第一章供電系統(tǒng)習題(各題后括號中的“*”，“A”和“+”分別表示解答，提示和不給答案三種形式)1-1簡述供電可靠性的含義，作用及衡量標準。(*)1-2什么叫電氣設(shè)備的額定電壓？電力系統(tǒng)為什么要采用多種電壓等級？電氣設(shè)備在高于或低于其額定電壓下工作會出現(xiàn)什么問題？(*)1-3試分析電力系統(tǒng)與供電系統(tǒng)，輸電與配電之間的差別。(A)1-4簡述雙回路與環(huán)形供電系統(tǒng)，放射式與干線式供電系統(tǒng)的優(yōu)缺點及其應用范圍。1-5什么叫橋式結(jié)線？試述各種橋式結(jié)線的優(yōu)缺點及其應用范圍。(*)1-6確定供電系統(tǒng)時，應考慮哪些主要因素?為什么?(△1-7電力系統(tǒng)中性點接地方式有哪幾種類型?各有何特點?(*)1-8在消弧線圈接地系統(tǒng)中，為什么三相線路對地分布電容不對稱，或出現(xiàn)一相斷線時，就可能出現(xiàn)消弧線圈與分布電容的串聯(lián)諧振?為什么一旦系統(tǒng)出現(xiàn)這種串聯(lián)諧振，變壓器的中性點就可能出現(xiàn)高電位?(*)思考題選答1-1所謂供電可靠性，就是供電系統(tǒng)及其設(shè)備、元件等在規(guī)定的運行條件下和預期工作壽命階段，能滿意地完成其設(shè)計功能的概率。一般用每年用戶不停電時問的概率值(從零到1或百分值(0?100%來衡量一個供電系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性。可靠性是供電系統(tǒng)的一項重要指標，也是電力負荷分級的基本依據(jù)。在設(shè)計供電系統(tǒng)時就要根據(jù)負荷對供電可靠性的要求程度，合理地選擇供電電源和確定供電方案。另外，通過對一個實際供電系統(tǒng)可靠性的研究和分析，可以對系統(tǒng)的改進甚至對主要設(shè)備的設(shè)計制造提供充分的依據(jù)。2所謂額定電壓，就是使發(fā)電機、變壓器等電氣設(shè)備在正常運行時獲得最佳經(jīng)濟效果的電壓。額定電壓是電氣設(shè)備在設(shè)計、制造和使用中的重要參數(shù)。在電氣工程中，電力網(wǎng)的額定電壓應與電氣設(shè)備的額定電壓相對應，并且已經(jīng)標準化，系列化。電力系統(tǒng)采用多種電壓等級是基于以下四種情況；1目前，我國發(fā)電機的額定電壓為6.3、10.5或15.75kV少數(shù)大容量發(fā)電機為24kV等。2電力輸送多采用高壓，這樣可以提高輸送功率，加大輸送距離。換句活說，輸送同樣功率的電能在采用高壓時，可相應減少輸電線路中的電流，因而減少線路上的電能損失和電壓損失，提高輸電效率和供電質(zhì)量。同時，導線截面亦隨電流的減小而減小，節(jié)省了有色金屬。所以，從發(fā)電廠發(fā)出的電能，除供給附近用戶直接用電外，一般都經(jīng)過升壓變電所變換為高壓電能，經(jīng)遠距離輸送后，再經(jīng)降壓變電所變?yōu)榈蛪弘娔埽┯脩羰褂谩?高壓輸電的電壓隨國民經(jīng)濟的需要和電力技術(shù)的發(fā)展而不斷提高。對于中短距離一般采用35kv輸電；對于長距離、大容量則采用110、330、500kV輸電。國內(nèi)近年來已有數(shù)條750kV超高壓輸電線路投入使用。用于1100kV、1500kV的超高壓輸電設(shè)備亦在試制中。4礦山用電設(shè)備，由于功率、安全、制造工藝及經(jīng)濟性等原因，其額定電壓多采用低壓，如127、220、380、660、1140V等，只有大型設(shè)備，才采用6kV高壓。隨著礦井10kV下井的研究和實現(xiàn)，額定電壓為10kV的電氣設(shè)備也已問世。變、配電所的運行人員，應盡量保持供用電系統(tǒng)在額定電壓或規(guī)定的電壓范圍內(nèi)運行。當線路電壓高于額定值所規(guī)定的范圍時，有的設(shè)備（如移相電容器將因過壓而損壞；有的設(shè)備（如變壓器、電動機等將因磁飽和而引起激磁電流增加使總電流加大，造成設(shè)備過熱損壞或縮短使用壽命；有的設(shè)備（如避雷器、熔斷器等在動作時產(chǎn)生的電弧由于電壓高、電壓恢復速度快而難以熄滅。電氣設(shè)備在低于額定電壓或規(guī)定的范圍內(nèi)運行時，照明負荷的照度及效率降低；感應電動機輸出功率降低，電流增加、溫度升高，大大影響其使用壽命；線路及變壓器由于要輸送同樣的功率，電流必然增大，結(jié)果二者的損耗都增加，輸送效率大大降低。1-3提示：從服務對象、電壓等級、供電距離、供電容量等四方面考慮。1-41．雙回路供電系統(tǒng)雙回路屬于有備用系統(tǒng)的結(jié)線，分雙回路放射式和雙回路干線式兩種，其中雙回路干線式因繼電保護復雜，故障停電機會多而應用較少。雙回路放射式，就是從電源向各負荷分別引兩條獨立輸電線的供電方式。其優(yōu)點是供電可靠性高，運行靈活，電壓損失小；缺點是線路總長度長，電源出線回路多，所用開關(guān)設(shè)備多，因而投資較大。這種系統(tǒng)主要適用于大容量或孤立的一、二級負荷。2．環(huán)形供電系統(tǒng)環(huán)形也屬于有備用系統(tǒng)的結(jié)線，它是一種從電源引出輸電線，沿途串接各負荷點后又回到電源的供電方式。由于是一個閉合的電網(wǎng)，故稱為環(huán)形電網(wǎng)。環(huán)形系統(tǒng)所用開關(guān)設(shè)備和線路長度都比雙回路放射式少，每一負荷點均由兩條線路供電，故供電可靠性較高。環(huán)形電網(wǎng)若閉環(huán)運行，則過載能力強，電壓損失小，但繼電保護整定較復雜。因此，環(huán)形電網(wǎng)一般采用開環(huán)運行方式，此時導線截面應按單回路供電選擇，亦要考慮在電源附近段故障時擔負全部環(huán)內(nèi)負荷，故大大增加了有色金屬的消耗量。這種供電系統(tǒng)適用于若干彼此相距不遠，容量相差不大，而都離電源較遠的一、二級負荷。3．單回路放射式供電系統(tǒng)單回路放射式屬無備用系統(tǒng)的結(jié)線，實際上就是以電源或變電所母線為中心，向各負荷點分別引出獨立輸電線的供電方式。單回路放射式的主要優(yōu)點是供電線路獨立，出故障時互不影響，停電機會少，繼電保護簡單，動作時間短，便于實現(xiàn)自動化等占‘其缺點是電源出線回數(shù)較多，所需開關(guān)設(shè)備也多，因而投資較大。另外，供電可靠性較低，使其應用受到很大限制。這種供電系統(tǒng)適用于容量較大的分散性三級負荷和較次要的二級負荷。4．單回路干線式供電系統(tǒng)這種供電系統(tǒng)也屬無備用系統(tǒng)，有直聯(lián)型和串聯(lián)型兩種形式。直聯(lián)型干線式線路，就是從干線上直接接出分支線引入各負荷點的供電方式，如圖1-1所示。它的優(yōu)點是電源出線少，能節(jié)省高、低壓開關(guān)設(shè)備，使投資減少；線路總長度短，造價較低，由于各負荷點的高峰用電期一般不同時，因而線路電壓波動和電能損失都比較低。其缺點是由于前段線路公用，增加了故障停電機會，因而供電可靠性低，為了有選擇地切除線路故障，繼電保護的動作時間也就逐級增加，從而延長了故障存在的時間。這種系統(tǒng)一般只適用于一定數(shù)量的若干個成直線分布的三級負荷。串聯(lián)型干線式線路采用的聯(lián)接方法是：干線經(jīng)隔離開關(guān)聯(lián)于負荷1的母線上，再由負荷1的母線經(jīng)隔離開關(guān)引出，再經(jīng)隔離開關(guān)聯(lián)于負荷2的母線上??，余類推，如圖1-2所示。這種線路實際上是直聯(lián)式的改進型式。這樣改進后可以縮小故障停電的范圍，提高供電系統(tǒng)的可靠性。故障檢修時可利用隔離開關(guān)的操作使故障點前的各負荷點不至于長時間停電。它的缺點是增加了開關(guān)設(shè)備，而且故障不易尋找，其應用范圍基本上同直聯(lián)型。圖1-1直聯(lián)型干線式線路圖1-2串聯(lián)型干線式線路1-5對于具有兩回電源進線，兩臺降壓變壓器的礦井終端總降壓變電所可采用橋式結(jié)線。它實質(zhì)上是用一座由一臺斷路器和兩臺隔離開關(guān)橫聯(lián)跨接的“橋”，來聯(lián)接兩個35?llOkV“線路一一變壓器組”的高壓側(cè)，從而用較少的斷路器組成一個可靠性較高的，操作靈活的雙回路變、配電系統(tǒng)。橋式結(jié)線根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同，可分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種。1．內(nèi)橋結(jié)線這種接線的跨接橋靠近變壓器側(cè)，橋斷路器裝在線路斷路器之內(nèi)，變壓器回路僅裝隔離開關(guān)，由三臺斷路器構(gòu)成“”形，故稱為內(nèi)橋。內(nèi)橋結(jié)線提高了變電所供電的可靠性，倒換線路操作方便，設(shè)備投資與占地面積較少，缺點是倒換變壓器和擴建成全橋不如外橋方便，故適用于進線距離長，線路故障多，變壓器切換少，高壓側(cè)無穿越功率的終端變電所。2．外橋結(jié)線這種接線的跨接橋靠近線路側(cè)，橋斷路器裝在變壓器斷路器之外，進線回路僅裝隔離開關(guān)，由三臺斷路器構(gòu)成“”形，故稱外橋。外橋結(jié)線倒換變壓器操作方便，易于過渡到全橋結(jié)線，且投資少，其運行的靈活性與供電的可靠性和內(nèi)橋結(jié)線類似；它的缺點是倒換線路不方便，故適用于進線距離短，主變壓器需經(jīng)常切換的礦井終端變電所。