《供配电技术》第二版 课后答案

第一章

1-1: 电力系统——发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。

1-2:供配电系统－－由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。总降压变电所是企业电能供应的枢纽。它将35kV ～110kV 的外部供电电源电压降为 6 ～10kV 高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。高压配电所集中接受 6 ～10kV 电压，再分配到附近各车间变电所和高压用电设备。一般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。

1—3.发电机的额定电压,用电设备的额定电压和变压器的额定电压是如何规定的?为什么?

答(1)用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压;发电机的额定电压较电力线路的额定电压要高5%;变压器的一次绕组的额定电压等于发电机的额定电压(升压变压器)或电力线路的额定电压(降压变压器);二次绕组的额定电压较电力线路的额定电压要高10%或5%(视线路的电压等级或线路长度而定).

(2.)额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压,它是国家根据经济发展的需要及电力的水平和发展的趋势经过全面技术经济分析后确定的.

1-4,电能的质量指标包括哪些?

答:电能的质量指标有电压.频率.供电可靠性.

1-5什么叫电压偏移，电压波动和闪变如何计算电压偏移和电压波动

答：电压偏差是电压偏离额定电压的幅度。电压波动是指电压的急剧变化。周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，成为闪变。

电压偏差一般以百分数表示，即

△U％＝（U－UN）／UN ×100

电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示，即

&U=Umax－Umin

&U%=（Umax－Umin）／UN ×100

式中，&U为电压波动；&U%为电压波动百分数；Umax ，Umin为电压波动的最大值和最小值（KV）；UN为额定电压（KV）。

1—6 电力系统的中性点运行方式有哪几种中性点不接地电力系统和中性点直接接地系统发生单相接地时各有什么特点

电力系统的中性点运行方式有三种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。中性点直接接地系统发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。

1-7电力负荷按对供电可靠性要求分几类对供电各有什么要求

答：电力负荷按对供电可靠性可分为三类，一级负荷，二级负荷和三级负荷。对供电的要求：一级负荷要求最严，应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源应不同时受到损坏，在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷要求比一级负荷低，应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台，从而做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷要求最低，没有特殊要求，一般有单回路电力线路供电。

1-8 试确定图所示供电系统中发电机G和变压器1T，2T和3T的额定电压。

解：

发电机的额定电压U = 1.05*10KV = 10.5KV;

变压器1T的额定电压一次侧U = 10.5KV；

二次侧U = 1.1*35KV= 38.5KV；

变压器2T 的额定电压一次侧U = 35KV；

二次侧U = 1.05*10KV= 10.5KV；

变压器3T 的额定电压一次侧U= 10KV；

二次侧U= 1.05*0.38= 0.399KV；

1-9．试确定图中所示供电系统中发电机G，变压器2T，3T线路1WL，2WL的额定电压。

解：发电机G，额定电压U=1.05U1=10.5KV

变压器2T U1=U=10.5KV

U2=1.1*220=242KV 故额定电压为：10.5/242；

变压器3T U1=220KV U3=1.05*10=10.5KV

U2=1.1*110=121KV

线路1WL的额定电压为U=10KV

线路2WL的额定电压为U=0.38KV

1-10题目：试查阅相关资料或网上查阅，找出去年我国的发电机装机容量.年发电量和年用。

答：我国去年的发电机装机容量是4忆千瓦，年发电量为21870忆千瓦时，年用电量是21700忆千瓦时

1-11. 画出中性点不接地系统A相发生但相接地时的相量图。

答：中性点不接地系统A相发生但相接地时的相量图如下图：

第二章

2-1什么叫负荷曲线有哪几种与负荷曲线有关的物理量有哪些

答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。

负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。

与负荷曲线有关的物理量有：

年最大负荷和年最大负荷利用小时；

平均负荷和负荷系数。

2-2年最大负荷Ｐmax——指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）３０分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为３０分钟最大负荷P30。

年最大负荷利用小时Ｔmax———指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。

平均负荷Pav————平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值。负荷系数KL————负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。

2-3.什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?

答:计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷. 导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t为发热时间常数.对中小截面的导体.其t约为10min左右,故截流倒替约经30min后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。

计算负荷是供电设计计算的基本依据.计算符合的确定是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理.计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.

2-4. 各工作制用电设备的设备容量如何确定?

答:长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率,即

Pe=PN

反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率.

2-5.需要系数的含义是什么?

答:所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,因此需要引进需要系数的概念,即:Pc=KdPe.

式中，Kd为需要系数; Pc为计算负荷; Pe为设备容量.

形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指输出容量,它与输入容量之间有一个平均效率;用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数Kl;用电设备本身及配电线路有功率损耗,所以引进一个线路平均效率;用电设备组的所有设备不一定同时运行,故引入一个同时系数,

2-6确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有什么特点各适合哪些场合

答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段。需要系数法的特点是简单方便，计算结果较符合实际，而长期使用已积累了各种设备的需要系数，是世界各国普遍采用的方法，适用于多组三相用电设备的计算负荷。二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。

2-8 在接有单相用电设备的三相线路中, 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷? 而在什么情况下应进行单相负荷计算?

答: 单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡.

a: 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算.

b: 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷.

2-9如何分配单相（220伏，380伏）用电设备，使计算负荷最小如何将单相负荷简便地换算成三相负荷

答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备；

这样换算：⑴当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。⑵当单相设备的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。

2-10 电力变压器的有功功率和无功功率损耗各如何计算其中哪些损耗是与负荷无关的哪些损耗与负荷有关按简化公式如何计算

解：有功功率损耗=铁损+铜损=△Pfe+△Pcu

有功功率损耗为：

Pt=△Pfe+△Pcu=△Pfe+△Pcu.N(Sc/SN)2≈△P0+△Pk(Sc/SN)2

无功功率=△Q0+△Q

△Q0是变压器空载时，由产生主磁通电流造成的，△Q是变压器负荷电流在一次，二次绕组电抗上所产生的无功损耗。

无功功率损耗为：

△QT=△Q0+△Q=△Q0+△QN(Sc/SN)≈SN[I0％/100+Uk％(Sc/SN)2/100]

△Pfe和△Q0是与负荷无关，△Pcu和△Q与负荷有关

简化公式：

△Pt≈△P0+△Pkβ2

△QT≈SN（I0％/100+Uk％β2/100）

2-11 什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算?各有何用途?

