为合适?

对于供电可靠性要求较高，要求供电质量较好时适合采用双回路或者环形供电系统

当主变为35kv，容量在7500kV A及以上；电压60kv，容量在10000kV A及以上；电压110kv，容量在31500kV A以上时，其空载电流就超过了隔离开关的切、合能力。此时必须改用由五个断路器组成的全桥结线，才能满足要求。

1-9什么叫桥式结线?试述各种桥式结线的优缺点及其应用范围。

1-5 对于具有两回电源进线，两台降压变压器的矿井终端总降压变电所可采用桥式结线。它实质上是用一座由一台断路器和两台隔离开关横联跨接的“桥”，来联接两个35～110kV“线路一一变压器组”的高压侧，从而用较少的断路器组成一个可靠性较高的，操作灵活的双回路变、配电系统。

桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，可分为内桥、外桥和全桥三种。

1．内桥结线

这种接线的跨接桥靠近变压器侧，桥断路器装在线路断路器之内，变压器回路仅装隔离开关，由三台断路器构成“”形，故称为内桥。内桥结线提高了变电所供电的可靠性，倒换线路操作方便，设备投资与占地面积较少，缺点是倒换变压器和扩建成全桥不如外桥方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少，高压侧无穿越功率的终端变电所。

2．外桥结线

这种接线的跨接桥靠近线路侧，桥断路器装在变压器断路器之外，进线回路仅装隔离开关，由三台断路器构成“”形，故称外桥。外桥结线倒换变压器操作方便，易于过渡到全桥结线，且投资少，其运行的灵活性与供电的可靠性和内桥结线类似；它的缺点是倒换线路不方便，故适用于进线距离短，主变压器需经常切换的矿井终端变电所。

3．全桥结线

这种结线，跨接桥居中，进线回路与变匿器回路均装有断路器，由五台断路器构成“H”形，故称为全桥。全桥结线适应性强，供电可靠性高，操作方便，运行灵活，并易于发展成单母线分段的中间变电所；它的缺点是设备多，投资大，变电所占地面积大，故适用于负荷较大，对供电要求较高的大型矿井终端变电所。

1-10 怎样将全桥结线的35kV终端变电所扩展为单母线分段的中间变电所?

扩展

前

扩展

后

1

-11

绘制

两种

具有

一级

负荷

并设

置两台变压器的车间变电所主结线图。

1-12 中性点接地方式有哪几种类型?各有何特点?

电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地(又称大电流接地系统)和中性点不接地或经消弧线圈接地(又称小电流接地系统)两种接地方式，各接地方式的特点如下：

1．中性点直接接地系统

这种系统的优点是：当发生单相接地时，非故障两相的电压不升高，由于接地电流非常大，不会发生间歇性电弧，同时内部过电压倍数较小，因而可以降低对线路绝缘水平的要求。由于单相接地就是单相短路，短路电流较大，保护装置迅速而可靠地动作，缩短了故障存在的时间。

缺点是：因短路电流大，开关及电气设备有时要选用较大的容量或规格。当发生短路时若未能及时切除，会严重影响整个系统的稳定性，而且对通讯的干扰强烈，故常用于110kV 及以上的电网。对于380V 低压电网，由于用户需要380V 和220V 两种电压等原因，故也采用中性点直接接地系统。

2．中性点不接地系统

这种系统在正常工作时供电变压器的中性点，不接地。对于短距离低压输电线，它的对地电容较小，发生接地故障时入地电流较小，对通讯线的干扰也较小，瞬时性接地故障往往能自动消除；对于长距离高压输电线，由于线路对地电容较大，单相接地电容电流较大时(6kV 系统达30A ，35kV 系统大于10A)，接地处容易发生间歇性电弧，在电网中引起高频振荡产生过电压，使电网对地绝缘较低处发生接地短路故障，因而对接地电流值有一定的限制规定。

