第4章思考题和习题解答

第4章供配电系统4-1用户供配电电压等级有哪些?如何确定用户的供配电电压？答：用户供配电电压等级有0.22kV，0.38kV，6kV，10kV，35kV，110kV，220kV。配电电压等级有10kV，6kV，0.38kV/0.22kV供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。究竟采用哪一级供电电压，主要取决于以下3个方面的因素：电力部门所弄提供的电源电压；企业负荷大小及距离电源线远近；企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级。有高压配电电压和低压配电电压。高压配电电压通常采用10KV或6KV，一般情况下，优先采用10KV高压配电电压。低压配电电压等级为380V/220V，但在石油、化工及矿山(井)场所可以采用660V的配电电压。4-2确定用户变电所变压器容量和台数的原则是什么？答：（1）变压器容量的确定a应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；b对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可采用两台主变压器;c三级负荷一般选择一台猪变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。（2）变压器容量的确定装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即SN=(1.15~1.4)Sc装有两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件:a任一台主变压器运行时，应满足总计算负荷的60%~70%的要求，即SN=(0.6~0.7)Scb任一台变压器单独运行时，应能满足全部一二级负荷Sc(I+II)的要求，即SN=Sc(I+II)4-3高压断路器有哪些作用？常用的10kV高压断路器有哪几种？各写出一种型号并解释型号的含义。答：（1）高压断路器是一种专门用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置，因此，不仅能在正常时通断负荷电流，而且能在出现短路故障时在保护装置作用下切断短路电流。（2）常用10kV高压断路器有高压真空断路器，SF6断路器。（3）略4-4高压少油断路器和高压真空断路器各自的灭弧介质是什么？比较其灭弧性能，各适用于什么场合？答：高压少油断路器的灭弧介质是油。高压真空断路器的灭弧介质是真空。高压少油断路器具有重量轻，体积小，节约油和钢材，价格低等优点，但不能频繁操作，用于6-35KV的室内配电装置。高压真空断路器具有不爆炸，噪声低，体积小，重量轻，寿命长，结构简单，无污染，可靠性高等优点。在35KV配电系统及以下电压等级中处于主导地位，但价格昂贵。4-5、高压隔离开关的作用是什么？为什么不能带负荷操作？答：高压隔离开关的作用是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。但隔离开关没有灭弧装置，因此不能带负荷拉、合闸，不能带负荷操作。4-6高压负荷开关有哪些功能？能否实施短路保护？在什么情况下自动跳闸？答：高压负荷开关的功能：可通断负荷电流和过负荷电流，有隔离开关的作用,但不能断开短路电流。高压负荷开关不能断开短路电流，所以不能实施短路保护。常与熔断器一起使用，借助熔断器来切除故障电流，可广泛应用于城网和农村电网改造。高压负荷开关上端的绝缘子是一个简单的灭弧室，它不仅起到支持绝缘子的作用，而且其内部是一个汽缸，装有操动机构主轴传动的活塞，绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头。当负荷开始分闸时，闸刀一端的弧动触头与弧静触头之间产生电弧，同时在分闸时主轴转动而带动活塞，压缩汽缸内的空气，从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭。4-7试画出高压断路器、高压隔离器、高压负荷开关的图形和文字符号。答：高压断路器的文字符号为QF，图形符号为；高压隔离器的文字符号为QS，图形符号为；高压负荷的文字符号为QL，图形符号为。4-8熔断器的作用是什么？常用的高压熔断器户内和户外的型号有哪些？各适用于哪些场合。答：熔断器的作用主要是对电路及其设备进行短路和过负荷保护；常用的高压熔断器主要有户内限流熔断器（RN系列），户外跌落式熔断器（RW系列）；RN系列高压熔断器主要用于3~35KV电力系统的短路保护和过载保护，其中RN1型用于电力变压器和电力线路的短路保护，RN2型用于电压互感器的短路保护。RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。4-9互感器的作用是什么？电流互感器和电压互感器在结构上各有什么特点？答：互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器实质是一种特殊的变压器，其基本结构和工作原理与变压器基本相同。其主要有以下3个功能：①将高电压变换为低电压（100V），大电流变换为小电流（5A或1A），供测量仪表及继电器的线圈；②可使测量仪表，继电器等到二次设备与一次主电路隔离，保证测量仪表，继电器和工作人员的安全；③可使仪表和继电器标准化。电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，铁心的一次电路作为一次绕组（相当于1匝）；而二次绕组匝数很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表，继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器二次回路接近短路状态。电压互石器的结构特点是：由一次绕组，二次绕组和铁心组成。一次绕组并联在线路上，一次绕组的匝数较多同二次绕组的匝数较少，相当于降压变压器。二次绕组的额定一般为100V。二次回路中，仪表，继电器的电压线圈与二次绕组并联，这些线圈的阻抗很大，工作的二次绕组近似于开路状态。4-10互感器在使用时有哪些注意事项？