答:平均功率因数是指导在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数.最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数.平均功率因数计算功式:略

用途供电部门能根据月平均功率因数来调整用户的电费电价.

2-12. 降低电能损耗, 降低电压损失,提高供电设备利用率。

补偿容量（1）采用固定补偿Qcc=Pav（tgφa v1－tgφav2）,式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav =αPc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能；tgφav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgφav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgφav1－tgφav2称为补偿率，可用△qc表示（2）采用自动补偿Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2）

2-15.什么是尖峰电流尖峰电流的计算有什么用处

答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1-2秒的短时最大负荷电流。尖峰电流的计

算可以提供选定用电设备的型号以及保护用电设备等。

2-16、某车间380伏线路供电给下列设备:长期工作的设备有7.5kW的电动机2台,4kW的电动机3台,3kW的电动机10台;反复短时工作的设备有42kV A的电焊机1台(额定暂载率为60%, ?额定功率因数=0.62,额定效率=0.85),10t吊车1台(在暂载率为40%的条件下,其额定功率为39.6kW,额定功率因数为0.5). 试确定它们的设备容量。

解：对于长期工作制的设备，其设备容量就是它们的额定功率，所以长期工作设备的设备容量为：

Pe 1=7.5×2kW +4×3kW +3×10kW =57kW

对于反复短时工作制的设备，其设备容量为：

电焊机：Pe2=0.61/2×42×0.62=20 kW（下标1/2表示对0.6开根号）

吊车：Pe3=2×0.41/2×39.6kW=50kW （下标同上）

所以，它们的总的设备容量为：

P总=Pe1+Pe2+Pe3=57+20+50=127 kW

2-18 某厂金ˉ工车间的生产面积为60m×32m,试用估算法估算该车间的平均负荷。

解：查表可知负荷密度指标ρ=0.1kw/m2 S=60m×32m=1920m2

Pav=ρS=0.1×1920=192 kw

答：用估算法估算该车间的平均负荷为192 kw

2-19 某工厂35/6kv总降压变电所，2-20 分别供电给1~4号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。1~4号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840 kw,Qc1=680 kvar; Pc2=920 kw,Qc2=750 kvar;

Pc3=850 kw, Qc3=700 kvar; Pc4=900 kw, Qc4=720 kvar;

高压电动机每台容量为300 kw，试计算该总降压变电所总的计算负荷（忽略线损）。

解：由题意可知：水泵用的高压电动机假设同时系数K=0.9

Kd=0.8 b=0.65 c=0.25 Cosφ=0.8 tanφ=0.75

Pc0=Kd×Pe1=0.8×300×6=1440 kw

Qc0=Pc0×tanφ=1440×0.75=1080 kvar

Pe=K×(Pc0+Pc1+Pc2+Pc3+Pc4)=0.9×(1440+840+920+850+900)=4455 kw

Qe=K×(Qc0+Qc1+Qc2+Qc3+Qc4)=0.9×(1080+680+750+700+720)=3537 kvar

Se=( P2e+ Q2e)?=(44552+35372 ) ?=5688.36

Ice= Se/(3?×Un)= 5688.36/(1.73×6)=548.01A

高压侧Pe1= Pe+0.015 Se=4455+0.015×5688.36=4540.33 kw

高压侧Qe1= Qe+0.06 Se=3537+0.06×5688.36=3878.3 kvar Se1=( P2e1+ Q2e1)?= (4540.332+3878.302 ) ?=5971.25

Ice1= Se1/(3?×Un)= 5971.25/(1.73×35)=98.62A

答：该总降压变电所高压侧总的计算负荷Pe1=4540.33 kw，Qe1=3878.3 kvar ，Se1=5971.25，Ice1=98.62A

2-21.某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152KW，其中较大容量的电动机有10KW 1台、7KW 2台、4.5KW 5台、2.8KW 10台；卫生用通风机6台共6KW。试分别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷。

解：需要系数法：查表A-1可得：

冷加工机床：Kd1=0.2 cosφ1=0.5 tanφ1=1.73

Pc1=0.2×152=30.4KW Qc1=30.4×1.73=52.6KW

通风机组：Kd2=0.8 cosφ2=0.8 tanφ2=0.75

Pc2=0.8×6=4.8KW Qc2=4.8×0.75=3.6KW

车间的计算负荷:

Pc=0.9×(30.4+4.8)=31.68KW Qc=0.9×(52.6+4.8)=50.58KW

Sc=( Pe+ Qe)=59.68KV A

Ice= Se/(3阶Un)=59.68/(1.732×0.38)=90.7A

二项式法: 查表A-1可得：

冷加工机床:b1=0.14 c1=0.4 x1=5 cosφ1=0.5 tanφ1=1.73

(bPe∑)1=0.14×152=21.28KW

(cPx)1=0.4×(10+7×2+2×4.5)=13.2KW

通风机组:b2=0.65 c2=0.25 x2=5 cosφ2=0.8 tanφ2=0.75

因为n=6＜2x2 ,取x2=3.则

(bPe∑)2=0.65×6=3.9KW (cPx)2=0.25×3=0.75KW

显然在二组设备中第一组附加负荷(cPx)1最大

故总计算负荷为：

Pc=21.28+3.9+13.2=38.38KW

Qc=（21.28×1.73+3.9×0.75+13.2×1.73=62.56Kvar

Sc=( Pe+ Qe)=73.4KV A Ic= Se/(3阶Un)=111.55A

2-26 某工厂35kV总降压变电所10kV侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar; 2#车间580kW+j400kvar; 3#

车间630kW+j490kvar; 4#车间475Kw+j335kvar(α=0.76,β=0.82,忽略线损)。试求：

全厂计算负荷及平均功率因数；

功率因数是否满足供用电规程若不满足，应补偿到多少

若在10kV侧进行固定补偿，应装BW—10.5—16—1型电容器多少台

补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数。

解：（1）P1=720Kw, Q1=510kvar

P2=580Kw, Q2=400kvar

P3=630kW, Q3=490 kvar

P4=475Kw, Q4=335 kvar

全厂计算负荷：P=kSp*Spc=2164.5kW

Q=kSq*SQc=1561.5 kvar

cosF=cos(arctanF)=cos(35.88)=0.81

（2）cosF < 0.9

所以不满足，应补偿到0.9

（3）Qcc=Pav(tanF1-tanF2)=394.27 kvar

n=Qcc/16=24

( 4 ) 补偿后功率因数cosF=Pav/sav=0.92

第三章

3—1 什么叫短路?短路的类型有哪些?造成短路的原因是什么?短路有什么危害?

