《现代供电技术》王福忠版课后习题答案.docx
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《煤矿供电技术》课后答案
第一章
1-8什么条件下适合采用双回路或者环形供电系统?
当变电所35kV电源取自环形电网时，其主结线采用哪种方式较为合适?
对于供电可靠性要求较高，要求供电质量较好时适合采用双回路或者环形供电系统
当主变为35kv，容量在7500kVA及以上；电压60kv，容量在10000kVA及以上；电压110kv，容量在31500kVA以上时，其空载电流就超过了隔离开关的切、合能力。
此时必须改用五个断路器组成的全桥结线，才能满足要求。
1-9什么叫桥式结线?
试述各种桥式结线的优缺点及其应用范围。
1-5对于具有两回电源进线，两台降压变压器的矿井终端总降压变电所可采用桥式结线。
它实质上是用一座一台断路器和两台隔离开关横联跨接的“桥”，来联接两个35～110kV“线路一一变压器组”的高压侧，从而用较少的断路器组成一个可靠性较高的，操作灵活的双回路变、配电系统。
桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，可分为内桥、外桥和全桥三种。
1．内桥结线
这种接线的跨接桥靠近变压器侧，桥断路器装在线路断路器之内，变压器回路仅装隔离开关，三台断路器构成“”形，故称为内桥。
内桥结线提高了变电所供电的可靠性，倒换线路操作方便，设备投资与占地面积较少，缺点是倒换变压器和扩建成全桥不如外桥方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少，高压侧无穿越功率的终端变电所。
2．外桥结线
这种接线的跨接桥靠近线路侧，桥断路器装在变压器断路器之外，进线回路仅装隔离开关，三台断路器构成“”形，故称外桥。
外桥结线倒换变压器操作方便，易于过渡到全桥结线，且投资少，其运行的灵活性与供电的可靠性和内桥结线类似；它的缺点是倒换线路不方便，故适用于进线距离短，主变压器需经常切换的矿井终端变电所。
3．全桥结线
这种结线，跨接桥居中，进线回路与变匿器回路均装有断路器，五台断路器构成“H”形，故称为全桥。
全桥结线适应性强，供电可靠性高，操作方便，运行灵活，并易于发展成单母线分段的中间变电所；它的缺点是设备多，投资大，变电所占地面积大，故适用于负荷较大，对供电要求较高的大型矿井终端变电所。
1-10怎样将全桥结线的35kV终端变电所扩展为单母线分段的中间变电所?
扩展
前 扩展后
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1-11绘制两种具有一级负荷并设置两台变压器的车间变电所主结线图。
1-12中性点接地方式有哪几种类型?
各有何特点?
电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地（又称大电流接地系统）和中性点不接地或经消弧线圈接地（又称小电流接地系统）两种接地方式，各接地方式的特点如下：
1．中性点直接接地系统
这种系统的优点是：
当发生单相接地时，非故障两相的电压不升高，于接地电流非常大，不会发生间歇性电弧，同时内部过电压倍数较小，因而可以降低对线路绝缘水平的要求。
于单相接地就是单相短路，短路电流较大，保护装置迅速而可靠地动作，缩短了故障存在的时间。
缺点是：
因短路电流大，开关及电气设备有时要选用较大的容量或规格。
当发生短路时若未能及时切除，会严重影响整个系统的稳定性，而且对通讯的干扰强烈，故常用于110kV及以上的电网。
对于380V低压电网，于用户需要380V和2xx年最大负荷和年最大负荷利用小时？
1.负荷曲线是用来表示一组用电设备的用电功率随时间变化关系的图形，它反映了用户用电的特点和规律。
负荷曲线绘制在直角坐标系内，纵坐标表示电力负荷，横坐标表示时间。
负荷曲线按负荷对象分，有企业的、车间的或是某用电设备组的负荷曲线；按负荷的功率性质分，有用功和无功负荷曲线；
按所表示负荷变动的时间分，有年负荷曲线、月负荷曲线、日负荷曲线或工作班的负荷曲线。
2.年最大负荷，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均功率，并分别用符号
Pmax，
Qmax和
Smax表示。
年最大负荷利用小时是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷
Pmax持
续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。
年最大负荷利用小时用符号
Tmax表示。
Tmax?
Ap/Pmaxdef
2-4什么叫计算负荷?
正确确定计算负荷有什么意义?
按计算负荷持续运行时所产生的热效应，与按实际变动负荷长期运行所产生最大热效应相等。
虽然年最大负荷Pmax和计算负荷Pca定义不同，但其物理意义很相近，都是代表半小时内平均负荷最大值，所以二者相等，我们可以用计算负荷来表示年最大负荷，以便进一步进行负荷运算。
2-5确定计算负荷的需要系数法和二项系数法有什么特点?