3．全橋結(jié)線這種結(jié)線，跨接橋居中，進線回路與變匿器回路均裝有斷路器，由五臺斷路器構(gòu)成“H”形，故稱為全橋。全橋結(jié)線適應性強，供電可靠性高，操作方便，運行靈活，并易于發(fā)展成單母線分段的中間變電所；它的缺點是設(shè)備多，投資大，變電所占地面積大，故適用于負荷較大，對供電要求較高的大型礦井終端變電所。1-6提示：應考慮電源條件、運行方式、負荷性質(zhì)與分布、礦井產(chǎn)量、瓦斯含量及涌水量等因素。1-7電力系統(tǒng)中性點接地方式分為中性點直接接地（又稱大電流接地系統(tǒng)和中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地（又稱小電流接地系統(tǒng)兩種接地方式，各接地方式的特點如下：1．中性點直接接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)的優(yōu)點是：當發(fā)生單相接地時，非故障兩相的電壓不升高，由于接地電流非常大，不會發(fā)生間歇性電弧，同時內(nèi)部過電壓倍數(shù)較小，因而可以降低對線路絕緣水平的要求。由于單相接地就是單相短路，短路電流較大，保護裝置迅速而可靠地動作，縮短了故障存在的時間。缺點是：因短路電流大，開關(guān)及電氣設(shè)備有時要選用較大的容量或規(guī)格。當發(fā)生短路時若未能及時切除，會嚴重影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且對通訊的干擾強烈，故常用于llOkV及以上的電網(wǎng)。對于380V低壓電網(wǎng)，由于用戶需要380V和220V兩種電壓等原因，故也采用中性點直接接地系統(tǒng)。2．中性點不接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)在正常工作時供電變壓器的中性點，不接地。對于短距離低壓輸電線，它的對地電容較小，發(fā)生接地故障時入地電流較小，對通訊線的干擾也較小，瞬時性接地故障往往能自動消除；對于長距離高壓輸電線，由于線路對地電容較大，單相接地電容電流較大時（6kV系統(tǒng)達30A,35kV系統(tǒng)大于10A，接地處容易發(fā)生間歇性電弧，在電網(wǎng)中引起高頻振蕩產(chǎn)生過電壓，使電網(wǎng)對地絕緣較低處發(fā)生接地短路故障，因而對接地電流值有一定的限制規(guī)定。中性點絕緣系統(tǒng)的缺點是：當發(fā)生單相接地時，無故障兩相的對地電壓升為相電壓的（即升為線電壓，危及相間絕緣，易造成兩相接地短路，當單相接地電容電流較大時，易產(chǎn)生間歇性電弧接地過電壓，而且內(nèi)部過電壓的倍數(shù)也較高。這沖系統(tǒng)的優(yōu)點是：一相接地時，接地電流小，保護裝置不動作，電網(wǎng)還可以繼續(xù)運行一段時間，待作好準備后故障線路再停電。由于3?60kV電網(wǎng)在供電系統(tǒng)中占的比重很大，如果采用接地系統(tǒng)，則一相接地就會導致停電，降低了供電的可靠性，故我國3?60kV電網(wǎng)均采用中性點不接地系統(tǒng)。3．中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)主要是利用消弧線圈（電抗器的感性電流補償電網(wǎng)對地的電容電流，可減小單相接地時接地點的電流，不產(chǎn)生電弧，避免發(fā)生電弧接地過電壓。完全補償?shù)臈l件是31/LC3?=，為了避免電網(wǎng)參數(shù)改變時產(chǎn)生串聯(lián)諧振，一般采取過補償運行。這種系統(tǒng)的缺點是：因要根據(jù)運行網(wǎng)路的長短決定消弧線圈投入的數(shù)量與地點，故系統(tǒng)運行較復雜，設(shè)備投資較大，實現(xiàn)選擇性接地保護困難。1-8如圖1-3所示，為變壓器中性點經(jīng)消弧線圈L接地的供電系統(tǒng)。當三相線路對地分布電容不對稱或出現(xiàn)一相斷線時，線路參數(shù)不再是對稱的，因此負載中性點將發(fā)生位移，導致0點與'0點之間出現(xiàn)電位差。由于線路參數(shù)的變化使C與L的關(guān)系恰好符合公式1/0LC??-=時，在電壓U00'的作用下，線路對地回路將發(fā)生消弧線圈與對地分布電容的串聯(lián)諧振。回路一旦出現(xiàn)串聯(lián)諧振，由于總阻抗幾乎為零，故即使U00笛勺數(shù)值不大，回路中也會流過很大的電流0i，0i流過消弧線圈L，產(chǎn)生較大的壓降，使變壓器中性點0對地呈現(xiàn)高電位，極易損壞變壓器的對地絕緣。圖1-3對地回路的串聯(lián)諧振示意圖第二章負荷計算與功率因數(shù)計算習題(各題后括號中的“*”，“”和“+”分別表示解答，提示和不給答案三種形式)2-1目前電力負荷計算有哪幾種主要的計算方法?簡述其特點及應用范圍。(*2-2企業(yè)的年耗電量與年電能損耗在計算上有何不同?原因是什么?(*2-3在變電所運行過程中，應采取哪些措施來降低線路與變壓器的功率損耗?(*2-4一個變電所的運行方案，應根據(jù)哪些條件確定？試舉例分析?(△2-5功率因數(shù)過高或過低對用戶各有何危害?最佳補償方案應考慮什么條件?26提高功率因數(shù)有哪些方法?其中人工補償有哪幾種類型?各有何優(yōu)缺點?(*2-7試分析采用電容器進行并聯(lián)補償和串聯(lián)補償?shù)奶攸c及用處，為什么在并聯(lián)補償中10kV及以下線路的補償電容器組常按三角形接線?(*2-8什么叫電力設(shè)備的經(jīng)濟運行?什么叫無功功率經(jīng)濟當量?怎樣確定兩臺變壓器的經(jīng)濟運行方案?(*2-9某年產(chǎn)90萬噸原煤的煤礦，其供電設(shè)計所需的基本原始數(shù)據(jù)如下：礦年產(chǎn)量：90萬噸；服務年限：75年；礦井沼氣等級：煤與沼氣突出礦井；立井深度：0.36km；凍土厚度：0.35m；礦井地面土質(zhì)：一般黑土；兩回35kV架空電源線路長度：L1=L2=6.5km；兩回35kV電源上級出線斷路器過流保護動作時間：t1=t2=2.5s；本所35kV電源母線上最大運行方式下的系統(tǒng)電抗：Xs.min=0.12(Sd=100MVA)；本所35kV電源母線上最小運行方式下的系統(tǒng)電抗：Xs.max=0.22(Sd=100MVA)；井下6kV母線上允許短路容量：Sal=100MVA；電費收取辦法：兩部電價制，固定部分按最高負荷收費；本所35kV母線上補償后平均功率因數(shù)要求值：cos035.a>0.9；地區(qū)日最高氣溫：0m=44°C；最熱月室外最高氣溫月平均值：0m.o=42°C；最熱月室內(nèi)最高氣溫月平均值：0m.i=32C；最熱月土壤最高氣溫月平均值：0m.s=27°C。全礦負荷統(tǒng)計分組及有關(guān)需用系數(shù)、功率因數(shù)等如表2－1所示。表2－1全礦負荷統(tǒng)計分組表

2副片捉升3扇鳳機14扇JO1.25壓風機6地向低比112副片捉升3扇鳳機14扇JO1.25壓風機6地向低比11主捋水象12井F低斥35kV變電所的距離7wr'8洸煤廠I主機捉升6000注1：線路類型：C--電纜線路；k--架空線路。注2：電機型式：Y--繞線異步；X--鼠籠異步；D--直流；T--同步。試對該礦地面35/6kV變電所初步設(shè)計中的負荷計算、主變壓器選擇、功率因數(shù)補償及供電系統(tǒng)擬定等各內(nèi)容進行設(shè)計計算。思考題選答：2-1目前電力負荷計算的主要方法有需用系數(shù)法、單位產(chǎn)品電耗法、二項式法和利用系數(shù)法等。電氣計算負荷caP一般采用的是在最大負荷班里出現(xiàn)的30分鐘時間間隔的電氣負荷最大平均值maxP，各種計算方法力圖使caP接近maxP。因為30分鐘是從較小截面導體的允許發(fā)熱為前提所規(guī)定的，所以，即使是caP等于maxP。時也可能比實際的負荷大。這說明30分鐘時間間隔的規(guī)定有待于進一步的改進。1．需用系數(shù)法變電所各設(shè)備的實際負荷總?cè)萘靠偸切∮谄渎?lián)接設(shè)備(不包括備用的額定總?cè)萘浚叩谋戎捣Q為需用系數(shù)，根據(jù)聯(lián)接于變電所的設(shè)備總?cè)萘考靶栌孟禂?shù)來計算變電所電氣負荷的方法稱需用系數(shù)法。其基本公式如下：cadNPKP=SkW(1需用系數(shù)法是當前通用的求計算負荷的方法，由于簡單易行，為設(shè)計人員普遍接受，礦山變電所的負荷計算均用此法。各類設(shè)備及設(shè)備組的需用系數(shù)來源于大量的實際測定組統(tǒng)計計算。但這種方法的缺點是把需用系數(shù)xK，看作是一個與一組設(shè)備中設(shè)備的多少及設(shè)備容量懸殊情況都無關(guān)的固定值，這是不嚴格的。實際上，只有當設(shè)備臺數(shù)足夠多，總?cè)萘孔銐虼螅譀]有特大型用電設(shè)備時，dK的值才能趨向一個穩(wěn)定的數(shù)值。所以該法較適用于礦井變電所及大型車間變電所的負荷計算。2．單位產(chǎn)品電耗法這是一種近似的估算法，在有已投產(chǎn)的性質(zhì)相似、規(guī)模相等的礦井或企業(yè)作為參考時，它是一種簡單而實用的方法。在作初步設(shè)計，特別是方案估算時，使用起來比較方便。