第11章思考题和习题解答

第11章供配电系统的运行和管理
11-1．节约电能有何重要意义
答：节约电能的意义主要表现为：
1．缓解电力供需矛盾。

节约电能可以节约煤炭、水力、石油等一次能源，使整个能源资源得到合理使用，缓解电力供需矛盾,并能减轻能源部门和交通运输部门的紧张程度。

2．节约国家的基建投资。

节约电能可以节约国家用于发电、输配电及用电设备所需要的投资，给整个国民经济带来很大的利益,有利于国民经济的发展。

3．提高企业的经济效益。

节约电能可以减少企业的电费开支，降低生产成本，积累资金，提高企业的经济效益。

4．推动企业用电合理化。

节约电能可以推动企业采用新技术、新材料、新设备、新工艺，加速设备改造和工艺改革，从而提高企业的经营管理水平，使企业生产能力得到充分发挥，促进企业生产水平的不断发展和提高。

11-2．什么叫负荷调整有哪些主要调整措施
答：根据供电系统的电能供应情况及各类用户不同的用电规律，合理地安排各类用户的用点时间，以降低负荷高峰，填补负荷的低谷（即所谓的“削峰填谷”），充分发挥发、变电设备的潜能，提高系统的供电能力。

负荷调整的主要措施：
①同一地区各厂的厂休日错开；
②同一厂内各车间的上下班时间错开，使各个车间的高峰负荷分散；
③调整大容量用电设备的用点时间，使它避开高峰负荷时间用电，做到各时段负荷均衡，从而提高了变压器的负荷系数和功率因数，减少电能的损耗。

④实行“阶梯电价+分时电价”的综合电价模式。

“阶梯电价”全名为“阶梯式累进电价”，是指把户均用电量设置为若干个阶梯，随着户均消费电量的增长，电价逐级递增。

峰谷分时
电价是指根据电网的负荷变化情况，将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等时段，各时段电价不同，以鼓励用电客户合理安排用电时间，削峰填谷，提高电力资源的利用效率。

11-3．什么叫经济运行什么叫变压器的经济负荷
答：经济运行是指整个电力系统的有功损耗最小，获得最佳经济效益的设备运行方式。

变压器的经济负荷，就是应满足变压器单位容量的综合有功损耗△P/S 为最小值的条件。

即d(△P/S)/dS=0，可得变压器的经济负荷为
.ec T N S S =
11-4．什么叫电压偏差对电动机、电光源有什么影响
答：电压偏差是实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数表示，即
100%⨯-=∆N
N U U U U 电压偏差对电动机的影响：
①对感应电动机的影响，由于转矩与端电压的平方成正比，端电压偏低时，不仅电动机的启动难，负荷电流增大，引起过热，缩短电机的使用寿命，而且转速下降，会降低效率，减少产量，影响品质。

电机端电压偏高，其负荷电流和温升也将增加，绝缘受损加剧，也会缩短寿命。

②对同步电机的影响，当同步电动机的端电压偏高或偏低时，其转速虽然保持不变，但转矩与电压的平方成正比，所以会对转矩、负荷电流、温升产生不利影响。

对电光源的影响：电压偏差对白炽灯的 影响最为显著，端电压降低时照度降低，影响视力，荧光灯不易启动，端电压偏高是其使用寿命将大大降低。

11-5．各电压等级的电压偏差允许值分别是多少各种用电设备的电压偏差允许值又是多少 答： GB/T12325-2008《电能质量 供电电压偏差》规定了我国供电电压偏差的限值，见表1-2。

供电电压是指供电点处的线电压或相电压。

表1-2 供电电压偏差的限值（GB/T12325-2008）
注：①如供电电压偏差均为正偏差或均为负偏差时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。

② 对供电点短路容量较小，供电距离较长以及供电电压偏差有特殊要求的用户，供、由用户双方协商
确定。

用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其性能将直接受到影响，影响的程度视电压偏差的大小而定。