解: 短路是不同相之间,相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接.

短路种类有三相短路,两相短路,单相短路和两相接地短路.

短路的原因主要有设备长期运行,绝缘自然老化,操作过电压,雷电过电压,绝缘受到机械损伤等.

短路的危害:

1 短路产生很大的热量,导体温度身高,将绝缘损坏.

2 短路产生巨大的电动力,使电器设备受到机械损坏

3 短路使系统电压严重减低,电器设备正常工作受到破坏.

4 短路造成停电,给国家经济带来损失,给人民生活带累不便.

5严重的短路将影响电力系统运行的稳定性,使并联运行的同步发电机失去同步,严重的可能造成系统解列,甚至崩溃.

6 单相短路产生的不平横磁场,对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰,影响其正常工作.

3-2．什么叫无限大容量系统?它有什么特征?为什么供配电系统短路时,可将电源看做无限大容量系统?

答:无限大容量系统的指端电压保持恒定,没有内部阻抗和容量无限大的系统.它的特征有:系统的容量无限大.系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变.实际上,任何电力系统都有一个确定的容量,并有一定的内部阻抗.当供配电系统容量较电力系统容量小得多,电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%,或短路点离电源的电气距离足够远,发生短路时电力系统母线降低很小,此时可将电力系统看做无限大容量.

3-3无限大容量三相短路时，短路电流如何变化

答：三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电流。短路电流周期分量按正弦规律变化，而非周期分量是按指数规律衰减，最终为零，又称自由分量。

3---4 产生最严重三相短路电流的条件是什么

答：（1）短路前电路空载或cosΦ=1；

（2）短路瞬间电压过零，t=0时a=0度或180度；

（3）短路回路纯电感，即Φk=90度。

3-5 什么是次暂态短路电流? 什么是冲击短路电流? 什么是稳态短路电流? 它们与短路电流周期分量有效值有什么关系? 答: 次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值.

冲击短路电流是短路全电流的最大瞬时值. 高压系统Ksh=1.8,ish=2.55I″,Ish=1.51I″，低压系统Ksh=1.3,ish=1.84I″,Ish=1.09I″

稳态短路电流是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流.无限大容量系统I″=IP= I∞，高压系统ish=2.55I″,Ish=1.51I″，低压系统ish=1.84I″,Ish=1.09I″

3---7 如何计算三相短路电路

答：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。

②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。

③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值

④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。

⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。

3---8 电动机对短路电流有什么影响

答：供配电系统发生短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发动机一样，向短路点馈送短路电流，同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减。

3-9在无限大容量系统中，两相短路电流与三相短路电流有什么关系

答：㈠在三相短路电流计算中

记线路平均额定电压为Uav，

短路回路阻抗用Zk表示。

则有：三相短路电流Ip =Uav/1.732 Zk ……………①

冲击电流ish⑶=1.414 ksh Ip ……………②

其中ksh=1+e-0.01/τ为短路电路冲击系数

㈡在两相短路电流计算中

记Uav为短路点的平均额定电压，

Zk 为短路回路的一相总阻抗。

则有：两相短路电流Ik =Uav/2 Zk ……………③

冲击电流ish⑵=1.414 kshIk ……………④

其中ksh=1+e-0.01/τ为短路电路冲击系数

将①与②、③与④对比可得：

Ik=0.866 Ip ish⑵=0.866 ish⑶

由以上分析可得：

在无限大容量系统中，两相短路电流较三相短路电流小。

3—10什么是短路电流的电动力效应如何计算

短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称

为短路的电动力效应和热效应。

短路电流的电动力效应是当电路短路时，短路冲击电流流过导体瞬间，导

线间相互电磁作用产生的力。

1．两平行载流导体间的电动力

F=（2K f i1i21/a）×10-7（N）

式中a为两平行导线间距；l为导线长；K f为形状系数，圆形，管形导

体K f=1。

2．三相平行载流导体间的电动力

F=(31/2K f I2m l/a)×0-7 (N)

式中I m为线电流幅值；K f为形状系数。

3.短路电流的电动力

三相短路产生的最大电动力为

F(3) =(31/2K f i sh(3)2l/a)×10-7 (N)

两相短路产生的最大电动力为

F(2)=(2K f i sh(2)2l/a)×10-7 (N)

两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为

i sh(2)=(31/2/2)i sh(3)

两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为

F（2）=(31/2/2)F（3）

备注：K f为形状系数，圆形，管形导体K f=1;矩形导体根据(a-b)/(b+h)和

m=(b/h)查表可得。

3-11 什么是短路电流的热效应如何计算

答：供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电气设备，会产生很高的温度，称为热效应。

短路发热和近似为绝热过程，短路时导体内产生的热量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度而变化，其热平衡方程如下：

0.24∫12IKtRdt=∫θ1θ2cmdθ

将R=ρ0(1+αθ)/s,c=c0(1+βθ),m=γls代入上式，得

0.24[∫t2t1Iktρ0(1+αθ)dt]/s=∫θKθLc0(1+βθ)γlsdθ

整理上式后

(∫t2TiI2Ktdt)/S2= [c0γ∫θKθL (1+βθ)dθ/(1+αθ)]/0.24ρ

={c0γ[(α-β)ln(1+αθ)/α2+βθ/α]????????│θ1θ2}/0.24ρ0

=AK-AL

式中，ρ是导体0℃时的电阻率（Ω?㎜2/km）;α为ρ0的温度系数;c0为导体0℃时的比热容；β为c℃的温度系数；γ为导体材料的密度；S为导体的截面积（mm2）;l为导体的长度（km）;IKt为短路全电流的有效值(A);AK和AL为短路和正常的发热系数，对某导体材料，A值仅是温度的函数，即A=f(θ).

