第5章思考题和习题解答

1第五章电气设备的选择5-1电气设备选择的一般原则是什么?答：电气设备的选择应遵循以下3项原则：(1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备a根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号；b按工作电压选择电气设备的额定电压；c按最大负荷电流选择电气设备和额定电流。(2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定(3)开关电器断流能力校验5-2高压断路器如何选择？答：（1）根据使用环境和安装条件来选择设备的型号。（2）在正常条件下，按电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压选择额定电压，电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流选择额定电流。（3）动稳定校验(3)maxshii式中，(3)shi为冲击电流有效值，maxi为电气设备的额定峰值电流。（4）热稳定校验2(3)2ththimaItIt式中，thI为电气设备在tht内允许通过的短时耐热电流有效值；tht为电气设备的短时耐热时间。（5）开关电器流能力校验对具有分断能力的高压开关设备需校验其分断能力。设备的额定短路分断电流不小于安装地点最大三相短路电流，即(3).maxcsKII5-3跌落式熔断器如何校验其断流能力?答：跌落式熔断器需校验分断能力上下限值,应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值,而两相短路电流大于其下限值。5-4电压互感器为什么不校验动稳定，而电流互感器却要校验？答：电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。而电流互感器没有。5-5电流互感器按哪些条件选择？变比又如何选择？二次绕组的负荷怎样计算？答：(1）电流互感器按型号、额定电压、变比、准确度选择。(2）电流互感器一次侧额定电流有20，30，40，50，75，100，150，200，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A，一般情况下，计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流不小于线路中的计算电流。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选的大一些。2(3）二次回路的负荷取决于二次回路的阻抗的值。5-6电压互感器应按哪些条件选择？准确度级如何选用？答：电压互感器的选择如下：●按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号；●电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压；●按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。●电压互感器在不同接线时，二次侧负荷要换算计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0级或3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。5-7室内母线有哪两种型号？如何选择它的截面？答：母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜和铝。母线截面选择：（1）按计算电流选择母线截面，且caII1式中，1aI为母线允许的载流量；cI为汇集到母线上的计算电流。（2）年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面，且eccecjIS式中，ecj为经济电流密度，ecS为母线经济截面。5-8支柱绝缘子的作用是什么？按什么条件选择？为什么需要校验动稳定而不需要校验热稳定？答：（1）作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或基础绝缘。（2）支柱绝缘支的选择应符合下列几个条件：①按使用场所选择型号②按工作电压选择额定电压③校验动稳定（3）因为短路时会产生冲击电流并作用在绝缘子上，但不会发热就不需要校验热稳定。5-9穿墙套管按哪些条件选择？答：穿墙套管按下列几个条件选择：（1）按使用场所选择型号；（2）按工作电压选择额定电压；（3）按计算电流选择额定电流；（4）动稳态校验16.0acFF72)3(1110)(shciallKF式中，cF为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；1aF为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；1l为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离（m），2l为套管本身的长3度（m），a为相间距离，862.0K。(5）热稳定校验2(3)2ththimaItIt式中，thI为电气设备在tht内允许通过的短时耐热电流有效值；tht为电气设备的短时耐热时间。5-10为什么移开式开关柜柜内没有隔离开关，而固定式开关柜柜内有隔离开关？答：移开式开关柜中没有隔离开关，是因为移开式开关柜由固定的柜体和可抽出的部件简称手车）两大部分组成。断路器等一次设备安装在手车上，手车置于手车室内。只有当断路器处分闸位置时，手车才能抽出或插入。手车抽出能形成断开点，故不需要隔离开关。而固定式开关柜内的结构型式是固定式，所以需要隔离开关。5-11电压线路中，前后级熔断器间在选择性方面如何进行分配？答：一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大2至3级，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。5-12低压断路器选择的一般原则是什么？答：（1）低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境，保护性能等方面的要求；（2）低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；﹙3﹚低压断路器脱扣器的选择和整定满足保护要求；（4）低压断路器的壳架等级额定电流应不小于脱扣器的额定电流；QFNI.≥ORNI.壳架等级额定电流QFNI.是指框架或塑壳中所能装的最大脱扣器额定电流，标明断路器的框架或塑壳通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定。