在正常运行情况下，用电设备端子电压偏差限值宜符合表1-3要求。

表1-3 用电设备端子电压偏差的限值（GB50052-2009）
11-6．供配电系统中有哪些电压调节方法
答：电压调节方法有改变发电机端电压调压、改变变压器变比调压、改变无功功率分布调压、串联电容器调压。

11-7．按调压要求确定无功补偿设备容量的计算方法，与提高功率因数所需无功补偿设备容的计算方法有何不同
答：按调压要求确定无功补偿设备容量的计算方法为
()'''2221000c c c U Q U U X
=- 按提高功率因数所需无功补偿设备容的计算方法为
()
12tan tan c av av av Q P ϕϕ=-
11-8．电压/无功综合控制工作原理是什么有何优点
答：电压/无功综合控制工作原理是变电站根据主站传来的或设定的电压和功率因数为控制目标，利用变电站的并联电容器组、电抗器组和有载调压变压器，对电压和功率因数就地进行自动控制。

按图11-4进行控制。

可以实现电压-无功优化控制，使电压合格率大大提高，损耗降低，取得很好的经济效益。

11-9．什么叫电压波动电压波动程度用什么衡量我国如何规定电压变动d 和电压变动频度r 的限值
答：电压波动是指电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的变化。

电压波动程度用电压变动和电压变动频度衡量。

电压变动d 是以电压方均根值变动的时间特性曲线上相邻两个极值电压最大值U m ax 与 电压最小值U m in 之差，与系统标称电压U N 比值的百分数表示，即
%100min max ⨯-=N
U U U d 电压变动频度r 是指单位时间内电压波动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动），一般以次/h 作为电压变动频度的单位。

同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms ，则算一次变动。

GB12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》对电压变动限值作了规定，电力系统公共连接点处（电力系统中一个以上用户的连接处）由波动负荷产生的电压变动限值d 与电压变动频度r 和电压等级有关，详见下表：
电压变动限值
注：1.很小的变动频度（每日小于一次），电压变动限值d还可以放宽，但不在本标准中规定。

2.对于随机性不规则的电压波动，如电弧炉负荷引起的电压波动，表中标有“*”的值为其限值。

3.对于220 kV以上超高压（EHV）系统的电压波动限值可参照高压（H V）系统执行。

11-10．电压波动是如何产生的有什么么危害
答：电压波动主要是大型用电设备负载快速变化引起冲击性负荷造成的，大型电动机的直接起停及加减载,比如轧钢机咬钢、起重机提升起动、电弧炉熔化期发生的短路,电弧焊机引弧,电气机车起动或爬坡等都有冲击性负荷产生。

负荷急剧变化，使电网的电压损耗相应变动。

电压波动的危害：电压波动会使用电设备的性能恶化；自动装置、远动装置、电子设备和计算机无法正常工作；影响电动机的正常起动，甚至使电动机无法起动；对同步电动机还可引起其转子振动；使照明灯发生明显的闪烁，严重影响视觉，使人无法正常生产、工作和学习。

11-11 什么叫电压闪变电压闪变程度用什么衡量我国如何规定电压闪变的限值电压闪变有何危害
答：电压闪变是电压波动在一段时间内的累计效果，它通过灯光照度不稳定造成的视觉感受来反映。

闪变程度主要用短时间闪变值和长时间闪变值来衡量。

短时间闪变值P
st
是衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计值，短时间闪变值的基本记录周期为10min。

长时间闪变值P
lt 是由短时间闪变值P
st
推算出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量
值，长时间闪变值的基本记录周期为2h。

GB12326-2008《电能质量电压波动和闪变》对电压闪变限值作了如下规定：
①电力系统公共连接点处，在系统正常运行的较小方式下，以一周（168h）为周期有
的长时间闪变值P
lt
都应满足表1-5闪变限值的要求。