短路电流产生的热量的计算式：

∫tk0I2K(t)dt=I∞tima

短路发热假想时间可按下式计算：

tima=tk+0.05(I″/I∞)2

式中，tK为短路持续时间，它等于继电保护动作时间top和短路器短路时间t∝之和，即

Tima=top+t∝

在无限大容量系统中发生短路，由于I″=I∞，所以上式变为

tima=tK+0.05

导体短路发热系数AK

AK=AL+I2∞tima/S2

式中，S为导体的截面积（mm2）,I∞为稳态短路电流（A），tima为短路发热假想时间（s）.

短路热稳定最小截面Smin

Smin=[tima/(AK-AL )]1/2·I (3) ∞

3—14 试求图3—20所示无限大容量系统中K点发生三相短路电流,冲击短路电流和短路容量,以及变压器2T一次流过的短路电流.各元件参数如下:

变压器1T:SN=31.5MV A,UK%=10.5,10.5/121KV;

变压器2T,3T:SN=15MV A,UK%=10.5,110/6.6KV;

线路1WL,2WL:L=100KM,X=0.4O/KM

电抗器L:UNL=6KV,INL=1.5KA,XNL%=8.

解: (1) 由图所示的短路电流计算系统图画出短路电流计算等校电路图,如图所示.由断路器断流容量估算系统电抗,用X表示.

(2)取基准容量Sd=100MV A,基准电压UD=UA V,基准电压是Ud1=121KV,Ud2=6.6KV,Ud3=6.6KV,则各元件电抗标夭值为

变压器1T X1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333

线路W1,W2 X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=0.4*100*100/6.6/6.6=91.827

变压器2T 3T X4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=10.5*100/100/15=0.7

电抗器;

X6=Xl%*Uln*Sd/100/1.732/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/1.732/1.5/6.6/6.6=0.424

当K点发生三相短路时:

一短路回路总阻抗标夭值

Xk=X1+(X2+X4+X6)//(X3+X5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)//(91.827+0.7)=0.355

二K点所在电压基准电流

Id=Sd/1.732/Ud=100/1.732/6.6=8.748

三K短路电流各值为

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=281.7MV A

(2) 变压器2T一次流过的短路电流为:

Ik2=Id*Ik2=8.748*2.817=24.64KA

3.15 试求图3-21所示系统中K点发生三相短路时的短路电流,冲击电流和短路容量.已知线路单位长度电抗X.=0.4Ω/km,其余参数见图所示.

解:取基准容量Sd=100MV A,基准电压分别为Ud2=Ud7=121kv,Ud3=115.5kv,QF的断路容量Sos=1000MV A.

X1*=Uk%*Sd/100SN=10.5*100/100/31.5=0.333

X2*=X.LSd/Ud/Ud=60*0.4*100/121/121=0.164

同理:

X3*=0.4*10*100/115.5/115.5=0.0299

X4*=10.5*100/100/60=0.175

X5*=Sd/Soc=100/1000=0.1

X6*=10.5*100/100/20=0.525

X7*=0.4*20*100/121/121=0.055

计算短路回路总阻抗标幺值:Xk*=(X1*+X2*)//(X6*+X7*)+X3*+X4*+X5*=0.5726

计算K点所在电压的基准电流:Id=Sd/1.732Ud=100/1.732/38.5=1.4996kA

计算K点短路电流各值:Ik*=1/Xk*=1/0.5726=1.7464

Ik=Id*IK*=104996*1.7464=2.6189KA

Ish.k=2.55Ik=60678kA

Sk=Sd/Xk*=100/0.5726=174.642MV A

第四章

4-1如何确定工厂的供配电电压?

供电电压等级有0.22 KV , 0.38 KV ,6 KV ,10 KV ,35 KV ,66 KV ,110 KV,220 KV

配电电压等级有10KV ,6KV ,380V/220V

供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压.究竟采用哪一级供电电压,主要取决于以下3个方面的因素.

电力部门所弄提供的电源电压.

企业负荷大小及距离电源线远近.

企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压.

配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级.有高压配电电压和低压配电电压.

高压配电电压通常采用10KV或6KV,一般情况下,优先采用10KV高压配电电压.

低压配电电压等级为380V/220V,但在石油.化工及矿山(井)场所可以采用660V的配电电压.

4—2 确定工厂变电所变压器容量和台数的原则是什么

答：（1）变压器容量的确定

a 应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在

技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；

b 对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可采用两台主变压器

c 三级负荷一般选择一台猪变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。

（2）变压器容量的确定

装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有

一定的容量裕度,并考虑变压器的经济运行,即SN>=(1.15~1.4)Sc

装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件:

a 任一台主变压器运行时,应满足总计算负荷的60%~70%的要求,即SN=(0.6~0.7)Sc

b 任一台变压器单独运行时,应能满足全部一二级负荷Sc(I+II)的要求,即

SN>=Sc(I+II)

4-4 高压少油断路器和高压真空断路器各自的灭弧介质是什么比较其灭弧性能，各适用于什么场合

高压少油断路器的灭弧介质是油。高压真空断路器的灭弧介质是真空。

高压少油断路器具有重量轻，体积小，节约油和钢材，价格低等优点，但不能频繁操作，用于6—35KV的室内配电装置。

高压真空断路器具有不爆炸，噪声低，体积小，重量轻，寿命长，结构简单，无污染，可靠性高等优点。在35KV配电系统及以下电压等级中处于主导地位，但价格昂贵。

4-5、高压隔离开关的作用是什么为什么不能带负荷操作

答：高压隔离开关的作用是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。但隔离开关没有灭弧装置，因此不能带负荷拉、合闸，不能带负荷操作。

4-6 高压负荷开关有哪些功能能否实施短路保护在什么情况下自动跳闸

解：功能：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。

高压负荷开关不能断开短路电流，所以不能实施短路保护。常与熔断器一起使用，借助熔断器来切除故障电流，可广泛应用于城网和农村电网改造。

高压负荷开关上端的绝缘子是一个简单的灭弧室，它不仅起到支持绝缘子的作用，而且其内部是一个汽缸,装有操动机构主轴传动的活塞,绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头。当负荷开始分闸时，闸刀一端的弧动触头与弧静触头之间产生电弧，同时在分闸时主轴转动而带动活塞，压缩汽缸内的空气，从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭。

