《供电技术-第四版》课后题答案-问答题部分

第一章1-1试述电力系统的组成及各部分的作用？各级电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电及用电的整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成：（1）发电将一次能源转换成电能的过程即为“发电”。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。（2）变电与配电变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。仅用于接收和分配电能，而没有变压器的场所称为配电所（3）电力线路电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。（4）电能用户包括工业、企业在内的所有用户（用电单位），使用（消耗）电能1-4电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。1）中性点不接地系统特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。2）中性点经消弧线圈接地系统特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。3）中性点直接接地系统特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。电气设备绝缘水平可按相电压考虑。在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。1-5简述用户供电系统供电质量的主要指标及其对用户的影响答：决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。影响：①当电压出现偏差时会对用电设备的良好运行产生影响；电压波动和闪变会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常；出现高次谐波会干扰自动化装置和通信设备的正常工作；产生三相不对称电压会影响人身和设备安全。②频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。③根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。1-6试分析中性点不接地系统发生单相接地后，系统的电压会发生什么变化？此时流经故障点的电流如何确定？答：中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。1-7中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈对容性电流的补偿方式有哪几种？一般采用哪一种？为什么？答：全补偿方式、欠补偿方式、过补偿方式一般采用过补偿方式，在过补偿方式下，即使系统运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式，至使系统发生谐振。1-8简述用户供电系统的主要特点？1、电力用户供电系统由用户内部变配电所、供电线路和用电设备等组成，其中变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所。2、电力用户供电系统的供电电压一般在110KV及以下。3、大多为国家电网供电，也可建立自备发电站。1-9如图所示的电力系统，试标出变压器一、二次侧和发电机的额定电压。解：⑴发电机额定电压考虑要予以补偿电网的输送压损，故提高5%为10.5kV。⑵变压器一次侧（原边）①12/TT一次侧与发电机相连：12/TT即为电站出口的升压变压器，与发电机相同，相对电网电压升值5%，亦为10.5kV。②3T一次侧与线路相连：3T即用户（降压）变压器，与用电设备相同，相对电网电压升降值为0，为110kV。⑶变压器二次侧（副边）①2T、3T二次侧（两个绕组）：高压输送，必线路长，要考虑补偿变压器内部绕组以及线路输送电压损失各5%，故相对电网电压升值为10%，2T的二次绕组、3T第一/第二个二次绕组电压依次为121、38.5及11.0kV。②1T二次绕组：低压输电，必线路短，不计线路压损，仅补偿变压器内部压损，电压升值为+5%，即电压0.4/0.23kV。答案表达为百分值及电压值均可，但电压值应与标准额定电压相符。注意标注的精度应符合工程标准。如下图1-9所示。答案填入虚线之中，两种答题方式用“，”隔开，可取其中之一，电压单位为kV。第二章2-1.什么是计算负荷？确定计算负荷的目的是什么？计算负荷是用电设备的等效负荷，对于已运行的电力用户而言，计算负荷Pc就是该用户典型负荷曲线的半小时最大平均负荷P30.计算负荷是用户供电系统结构设计，供电线路截面选择，变压器数量和容量选择，电气设备额定参数选择等的依据。2-2.计算负荷与实际负荷有何关系？有何区别？电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和，用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，将等效负荷称为计算负荷。2-3.什么是负荷曲线？负荷曲线在求计算负荷时有何作用？电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。求计算负荷的日负荷曲线时间间隔△t取30min。通过对负荷曲线的分析，可以掌握负荷变化的规律，并从中获得一些对电气设计和运行有指导意义的统计参数。2-4.什么是年最大负荷利用小时数Tmax？什么是年最大负荷损耗小时数τ？有何区别？Tmax是一个假想时间：电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。τ是线路输送相当于最大负荷Sc在t时间内产生的电能损耗恰好等于线路全年实际电能的损耗，称τ为年最大负荷损耗小时数。Tmax与τ是不同的概念。Tmax是指用电时间除了有效消耗也包括无效消耗的电能；τ是指用电时间仅为无效消耗的电能。2-5用户变电所位置选择的原则是什么？答：1、总降压变电所或总配电所总降压变电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电源的进线方向，以便使有色金属的消耗量最少和线路功率及电能损耗最小。同时，还应考虑变电所周围的环境、进出线的方便和设备运输的方便。