電力系統(tǒng)課后答案匯編

1、學(xué)習(xí) 好資料習(xí)題和思考題3-1. 什么叫短路？短路的類型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？ 短路電流計(jì)算的目的是什么？答：所謂短路， 就是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間、相 與地之間的短接等。其特征就是短接前后兩點(diǎn)的電位差會(huì)發(fā)生顯著的變化。在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、 兩相短路、 兩相接地短路及單 相接地短路。三相短路稱為對(duì)稱短路，其余均稱為不對(duì)稱短路。在供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，發(fā) 生單相接地短路的幾率最大， 發(fā)生三相對(duì)稱短路的幾率最小， 但通常三相短路的短路電流最 大，危害也最嚴(yán)重，所以短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流計(jì)算。供電系統(tǒng)發(fā)

2、生短路的原因有：（ 1）電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備長期 運(yùn)行絕緣自然老化、設(shè)備缺陷、設(shè)計(jì)安裝有誤、操作過電壓以及絕緣受到機(jī)械損傷等。（2）運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程發(fā)生的誤操作。如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)（內(nèi)部僅有簡 單的滅弧裝置或不含滅弧裝置） ，檢修后忘拆除地線合閘等；（3）自然災(zāi)害。如雷電過電壓擊穿設(shè)備絕緣，大風(fēng)、冰雪、地震造成線路倒桿以及鳥 獸跨越在裸導(dǎo)體上引起短路等。發(fā)生短路故障時(shí)，由于短路回路中的阻抗大大減小，短路電流與正常工作電流相比增 加很大（通常是正常工作電流的十幾倍到幾十倍） 。同時(shí)，系統(tǒng)電壓降低，離短路點(diǎn)越近電 壓降低越大，三相短路時(shí)，短路

3、點(diǎn)的電壓可能降低到零。因此，短路將會(huì)造成嚴(yán)重危害。（1）短路產(chǎn)生很大的熱量，造成導(dǎo)體溫度升高，將絕緣損壞；（ 2） 短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到變形或機(jī)械損壞；（3）短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，電器設(shè)備正常工作受到破壞, 例如, 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與外施電壓的平方成正比， 當(dāng)電壓降低時(shí)， 其轉(zhuǎn)矩降低使轉(zhuǎn)速減慢， 造成電動(dòng)機(jī)過熱而燒壞；（4）短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便；（ 5）嚴(yán)重的短路影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性， 使并列的同步發(fā)電機(jī)失步， 造成系統(tǒng)解列， 甚至崩潰；（6）單相對(duì)地短路時(shí)，電流產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場，對(duì)附近通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生 嚴(yán)重電磁干擾，影響其正常工作

4、。計(jì)算短路電流的目的是 :（ 1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 更多精品文檔（2）選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確地切除短路故障。（3）確定合理的主接線方案、運(yùn)行方式及限流措施。3-2什么叫無限大容量電力系統(tǒng)？無限大與有限電源容量系統(tǒng)有何區(qū)別？對(duì)于短路暫 態(tài)過程有何不同？答：所謂無限大容量電源系統(tǒng)是指電源的內(nèi)阻抗為零，在短路過程中電源的端電壓恒定不變，短路電流周期分量恒定不變。事實(shí)上，真正無限大容量電源系統(tǒng)是不存在的，通常將電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10 %的電源看作無限大容量系統(tǒng)。一般工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的短路點(diǎn)離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，滿足以上條件，可作為