表1-5 闪变限值
②任何一个波动负荷用户在电力系统公共连接点单独引起的闪变，一般应满足下列要求。

LV 和MV 用户的闪变限值见表1-6；对于HV 用户，满足max )/(PC S S ∆＜%；满足P lt ＜的单个波动负荷用户。

表1-6 LV 和MV 用户的闪变限值（GB/T12326-2008）
注：表中S ∆为波动负荷视在功率的变动；PC S 为电网公共连接点的短路容量。

功率负荷引起电网电压波动时，将使由该电网供电的照明灯光发生闪烁。

电压波动是否会引起闪变，主要决定于电压波动的频度、波动量和电光源的类型以及工作场所对照明质量 的要求等。

偶然产生的电压波动，即使是较大的电压波动，如大容量电动机直接起动引起电压降落，对人们视觉影响也是不大的。

但当电压波动的频度在10HZ 至20HZ 时，即使是很小的电压波动，也会引起闪变。

闪变会引起人们视觉不适和情绪烦燥，对电视机等电子设备产生有害影响。

从而影响人们正常生活和工作。

11-12 电压波动如何测量和估算大容量电动机起动时的电压波动如何估算
答：1。

电压波动的测量和估算
当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值曲线U(t)的测量，对电压进行评估，单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。

当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为i P ∆和i Q ∆时，
可用下式计算电
压变动。

2N i L i L U Q X P R d ∆+∆=
式中L R 、L X 分别为电网阻抗的电阻、电抗分量。

在高压电网中，一般L X >>L R ，电压变动可近似为
%100⨯∆≈
K i S Q d 式中K S 为考察点（一般为公共连接点）在正常较小方式下的短路容量。

在无功功率的变化量为主要成分时（例如大容量电动机 ）， 电压变动采用上两式 进行粗略估计。

对于三相平衡的负荷，电压变动为
%100⨯∆≈
K i S S d 式中i S ∆为三相负荷的变化量。

对于相间单相负荷，电压变动为
%1003⨯∆≈K
i S S d 式中i S ∆为相间单相负荷的变化量。

注：当缺正常较小方式的短路容量时，设计的系统短路容量可用投产时系统最大短路容量乘系数进行计算。

2．大容量电动机起动时电压波动的估算
电动机供电系统示意图及其等值电路如图所示，图中，X LR 为母线到电动机的线路和电抗器的等效电抗；X L 为该母线所接其它负荷的等效电抗；X T 为变压器电抗；X S 为系统电抗。

为了使计算过程简化，假设电动机绕组的电阻忽略不计，其它的负荷用一个等值电抗来代替。

在电动机起动瞬间，电动机回路等值电抗为st X =M
st LR X X 。

+，根据阻抗分压原理可得电动机起动时母线的额定标么值为
*B U =L st kB L st X X X X X ∥∥+*S U =L
st kB kB Q S S S ++*S U 式中
式中M st k .、NM
P 、M η、M φcos 分别为电动机起动电流倍数，额定功率，运行效率；功率因数。

电动机起动时，电动机端电压为：
*M U =ＬＲＭＭX X X st st .*B U =stM
st S S *B U 电动机起动时，母线的电压波动或电压突降为：
d =（1-*B U ）×100 可见电抗LR X 越大，则母线电压波动越小，电动机起动时电动机端电压越低。

