供配电第二版思考题与习题解答提示.docx
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供配电第二版思考题与习题解答提示
莫岳平、翁双安编著?
供配电工程?
第2版
思考题与习题解答提示
第一章思考题与习题
1-1火力发电站、水电站及核电站的电力生产和能量转换过程有何异同？
解答提示：
参见本章第一节一、电力系统的构成。
1-2电力系统由哪几局部组成？
各局部有何作用？
电力系统的运行有哪些特点与要求？
解答提示：
参见本章第一节一、电力系统的构成；二、电力系统运行的特点与要求。
1-3简述确定用户供配电系统电压等级的原那么。
为什么说在负荷密度较高的地区，20kV电压等级的技术经济指标比10kV电压等级高？
解答提示：
参见本章第二节二、电力系统各级标称电压的适用范围。
与传统的10kV配电网相比，20kV配电网电压供电容量提高1倍，线路电压损失那么下降50%；而输送同等功率时，线路能耗下降75%，线路电压损失下降75%。
在负荷密度高的地区，由于20kV供电半径增大，可减少110kV变电站数量，而设备及线路绝缘本钱增加不多，总体建设投资减少。
1-4电力系统中性点接地方式主要有哪几种？
试分析当系统发生单相接地时在接地电流、非故障相电压、设备绝缘要求、向异相接地故障开展的可能性、接地故障的继电保护、接地故障时的供电中断情况等方面的特点？
解答提示：
参见本章第三节。
各系统发生单相接地时的特点比较见下表：
项目
不接地系统
直接接地系统
低电阻接地系统
消弧线圈接地系统
①接地电流
小〔对地电容电流〕
最大〔接近三相短路电流〕
中等〔100A~1000A〕
最小〔残流〕
②非故障相电压
大，＝Un〔线电压〕
最小，<80%Un
＝80%~100％Un
大，＝Un
③设备绝缘要求
最高，全绝缘
最低，可采用分级绝缘
比不接地系统低
高，全绝缘
④向异相接地故障开展的可能性
最大
最小
小
中
⑤接地故障的继电保护
需要专门技术，
不够可靠
简单可靠
简单可靠
需要专门技术，通常只作用于信号
⑥接地故障时的供电中断情况
在能够自然熄弧时，
不需跳闸
立即跳闸
立即跳闸
自然熄弧，但永久故障仍需跳闸
1-5什么是低压配电TN系统、TT系统和IT系统？
各有什么特点？
各适用于什么场合？
解答提示：
参见本章第三节五、低压配电系统导体的配置与系统接地。
1-6如何区别TN-S和TN-C-S系统？
为什么当电源采用TN系统时，从建筑物总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路应采用TN-S系统？
解答提示：
参见本章第三节图1-10。
当电源采用TN系统时，建筑物内必须采用TN-S系统，这是由于正常的负荷电流只应沿中性导体N流回，不应使有的负荷电流沿PE导体或与PE导体有连接的导体流回，否那么，这些电流会干扰正常运行的用电设备。
1-7为什么采用TN-C-S系统时，当PE导体与N导体从某点分开后不应再合并，且N导体不应再接地？
解答提示：
参见本章第三节图1-10。
当PE导体与N导体从某点分开后，假设再合并或N导体再接地，那么导致PE导体或接地导体中出现正常负荷电流的分流，引起电磁干扰、剩余电流保护器误动作等。
1-8电力负荷分级的依据是什么？
各级电力负荷对供电有何要求？
解答提示：
参见本章第四节二、用电负荷分级及供电要求。
1-9常用应急电源有几种？
各适用于什么性质的重要负荷？
解答提示：
参见本章第四节二、用电负荷分级及供电要求。
1-10应急电源与备用电源有什么不同？
为什么GB50052—2021规定备用电源的负荷严禁接入应急供电系统？
解答提示：
参见本章第四节二、用电负荷分级及供电要求。
备用电源与应急电源是两个完全不同用途的电源。
应急电源又称平安设施电源，是为了人体和家畜的健康和平安，以及防止对环境或其他设备造成损失的电源。
从保证平安角度考虑，备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。
1-11什么是分布式电源？
与一般中小型燃煤电厂有何区别？
解答提示：
参见本章第五节。
1-12简述光伏电源系统的关键技术及其在我国的应用情况。
解答提示：
参见本章第五节二、太阳能光伏电源系统的应用。
上网了解光伏电源系统在我国的应用情况。
1-13试确定图1-17所示电力系统中各变压器一、二次绕组的额定电压。
图1-17习题1-13图
解答提示：
参见本章第二节一、标准电压。
