11章12章 例题讲解.docx

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11章12章例题讲解

11章、12章例题讲解

【案例一A】某110/10kV变电站基本情况如下：

1）电源取自地区110kV电网（无限大电源容量）；

2）主变采用2×31.5MVA三相双绕组自冷有载调压变压器，户外布置，高、低压侧均采用架空套管进线；

3）每台变压器低压侧配置2组2400kvar的10kV并联电容器；采用单星形接线，配12%干式空芯电抗器，选用无重燃的真空断路器进行投切；

4）110kV设备采用GIS户外布置，10kV设备采用中置柜户内双列布置；

5）接地网水平接地极采用Φ20圆钢，垂直接地极采用L50×50×5角钢；接地网埋深0.8m，按下图敷设。

5×8m

请回答下列问题：

1、在本站过电压保护中，哪一项无需采取限制措施？

（A）工频过电压（B）谐振过电压

（C）线路合闸和重合闸过电压（D）雷电过电压

答案【D】

解答过程：

依据DL/T620-1997D的4.2.1条d）：

范围I（系统最高电压3.6kV~252kV）的线路合闸和重合闸过电压一般不超过3.0p.u.，通常无需采取限制措施。

2、当需要限制电容器极间和电源侧对地过电压时，10kV并联电容器组过电压可采用哪一个图的接线方式？

图1图2

图3图4

（A）图1（B）图2

（C）图3（D）图4

答案【D】

解答过程：

依据GB50227-1995D的4.2.10.3款：

当需要限制电容器极间和电源侧对地过电压，且电抗率为12%及以上时，可采用避雷器与电抗器并联和中性点避雷器的接线。

（注：

规范汇编中附图A.0.4的-3与-4颠倒了！

）

【引伸】

1）本题也可依据DL/T620-1997的4.2.5条：

采用图1（b）接线用以限制电容器极间过电压，当电抗率不低于12%时，宜采用F4。

2）同上，图1（a）中F1作为限制单相重击穿过电压的后备保护，条件是当电源侧有单相接地故障时不能开断补偿装置，否则可采用F2。

F2接线的缺点是避雷器易老化、击穿，甚至爆炸。

【评论】题干中“选用无重燃的真空断路器”这一条件，不仅多余，而且导致概念混乱。

因为电容器极间过电压是开断时两相重击穿引起的，所以GB50227的4.2.10.3款明确指出两相击穿概率极低时，可不设置这项保护。

3、变电站采用独立避雷针进行直击雷保护，下列有关独立避雷针设计的表述哪一项是不正确的？

（A）独立避雷针宜设独立的接地装置。

在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不应超过10Ω；

（B）独立避雷针宜设独立的接地装置，接地电阻难以满足要求时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于10m；