11-13 电压闪变如何测量和估算电弧炉引起的电压波动和闪变如何估算
答：1。

电压闪变的测量和估算
各种类型电压波动引起的闪变均可采用符合IEC6100-4-15：1996的闪变仪进行直接测量，闪变仪有模拟式和数字式两类。

这是闪变量值判定的基准方法。

对于三相等概率的波动负荷，可任选一相测量。

当负荷为周期性等间隔矩形波（或阶跃波）时，闪变可通过其电压变动d 和频度r 进行估算。

已知电压波动d 和频度r 时，可以利用图11-5单位闪变曲线（
=1）或表11-1，由
r 查出对应于=1时的电压波动，计算出其短时间闪变值，即
lim st d P d =
2．电弧炉引起的电压波动和闪变的估算
电弧炉在运行过程中，特别是在熔化期中，随机且大幅度波动的无功功率会引起供电母线电压的严重波动和闪变，电弧炉在熔化期电极和炉料接触可以有开路和短路两种极端状态，当相继出现这两种状态时，其最大无功功率变动量∆Qmax 就等于短路容量SK 。

电弧炉在公共连接点引起的最大电压变动
，可通过其最大无功功率，由下式 计算获得
%100⨯∆≈K
i S Q d 电弧炉在公共连接点引起的电压闪变大小主要与
也与电弧炉的类型、炉变参数、短网、冶炼的工艺、炉料的状态等有关。

电弧炉引起的长时间闪变值可用下式粗略的估算
max d K P lt lt ⋅=
式中，lt K 为长时间闪变值换算系数，交流电弧炉取，直流电弧炉取，精炼电弧炉取，康斯丁交流电弧炉电弧炉取。

电弧炉引起的短时间闪变值可用电弧炉引起的电压变动d 按下式粗略的估算
d P st 5.0=
11-14抑制电压波动和电压闪变的措施有哪些
答：要减少电压波动和闪变，主要从提高供电系统短路容量和减少冲击负荷无功功率变化量两个方面入手，目前抑制电压波动和闪变的主要措施有：
1．采用专用变压器或专用线路对负荷变动剧烈的大型电气设备单独供电。

2．设法增大供电容量，减少系统阻抗，使系统的电压损失减少，从而减少负荷变动时引起的电压波动。

3．由大的电网来承担供点任务，提高供电电压等级。

4．采用响应快、能“吸收”冲击无功功率的静止型无功补偿装置。

静止型无功补偿装
置是通过改变它所吸收的无功功率以平衡电弧炉等设备所需无功功率的变化，使得电源供出的无功功率变化幅度变小，从而减少公共连接点电压的波动。

补偿器的无功功率元件是电抗器和电容器，通过对它们的调节来改变它所吸收的无功功率。

5.多台电弧焊机宜均匀接在三相线路上，当容量较大时宜在线路上并联电容器。

11-15什么叫谐波什么叫间谐波谐波有什么危害
答：电力系统中，由于有大量非线性负荷，其电压、电流波形不是正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。

非正弦波通常是周期性交流量，含基波和各次谐波。

对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率与工频相同的分量称为基波，得到频率为基波频率整数倍的分量称为谐波，得到频率为基波频率非整数倍的分量称为间谐波。

谐波的危害有：
①对变压器的危害：
电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。

谐波还能产生共振及噪声。

②对感应电动机的危害：
电流和电压谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度升高。

同时谐波电流会改变电磁转距，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。

③对电力电容器的危害：
当高次谐波产生时，由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌人大量电流，因而导致过热、甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声。

④对开关设备的危害：
由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。

⑤对保护电器的危害：
电流中含有的谐波会产生额外转距，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。

⑥对计量仪表的危害：
计量仪表因为谐波会造成感应盘产生额外转距，引起误差，降低精度，甚至烧毁线圈。

⑦对电力电子设备的危害：
电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。

⑧对其它设备的危害：
高次谐波还会对电脑、通信、设备电视及音响设备、载波遥控设备等产生干扰，使通信中断，产生杂讯，甚至发生误动作，另外还会对照明设备产生影响。

11-16 供配电系统中有哪些谐波源
答：供配电系统中主要的谐波源是各种整流设备、电弧炉、感应炉以及现代工业设备为节能和控制使用的各种电力电子设备、各种家用电器、照明设备和电力变压器等。

11-17 抑制电网谐波的措施有哪些
答：对电网谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流，以便把谐波电压控制在限值以内。

