《工廠供電》試題庫(kù)第三章.doc

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1、第3章 短路電流計(jì)算 二、判斷題 1、單相短路電流只用于單相短路保護(hù)整定及單相短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。（ ）答案： 2、短路電流的周期分量就是短路穩(wěn)態(tài)電流。（ ）答案： 3、短路次暫態(tài)電流I’’是一個(gè)瞬時(shí)值（ ）答案： 4、當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本保護(hù)不變。（ ）答案： 5、 三、選擇題 1、當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)，導(dǎo)體中所承受的電動(dòng)力 。 A）兩邊相最大 B）中間相最大 C）三相均勻 D）不能確定 答案：B 2、主要用于選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)的短路電流是 。 A）三相短路電流 B）兩相短路電

2、流 C）單相短路電流 D）不能確定 答案：A 3、主要用于相間保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)的短路電流是 。 A）三相短路電流 B）兩相短路電流 C）單相短路電流 D）不能確定 答案：B 4、下列哪一個(gè)電力系統(tǒng)不能視為無(wú)限大容量系統(tǒng)？ A）電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路總阻抗的5~10% B）電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路總阻抗的10% C）電力系統(tǒng)容量低于供電系統(tǒng)容量50倍時(shí) D）電力系統(tǒng)容量超過(guò)供電系統(tǒng)容量50倍時(shí) 答案：C 5、下列哪一個(gè)設(shè)備的阻抗在短路計(jì)算時(shí)不會(huì)考慮的？ A）電力系統(tǒng) B）電力設(shè)備 C）電力輸送線

3、 D）開關(guān)設(shè)備 答案：D 四、名詞解釋 1、短路 答：短路就是指不同的電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接。 2、無(wú)限大容量電力系統(tǒng) 答：無(wú)限大容量的電力系統(tǒng)，是指供電容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。 3、短路沖擊電流ish 答：短路后經(jīng)半個(gè)周期，ik達(dá)到最大植，此時(shí)的短路全電流即短路周期電流。 4、短路次暫態(tài)電流I" 答：短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個(gè)周期的短路電流周期分量ip的有效值。 5、短路穩(wěn)態(tài)電流I∞ 答：短路穩(wěn)態(tài)電流I∞是短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流。 6、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng) 答：短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)

4、是當(dāng)電路短路時(shí)，短路沖擊電流流過(guò)導(dǎo)體瞬間，導(dǎo)線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。 7、短路電流的熱效應(yīng) 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流非常大。短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，稱為熱效應(yīng)。 8、假想時(shí)間tima 答：由于通過(guò)導(dǎo)體的短路電流實(shí)際上不是I∞，因此假定一個(gè)時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，設(shè)導(dǎo)體通過(guò)I∞所產(chǎn)生的熱量，恰好與實(shí)際短路電流ik或ik(t)在實(shí)際短路時(shí)間tK內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等。這一假定的時(shí)間稱為短路發(fā)熱的假想時(shí)間tima。 四、問(wèn)答題 1、短路故障產(chǎn)生的原因有哪些？短路對(duì)電力系統(tǒng)有哪些危害？ 答：短路的原因：絕緣損壞、過(guò)電壓、外力損傷、違反操作規(guī)程、動(dòng)物造成等。

5、短路對(duì)電力系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生很大的電動(dòng)力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常運(yùn)行；停電、電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場(chǎng)、電磁干擾等出現(xiàn)。 2、短路有哪些形式？哪種短路形式的可能性最大？哪些短路形式的危害最為嚴(yán)重？ 答：短路的形式有：三相短路，兩相短路，單相短路。發(fā)生單相短路可能性最大。三相短路的短路電流最大，因此造成的危害最大。 3、無(wú)限大容量的電力系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流將如何變化？能否突然增大？ 答：無(wú)限大容量的電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維

6、持不變。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，由于負(fù)荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。但是由于電路中存在著電感，電流不能突變，因而引起一個(gè)過(guò)度過(guò)程，即短路暫態(tài)過(guò)程。最后短路電流達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。 4、短路電流周期分量和非周期分量各是如何產(chǎn)生的？各符合什么定律？ 答：短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多倍，而按歐姆定律應(yīng)突然增大很多倍的電流。 短路電流非周期分量是因短路電路存在電感，而按楞次定律產(chǎn)生的用以維持初瞬間電路電流不致突變的一個(gè)反向抵消inp且按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減的電流。 5、什么叫短路計(jì)算電壓？它與線路額定電壓有什么關(guān)系？ 答：由于