T1——10.5kV/121kV，T2——10.5kV/0.4kV，T3——110kV/10.5kV，T4——10kV/0.4kV。
1-14试确定图1-13所示大型用户供配电系统中总降压变压器和配电变压器一、二次侧的额定电压。
解答提示：
总降压变压器——35～110kV/6.3～10.5kV，配电变压器——6～10kV/0.4kV。
1-15某110/10kV变电站10kV系统中性点不接地，现进行10kV电网改造，规划建设钢筋混凝土杆塔的架空线路〔无避雷线〕总长度约20km、电缆线路总长度约20km，试估算该系统在线路发生单相接地故障时的接地电容电流，并判断其中性点是否需要改为谐振接地方式。
设变电站10kV电气装置增加的接地电容电流值约为线路计算值的16%。
解答提示：
参见本章第三节一、中性点不接地系统。
根据公式〔1-2〕，线路的接地电容电流约为
，整个系统的接地电容电流值约为
，大于10A。
依据GB/T50064－2021规定，应采用中性点谐振接地方式。
1-16当上题110/10kV变电站10kV系统采用谐振接地方式时，试确定消弧线圈容量。
假设再考虑变电站用电100kVA，那么需要装设的连接消弧线圈的专用接地变压器〔兼作站用变压器〕的容量是多少？
解答提示：
参见本章第三节二、中性点谐振接地系统。
根据公式〔1-5〕，消弧线圈的补偿容量为
。
再考虑变电站用电100kVA，那么需要装设的专用接地变压器容量取为315kVA。
1-17某城市110/20kV变电站20kV系统全部由电缆线路构成，中性点采用低电阻接地方式，接地电阻为20欧。
试计算该20kV电网的单相接地电流和接地电阻器消耗的功率是多少？
解答提示：
参见本章第三节三、中性点电阻接地系统。
根据公式〔1-8〕，该20kV电网的单相接地电流为
，根据公式〔1-10〕和公式〔1-6〕，接地电阻器消耗的功率为
。
第二章思考题与习题
2-1 用电设备按工作制分哪几类？
各有何工作特点？
如何确定设备功率？
解答提示：
参见本章第一节二、用电设备工作制及设备功率的计算。
2-2 什么是负载持续率？
为什么断续周期工作制设备功率与负载持续率有关？
解答提示：
参见本章第一节二、用电设备工作制及设备功率的计算。
2-3 什么是计算负荷？
确定计算负荷的有关系数有哪些？
解答提示：
参见本章第一节一、计算负荷概念和四、确定计算负荷的系数。
2-4 试比较需要系数法、利用系数法和单位指标法的算法根底、特点、步骤、精度及适用场合。
解答提示：
参见本章第二节。
需要系数法精度一般、用电设备台数少时误差较大；利用系数法精度高；单位指标法靠定性分析难以提高计算精度。
2-5 什么是尖峰电流？
尖峰电流与计算电流同为最大负荷电流，各在性质上和用途上有哪些区别？
解答提示：
参见本章第一节和第四节。
2-6 在供配电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？
各种补偿方式有何特点？
解答提示：
参见本章第五节四、无功补偿装置的装设位置。
2-7 通过哪些技术措施可降低供配电系统的电能损耗？
解答提示：
参见本章第七节三、电能节约的技术措施。
2-8 某设备机房共有11台380V的水泵，其中2台7.5kW、3台5kW、6台15kW，试求该水泵设备组的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
参见例题2-1，采用需要系数法。
查附录表1，取Kd＝0.75、cos
＝0.8、tan
＝0.75。
计算可得Pe＝120kW，Pc=90kW，Qc＝67.5kvar，Sc＝112.5kVA，Ic＝170.93kVA。
2-9某高校实训车间380V线路上，接有小批生产的金属冷加工机床40台共100kW，通风机5台共7.5kW，电阻炉5台共8kW，试用需要系数法确定该车间配电线路的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
参见例题2-2，计算结果见下表：
序号
用电设备
名称
台数
设备功率
Kd
计算负荷
1
冷加工机床
40
100
0.16
0.5
1.73
16
27.7
－
－
2
通风机
5
7.5
0.8
0.8
0.5
6
4.5
－
－
3
电阻炉
5
8
0.7
0.98
0.20
2.6
1.1
－
－
小计
－
－
－
－
－
24.6
33.3
－
－
合计取
；
26.2
32.3
41.6
63.2
