电气工程师：《供配电技术》习题解答汇总
电气工程师：供配电技术习题解答汇总1.1问题与思考 $lesson$1.何谓动力系统?何谓电力系统?电力网?答：由电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户组成的电能与热能的整体称作动力系统。电力系统是动力系统的一部分，由一个发电厂的发电机及配电装置、变电站、输配电线路及用户的用电设备组成。电力网是电力系统的一部分，由各类变电站和各种不同电压等级的线路连接起来组成的统一网络，其作用是输送和分配电能。2.某发电厂的发电机总发电量可高达3kMW，所带负荷仅为2.4kMW。问：余下的0.6kMW电能到哪儿去了?答：发电厂发出的交流电不能直接储存，决定了电能的生产、输送、分配和使用必须同时进行，而且要保持动态平衡。因此，这个发电厂的总发电量虽然可高达3kMW，但是由于它所带负荷仅为2.4kMW，所以，它实际发出的电量并不等于它的最高发电量，扣除厂用电和网损之后，它的实际发电量与用户消耗的有功功率完全相等。因此，也没有余下的电能。3.电力系统为什么要求“无功功率平衡”?如果不平衡，会出现什么情况?答：发电机、调相机、电力电容器及高压输电线路的充电电容都是产生无功功率的“容性装置”，而实际生产中广泛使用的异步电动机、电抗器、输电线路的电抗等都是需要大量无功功率的“感性装置”。当发电厂供给线路的无功功率过剩时就会造成线路电压和升高;无功功率不足时又会造成线路电压降低。因此，电力系统要求“无功功率平衡”。如果无功功率不平衡，则电网供出的电压波动就会很大，无论电压过高还是过低，都会对电气设备和电力系统自身的安全产生很大的危害。无功严重不足时还能造成“电压崩溃”使局部电网瓦解。1.2 问题与思考1.一次能源包括哪些?说说电能是一次能源吗?答：一次能源包括煤炭、石油及其产品;天然气等燃烧释放的热能;水由于落差产生的动能;核裂变释放的原子能;风的动能、太阳能、地热能、潮汐能等。电能不是一次能源，电能是由一次能源转化而得的二次能源。2.枢纽变电所和一般变电所有哪些区别?答：枢纽变电所的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。而一般变电所的一次电压大多是110kV，二次电压为10kV或以下等级。3.热电厂和凝汽式电厂有什么不同?这类火力发电厂通常建在哪些地方?答：凝汽式电厂和热电厂都属于火电厂。多数凝汽式电厂一般建在煤矿、煤炭基地附近，或建在铁路交通便利的地方，这类火电厂发出来的电能，通过高压输电线路送到负荷中心，仅向用户供出电能。热电厂则不仅向用户供电，同时还向用户供蒸汽或热水。由于供热距离不宜太远，所以热电厂多建在城市和用户附近。1.3 问题与思考1.中性点不接地系统若发生单相接地故障时，其故障相对地电压等于多少?此时接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的多少倍?答：中性点不接地系统若发生单相接地故障时，线电压不变而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍，即升至为线电压数值，此时接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的3倍。2.电力系统中性点接地方式有哪几种?采用中性点不接地系统有何优缺点?答：在电力系统中，中性点工作接地方式有：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种。其中中性点不接地方式一直是我国配电网采用最多的一种方式。该接地方式在运行中如发生单相接地故障，其流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，当35kV、10kV电网限制在10A以下时，若是接地电流很小的瞬间，故障一般能自动消除，此时虽然非故障相对地电压升高，但系统还是对称的，故在电压互感器发热条件许可的情况下，允许带故障连续供电2小时，为排除故障赢得了时间，相对提高了供电的可靠性，这也是中性点不接地系统的主要优点，其次，中性点不接地系统不需要任何附加设备，投资小，只要装设绝缘监视装置，以便发现单相接地故障后能迅速处理，避免单相故障长期存在而发展为相间短路或多点接地事故。在这种系统中，电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计，而且应装交流绝缘监察装置。当发生单相接地故障时，可立即发出信号通知值班人员。1.4 问题与思考1.衡量电能质量的两个重要指标是什么?答：电压和频率是衡量电能质量的两个重要指标。2.用户电能的频率是通过什么环节进行调整的?在供配电系统中频率可调吗?答：用户电能的频率调整主要依靠发电厂调节发电机的转速实现的。在供配电系统中频率是不可调的，只能通过提高电压的质量来提高供配电系统的电能质量。3.何谓电压波动与闪变?电压正弦波畸变是什么原因造成的?答：电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。周期性电压急剧变化引起电源光通量急剧波动而造成人的视觉感官不舒适的现象，称为闪变。电压波形畸变是由于电力系统中存在大量的非线性供用电设备，使得电压波形偏离正弦波而造成的。1.5 问题与思考 $lesson$1.供配电电压的选择主要取决于什么?答：供配电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。因为，在输送功率一定的情况下，若提高供电电压，就能减少电能损耗，提高用户端电压质量;另一方面，电压等级越高，对设备的绝缘性能要求随之增高，投资费用相应增加。2.我国工矿企业用户的供配电电压通常有哪些等级?答：我国工矿企业用户的供配电电压有高压和低压两种，高压供电通常指610kV及以上的电压等级。中、小型企业通常采用610kV的电压等级，当6kV用电设备的总容量较大，选用6kV就比较经济合理;对大型工厂，宜采用35110kV电压等级，以节约电能和投资。低压供配电是指采用1kV及以下的电压等级。大多数低压用户采用380/220V的电压等级，在某些特殊场合，例如矿井下，因用电负荷往往离变配电所较远，为保证远端负荷的电压水平，要采用660V电压等级。