8章例题讲解

18章例题讲解【案例一08】电缆截面选择。10kV电动机采用铜芯交联聚乙烯绝缘（XLPE）电缆供电，电缆穿钢管明敷，环境温度35℃，缆芯最高温度90℃，经济电流密度2.5A/mm2，YJV最小截面25mm2。电缆热稳定系数c=137，Ik=12kA，0.6s切除短路，电压损失1.021﹪／（MW.km），允许压降5﹪，L=200m，电动机额定功率250kW，cosφ=0.85。1、按持续允许电流应选择（）。（A）25mm2；（B）35mm2；（C）50mm2。答案【A】解答过程：依据《配电手册》P513表9-32或GB50217表C.0.3，25mm2YJV电缆的载流量不小于100A。计算电流Ijs85.0103250cos3UP17A；应选择最小截面25mm2。2、按经济电流密度应选择（）。（A）25mm2；（B）35mm2；（C）50mm2；（D）70mm2。答案【A】解答过程：按经济电流密度选择的截面S=17／2.5=6.8mm2。2应选择最小截面25mm2。3、按热稳定校验应选择（）。（A）25mm2；（B）35mm2；（C）50mm2；（D）70mm2。答案【D】解答过程：依据《配电手册》P213表5-10，按热稳定要求的截面8.676.0137120002tCICtICQSmm2。应选择70mm2。4、校验电压降为（）。（A）0.05%；（B）0.10%；（C）0.15%；（D）0.20%。答案【A】解答过程：电压损失ΔU﹪=1.02×0.2×0.25=0.051﹪。满足允许压降5﹪的要求。5、电动机电缆最终截面为（）。（A）3×25mm2；（B）3×35mm2；（C）3×50mm2；（D）3×70mm2。答案【D】解答过程：选择上述各项中最大者为最终截面。3【评论】1）本题比较简单。请注意题面中“YJV型电缆最小截面25mm2”这一提示。它不是干扰项，而是一个条件或称考点。2）从题面数据可看出，电缆很短、负荷很小（对10kV而言）；因此，载流量、电压损失、经济电流密度都不是控制条件。显然，最终截面决定于热稳定要求。3）《配电手册》P212、213的表5-10是短路稳定校验计算式的汇总表，方便实用，应作为首选。只有火电厂内的厂用电动机馈线，才要用GB50217附录E.1的计算方法。这种题出现概率极低，因为现在出题以用电部门为主了。【案例二07】10kV配电装置采用矩形铝母线，已知母线上计算电流Ijs=396A，三相短路电流I”=I∞=16.52kA，三相短路电流峰值ίp3=2.55I”；给母线供电的断路器的主保护动作时间为1s，断路器开断时间为0.15s；母线长度8.8m，母线中心距0.25m，母线为水平布置、平放，跨距0.8m；实际环境温度为35℃；按机械共振条件校验的振动系数β=1，铝母线短路时的热稳定系数C=87。矩形铝母线（单条、平放）的长期允许载流量见下表：导体尺寸h×b（mm×mm）载流量（A）35℃下载流量40×448042240×55424774注：1)载流量系按最高允许温度70℃、环境温度25℃为基准、无风、无日照条件计算的。2)上表导体尺寸h为宽度，b为高度。根据上述条件，回答下列问题：1、按允许载流量选择的导体截面应为（）。(A)40×4mm2(B)40×5mm2(C)50×5mm2(D)50×.3mm2答案【A】解答过程：依据GB50060-1992的附表2.1(或DL/T5222-2005表D.11)，给定导体载流量在环境温度为35℃下的校正系数为0.88。校正后40×4的载流量为480×0.88=422A＞396A。2、按热稳定校验的导体截面应为（）。(A)40×4mm2(B)40×5mm2(C)50×5mm2(D)50×.3mm2答案【C】50×566158250×6.37036195解答过程：依据《配电手册》P213，母线热稳定最小截面为6.20315.0187165202tCICtICQSmm2。选择50×5=250mm2的母线。3、计算当铝母线采用50×5mm2时，短路时母线上产生的应力为（）。(A)5.8MPa(B)37.6MPa(C)47.0MPa(D)376.0MPa答案【B】解答过程：依据《配电手册》P208式5-14，母线应力为262222231010088.225.08.052.1655.273.11073.1DWliKpxc=37.64MPa。其中β=1；Kx按图5-3曲线取1。（本题符合简化式5-17的条件，即β=1；Kx=1，计算更为简便。）4、计算当铝母线采用50×5mm2时，已知铝母线最大允许应力σy=120MPa，按机械强度允许的母线最大跨距应为（）。(A)0.8m(B)1.43m(C)2.86m(D)3.64m答案【B】解答过程：依据《配电手册》P209式5-18和表5-5，最大允许跨距为52.1655.225.035.1203'maxpiDKl=1.428m。65、该配电装置当三相短路电流通过时，中间相电磁效应最为严重。若查得矩形截面导体的形状系数Kx=1，三相短路时，计算其最大作用力应为（）.(A)98.2N(B)151N(C)246N(D)982N答案【D】解答过程：依据《配电手册》P208式5-12，中间相最大作用力为25.08.0)52.1655.2(173.0173.02232DliKFpxk=982.4N。【评论】本小题的计算对象不够明确。“其”这个代词是指前面主句中的“中间相电磁效应”，但是指中间相“导体”还是支持它的“绝缘子”？如为前者，计算长度应取母线全长；8.8m应为已知条件。但按此计算的得数是10806.6N，与答案对不上。如为后者，计算长度应取支持绝缘子的跨距0.8m；8.8m就变成干扰项了。本小题必然要引用计算“平行导体间的相互作用力”的公式；题中并未提及绝缘子或要求只计算一跨的作用力；而且，给出了母线全长：让人如何识别8.8m是干扰项呢？！