單位產(chǎn)品電耗法的基本作法是已知礦井的年產(chǎn)量m及單位產(chǎn)品電能消耗量w,先用下式求出礦井年電能需要量nWnWmro=kW?h(2再據(jù)最大負荷年利用小時丁maxT(中型礦井maxT=3000h?5000h用下式求出計算負荷的估計值max/canPWT=kW(3所謂最大負荷年利用小時，就是按最大負荷來輸送用戶全年實際消耗的電能所需要的時間。3．二項式法需用系數(shù)法沒有考慮少數(shù)容量特別大的設(shè)備對計算負荷有較大的影響，因而在確定聯(lián)接設(shè)備臺數(shù)不太多的車間干線或支干線的計算負荷時，結(jié)果往往偏小。二項式法是用兩個系數(shù)來表征負荷變化的規(guī)律，把計算負荷看作由兩個分量組成，一個分量是平均負荷，另一個分量是若干臺大型設(shè)備參與計算時對平均負荷造成的參差值，利用等效臺數(shù)來固定地反應大型設(shè)備的影響，但由于過份突出大型設(shè)備對電氣負荷的影響，故計算結(jié)果往往偏大。用二項式法確定計算負荷的基本公式如下：caNXPbPcP=E+，kW式中NbP工-用電設(shè)備組的平均負荷，kW；XcP一表示該組中幾臺最大容量設(shè)備運行時的附加負荷，XP為幾臺最大容量設(shè)備的總?cè)萘浚琸W，b，c-二項式系數(shù)，可查表求得。目前二項式法還缺乏充分的理論根據(jù)，在對某些臺數(shù)和容量范圍的設(shè)備進行計算時，有可能得出一些矛盾的結(jié)論。二項式系數(shù)是機械部門根據(jù)實際測定，統(tǒng)計而總結(jié)出來的，因而僅限予機械行業(yè)。需要指出，采用二項式法計算時，應注意將計算范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備統(tǒng)一分組，不應逐級計算后再代數(shù)相加，并且計算的最后結(jié)果不再乘以最大負荷同時系數(shù)maxsiK?。因為由二項式法求得的計算負荷是總平均負荷與最大一組附加負荷之和，它與需用系數(shù)法的各用電設(shè)備組半小時最大平均負荷的代數(shù)和占30P丫的概念不同。4.利用系數(shù)法利用系數(shù)法以概率論為理論基礎(chǔ)，分析所有用電設(shè)備在工作時的功率迭加曲線得到的參數(shù)為依據(jù)，找出gP。與平均負荷的關(guān)pP系，通過利用系數(shù)最lK大利用系數(shù)mK。來確定計算負荷。其基本公式如下：camlNiPKKP=》kW(5利用系數(shù)法的計算結(jié)果比較接近實際負荷，但計算方法較復雜，而且lK、mK的數(shù)據(jù)目前如較為缺乏，因而應用不廣。綜上所述，在電氣負荷計算這一領(lǐng)域內(nèi)，還有大量的工作要做，在如何使計算負荷比較接近實際負荷和平均最大負荷的時間間隔規(guī)定合理化等問題上，還有待于提出一些新的方法和見解。2-2企業(yè)的年耗電量與年電能損耗是兩個不同的物理量。年電能損耗是指一年內(nèi)沒有用予生產(chǎn)而損耗在設(shè)備(主要是線路和變壓器中的電能，年耗電量是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能，它包括用于生產(chǎn)的電能和年電能損耗兩項。二者的計算公式如下：maxpcaAPT=?822210cosplcacaNRAPPUtt?-A==A2876O''pTokAPPPtA=A+ApA--企業(yè)年電能消耗量，kW?h；plAA--線路年電能損耗，kW?h；pTAA--對應予caP時的變壓器年損耗，kW?h；22caPA--對應于caP對的線路損耗，kW；t--最大負荷損耗小時，其含義是t若供電線路的負荷總是維持caP及cos?不變，則它在t小對內(nèi)的電能損耗正好等予實際負荷在8760小時內(nèi)的電能損耗，h；'OPA--變壓器等效空載損耗（考慮無功經(jīng)濟當量gK，kW；'kPA--變壓器等效短路損耗，kW。'ooqoPPKQA=A+A（4）'kkqkPPKQA=A+A（5）由上可見年耗電量是由計算負荷乘以年最大負荷利用小時求得，而年電能損耗是線路與變壓器的年電能損耗之和，其實質(zhì)是用對應于caP的損耗乘以t而求得。顯然t與maxT和cosav?有關(guān)，因為它們都是從一個負荷曲線推導出來的。在實際應用中給出t與maxT的關(guān)系曲線，從該曲線中根據(jù)maxT和cosav?的值就可以查出相應的t值。31．三相供電線路的有功功率損耗和無功功率損耗分別為223210cacaNPQPXU-+A=，kW（1244)3210cacaNPQQRU-+A=,kvar(2由以上兩式可知，欲降低線路與變壓器的功率損耗，就必須減少線路的電阻，電抗和變電所的無功計算負荷。在系統(tǒng)已經(jīng)運行的條件下，可采取以下措施。在開關(guān)斷流容量允許的情況下，對于一路使用一路備用的雙回供電線路，可改為兩路同時使用。這樣可使線路的電阻，電抗降為原來的一半，因而大大減少了線路的功率損耗。當負荷功率因數(shù)較低時及時增投補償電容器組，這樣可大大減小變電所的無功計算負荷，同樣使線路損耗減少。2．變壓器的功率損耗包括空載損耗(鐵損和短路損耗(銅損兩部分鐵損是由于主磁通在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗和無功損耗。由于變壓器的主磁通只與外加電壓有關(guān)，而與負荷電流無關(guān)，因此當變壓器在系統(tǒng)中運行時，外加電壓基本不變，故鐵損為一常數(shù)，在運行中沒有辦法降低其數(shù)值。銅損是負荷電流在變壓器繞組中產(chǎn)生的有功損耗和無功損耗，因而其大小與變壓器的負荷率卩有關(guān)。求變壓器功率損耗的公式如下：C（3）式中oQA變壓器空載無功損耗;0%100oTIQSA=kQA——變壓器額定無功損耗%100dkTUQSA=由公式（3、（4可以看出，在變壓器已經(jīng)運行的條件下，只有降低變壓器的負荷率卩才能顯著地減少其功率損耗。因此關(guān)鍵是設(shè)法降低變電所的運行負荷sS，其方法有三：合理安排各組負荷的供電時間，壓低負荷曲線上的高峰負荷；人工補償功率因數(shù)，減少無功負荷，從而使總的sS變小；按經(jīng)濟運行方案來投、切變壓器。2-4提示：考慮電源條件、負荷性質(zhì)，設(shè)備容量、繼電保護裝置、短路容量對設(shè)備選擇的影響、電網(wǎng)電容電流、工人技術(shù)水平及運行經(jīng)濟指標等條件。2-5功率因數(shù)是交流電路有功功率與視在功率的比值，用cos0,表示.￡功率因數(shù)過低對用戶有如下危害：1使電氣設(shè)備（如變壓器、發(fā)電機等的容量不能充分利用。電氣設(shè)備都有一定的額定電壓和額定電流，在正常情況下是不允許超過的。根據(jù)功率表達式cosNNPI0，如果功率因數(shù)低了，則有功輸出也將隨之降低。反過來此時要想維持一定的有功輸出，則必然會導致電流的增大。2增加礦內(nèi)配電線路的功率損失。通過導線的電流由公式/cosPII0=決定。當線路電I必然增加，使功率損失（223/,3PIRQIXA=A=大大增加。3增加礦內(nèi)配電線路的電壓損失。線路的電壓損失由公式（/NUPRQXUA=+決定。功率因數(shù)變小時，通過線路的無功功率增加，于是線路電壓損失UA也增加。結(jié)果用電設(shè)備的端電壓下降，有時甚至低于允許值，嚴重影響設(shè)備正常運行。特別是在用電高峰時期，功率因數(shù)偏低，會出現(xiàn)大面積地區(qū)的電壓降低，給生產(chǎn)帶來不良后果。功率因數(shù)過高（即產(chǎn)生過補償對用戶有以下危害：增加補償裝置安裝處以前的輸、配電線路的功率損失。當出現(xiàn)過補償時，線路中產(chǎn)生超前電壓90度的電容電流，該電流與電阻電流合成后使總電流I增加，故功率損失亦會增加。造成線路電壓超過規(guī)定值，甚至會使補償裝置處的電壓高于線路首端的電壓。其相量圖如圖2-1所示。圖中I超前2U的角度為0,IR為線路電阻壓降，，IX為線路電抗壓降，由圖可以看出21||||UU＞這說明，當出現(xiàn)過補償時，線路末端電壓有可能高于始端電壓，從而使用電設(shè)備所承受的電壓超過規(guī)定值。另外，由于補償電容的無功功率輸出與裝設(shè)處電壓的平方成正比，故母線電壓的提高又會使過補償?shù)某潭雀訃乐亍線路応1tA線賂fV&Xcos0.I，.RI.0圖2-1過補償時的線路電壓相量圖電容補償?shù)淖罴逊桨缚煽紤]下列條件確定：1使線路電能損失為最小。補償節(jié)電的經(jīng)濟性比較，一般功率因數(shù)越接近1，電容補償裝置的投資越大，而節(jié)電的相對收益越小。負荷的穩(wěn)定性。負荷的分布情況。補償裝置的投運方式。2-6提高功率因數(shù)的關(guān)鍵在于如何減少電力系統(tǒng)中各個部分所需用的無功功率，特別是減少負載從電網(wǎng)中取用的無功功率，使電網(wǎng)在輸送一定的有功功率時，盡量少輸送或不輸送無功功率。提高功率因數(shù)的方法可分為兩大類：1．提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)。一般有以下五項措施；1）盡量采用鼠籠式異步電機。以為它結(jié)構(gòu)緊密、氣隙小、漏磁少，因而本身的功率因數(shù)就比繞線式異步電動機高。2）避免電動機與變壓器的輕載運行。因此時有功功率小而激磁所用的無功功率不變，故cos較低。所以，應力求電動機在接近額定負荷的條件下運行，變壓器的負荷率也不宜低于50％。3）對不需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步電動機。