第一、二章習(xí)題

第一章1-1什么是電力系統(tǒng)？建立聯(lián)合電力系統(tǒng)有哪些好處？答：電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶組成的整體。建立聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：可以減少系統(tǒng)的總裝機(jī)容量；可以減少系統(tǒng)的備用容量；可以提高供電的可靠性；可以安裝大容量的機(jī)組；可以合理利用動(dòng)力資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1-2電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是什么？對(duì)電力系統(tǒng)有哪些要求？答：電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是：電能不能大量存儲(chǔ)；過渡過程十分短暫；與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人民日常生活的關(guān)系極為密切。對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求是：保證供電的可靠性；保證良好的電能質(zhì)量；為用戶提供充足的電能；提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1-3我國(guó)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級(jí)有哪些？用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)、變壓器的額定電壓與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓之間有什么關(guān)系？為什么？答：我國(guó)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)額定壓等級(jí)，低壓有0.22/0.127kV、0.38/0.22kV和0.66/0.38kV；高壓有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV和750kV。用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同；發(fā)電機(jī)的額定電壓應(yīng)比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高5%；變壓器一次繞組的額定電壓，對(duì)于降壓變壓器，應(yīng)等于電網(wǎng)的額定電壓，對(duì)于升壓變壓器，應(yīng)等于發(fā)電機(jī)的額定電壓；變壓器二次繞的額定電壓，當(dāng)二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%，當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較短時(shí)，應(yīng)比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高5%。1-4衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有哪些？簡(jiǎn)述它們對(duì)電力系統(tǒng)的主要影響。答：衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、高次諧波（波形畸變率）、三相不平衡度及暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓。對(duì)電力系統(tǒng)的主要影響（略）。1-5什么叫小電流接地系統(tǒng)？什么叫大電流接地系統(tǒng)？小電流接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地時(shí)，各相對(duì)地電壓如何變化？這時(shí)為何可以暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行，但又不允許長(zhǎng)期運(yùn)行？答：中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)；中性點(diǎn)直接接地（或經(jīng)低電阻接地）的系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高倍。此時(shí)三相之間的線電壓仍然對(duì)稱，因此用戶的三相用電設(shè)備仍能照常運(yùn)行，但是，發(fā)生單相接地后，其運(yùn)行時(shí)間不能太長(zhǎng)，以免在另一相又發(fā)生接地故障時(shí)形成兩相接地短路。1-6消弧線圈的補(bǔ)償方式有幾種？一般采用哪種補(bǔ)償方式？為什么？答：消弧線圈的補(bǔ)償方式有全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償，一般都采用過補(bǔ)償方式。因?yàn)樵谶^補(bǔ)償方式下，即使電網(wǎng)運(yùn)行方式改變而切除部分線路時(shí)，也不會(huì)發(fā)展成為全補(bǔ)償方式，致使電網(wǎng)發(fā)生諧振。同時(shí)，由于消弧線圈有一定的裕度，即使今后電網(wǎng)發(fā)展，線路增多、對(duì)地電容增加后，原有消弧線圈仍可繼續(xù)使用。1-7為什么我國(guó)規(guī)定110kV以上的高壓電網(wǎng)和380/220V的低壓電網(wǎng)要采用大電流接地系統(tǒng)？各有什么優(yōu)點(diǎn)？答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)中性點(diǎn)電位仍為零，非故障相對(duì)地電壓不會(huì)升高，仍為相電壓，因此電氣設(shè)備的絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考慮，故可以降低工程造價(jià)。所以我國(guó)110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點(diǎn)直接接地的方式。而在380/220V系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)直接接地方式，主要是考慮人身安全問題，一旦發(fā)生單相接地故障，可以迅速跳開自動(dòng)開關(guān)或燒斷熔絲，將故障部分切除。1-8試確定圖1-12所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)和所有變壓器的額定電壓。