各适用哪些场合?
利用需用系数法确定计算负荷的优点：
公式简单，计算方便。
只用一个原始公式Pca?
KdPN?
就可以表征普遍的计算方法。
对于不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，
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5
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数值比较完整和准确，为供电设计创造了很好的条件。
这种方法的缺点：
需用系数法没有考虑大容量电动机对整个计算负荷Pca、Qca的影响，尤其是当总用电设备较少时，影响更大。
需用系数法适用于备用电设备容量相差较小，且用电设备数量较多的用电设备组。
二项系数法的优点：
不仅考虑了用电设备组的平均最大负荷，而且还考虑了容量最大的少数用电设备运行时对总计算负荷的额外影响。
缺点：
二项式计算系数b、c和X的值缺乏足够的理论根据。
而且，目前这方面的数据较少，因而，使其应用受到一定的局限。
二项系数法比较适合于确定用电设备台数较少，而其容量差别又较大的用电设备组的负荷计算。
如机械加工企业、煤矿井下综采工作面等。
2-6什么叫最大负荷损耗小时?
它与最大负荷利用小时的区别在哪里?
两者又有什么联系?
最大负荷损耗小时的物理意义是：
假想供电线路按年半小时最大负荷
Pca持续运行?
小
时，在?
时间内损耗的电能恰好等于实际变化负荷在指定时间T内损耗的电能。
最大负荷损耗小时单以线路损耗作为研究对象，最大负荷利用小时则以整个供电系统作为研究对象；但是二者都是假想时间，均是先假定一个恒定功率，以该恒定功率工作时间?
后所消耗的电能，等效为指定时间T内消耗的实际电能。
而?
即为该假想时间。
2-7什么叫平均功率因数和瞬时功率因数?
各有什么用途?
平均功率因数指某一规定时间内功率因数的平均值，也称加权平均功率因数。
我国电业部门每月向企业收取电费，就规定电费要按每月平均功率因数的高低来调整。
最为电能质量
cos?
?
的一个重要标志。
瞬时功率因数是瞬时值，指在某一时刻的功率因数。
即该时刻有功功率占视在功率的百
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《煤矿供电技术》课后答案
分数。
瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率变化情况，以便采取适当的补偿措施。
2-8进行无功补偿，提高功率因数对电力系统有哪些好处？
对企业本身又有哪些好处？
提高功率因数对电力系统有如下益处：
提高电力系统的供电能力降低网络中的功率损耗
提高功率因数对企业供电系统有如下益处：
减少网络中的电压损失，提高供电质量，使网络末端企业用电设备的电压质量提高；降低电能成本2-9电力变压器的有功功率损耗包括哪两部分?
如何确定?
与负荷各有什么关系?
有功功率损耗可两部分组成：
其一是空载损耗，又称铁损。
它是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。
因为变压器主磁通仅与外施电压有关，当外施电压U和频率f恒定时，铁损是常数，与负荷大小无关。
可以通过变压器空载试验确定铁损。
另一部分是短路损耗，又称铜耗。
它是变压器负荷电流在一次线圈和二次线圈电阻中产生的有功损耗，其值与负荷电流的平方成正比。
可以通过变压器短路试验确定铜耗。
?
PT?
?
P0?
?
PK（SCa2）?
?
P0?
?
2?
PkSN
2-10有一进行大批生产的机械加工车间，其金属切削机床的电动机容量共800kW，
Qca、通风机容量共56kW，供电电压380V，试分别确定各组用电设备和车间的计算负荷Pca、
Sca和Ica。
解采用需用系数法
1）金属切削机床组
查表2－2，可取Kd=,cosφ=,tanφ= Pca
（1）=×800kW=160kW Qca
（1）=160kW×=kvar
Sca
（1）?
Pca
（1）/?
3xx年电能损耗。
解：
高压线路：
Sca?
Pca/cos?
?
900/?
?
U?
R?
10?
3S?
U2ca2NR0?
L?
102?
10?
3?
?
3Q?
X?
10?
X0?
L?
10?
322UNUN2?
10102年电能损耗AP?
?
查图2－6可得，?
?
3000hP3000?
3?
104kWh
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《煤矿供电技术》课后答案
变压器：
PTAT?
?
P0?
8760?
?
Pk?
（Sca?
2）?
?
SN其中?
P0＝,?
Pk?
（根据变压器型号可以查得）,Sca2故单台变压器?
AT?
?
P0?
8760?
?
Pk?
（）?
?
SN＝?
8760＋?
?