同步電動機的功率因數(shù)可達到1，并且在過激磁的條件下，還可向電網(wǎng)輸送無功功率，減輕電網(wǎng)輸送無功功率的負擔．因而提高了功率因數(shù)。礦井可使用同步電動機的設(shè)備有扇風機，空氣壓縮機4）繞線式異步電動機同步化運行。這一措施同樣可將功率因數(shù)提到1，但由于經(jīng)濟和維護問題使其推廣使用受到一定的限制。5盡量采用高壓電動機。這樣可以省掉降壓變壓器，從而消除了該變壓器產(chǎn)生的無功損耗，一般變壓器的無功損耗約為有功損耗的五倍以上。礦井可用高壓電動機的設(shè)備有主排水泵、提升機、空氣壓縮機和扇風機等。2．人工補償提高功率因數(shù)人工補償提高功率因數(shù)，這是一種使用供應無功功率的設(shè)備就地補償用電設(shè)備所需要的無功功率，來提高其功率因數(shù)的方法。當用戶在采用了各種“自身提高”的措施后仍達不到規(guī)定的要求時，就要考慮增設(shè)人工補償裝置。人工補償法一般有四種類型。1并聯(lián)移相電容器組。其原理主要是利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負載的無功功率相互變換，從而減少負載向電網(wǎng)吸取無功功率，使得補償裝置處以前的電網(wǎng)無功負荷減少，即提高了整個負荷相對電源的功率因數(shù)。并聯(lián)電容補償法具有投資省、有功功率損耗小（每kvar損耗約3?4W、運行維護方便，故障范圍小、無振動與噪聲、安裝地點較靈活等優(yōu)點，因而為礦山地面變電所廣泛采用。目前多在6kV母線上并聯(lián)電容器組進行所謂集中補償。電容補償?shù)娜秉c是只能有級調(diào)節(jié)而不能隨負荷無功功率需要量的變化進行連續(xù)平滑的自動調(diào)節(jié)。另外，當通風不良，運行溫度過高或線路電壓超限時，電容器容易損壞。采用同步調(diào)相機。同步調(diào)相機實際上就是一個大容量的空載運行的同步電動機，其功率大都在5000kW及以上，在過激磁時，它相當于一個無功發(fā)電機。其顯著的優(yōu)點是可以無級調(diào)節(jié)無功功率，但也有造價高、有功損耗大、需要專人維護等缺點。因而主要用于電力系統(tǒng)的大型樞紐變電所，來調(diào)整區(qū)域電網(wǎng)的功率因數(shù)和潮流分布。采用可控硅靜止無功補償器。這是一種性能較優(yōu)越的動態(tài)無功補償裝置，由移相電容器、飽和電抗器、可控硅勵磁調(diào)節(jié)器及濾波器等組成。其特點是將可控的飽和電抗器與移相電容器并聯(lián)作用，電容器可補償設(shè)備產(chǎn)生的沖擊無功功率的全部或大部。當無沖擊無功功率時，則利用由飽和電抗器所構(gòu)成的可調(diào)感性負載將電容器供給的過剩的無功吸收，從而使功率因數(shù)保持在要求的水平上。濾波器可以吸收沖擊負荷所產(chǎn)生的高次諧波，保證電壓質(zhì)量。這種補償方式的優(yōu)點是動態(tài)補償反應迅速，損耗小，特別適合對功率因數(shù)變化劇烈的大型負荷進行單獨補償，如用于礦山提升機的大功率可控硅整流裝置供電的直流電動機拖動機組等。其缺點是投資較大，設(shè)備體積大，因而占地面積也較大。采用進相機改善功率因數(shù)。進相機叫轉(zhuǎn)子自激相位補償機，是一種新型的感性無功功率補償設(shè)備，只適用于對繞線式異步電動機進行單獨補償，電動機容量一般為95?1OOOkW。進相機的外形與電動機相似，沒有定子及繞組，僅有和直流電動機相似的電樞轉(zhuǎn)子，由單獨的、容量為1.1?4.5kW左右的輔助異步電動機拖動。其補償原理如下：工作時進相機與繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)運行，主機轉(zhuǎn)子電線束流在進相機繞組上產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)速為23000/np=的旋轉(zhuǎn)磁場；進相機由輔助電動機拖動順著該旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，當進相機轉(zhuǎn)速2knn＞時，其電樞上產(chǎn)生相位超前于主機轉(zhuǎn)子電流090的感應電勢Ek迭加到主機轉(zhuǎn)子電勢2E上，改變了主電動機轉(zhuǎn)子電流的相位，從而改變了主電動機定子電流的相位；調(diào)整kE就可以使主電動機在cos1=的條件下運行。這種補償方法的優(yōu)點是投資少，補償效果好而且徹底，還可以大大降低主電動機的負荷電流，因而節(jié)電效果也很顯著，一般運行兩、三個月后就可以收回設(shè)置進相機的投資；其缺點是進相機本身是一旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，還要由一輔助電動機拖動，故增加了維護和檢修的負擔，另外它只適宜負荷變動不大的大容量繞線式電動機，故應用受到一定的限制。2-7并聯(lián)補償是將電容器并聯(lián)在變電所的母線上。并聯(lián)補償?shù)闹饕康氖菫榱颂岣哂脩裟妇€上的功率因數(shù)，對以電容器裝設(shè)處母線引出的配電線直至用電設(shè)備均無補償收益，因母線后配電網(wǎng)路中流通的無功功率并沒有減少，只是無功功率的提供者不同罷了。并聯(lián)補償一般在礦井各級變、配電所作集中補償和單獨補償用。串聯(lián)補償主要用于電力輸電線路。將電容器與線路串聯(lián)，可以改變線路參數(shù)，從而減少線路的電壓損失，提高末端的電壓水平，減少電網(wǎng)的功率損失和電能損失，提高輸送電能的能力。在并聯(lián)補償中，10kV及以下線路的補償電容器組常按三角形接線，主要出于以下幾點原因：三角形接線可以防止電容器容量不對稱(如個別電容器的熔斷器熔斷而出現(xiàn)的過電壓，電熔器對過電壓是最敏感的。若為星形接線，則由于中性點位移，使部分相欠電壓而部分相過電壓。更嚴重的是當發(fā)生單相接地時，其余兩相將升為線電壓(中性點不接地系統(tǒng)，電容器將很容易損壞。三角形接線若發(fā)生一相斷線，只是使各相的補償容量有所減少，不致于嚴重不平衡；而星形接線若發(fā)生一相斷線，就使該相失去補償，嚴重影響電能質(zhì)量。采用三角形接線可以充分發(fā)揮電容器的補償能力。電容器的補償容量與加在其兩端的電壓有關(guān)，即22/NcQUIUXCU?===，kvar(1電容器采用三角形接法時，每相電容承受線電壓，而采用星形接法時，每相電容承受相電壓，所以有2.(CYQCUro=2/3/3CCUQwA==，kvar(2上式表明，具有相同電容量的三個單相電容器組，采用三角形接法時的補償容量是采用星形接法的3倍。因此，在電壓相符的情況下，應盡量采用三角形接法。81．電力設(shè)備的經(jīng)濟運行使電力系統(tǒng)的有功損耗最小而獲得最佳經(jīng)濟效益的運行方式稱電力設(shè)備的經(jīng)濟運行。這里要注意兩個問題，一是要使整個電力系統(tǒng)的有功損耗為最小而不是單純考慮某一臺設(shè)備的損耗；二是設(shè)備的運行方式，對于變壓器來說，就是分裂運行、還是并聯(lián)運行，單獨運行還是同時運行，或者是在多大負荷率下運行的問題。2．無功功率經(jīng)濟當量電力系統(tǒng)的有功損耗，不僅與各用電設(shè)備的有功損耗有關(guān)，而且與它們的無功損耗也有關(guān)。因為設(shè)備所消耗的無功功率也要由電力系統(tǒng)供給，這使得電網(wǎng)線路在輸送一定的有功電流的同時，也要輸送一定的無功電流，結(jié)果總的視在電流就增大了，而線路有功損耗是用視在電流來計算的，即23tcaPIR。=所以，由于各設(shè)備無功損耗的存在，使電力系統(tǒng)的有功損耗增加了一定的數(shù)值。為了計算設(shè)備無功損耗所引起電力系統(tǒng)有功損耗的增加量而定義的換算系數(shù)稱無功功率經(jīng)濟當量，用qK表示。它表示電力系統(tǒng)多輸送lkvar的無功功率時，將使電力系統(tǒng)中增加有功功率損耗的kW數(shù)，其單位是kW/kvar。qK的值與電力系統(tǒng)的容量，結(jié)構(gòu)及計算點的具體位置等多種因素有關(guān)，對于工礦企業(yè)變、配電所0.2?O.lqK=，對由發(fā)電機直配的負荷0.02?0.04qK二；對經(jīng)兩級變壓的負荷0.05?0.07qK二，對經(jīng)三級以上變壓的負荷0.08?0.1qK=。3．確定兩臺變壓器的經(jīng)濟運行方案礦井主變壓器是全礦的供電電源，因此搞好變壓器的經(jīng)濟運行對節(jié)約電能有很大的意義。我們先來考慮單臺變壓器的經(jīng)濟運行。變壓器即有有功損耗，又有無功損耗，這些損耗都要引起電力系統(tǒng)有功損耗的增加，但由于變壓器的有功損耗遠比無功損耗小，因此在考慮電力系統(tǒng)有功損耗增量時，可以忽略變壓器有功損耗的影響。要確定變壓器經(jīng)濟運行的條件，可以采用數(shù)學分析中求極值的方法。將變壓器本身的有功損耗再加上變壓器的無功損耗在電力系統(tǒng)中引起的有功損耗增量，二者之和稱為變壓器有功損耗換算值，然后對電力系統(tǒng)單位容量負荷的有功損耗換算值求導數(shù)，并令導數(shù)為零，就可以得到變壓器的經(jīng)濟負荷。設(shè)某變壓器的負荷為sS，則其有功損耗換算值為TqTPQKQA=A+A22okqoqkPPKQKQ卩卩=A+A+A+A2(oqokqkPKQPKQp=A+A+A+A(1式中卩一一變壓器的負荷率，./sNTSS阡。