圖1-12習(xí)題1-8附圖答：發(fā)電機(jī)G：10.5kV；變壓器T1：10.5/242kV；變壓器T2：10/3.15kV；變壓器T3：220/38.5kV；變壓器T4：220/121/38.5kV；變壓器T5：35/6.3kV1-9某10kV電網(wǎng)，架空線路總長(zhǎng)度70km，電纜線路總長(zhǎng)度為16km。試求此中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的接地電容電流，并判斷此系統(tǒng)的中性點(diǎn)需不需要改為經(jīng)消弧線圈接地。答：由于因此，不需要改為經(jīng)消弧線圈接地。第二章2-1電力負(fù)荷按重要程度分為哪幾級(jí)？各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源有什么要求？答：電力負(fù)荷按對(duì)供電可靠性的要求可分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷三類。一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電；二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電；三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源無特殊要求。2-2何謂負(fù)荷曲線？試述年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)和負(fù)荷系數(shù)的物理意義。答：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形。年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能。年負(fù)荷曲線越平坦，值越大；年負(fù)荷曲線越陡，值越小。因此，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的大小說明了用戶用電的性質(zhì)，也說明了用戶負(fù)荷曲線的大致趨勢(shì)。平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值叫負(fù)荷系數(shù)，它是表征負(fù)荷變化規(guī)律的一個(gè)參數(shù)，其值愈大，說明負(fù)荷曲線愈平坦，負(fù)荷波動(dòng)愈小。2-3什么叫計(jì)算負(fù)荷？確定計(jì)算負(fù)荷的意義是什么？答：計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時(shí)所使用的一個(gè)假想負(fù)荷，計(jì)算負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。確定計(jì)算負(fù)荷是為正確選擇供配電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等提供技術(shù)參數(shù)。2-4什么叫暫載率？反復(fù)短時(shí)工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定？答：暫載率是指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百分比值。反復(fù)短時(shí)工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率。對(duì)于吊車：是指統(tǒng)一換算到時(shí)的額定功率，其設(shè)備容量；對(duì)于電焊機(jī)：是指統(tǒng)一換算到時(shí)的額定功率，其設(shè)備容量2-5需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法各有什么計(jì)算特點(diǎn)？各適用哪些場(chǎng)合？答：需要系數(shù)法計(jì)算較簡(jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛，但計(jì)算結(jié)果往往偏小，適用于容量差別不大、設(shè)備臺(tái)量較多的場(chǎng)合；二項(xiàng)式法考慮大容量用電設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響，主要適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別懸殊較大的的場(chǎng)合。2-6什么叫最大負(fù)荷損耗小時(shí)？它與哪些因素有關(guān)？答：年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)實(shí)際上也是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，線路持續(xù)通過計(jì)算電流所產(chǎn)生的電能損耗，恰好與實(shí)際負(fù)荷電流全年在線路上產(chǎn)生的電能損耗相等。它與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)和負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。2-7功率因數(shù)低的不良影響有哪些？如何提高企業(yè)的自然功率因數(shù)？答：功率因數(shù)低將會(huì)引起線路的總電流增大，使供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大；使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量；使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力；使發(fā)電機(jī)的出力下降，發(fā)電設(shè)備效率降低，發(fā)電成本提高。提高企業(yè)的自然功率因數(shù)的方法有：正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量；限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行；提高感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量；合理使用變壓器；感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行。2-8并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償）。高壓集中補(bǔ)償方式的投資較少，電容器組的利用率較高，能夠提高整個(gè)變電所的功率因數(shù)，但它的補(bǔ)償范圍小，只能補(bǔ)償6～10kV母線以前的線路上的無功功率，不能補(bǔ)償工業(yè)企業(yè)內(nèi)部配電線路的無功功率。低壓成組補(bǔ)償方式的投資不大，運(yùn)行維護(hù)方便，能夠減小車間變壓器的容量，降低電能損耗，其補(bǔ)償區(qū)大于高壓集中補(bǔ)償，能夠補(bǔ)償變電所低壓母線前的變壓器和所有有關(guān)高壓系統(tǒng)的無功功率。分散就地補(bǔ)償方式的補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果最好，能夠補(bǔ)償安裝地點(diǎn)以前的變壓器和所有高低壓線路的無功功率，但投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止工作時(shí)也一并被切除，利用率較低。2-9某工廠車間380V線路上接有冷加工機(jī)床50臺(tái)，共200kW；吊車3臺(tái)，共4.5kW（）；通風(fēng)機(jī)8臺(tái)，每臺(tái)3kW；電焊變壓器4臺(tái)，每臺(tái)22kVA（，）；空壓機(jī)1臺(tái)，55kW。試確定該車間的計(jì)算負(fù)荷。解：該車間的計(jì)算負(fù)荷如下表所示。電力負(fù)荷計(jì)算表負(fù)荷總計(jì)（序號(hào)用電設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)設(shè)備容量/kW計(jì)算負(fù)荷銘牌值換算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1冷加工機(jī)床502002000.160.51.733255.362吊車34.53.50.150.51.730.5250.913通風(fēng)機(jī)824240.80.80.7519.214.44電焊變壓器48835.470.350.352.6812.433.235空壓機(jī)155550.850.80.7546.7535.06小計(jì)66110.875138.96）99.8125.06160243.12-10有一條380V低壓干線，供電給30臺(tái)小批生產(chǎn)的冷加機(jī)床電動(dòng)機(jī)，總?cè)萘繛?00kW，其中較大容量的電動(dòng)機(jī)有10kW1臺(tái)，7kW3臺(tái)，4.5kW8臺(tái)。試分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法計(jì)算該干線的計(jì)算負(fù)荷。解：用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法所求計(jì)算負(fù)荷如下表所示。電力負(fù)荷計(jì)算表（需要系數(shù)法）用電設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)設(shè)備容量/kW計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A冷加工機(jī)床302000.160.51.733255.3663.9497.15電力負(fù)荷計(jì)算表（二項(xiàng)式系數(shù)法）用電設(shè)備名稱設(shè)備臺(tái)數(shù)設(shè)備容量二項(xiàng)式系數(shù)計(jì)算負(fù)荷n/x/kW/kWb/cP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A冷加工機(jī)床30/520035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.12-11有一條10kV高壓線路供電給兩臺(tái)并列運(yùn)行的S9—800/10（D,yn11接線）型電力變壓器，高壓線路采用LJ—70鋁絞線，水平等距離架設(shè)，線距為1m，長(zhǎng)6km。變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為900kW，，h。試分別計(jì)算此高壓線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。解：（1）變壓器的功率損耗和電能損耗變壓器的負(fù)荷率為：查附錄表A-1可知，S9-800/10型（Dyn11）變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為：kW，kW，，kWkWkVAkVA則兩臺(tái)變壓器的功率損耗為：kWkvar由h和查圖2-7得：h。因此，兩臺(tái)變壓器的電能損耗為：kWhkWhkvarkW（2）線路的功率損耗和電能損耗變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：kWkvarkVAAkWkvarkVAA查附錄表A-12可知，LJ-70鋁絞線的Ω/km，m時(shí)Ω/km（實(shí)際上m），因此線路的功率損耗為：