（C）独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面；

（D）110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。

否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。

答案：

【B】

解答过程：

依据DL/T620-1997的7.1.6条，上述沿接地体的长度不得小于15m。

【评论】配电装置防雷电过电压的难点是防止反击，见规范7.1.7~7.1.11条，参看13章课件。

4、变电站场地均匀土壤电阻率为50Ω.m，则本站复合接地网的接地电阻为哪项？

（要求精确计算，小数点保留4位。

）

（A）0.5886Ω（B）0.5826Ω

（C）0.4741Ω（D）0.4692Ω

答案【B】

解答过程：

依据DL/T621-1997的附录A3计算：

外缘边线总长度L0=5×8×4=160m

水平接地体总长度L=40×12=480m

接地网总面积S=40×40=1600m2；

40m

先求出算子

0.9158

=0.5101+0.01658（9.3157-4.5788）=0.58864Ω

0.9897

Rn=α1Re=0.9897×0.58864=0.5826

【说明】1）Rn为“任意形状边缘闭合接地网的接地电阻”；Re为“等值（等面积、等水平接地极总长度）方形接地网的接地电阻”。

本案为正方形接地网，本应Rn=Re，即α1=1。

看来出题者不但忘了计算式的推导过程，而且连式下的符号说明都没认真看。

2）如水平接地体为扁钢，则等效直径d=b/2。

5、假定本站接地短路时接地装置的入地短路电流为4kA，接地电阻为0.5Ω，请计算接地网地表面的最大接触电位差和最大跨步电位差应为哪一组数据？

（已知最大接触电位差系数Ktmax=0.2254，最大跨步电位差系数Ksmax=0.0831）

（A）202.0V，316.8V（B）450.8V，166.2V

（C）507.5V，169.9V（D）592.7V，175.2V

答案【B】

解答过程：

依据DL/T621-1997的附录B3、B4、B7计算：

接地装置的电位Ug=IR=4000×0.5=2000V

最大接触电位差Utmax=KtmaxUg=0.2254×2000=450.8V

最大跨步电位差Usmax=KsmaxUg=0.0831×2000=166.2V

【案例二A】某35kV架空线路，采用钢筋混凝土电杆、铁横担、钢芯铝绞线。

请回答下列问题：

1、假定杆塔处土壤电阻率ρ≥2000Ω.m，请问在雷雨季，当土壤干燥时，每基杆塔的工频接地电阻不宜超过哪一项数值？

（A）4Ω（B）10Ω

（C）20Ω（D）30Ω

答案【D】

解答过程：

依据DL/T620-1997的6.1.4条表8，该接地电阻不宜超过30Ω

2、采用钢筋混凝土电杆放射型接地装置（见DL/T621-1997附录D表D1的示意图），已知水平接地极为50×5的扁钢，埋深0.8m，土壤电阻率为500Ω.m。

请计算该装置工频接地电阻值最接近哪项数值？

（A）55Ω（B）57Ω

（C）60Ω（D）126Ω

答案【C】

解答过程：

依据DL/T621-1997附录D式D1计算：

At=2.0；L=4l1+l2=4×3+3=15m；d=b/2=50/2=25mm=0.025m

【案例三B】某110kV变电站接地网范围为120×150m,由15×15m网格组成，接地体为60×8mm2截面的扁铁，埋深0.8m，土壤电阻率均为300Ω.m。

10×15m

1、计算接地网的工频接地电阻。

（A）1.044Ω（B）1.057Ω

（C）1.515Ω（D）0.367Ω

答案【A】

解答过程：

依据《配电手册》P895式14-26计算：

外缘边线总长度L0=2（120+150）=540m

水平接地体总长度L=11×120+9×150=2670m

接地网总面积S=120×150=18000m2；

134m

接地体等效直径d=b/2=0.06/2=0.03m

先求出算子

0.9733

=0.9410+0.0179×6.4641=1.0567

0.9879

Rn=α1Re=0.9879×1.0567=1.0439

【评论】有三种计算方法，接地电阻计算能准确到0.013Ω吗？

2、若接地电阻为1Ω，110kV系统计算入地短路电流为10kA，短路持续时间为0.5秒，最大接触电位差系数为0.206，计算最大接触电位差数值并判断下列哪项是正确的。

（A）7940V,不满足要求（B）2060V，满足要求

（C）2060V,不满足要求（D）318.2V，满足要求

答案【C】

解答过程：

依据DL/T621-1997附录B:

接地装置电位Ug=IR=10×1=10kV=10000V

最大接触电位差Utmax=KtmaxUg=0.206×10000=2060V

2060V超过允许值Ut≤

=318.2V

3、已知条件同2题，最大跨步电位差系数为0.126，计算最大跨步电位差数值并判断下列哪项是正确的。

（A）8740V，不满足要求（B）1260V，满足要求

（C）1260V，不满足要求（D）543.1V，满足要求

答案【C】

解答过程：

依据同2题，接地装置电位Ug=10000V。

最大跨步电位差Usmax=KsmaxUg=0.126×10000=1260V

1260V超过允许值Us≤

=

=543.1V

【案例四B】某变电所有一只高40m的独立避雷针，欲对高25m的建筑物进行直击雷保护，计算其保护半径。

（A）8.7m（B）13m（C）16m（D）21m

答案【B】

解答过程：

依据《配电手册》P858式13-47:

高度影响系数

0.87

保护半径

13m

【评论】

1）避雷针保护范围的计算，要分清是建筑物还是变电所。

2）DL/T620规定：

“当避雷针高度30＜h≤120m时，高度影响系数

；当h＞120m时，取其等于120m。

”这种表述有语病。

应该是h＞30m时都用这个计算式，或改为h＞120m时，取p等于0.5。

【案例五C】某综合办公楼380/220V供电系统（TN系统）采用了接地故障保护并进行了总等电位连接。

1、下面的示意图中，连接线4代表哪项？

（图略，见DL/T621。

）

（A）保护线（B）接地线

（C）总等电位联结线（D）辅助等电位联结线

答案【D】

解答过程：

依据DL/T621-1997第7.2.7条图6。

【评论】

1）辅助等电位联结—是指个别设备的外露可导电部分与附近的装置外可导电部分的联结。

局部等电位联结--是指多台设备和多种管道的联结。

一般是在分配电箱旁设端子板。

2）GB16895.3-2004中无此图；“总等电位接地端子”称为“总接地端子”。

2、该工程电气装置的保护线由以下几部分构成，哪项不符合规范要求？

（A）多芯电缆的芯线

（B）固定的裸导线或绝缘线

（C）受机械外力，但不受化学损蚀的装置外导电部分

（D）有防止移动措施的装置外导电部分

答案【C】

解答过程：

依据DL/T621-1997，8.3.3、8.3.4、8.3.5条，（A）（B）（D）符合要求。

“用作保护导体的装置外可导电部分，应不受机械、化学或电化学的损蚀。

”