3.为什么提倡提高低压供配电的电压等级?答：提倡提高低压供配电的电压等级，目的是为了减少线路的电压损耗，保证远端负荷的电压水平，减小导线截面积和线路投资，增大供配电半径，减少变配电点，简化供配电系统。同时也是节电的一项有效措施，在世界上已经成为一种发展趋势。1.6 问题与思考1.对供配电系统的基本要求有哪些?答：用户对供配电系统的基本要求是经济性、安全性和可靠性。2.供配电系统的负荷如何划分的?答：供配电系统的负荷，按其对供电可靠性的要求，通常分为三级。其中一级负荷：若对此负荷停电，将会造成人的生命危险及设备损坏，打乱复杂的生产过程，造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。二级负荷：若对此种负荷停电，将会造成工厂生产机器部分停止运转，或生产流程紊乱且难以恢复，致使产品大量减产，工厂内部交通停顿，造成一定的经济损失，或使城市居民的正常生活受到影响。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的其他负荷均属于三级负荷。3.对供配电系统的布置有哪些方面的要求?答：对供配电系统的布置要求包括：便于运行维护和检修：值班室一般应尽量靠近高低压配电室，特别是靠近高压配电室，且有直通门或与走廊相通。运行要安全：变压器室的大门应向外开并避开露天仓库，以利于在紧急情况下人员出入和处理事故。门最好朝北开，不要朝西开，以防“西晒”。进出线方便：如果是架空线进线，则高压配电室宜位于进线侧。户内供配电的变压器一般宜靠近低压配电室。节约占地面积和建筑费用：当供配电场所有低压配电室时，值班室可与其合并。但这时低压电屏的正面或侧面离墙不得小于3m。高压电力电容器组应装设在单独的高压电容器室内，该室一般临近高压配电室，两室之间砌防火墙。低压电力电容器柜装在低压配电室内。留有发展余地，且不妨碍车间和工厂的发展。在确定供配电场所的总体布置方案时应因地制宜，合理设计，通过几个方案的技术经济比较，力求获得最优方案。4.什么叫电气间距?试根据表1-2和表1-3分别计算并验证10KV户外、户内B1和C值的正确性。答：为保证供配电系统运行中电气设备及人员的安全和检修维护工作及搬运的方便，供配电装置中的带电导体的相间、导体相对地面之间都应有一定的距离，以保证设备运行或过电压时空气绝缘不会被击穿，这个距离称为电气间距。10KV户外：B1=A1+750=200+750=950mm C=A1+2300+200=200+2300+200=2700mm正确。10KV户内：B1=A1+750=125+750=875mm C=A1+2300=125+2300=2425mm正确。2.1 问题与思考 $lesson$1.电力变压器主要由哪几部分组成?变压器在供配电技术中起什么用途?答：电力变压器主要由铁心、线圈、油箱、储油柜以及绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成。在电力系统中，变压器占有极其重要的地位。在供配电技术中的主要用途表现在以下两点：电能供出电能时，利用变压器升高发电机的出口电压，以减少线路中的能量损耗和提高电能利用率;向用户分配电能时，又可利用变压器把电压降低，以满足用户的需要和提高用电的安全性。2.变压器并联运行的条件有哪些?其中哪一条应严格执行?答：变压器并联运行的条件：并联各变压器的联结组别标号相同;并联各变压器的变比相同(允许有0.5%的差值);并联各变压器的短路电压相等(允许有10%的差值)。其中第条必须严格执行，即联结组别标号不同的变压器绝不能并联运行。3.单台变压器容量确定的主要依据什么?若装有两台主变压器，容量又应如何确定?答：单台变压器的额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Se，留有裕量，并考虑变压器的经济运行，即按照SN=(1.151.4)Se;通常车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kV?A，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kV?A。若装有两台主变压器，每台主变压器的额定容量SN应同时满足以下两个条件：当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求，即SN(0.60.7)Se;任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总容量的需求，即SNSe + Se。2.2 问题与思考1.高压熔断器在电网线路中起何保护作用?答：高压熔断器是用来防止高压电气设备发生短路和长期过载的保护元件，是一种结构简单，应用最广泛的保护电器。2.高压隔离开关在电力线路中起何作用?高压负荷开关与高压隔离开关有何不同?答：高压隔离开关主要用于隔断高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。高压负荷开关则主要用于10kV配电系统接通和分断正常的负荷电流。3.高压开关电器中熄灭电弧的基本方法有哪些?答：高压开关电器中熄灭电弧的基本方法有磁吹法、油吹法、真空灭弧法和六氟化硫灭弧法。4.目前我国经常使用的高压断路器根据灭弧介质的不同分有哪些类型?其中高压真空断路器和六氟化硫断路器具有哪些特点?答：目前我国经常使用的高压断路器根据灭弧介质不同，可分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器和磁吹断路器等。其中高压真空断路器具有体积小、重量轻、灭弧工艺及材料要求高且不需要检修灭弧器，维护简单等特点，适用于要求频繁操作的场合。六氟化硫断路器则是利用SF6气体做灭弧和绝缘介质，其特点是分断能力强、噪声小，无火灾危险，适用于频繁操作。5.电压互感器和电流互感器在高压电网线路中的作用各是什么?在使用时它们各应注意哪些事项?答：电压互感器和电流互感器作为供配电技术中一次系统和二次系统之间的联络元件，其中电压互感器用来把一次系统中的高电压转换成二次系统中的标准量程100V的低电压值;电流互感器把一次系统