2、10（6）KV变电所：10（6）KV变电所的位置应该深入到低压负荷的中心，但往往受到生产工艺和建筑的制约。考虑到运输的方便及进出线方式，10（6）KV变电所的位置主要有以下几种类型：（1）独立变电所（2）附设变电所（3）箱式变电所（4）地下变电所2-6变压器台数选择应考虑哪些因素？什么是明备用？什么是暗备用？答：台数选择考虑因素：（1）供电可靠性要求（2）负荷变化与经济运行（3）集中负荷容量大小明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用，此时两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率均按100%考虑。暗备用：两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%，每台变压器宜按全部最大负荷的70%选择。2-7变压器容量选择应考虑哪些因素？答：1、变压器的容量需要满足在计算负荷下，变压器能够长期可靠运行对单台变压器满足条件：SNTSCSNT：单台变压器的额定容量；Sc：计算负荷对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件：SNT1+SNT2=scSNT1、SNT2：分别为并列运行的两台变压器的额定容量；SNT1=sc1+sc2Sc1、Sc2：分别为负荷Sc中一级和二级负荷的容量。SNT2=sc1+sc22、为了适应工厂发展和调整的需要，变压器容量应留有15～25％裕量。3、满足变压器经济运行条件2-8什么是变电所的电气主接线？对变电所主接线的基本要求是什么？答：电气主接线表示电能从电源分配给用电设备的主要电路,它包括电气设备与连接关系.。基本要求是安全、可靠、灵活、经济2-9.用户供电系统高压配电网的接线方式有哪几种？请从可靠性、经济性、灵活性等方面分析其优缺点？接线方式可靠性经济性灵活性放射式供电可靠性高，故障后影响范围小，继电保护装置简单且易于整定配电线路和高压开关柜数量多，投资大运行简单，切换操作方便，便于实现自动化树干式可靠性差，线路故障范围影响大回路少，投资小，结构简单结构简单环式可靠性高适中运行方式灵活2-10.简述高压断路器和高压隔离开关在电力系统中的作用与区别高压断路器是供电系统中最重要的开关之一，线路正常时，用来通断负荷电流，线路故障时，在保护装置的作用下用来切断巨大的短路电流，具有良好的灭弧装置和较强能力。高压隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小，仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检验人员的安全。2-11我国10（6）kV配电变压器常用哪两种联结组？在3次谐波比较突出的场合，宜采用哪种联结组？答：常用Yyn0和Dyn11联结组。在3次谐波比较突出的场合，宜采用Dyn11联结组。（零序过电流保护灵敏度高和抑制零序谐波）2-12电流互感器和电压互感器各有哪些功能？电流互感器工作时二次侧为什么不能开路？答：电流互感器：将主回路中的大电流变换为小电流信号，供计量和继电保护用。电压互感器：将高电压变换为低电压，供计量和继电保护用。使用中二次侧不允许开路，以避免产生高压对操作者造成伤害。2-14在供电系统中提高功率因数的措施有哪些？1、提高用户自然功率因数2、无功补偿：1）就地补偿2）集中补偿：分组集中补偿，高压集中补偿，低压集中补偿。2-15在供电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？无功补偿方式分为就地补偿和集中补偿。就地补偿可以最大限度减少系统中流过的无功功率，使整个供电线路的功率及能量损耗、送电线路的导线截面、开关设备和变压器容量都相应减少或降低，单从补偿效果来看，这是最好的补偿方式。集中补偿和就地补偿相比，所需的电容器总容量较少，即电容器的利用率较高，但其补偿效果稍差。第三章3-1,什么是大容量电源供电系统？该系统发生短路时其电流该如何变化？答：无限大容量电源是指内阻抗为零的电源，不论输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。系统发生短路时，短路电流的全电流瞬时值由周期分量和非周期分量合成，经过0.01s短路电流的幅值达到冲击电流值，非周期分量衰减至零，暂态过程结束，短路进入稳态，稳态电流只含短路周期分量。3-2，说明短路全电流、短路电流的周期分量、短路电流的非周期分量、短路冲击电流、短路稳态电流、短路容量的物理含义。答：短路全电流：指短路时电流的瞬时值，它是由短路电流的周期分量与短路电流的非周期分量组成。短路电流的周期分量：指短路全电流的稳态部分，只要短路持续，电源电压维持恒定，这部分则保持不变。短路电流的非周期分量：指短路全电流的暂态部分，经一段时间后很快衰减至零。短路冲击电流：指短路全电流达到幅值。短路稳态电流：当非周期分量衰减结束，余下的周期分量就是短路稳态电流。短路容量：发生短路的回路中的功率。3-3.在短路计算中，为什么要采用平均电压？平均电压与电网额定电压有何区别？答：在短路电流的计算中，普遍采用近似计算的标幺值法，取系统各级的平均额定电压为相应的基准电压，即UB=Uav，而且认为每一元件的额定电压就等于其相应的平均额定电压。Uav=1.05UN3-4什麽叫短路电流的力效应？为什麽要用短路冲击电流来计算？答：（1）短路电流的力效应：三相载流导体水平敷设在同一平面上，三相短路电流流过各相导体时，根据两平行导体间同相电流力相吸，异相电流力相斥的原理，中间相受力最大。（2）根据可知短路时情况最糟，影响最大，所以用短路冲击电流来计算；3-5什麽叫短路电流的热效应？为什麽要用短路稳态电流来计算？答：（1）在线路发生短路时，强大的短路电流将产生很大的热量。工程上，可近似地认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。短路电流产生的热量不向外扩散，全部转化为载流导体的温升；（2）由于短路全电流的有效值在整个短路过程中非常数，特别是发电机端短路，变化比较复杂，为了便于计算，工程上以短路稳态分量有效值代替短路全电流的有效值；3-6短路电流作用的假想时间是什麽含义？该假想时间应如何确定？答：短路电流作用的假想时间是指稳态短路电流在假想时间内产生的热量等于实际短路电流在在实际短路时间内产生的热量。短路电流的假想时间tj等于短路电流周期分量作用的假想时间tjz加上短路电流非周期分量作用的假想时间tjfi。而周期分量的假想时间tjz与短路电流的持续时间t相同，也就