要使變壓器運行在經(jīng)濟負荷下，就必須滿足負荷單位容量的有功損耗換算值/sPSA為最小的條件。令(/0ssdPSdSA=，就可得到變壓器的經(jīng)濟負荷為.ecTNTSS?=(2嚴+KQQ*變壓器的經(jīng)濟負荷與其額定容量之比稱為變壓器的經(jīng)濟負荷系數(shù)，即ecTK?=(3嚴+心曲怦+K皿下面來確定兩臺變壓器的經(jīng)濟運行方案。設(shè)某礦地面變電所有兩臺同型號，同容量的主變壓器，變電所總負荷為sS。所謂兩臺變壓器的經(jīng)濟運行方案，實際上就是求出其臨界負荷來確定在什么負荷條件下應該一臺運行，在什么負荷條件下應該兩臺同時運行。當一臺變壓器運行時，它承擔總負荷sS，故由公式(1得其有功損耗換算值為.(sIoqokqkNTSPPKQPKQSA=A++A+A丨\丿兩臺變壓器同時運行時，每臺承擔負荷約為/2sS,而總的有功損耗換算值為此時一臺換算值的兩倍，即2./22(soqokqkNTSPPKQPKQSnIA=A+A+A+AI(2丿我們以sPSA和，為2(2soqokqkNTSPKQPKQS=A++A+A坐標可畫出兩條曲線，表示兩種情況下有功損耗換算值對總負荷sS的關(guān)系。兩曲線的交點a所對應的負荷就稱為兩變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷，用ecS表示。當、secSSS=＜時，因、secSSS=＞，故宜于一臺運行；當、secSSS=＞時，因、ppnA＜A，故宜于兩臺同時運行。當sijSS=，、、ppnA=A，即2(sIhqkqbeSPPKQPKQSA=A+A+A+A2(sIhqkqbeSPPKQPKQSA=A+A+A+AI*=A++A+A=A++A+A(212(2shqhqbeSPKQPKQS由此可求得兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為.ecNTSS=(4對于幾臺與（n—1臺同型同容變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷，同樣可以推導出其表達式為。.ecNTSS=(5變壓器的經(jīng)濟運行方案，除與變壓器本身損耗有關(guān)外，還與兩部電價制的收費方式有很大的關(guān)系。目前我國實行的兩部電價制，實際上對用戶有兩種不同的收費辦法，即固定電費有按最高負荷收費和按變壓器接用容量收費兩種。對于后一種收費辦法，實際變壓器的經(jīng)濟運行方案就有較大困難。因這種情況下，供電設(shè)計上常選用兩臺變壓器臺運行，一臺備用的運行方式，以減少固定電費支出。2-9［解題思路］工礦企業(yè)負荷計算，首先需收集必要的負荷資料，按表2-9的格式做成負荷統(tǒng)計計算表，計算或查表求出各負荷的需用系數(shù)和功率因數(shù)（例題已給出），然后由低壓到高壓逐級計算各組負荷，在進行負荷歸總時，應計入各低壓變壓器的損耗，考慮組間同時系數(shù)后，就可求得礦井6kV母線上的總計算負荷，作為初選主變壓器臺數(shù)容量的主要依據(jù)．功率因數(shù)的補償計算與主變壓器的容量、負荷率及運行方式密不可分，題意是要求將35kV母線的功率因數(shù)提高到0.9以上，故應將主變壓器的功率損耗也計入總的負荷中，在計算過程中將會存在估算與最后驗算的反復。擬定供電系統(tǒng)，主要是綜合考慮礦井負荷性質(zhì)，主變壓器的臺數(shù)、容量及電源線的情況來決定礦井地面35／6kV變電所的主接線方式。并繪制供電系統(tǒng)一次接線圖。本題可按以下八步求解。（一）計算各組負荷并填入表2-2中11?14各欄。（二）選擇各低壓變壓器并計算其損耗。（三）計算6kV母線上補償前的總負荷并初選主變壓器。（四）功率因數(shù)補償計算與電容器柜選擇。（五）主變壓器校驗及經(jīng)濟運行。（六）全礦電耗與噸煤電耗計算。（七）擬定并繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖。（八）設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總。［解］（一）計算各組負荷與填表利用表2－8中8?11各列的數(shù)據(jù)和公式（2－19）,分別算出各設(shè)備或設(shè)備組的Pca、Qca、及Sca,并填入表2－9中12?14列。

例如，對于主井提升機有Pca.l=KdlPNl=0.95xl000=950kWQca.l=tan申P(guān)ca.l=0.62x950=589kvarca.llll8S==kVA又如，對于扇風機1,由同步電動機拖動，表2—8中其cos申標出負值，其原因是：同步電動機當負荷率〉0.9，且在過勵磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，故為負值。此時同步電動機的無功補償率約為40?60%，近似計算取50%，故其補償能力可按下式計算：Pca.3=Kd3PN3=0.88x800=704kWQca.3=0.5(Pca.3tan申3)=0.5x[704x(—0.46)]=—l62kvarca3722S===kVA同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表2-2。在表2-2的合計欄中，合計有功負荷9591kW和無功負荷5357kvar是表中12列、13列的代數(shù)和，而視在負荷10986kVA，則是據(jù)上述兩個數(shù)值按公式(2—19計算得出，視在容量的代數(shù)和無意義。

E工<置巨￥釈E工<置巨￥釈>話小宏M醫(yī)出一...5詩0D...S-會。20Lri余匸寸O2"UO^8巴一二S第三章短路電流計算習題(各題后括號中的“*”，“”和“+”分別表示解答，提示和不給答案三種形式)3-1解釋下列名詞：穿越性短路，兩相接地短路，暫態(tài)電流；次暫態(tài)電流；短路穩(wěn)態(tài)電流，零序電流。(*)3-2沖擊系數(shù)shK(1.3<shK<1.8為什么靠近電源處取大值?遠離電源處取小值?(△3-3試推導出無限大電源容量系統(tǒng)短路電流瞬時值di的表達式［即公式(2一1］。(+3-4什么叫有限電源容量與無限大電源容量?為什么在計算短路電流時，要考慮電源容量大小這一因素?(*3-5為了簡化短路電流計算，有哪些基本假設(shè)?(+3-6發(fā)生三相短路時，各相短路電流非周期分量之和等于零；各相全短路電流之和也為零這兩種說法對不對?為什么?(*3-7在短路計算時，必須收集哪些數(shù)據(jù)后才能進行?計算短路電流有什么用處?(+3-8用絕對值法計算短路電流適用于什么電網(wǎng)條件?有何優(yōu)缺點?短路回路中各元件的電抗值如何汁算?(+3-9用相對值法計算短路電流有何優(yōu)點?短路回路中各元件的相對電抗如何計算?(+3-10在計算短路回路中各元件的相對電抗時，必須選取一個統(tǒng)一的基準容量，其大小可以任意選定，而其基準電壓必須采用該元件所在線路的平均電壓，不得任意選取，原因何在?(*3-11什么叫轉(zhuǎn)移阻抗?轉(zhuǎn)移阻抗可采用哪些方法進行計算?試證明之。(*3-12什么叫正序電抗、負序電抗和零序電抗?為什么正、負序電抗只在旋轉(zhuǎn)電機上才不相等?而零序電抗在有零序電流通過的線路上比正、負序電抗值大?(*3-13什么叫最大運行方式、最小運行方式和正常運行方式?在計算短路電流時應如何考慮?(+3-14煤礦井下低壓電網(wǎng)兩相短路電流計算曲線考慮了哪些因素．忽略了哪些因素?為什么這些因素可以忽略?(+3-15在什么情況下應考慮大容量高壓電動機對短路電流的影響?在什么情況下可以不考慮?(*3-16短路電流對電氣設(shè)備會產(chǎn)生哪些危害?什么樣的設(shè)備應考慮其動穩(wěn)定?什么祥的設(shè)注1：線路類注2：電機類型備應考慮其熱穩(wěn)定?(十3-17什么叫短路電流作用的假想時間?假想時間與哪些參數(shù)有關(guān)?(*3-18在高壓電器的熱穩(wěn)定校驗中，如何確定假想時間it?(十。3-19某供電系統(tǒng)如圖3-1所示，電源容量為無限大。其余各元件參數(shù)如下：線路13,LL為架空線，線路34,LL電纜，IL=10km,2L=15km,3L=4L=1km，變壓器12,TT參數(shù)相同，.TNS=10000kVA，%kU=7.5；電抗器12,LL參數(shù)相同，.LNU=6kV,.LNI=500A，%LX=3。求：123,,kkk點的短路參數(shù)((3,,kshkIiS;3k點發(fā)生三相短路對兩段6kV母線上的殘壓1U和2U。Sk1=Sk2=圖3-1習題3-19的供電系統(tǒng)圖3-20在圖3-2所示的供電系統(tǒng)中，設(shè)在k點短路時電源6.3KV母線電壓能維持不變。若要求k點的短路沖擊電流不得超過40KA，求允許并聯(lián)的電纜根數(shù)是多少？各線路參數(shù)相同，即電抗器：.6LNUKV=，.200LNIA=，%4LX=；電纜：1.25,Lkm=00.08/,xkm二Q00.37/rkmo=Q圖3-2習題3-20的供電系統(tǒng)圖思考題選答11．穿越性短路穿越性短路主要是針對線路控制開關(guān)而言，當控制一條線路的開關(guān)負荷側(cè)發(fā)生A相接地短路，同時其電源側(cè)又發(fā)生B相接地短路，此時形成的兩相接地短路故障將越出開關(guān)的控制范圍之外，即使開關(guān)跳閘，故障并不能切除，只是改變了類型。另外，當不同線路的開關(guān)前后發(fā)生異相接地所形成的兩相接地短路，也具有這種特點。