kW

線路的電能損耗為：kWhkW

kvarkvarkWh2-12某電力用戶10kV母線的有功計(jì)算負(fù)荷為1200kW，自然功率因數(shù)為0.65，現(xiàn)要求提高到0.90，試問需裝設(shè)多少無功補(bǔ)償容量？如果用BW10.5—40—1W型電容器，問需裝設(shè)多少個(gè)？裝設(shè)以后該廠的視在計(jì)算負(fù)荷為多少？比未裝設(shè)時(shí)的視在計(jì)算負(fù)荷減少了多少？解：（1）需裝設(shè)的BWF10.5-40-1W型并聯(lián)電容器容量及個(gè)數(shù)kvar

取

則實(shí)際補(bǔ)償容量為：kvarkvarkvar（2）無功補(bǔ)償前后視在負(fù)荷的變化補(bǔ)償前：kvarkVA補(bǔ)償后視在負(fù)荷減少了：kvarkVA：補(bǔ)償后kVA：kVA：kVA：kVA：2-13某降壓變電所裝有一臺(tái)Y,yn0聯(lián)結(jié)的S9—800/10型電力變壓器，其二次側(cè)（380V）的有功計(jì)算負(fù)荷為520kW，無功計(jì)算負(fù)荷為430kvar，試求此變電所一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)。如果功率因數(shù)未達(dá)到0.9，問應(yīng)在此變電所低壓母線上裝多大并聯(lián)電容器容量才能達(dá)到要求？

解：（1）變壓器一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)查附錄表A-1可知，S9