4-7试画出高压断路器、高压隔离器、高压负荷开关的图形和文字符号。

答：高压断路器（文字符号为QF，图形符号为——× /—）；

高压隔离器（文字符号为QS，图形符号为——| /—）；

高压负荷（文字符号为QL，图形符号为——|o /—）。

4-8 熔断器的作用是什么常用的高压熔断器户内和户外的型号有哪些各适用于哪些场合。

答：熔断器的作用主要是对电路及其设备进行短路和过负荷保护；常用的高压熔断器主要有户内限流熔断器（RN系列），户外跌落式熔断器（RW系列）；RN系列高压熔断器主要用于3~35KV电力系统的短路保护和过载保护，其中RN1型用于电力变压器和电力线路的短路保护，RN2型用于电压互感器的短路保护。

RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。

4--9互感器的作用是什么电流互感器和电压互感器在结构上各有什么特点

答：互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器实质是一种特殊的变压器，其基本结构和工作原理与变压器基本相同。

其主要有以下3个功能：

一：将高电压变换为低电压（100V），大电流变换为小电流（5A或1A），供测量仪表及继电器的线圈；

二：可使测量仪表，继电器等到二次设备与一次主电路隔离，保证测量仪表，继电器和工作人员的安全；

三：可使仪表和继电器标准化。

电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，铁心的一次电路作为一次绕组（相当于1匝）；而二次绕组匝数很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表，继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器二次回路接近短路状态。

电压互石器的结构特点是：由一次绕组，二次绕组和铁心组成。一次绕组并联在线路上，一次绕组的匝数较多同二次绕组的匝数较少，相当于降压变压器。二次绕组的额定一般为100V。二次回路中，仪表，继电器的电压线圈与二次绕组并联，这些线圈的阻抗很大，工作的二次绕组近似于开路状态。

8-10 试述断路器控制回路中防跳回路的工作原理（图8-12）

图8-12

答中央复归不重复动作事故信号回路如图8-12所示。在正常工作时，断路器合上，控制

开关SA的①—③和19）—17）触点是接通的，但是1QF和2QF常闭辅助点是段开的。

若某断路器（1QF）因事故条闸，则1QF闭合，回路+WS→HB→KM常闭触点→SA的①—③及17）—19）→1QF→-WS接通，蜂鸣器HB发出声响。按2SB复归按钮，KM线圈通电，KM常闭打开，蜂鸣器HB断电解除音响，KM常开触点闭合，继电器KM自锁。若此时2QF又发生了事故跳闸，蜂鸣器将不会发出声响，这就叫做不能重复动作。能在控制室手动复归称中央复归。1SB为实验按钮，用于检查事故音响是否完好。

4-11、电流互感器有两个二次绕组时，各有何用途在主线接线图中，它的图形符号怎样表示

答：电流互感器有两个绕组时，其中一个绕组与仪表、继电器电流线圈等串联，形成闭和回路。另一个绕组和一个很小的阻抗串联，形成闭和回路，作保护装置用。因为电流互感器二次阻抗很小，正常工作时，二次侧接近短路状态。在正常工作时，二次侧的仪表、继电器电流线圈，难免会损坏或和回路断开，造成开路。二次侧开路会产生很严重的后果。而用另一个二次绕组和一个很小的阻抗串联形成闭和回路作保护装置，这样就会避免以上的情况。使系统更安全的运行。

图形符号如下图所示：

4-12 避雷器的作用是什么图形符号怎样表示

答：避雷器（文字符号为F）的作用是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备，是电力系统中重要的保护设备之一。

图形符号是

4-13 常用的高压开关柜型号主要有哪些

答：高压开关柜按型号分主要有：JYN2—10，35、GFC—7B（F）、KYN□—10，35、KGN—10、XGN2—10、HXGN□—12Z、GR—1、PJ1等。

4-14 常用的低压设备有哪些并写出它们的图形符号。

答：

名称符号

低压开关柜

熔断器

低压断路器

4-15 低压断路器有哪些功能按结构形式分有哪两大类请分别列举其中的几个。

答：低压断路器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护；按结构形式可分为无填料密闭管式和有填料密闭管式；

无填料密闭管式包括RM10，RM7；用于低压电网，配电设备中，做短路保护和防止连续过载之用。

有填料密闭管式包括RL系列如RL6 RL7 RL96，用于500V以下导线和电缆及电动机控制线路。RT系列如RT0 RT11 RT14用于要求较高的导线和电缆及电器设备的过载和短路保护。

4-16主接线设计的基本要求是什么什么是内桥式接线和外桥式接线各适用于什么场合

主接线的基本要求是安全，可靠，灵活，经济。

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。

适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。

内桥式接线适用于大中型企业的一、二级负荷供电。适用于以下条件的总降压变电所：

供电线路长，线路故障几率大；

负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；

没有穿越功率的终端总降压变电所。

外桥式接线适用于有一、二级负荷的用户或企业。适用于以下条件的总降压变电所：

供电线路短，线路故障几率小；

用户负荷变化大，变压器操作频繁；

有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式主接线，总降压变电所运行方式的变化将不影响公电力系统的潮流。

4-17供配电系统常用的主接线有哪几种类型各有何特点

供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线，单母线接线和桥式接线3种类型。

线路—变压器组接线

当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。

当高压侧装负荷开关时，变压器容量不大于1250kV A；高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时，变压器容量一般不大于630kV A。

优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。

缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。

适用范围：适用于小容量三级负荷，小型企业或非生产性用户。

1．单母线接线

母线又称汇流排，用于汇集和分配电能。单母线接线又可分为单母线不分段和单母线分段两种。

（1）单母线不分段接线

当只有一路电源进线时，常用这种接线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。靠近线路的隔离开关称线路隔离开关，靠近母线的隔离开关称母线隔离开关。

优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。

缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路，母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。

适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。

（2）单母线分段接线

当有双电源供电时，常采用单母线分段接线。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。

优点：供电可靠性高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。

缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。

适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一，二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。

2．桥式接线

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。

桥接线的特点是：

①接线简单

②经济

③可靠性高

④安全

⑤灵活

适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。

4-18 主接线中母线在什么情况下分段?分段的目的是什么?

答:当有双电源供电时,常采用单母线分段接线.采用母线单独运行时,各段相当于单母线不分段接线的状态,各段母线的电气系统互不影响供电可靠性高,操作灵活,除母线故障或检修外,可对用户持续供电.