(即升为线电压)，危及相间绝缘，易造成两相接地短路，当单相接地电容电流较大时，易产生间歇性电弧接地过电压，而且内部过电压的倍数也较高。这冲系统的优点是：一相接地时，接地电流小，保护装置不动作，电网还可以继续运行一段时间，待作好准备后故障线路再停电。由于3～60kV 电网在供电系统中占的比重很大，如果采用接地系统，则一相接地就会导致停电，降低了供电的可靠性，故我国3～60kV 电网均采用中性点不接地系统。

3．中性点经消弧线圈接地系统

这种系统主要是利用消弧线圈(电抗器)的感性电流补偿电网对地的电容电流，可减小单相接地时接地点的电流，不产生电弧，避免发生电弧接地过电压。完全补偿的条件是31/L C ωω=，为了避免电网参数改变时产生串联谐振，一般采取过补偿运行。这种系统的缺点是：因要根据运行网路的长短决定消弧线圈投入的数量与地点，故系统运行较复杂，设备投资较大，实现选择性接地保护困难。

1-13 在中性点经消弧线圈接地的系统中，为什么三相线路对地分布电容不对称，或出现一相断线时，就可能出现消弧线圈与分布电容的串联谐振?为什么一旦系统出现这种串联谐振，变压器的中性点就可能出现危险的高电位?

1-8 如图1-3所示，为变压器中性点经消弧线圈L 接地的供电系统。当三相线路对地分布电容不对称或出现一相断线时，线路参数不再是对称的，因此负载中性点将发生位移，导致0点与'

0点之间出现电位差。由于线路参数的变化使C 与L 的关系恰好符合公式1/0L C ωω-=时，在电压U OO ´的作用下，线路对地回路将发生消弧线圈与对地分布电容的串联谐振。回路一旦出现串联谐振，由于总阻抗几乎为零，故即使U OO ´的数值不大，回路中也会流过很大的电流0i ，0i

流过消弧线圈L ，产生较大的压降，使变压器中性点0对地呈现高电位，极易损坏变压器的对地绝缘。

图1-3对地回路的串联谐振示意图

1-14为什么我国380/220V 低压配电系统采用中性点直接接地的运行方式?

对于380/220V 低压配电系统，我国广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线N 和保护线PE 。中性线N 的功能，一是用于需要220V 相电压的单相设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减式少负荷中性点的电位偏移。保护线PE 的功能，是防止发生触电事故，保证人身安全。通过公共的PE 线，将电气设备外露的可导电部分连接到电源的接地中性点上，当系统中设备发生单相接地（碰壳）故障时，便形成单相短路，使保护动作，开关跳闸，切除故障设备，从而防止人身触电。这种保护称为保护接零。

1-15 某企业35/10kV 总降压变电所的10kV 单母线用断路器分段，其中左段联有10kV 架空线20km 、10kV 电缆10km ，右段母线联有10kV 架空线15km 、10kV 电缆14km ，试求该10kV 系统的最大和最小单相接地电流（变电所10kV 母线上未装设消弧线圈）。 根据经验公式350

)35(N ca ch in E U L L K I += 最小电流12.26kA 最大电流为21E E I I +=29kA

第二章

2-1 企业用电设备按工作制分那几类?各有什么特点?

答：企业用电设备，按其工作制分，有长期连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。

1．长期连续工作制：这类工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风机、空气压缩机、水泵、电动发电机等。对长期工作制的用电设备有：N N P P =μ

2．短时工作制：这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间相当长。如煤矿井下的排水泵等。对这类用点设备也同样有：N N P P =μ

3. 短时连续工作制：这类工作制的用电设备周期性的工作。如此反复运行，而工作周期一般不超过10min 。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。

2-2 什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性?

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，用 表示ε表示

T ——工作周期，s ； t ——工作周期内的工作时间，s ；0t ——工作周期内的停歇时间，s 。

补充：断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。

同一用电设备，在不同的负荷持续率工作时，其输出功率是不同的。因此，计算负荷时，必须考虑到设备容量所对应的负荷持续率，而且要按规定的负荷持续率进行用电设备容量的统一换算。并且，这种换算应该是等效换算，即按同一周期内相同发热条件来进行换算。由

于电流I 通过设备在时间t 时间内产生的热量为Rt I 2，因此，在设备电阻不变而产生热量