2-10有一生产车间，拥有大批生产的金属冷加工机床电动机52台，共200kW；桥式起重机4台，共20.4kW〔ε＝15%〕；通风机10台，共15kW；点焊机12台，共42.0kW〔ε＝65%〕。
车间采用220/380V三相四线制供电。
试用需要系数法确定该车间的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
参见例题2-2，计算结果见下表：
序号
用电设备
名称
台数
设备功率
Kd
计算负荷
1
冷加工机床电动机
52
200
0.16
0.5
1.73
32.0
55.4
－
－
2
桥式起重机
4
20.4〔15%〕
15.8〔25%〕
0.15
0.5
1.73
2.4
4.1
－
－
3
通风机
10
15
0.8
0.8
0.75
12.0
9.0
－
－
4
点焊机
12
42〔65%〕
33.86〔100%〕
0.35
0.60
1.33
11.9
15.8
－
－
小计
－
－
－
－
－
58.2
84.3
－
－
合计取
；
53.6
80.1
96.4
146.5
2-11某公寓楼200户，每户设备功率按6kW计，另有公共照明20kW，会所中央空调40kW×3套〔通常用2套，最热月可能用3套〕，生活水泵20kW×3台〔其中1台备用〕，电梯10kW×2套。
试用需要系数法确定该公寓楼的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
参见例题2-3，备用设备功率不应计入。
计算结果见下表：
序号
用电设备
名称
台数
设备功率
Kd
计算负荷
1
居民用电
200
1200
0.45
0.9
0.48
540.0
261.5
－
－
2
公共照明
20
1
0.9
0.48
20.0
9.7
－
－
3
会所中央空调
3
120
0.7
0.8
0.75
84.0
63.0
－
－
4
生活水泵
2
40
0.8
0.8
0.75
32.0
24.0
－
－
5
电梯
2
20
0.5
0.6
1.33
10.0
13.3
小计
－
1400
－
－
－
686.0
371.6
－
－
合计取
；
0.44
－
－
617.4
345.5
707.5
1075.4
2-12两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额定功率均为180kW。
第一组单台容量相同，每台为4.5kW；第二组为30kW×4台，20kW×1台，10kW×2台，5kW×4台。
试用利用系数法分别求这两组用电设备的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
并分析两组用电设备总额定功率相同而计算负荷不同的原因。
解答提示：
参见例题2-4，计算结果比较见下表：
序号
用电设备
名称
设备功率
Ku
Pav
Qav
neq
Km
计算负荷
1
第一组设备
180
0.12
1.73
21.6
37.37
40
1.45
31.3
54.2
62.6
95.1
2
第二组设备
180
0.12
1.73
21.6
37.37
7.5
2.64
57.0
98.7
114.0
173.2
第二组用电设备计算负荷较大，是因为台数少而各台设备功率相差悬殊所导致。
2-13现有9台单相电烤箱，其中1kW×4台，1.5kW×3台，2kW×2台。
试合理分配上述各电烤箱于220/380V的线路上，并计算其等效三相计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。
最大负荷相所接的单相设备功率为4.5kW，根据公式〔2-26〕，其等效三相设备功率为13.5kW。
查附录表1得
，
，
，因此，根据公式〔2-12〕～公式〔2-15〕，Pc=9.45kW、Qc=1.89kvar、Sc=9.64kVA、Ic=14.65A。
2-14某6层住宅楼有4个单元，每单元有12户，每户设备功率按8kW计。
每户采用单相配电，每单元采用三相配电。
试用需要系数法计算各户、各单元及整栋楼的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
由于负荷性质单一，均可根据公式〔2-12〕～公式〔2-15〕计算，查附录表4得
值，
。
计算结果见下表：
序号
用电设备
名称
配电相数
设备功率
Kd
计算负荷
1
每户
1
8
1
0.9
0.48
8.0
3.9
8.9
40.5
2
每单元
3
96
0.95
0.9
0.48
91.2
