供配电技术习题答案第5章.docx
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供配电技术习题答案第5章
第五章电气设备的选择
5-1电气设备选择的一般原那么是什么?
答：
电气设备的选择应遵循以下3项原那么：
（1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备
a根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号；
b按工作电压选择电气设备的额定电压；
c按最大负荷电流选择电气设备和额定电流。
（2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定
（3）开关电器断流才能校验
5-2高压断路器如何选择？
答：
〔1〕根据使用环境和安装条件来选择设备的型号。
〔2〕在正常条件下，按电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压选择额定电压，电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流选择额定电流。
〔3〕动稳定校验
式中，
为冲击电流有效值，
为电气设备的极限通过电流有效值。
〔4〕热稳定校验
式中，
为电气设备的热稳定电流，t为热稳定时间。
〔5〕开关电器流才能校验
对具有断流才能的高压开关设备需校验其断流才能。
开关电气设备的断流容量不小于安装点最大三相短路容量，即
5-3跌落式熔断器如何校验其断流才能?
答：
跌落式熔断器需校验断流才能上下限值,应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值,而两相短路电流大于其下限值。
5-4电压互感器为什么不校验动稳定，而电流互感器却要校验？
答：
电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。
而电流互感器没有。
5-5电流互感器按哪些条件选择？
变比又如何选择？
二次绕组的负荷怎样计算？
答：
1〕电流互感器按型号、额定电压、变比、准确度选择。
2〕电流互感器一次侧额定电流有20，30，40，50，75，100，150，200，400，600，800，1000，1200，1500，2000〔A〕等多种规格，二次侧额定电流均为5A，一般情况下，计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流不小于线路中的计算电流。
保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选的大一些。
3〕二次回路的负荷取决于二次回路的阻抗的值。
5-6电压互感器应按哪些条件选择？
准确度级如何选用？
答：
电压互感器的选择如下：
●按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号；●电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压；●按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。
计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0级或3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。
5-7室内母线有哪两种型号？
如何选择它的截面？
答：
母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜和铝。
母线截面选择：
〔1〕按计算电流选择母线截面，且
式中，
为母线允许的载流量；
为聚集到母线上的计算电流。
〔2〕年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面，且
式中，
为经济电流密度，
为母线经济截面。
5-8支柱绝缘子的作用是什么？
按什么条件选择？
为什么需要校验动稳定而不需要校验热稳定？
答：
〔1〕作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或根底绝缘。
〔2〕支柱绝缘支的选择应符合以下几个条件：
①按使用场所选择型号
②按工作电压选择额定电压
③校验动稳定
〔3〕因为短路时会产生冲击电流并作用在绝缘子上，但不会发热就不需要校验热稳定。
5-9穿墙套管按哪些条件选择？
答：
穿墙套管按以下几个条件选择：
1〕按使用场所选择型号；
2〕按工作电压选择额定电压；
3〕按计算电流选择额定电流；
4〕动稳态校验
式中，
为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力〔N〕；
为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷〔N〕；
为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的间隔〔m〕，
为套管本身的长度〔m〕，
为相间间隔，
。
5〕热稳定校验
式中，
为热稳定电流；
为热稳定时间。
5-10为什么移开式开关柜柜内没有隔分开关，而固定式开关柜柜内有隔分开关？
答：
移开式开关柜中没有隔分开关，是因为断路器在移开后能形成断开点，故不需要隔分开关。
而固定式开关柜内的构造型式是固定式，所以需要隔分开关。
5-11电压线路中，前后级熔断器间在选择性方面如何进展分配？
答：
一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大2至3级，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。
5-12低压断路器选择的一般原那么是什么？
答：
〔1〕低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境，保护性能等方面的要求；
〔2〕低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；
〔3〕低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；
〔4〕低压断路器的短路断流才能应不小于线路中最大三相短路电流；
A：
对万能式〔DW型〕断路器，其分断时间在0.02s以上时，有
B：
对塑壳式〔DZ型或其他型号〕断路器，其分断时间在0.02s以下时，有
或
5-13某10kV线路计算电流150A，三相短路电流为9kA，冲击短路电流为23kA，假想时间为1.4s，试选择隔分开关、断路器，并校验它们的动稳定和热稳定。
解：
据题意可得：
Uwn=10kV.Ic=150A.Ik（3）=9kA.Ish（3）=23kA.
