第11-12章例题

第11、12章例题例1、案例题，来自《习题集》P185第3题。某办公楼长110m，宽90m，高120m；该地区雷电活动日为87.6，请回答以下问题：（略）[答案]根据《配电手册》P783式13-6和13-8：（1）雷击大地的年平均密度Ng=0.024Td1.3=0.024X(87.6)1.3=8.04。(2)建筑物的等效面积Ae=[LW+2H(L+W)+H2]×10-6=[110X90+2X120X(110+90)+3.14（120）2=9900+48000+45216=103116X10-6=0.103km。（3）建筑物年预计雷击次数(校正系数k取1)N=kNgAe=8.04X0.103=0.828。（4）此楼应为第二类防雷建筑物。（N＞0.3）（5）此楼应采取以下防雷措施：屋面设避雷网，网格尺寸为8mX12m。20mX20m利用柱内钢筋作引下线，间距为16m。24m例2、案例题，来自互联网某企业变电所，进线电压35kV，经降压变压器后，以10kV向厂区高压电气设备及用户供电，再经10/0.4kV配电变压器向附近低压用户供电。(1)现已知10kV系统全部以电缆馈电，其中截面95mm2的电缆总长15km，截面120mm2的长10km，试计算10kV系统单相接地电容电流最接近下列那些数值：A.21AB.27AC.30AD.35A查工业与民用配电设计手册（第三版）第四章第四节(P152)“八、（1）单相接地电容电流的计算”中的表4－20及表4－20’，电缆每千米单相接地电容电流的平均值：95mm2为1.0A/km；120mm2为1.1A/km。变电所增加的接地电容电流值10kV为16％。1.0A/km×15km＋1.1A/km×10km＝26A26A×（1＋0.16）=30.16A用公式的计算(按：这是估算)10kV系统单相接地电容电流2525101.01.0lUnA变电所增加接地电容电流16％，总接地电容电流29)16.01(25A参考答案：C[评论]1、已按表4-20计算后，再用此式估算是无益的。本例正好在30A左右，就可能导致判断失误！2、命题不当！意图要明确(是超过30A，还是不超过？），应考虑不同计算方法的合理误差。(2)假设上述系统单相接地电容电流计算值为32A，若需在接地故障下运行时，试分析10kV系统选择下列那种中性点接地方式最合适，请说明原因A不接地B直接接地C高阻抗接地D消弧线圈接地根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）》第3.1.2条“3kV～10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：a)3kV～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A。b)3kV～10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：1)3kV和6kV时，30A；2)10kV时，20A。c)3kV～10kV电缆线路构成的系统，30A。”的规定参考答案：D(3)上述变电所接地网如5-1所示，如果土地电阻率ρ＝30000Ω.cm，估算该接地网工频接地电阻最接近下列哪值A.R=265ΩB.R=3ΩC.R=9ΩD.R=300Ω查《交流电气装置的接地（DL/T621-1997）》附录A人工接地极工频接地电阻的计算，A4人工接地极工频接地电阻的简易计算，可采用表A2所列公式。表A2人工接地极工频接地电阻(Ω)简易计算式接地极型式简易计算式垂直式R≈0.3ρ单根水平式R≈0.03ρ复合式(接地网)rSR28.05.0或LrLSR44注1垂直式为长度3m左右的接地极；2单根水平式为长度60m左右的接地极；3复合式中，S为大于100m2的闭合接地网的面积；r为与接地网面积S等值的圆的半径，即等效半径，m。65.257.563005.040803005.05.0SRΩ参考答案：B[评论]1、计算根据也可引用《配电手册》P895表14-19。（《指导书》P482表12-4-2同此。）2、答题时不必照抄原表，只列计算式即可。例3、选择变压器中性点的阀型避雷器，来自习题集140页。第2题中性点非直接接地系统中35/10kV变电站，选择变压器中性点的阀型避雷器的参数。（1）灭弧电压应大于（）A、25kV；B、30kV；C、35kV；D、37kV。（2）工频放电电压下限（内过电压水平2.67Uxg）大于（）A、51kV；B、56kV；C、62kV；D、65kV。（3）工频放电电压上限（变压器内绝缘一分钟工频试验电压58kV）小于（）A、60kV；B、62kV；C、67kV；D、70kV。（4）5kA时的残压（变压器内绝缘冲击试验电压91kV）小于（）A、79kV；B、83kV；C、85kV；D、87kV。[计算过程]根据《电力工程设计手册》263页（中性点非直接接地系统）计算式6-40~43（或《钢铁电力设计手册》579页，显然引自前者）：(1)灭弧电压Umh＞Uxg=40.5/3=23.28kV，取25kV。Uxg——系统最高相电压。(2)工频放电电压下限Ugfx＞Ung=2.67X23.38=62.42Kv，取62kV。Ung——内过电压水平，35~63kV取2.67Uxg，110~154kV取2.33Uxg(3)工频放电电压上限Ugfs＜1.15Ugs=1.15X58=66.7Kv，取67kV。Ugs——变压器内绝缘一分钟工频试验电压，58kV。(4)5kA时的残压Ubc5＜K1Ucs=1.11X91=82.7kV，取83kV。