一般把單條或兩條線路的開關(guān)前后發(fā)生異相接地所形成的兩相接地短路稱為穿越性短路。2．兩相接地短路兩相接地短路是指在中性點直接接地系統(tǒng)中兩相在不同地點與地短接，從而通過大地所形成的不對稱短路，其特點是線路中要產(chǎn)生零序電流。而兩相短路和中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生的兩相接地而造成的短路，由于沒有零序電流的通路，故沒有零序電流產(chǎn)生。3．暫態(tài)電流（瞬變電流對于無限大電源容量系統(tǒng)，暫態(tài)電流是指短路瞬間（即0t=時短路電流周期分量的有效值。由于在無限大電源容量系統(tǒng)中短路電流周期分量不衰減，故最大暫態(tài)電流就等于短路穩(wěn)態(tài)電流。對于有限電源容量系統(tǒng)，暫態(tài)電流是指發(fā)電機轉(zhuǎn)子阻尼繞組在突然發(fā)生短路而產(chǎn)生的感應自由電流衰減為零開始的短路電流周期分量有效值。4．次暫態(tài)電流（超瞬變電流在無限大電源容量系統(tǒng)中，短路電流的去磁作用較小，因而發(fā)電機阻尼繞組中感應的自由電流很小，可以忽略不計，故次暫態(tài)電流就等于暫態(tài)電流，在有限電源容量系統(tǒng)中，次暫態(tài)電流等于短路瞬間（即0t=時短路電流周期分量的有效值，一般用、、I來表示。應該指出，暫態(tài)電流與次暫態(tài)電流的大小與短路前系統(tǒng)負荷的大小、短路瞬間電壓的相位角及系統(tǒng)阻抗有關(guān)。在無限大電源容量系統(tǒng)中，其最大暫態(tài)電流等于短路穩(wěn)態(tài)電流，在有限電源容量系統(tǒng)中，如無電壓調(diào)整器，暫態(tài)電流一定大于短路穩(wěn)態(tài)電流。一般短路計算過程中，所謂的暫態(tài)電流與次暫態(tài)電流都是指它們的最大有效值。5．短路穩(wěn)態(tài)電流當非周期分量衰減為零后，短路暫態(tài)過程結(jié)束進入穩(wěn)定狀態(tài)，此時的短路電流就稱為短路穩(wěn)態(tài)電流。另外，對于具有自動電壓調(diào)整器的發(fā)電機，當發(fā)生短路時，發(fā)電機端電壓下降，借助自動電壓調(diào)整器增大其激磁電流使電壓回升，但有相當?shù)臅r滯，因而當非周期分量衰減到零后，還需經(jīng)過一段電壓回升的過程，才進入穩(wěn)定狀態(tài)。所以，對于這種情況，應是當電壓回升到穩(wěn)定數(shù)值時的短路電流才叫做短路穩(wěn)態(tài)電流。6．零序電流在電力系統(tǒng)中如果發(fā)生了任何不對稱故障，如各類短路、斷相及接地等，都會使負載中性點和電源中性點的電位不重合，這時兩中性點間出現(xiàn)的電位差就稱為零序電壓。如果兩中性點之間的零序阻抗不是無限大，則在該零序電壓的作用下，必在兩中性點之間的回路中產(chǎn)生電流，該電流稱零序電流。各相中零序電流在相位上均相同。在中性點不接地系統(tǒng)中，根據(jù)零序電流或零序電壓的產(chǎn)生條件，可以構(gòu)成各種電網(wǎng)對地絕緣監(jiān)視裝置和電網(wǎng)漏電保護裝置。3-2提示：考慮shK的表達式、aT的變化范圍及兩種情況下電阻和電抗的數(shù)值變化等。3-4有限與無限是一組相對的概念。對于某一短路點，當其電源的額定容量大于三倍的該點短路容量時，該系統(tǒng)就可看成無限大電源容量系統(tǒng)，達不到這一指標的都是有限電源容量系統(tǒng)。無限大電源容量的特點是：電源額定容量比短路容量大得多，短路電流的電樞反應對主磁通的去磁作用不明顯，在短路過程中發(fā)電機電勢基本不變，系統(tǒng)電壓不變，因而可以認為其短路電流周期分量不衰減。有限電源容量的特點是；電源額定容量比短路容量小或大得有限，在短路暫態(tài)過程中，短路電流在電樞中的去磁作用顯著，使發(fā)電機電勢衰減，故系統(tǒng)l氈壓有一定下降，因而短路電流周期分量隨時間而衰減。在有自動電壓調(diào)整器的情況下，短路電流周期分量是先衰減再回升到穩(wěn)定值。由于兩類電源的短路暫態(tài)過程有上述區(qū)別，所以在計算短路電流時，要考慮電源容量的大小這一因素。對于無限大電源容量系統(tǒng)，可用絕對值法或相對值法直接進行計算；對于有限電源容量系統(tǒng)，則必須先用相對值法算出各短路點的總計算電抗，然后從衰減曲線或表格中查出各短路時間(t=0,t=0.2,t=w的短路電流相對值，最后乘以發(fā)電機的額定基準電流即得到實際的短路電流。對于水輪發(fā)電機，總的計算電抗應再0.07，然后才能查曲線或表格求計算相對電流值。應該指出,在工程計算中為了簡便,對于有限電源容量,如果電源系統(tǒng)的阻抗不超過短路回路總阻抗的5?10%，或者計算電抗*6XZ>3時，可認為短路電流不衰減,此時,短路電流可按無限大電源容量計算。3-6兩種說法都是對的。為了簡化分析，考慮在由無限大電源容量供電的空載線路中發(fā)生三相短路時A相電壓瞬時值為零，分別對各相短路回路微分方程求解可得各相的短路電流為[sin(sin(]ktTkapmkkiIte[sin(120sin(120]ktTookbpmkkiIte?g-=(3-1)[sin(120sin(120]ktTookcpmkkiIte=+--+-式中,,kakbkciii--各相短路電流瞬時值；pmI--短路電流周期分量幅值；k短路回路蛆抗角，arctan(/kLR恤=；kT--短路回路時間常數(shù)，/kTLR=。當系統(tǒng)參數(shù)變化時，k?有不同的數(shù)值，但在實際電力系統(tǒng)巾，系統(tǒng)電抗遠較電阻為大，即短路回路中有LR①，故k悴090，則上式可簡化為sin(90ktTokapmpmiItIe?-=-+1sin(1202ktTokbpmpmiItIe?-=--3-2)1sin(302ktTokcpmpmiItIe?-=+-可見，各相短路電流都是由一個周期分量和一個幅值按指數(shù)規(guī)律衰減的非周期分量疊加而成。由式（3-2可知，各項周期分量由于幅值相等、相位互差0120，是一組對稱量，故其相量和必為零，故各相非周期分量除系數(shù)外均為三個完全相等的、時問常數(shù)相同的衰減量，而它們的系數(shù)和又為零，故各相非周期分量之和也為零；同樣道理，各相短路電流之和也為零。3-10用相對值法計算短路電流，其基準量有四個：基準容量dS，基準電壓dU，基準通常取基準量是由容量和電壓決定電流，由電壓和電流決定電抗，所以首先選定基準容量和基準電壓。為了簡化計算，只選一個統(tǒng)一的基準容量，由于它是一個人為選定的值，故數(shù)值可以任定，但為了使計算數(shù)字簡單，常取dS=100MVA。基準電壓采用元件所在線路的平均電壓是基于當選各級平均電壓為基準電壓時，必使各級線路的相對電壓為1,即*/lavdUUU==。這一特點不僅可簡化計算公式（如**l/kIx丫=,而且揭示了用相對值表示短路回路各元件阻抗的物理意義。按照基本定義,元件的相對電抗是基準電流流過該元件電抗產(chǎn)生的壓降對基準電壓的百分渣。短路回路從電源到短路點可看成是一個由各級元件相對電抗所組成的網(wǎng)絡(luò)。在整個短路回路中，相對電壓在電源端為1；相對短路電流沿途經(jīng)過各元件相對電抗產(chǎn)生相對壓降，最后至短路點時，相對壓降為零。因此，元件的相對電抗實質(zhì)上是相對短路電流在各元件上的相對壓降百分值，即相對短路電流*kI流過元件相對電抗*x所產(chǎn)生的相對壓降對相衍U對電壓*u的百分值。有了這一概念，我們在計算短路回路總相對電抗時，處于不同電壓等級下的各元件相對電抗可以不經(jīng)折算而直接用網(wǎng)絡(luò)原理化簡，僅在最后計算各短路點的短路電流時，需要將各短路點的相對電流分別乘以其所在線路的基準電流，從而避免了折算的麻煩。3-11把等效電源至短路點的復雜網(wǎng)絡(luò)電抗，變換成一個與短路點直接相聯(lián)的等效支路電抗，該等效支路電抗就稱為轉(zhuǎn)移電抗。其物理意義在子將公共支路的電抗轉(zhuǎn)移到各單獨支路上去了。轉(zhuǎn)移電抗常采用分布系數(shù)法或單位電流法求得。1．分布系數(shù)法。分布系數(shù)是指各電源支路供給的短路電流knI與短路點的總電流kI之比，用12,,...nCCC，表示。對于具有公共電抗的伸個電源支路，當利用分布系數(shù)將它們變換成竹個與短路點直接相聯(lián)的等效支路時，其中某一電源支路的轉(zhuǎn)移電抗相對值為(3-3式中*3*3nC--第n條支路的分布系數(shù)。現(xiàn)以具有公共電抗的三電源支路為例說明這一關(guān)系。如圖3-3所示，其中a為三電源支路，等效電蹤如圖中b、c所示。三電源支路并聯(lián)電抗相對值為：****121323kxXXXXXXXXXXX==++(3-4圖3-3****312****312用分布系數(shù)法求轉(zhuǎn)移電流的圖例*kE*-kI1*-kI2*-kI3因為并聯(lián)電路的支路電流與其電抗成反比，故由圖3-3a可得****2311**********1231121323kxXXXICIIIXXXXXXX===++++****1322**********1232121323kxXXXICIIIXXXXXXX===++++（3-5）3**********1233121323kxIXXXCIIIXXXXXXX===++++由圖3-3b、c可得454ZkxXXXXX=+=+(3-6當網(wǎng)絡(luò)變換成各支路經(jīng)轉(zhuǎn)移阻抗直接與短路點相聯(lián)的電路后，其分配系數(shù)因等效變換的約束不應改變，所以有**llkII-=,**22kII-=,**33kII-=，如圖3-3d所示。令****l23kIIII=++!據(jù)并聯(lián)電路的電流分配原理得*lkkkIICII?-==**22**2kkkIICII工--==(3-7)**3kkkIIcIIe--==故得各支路轉(zhuǎn)移電抗相對值為**11kXIe-=**22kXIe-=(3-8**33kXIe-=同理可得，對于具有公共電抗的行個支路，轉(zhuǎn)移電抗的相對值為**nknXI-送這就是前面所列的式（3-3。2．單位電流法單位電流法只適用于沒有閉合回路的網(wǎng)絡(luò)。其基本作法是令網(wǎng)絡(luò)中的各電源電勢為零，將各電勢處與短路點假想短接（因同電位，形成一閉合回路，并在短路處加一等效相對電勢*kE，然后在其中一條支路通以單位相對電流*11=1,再求出其它支路的相對電流***12,...,nIII則某?電源支路對短路點的轉(zhuǎn)移電抗相對值為***knknEXI-=（3-9面以具有雙重公共電抗的尋電源支路為例說這一關(guān)系，如圖3-4所示。

