《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31500kVA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。它实质上就是用一座由一台断路器与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、外桥与全桥三种。

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,缺点就是倒换变压器与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与内桥结线类似;它的缺点就是倒换线路不方便,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;它的缺点就是设备多,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)与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

这种系统的优点就是: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。

缺点就是: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 与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。中性点绝缘系统的缺点就是:当发生单相接地时,无故障两相的对地电压升为相电压的3倍(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。这冲系统的优点就是: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

这种系统主要就是利用消弧线圈(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。完全补偿的条件就是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

缺点就是: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,线路参数不再就是对称的,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 与保护线PE 。中性线N 的功能,一就是用于需要220V 相电压的单相设备,二就是用来传导三相系统中的不平衡电流与单相电流;三就是减式少负荷中性点的电位偏移。保护线PE 的功能,就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 系统的最大与最小单相接地电流(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 += kA I E 26.12350

1010)103520(16.13

1=???+= kA I E 74.16350

1010)143515(16.132=???+=

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、短时工作制与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

0100%100%def t t T t t ε=?=?+

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,其输出功率就是不同的。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,这种换算应该就是等效换算,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又相

同的情况下,t I 1∝。而在同电压下,设备容量I P ∝。由式(2-11)可知,同一周期的负荷持续率t ∝ε。因此,ε1∝P ,即设备容量与负荷持续率的平方根成反比。假如设备在N ε下的额定容量为N P ,则换算到ε下的设备容量εP 为:

εεεN N

P P = (2-12) 式中

ε——负荷的持续率; N ε——与铭牌容量对应的负荷持续率;

εP ——负荷持续率为ε时设备的输出容量,kW 。

电焊机组要求统一换算到%100=ε,吊车电动机组要求统一换算到25%ε

=