（1）高压断路器的选择
查表A-4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于下表中，从中可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。
序号
SN10-10I/630
选择要求
装设地点电气条件
结论
工程
数据
工程
数据
1
Un
10kV
>=
Uw.n
10kV
合格
2
In
630A
>=
Ic
150A
合格
3
Ioc
16kA
>=
Ik（3）
9kA
合格
4
Imax
40kA
>=
Ish（3）
23kA
合格
5
It^2*t
16^2*4=1024kA^2s
>=
Ik^2*tima
9^2*（1.4+0.1）=121.5kA^2s
合格
（2）高压隔分开关的选择
查表A-5,选择CN-10T/400高压隔分开关。
选择计算结果列于下表中。
序号
CN-10T/400
选择要求
装设地点电气条件
结论
工程
数据
工程
数据
1
Un
10kV
>=
Uw.n
10kV
合格
2
In
400A
>=
Ic
150A
合格
3
Imax
30kA
>=
Ish（3）
23kA
合格
4
It^2*t
14^2*5=13720kA^2s
>=
Ik^2*tima
9^2*（1.4+0.1）=121.5kA^2s
合格
5-14某10kV车间变电所，变压器容量为630kVA，高压侧短路容量为100MVA，假设用RN1型高压熔断器做高压侧短路保护，试选择RN1型熔断器的规那么并校验其断流才能。
解：
〔1〕选择熔断器额定电压：
UN.FU=UN=10kV
选择熔体和熔断器额定电流：
IN.FE>=IC=SN/（1.732UN）=36.37
IN.FU>=IN.FE
根据上式计算结果查表A-6-1，选RN1-10型熔断器，其熔体电流为40A，熔断器额定电流为50A，最大断流才能12KA。
〔2〕检验熔断器才能：
Ioc=12kV>Ikmax=10kA
所以：
所选RN1-10型熔断器满足要求。
5-15在习题5-13的条件下，假设在该线路出线开关柜配置两只电流互感器LQJ-10型，分别装在A,C相〔两相V形接线〕，电流互感器0.5级二次绕组用于电能测量，三相有功及无功电度表各一只，每个电流线圈消耗负荷0.5VA，有功率表一只，每个电流线圈负荷为1.5VA，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为3VA〔A,C相各分担3VA的一半〕。
3.0级二次绕组用做继电保护，A,C相各接两只DL型电流继电器，每只电流继电器线圈消耗负荷为2.5VA。
电流互感器至仪表﹑继电器的单向长度为2.5m，导线采用BV-500-1*2.5mm2的铜心塑料线。
试选择电流互感器的变比，并校验其动稳定，热稳定和各二次绕组的负荷是否符合准确度的要求。
解：
⑴测量用的电流互感器的选择。
根据线路电压为10KV，计算电流为150A，查表A-7，选变比为200/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的
=0.4欧姆。
①准确度校验
VA
满足准确度要求。
②动稳定校验
KA
满足动稳定要求。
③热稳定校验
满足热稳定要求。
所以选择LQJ-10200/5A电流互感器满足要求。
⑵保护用的电流互感器的选择
线路电压10KV，计算电流150A，查表A-7，选变比400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160,Kt=75,t=1s,3.0级二次绕组的
=0.6欧姆。
①准确度校验
VA
满足准确度要求。
②动稳定校验
满足动稳定要求。
③热稳定校验
满足热稳定要求。
所以选择LQJ-10400/5A型电流互感器满足要。
5-16试按例5-4所给条件，选择三相五芯式电压互感器型号，并校验二次负荷是否符合准确度要求〔提示三相五芯柱式互感器所给的二次负荷为三相负荷，将接于相电压、线电压的负荷换算成三相负荷〕。
解：
根据要求查表A-8，选项3只变压器JDZJ-10型电压互感器电压变比为
；
零序法阻规定用6P级三相负荷为：
故三次负荷满足要示。
5-17按习题5-13电气条件，选择母线上电压互感器的断流才能。
解：
根据题5-13所给的电气条件有：
IN.Foc≥Ic=150A
对于百限流式，要求Ioc≥9kA
