电气工程基础作业二答案

作业二1、有几个参数反映架空输电线路？它们具体反映线路的什么特性？答：电阻R线路通过电流时产生的有功功率的损耗效应电感L:载体导流的磁场效应电导G:线路通电时绝缘介质产生的泄露电流以及导体附近空气游离而产生的有功功率损耗电容C:带电导体周围产生的磁场效应2、一条LGJQ-3×500 的分裂导线的输电线路，按等间距排列，间距为12m，每相分裂间距为400mm，导体直径为30.2mm。

求该线路每公里电抗和电纳。

3、一台SFL-15000/110 型双绕组变压器，额定容量为15MVA，额定变比为110/11kV，其试验参数为Pk=133kW，P0=50kW，Uk﹪=10.5，I0﹪=3.5，试计算归算到高压侧的各参数并画出等值电路。

4、与普通变压器相比，自耦变压器有哪些优缺点？自耦变压器运行需要注意哪些问题？答：1）、在大型超高压电力系统中，多数采用由自耦变压器来联接两个电压级的电力网，自耦变压器具有消耗材料少、投资低、损耗小等优点，得到广泛的应用。

另外，由于通常自耦变压器变比接近于1，导致短路电压百分数要比普通变压器小得多，所以在系统发生短路时，自耦变压器的情况将更为严重。

2）、自耦变压器除了与一般变压器运行特性相同之外，还需要注意的一些问题是： a，由于自耦变压器一、二次侧有直接的电的联系，为了防止高压侧单相接地故障而引起低压侧过电压，其中性点必须牢靠接地； b，自耦变压器两侧都需安装避雷器，以防止过电压； c，自耦变压器短路电压比普通变压器小得多，因此短路电流较普通双绕组变压器大，必要时，必须采取限制短路电流措施。

5、在开关电器断开的过程中，间隙的自由电子是如何产生的？试说明电弧的形成和熄灭过程。

解：切断电路瞬间，由于动静触头间的介质迅速游离，存在着一定浓度的带正电荷的离子和带负电荷的离子。

通过强电场发射、碰撞游离、热游离、热电子发射等过程，弧隙中带电质点不断增多，产生电弧电流。

电弧中存在的游离与去游离这两个性质相反过程的强弱对比决定了电弧的最终发展趋势，即当游离强于去游离时，电弧就会发生并燃烧剧烈;若去游离与游离过程达到平衡，电弧就会稳定燃烧；而去游离占优势时，电弧的燃烧即将减弱并最终熄灭。

6、什么叫介质强度恢复过程和电压恢复过程？它们与哪些因素有关？交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？解：弧隙中介质强度的恢复过程与电弧电流的大小有关，但主要决定于断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质、电弧的冷却条件等因素，描述的是弧隙介质绝缘能力由电弧电流过零的水平恢复至正常状态的过程。

恢复电压的变化过程是指施加于弧隙上的电压由弧隙电压过渡到电源电压的过程，以开关电器触头间电压描述，交流电弧恢复电压的变化过程与线路结构、参数、负荷性质有关。

交流电弧特点：1）交流电弧存在自然暂时熄弧点，与交流电流特性一样，交流电弧电流每半周期也要过零一次。

电流过零时，电弧自然暂时熄灭，与电弧中去游离程度有关。

2）交流电弧有动态伏安特性，由于弧隙电阻的非线性在一个周期内交流电弧与电压间关系随时间变化。

交流电弧电流过零时，电弧自然暂时熄灭。

此时，弧隙中存在着两个相互联系过程：间隙去游离和介质强度的恢复过程、弧隙上所承受的电压（恢复电压）的过程变化。

7、隔离开关与断路器的主要区别何在？它们的操作程序应如何正确配合？为防止误操作通常采用哪些措施？解：隔离开关与断路器的主要区别是隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备，它一般只用来关和断开有点无负荷的线路，而不能用以开断负荷电流和短路电流，需要与断路器配合使用。

配合程序：接通时先合上隔离开关，再和断路器；断开时先断开断路器，再打开隔离开关。

为防止误操作，隔离开关在结构上应满足以下要求：a.隔离开关在分闸状态时应有明显可见的断口，使运行人员能明确区分电器是否与电网断开，但在全封闭式配电装置中除外；b.隔离开关断点之间应有足够的距离、可靠的绝缘，在任何状态下都不能被击穿而引起过电压危及工作人员的安全；c.具有足够的短路稳定性，包括动稳定和热稳定；d.隔离开关应结构简单、动作可靠；e.带有接地闸刀的隔离开关应有保证操作顺序的闭锁装置，以供安全检查和检修完成后恢复正常运行。

8、开关器件的类型有哪些？它们具体能开关什么类型的电流？解：仅用于正常情况下断开或接通正常工作电流的开关设备，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器和磁力启动器等；仅在故障或过负情况下切断或闭合故障电流和过载电流的开关设备，如高低压断路器，既能断开或闭合正常工作电流，又能断开、闭合故障电流的开关设备，常见的有高低压断路器和低压控制开关；仅用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要指隔离开关，因为隔离开关没有灭弧装置。