﹙5﹚低压断路器的额定短路分断电流scI应不小于其安装处的最大短路电流。对万能式低压断路器，其分断时间在0.02S以上时，按下式校验csI≥3max.KI对塑壳式低压断路器，其分断时间在0.02S以下时，按下式校验csI≥3shI5-13某10kV线路计算电流150A，三相短路电流为9kA，冲击短路电流为23kA，假想时间为1.4s，试选择隔离开关、断路器，并校验它们的动稳定和热稳定。解：据题意可得：Uw.N=10kV.、Ic=150A.、I(3)k=9kA.、ish(3)=23kA.(1)高压断路器的选择查表A-4，选择ZN28-12型真空断路器，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于下表中，从中可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。4序号ZN28-12选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN12kV≥NSU.N10kV合格2IN630A≥Ic150A合格3Ics20kA≥I(3)k9kA合格4imax50kA≥ish(3)23kA合格52ththIt222041600kAs≥(3)2imaIt92×1.4=113.4kA2s合格(2)高压隔离开关的选择查表A-5，选择GN19-12高压隔离开关。选择计算结果列于下表中。序号GN19-12选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN12kV≥NSU.10kV合格2IN630A≥Ic150A合格3imax50kA≥ish(3)23kA合格42ththIt222041600kAs≥(3)2imaIt92×1.4=113.4kA2s合格5-14某10kV车间变电所，变压器容量为630kVA，高压侧短路容量为100MVA，若用XRNT1型高压熔断器做高压侧短路保护，试选择XRN1型熔断器的规则并校验其断流能力。解：（1）选择熔断器额定电压：kVUkVUNSFUN1012..（2）选择熔体和熔断器额定电流：IN.FE≥IC=63036.373310NNSAUIN.FE≥（1.5～2.0）I1N.TIN.FE≥6301.51.554.563310NNSAUIN.FU≥IN.FE根据上式计算结果查表A-6-1，选XRNT1-12型熔断器，其熔体电流为63A，熔断器额定电流为125A，最大断流能力50kA。（2）检验熔断器能力：kAUSIkAIdkkcs5.55.103100350max.5所以：所选XRNT1-12-125/63型熔断器满足要求。5-15在习题5-13的条件下，若在该线路出线开关柜配置两只LZZBJ9-12型电流互感器，分别装在A,C相，采用两相式接线，电流互感器0.5级二次绕组用于电能测量，装三相有功及无功电度表各一只，每个电流线圈消耗负荷0.5VA，有功率表一只，每个电流线圈负荷为1.5VA，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为3VA（A,C相各分担3VA的一半）。电流互感器至仪表﹑继电器的单向长度为2.5m，导线采用BV-500-1*2.5mm2的铜心塑料线。试选择电流互感器的变比，并校验其动稳定，热稳定和各二次绕组的负荷是否符合准确度的要求。解：根据线路电压为10KV，计算电流为150A，查表A-7，选变比为200/5A的LZZBJ9-12型电流互感器，kAi75max，kAIth30，1thts，210NSVA。①准确度校验2222()332.5(0.50.51.5)25*(0.1)22.5537.32iNWLtouNSSIRRS满足准确度要求。②动稳定校验kAikAish2375)3(max满足动稳定要求。③热稳定校验222(3)22230190091.4113.4ththimaItkAsItkAS满足热稳定要求。所以选择LZZBJ9-12200/5A电流互感器满足要求。5-16某35kV总降变电所10kV母线上配置一只三相五芯柱式三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/接法，作母线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪器的接线如图5-3所示。该母线共有五路出线，每路出线装设三相有功电度表和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA，四只电压表，其中三只分别接于各相，作相电压监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈的负荷均为4.5VA。电压互感器侧电压继电器线圈消耗功率为2.0VA。试选择电压互感器，校验其二次负荷是否满足准确度要求（提示：三相五芯柱式电压互感器所给的二次负荷为三相负荷，将接于相电压、线电压的负荷换算成三相负荷）。解：根据要求查附录表A-8，选一只JSJW-10三相五芯柱式三绕组电压互感器，其电压比为10000/3：100/3:100/3V，0.5级二次绕组（三相）额定负荷为120VA。除三只电压表分别接于相电压外，其余设备的电压线圈均接于AB或BC线电压间，可将其折算成相负荷，B相的负荷最大，若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷换算成单相负荷按式2-32为6bcabBCabbcBCababbSSSSSSS2121)30120cos()300cos(31)30cos()30cos(31B相负荷为VASSSSSSSSSSSSSSSSSKVhwhwVhwhwVKVbcabVKVbVb92.292315)5.15.15.1(215.45)5.15.15.1(215.4315)(215)(2131212131varvar三相负荷为S=3bS=3×29.92=89.76VA＜VASN1202故二次负荷满足要示。5-17按习题5-13电气条件，选择母线上电压互感器高压侧熔断器的规格并校验熔断器的断流能力。解：电压互感器二次侧电流小，查表A-6-2选XRNP1-12型电压互感器保护用户内限流熔断器，熔断器额定电流为4A，其熔体额定电流为0.5A，最大开断电流50kA。最大开断电流kAikAish2350)3(max满足要求。5-18变压器室内有一台容量为1000kVA（10/0.4kV）的变压器，最大负荷利用时间5600h（利用表6-2查ecj），低压侧母线采用TMY型，水平平放，试选择低压母线的截面。解：按允许电流选择母线截面，查表6-2得铜线最大负荷利用时间5600h的经济电流密度为2/75.1mmAJec由变压器额定容量和一、二次侧额定电压，可计算低压侧额定电流：221000/31443.430.4NNNISUA22ec1443.4824.81.75NecISmm