圖3-4用單位電流法求轉(zhuǎn)移電抗圖例其中，a為具有雙重公共電抗的三電源支路，b為單位電流法用的等效圖，c為各種支路經(jīng)轉(zhuǎn)移阻抗直接與短路點相聯(lián)的等效圖。22由于*11I=，故由圖3-4b得****111bUIXX==***22bIUX=***412III=+****44abUUIX=+***23aIUX=***34dIII=+****5kakEUIX=+根據(jù)以上各式即可求得*11I=***212IXX=（3-10）*121424**2222++=**************1214245121424****1212(kXXXXXXXXXXXXXEXXXX++++=+****1245*2(XXXXX++#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*1214243512345**23(((XXXXXXXXXXXXXXX+++++=(3-11)現(xiàn)在各支路電流和產(chǎn)生這些電流所需要的短路電回路電勢*kE都已求出，根據(jù)轉(zhuǎn)移電抗的定義，各電源支路與短路之間的轉(zhuǎn)移電抗相對值即可求得****11******33///kkkkkkkXEIEXEIXEI---====（3-12同理，對于具有公共電抗的n個支路，轉(zhuǎn)移電抗的相對值為***/nkknXEI-=這就是前面所列的式（3-9。3-12利用對稱分量法分析和計算電力系統(tǒng)的不對稱故障，實際上是把不對稱短路故障產(chǎn)生的三相不對稱電勢分解成正序、負序和零序三組對稱的獨立的電勢源，反之，這三組對稱的電勢源經(jīng)過相量合成，又恰好等于原來的三相不對稱電勢。因此，在各組獨立的電勢源網(wǎng)絡(luò)中，就分別流過各序電勢的序電流。所謂正序電抗，是指當僅有正序電流通過該競件（這些元件是三相對稱的時所產(chǎn)生的正序壓降與此正序電流之比。設(shè)正序龜流1I通過某元件產(chǎn)生的相電壓降為1UA,，則正序電抗（忽略電阻111/XUI=A同理，負序電抗222/XUI=A，零序電抗000/XUI=A任一元件的各序電抗可能完全不同。對于中性點不接地系統(tǒng)，零序電流不能形成通路，故元件的零序電抗可視為無窮大，故一般只對中性點接地系統(tǒng)的元件考慮其零序電抗（變壓器△接線的例外。電力系統(tǒng)元件一般分為兩類，如發(fā)電機、電動機等為旋轉(zhuǎn)元件，而架空線、電纜、變壓器及電抗器等為靜止元件。對于靜止元件，當相序改變時，并不能使它們的自感和互感系數(shù)發(fā)生變化，因此，在電力系統(tǒng)中任何靜止元件只要三相對稱，則其正序電抗與負序電抗必相等。對于旋轉(zhuǎn)元件，各序電流通過時將引起不同的電磁過程：正序電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)磁場，負序電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場；而零序電流產(chǎn)生的磁場則與轉(zhuǎn)子的位置無關(guān)。因此，在旋轉(zhuǎn)元件中，正序、負序和零序電抗三者是互不相等的。有零序電流通過的線路實際上是指中性點接地系統(tǒng)，或在中性點不接地系統(tǒng)中又加骨人為中性點接地支路的情況。在通入零序電流時，由于三相電流同相，使三相間的互感比互成0120角相位的正、負序電流有較大的增強，因而互阻抗增大。所以在有零序電流通過的線路中，其零序電抗比正、負序電抗值大。3-15直接接在母線上的大容量電動機旋轉(zhuǎn)時，若在母線上突然發(fā)生三相短路，母線上的電壓立即下降。電動機由于機械慣性，轉(zhuǎn)速來不及變化，則電動機的反電勢并不立即下降。當母線電壓低于電動機的反電勢時，電動機將變?yōu)榘l(fā)電運行狀態(tài)，向母線的短路點送出反饋電流，成為一個附加電源。電動機由于得不到能量供應，反饋電流將電動機迅速制動，小容量電動機由于慣性小而制動快，并且由于本身阻抗較大，故反饋電流較小。因此，只有在靠近短路點處接有800kW及以上的電動機或同一地點接有同時工作的、總?cè)萘繛?000kW及以上的多臺電動機，或者電動機到短路點的總計算電抗值小于0.4時，才在計算短路電流時把它們當作附加電源來考慮。另外，由于同步電動機轉(zhuǎn)動慣量較大，且具有獨立的激磁繞組，電勢較高，機電時間常數(shù)較長，故對整個短路暫態(tài)過程的電流都有影響，而異步電動機則只須考慮其對沖擊電流值的影響。

通常在下列情況下可以不考慮電動機的反饋電流對短路電流的影響。1．電動機的反饋電流須經(jīng)過變壓器或電抗器送到短路點時；2．當由電動機反饋送到短路點的短路電流經(jīng)過的元件（線路和變壓器與系統(tǒng)的短路電流是經(jīng)過同一元件時；3．計算靠近電動機處發(fā)生不對稱短路的沖擊電流時；4．當計算出來的反饋沖擊電流值小于原沖擊電流值的5％時。3-17假想時間是在計算短路電流通過導體引起發(fā)熱而引入的一個等效時間。由于溫度升高很快，使導體的電阻和比熱不再是常數(shù)，而是隨溫度變化。另外，在有限電源容量系統(tǒng)中，短路電源周期分量隨時間的變化規(guī)律較復雜，故使發(fā)熱計算變得很困難。為了簡化計算，在工程實際中引入假想時間。所謂假想時間it是指在此時間內(nèi)短路穩(wěn)態(tài)電流I產(chǎn)生的熱量等于短路變化電流ki在實際短路時間t內(nèi)所產(chǎn)生的熱量。即取短路穩(wěn)態(tài)電流I8經(jīng)過某一假想時間t內(nèi)所產(chǎn)生的熱量，等于短路變化電流ki在實際短路時間t內(nèi)所產(chǎn)生的熱量，如圖5所示。圖3-5假想時間示意圖假想時間等于短路電流周期分量假想時間.ipt和非周期分量假想時間.iat之和。.ipt與短路電流實際時間、次暫態(tài)電流、、1及I^等參數(shù)有關(guān)。顯然t越大.ipt也越大，當比值，、、/II越大時，對應于圖3-5中曲邊三角形的面積越小，因而使得.ipt減小。當短路時間較長(t>ls時，導體發(fā)熱主要由短路電流周期分量假想時間決定，故在此情況下，可以不計短路電流非周期分量的影響；當短路時間較短(tvls時，需要計入非周期分量對導體發(fā)熱的影響，此時.iat可由近似公式.iat-0.052(''/1I求出，可見它也與、、I，I有關(guān)。3-19［解題思路］該題供電系統(tǒng)比較簡單，供電電壓等級只有35kV、6kV兩種，敵可用絕對值法進行計算。首先，算出各元件的電抗，然后根據(jù)各點的等效計算圖計算其短路回路總阻抗，最后就可以據(jù)公式算出題意所求的各短路參數(shù)。母線殘壓的計算關(guān)鍵是求出由該母線流向短路點的短路電流，各元件電抗的計算；各點等效計算圖與短路參數(shù)的計算；求3k點短路時兩段6kV母線上的殘壓1U、2U。各元件電抗的計算系統(tǒng)電抗22111374.536savkXUS===Q22212374003.423savkXUS===Q架空線電抗取架空線每km電抗值010.4x=0，則10110.41041XxL=x=020120.41561XxL==x=03電源、架空線的等效電抗1X及其折算到變壓器6kV側(cè)的等效電抗、1X112211122(((4.5634(3.4236(((4.5634(3.4236slslslslXXXXXXXXX++++==++++++4.486=022'21116.34.4860.1337avavUXXU4變壓器電抗由于變壓器只通過6kV側(cè)的短路電流，故只須計算其折算到6kV的電抗。22%7.56.30.29810010010kavTTNUUXSx===Qx5電抗器電抗0.208LX===06電纜電抗取6kV電纜每km電抗020.8x=0,貝V340230.0810.08llXXxL===x=0各點短路的等效計算圖與短路參數(shù)的計算1k點短路時，總電抗114.486kXX==0故得(314.76kIkA=1005/3:100^35,,v*112.552.554.7512.14shkiIkA===(3111374.76305kavkSIMVA==x=IOCIOC2k點短路時，其等效計算圖如圖3-6所示。