电力系统课后题答案.docx

第 3 章习题1. 答：无限大容量电源供电系统是指内阻抗为零的电源，即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力 系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变无限大容量系统发生三相短路后，短路电流在达到稳定之前，经过一个暂态过程在短路暂态过程中， 存在短路非周期分量电流和短路电流周期分量短路非周期分量电流是由于短路初始瞬间电流不能突变而 产生的一个按指数规律衰减电流，该电流衰减完，暂态过程结束而达到稳定状态短路电流周期分量是短 路后短路回路阻抗突然减小而增大很多倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束后只有该分量存在2. 答：短路全电流：短路后短路回路中存在的电流，为短路电流周期分量与非周期分量之和 短路电流的周期分量：因短路后短路回路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流 短路电流的非周期分量：因电路含有电感，电路电流不可能突变，而按愣次定律感生的用以维持短路初始 瞬间电流不致突变的一个反向衰减性电流 短路冲击电流：为短路全电流中的最大瞬时值短路后经半个周期，短路全电流达到最大值，此时的电流 即短路冲击电流短路稳态电流：是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。

短路容量：称短路功率，等于短路电流周期分量有效值与短路处的正常工作电压（平均额定电压）的乘积3. 答： 因电压路上有损失，而使线路首末端电压不同，所以短路计算中采用平均电压平均电压为线路首末端电压的和除以2，若线路末端电压为额定电压，则首端电压应比额定电压高 10％， 这样平均电压为 1.05 倍的额定电压额定电压为国家根据经济技术需要统一制定的标准电压4. 答：供电系统发生短路时，短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体就会产生很大的电 动力，即短路电流的力效应供电系统发生短路时，短路电流特别是短路冲击电流将使相邻导体之间产生很大的电动力，有可能使 电器和载流部分遭受严重损坏，所以要用短路冲击电流来计算5. 答：供电系统发生短路时，短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体就会产生很高的温 度，即短路电流的热效应因短路全电流的有效值在整个短路过程中不是常数，为便于计算，在工程上以短路稳态电流来代替短 路全电流进行计算6. 答： 短路发热的假想时间是指在此时间内，假定导体通过短路稳态电流所产生的热量，恰好与实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量相等这一假定的时间，称为短路发热的假想时间或热效时间。