对于非限流式，要求IOC≥Ish
Psh≥230mvA过大，Poc≥P’=9kA×10kV=90MVA
∴选用限流式RW9-10/200高压熔断器。
5-18变压器室内有一台容量为1000kVA〔10/0.4kV〕的变压器，低压侧母线采用TMY型，试初步选择低压母线的截面。
解：
按流选择母线截面
变压器额定容量和一,二次侧额定电压,可计算低压侧母线电压：
根据所求的I2N查表A-12-2可知，初选母线为TMY-80×8型，最大允许的载流量为：
1690A,大于1443.4A,即
。
由母线截面选择原那么可知满足要求，应选择TMY-80×8型。
5-19某高压配电室采用TMY—80×10硬铜母线，平放在ZA—10Y支柱绝缘子上，母线中心距为0.3m，支柱绝缘子间跨距为1.2m，与CML—10/600型穿墙套管间跨距为1.5m，穿墙套管间距为0.25m。
最大短路冲击电流为30kA，试对母线、支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定进展校验。
解：
〔1〕母线动稳定校验
三相短路点动力
弯曲力矩按大于2档计算，即
计算应力为
故母线满足动稳定要求。
〔2〕支柱绝缘子动稳定校验
由表5-4可得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷为3.75kN，那么
因
故支柱绝缘子满足动稳定校验。
〔3〕穿墙套管动稳定校验
查表5-5得，
，由公式得
故穿墙套管动稳定要求。
5-20某380V动力线路，有一台15KW电动机，功率因数为0.8，功率为0.88，起动倍数为7，起动时间为3~8s，塑料绝缘导体截面为16
，穿钢管敷设，三相短路电流为16.7kA，采用熔断器做短路保护并与线路配合。
试选择RTO型熔断器及额定电流〔环境温度按+35设摄氏度计〕
解：
由效率
求
。
起动电流
选择熔体及熔断器额定电流
查表A-11，选
查表A-11选RTO-100型熔断器，其熔体额定电流为100A，熔断器额定电流为100A，最大断流能为50kA。
5-21某380V低压干线上，计算电流为250A，尖峰电流为400A，安装地点三相短路冲击电流为30kA，试选择DW15型低压断路器的规格〔带瞬时和延长时脱扣器〕，并校验断路器的断流才能。
解：
〔1〕瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定
①
，应选取
脱扣器；
②
查表A—10—5的整定倍数，选择1.5倍整定倍数的瞬时脱扣器，那么动作电流整定值为
③与保护线路的配合
故满足要求。
〔2〕长延时过电流脱扣器动作电流整定
①动作电流整定
查表A—10—5，选取192~240~300中的整定电流为300A的脱扣器，那么
②与保护线路的配合
故满足要求。
（3）断路器额定电流选择
查表A—10—1，选400ADW15系列断路器。
〔4〕断流才能校验
故满足要求。
第五章电气设备的选择
5-1电气设备选择的一般原那么是什么?
答：
电气设备的选择应遵循以下3项原那么：
（1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备
a根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号；
b按工作电压选择电气设备的额定电压；
c按最大负荷电流选择电气设备和额定电流。
（2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定
（3）开关电器断流才能校验
5-2高压断路器如何选择？
答：
〔1〕根据使用环境和安装条件来选择设备的型号。
〔2〕在正常条件下，按电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压选择额定电压，电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流选择额定电流。
〔3〕动稳定校验
式中，
为冲击电流有效值，
为电气设备的极限通过电流有效值。
〔4〕热稳定校验
式中，
为电气设备的热稳定电流，t为热稳定时间。
〔5〕开关电器流才能校验
对具有断流才能的高压开关设备需校验其断流才能。
开关电气设备的断流容量不小于安装点最大三相短路容量，即
5-3跌落式熔断器如何校验其断流才能?
