东北农业大学2013-2014学年第二学期变电工程设计考试A卷及答案

第1页共5页东北农业大学(2013-2014学年第二学期)课程号：19600007z课程名称：变电工程设计-A学分：3考试方式：闭卷题号试题(分值)一．名词解释（每题4分，共计20分）1．枢纽变电站2．零休3．电击穿4．碰撞游离5．熔断器的限流效应二．选择（每题2分，共计20分）1.电力网的变电站主要包括枢纽变电站、（）变电站和配电变电站。A、中间B、区域C、穿越D、终端2.从能量转换的角度看，火力发电厂能量转化过程是：燃料的化学能→蒸汽的热势能→（）→电能。A、核能B、光能C、机械能D、水能3.分段器是配电系统中用来隔离故障线路区段的自动保护装置，通常与后备自动重合器或（）配合使用。A、互感器B、断路器C、变压器D、继电器4.输入弧隙的能量大于其散失能量，剩余电流本身不断增大而引起的重燃，称为（）。A、击穿B、热击穿C、电击穿D、放电5.隔离开关没有灭弧装置，任何情况下都不允许开断负荷电流和（）电流。A、空载B、电容C、旁路D、短路6.电流互感器的误差主要是由（）和磁饱和等因素引起的。A、铁芯过热B、励磁损耗C、开环运行D、二次阻抗7.当输电线路较长，故障几率多而变压器又不需经常切除时，采用（）接线比较合适。A、单元B、内桥C、外桥D、角形8.单母线带旁路母线接线广泛地用于出线数较多的（）kV及以上的高压配电装置中。A、10B、60C、110D、2209.为了增加散热面积，减少集肤效应的影响并兼顾机械强度，母线厚度b与宽度h之比一般是（）。A、1/12~1/5B、1/10~1/5C、1/12~1/6D、1/12~1/410.当变压器油量超过2500kg以上时，两台主变压器之间防火距离一般不应小于（）。A、2~3米B、4~7米C、5~10米D、6~12米三．是非题（每题2分，共10分）1．变压器的负载能力和额定容量指的是同一个概念。（）2．正常运行的时候电流互感器二次侧可以开路。（）3．母线的材料有铜、铝、锌，农村变电所广泛采用铝母线。（）4．人触电后的受伤害程度取决于通过人体的电流，不是电压。（）5．某些情况下，虽然有电流但隔离开关也可以操作。（）第2页共5页四．简答（每题4分，共计20分）1．简述交流电弧产生的原因。2．什么叫保护接零？保护接零为什么要采取重复接地？3．什么叫做近阴极效应？4．SF6断路器可否放在密闭的空间内使用？为什么？5．简述电气设备的检修状态和热备用状态概念？五．计算题（每题10分，共计20分）1.设计一个变电站主接线。高压侧为60kV，低压侧为10kV，电源进线1回，出线路6回。已知：变电站当年的各用户负荷总和为1500kVA，线损率为10%，同时系数为0.8，考虑6年的增长（年增长率为5%），变电站有少量的二类负荷。要求：画出主接线图，并标出各个电气设备的符号（相同性质线路标出一个线路的设备即可）。变压器的容量计算要有计算过程，台数的确定要有文字说明。2.要求：用最小截面积法校验。并计算出短路时间t、32''(3)''(2)dzdztt（）（）、、、（参数：tz(3)=1.82s,tz(2)=1.3s,热稳定系数C=91*1016）六．倒闸操作题（10分）2S=506mm,(3)(3)(2)I=25kAI=14kAI=19kAt1.25s,t0.25sbf60C.q校验某发电厂铝母线的热稳定性。已知：母线截面流过母线的最大短路电流，，，继电保护动作时间断路器全分闸时间。母线短路时的起始温度说明不停电检修出线路L1的断路器QF1的倒闸操作步骤，并解释每一操作步骤理由。已知QS1、QS4、QS5、QSp处于断开位置，图中其它标示出的设备处于闭合状态。第3页共5页(2013-2014学年第二学期)课程号：19600007z课程名称：变电工程设计-A答案一．名词解释（每题4分，共计20分）1．枢纽变电站联络本电力系统中的各大电厂与大区域或大容量的重要用户，并实施与远方其它电力系统的联络，是实现联合发、输、配电的的枢纽，其电压最高，容量最大，是电力系统的最上层变电站。2．零休电弧电流过零以前，其波形比正弦波形下降的快，而在零点附近变化缓慢，电弧电流几乎接近于零的现象。3．电击穿当加在弧隙上的电压超过此时弧隙所能承受的电压时，则会引起弧隙重新击穿，从而使电弧重燃，由此而引起的重燃称为电击穿。4．碰撞游离电子在电场力的作用下，向阳极作加速运动，并碰撞弧隙中的中性质点（如气体原子、分子），由于电子的运动速度很高，其动能大于中性质点的游离能，将中性质点撞击成正离子和自由电子，这种游离称为碰撞游离。5．熔断器的限流效应当熔体的融化时间很短，灭弧装置的灭弧能力又很强时，线路或电气设备中实际流过的（1）高电场发射电子是产生电弧的主要条件。