由短路电流周期分量作用的假想时间和短路电流非周期分量作用的假想时间组成，前者是保护装置的 动作时间和断路器的固有分闸时间之和，对无限大容量供电系统，后者近似为 0.05s7. 答：高压断路器的作用：正常运行时，用于接通和分断负荷电流；短路情况下，切除巨大的短路电流隔离开关的作用：保证电气设备检修时，使需检修的设备与处于电压下的其余部分有明显的隔离 高压断路器要具有很强的灭弧装置，而隔离开关没有特殊的灭弧装置10. 答：对一般开关设备的热稳定校验条件 [+12t > 121对一般开关设备的力稳定校验条件 i t > i（3）8 jet shiet －设备极限通过电流的幅值.（制造厂家提供）ish⑶一冲击电流.11. 解：1）选定基准值取 S 二 100MVA,jU = 6.3kVjS则1 = i =j v'3U v'3 x 6.3kVj100MVA = 9.16kA2）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值1）电力系统最大运行方式下的系统电抗AZ S IO八，X * 二 i—二 二 0.41M S ⑶ 250最小运行方式下的系统电抗S 100/—二 二 0.505S（3） 198k minX *1m2）架空线路S 100l 1 = 0.4 x 5 x = 0.146011 U2 372av13) 电力变压器TX * = AUk % x Sj — 7 5 x 100 = 0.753 100 SNT 100 104) 电抗器X * — ^lr% ( —)(佯)—亠 x ( ——)(100MVA ) — 1.1644 100 V3UN. LRIN. LR U 100 、3x6 kV x0.3kA 6.3kV 25)电缆线路X * — X l 斗5 02 2 U 2av 2—0.08 x 0.8 x 400 — 0.166.32绘出短路等效电路如图所示斗0・4/0・ 5050.751.164（3）求 k1（3） 点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值X * = X * + X * + X * = 0.4 + 0.146 + 0.75 = 1.296工 1M 1M 2 3X * = X * + X * + X * = 0.505 + 0.146 + 0.75 = 1.401Elm 1m 2 32）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式I⑶ 二 Ij = _946 = 7.068KAz1M x * 1.296E1M最小运行方式I ⑶=—1 -1 = — x 9.16 = 6.538KAz1 - m x * j 1.401% - m3） 其它三相短路电流最大运行方式I ⑶=I ⑶ =7.068 KAg z1 - Mi ⑶=2.551 ⑶=2.55 x 7.068 = 18.023KAs% z1 - MI ⑶=1.51I ⑶=1.51x 7.068 = 10.673KAsh1 z1 - M最小运行方式I ⑶=I ⑶=6.538 KAg z1 - mi ⑶=2.551 ⑶=2.55 x 6.538 = 16.672KAsh] z1 - mI ⑶=1.51I ⑶=1.51x 6.538 = 9.873KAsh1 z1 - m4） 三相短路容量最大运行方式 S⑶=S : X * = 1001.296 = 77.16MVAk1 -M j E1 -M最小运行方式 S⑶=S / X * = 100 1.401 = 71.378MVAk - m 厂 工1 - m1（4）求k2（3）点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值X * = X * + X * + X * + X * + X * = 0.4 + 0.146 + 0.75 +1.164 + 0.16 = 2.62工 2 M 1M 2 3 4 5X * = X * + X * + X * + X * + X * = 0.51 + 0.146 + 0.75 +1.164 + 0.16 = 2.725工 2m 1m 2 3 4 52）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式I⑶ 二 ij = 916 = 3.496KA z 2・M x * 2.62s 2-M最小运行方式I ⑶=—i— -1 = — x 9.16 = 3.361KAz 2-m x * j 2.7253） 其它三相短路电流最大运行方式I ⑶=I ⑶=3.496 KAg z 2-Mi ⑶=2.551 ⑶ =2.55 x 3.496 = 8.915KAs〃2 z 2-MI ⑶=1.51I ⑶ =1.51x 3.496 = 5.279KAsh 2 z 2-M最小运行方式I ⑶=I ⑶=3.361KAg z 2-m"3）= 2.551（3） = 2.55 x 3.361 = 8.571KAsh? z 2-mI ⑶=1.51I ⑶=1.51x 3.361 = 5.075KAsh 2 z 2-m4） 三相短路容量最大运行方式 S（3） = S /X* = 1002.62 = 38.168MVAk 21-M / s 2-M最小运行方式 S⑶=S / X * = 100.2725 = 36.697MVAk2-m j s 2-m(5) .k2⑶点最小运行方式下的两相短路电流12. 解：打题4：4i nr千瓦/相，电抗器的电抗和电阻分别为I ⑵= -1 ⑶= -x 30361KA = 2.911KA z 2.m 2 z 2 - m 2o5」nW xd=o卩旷朋H牡¥ g - 0- 2kA国 4-23■i M=HB n ■ I M ■ M ・ ・ ・■■ ■ ■ ・设题中电抗器的额定功率为 1.68x = — X £000 = 0.6930100 3 x 2001680 cc—cr = = 0.042Q2002电缆的电抗和电阻分别为：x=1.5X0.083=0.12450r =1.5X0.37 =0.5550一条电缆线路（包括电抗器）的电抗、电阻和阻抗分别为x = 0.693 + 0.1245 = 0.81750r = 0.042 + 0.555 = 0.5750z = €0.81752+ 0.5752 = 0.9990短路电流非周期分量的衰减时间常数为t = 0.8175 = 0.0045s314 x 0.575短路电流冲击系数为：k = 1+ =1.134sh根据式\ = k 21，由i的允许值求短路电流周期分量1的允许值sh sh z sh z20iz<2 X1.134=12.47kA因此，自6kV母线到短路点K的总阻抗£ oz > ——=0.2920工 v'3 x 12.47也就是，允许平行敷设的电缆数不得超过0.9990.292=3・42条，即可以平行敷设3条电缆线路。

也就不能将母联开关 QF 闭合长期并联运行13.解：kl0.. rw]散無-£09 MV十A 由澈=1站MW h a[^1 4-24 习 E 4-L2F1SLr— 530C 7J5iCp-J&/JO. SkV根据我国生产的高压户内（外）少油断路器型式，宜选用全国统一设计并推广应用的型号根据计算电流， 初选断路器型号，然后进行校验QF1断路器的选择校验表序号装置地点的电气条件SW4-35型断路器项目数据项目数据结论1电压UN35kVUN35kV满足2电流1c114AIN1200kA满足3I⑶（断流能力） k2.65kA1 g （开断电流）16.5kA满足4i（3）（动稳定）sh6.76kAimax （动稳定极限电流）42 kA满足51⑶21.（热稳定）g J2.65 kA(1s)7.012tt （热稳定电流）16.5kA(4s)1089满足6S（3）（遮断容量） k170.07MVASN .k .QF1000MVA满足QF2断路器的选择校验表序号装置地点的电气条件SN10-10I型断路器项目数据项目数据结论1电压U N10kVUN10 kV满足2电流1c3。