【评论】

1）“受机械外力”这种说法不妥；应为“受机械应力”。

2）在GB16895.3-2004中，“装置外导电部分”改称“外部可导电部分”；而且取消了将它用作保护线的条款。

3、某回路保护线的材质与相线相同，故障电流为1000A，保护电器的动作时间为2s，计算系数k取150，计算保护线的最小截面。

（A）4mm2（B）6mm2

（C）10mm2（D）16mm2

答案【C】

解答过程：

依据DL/T621-1997，8.3.1条式15：

9.3mm2

【评论】DL/T621规定：

“应采用最接近的标准截面积。

”

GB16895.3规定：

“应采用较大标准截面积的导体。

”

4、假定上述回路相线截面为35mm2，按相线截面确定的保护线最小截面应选用哪项？

（A）10mm2（B）16mm2

（C）25mm2（D）35mm2

答案【B】

解答过程：

依据DL/T621，8.3.1条表5。

5、假定保护电器的动作电流为100A，计算故障回路的阻抗应小于哪项？

（A）10Ω（B）4Ω

（C）3.8Ω（D）2.2Ω

答案【D】

解答过程：

依据GB16895.21-2004，413.1.3.3款：

Zs≤Uo/Ia=220/100=2.2Ω

【案例六？

】对防雷击电磁脉冲的下列问题作出正确选择。

1、当无法获得设备的耐冲击电压时，220/380V三相配电系统的Ⅱ类用电设备绝缘耐冲击过电压额定值可取下列哪个数值？

A．1.5kVB．2.5kV；

C．4.0kVD．6.0kV。

答案【B】

解答过程：

依据GB50057-1994（2000版）《建筑物防雷设计规范》，表6.4.4。

2、无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连续变小，通常采用压敏电阻、抑制二级管做这类SPD的组件，这种SPD应属于下列哪些类型？

A．电压开关型SPDB．限压型SPD

C．组合型SPDD．短路开关型SPD

答案【B】

解答过程：

依据同上，附表8.1倒数第2行。

3、防雷规范中为防雷击电磁脉冲，将需要保护的空间划分为不同的防雷区（LPZ）。

如一栋有防雷装置的高层公共建筑物的外窗，应将其划在下述的哪个区是正确的？

A．LPZ0A区B．LPZ0B区

C．LPZ1区D．LPZ2区

答案【B】

解答过程：

依据同上，第6.2.1条一款。

【评论】高层建筑的外窗高度超过滚球半径时，可能遭到直接雷击；这种情况应划为LPZ0B区。

题目未给出建筑物的防雷分类和高度，令人无所适从。

【案例七E】某企业变电所，进线电压35kV，经降压变压器后，以10kV向厂区高压电气设备及用户供电，再经10/0.4kV配电变压器向附近低压用户供电。

1、现已知10kV系统全部以电缆馈电，其中截面95mm2的电缆总长15km，截面120mm2的长10km，试计算10kV系统单相接地电容电流最接近下列那些数值：

A.21AB.27AC.30AD.35A

答案【C】

解答过程：

依据《工业与民用配电设计手册》，P152表4－20及表4－20：

95mm2电缆的接地电容电流为1.0A/km×15=15A；

120mm2电缆的接地电容电流为1.1A/km×10=11A；

变电所增加的接地电容电流值10kV为16％；

共计：

（15+11）1.16=30A。

（按：

也可用简化公式4-41估算。

10kV系统单相接地电容电流为

A；计入变电所增加16％，总接地电容电流

A。

）

2、假设上述系统单相接地电容电流计算值为32A，若需在接地故障下运行时，试分析10kV系统选择下列那种中性点接地方式最合适，请说明原因

A、不接地B、直接接地C、高阻抗接地D、消弧线圈接地

答案【D】

解答过程：

依据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第3.1.2条，3kV～10kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电容电流超过30A又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。

3、上述变电所接地网如5-1所示，如果土地电阻率ρ＝30000Ω.cm，估算该接地网工频接地电阻最接近下列哪值

A、R=265ΩB、R=3ΩC、R=9ΩD、R=300Ω

答案【B】

解答过程：

依据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》附录A，复合式接地网工频接地电阻的简易计算如下（30000Ω.cm=300Ω.m）：

Ω

【案例八E】某110kV变电所，采用图2所示的方孔接地网，其占地面积为60m×60m，材料为40mm×4mm扁纲，埋入深度为0.8m，其接地电阻R=0.1Ω，计算用入地短路电流为20kA，那么该变电所接地网外的地表面最大跨步电压最接近的数值是：