短路电流最大值，将小于无熔断器时预期的短路电流最大值，这一效应称为限流效应。二．选择（每题2分，共计20分）1-5BCBBD6-10BBCAC三．是非题（每题2分，共10分）XXXVV四．简答（每题4分，共计20分）1．简述交流电弧产生的原因。1）高电场发射电子是产生电弧的主要条件。2）碰撞游离是产生电弧的主要原因。3）热撞游离是维持电弧燃烧的主要原因。答出“当某段空气间隙两端施加足够高的电压时，空气绝缘被击穿，电流会通过该空气间隙”可酌情给分。2．什么叫保护接零？保护接零为什么要采取重复接地？电气设备的外壳与电源的中性线作可靠的电气连接形成接零回路，叫做保护接零。为了防止零线断线后，端口后的电气设备没有接零保护，这样当断口后面的电气设备外带电时，可以保护人员的安全，所以零线要采取重复接地。3．什么叫做近阴极效应？在电弧电流过零后0.1—1μs时间内，阴极附近的介质强度突然升高的现象。这个介质强度值约为150V~250V，称起始介质强度（在冷电极的情况下，起始介质强度约为250V，而在较热电极的情况下约为150V）。第4页共5页4．SF6断路器可否放在密闭的空间内使用？为什么？不可以。SF6气体虽然是无毒的，但在电弧作用下可能分解出不同程度的毒性气体，如S2F10、SOF2等。此外，SF6气体比空气密度大，一旦泄漏的话，容易把空气排到上方，造成地面人员窒息。因此，为了防止万一泄漏的有害气体被人体吸入，必须在通风良好的条件下进行操作。5．简述电气设备的检修状态和热备用状态概念？检修状态：是指电气设备的所有断路器、隔离开关均断开，且挂接电线并设置遮拦。热备用状态：是指电气设备具备送电条件和起动条件，即隔离开关闭合，而断路器处于断开位置。断路器一经合闸就转变为运行状态。五．计算题（每题10分，共计20分）1.设计一个变电站主接线。高压侧为60kV，低压侧为10kV，电源进线1回，出线路6回。已知：变电站当年的各用户负荷总和为1500kVA，线损率为10%，同时系数为0.8，考虑6年的增长（年增长率为5%），变电站有少量的二类负荷。要求：画出主接线图，并标出各个电气设备的符号（相同性质线路标出一个线路的设备即可）。变压器的容量计算要有计算过程，台数的确定要有文字说明。（1）Sjs=KtΣSi（1+X%）（KVA）=0.8*1500*110%=1320（KVA)Sjszd=Sjs*e^mn=1320*（2.7）^30%=1320*1.35=1782（KVA）Se=0.6*1782=1069.2（KVA）（2）有二类负荷一般选择两台主变2.2S=506mm,(3)(3)(2)I=25kAI=14kAI=19kAt1.25s,t0.25sbf60C.q校验某发电厂铝母线的热稳定性。已知：母线截面流过母线的最大短路电流，，，继电保护动作时间断路器全分闸时间。母线短路时的起始温度第5页共5页要求：用最小截面积法校验。并计算出短路时间t、32''(3)''(2)dzdztt（）（）、、、（参数：tz(3)=1.82s,tz(2)=1.3s,热稳定系数C=91*106）2因为I∞(2)I∞(3)所以要比较两相短路的发热短路计算时间t=tb+tf=1.25+0.25=1.5(s)1(s)故不考虑短路电流非周期分量的发热即不计算tfz，只计算tz，tdz=tz。如题所示tz（3）=1.82stz（2）=1.3s所以有β”(3)=I”(3)/I∞(3)=25/14=1.79β”(2)=I”(2)/I∞(2)=0.866I”(3)/I∞(2)=1.14三相短路时的热脉冲为I∞(3)^2*tz(3)=14^2*1.82=356.7[(KA)^2·s]两相短路时的热脉冲为I∞(2)^2*tz(2)=19^2*1.3=469.3[(KA)^2·s]因此两相短路发热大于三相短路发热,应按照两相短路进行校验用最小截面法校验已知C=91*10^6所以母线最小截面积为Szx=I∞(2)/C*根号下tdz(2)Kj=19*10^3/91*10^6*根号下1.3=238(mm2)因此S=50*6(mm2)Szx=238(mm2)满足热稳定性六．倒闸操作题（10分）倒闸操作:1.向旁路母线充电,检查其完好性,合上Qs1断开QFf和Qs2，合上Qs4在合上QFp，使旁路母线空载升压，若旁路母线完好QFf不会自动跳闸2接通L1的旁路回路。合上Qsp。这时有两条并列向L1供电的通电回路3将线路L1切换至旁路母线上运行。断开断路器Qf1及其两侧的隔离开关，并在靠近断路器一侧进行可靠接地。这是断路器Qf1退出运行进行检修但线路L1正常进行供电说明不停电检修出线路L1的断路器QF1的倒闸操作步骤，并解释每一操作步骤理由。已知QS1、QS4、QS5、QSp处于断开位置，图中其它标示出的设备处于闭合状态。