7、線路首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓UN高5%。 6、電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降為零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減。 7、產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？ 答：（1）短路前電路空載或cosΦ=1；（2）短路瞬間電壓過(guò)零，t=0時(shí)a=0度或180度；（3）短路回路純電感，即Φk=90度。 8、在無(wú)限大容

8、量系統(tǒng)中，兩相短路電流和單相短路電流各與三相短路電流有什么關(guān)系？ 答： （有正序、負(fù)序、零序阻抗） 工程中 8、對(duì)一般開關(guān)電器，其短路動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)的條件各是什么？ 答：動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件： 熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件： 五、計(jì)算題 1、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SNl0—10 II型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 解：1.求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量(=10.5kV) (1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1)電力系統(tǒng)的電

9、抗：由附錄表8查得SNl0-10Ⅱ型斷路器的斷流容量=500MVA， 2)架空線路的電抗：查表3-1得X0=0.35/km 3）繪k-1點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總電抗為 (2)計(jì)算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3)三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 4)三相短路容量 2.求k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量(=0.4kV) 1)電力系統(tǒng)的電抗 2)架空線路的電抗 3)電力變壓器的電抗：由附錄表5得％=5 4)繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如上圖

10、b所示，并計(jì)算其總電抗： // (2)計(jì)算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3)三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 4)三相短路容量 在工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書中，往往只列短路計(jì)算表，如下表所示。 短路計(jì)算表 短路 計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流／kA 三相短路容量／MVA k-1 3.08 3.08 3.08 7.85 4.65 56.O k-2 33.7 33.7 33.7 62.0 36.7 23.3 2、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。電力系

11、統(tǒng)出口斷路器為SNl0—10 II型。試用標(biāo)幺制法計(jì)算系統(tǒng)中k-1點(diǎn)和k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。 解：1.確定基準(zhǔn)值 ，， 2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 (1)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 由附錄表8查得 (2)架空線路的電抗標(biāo)幺值 由表3-1查得 3)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由附錄表5查得，％=5 繪短路等效電路圖如下圖所示： 3.計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標(biāo)幺值

12、 (2)三相短路電流周期分量有效值 (3)其他三相短路電流 (4)三相短路容量 4.計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標(biāo)幺值 (2)三相短路電流周期分量有效值 (3)其他三相短路電流 (4)三相短路容量 由此可見，采用標(biāo)幺制法的計(jì)算結(jié)果與歐姆法計(jì)算的結(jié)果基本相同。 3、已知工廠變電所380V側(cè)母線上接有250kW感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，平均，效率=0.

13、75，380V母線的短路電流；該母線采用LMY-10010的硬鋁母線，水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm。試求該母線三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力，并校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度。如果此母線的短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.6s，低壓斷路器的斷路時(shí)間為0.1s。該母線正常運(yùn)行時(shí)最高溫度為。校驗(yàn)其熱穩(wěn)定度。 解：1.計(jì)算母線短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力 電動(dòng)機(jī)額定電流為 由于，該電動(dòng)機(jī)的反饋電流沖擊值為 因此母線在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為 2.校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度

14、 母線在作用時(shí)的彎曲力矩為 母線的截面系數(shù)為 母線在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為 硬鋁母線(LMY)的允許應(yīng)力為 由此可見該母線滿足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。 3.母線滿足短路熱穩(wěn)定度的最小允許截面 附錄表7，圖3-12曲線得 = 母線截面為A=10010=1000>，該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。 4、某供電系統(tǒng)如下圖所示，電源容量為無(wú)限大。其余各元件參數(shù)如下：線路為架空線，線路電纜，

15、=10km，=15km，==1km，變壓器參數(shù)相同，=10000kVA，=7.5；電抗器參數(shù)相同，=6kV，=500A，=3。求： 1．點(diǎn)的短路參數(shù)(); 2．點(diǎn)發(fā)生三相短路對(duì)兩段6kV母線上的殘壓和。 解：該題供電系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，供電電壓等級(jí)只有35kV、6kV兩種，敵可用絕對(duì)值法進(jìn)行計(jì)算。首先，算出各元件的電抗，然后根據(jù)各點(diǎn)的等效計(jì)算圖計(jì)算其短路回路總阻抗，最后就可以據(jù)公式算出題意所求的各短路參數(shù)。母線殘壓的計(jì)算關(guān)鍵是求出由該母線流向短路點(diǎn)的短路電流，。再乘以倍的母線至短路點(diǎn)的總電抗即可。本題可按以下三步求解。 1．各元件電抗的計(jì)算； 2．各點(diǎn)等效計(jì)算圖與短路參數(shù)