100^3x0.5^/3x4.486圖3-62k點短路的等效計算圖回路總電抗'213||(2kTTLlXXXXXX=+++0.130.298||(0.29820.20820.208=++x+x0.2980.8740.130.2980.874x=++0.352二Q故得(3210.33kIkA===(3222.552.5510.3326.34shkiIkA==x=(32226.310.33113kavkSIMVA==x=3k點短路時，其等效計算圖如圖3-7所示。5/3x0.3523lT3L圖3-7k3點短路的等效計算圖回路總電抗''31213(||(kTLTLlXXXXXXXXX=+=++++0.13(0.2980.20811(0.2980.20820.08二++++x0.5060.6660.130.130.2880.5060.666x=+=++0.418=0故得(338.7kIkA===(3322.552.558.722.19shkiIkA==x=(33236.38.795kavkSIMVA==x=J3733．求3k點短路時的母線殘壓1U和2U由圖3-7可知，支路電流(32138.70.2884.950.2980.208kTLXIIkAXXx===++(32318.74.953.75kIIIkA=-=-=所以114.950.2081.78LUXkV=x=223(23.75(0.20820.082.39LlUXXkV=+=x+x=20［解題思路］題目限定短路時6.3KV母線電壓不變，即表示是無限大電源系統(tǒng)。由于要求沖擊電流不得超過40KA，故對沖擊電流應用較精確的計算公式0.011kTshKe-=+，因而還要算出短路回路的時間常數(shù)kT。本題可按以下四步求解。計算一條線路的阻抗；計算kT及shK；計算三相短路電流允許值.kalI；4?計算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N。［解］1．計算一條線路的阻抗電抗器電抗0.695LX===Q電纜的電阻與電抗00.371.250.4631rrL==x=Q00.081.250.11XxL==x=Q一條線路的電阻、電抗及阻抗0.4631rr==Q0.6950.10.795L1XXX=+=+=Q0.92Z===Q■■■■2．計算kT及shK10.7950.00553140.4631kLXTrrro====x式中1L——線路電感。應該指出，對于多路相同參數(shù)的線路并聯(lián)，其并聯(lián)路數(shù)并不影響kT值的大小。沖擊系數(shù)0.010.011.8180.00561111.163kTshKeee---=+=+=+=3．計算三相短路電流允許值dyI忑g忑K、,.24.3kalLkA===4．算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N對于k點的最小容許阻抗為12K^Kihmin0.15alZ-===Q故得min/0.92/0.156.13alNZZ-===6N=第四章高壓電氣設(shè)備選擇習題(各題后括號中的“*”，“A”和“+”分別表示解答，提示和不給答案三種形式)4-1簡述電弧的發(fā)生過程。(+2對于交流電弧，為什么降低弧隙瞬態(tài)恢復電壓的速度，提高弧隙介質(zhì)的絕緣恢復速度，就能達到滅弧的目的?采用哪些措施可以降低弧隙瞬態(tài)恢復電壓?(*4-3什么叫交流電弧的近陰極效應?為什么短電弧要考慮其近陰極效應?(*4-4對控制保護不同負載性質(zhì)(感性或容性的斷路器，在選擇上有何不同的要求?為什么?(+4-5多斷口斷路器各斷口之間的電壓為什么分配不均勻?它有何危害?加設(shè)均壓電容后為什么能使各斷口處的電壓平均分配?(*4-6多油、少油、六氟化硫及真空等斷路器各有何優(yōu)缺點?(△4-7高壓隔離開關(guān)每相觸頭為什么常用兩個刀片?(+4-8氣體電弧與真空電弧在發(fā)生與熄滅上有何異同之處?(*4-9什么是交流電弧的截流現(xiàn)象?它有什么害處?(*4-10設(shè)備用在環(huán)境最高溫度不等于其規(guī)定的最高溫度時，其額定電流為什么必須進行修正？(+4-11普通式與限流式熔斷器有何區(qū)別?限流式熔斷器為什么不能用在低于其額定電壓的地方?(*4-12哪些情況下熔斷器與負荷開關(guān)配合使用可以代替斷路器的功能?(*4-13什么叫斷路器的固有分閘時間?固有分閘時間是否可以等于零?(+4-14當矩形母線動穩(wěn)定不符合要求時，可采取哪些措施?其中哪些措施受現(xiàn)場設(shè)備的條件限制較多?哪些較少?(△4-15矩形母線與圓型母線各有何優(yōu)缺點？為什么35kV及以上電壓等級的室外母線要求用圓母線，而35kV及以下的室內(nèi)則采用矩型母線？(+4-16矩形母線平放與豎放的確定根據(jù)什么條件？(+4-17什么叫母線殘壓？為什么當電抗器出口處短路時母線殘壓不應低予額定電壓的60?70%?(+4-18電壓互感器的誤差與哪些因素有關(guān)？減小誤差有哪些措施？(*4-19用于絕緣監(jiān)視的三相電壓互感器的鐵芯為什么不能用三相三柱式？(+4-20電壓互感器二次回路為什么必須接地？它在運行時為什么二次不允許短路？(△4-21什么是電流互感器的10%誤差曲線？什么是其10%誤差倍數(shù)規(guī)定？它有什么用處？(*4-22電流互感器二次回路為什么必須接地?它在運行中為什么不允許開路?(*4-23某礦地面變電所供電系統(tǒng)簡圖如圖4-5所示。變壓器二次側(cè)的空載電勢為6.6kV,6kV母線上的短路參數(shù)如表4-4所示，變壓器保護裝在原邊斷路器上，動作時間整定為1.5s，6kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)繼電保護動作時間為Is，出線開關(guān)為0.5s；6kV母線距離為250mm，瓷瓶距離為1218mm；9、10QF均選用真空斷路器，型號為ZN10-10，它所控制的兩條線路最大長時負荷電流分別為250A和300A，兩斷路器的參數(shù)如表4-5所示；變電所內(nèi)最高溫度G=35°C。試選擇變電所6kV母線，并對9、10QF斷路器進行校驗。1OOOOlcVA9QFI1OOOOlcVA9QFI1QF1OQFgg圖4-1習題4-23的供電系統(tǒng)圖4-24已知某礦地面變電所低壓側(cè)母線電壓為6.3kV，用三根電纜并聯(lián)向井下供電，當其中一根故障時其余兩根必須保證全部井下負荷的供電，井下總負荷電流為330A(6kV級，8.0cos=s0，變電所6kV母線前系統(tǒng)相對電抗值為0.86(100cdXSMVA*==，回路繼電保護裝置動作時間為1s。現(xiàn)欲將井下短路電流（3kI限制在4.58kA以內(nèi)，試選擇限流電抗器（下井電纜的阻抗忽略不計。4-25已知某礦35／6.3kV地面變電所低壓側(cè)為中性點不接地系統(tǒng)。從每段6kV母線（共兩段上引出10根電纜線，其上裝有電流表和三相有功電度表；另外，在6kV母線上還設(shè)有測量電壓用的電壓表兩塊和絕緣監(jiān)視用的電壓表三塊，各儀表的型號及其所消耗的功率如表4-3中1?6欄所示。試選擇變電所6kV母線上的電壓互感器。4-26某礦地面變電所6kV供電系統(tǒng)如圖4-2所示。已知全礦總?cè)萘繛?000kVA，功率因數(shù)為0.95；井下總?cè)萘繛?000kVA，功率因數(shù)為0.7。變電所正常時采用雙同路并聯(lián)運行，地面變電所6kV母線的短路電流。并聯(lián)運行時為8kA，分裂運行時為6kA。進線開關(guān)分別放在各段母線的兩端，其繼電保護動作時間為Is，各出線開關(guān)的繼電保護動作時間超0.5s。變電所選用GG-1A型高壓開關(guān)柜。1.試選擇進線開關(guān)柜中的油斷路器與隔離開關(guān)型號規(guī)格；2.選擇6kV母線截面及進線穿墻套管的型號規(guī)格；3.選擇下井回路的限流電抗器；（井下短路容量應小于50MVA，下井電纜阻抗忽略不計）；4.選擇圖4-14中所有開關(guān)柜的一次編號；聯(lián)絡(luò)井面動力井圖4-2某礦6kV部分供電系統(tǒng)圖5.變電所二次接線如圖4-3所示，控制盤與開關(guān)柜的距離約50m，試選擇電流互感器的型號及聯(lián)攮導線的截面。圖4-3進線二次計量回路接線4-27某礦地面變電所有兩臺16MVA、35/6.3kV的主變壓器，正常時分裂運行，所內(nèi)最高溫度C38=6,6kV母線距離為250mm，瓷瓶距離為1558mm，兩段母線并聯(lián)運行時最大三相短路電流沖擊值136.4shikA-=(6kV，分裂運行時，224shikA-=；6kV出線開關(guān)繼電保護動作時間為1s，礦井由無限大電源供電；6kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)繼電保護動作時間為1.5s。試選擇6kV母線的型號與截面。28在習題4-2中，將井下總負荷電流改為500A，0.75(100cdXSMVA*==，井下中央變電所兩段6kV母線分裂運行，回路繼電保護裝置動作時限為0.5s，其余參數(shù)同習題4-2。試選擇限流電抗器。習題選答4-2交流電弧在電流過零時暫時熄滅后，弧隙就同時發(fā)生電壓恢復和介質(zhì)恢復兩個過程。這二者的恢復速度決定了電弧能否重燃。當恢復電壓增加很快，也就是弧隙瞬態(tài)恢復電壓的速度很高時，就易于超過介質(zhì)恢復時的耐壓能力，使間隙擊穿，電弧重燃。當弧隙瞬態(tài)恢復電壓的速度低于弧隙介質(zhì)的絕緣恢復速度時，弧隙電壓就不能再擊穿間隙，則電弧永久熄滅。所以，降低弧隙瞬態(tài)恢復電壓的速度或提高弧隙介質(zhì)的絕緣恢復速度，就能達到滅弧的目的。4-3交流電弧在電流將近零值時，電極的空間尚留有強游離的氣體，并且正負電荷在電極的空問內(nèi)分布