答：电流互感器使用注意事项（1）电流互感器在工作时二次侧不得开路；（2）电流互感器二次侧有一端必须接地；（3）电流互感器在接线时，必须注意其端子的极性。电压互感器使用注意事项（1）电压互感器在工作时，其一、二次侧不得短路；（2）电压互感器二次侧有一端必须接地；（3）电压互感器在接线时，必须注意其端子的极性。4-11、电流互感器有两个二次绕组时，各有何用途？在主线接线图中，它的图形符号怎样表示？答：电流互感器有两个绕组时，其中一个绕组与仪表、继电器电流线圈等串联，形成闭和回路。另一个绕组和一个很小的阻抗串联，形成闭和回路，作保护装置用。因为电流互感器二次阻抗很小，正常工作时，二次侧接近短路状态。在正常工作时，二次侧的仪表、继电器电流线圈，难免会损坏或和回路断开，造成开路。二次侧开路会产生很严重的后果。而用另一个二次绕组和一个很小的阻抗串联形成闭和回路作保护装置，这样就会避免以上的情况。使系统更安全的运行。图形符号如下图所示：4-12避雷器的作用是什么？图形符号怎样表示？答：避雷器的作用是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备，是电力系统中重要的保护设备之一。避雷器的文字符号为F，图形符号为4-13常用的高压开关柜型号主要有哪些？答：高压开关柜按型号分主要有：KYN—12，XGN—12、SKY—12、KGS—12、KYN—40.5、KGN-40.5等。4-14常用的低压设备有哪些？并写出它们的图形符号。答：名称符号低压开关柜熔断器低压断路器4-15低压断路器有哪些功能？按结构形式分有哪两大类？请分别列举其中的几个。答：低压断路器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护；按结构形式可分为塑料外壳式低压断路器和万能式低压断路器。塑料外壳式低压断路器有CM1、CM2、CM3，RMM1，GM8，3VL，NF型等；有填料密闭管式有CW1\CW2\CW3,SRW45,CZW1,GW3,3WN6,WS型等。4-16主接线设计的基本要求是什么？什么是内桥式接线和外桥式接线？各适用于什么场合？答：主接线的基本要求是安全，可靠，灵活，经济。所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。内桥式接线适用于供电线路长、负荷比较平稳、变压器不需要频繁切换操作、没有穿越功率的总降压变电所；外桥式接线适用于供电线路短、用户负荷变化大、变压器操作频繁、有穿越功率流经的中间变电所。桥式接线适用于对供电可靠性要求高的有一、二级负荷供电。4-17供配电系统常用的主接线有哪几种类型？各有何特点？答：供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线，单母线接线和桥式接线3种类型。(1)线路—变压器组接线当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。适用范围：适用于小容量三级负荷，小型企业或非生产性用户。(2)单母线接线单母线接线又可分为单母线不分段和单母线分段两种。单母线不分段接线当只有一路电源进线时，常用这种接线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。靠近线路的隔离开关称线路隔离开关，靠近母线的隔离开关称母线隔离开关。优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路，母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。单母线分段接线当有双电源供电时，常采用单母线分段接线。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。优点：供电可靠性高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一，二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。(3)桥式接线所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。桥接线的特点是：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活。适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。4-18主接线中母线在什么情况下分段?分段的目的是什么?答：当有双电源供电时，常采用单母线分段接线。采用母线单独运行时，各段相当于单母线不分段接线的状态，各段母线的电气系统互不影响供电可靠性高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户持续供电。4-19倒闸操作的原则是什么？答：接通电路时先闭合隔离开关，后闭合断路器;切断电路时先断开断路器，后断开隔离开关。这是因为带负荷操作过程中要产生电弧，而隔离开关没有灭弧功能，所以隔离开关不能带负荷操作。4-20变电所的总体布置应考虑哪些要求？答：（1）室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。（2）合理布置变电所各室位置，高压电容器室与高压配电室、低压配电室与变压器室应相邻，高、低配电室的位置应便于进出线，控制室与值班室的位置应便于运行人员工作和管理。（3）变压器室和高压电容器室，应避免日晒，控制室和值班室应尽量朝南方，尽可能利用自然采光和通风。（4）配电室的设置应符合安全和防火要求，对电气设备载流部分应采用金属网板隔离。（5）高、低压配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻的配电室的门应双向开启。（6）变电所内不允许采用可燃材料装修，不允许热力管道、可燃气管等各种管道从变电所内经过。4-21某企业总计算负荷为6000kVA，约45%为二级负荷，其余的为三级负荷，拟采用两台变压器供电。可从附近取得两回35kV电源，假定变压器采用并联运行方式，试确定两台变压器的型号和容量，并画出主接线方案草图。解：该企业负荷有45%的二级负荷，总降压变电所应装两台主变压器，其容量的确定，任意一台主变压器容量SN应同时满足下列