16、的計(jì)算； 3．求點(diǎn)短路時(shí)兩段6kV母線上的殘壓、。 1．各元件電抗的計(jì)算 1) 系統(tǒng)電抗 2) 架空線電抗 取架空線每km電抗值，則 3) 電源、架空線的等效電抗及其折算到變壓器6kV側(cè)的等效電抗 4) 變壓器電抗 由于變壓器只通過(guò)6kV側(cè)的短路電流，故只須計(jì)算其折算到6kV的電抗。 5) 電抗器電抗 6) 電纜電抗 取6kV電纜每km電抗，則 2. 各點(diǎn)短路的等效計(jì)算圖與短路參數(shù)的計(jì)算

17、 1）點(diǎn)短路時(shí)，總電抗 故得 2）點(diǎn)短路時(shí)，其等效計(jì)算圖如下圖所示。 回路總電抗 故得 3）點(diǎn)短路時(shí)，其等效計(jì)算圖如下圖所示。 回路總電抗 故得

18、 3．求點(diǎn)短路時(shí)的母線殘壓和 由圖K2短路點(diǎn)圖可知，支路電流 所以 5、在圖3-2所示的供電系統(tǒng)中，設(shè)在點(diǎn)短路時(shí)電源6.3KV母線電壓能維持不變。若要求點(diǎn)的短路沖擊電流不得超過(guò)40KA，求允許并聯(lián)的電纜根數(shù)是多少？各線路參數(shù)相同，即電抗器：，，； 電纜： 。 解：題目限定短路時(shí)6.3KV母線電壓不變，即表示是無(wú)限大電源系統(tǒng)。由于要求沖擊電流不得超過(guò)

19、40KA，故對(duì)沖擊電流應(yīng)用較精確的計(jì)算公式，因而還要算出短路回路的時(shí)間常數(shù)。本題可按以下四步求解。 1.計(jì)算一條線路的阻抗； 2.計(jì)算及； 3.計(jì)算三相短路電流允許值； 4.計(jì)算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N。 [解] 1．計(jì)算一條線路的阻抗 電抗器電抗 電纜的電阻與電抗 一條線路的電阻、電抗及阻抗 2．計(jì)算及

20、式中——線路電感。 應(yīng)該指出，對(duì)于多路相同參數(shù)的線路并聯(lián)，其并聯(lián)路數(shù)并不影響值的大小。 沖擊系數(shù) 3．計(jì)算三相短路電流允許值 4．算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N 對(duì)于點(diǎn)的最小容許阻抗為 故得 6、某供電系統(tǒng)，已知系統(tǒng)出口高壓斷路器為SN10-10II型，SOC=500MVA，。到工廠架空線路3KM，線路電抗X0=0.4（Ω/km），工廠變電所裝有兩

21、臺(tái)750KVA變壓器并聯(lián)運(yùn)行，UK=4%，試求工廠變電所高壓10KV母線K-1點(diǎn)短路和380V母線上K-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 解：1.求K-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（Uc1=10.5KV） （1） 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗。 1） 電力系統(tǒng)的電抗：SN10-10Ⅱ型斷路器的斷路容量SOC=500MVA，則：0.22Ω 2） 架空線路的電抗：已知X0=0.4（Ω/km）則： X2=X0L=0.4（Ω/km）╳ 3km=1.2Ω 3） 其總電抗：X∑（K-1）=X1+X2=0.22Ω+1.2Ω=1.42Ω （2） 計(jì)算三相短路電流和短路容量 1） 三相短

22、路電流周期分量有效值 IK-1（3）===4.27KA 2） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 I〞（3）=IOC（3）=IK-1（3）=4.27KA 3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 iSh（3）=2.55 I〞（3）=2.55╳4.27KA=10.89KA ISh（3）=1.51 I〞（3）=1.51╳4.27KA=6.45KA 4）三相短路容量 SK-1（3）=10.5KV4.27KA=77.6MVA 2. 求K-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（UC2=0.4KV） （1） 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗及總阻抗 1） 電力系