3000800两台变压器?
AT?
＝2?
AT＝?
1?
cos?
2?
?
1?
?
2?
）补偿容量 QC?
Pav（tg?
1?
tg?
2）?
?
Pca（tg?
1?
tg?
2）?
?
2400?
（?
）?
?
1644?
1233kvar2）?
联结QC?
3ULIL?
10?
3?
3UL?
3UL2?
C?
10?
3C?
QC1233?
1000?
F?
?
10?
3F2?
32?
33UL?
?
103?
10000?
314?
10UL?
3?
10?
3XL
3）补偿后P2400Sca?
ca第三章第四章
3-1无限大与有限电源容量系统有何区别?
对于短路暂态过程有何不同?
无限大容量电源：
1.电源内阻抗为0。
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2.短路过程中电源端电压恒定不变。
3.短路电流周期分量恒定不变。
通常将电源容量远大于系统供给短路点的短路容量或电源内阻抗小于短路回来总阻抗10%的电源作为无限大容量电源。
有限大容量电源：
1.内阻抗不可忽略，且是变化的。
2.电源的端电压是衰减的。
3.短路电流周期分量幅值是衰减的。
3-2有人说三相电路中三相的短路电流非周期分量之和等于零，并且三相短路全电流之和也为零，这个结论是否正确?
为什么?
两种说法都是对的。
各相短路电流都是一个周期分量和一个幅值按指数规律衰减的非周期分量叠加而成。
各项周期分量于幅值相等、相位互差120，是一组对称量，故其相量和必为零，各相非周期分量除系数外均为三个完全相等的、时问常数相同的衰减量，而它们的系数和又为零，故各相非周期分量之和也为零；同样道理，各相短路电流之和也为零。
3-3在什么条件下，发生三相短路冲击电流值最大?
若A相出现最大冲击短路电流，B、C相的最大瞬时短路电流是多少?
最大短路电流瞬时值条件：
（1）短路瞬时电压过零t=0时，
（2）短路前空载或cos?
?
1
?
?
0o或180o0
（3）短路回路阻抗为纯电抗性质
?
k?
90o
短路最大瞬时值出现在短路后的半个周期，即t=P107页公式
?
1ik?
?
Ipm（1?
eTK）2'tB、C相与A相有120度相角差。
均为
3-4什么是变压器的短路电压百分值?
为什么它与变压器的短路阻抗百分值相同?
变压器的短路电压百分数
当变压器二次绕组短路，一次绕组流通额定电流时所施加的电压称为阻抗电压 ，通常阻抗电压以额定电压的百分数表示：
UZ?
100%UN?
T
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《煤矿供电技术》课后答案
实际上此电压是变压器通电侧和短路侧的漏抗在额定电流下的压降。
阻抗电压除以额定电流就是短路阻抗。
短路阻抗也用其占额定参考阻抗的百分数来表示，这样，这两个百分数就是相同的，所以通常把两者混为一谈，但实际物理意义是不同的。
3-5三相短路电流周期分量假想时间的物理意义是什么?
短路电流变化规律复杂，为简化计算，用稳态短路电流经某一假想时间ti计算实际短路电流产生热量。
无限大容量系统中，短路电流的周期分量恒等于稳态短路电流，则短路电流周期分量的假想时间就是短路电流的持续时间tk。
tk大于1s时，非周期分量已衰减完毕，短路全电流对应的假想时间就等于短路电流周期分量假想时间。
3-7在某一供电线路内，安装一台XL%=5的电抗器，现将这一电抗器用=300A的电抗器代替并要保持电抗值不变，问替换的电抗器的XL％应该是多少?
（①=6kV；②=10kV）
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《煤矿供电技术》课后答案
解：
电抗器
XL%?
XL=XL%
（1）当=6kV XL%?
=?
300?
600023=10%=?
= ?
?
1503
（2）当=10kV
XL%?
=?
300?
10?
100023=6%
3-8某一供电系统，母线电压为保持不变，有n条电缆出线并联到某一点，要求在该点的短路电流冲击值不大于30kA。
问n最大是多少?
每条出线均串有电抗器限流，其参数如下：
电抗器 =10kV，=200A，XL％=4；
电缆 l=1500m，X0=?
／km，r0=?
／km。
解：
1．计算一条线路的阻抗 电抗器电抗
XL?
电缆的电阻与电抗
XL%?
4?
6000?
?
1003?
200
rl?
r0L Xl?
x0L 一条线路的电阻、电抗及阻抗
r?
rl?
?
X?
XL?
Xl
Z?
r?
x 2．计算Tk及Ksh
2222《煤矿供电技术》436实验室倾情制作13
《煤矿供电技术》课后答案
Tkr?
r314?