【案例三06】一条18km110kV架空线路换为YJLV在隧道内敷设，架空线路输送容量为100MVA，短路电流为31.5kA，短路7电流持续时间为0.2s。YJLV参数（铝芯在空气中一字型）S240mm2300mm2400mm2500mm2I570A645A735A830A1、假定电缆热稳定系数为86，按短路热稳定条件，计算本工程电缆允许最小截面。A、173mm2B、164mm2C、156mm2D、141mm2答案【B】解答过程：依据《工业与民用配电设计手册（第三版）》P213，满足电流热稳定要求的最小截面为：8.16310862.05.3110ctI1032323mincQStmm22、已知高压电缆敷设时综合修正系数为0.9，按电缆允许载流量选择截面。A、240mm2B、300mm2C、400mm2D、500mm2答案【B】解答过程：负荷电流为5.5251011031003jsIA。8依据上表，300mm2电缆修正后的载流量为5.5809.0645A＞525.5A，符合要求。（240mm2的载流量为570×0.9=513A＜525.5A。）3、已知电缆保护层的冲击耐压值为37.5kV，则电缆保护器通过最大电流时最大残压应取多少？并说明理由。A、64kVB、37.5kVC、24kVD、26.8kV答案【D】解答过程：依据GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》，4.1.13条，最大冲击电流作用下护层电压限制器的残压，不得大于电缆护层的冲击耐压被1.4所除数值，即8.264.15.37kV4、经过计算，电缆敷设时需将电缆保护层分为若干单元，每个单元内两端护层三相接地，且每单元又用连接盒分为三段，每段交接换位并经保护器接地。这样做的主要原因：A、为降低电缆保护层上的感应电压；B、为使电缆三相的阻抗参数相同；C、为使每相电缆保护层的感应电流相互抵消；D、为使每相电缆产生的电压降相互抵消。答案【A、C】解答过程：9依据同上，4.1.11条。（按：本条在1994版为4．1．10条，其条文说明节录如下：35kV及以下电缆线路的金属护层若采取两端接地时，由于其阻抗值不像35kV以上电缆那么小，环流尚不过分显著。……但35kV以上高压电缆两端接地时，环流可占电缆工作电流的50%左右，从而影响电缆附加温升过高，导致电缆载流能力降低或需使缆芯截面选择过大，因而宜予限制。交叉互联单元中三个区段均等时，正常运行中金属护层上不形成环流。若不均等则出现环流，随之，要遵照本规范第3．7．3条(2)项进行验算。）5、电缆终端的设计取决于要求的工频和冲击耐受电压值、大气污染程度和海拔。假定电缆终端在海拔2000m，电缆终端外绝缘雷电冲击试验电压最低应为：A、325kVB、450kVC、480kVD、495kV答案【D】解答过程：依据GB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》：5.4.1条表3，110kV电缆雷电冲击耐受电压应为450kV。3.4条，在海拔不高于1000m的地点试验时，其试验电压应按本标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数Ka1.19.011020001.11101.1144HKa电力电缆雷电冲击试验电压应为4951.1450kV【案例四06】一个10kV变电所，用架空线向6km处供电。Pjs=1800kW，cos=0.85，裸铝线，线路允许电压损失10%，环境温度35℃，不计日照和海拔影响。10LJ裸铝线载流量表35℃25mm2119A35mm2150A50mm2189A70mm2233A1、按允许载流量选择截面。A、25mm2B、35mm2C、50mm2D、70mm2答案【B】解答过程：计算电流4.12285.01031800cos3njsjsUPIA依据上表，应选择35mm2。2、按机械强度选择截面。A、25mm2B、35mm2C、50mm2D、70mm2答案【B】解答过程：依据《工业与民用配电设计手册》，P580表10-18，按居民区考虑，11最小截面为35mm2。3、按允许电压损失10%选择最小截面。A、25mm2B、35mm2C、50mm2D、70mm2答案【C】解答过程：依据同上，P548表9-72，给定条件下的单位电压损失：LJ-35为1.186%/MW.km，LJ-50为0.888%/MW.km。选择LJ-50，1.8MW、6km时电压损失为0.888x1.8x6=9.59%。【案例五05】某县在城网改造中拟将至污水处理站的12km10kV架空导线换为交联聚氯乙烯绝缘电缆,采用隧道内与其他电缆一起敷设,该线路正常负荷2MW，功率因数0.9。交联聚氯乙烯铝芯电缆在空气敷设的数据导体截面(mm2)507095120载流量(A)145190A215A240AR(Ω/km)0.640.460.340.253X(Ω/km)0.0820.0790.0760.0761、已知线路电源侧短路电流15kA，保护动作时间0.15s，保护电流热稳定系数77。电流综合修正系数0.8，要求电源末段压降不大于7％，计算10kV电流截面。A、50mm2B、70mm2C、95mm2D、120mm212答案【D】解答过程：依据上表和《工业与民用配电设计手册》。（1）按载流量选择5.12890.01032000cos3nUPIA电流综合修正系数0.8，选择导体电流为128.5/0.8=160.6A，可选择70mm2电力电缆。（2）按热稳定校验4.7515.077150002tCICtICQSmm2根据电缆热稳定要求选择95mm2电力电缆。（3）按电压降校验90.0cos，484.0tg，968484.02000PtgQkvar120mm2电缆的电压损失%95.6101012076.096812253.0200010%22nUQXPRu选择120mm2电缆。满足要求。（95mm2电缆的电压损