抑制谐波电流主要有两个方面的措施：即降低谐波源的谐波电流含量和在谐波源处吸收谐波电流。

降低谐波源的谐波电流含量的方法有：增加整流变压器的相数；三相整流变压器采用采用Yd或Dy的接线；在谐波源处吸收谐波电流的方法有装设滤波器
11-18 变配电所有那些规章制度
答：变配电所的各项规章制度主要有：电气安全工作规程（包括安全用具管理）、电气运行操作规程（包括停、限电操作程序）、电气事故处理规程、电气设备维护检修制度、岗位责任制度、电气设备巡视检查制度、电气设备缺陷制度、运行交接班制度、安全保卫及消防制度。

11-19变配电所值班人员应具备哪些条件其职责是什么
答：（1）遵守变配电所值班制度,坚守工作岗位,做好安全保卫工作,确保变配电所的安全运行。

（2）掌握变配电所有关的运行知识、操作技能、规程与制度、常用操作术语。

懂得本变配电所内主要设备的基本构造与原理、各种继电保护装置的整定值与保护范围。

能分析处理设备的异常情况与事故情况。

能正确执行安全技术措施和安全组织措施。

（3）认真监视所内各种设备的运行情况，定期巡视检查，按照规定抄报各种运行数据，及时正确地填写“运行日志”。

发现设备运行不正常时要及时处理，并做好有关记录备查。

（4）按上级部门的调度命令进行操作，发生事故时进行紧急处理，并及时向有关方面汇报联系。

（5）保管好各种安全用具、仪表工具、资料，搞好设备清洁与环境卫生工作。

（6）认真执行交接班制度。

交接班时间如遇事故，接班人员可在当班人员的要求和主持下协助处理事故，如事故一时难以处理结束，在征得接班人员同意或上级同意后，可进行交接班。

11-20倒闸操作应注意哪些问题
答：①倒闸操作前应先在模拟图板上进行核对性模拟预演，无误后，在实地进行设备操作。

②操作中应认真执行监护复诵制。

发布操作命令和复诵操作命令都应严肃认真，声音宏亮清晰。

③按操作票填写的顺序操作，每完成一项，检查无误后在操作票该项前打“√”。

全部完成后还应复查。

④倒闸操作一般由两人进行，其中一个对设备较为熟悉者进行监护。

操作中发现疑问时，应立即停止操作，并向发令人报告，弄清问题后再进行操作。

不得擅自更改操作票。

⑤操作中应使用合格的安全用具，如绝缘棒、验电笔、绝缘手套、绝缘靴等。

雷电时，禁止进行户外电气设备的倒闸操作。

高峰负荷时要避免倒闸操作。

⑥发生人身触电事故时，可以不经许可即行断开有关设备的电源，但事后必须立即报告上级。

其它事故处理，如拉合断路器的单一操作及拉开接地刀闸等，可不用操作票。

但应记入操作记录本内。

11-21变配电所的各种开关形式，在事故停电后，送电操作如何
答：如果变配电所是在事故停电以后恢复送电，则操作步骤与所装设的开关形式有关。

①假如变电所高压侧装设的是高压断路器，则高压母线发生短路故障时，高压断路器自动跳闸。

在消除故障后可直接合上高压断路器恢复送电。

②假如变电所高压侧装设的是负荷开关，则在消除故障、更换熔断器熔管后，合上负荷开关恢复送电。

③假如变电所装设的是高压隔离开关加熔断器或跌落式熔断器（非负荷型），则在消除故障、更换熔管后，应先将变电所低压主开关或所有出线开关断开，然后才能闭合高压隔离开关或跌落式熔断器，最后再合上低压主开关或所有出线开关，恢复送电。

11-22在采用高压隔离开关—断路器及低压刀开关—断路器的线路中，送电和停电操作顺序有何不同
答：变电配所送电时，一般应从电源侧的开关合起，依次合到负荷侧的各开关。