4-19: 倒闸操作的原则: 接通电路时先闭合隔离开关,后闭合断路器; 切断电路时先断开断路器,后断开隔离开关. 这是因为带负荷操作过程中要产生电弧, 而隔离开关没有灭弧功能,所以隔离开关不能带负荷操作.

第五章

5-1 电气设备选择的一般原则是什么?

解:电气设备的选择应遵循;以下3全原则.

(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).开关电器断流能力校验

5—2 高压断路器如何选择

答：高压断路器按其采用的介质划分，主要有油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等。油断路器分多油和少油两大类。它们各有特点。由于成套电装置应用普遍，断路器大多选择户内型的，如果是户外型变电所，则应选择户外断路器。高压断路器一般选用以上几种划分的主要断路器。并且在选用时应遵行电气设备选择的一般原则并做短路电流校验：1、电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压，2、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，3、电气设备的极限通过电流峰值应不小于线路冲击电流，4、电气设备的最大开关电流应不小于线路短路电流，5、电气设备热稳定允许的热量应不低于短路电流在继电保护作用时间所产生的热量。同时也要考虑经济问题，

以免选规格过大的，以至于浪费。

5-3跌落式熔断器如何校验其断流能力?

跌落式熔断器需校验断流能力上下限值,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。

5-6 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.（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.

5-8支柱绝缘子的作用是什么按什么条件选择

答：作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或基础绝缘，

支柱绝缘支的选择应符合下列几个条件：

按使用场所选择型号

按工作电压选择额定电压

校验动稳定。

5-9 穿墙套管按哪些条件选择

答：穿墙套管按下列几个条件选择：

按使用场所选择型号；

按工作电压选择额定电压；

按计算电流选择额定电流；

动稳态校验

Fc≤0.6Fal

Fc=K(L1+L2)ish(3)2*10-7/ a

式中，Fc为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；Fal为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；L1为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离（m），L2为套管本身的长度（m），a为相间距离，K=0.862。

热稳定校验

I∞(3)2tima≤It2t

式中，It为热稳定电流；t为热稳定时间。

5-10为什么移开式开关柜柜内没有隔离开关，而固定式开关柜柜内有隔离开关

答：移开式开关柜中没有隔离开关，是因为断路器在移开后能形成断开点，故不需要隔离开关。而固定式开关柜内的结构型式是固定式，所以需要隔离开关。

5-12低压断路器选择的一般原则是什么

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能力应不小于线路中最大三相短路电流；

A：对方能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02s以上时

Ioc》Ik（3）

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

Ioc》Ish（3）

或ioc》ish（3）

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，试选择隔离开关，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。

(2)高压隔离开关的选择

查表A-5,选择CN-10T/400高压隔离开关。选择计算结果列于下表中。

器做

高压侧短路保护，试选择RN1型熔断器的规则并校验其断流能力。

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，最大断流能力12KA。

（2）检验熔断器能力：

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，若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0.5 V A，有功率表一只，每个电流线圈负荷为1.5V A，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为3V A（A,C相各分担3V A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2.5V A。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Z2N=0.4欧姆。

准确度校验

S2N ≈I2N2Z2N=52*0.4=10V A.

S2≈∑Si+I2N2(RWL+Rtou)

=(0.5+0.5+3+1.5)+52*〔31/2*2.5/(53*2.5)+0.1〕

=8.82

满足准确度要求。

②动稳定校验

(Kes*21/2I1N)=160*1.414*0.2=45.25.>Ish=23KA.

满足动稳定要求。

③热稳定校验

（KtI1N）2t=(75*0.2)2*1=225>I∞(3)2tima=92*1.5=121.5kA2s.

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 200/5A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Z2N=0.6欧姆。

①准确度校验

S2N≈I2N2*Z2N =52*0.6=15V A.

S2≈∑Si+I2N2（RWL+Rtou）

=（2.5+2.5）+52*[31/2*2.5/（53*2.5）+0.1]

=8.32〈S2N=15V A.

满足准确度要求。

②动稳定校验

Kes*21/2I1N=160*1.141*0.4=90.50>Ish=23KA.

满足动稳定要求。

③热稳定校验

（KtI1N）2t=（75*0.4）2*1=900> I∞(3)2tima=92*1.5=121.5kA2s.

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 400/5A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；1000/1.73、100/1.73、100/1.73；

零序法阻规定用6P级三相负荷为：2+4.5+1.5×6×1.73+4.5×1.73

=38.85W<50V A

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能力。

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: 按计算电流选择母线截面;

已知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:

I2NT = SN／√3U2N =1000／√3×0.4 ﹦1443.4A

根据所求的I2N 查表A-12-2可知,初选母线为TMY-80×8型,其最大允许的载流量为:1690A,大于1443.4A,即Ial﹥Ic. 由母线截面选择原则可知满足要求.故选择TMY-80×8型.

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16mm2，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NN，PN，UN，COSa求IN。

起动电流Ipk=7In=226.5

选择熔体及熔断器额定电流

In.fe大于等于In=32.63A

In.fe大于等于0.4Ipk=90.6A

查表A-11，选In.fe=100A

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

第六章

6-1 高压和低压的放射式接线和树干式接线有哪些优缺点分别说明高低压配电系统各宜首先考虑哪种接线方式

答：（1）高压放射式接线的优点有：界限清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，由于放射式线路之间互不影响，故供电可靠性

较高。

缺点是：这种放射式线路发生故障时，该线路所供电的负荷都要停电。

（2）高压树干式接线的优点有：使变配电所的出线减少。高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量。

缺点有：供电可靠性差，干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电。

配电系统的高压接线往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术，经济综合比较后才能确定/一般来说，高压配电系统宜优先考虑采用放射式，对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式。（3）低压放射式接线的优点有：供电可靠性高。

缺点是：所用开关设备及配电线路也较多。

（4）低压树干式接线的优点有：接线引出的配电干线较少，采用的开关设备自然较少。

缺点是：干线故障使所连接的用电设备均受到影响，供电可靠性差。

实际低压配电系统的接线，也往往是上述几种接线的在综合。根据具体情况而定。一般在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不大而且无特殊要求是，宜采用树干式。

6-2 试比较架空线路和电缆线路的优缺点。

电力线路有架、空线路和电缆线路，其结构和敷设各不相同。架空线路具有投资少.施工维护方便.易于发现和排除故障.受地形影响小等优点；电缆线路具有运行可靠.不易受外界影响.美观等优点。

6-3导线和电缆截面的选择原则是什么?一般动力线路宜先按什么条件选择?照明线路宜先按什么条件选择?为什么?