式中Ll——线路电感。
应该指出，对于多路相同参数的线路并联，其并联路数并不影响Tk值的大小。
冲击系数
Ksh?
1?
e?
?
1?
e?
?
1?
e?
?
3．计算三相短路电流允许值Idy ?
ish2Ksh?
40?
2?
4．算容许关联的线路数N 对于k点的最小容许阻抗为 Zal?
min3Iky3?
故得 N?
Z/Zal?
min?
/?
N?
6
3－9
法一有名制法
〔解题思路〕该题供电系统比较简单，供电电压等级只有35kV、6kV两种，故可用有名制法进行计算。
首先，算出个元件的电抗，然后根据各点的等效计算短路回路总阻抗，最后就可以根据公式算出题意所求的各短路参数。
本题可以按以下两步求解；
1.各元件电抗的计算；
2.各点等效计算图与短路参数的计算。
解：
1.各元件电抗的计算
系统电抗Uav12372
Xs1SS1300Uav12372 Xs1
SS2400架空线电抗 Xl1?
x01l1?
?
10?
4?
Xl2?
x01l2?
?
15?
6?
折算到6kV侧的变压器电抗
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《煤矿供电技术》课后答案
XT1?
?
Uk%?
%
电抗器电抗
XL1?
XL2?
Xk%电缆电抗
=3%?
=?
?
500Xl3?
Xl4?
x02L3?
?
1?
?
2.各点短路的等效计算图与短路参数的计算
1K1点短路时等值电路如下：
37kVK1XS1Xl1XS2Xl2
Xk1?
（XS1?
Xl1）（XS2?
Xl2）（?
4）（?
6）?
（XS1?
Xl1）?
（XS2?
Xl2）（?
4）?
（?
6）
?
?
故得 Ik1（3）?
Uav137
ish1 Ish1 Sk1?
3Uav1Ik1（3）?
3?
37?
?
305MVA
（2）K2点短路时,其等效计算图如下所示
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《煤矿供电技术》课后答案
′k1XT2XL2Xl4Xl3XL1?
1为电源、架空线的等效电抗Xk1折算到6kV侧的等效电抗XkUav221＝XkXk
′k1XT2XL2Xl4Xl3
XL1?
1?
（XT1?
XL1）//（XT2?
XL2?
Xl4?
Xl3）Xk3?
Xk
=+（+）//（++2?
）?
=++
?
?
故得 Ik3（3）
ish3 Ish3 Sk3?
3Uav2Ik3（3）?
395MVA
法二标幺制法
解：
1.各元件标幺电抗的计算
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《煤矿供电技术》课后答案
基准值的选取，取Sd?
100MVA,Ud1?
37kV
Ud2?
则Id1?
电源电抗XS1*=Sd?
Id2?
3Ud1Sd?
====＝?
10?
＝＝?
15?
＝＝%?
＝＝3%?
＝ ＝?
1?
＝ XS2*=架空线电抗
Xl1*=x01l1
Xl2*=x01l2变压器电抗
XT1*=XT2*=Uk%电抗器的电抗
XL1*=XL2*=XL%电缆电抗
Xl3*=Xl4*＝x02l3
2.各点短路的等效计算图与短路参数的计算
1K1点短路时等值电路如下：
****l2
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《煤矿供电技术》课后答案
（X*S1?
X*l1）（X*S2?
X*l2）（?
）（?
）
Xk1?
?
（X*S1?
X*l1）?
（X*S2?
X*l2）（?
）?
（?
）*
=故得 I*k1?
11?
?
*
I（3）k1?
I*k1Id1 ish1 Ish1 Sk1?
1Sd?
?
100?
306MVA *Xk1
（2）K2点短路时,其等效计算图如下所示
**T2X**L2X*l4X*l3X*L1
X*k2?
X*k1?
X*T1//（X*T2?
X*L2?
X*l4?
X*l3?
X*L1）
=+//（+2?
+2?
）?
=++
?
故得 Ik2*?
11?
?
*
Ik2（3）?
Ik2*Id2 ish2 Ish2 Sk2?
1Sd?
?
100?
112MVA*Xk2《煤矿供电技术》436实验室倾情制作
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（3）K3点短路时,其等效计算图如下所示
**T2X***L2X*l4X*l3
X*k3?
X*k1?
（X*T1?
X*L1）//（X*T2?
X*L2?
X*l4?
X*l3）
=+（+）//（++2?
）?
=++
?
故得Ik3*?
11?
?
*
Ik3（3）?
Ik3*Id2 ish3 Ish3 Sk3?
1Sd?
?
100?