答：
跌落式熔断器需校验断流才能上下限值,应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值,而两相短路电流大于其下限值。
5-4电压互感器为什么不校验动稳定，而电流互感器却要校验？
答：
电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。
而电流互感器没有。
5-5电流互感器按哪些条件选择？
变比又如何选择？
二次绕组的负荷怎样计算？
答：
1〕电流互感器按型号、额定电压、变比、准确度选择。
2〕电流互感器一次侧额定电流有20，30，40，50，75，100，150，200，400，600，800，1000，1200，1500，2000〔A〕等多种规格，二次侧额定电流均为5A，一般情况下，计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流不小于线路中的计算电流。
保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选的大一些。
3〕二次回路的负荷取决于二次回路的阻抗的值。
5-6电压互感器应按哪些条件选择？
准确度级如何选用？
答：
电压互感器的选择如下：
●按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号；●电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压；●按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。
计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0级或3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。
5-7室内母线有哪两种型号？
如何选择它的截面？
答：
母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜和铝。
母线截面选择：
〔1〕按计算电流选择母线截面，且
式中，
为母线允许的载流量；
为聚集到母线上的计算电流。
〔2〕年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面，且
式中，
为经济电流密度，
为母线经济截面。
5-8支柱绝缘子的作用是什么？
按什么条件选择？
为什么需要校验动稳定而不需要校验热稳定？
答：
〔1〕作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或根底绝缘。
〔2〕支柱绝缘支的选择应符合以下几个条件：
①按使用场所选择型号
②按工作电压选择额定电压
③校验动稳定
〔3〕因为短路时会产生冲击电流并作用在绝缘子上，但不会发热就不需要校验热稳定。
5-9穿墙套管按哪些条件选择？
答：
穿墙套管按以下几个条件选择：
1〕按使用场所选择型号；
2〕按工作电压选择额定电压；
3〕按计算电流选择额定电流；
4〕动稳态校验
式中，
为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力〔N〕；
为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷〔N〕；
为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的间隔〔m〕，
为套管本身的长度〔m〕，
为相间间隔，
。
5〕热稳定校验
式中，
为热稳定电流；
为热稳定时间。
5-10为什么移开式开关柜柜内没有隔分开关，而固定式开关柜柜内有隔分开关？
答：
移开式开关柜中没有隔分开关，是因为断路器在移开后能形成断开点，故不需要隔分开关。
而固定式开关柜内的构造型式是固定式，所以需要隔分开关。
5-11电压线路中，前后级熔断器间在选择性方面如何进展分配？
答：
一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大2至3级，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。
5-12低压断路器选择的一般原那么是什么？
答：
〔1〕低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境，保护性能等方面的要求；
〔2〕低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；
〔3〕低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；
〔4〕低压断路器的短路断流才能应不小于线路中最大三相短路电流；
A：
对万能式〔DW型〕断路器，其分断时间在0.02s以上时，有
B：
对塑壳式〔DZ型或其他型号〕断路器，其分断时间在0.02s以下时，有
或
5-13某10kV线路计算电流150A，三相短路电流为9kA，冲击短路电流为23kA，假想时间为1.4s，试选择隔分开关、断路器，并校验它们的动稳定和热稳定。
解：
据题意可得：
Uwn=10kV.Ic=150A.Ik（3）=9kA.Ish（3）=23kA.