按这种顺序操作，可使开关的合闸电流减至最小，比较安全，且万一某部分存在故障，该部分一合闸就会出现异常情况，故障容易被发现。

送电时操作顺序为：先合上母线侧隔离开关或刀开关，再合上线路侧隔离开关或刀开关，最后合上高低压断路器。

变电配所停电时，一般应从负荷侧的开关拉起，依次拉到电源侧开关。

按这各顺序操作，可使开关分断电流减至最小，比较安全。

若高压主开关是高压断路器或负荷开关，紧急情况下也可直接拉开高压断路器或负荷开关以实现快速切断电源。

停电操作顺序为：先断开高低压断路器，再断开线路侧隔离开关或刀开关，最后断开母线侧隔离开关或刀开关。

11-23电力变压器、配电设备各应巡视哪些项目周期多长
答：电力变压器的巡视检查，电力变压器是变电所的核心设备，值班人员应定时进行巡视检查，以便了解和掌握变压器的运行情况，及时发现其存在的缺陷或出现的异常情况，从而采取相应措施防止事故的发生或扩大，以保证供电的安全可靠。

电力变压器的巡视项目有：
（1）检查变压器油枕内和充油套管内油面的高度，封闭处有无渗、漏油现象。

如油面过高，可能是冷却装置运行不正常或变压器内部故障所致。

油面过低，可能有渗漏油现象。

变压器油正常时应为透明略带浅黄色。

如油质变深变暗，说明油质变坏。

（2）检查变压器的上层油温，一般不应超过85℃。

油温过高，可能是过负荷或内部故障引起。

（3）检查变压器响声是否正常。

正常响声应是均匀的嗡嗡音。

如果声音变沉重，说明变压器过负荷。

如果声音尖锐，说明电源电压过高。

（4）检查绝緣套管是否清洁，有无破损裂纹及放电烧伤痕迹；高低压接头的螺栓是否紧固，有无接触不良和发热现象。

（5）检查通风、冷却装置是否正常
（6）检查防爆管上的隔膜应完整无裂纹、无存油。

（7）检查吸湿器应畅通，硅胶吸潮不应到达饱和。

（8）瓦斯继电器无动作。

（9）检查外壳接地应良好。

（10）检查变压器周围有无影响其安全运行的异物（如易燃易爆品）和异常情况。

在巡视检查中发现的异常情况，应记入专用记录本内，重要情况应及时汇报上级，作出相应处理。

变配电设备的巡视期限规定：
⑴有人值班的变配电所，应每日巡视一次，每昼夜巡视一次。

35kV及以上的变配电所，则要求每班(三班制)巡视一次。

⑵无人值班的变配电室（其容量较小），应在每周高峰负荷时段巡视一次，夜巡一次。

⑶在打雷、刮风、雨雪、浓雾等恶劣天气里，应对室外装置进行白天或夜间的特殊巡视。

⑷新投运或出现异常的变配电设备，要加强巡视检查，密切监视其变化。

配电设备也应定期巡视检查，以便发现运行中出现的设备缺陷和故障，及时采取措施予以消除。

配电设备的主要巡视项目有：
（1）由母线及接头的外观或温度指示装置（如变色漆、示温蜡）的指示，检查母线及导体连接部分的发热温度是否超过允许值。

（2）绝缘瓷质部分有否油污、破损或闪络放电痕迹。

油断路器内绝缘油的颜色、油位是否正常，有无漏油现象。

（3）电缆及其接头有无漏油及其他异常情况。

（4）熔断器的熔体是否熔断，熔断器有无破损或放电现象。

二次回路中的设备如仪表、继电器等工作是否正常。

（5）接地装置与PE线、PEN线的连接处有无松脱、断线的情况。

（6）各配电设备的状态是否符合当时的运行要求。

停电检修部分是否已断开，所有可能。