44.2
101.3
154.0
3
整栋楼
3
384
0.55
0.9
0.48
211.2
102.3
234.7
356.7
2-15某用户拟建一座10/0.38kV变电所，装设一台变压器。
变电所低压侧有功计算负荷为750kW，无功计算负荷为720kvar。
为了使变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设并联电容器补偿时，需装设多少补偿容量？
并选择电容器组数及每组容量。
无功补偿前与无功补偿后变电所高压侧的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic各为多少？
解答提示：
参见例题2-5，计算结果见下表：
计算点
计算负荷
Pc/kW
Qc/kvar
Sc/kVA
Ic/A
cosφ
无功功率补偿前
变电所低压侧计算负荷
750.0
720.0
1039.7
1580.3
0.72
配电变压器功率损耗
10.4
52.0
变电所高压侧计算负荷
760.4
772.0
1083.6
62.5
0.70
低压集中补偿容量Qr.C/kvar
Qr.C＝750×〔tanarccos0.72－tanarccos0.92〕＝403.5
实际取20组×20kvar＝400kvar
－400
无功功率补偿后
变电所低压侧计算负荷
750.0
320.0
815.4
1239.4
0.92
配电变压器功率损耗
8.2
40.8
变电所高压侧计算负荷
758.2
360.8
839.6
48.4
0.90
2-16某35/10kV总降压变电所，10kV母线上接有以下负荷：
1#车间配电变电所1700kW＋j800kvar；2#车间配电变电所1840kW＋j900kvar；3#车间配电变电所1560kW＋j760kvar；4#车间配电变电所1760kW＋j840kvar。
5#空压机房有4台10kV空气压缩机共1000kW〔Kd=0.75，cos
=0.80〕。
10kV母线侧安装的无功补偿装置容量为1200kvar。
试计算该总降压变电所35kV侧的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。
解答提示：
参见本章第六节，计算结果见下表：
序号
用电设备
名称
设备功率
Kd
计算负荷
1
1#车间配电变电所
－
－
0.90
1700
800
1878.8
108.5
2
2#车间配电变电所
－
－
0.90
1840
900
2048.3
118.3
3
3#车间配电变电所
－
－
0.90
1560
760
1735.3
100.2
4
4#车间配电变电所
－
－
0.90
1760
840
1950.2
112.6
5
5#空压机房
1000
0.75
0.80
750
562.5
937.5
54.1
小计
－
－
－
7610.0
3862.5
－
－
合计取
；
－
0.87
6468.5
3592.1
7399.0
427.2
无功功率补偿
－
－1200
总降压变电所35kV侧
－
0.94
6468.5
2392.1
6896.6
398.2
2-17题2-15中变电所的变压器型号为S11-1000/10，Dyn11联结。
变压器技术数据见附录表14。
假设该变电所年最大负荷利用小时数Tmax＝5000h，试求该变压器在无功补偿前后的年有功电能损耗。
解答提示：
根据公式〔2-40〕和公式〔2-53〕，计算结果见下表：
计算点
变压器功率损耗Sr.T=1000kVA
Sc/kVA
ΔPT/kW
Tmax
τ/h
ΔWa/kWh
补偿前
1.15
10.3
1039.7
1.04
12.29
0.72
5000
3700
51294
补偿后
1.15
10.3
815.4
0.82
7.99
0.92
5000
3400
33621
2-18某变电所有两台Dyn11联结的SCB10-1000/10型变压器并列运行，而目前变电所负荷只有800kVA。
问是采用一台变压器运行还是两台运行较为经济合理？
〔取Kq＝0.04〕
解答提示：
根据公式〔2-41〕、公式〔2-42〕和公式〔2-56〕，变电所负荷稳定，KT=1。
计算结果见下表：
变压器功率损耗Sr.T=1000kVA
KT
Kq
Scr/kVA
Sc/kVA
1.77
8.13
0.9
6.0
9
60
1
0.04
633
800
当实际负荷大于临界负荷，采用两台变压器运行较为经济合理。
第三章思考题与习题
3-1什么是供配电系统的一次接线？