答: 导线和电缆截面的选择必须满足安全,可靠和经济的条件.

(1)按允许载流量选择导线和电缆截面.

(2)按允许电压损失选择导线和电缆截面.

(3)按经济电流密度选择导线和电缆截面.

(4)按机械强度选择导线和电缆截面.

(5)满足短路稳定的条件.

一般动力线路宜先按允许载流量选择导线和电缆截面,再校验电压损失和机械强度.

照明线路宜先按允许电压损失选择导线和电缆截面.再校验其他条件.因为照明线路对电压要求较搞

选择导线截面时,要求在满足上述5个原则的基础上选择其中最大的截面.

6-5三相系统中的保护线（PE线）和保护中性线（PEN）的截

如何选择

答：保护线截面要满足短路热稳定的要求，按GB50054—95低压配电设计规范规定。

保护线（PE线）截面的选择

a：当≦16平方毫米时，有≧。

b：当16平方毫米＜≦35平方毫米时，有≧16平方毫米。

c：当≧35平方毫米时，有≧0、5。

保护中性线（PEN线）截面的选择

因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。

附：中性线（N线）截面的选择

三相四线制中的中性线，要考虑不平衡电流和零序电流以及谐波电流的影响。

a：一般三相四线制线路中的中性线截面应不小于相截面的一半，即≧0、5。

b：由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路因中性电流和相线电流相等故=。

c：如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即≧。

6-6什么叫“经济截面”什么情况下的线路导线或电缆要按“经济电流密度”选择

答：从全面的经济效益考虑，使线路的全年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面。

经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度，对35KV及以上的高压线路及点压在35KV以下但距离长，电流大的线路，宜按经济电流密度选择，对10KV及以下线路，通常不按此原则选择。

6-7 电力电缆常用哪几种敷设方式?

答. <1>.直接埋地敷设

<2>.电缆沟敷设

<3>.沿墙敷设

<4>.电缆排管敷设

<5>.电缆桥架敷设

6-8什么叫“均一无感”线路“均一无感”线路的电压损失如何计算

答：均一无感线路: 全线路的导体材料和相线截面相同可不计感抗或者cosφ=1

对均一无感线路，因为不计线路电抗，所以有无功负荷在电抗上引起的电压损失ur% =0

6-9何谓电气平面布置图按照布置地区来看有那些电气平面布置图

答：电气平面布置图就是在建筑的平面上，应用国家规定的电气平面图图形符号和有关文字符号（参看GB4728-85），按照电气设备安装位置及电气线路的敷设方式部位和路径绘出的电气平面图。

按布线地区来划分有厂区电气平面布置图车间电气平面布置图和生活区电气平面布置图。

6—14：某380V三相线路供电给10台2.8KW，COSφ=0.8，η=0.82电动机，各台电动机之间相距2m,线路全长（首端至最末的一台电动机0为50m。配电线路采用BLV型导线明缚（环境温度25?），全线允许电压损失为5%。试按允许载流量选择导线截面（同时系数去0.75），并检验其机械强度或电压损失是否满足要求

答pc=10pe/η=2.8×10/0.82=34.1.

Ic=pc/1.732×Un×cosφ=34.1/1.732×0.38×0.8=64.76

因为是三相电路，查表A-13-2得，每相芯线截面为25 ? BLV型导线，在环境温度为25 ? ?

的允许在载流量为70A，其最高的允许的温度为65 ?，即Ial为56A。Kθ=1，Ial=10A.

满足Ial>Ic,所选的截面S=25平方毫米。查表的R=1.48，.X=0.251，

P=2.24，Σ=0.561

实际电压损失为；

Δu%=R×ΣPi×Li/10×Un×Un+XΣQi Li/10×Un×Un

=0.895+0.038+0.933<5

架空裸线的最小允许截面为16平方毫米。所选的截面可满足机械强度的要求。

6-15 有一条LGL铝绞线的35kv线路，计算负荷为4880kw，cosφ=0.88,年利用小时为4500h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。

解：（1）选择经济截面，

I c=Sc/√3UN=80.5A

查表可知，jec=1.15A ,则

Sec= I c/ jec=70.0mm2

选取标准截面70.0mm2，即型号为LGJ-70的铝绞线。

（2）校验发热条件。

查表A-12可知，LGJ-70室外温度为25oC的允许载流量为Ial=275A＞I c=80.5 A,，所以满足发热条件。

（3）查表A-15可知，35kV架空铝绞线机械强度最小截面为Smin=35 mm2﹤Sec=70.0 mm2,因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。6-16某380/220V低压架空线路图6-25所示，环境温度为35℃，线间几何均距为0.6米，允许电压损失为3%，试选择导线截面。

解：因为是低压架空路线，所以设X。=0.35, 则

U r%=X。∕10UN2ΣqiLi=0.35／1000[22×0.55×0.6]=2.52.5

U%=3-2.5=0.5

S=ΣpL/10λU2△U%=(2×0.5+22×0.55×0.8)/0.032×0.5×1000=0.6即求.

6-19 某10KV电力线路接有两个负荷：距电源点0.5km处的Pc1=1320kM,Qc1=1100kvar;距电源点1.3km处的Pc2=1020W,Qc2=930kvar。假设整个线路截面相同，线间几何均距为1m，允许电压损失为4%，试选择LJ铝绞线的截面。

解：按允许电压损失选择导线截面：

处设X0=0.4Ω/km,则

ΔUr%=X0/10UN2∑qiLi=[0.4/(10*102)]*(1100*0.5+930*1.8)=0.89

ΔUa%=ΔUal%-ΔUr%=4-0.89=3.11

S=∑piLi /10r UN2 ΔUa%

=[1320*0.5+1020*(0.5+1.3)]/10*0.032*102*3.11=25.08

选LJ-35，查表A-16-1，得几何均距为1m，截面为35mm2的LJ型铝绞线的R0=0.92Ω/km,X0=0.366Ω/km.