5、無限大容量電源供電系統(tǒng)進(jìn)行短路電流計(jì)算和分析。所謂有限容量電源系統(tǒng)是指電源的內(nèi)阻抗不能忽略，且是變化的，在短路過程中電源的端電壓是衰減的，短路電流的周期分量幅值是衰減的。通常將電源內(nèi)阻抗大于短路回路總阻抗10%的供電系統(tǒng)稱為有限大電源容量系統(tǒng)。有限大容量電源系統(tǒng)短路電流的周期分量幅值衰減的根本原因是：由于短路回路阻抗突然減小和同步發(fā)電機(jī)定子電流激增，使發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生電磁暫態(tài)過程，即發(fā)電機(jī)的端電壓幅值和同步電抗大小出現(xiàn)變化過程，由其產(chǎn)生的短路電流周期分量是變化的。所以，有限容量電源系統(tǒng)的短路電流周期分量的幅值是變化的，歷經(jīng)從次暫態(tài)短路電流（I ） '暫態(tài)短路電流（I ）'穩(wěn)態(tài)短路

6、電流（IJ的衰減變化過程。3-3解釋和說明下列術(shù)語的物理含義：短路電流的周期分量ip，非周期分量inp，短路全電流，短路沖擊電流ish，短路沖擊電流有效值I sh，短路次暫態(tài)電流|"，短路穩(wěn)態(tài)電流I：, 短路容量Sk。答：短路電流的周期分量：電力系統(tǒng)發(fā)生突然短路時(shí)，短路電流中所含的工頻交流分量短路電流非周期分量是短路發(fā)生后大約十個(gè)周波時(shí)間內(nèi)，呈指數(shù)曲線衰減的暫態(tài)電流， 因?yàn)槎搪冯娏饔须娍?，電路電流不可能突變，使其產(chǎn)生反向電流。短路全電流丨k就是短路電流的周期分量和非周期分量之和Ik =ip inp。短路電流最大可能的瞬時(shí)值，稱為短路沖擊電流，用ish表示。如果短路時(shí)在最不利的條件下發(fā)

7、生，在第一個(gè)周期內(nèi)的短路電流有效值最大，稱為短路全電流的最大有效值，簡稱沖擊電流的有效值，用Ish表示。短路次暫態(tài)電流是短路周期分量在短路后第一個(gè)周期的有效值，用|"表示。短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電路非周期分量衰減完畢以后的短路全電流，其有效值用1:表I = I示。在無限大容量電源系統(tǒng)中二 P。短路容量是指電力系統(tǒng)在規(guī)定的運(yùn)行方式下，關(guān)注點(diǎn)三相短路時(shí)的視在功率，它是表征電力系統(tǒng)供電能力強(qiáng)弱的特征參數(shù)，其大小等于短路電流與短路處的額定電壓的乘積。3-4 試說明采用歐姆法和標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流各有什么特點(diǎn)？這兩種方法各適用于什么場合？答：歐姆法就是用元件的實(shí)際工作的阻抗計(jì)算短路電流，再按照變

8、壓器變比逐級(jí)折算；標(biāo)幺值法是把各個(gè)電壓等級(jí)的阻抗按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)得出一個(gè)虛擬的值（標(biāo)幺值），短路計(jì)算后，在按電壓等級(jí)分別歸算。標(biāo)幺制法相對(duì)于歐姆法來說有3個(gè)主要的特點(diǎn)：采用標(biāo)幺制易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性及參數(shù)，能夠簡化計(jì)算公式，能在一定程度上簡化計(jì)算工作。系統(tǒng)大，電壓等級(jí)多，用標(biāo)幺值比較方便；系統(tǒng)小，直接使用歐姆法簡便。3-5在無限大容量供電系統(tǒng)中，兩相短路電流和三相短路電流有什么關(guān)系？答：無限大功率電源供電系統(tǒng)短路時(shí)，兩相短路電流較三相短路電流小， 計(jì)算三相短路電流就可求得兩相短路電流。兩相短路存在正序阻抗和負(fù)序阻抗，三相短路只有正序阻抗，所以兩相短路電流比三相短路電流小。3-10某一地區(qū)