对一次接线有何根本要求？
怎样绘制一次接线图？
解答提示：
参见本章第一节。
3-2电力变压器按绝缘及冷却方式分有哪几种型式？
高层主体建筑内变电所应选用哪种型式变压器？
解答提示：
参见本章第二节一、电力变压器的型式选择。
高层主体建筑内变电所应选用不燃〔如干式、SF6气体绝缘〕变压器或难燃型液浸式变压器。
3-310/0.4kV配电变压器有哪两种常见联接组别？
在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用哪种联接组别的配电变压器？
为什么？
解答提示：
参见本章第二节一、电力变压器的型式选择。
在TN及TT系统接地型式的电网中，应选用Dyn11联结组变压器。
3-4变电所中主变压器的台数如何选择？
容量如何确定？
解答提示：
参见本章第二节二、电力变压器的台数与容量选择。
3-5变压器过负荷运行对变压器的寿命有何影响？
其过负荷能力与哪些因素有关？
解答提示：
参见本章第二节三、电力变压器的过负荷运行。
正常过负荷不影响变压器的绝缘寿命，事故过负荷会牺牲变压器绝缘的局部“正常寿命〞。
变压器过负荷能力与其绕组热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度、顶层油温等有关。
3-6 电器在供配电系统中的作用是什么？
供配电系统对电器有哪些要求？
表征这些要求的参数是什么？
电器在供配电系统中的作用是什么？
供配电系统对电器有哪些要求？
表征这些要求的参数是什么？
解答提示：
参见本章第三节一、电器的有关知识。
3-7 电弧对电器的平安运行有哪些影响？
开关电器中有哪些常用的灭弧方法？
其中最常用最根本的灭弧方法是什么？
解答提示：
参见本章第三节一、电器的有关知识。
最常用最根本的灭弧方法是迅速拉长和冷却电弧。
3-8 高压断路器有何功能？
常用灭弧介质有哪些？
解答提示：
参见本章第三节二、高压电器。
3-9 熔断器的主要功能是什么？
熔体熔断大致可分为哪些阶段？
解答提示：
参见本章第三节二、高压电器。
3-10 高压隔离开关有何功能？
它为什么可用来隔离电源保证平安检修？
它为什么不能带负荷操作？
解答提示：
参见本章第三节二、高压电器。
3-11高压负荷开关有何功能？
它可装设什么保护装置？
在什么情况下可自动跳闸？
在采用负荷开关的高压电路中，采取什么措施来作短路保护？
解答提示：
参见本章第三节二、高压电器。
在采用负荷开关的高压电路中，采取熔断器来作短路保护。
3-12 高压负荷开关－限流熔断器组合电器与断路器相比，为什么比较适合用在环网供电单元和箱式变电站？
解答提示：
高压负荷开关－熔断器组合电器结构简单，造价低；保护特性好。
3-13 电流互感器和电压互感器具有何功能？
各有何结构特点？
解答提示：
参见本章第三节三、互感器。
3-14 低压断路器有何功能？
配电用低压断路器按结构型式分有哪两大类？
各有何结构特点？
解答提示：
参见本章第三节四、低压电器。
3-15低压自动转换开关电器有何功能？
解答提示：
参见本章第三节四、低压电器。
3-16变配电所电气主接线有哪些根本形式？
各有什么优缺点？
各适用于什么场合？
解答提示：
参见本章第四节一、电气主接线的根本形式。
3-17在进行变配电所电气主接线设计时一般应遵循哪些原那么和步骤？
解答提示：
参见本章第四节二、变配电所电气主接线例如
3-18某用户35kV总降压变电所安装两台35/10.5kV主变压器，采用两回35kV电源线路同时供电，该变电所可能采用的电气主接线的根本形式有哪些？
并从可靠性、灵活性和经济性等方面进行比较。
解答提示：
拟用的主接线形式有分段单母线接线、双回线变组单元接线和内桥式接线。
其特点比较见下表：
电气主接线根本形式
电气主接线图
可靠性
灵活性
经济性
分段单母线接线
参见图3-3
〔改为2路出线〕
可靠性高
运行方式灵活，便于扩展
需要5台35kV断路器，投资较大
双回线变组单元接线
参见图3-6
可靠性不如分段单母线
线路变压器组合运行，不够灵活
只需2台35kV断路器，投资最省
内桥式接线
参见图3-7a〕
可靠性较线变组接线有所提高
灵活性比线变组接线好，但变压器操作较复杂。
只需3台35kV断路器，投资比分段单母线省
3-19解答提示：
断路器、互感器、熔断器、隔离手车作用参见本章第三节。
带电显示器：
指示高压电源状态、闭锁开关柜电缆
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