A、140VB、160VC、200VD、300V。

图2方孔接地网（等距圆角方格，n＝4）

答案【B】

解答过程：

依据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》附录B，接地网外的地表面最大跨步电位差Usmax=KsmaxUg

Ug=IR=20×0.1×103=2000V

对于扁钢，d=b/2=40/2×10-3

接地网的外缘边线总长度L0=4×20+2π×20=205.7m

水平接地极的总长度L=205.7+4×60=445.7m

对于矩形接地网，

≈4

跨步距离T=0.8m

计算结果：

V

【补充题】

一、来自《旧习题集》P185第3题。

某办公楼长110m，宽90m，高120m；该地区雷电活动日为87.6，请回答以下问题：

（略）

【答案及解答过程】根据《配电手册》P783式13-6和13-8：

（1）雷击大地的年平均密度

Ng=0.024Td1.3=0.024×（87.6）1.3=8.04次/km2.年

（2）建筑物的等效面积

Ae=[LW+2H（L+W）+

H2]×10-6

=[110×90+2X120×（110+90）+3.14×1202]×10-6

=[9900+48000+45216]×10-6=0.103km。

（3）建筑物年预计雷击次数（校正系数k取1）

N=kNgAe=8.04×0.103=0.828次/年。

（4）此楼应为第三类第二类防雷建筑物。

（N＞0.3）

（5）此楼应采取以下防雷措施：

屋面设避雷网，网格尺寸为20m×20m8m×12m。

利用柱内钢筋作引下线，间距为24m18m。

【评论】1）原书答案有误，已用红字改正。

2）计算建筑物年预计雷击次数时，请按上述顺序，即先计算Ng和Ae。

二、来自旧习题集140页。

中性点非直接接地系统中35/10kV变电站，选择变压器中性点的阀型避雷器的参数。

（1）灭弧电压应大于（）

A、25kV；B、30kV；C、35kV；D、37kV。

（2）工频放电电压下限（内过电压水平2.67Uxg）大于（）

A、51kV；B、56kV；C、62kV；D、65kV。

（3）工频放电电压上限（变压器内绝缘一分钟工频试验电压58kV）小于（）

A、60kV；B、62kV；C、67kV；D、70kV。

（4）5kA时的残压（变压器内绝缘冲击试验电压91kV）小于（）

A、79kV；B、83kV；C、85kV；D、87kV。

【计算过程】

根据《电力工程设计手册》263页（中性点非直接接地系统）计算式6-40~43（或《钢铁电力设计手册》579页，显然引自前者）：

（1）灭弧电压Umh＞Uxg=40.5/

=23.28kV，取25kV。

Uxg——系统最高相电压。

（2）工频放电电压下限Ugfx＞Ung=2.67X23.38=62.42Kv，取62kV。

Ung——内过电压水平，35~63kV取2.67Uxg，（110~154kV取2.33Uxg）。

（3）工频放电电压上限Ugfs＜1.15Ugs=1.15X58=66.7Kv，取67kV。

Ugs——变压器内绝缘一分钟工频试验电压，58kV。

（4）5kA时的残压Ubc5＜

Ucs=

X91=82.7kV，取83kV。

Ucs——变压器内绝缘冲击试验电压，91kV；

K——配合系数，普通阀型避雷器取1.1，磁吹阀型避雷器取1.23。

三、来自旧习题集140页。

110/10kV中性点直接接地系统中，选择变电站变压器中性点的阀型避雷器的参数。

（1）灭弧电压应大于（）

A、70.5kV；B、78kV；C、83kV；D、85kV。

（2）工频放电电压下限大于（）

A、100kV；B、140kV；C、160kV；D、180kV。

（3）工频放电电压上限（变压器内绝缘一分钟工频试验电压250kV）小于（）

A、162kV；B、173kV；C、178kV；D、182kV。

（4）5kA时的残压（变压器内绝缘冲击试验电压91kV）小于（）

A、180kV；B、195kV；C、210kV；D、227kV。

根据《电力工程设计手册》264页（中性点直接接地系统）式6-44、45（或《钢铁电力设计手册》580页）：

（1）灭弧电压Umh＞KmUxg=1X126/

=72.7kV，取70.5kV。

Uxg——系统最高相电压，

Km——系数，一般取1，当其他条件不能满足时，取0.6。

（2）工频放电电压下限Ugfx＞1.68Uxg=1.68×72.7=122.2kV，取140kV。

（3）工频放电电压上限Ugfs＜1.15Ugs=1.15×150=172.5kV，取173kV。

Ugs——变压器内绝缘一分钟工频试验电压，150kV。

（4）5kA时的残压Ubc5＜

Ucs=

X250=227.3kV，取227kV。

Ucs——变压器内绝缘冲击试验电压，250kV；

K——配合系数，普通阀型避雷器取1.1，磁吹阀型避雷器取1.23。