（1）高压断路器的选择
查表A-4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于下表中，从中可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。
序号
SN10-10I/630
选择要求
装设地点电气条件
结论
工程
数据
工程
数据
1
Un
10kV
>=
Uw.n
10kV
合格
2
In
630A
>=
Ic
150A
合格
3
Ioc
16kA
>=
Ik（3）
9kA
合格
4
Imax
40kA
>=
Ish（3）
23kA
合格
5
It^2*t
16^2*4=1024kA^2s
>=
Ik^2*tima
9^2*（1.4+0.1）=121.5kA^2s
合格
（2）高压隔分开关的选择
查表A-5,选择CN-10T/400高压隔分开关。
选择计算结果列于下表中。
序号
CN-10T/400
选择要求
装设地点电气条件
结论
工程
数据
工程
数据
1
Un
10kV
>=
Uw.n
10kV
合格
2
In
400A
>=
Ic
150A
合格
3
Imax
30kA
>=
Ish（3）
23kA
合格
4
It^2*t
14^2*5=13720kA^2s
>=
Ik^2*tima
9^2*（1.4+0.1）=121.5kA^2s
合格
5-14某10kV车间变电所，变压器容量为630kVA，高压侧短路容量为100MVA，假设用RN1型高压熔断器做高压侧短路保护，试选择RN1型熔断器的规那么并校验其断流才能。
解：
〔1〕选择熔断器额定电压：
UN.FU=UN=10kV
选择熔体和熔断器额定电流：
IN.FE>=IC=SN/（1.732UN）=36.37
IN.FU>=IN.FE
根据上式计算结果查表A-6-1，选RN1-10型熔断器，其熔体电流为40A，熔断器额定电流为50A，最大断流才能12KA。
〔2〕检验熔断器才能：
Ioc=12kV>Ikmax=10kA
所以：
所选RN1-10型熔断器满足要求。
5-15在习题5-13的条件下，假设在该线路出线开关柜配置两只电流互感器LQJ-10型，分别装在A,C相〔两相V形接线〕，电流互感器0.5级二次绕组用于电能测量，三相有功及无功电度表各一只，每个电流线圈消耗负荷0.5VA，有功率表一只，每个电流线圈负荷为1.5VA，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为3VA〔A,C相各分担3VA的一半〕。
3.0级二次绕组用做继电保护，A,C相各接两只DL型电流继电器，每只电流继电器线圈消耗负荷为2.5VA。
电流互感器至仪表﹑继电器的单向长度为2.5m，导线采用BV-500-1*2.5mm2的铜心塑料线。
试选择电流互感器的变比，并校验其动稳定，热稳定和各二次绕组的负荷是否符合准确度的要求。
解：
⑴测量用的电流互感器的选择。
根据线路电压为10KV，计算电流为150A，查表A-7，选变比为200/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的
=0.4欧姆。
①准确度校验
VA
满足准确度要求。
②动稳定校验
KA
满足动稳定要求。
③热稳定校验
满足热稳定要求。
所以选择LQJ-10200/5A电流互感器满足要求。
⑵保护用的电流互感器的选择
线路电压10KV，计算电流150A，查表A-7，选变比400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160,Kt=75,t=1s,3.0级二次绕组的
=0.6欧姆。
①准确度校验
VA
满足准确度要求。
②动稳定校验
满足动稳定要求。
③热稳定校验
满足热稳定要求。
所以选择LQJ-10400/5A型电流互感器满足要。
5-16试按例5-4所给条件，选择三相五芯式电压互感器型号，并校验二次负荷是否符合准确度要求〔提示三相五芯柱式互感器所给的二次负荷为三相负荷，将接于相电压、线电压的负荷换算成三相负荷〕。
解：
根据要求查表A-8，选项3只变压器JDZJ-10型电压互感器电压变比为
；
零序法阻规定用6P级三相负荷为：
故三次负荷满足要示。
5-17按习题5-13电气条件，选择母线上电压互感器的断流才能。
解：
根据题5-13所给的电气条件有：
IN.Foc≥Ic=150A
对于百限流式，要求Ioc≥9kA
对于非限流式，要求IOC≥Ish
Psh≥230mvA过大，Poc≥P’=9kA×10kV=90MVA
∴选用限流式RW9-10/200高压熔断器。
5-18变压器室内有一台容量为1000kVA〔10/0.4kV〕的变压器，低压侧母线采用TMY型，试初步选择低压母线的截面。
解：
按流选择母线截面
变压器额定容量和一,二次侧额定电压,可计算低压侧母线电压：
根据所求的I2N查表A-12-2可知，初选母线为TMY-80×8型，最大允许的载流量为：
1690A,大于1443.4A,即
。
由母线截面选择原那么可知满足要求，应选择TMY-80×8型。
5-19某高压配电室采用TMY—80×10硬铜母线，平放在ZA—10Y支柱绝缘子上，母线中心距为0.3m，支柱绝缘子间跨距为1.2m，与CML—10/600型穿墙套管间跨距为1.5m，穿墙套管间距为0.25m。
最大短路冲击电流为30kA，试对母线、支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定进展校验。
解：
〔1〕母线动稳定校验
三相短路点动力
弯曲力矩按
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