9、變電所通過一條長6km的10kV電纜線路供電給某廠一個(gè)裝有兩臺(tái)并列運(yùn)行的S9-800型變壓器的變電所。地區(qū)變電所出口斷路器的斷流容量為400MV.A,試用歐姆法求該廠變電所10kV高壓母線上和380V低壓母線上的短路電流|k3）、I "（3）、if、iSh3）、I黑 和短路容量sk3），并列出短路計(jì)算表。解：1.求10kv高壓母線的三相短路電流和短路容量（1）計(jì)算短路電流中各元件的電抗及總電抗1 ）電力系統(tǒng)的電抗：X!10.5kV 2400MV A= 0.28 門2 )電纜線路的電抗：由表3-3得X0=O.O8%m，所以X2 =X0I =0.08- 0.48i i3 )總電抗為 X、

10、十=X“X2=0.2 80.48=0.76"(2) 計(jì)算三相短路電流和短路容量1)三相短路電流周期分量有效值10.5kV.3 0.76門二 7.98kA2 )三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''3 = I 3 = lk =7.98kA3) 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值iSh = 2.551 "(3 )= 2.55 匯 7.98kA = 20.35kAlshH= 1.511 ''31= 1.51 7.98kA = 12.05kA4) 三相短路容量d = 3Uc1lk3=3 10.5kV 7.98kA=145.13MV A2.求38

11、0v低壓母線線路的短路電流和短路容量(1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗1)電力系統(tǒng)的電抗X；2c2Soc20.4kV400MV A2) 電纜線路的電抗X2= X°I= 0.086 乂 0.4kVJ0.5kV 丿= 6.97 10 你3)電力變壓器的電抗：由附錄表查的U k % = 5，因此X3；Uk%100U；2工 0.4kV 2SN100 800kV A= 0.0T4) 計(jì)算其總電抗為X、kX1 X2 X3/X4 =6.097 10“（2）計(jì)算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值Uc20.43 6.097 10kA =37.88kA2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)

12、電流31=1 ：3侶1乙=37.88kA3 )三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值i；h=1.84l"3 =1.84 37.88kA = 69.7kAI S3 ) = 1.091 "f )= 1.09 x 37.88kA = 41.29kA4 )三相短路容量Si 一 SI I 二 3 0.4kV 37.88kA 二 26.24MV A短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/ MV Alf)I ''(3 )鋰）iQ垃）sk3)高壓側(cè)7.987.987.9820.3512.05145.13低壓側(cè)37.8837.8837.8869.741.29

13、26.243-11試用標(biāo)幺值法重做題 3-10 。解：（1）確定基準(zhǔn)值取 Sd =100MV A,Uc1 =10.5kV,Uc2 =0.4kV口 = Sd = 100MV A =5.5°kA V3Uc1 13 漢 10.5kV而.Sd100MV A Id2 =廠=廠=144kAV3U c2 v3><0.4kV(2)計(jì)算短路電流中各主要元件的電抗標(biāo)幺值Sd 100MV A1 )電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 Xi-0.25Soc 400MV A2) 電纜線路的電抗標(biāo)幺值由表3-3查的X。=0.08/km，因此XX0l -S-r =0.08 6 00r=0.44uCi10.523)電力

14、變壓器的電抗標(biāo)幺值由附錄表查的Uk% =5,因此X3=X； =Uk%魚=0.05 100MV A =6.25SNT0.8MV A(3) 計(jì)算高壓母線的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值X、k/ X2 725 0.44=0.692)三相短路電流周期分量有效值I1-15叫 7.97kA0.69)其他三相短路電流I ''3 =1：3 = lk： =7.97kAi；h=2.55l"3 = 2.55 7.97kA = 20.32kAlsh =1.51I ''3 =1.51 7.97kA = 12.03kA4)三相短路容量s-Sk3廠X、I100 k-144.93MV A2 0.69(4) 計(jì)算低壓側(cè)母線線路的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值X2 X3X“3815三相短路電流周期分量有效值I 乙* 二144k -37.75kAX3.815其他三相短路電流I "-I >Ik3 -37.75kAiSh = 2.55f )= 1.