*Xk3
第六章
6-1对继电保护的基本要求是什么?
它们之间有何联系?
对继电保护的基本要求是：
在被保护范围内发生最轻故障的情况下，保护装置能够快速、可靠并有选择性的将故障部分切除。
保护装置的选择性表现在发生故障时，使离故障点最近的断路器首先跳闸切断故障，从而使其它非故障线路能继续运行，也就是把故障停电限制在最小范围内。
保护装置的快速性主要是指从故障发生到故障切除的时问要短，这样可以减轻散障的危害程度，防止系统的解并与事态的进一步恶化，有利于系统电压的稳定和恢复，并为电动机自起动创造条件。
保护装置的灵敏性是指其对故障的反应能力，一般用灵敏度来衡量。
一个保护装置若有较高的灵敏度，就不会因继电器内部某些阻力的增加或因轻故障时电流较小而产生拒动，从
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第一章
1-8什么条件下适合采用双回路或者环形供电系统?
当变电所35kV电源取自环形电网时，其主结线采用哪种方式较为合适?
对于供电可靠性要求较高，要求供电质量较好时适合采用双回路或者环形供电系统
当主变为35kv，容量在7500kVA及以上；电压60kv，容量在10000kVA及以上；电压110kv，容量在31500kVA以上时，其空载电流就超过了隔离开关的切、合能力。
此时必须改用五个断路器组成的全桥结线，才能满足要求。
1-9什么叫桥式结线?
试述各种桥式结线的优缺点及其应用范围。
1-5对于具有两回电源进线，两台降压变压器的矿井终端总降压变电所可采用桥式结线。
它实质上是用一座一台断路器和两台隔离开关横联跨接的“桥”，来联接两个35～110kV“线路一一变压器组”的高压侧，从而用较少的断路器组成一个可靠性较高的，操作灵活的双回路变、配电系统。
桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，可分为内桥、外桥和全桥三种。
1．内桥结线
这种接线的跨接桥靠近变压器侧，桥断路器装在线路断路器之内，变压器回路仅装隔离开关，三台断路器构成“”形，故称为内桥。
内桥结线提高了变电所供电的可靠性，倒换线路操作方便，设备投资与占地面积较少，缺点是倒换变压器和扩建成全桥不如外桥方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少，高压侧无穿越功率的终端变电所。
2．外桥结线
这种接线的跨接桥靠近线路侧，桥断路器装在变压器断路器之外，进线回路仅装隔离开关，三台断路器构成“”形，故称外桥。
外桥结线倒换变压器操作方便，易于过渡到全桥结线，且投资少，其运行的灵活性与供电的可靠性和内桥结线类似；它的缺点是倒换线路不方便，故适用于进线距离短，主变压器需经常切换的矿井终端变电所。
3．全桥结线
这种结线，跨接桥居中，进线回路与变匿器回路均装有断路器，五台断路器构成“H”形，故称为全桥。
全桥结线适应性强，供电可靠性高，操作方便，运行灵活，并易于发展成单母线分段的中间变电所；它的缺点是设备多，投资大，变电所占地面积大，故适用于负荷较大，对供电要求较高的大型矿井终端变电所。
1-10怎样将全桥结线的35kV终端变电所扩展为单母线分段的中间变电所?
扩展
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1-11绘制两种具有一级负荷并设置两台变压器的车间变电所主结线图。
1-12中性点接地方式有哪几种类型?
各有何特点?
电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地（又称大电流接地系统）和中性点不接地或经消弧线圈接地（又称小电流接地系统）两种接地方式，各接地方式的特点如下：
1．中性点直接接地系统
这种系统的优点是：
当发生单相接地时，非故障两相的电压不升高，于接地电流非常大，不会发生间歇性电弧，同时内部过电压倍数较小，因而可以降低对线路绝缘水平的要求。
于单相接地就是单相短路，短路电流较大，保护装置迅速而可靠地动作，缩短了故障存在的时间。
缺点是：
因短路电流大，开关及电气设备有时要选用较大的容量或规格。
当发生短路时若未能及时切除，会严重影响整个系统的稳定性，而且对通讯的干扰强烈，故常用于110kV及以上的电网。
对于380V低压电网，于用户需要380V和2xx年最大负荷和年最大负荷利用小时？
1.负荷曲线是用来表示一组用电设备的用电功率随时间变化关系的图形，它反映了用户用电的特点和规律。
负荷曲线绘制在直角坐标系内，纵坐标表示电力负荷，横坐标表示时间。
负荷曲线按负荷对象分，有企业的、车间的或是某用电设备组的负荷曲线；按负荷的功率性质分，有用功和无功负荷
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