23、統(tǒng)的電抗 X1，==3.2╳ 10-4Ω 2） 架空線路的電抗 X2‘=X0L（）2=0.4（Ω/km）╳ 3km╳（）2=2.9╳10-3Ω 3） 電力變壓器的電抗 X3=X4==╳=8.5╳ 10-6KΩ=8.5╳ 10-3Ω 4） 計(jì)算總電抗 X∑（K-2）=X1‘+X2‘+=3.2╳ 10-4Ω+2.9╳10-3Ω+=7.47╳10-3Ω （2） 計(jì)算三相短路電流和短路容量 1）三相短路電流周期分量有效值 IK-2（3）===30.92KA 2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 I“〞（3）=IOC（3）=IK

24、-2（3）=30.92KA 3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 iSh（3）=2.55 I〞（3）=2.55╳30.92KA=78.85KA ISh（3）=1.51 I〞（3）=1.51╳30.92KA=46.69KA 4）三相短路容量 SK-1（3）=0.4KV30.92KA=21.42MVA 7、試求下圖所示無(wú)限大容量系統(tǒng)中K點(diǎn)發(fā)生三相短路電流,沖擊短路電流和短路容量,以及變壓器2T一次流過(guò)的短路電流.各元件參數(shù)如下： 變壓器1T：SN=31.5MVA，UK%=10.5，10.5/121KV; 變

25、壓器2T，3T：SN=15MVA，UK%=10.5，110/6.6KV; 線路1WL，2WL：L=100KM，X=0.4O/KM 電抗器L：UNL=6KV，INL=1.5KA，XNL%=8. 解：(1)由圖所示的短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖畫出短路電流計(jì)算等校電路圖，如圖所示。由斷路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用X表示： (2)取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓UD=UAV，基準(zhǔn)電壓是Ud1=121KV，Ud2=6.6KV，Ud3=6.6KV，則各元件電抗標(biāo)夭值為 變壓器1T X1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333 線路W

26、1，W2 X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=0.4*100*100/6.6/6.6=91.827 變壓器2T，3T X4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=10.5*100/100/15=0.7 電抗器： X6=Xl%*Uln*Sd/100/1.732/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/1.732/1.5/6.6/6.6=0.424 當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)： 一 短路回路總阻抗標(biāo)夭值 Xk=X1+(X2+X4+X6)//(X3+X5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)//(91.827+0.7)=0.35

27、5 二 K點(diǎn)所在電壓基準(zhǔn)電流 Id=Sd/1.732/Ud=100/1.732/6.6=8.748 三 K短路電流各值為 Ik*=1/Xk*=1/0.355=2.817 Ik=Id*Ik*=8.748*2.817=24.64KA Ish*IK=1.84*24.64=45.34KA Sk=Sd/Xk*=100*2.817=281.7MVA (2) 變壓器2T一次流過(guò)的短路電流為： Ik2=Id*Ik2=8.748*2.817=24.64KA 8、有一地區(qū)變電所通過(guò)一條長(zhǎng)4km的10kV電纜

28、線路供電給某廠裝有兩臺(tái)并列運(yùn)行的S9-800型(YynO聯(lián)結(jié)）電力變壓器的變電所。地區(qū)變電所出口斷路器的斷流容量為300MVA。試用歐姆法求該廠變電所10kV高壓母線上和380V低壓母線上的短路電流 I"（3）、IK（3）、 I∞（3）、Ish（3）、ish（3）和短路容量SK（3）并列出短路計(jì)算表。 解：求電抗電力系統(tǒng)：X1=UC12/SOC 電纜：X2=X0l 總電抗X=X1+X2 短路計(jì)算結(jié)果 K-1：I"（3）=IK（3）=I∞（3）=UC2/√3UN =8.82kA，Ish（3）=1.51 I"（3）=13.3kA， ish（3）=2.55I"（3）=25.5kA ， SK（3）=√3UNIK（3）=160kVA K-2：電力系統(tǒng)：X1＇=UC22/SOC 電纜：X2＇=X0l(UC2/UC1)2 變壓器電抗X3=X4=UK%UC22/(100SN) 總電抗X=X1＇+X2＇+X3//X4 I"（3）=IK（3）=I∞（3）=42kA,Ish（3）=45.8kA ,ish（3）=77.3kA , SK（3）=29.1kVA