Ucs——变压器内绝缘冲击试验电压，91kV；K——配合系数，普通阀型避雷器取1.1，磁吹阀型避雷器取1.23。第3题110/10kV中性点直接接地系统中，选择变电站变压器中性点的阀型避雷器的参数。（1）灭弧电压应大于（）A、70.5kV；B、78kV；C、83kV；D、85kV。（2）工频放电电压下限大于（）A、100kV；B、140kV；C、160kV；D、180kV。（3）工频放电电压上限（变压器内绝缘一分钟工频试验电压250kV）小于（）A、162kV；B、173kV；C、178kV；D、182kV。（4）5kA时的残压（变压器内绝缘冲击试验电压91kV）小于（）A、180kV；B、195kV；C、210kV；D、227kV。根据《电力工程设计手册》264页（中性点直接接地系统）式6-44、45（或《钢铁电力设计手册》580页）：(1)灭弧电压Umh＞KmUxg=1X126/3=72.7kV，取70.5kV。Uxg——系统最高相电压，Km——系数，一般取1，当其他条件不能满足时，取0.6。(2)工频放电电压下限Ugfx＞1.68Uxg=1.68X72.7=122.2kV，取140kV。(3)工频放电电压上限Ugfs＜1.15Ugs=1.15X150=172.5kV，取173kV。Ugs——变压器内绝缘一分钟工频试验电压，150kV。(4)5kA时的残压Ubc5＜K1Ucs=1.11X250=227.3kV，取227kV。Ucs——变压器内绝缘冲击试验电压，250kV；K——配合系数，普通阀型避雷器取1.1，磁吹阀型避雷器取1.23。[评论]1、请注意，新的电力行业标准DL/T620-1997[29]和DL/T5222-2005[32]中，均不再出现灭弧电压、工频放电电压下限、工频放电电压下限。避雷器选择的具体要求见《指导书》252、253页；406、407页也与之相同。2、上述计算是按过去的规程、手册。选出上述例题，是为了给不熟悉的人指明计算式的出处。例4、跨步电位差计算，来自互联网。某110kV变电所，采用图2所示的方孔接地网，其占地面积为60m×60m，材料为40mm×4mm扁钢，埋入深度为0.8m，其接地电阻R=0.1Ω，计算用入地短路电流为20kA，那么该变电所接地网外的地表面最大跨步电压最接近的数值是：A.140VB.160VC.200VD.300V。图2方孔接地网（等距圆角方格，n＝4）计算方法见《交流电气装置的接地》DL/T621-1997附录B发电厂、变电所经接地装置的入地短路电流及电位计算。[按]《指导书》P462、463和《配电手册》P875、876中，接地装置的电位、接触电位差和跨步电位差计算式，与此相同。《电力手册》P922、923中的计算式与此不同！B2发生接地故障时，接地装置的电位、接触电位差和跨步电位差的计算2)接地网外的地表面最大跨步电位差可按下式计算Usmax=KsmaxUg式中：Usmax——最大跨步电位差，V；Ksmax——最大跨步电位差系数。正方形接地网的最大跨步电位差系数可按下式计算dhSthhThhKs4.20ln/)2/()2/(ln)5.1(22222max)30()2(35.014.12Snn01.nS——接地网的总面积，m2；d——水平接地极的直径或等效直径，m；接地极用圆钢时，为圆钢的直径，［当用其他型式钢材时，其等效直径应按下式计算：钢管，d=d1；扁钢，2bd；等边角钢，d=0.84b；不等边角钢，4222121)(71.0bbbbd］。h——水平接地极的埋设深度，m；L0——接地网的外缘边线总长度，m；L——水平接地极的总长度，m。对于矩形接地网，n值由下式计算2/100)4)((2SLLLnT=0.8m，即跨步距离。2.041.01.0n183.015.1454.035.0)306060()424(35.0)30()2(35.02.014.114.12Snn082.034.159555.0317.14590000ln6.2ln317.1016.073440ln/8.008.2ln317.18.002.060604.20ln/)2/8.08.0(8.0)2/8.08.0(8.0ln)183.05.1(4.20ln/)2/()2/(ln)5.1(222222222maxdhSthhThhKs1641.01020082.03maxmaxgssUKUV参考答案：B例5、“接触电位差、跨步电位差”计算，来自《习题集》P197案例题1。某110kV配电装置，土壤电阻率为100＜Ω·m，接地短路电流持续时间取0.4s，试计算接触电位差和跨步电位差。[P342答案]Ut302V4.010017.0174t0.17174fUs385.7V4.01007.0174t0.7174f[评论]1、本题用词不当。按给定条件和答案，所计算的是不应超过的接触电位差和跨步电位差，即允许值，而不是接触电位差跨步电位差的计算结果。2、如果上题还能说是含糊其辞的话，下面一题则只能说是明确“有”误了！某配电站，土壤电阻率ρf＝60Ω.m，接地短路（故障）电流持续时间t＝0.5S时，在110kV及以上有效接地系统和6~3kV低电阻接地系统发生接地故障时，配电站接地装置的接触电位差及跨步电位差分别是多少？（摘自xxx编的复习指导书。）《习题集》的其他错误举例1、P176第9题家用电器及移动式工具的过电压类别应为Ⅱ级，不是Ⅰ级。2、P177第18、19题“均压环”和“每根引下线的冲击接地电阻”，是第一类防雷建筑物上直接装接闪器时才有的要求！第一类防雷建筑物应尽可能采用独立避雷针。