9、比较有汇流母线接线和无汇流母线接线的特点、优缺点和适用范围？答：有汇流母线的主接线，由于汇流排的存在能起到汇总和分配电能的作用，故可以在进出线数目较多时使得整个主接线以母线为分界，分为进线部分与出线部分，接线简单明了、运行方便，也较便于发展和扩建，同时还可以在一定程度上提高运行可靠性。

与有汇流母线的主接线相比，无母线的主接线形式省去了母线这一环节，整个配电装置占地较省，并避免了因母线隔离开关故障而引起的供电中断，同时也降低了造价，但不易发展和扩建。

有母线的主接线形式中所采用的断路器的数目一般都大于连接回路的数目。

因而造成整个配电装置占地面积大，建设成本高。

对于一些对经济性要求较高的场合，在满足主接线可靠性要求的前提下，可考虑采用无汇流母线主接线。

10、试画出三个电源、三出回线的单母线不分段接线答：11、一台半断路器接线有何特点？如何运行？比较它与双母带旁路接线的利和弊？答：一台半断路器接线方式中在两组母线间装有三台断路器，可引接两个回路，断路数与回路数之比为3/2，故又称为3/2接线。

为防止一台断路器故障会同时切掉连于一串上的所有电源，往往采用“同名不同串”的布置。

与双母带旁路接线相比，一台半断路器接线具有一些优点也有一些缺点，优点：a，可靠性提高了，任一组母线故障或检修时，极端情况下，两组母线同时故障时也不会影响所有回路的工作，仅当中间的联络断路器故障时才会影响该串上回路的工作。

而双母带旁路接线可造成该回路短时停电；b，运行调度更灵活，正常运行时两组母线、全部断路器均投入，从而形成多环形供电，运行调度灵活；c，检修操作方便，隔离开关仅用作隔离电器，不需进行复杂的倒闸操作。

缺点：a，一个回路故障要跳开两台断路器，增加了维修工作量；b，继电保护整定复杂；c，配电装置配置困难；d，经济性较差。

12、电气主接线中为什么要限制短路电流？通常采用哪些方法？为什么？答：维持系统中某些节点处以一定短路电流水平，对提高系统的稳定性有重要意义，但短路电流过大，往往会造成很大伤害：a.由于切断事故电流的断路器开关能力不足及关联的电设备、输电线强度不足，使设备受损，甚至拖跨整个系统；b.在临近电力系统的通信线路中将引起感应过电压，造成通信设备故障；c.为满足短路的热稳定要求，须选用重型电器，从而使电网经济性大大下降。

因此，必须采取措施限制短路电流。

若电网运行中短路容量超过或接近允许的最大短路电流，则应采取合适措施限制短路电流。

从对影响短路电流大小的因素分析来看，限制短路电流可以从系统整体即电网部分和局部厂、站部分着手，包括：从系统结构、系统运行和设备上采取措施或在厂站处、线路上装设限流电抗器、专门限流装置；限制变压器中性点接地数目、接地方式，限制采用自耦变压器等措施。

13、如图所示带旁路的双母接线中，母联断路器QF6及其两侧隔离开关均在闭合状态，即按单母分段方式运行。

分析在1）QF5 没有检修和2）QF 5 正在检修时，要在出线L2 不停电的情况下检修QF4 应如何进行操作？答：假定，双母线上面一条为W2、下面一条为W1，正常情况下，L1工作在W2上，L2工作在W1上，Wp不带电，W1、W2同时工作。

不停电检修出线断路QF4的操作步骤如下：（1）QF5没有检修时；a.先合QF5两端的隔离开关QS10和QS9给旁路母线Wp充电；b.合QS16；c.断QF4、QS14、QS7后，即可检修QF4。

（2）QF5正在检修时；a.合QS8、QS4，开QS7、QS3；b.断QF6、QS11、QS12；c.连QS17；d.合QS11、QS12、QF16；e.连QS16；f.断QF4、QS14、QS7后，即可检修QF4。

14、什么是发电厂和变电所的厂用电及厂用电率？厂用电负荷是怎样分类的？各类厂用负荷对供电电源分别有什么要求？答：发电厂、变电所内拖动电机及全厂的运行操作、实验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，称为厂用电或自用电。

厂用电量占同一时期内全厂发电量的比值是一个能较好反映厂电运行经济技术水平的重要指标，常用厂用电率Kp 来表示：%100PNav cCOS p ⨯=ϕS K 式中，Kp 为厂用电率；Sc 为厂用电负荷，KV A ；cos φav 为年均功率因素，一般取为0.8；Pn 为发电机额定功率，KW 。

厂用负荷种类繁多，根据他们在生产中作用及突然停电对设备、人身造成危害的大小，常将厂用负荷分为以下四类：a.Ⅰ类负荷，这类负荷即使短时停电也会造成设备损坏、危及人身安全、及主机停运或出力减少等严重后果；b.Ⅱ类负荷，这类负荷允许较短时间停电（几秒至几分）恢复供电后不致引起生产紊乱；c.该类负荷长时间停电也不会直接影响生产；d.事故保安负荷，是一类机组在停机过程中及停机后一段时间内仍需保证供电的负荷。