实际的电压损失为：

ΔU%= (R0/10UN2)*∑piLi + (X0/10UN2)* ∑qiLi

= 0.92*(1320*0.5+1020*1.8)/(10*102)

+ 0.366*(1100*0.5+930*1.8)/ (10*102)

= 3.1﹤4

故所选导线LJ-35满足允许电压损失的要求。

6-20 某用户变电所装有一台1600kV A的变压器，若该用户以10kV油浸纸绝缘铝心电缆以直埋方式做进线供电，土壤热阻系数为0.8℃·cm/W,地温最高为25℃。试选择该电缆的截面。

解：选择经济截面：

Ic=S/1.732*Un=1600/1.732*10=92.4A

查表知：Jec=0.9A,则

Sec=Ic/Jec=92.4/0.9=102.6 (m㎡)

所以，选择的铝线截面积不应小于102.6平方毫米。

第七章

7-1、继电器保护装置的任务和要求是什么

答：继电保护的任务：

（1）、自动地、迅速地、有选择地将故障设备从供电系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电。

（2）、正确反映电气设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便操作人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。

（3）、与供配电系统的自动装置（如自动重合闸、备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。

对继电保护的要求：

根据继电保护的任务，继电保护应满足选择性、可靠性、速动性和灵敏性的要求。

7-2、电流保护的常用接线方式有哪几种各有什么特点

答：1、三相三继电器接线方式。

它能反映各种短路故障，流入继电器的电流与电流互感器二次绕组的电流相等，其接线系数在任何短路情况下均等于1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。

2、两相两继电器接线方式。

它不能反映单相短路，只能反映相间短路，其接线系数在各种相间短路时均为1。此接线方式主要用于小接地电流系统的相间短路保护。

3、两相一继电器接线方式。

这种接线方式可反映各种不同的相间短路，但是其接线系数随短路种类不同而不不同，保护灵敏度也不同，主要用与高压电动机的保护。

7—3什么叫过电流继电器的动作电力、返回电流和返回系数

答：使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流。

使继电器返回到启始位置的最大电流称为继电器的返回电流

继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数

7—4电磁式电流继电器和感应式电流继电器的工作原理有何不同如何调节其动作电流

答：工作原理的不同之处在于：电磁式电流继电器的原理在于利于变化继电器的电流来调节弹簧的作用力，调节其与常开触头的开合。而感应式电流继电器的原理在于调节制动力矩，使蜗杆与扇形齿轮啮合。这就是叫继电器的感应系统动作。

调节电磁式电流继电器的动作电流的方法有两种：（1）改变调整杆的位置来改变弹簧的反作用力进行平滑调节；（2）改变继电器线圈的连接。

感应式继电器的动作电流可用插销改变线圈的抽头进行级进调节；也可以用调节弹簧的拉力进行平滑调节。

7-5 电磁式时间继电器，信号继电器和中间继电器的作用是什么

答：电磁式时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要延时，以满足选择性要求。

信号继电器是继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号

中间继电器的触头容量较大，触头数量较多，在继电保护装置中用于弥补主继电器触头容量或者触头数量的不足。

7-6 试说明感应式电流继电器的动作特性曲线。

答：继电器线圈中的电流越大，铝盘转速越快，扇形齿轮上升速度也就越快，因此动作时限越短。这就是感应式电流继电器的“反时限”

特性，如下图曲线中的ab段所示

当继电器线圈中的电流继续增大时，电磁铁中的磁通逐渐达到饱和，作用于铝盘的转矩不再增大，使继电器的动作时限基本不变。这一阶段的动作特性称为定时限特性，如下图曲线中的bc段所示

当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是

感应式继电器的速断特性，如下图曲线中c’d所示。

7-7 电力线路的过电流保护装置的动作电流。动作时间如何整定灵敏度怎样校验

1 动作电流整定

过电流保护装置的动作电流必须满足下列两个条件：

（1）正常运行时，保护装置不动作，即保护装置的动作电流Iop1应大于线路的最大负荷电流IL.max

（2）保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置。要使保护装置可靠返回，就要求保护装置的返回电流Irel>IL.max 。由于过电流Iop1大于IL.max，所以，以Irel>IL.max作为动作电流整定依据，所以得；I=(KrelKw/KreKi)IL.max （3）Krel为可靠系数，Kw为接线系数，Kre为继电的返回系数，Ki为电流互感器变比。

2 动作时间整定

动作时间必须满足选择性要求。为保证动作的选择性，动作时间整定按“阶梯原则”来确定；

即自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一级时限差△t；

t=t+△t

式中，△t为时限级差，定时限电流保护取0.5s 。

3 灵敏度校验.

过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流Ik.min进行校验；

Ks=Ik.min/Iopl≧

式中，Iopl为保护装置一次侧动作电流。

7-8; 反时限过电流保护的动作时限如何整定

在整定反时限电流保护的动作时限时应指出某一动作电流倍数（通常为10）时的动作时限，为保护动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照“阶梯原则”来确定，即上下级路线的反时限过电流保护在保护配合点K处发生短路时的时限

级差为△t=0.7s

7-9 试比较定时限过电流保护和反时限过电流保护。

答：定时限过电流保护整定简单，动作准确，动作时限固定，但使用继电器较多，接线较复杂，需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少，接线简单，可采用交流操作，但动作准确度不高，动作时间与短路电流有关，呈反时限特性，动作时限整定复杂。

7-10 电力线路的电流速断保护的动作电流如何整定灵敏度怎样检验

⑴答：由于电流速断保护动作不带时限，为了保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时，电流速断保护

不应动作，即速断保护动作电流Iopl>Ik.max,从而，速断保护继电器的动作电流整定值为

Iop.KA= (KrelKw/Ki)IK.max

式中，IK.max为线路末端最大三相短路电流；Krel为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。

⑵答：由于电流速断保护有死区，因此灵敏度校验不能用线路末端最小两相短路电流进行校验，而只能用线路首端最小两相短路电

流IK(2).min校验，即

Ks=IK(2).min/Iopl≧1.5

７-１１试比较过电流保护和电流速断保护

答：

过电流保护：当通过的电流大于继电器的动作电流时，保护装置启动，并用时限保护动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。

电流速断保护：电流速断保护是一种不带时限的过电流保护，实际中电流速断保护常与过电流保护配合使用。

两者的比较：

过电流保护的范围是本级线路和下级电路，本级线路为过电流保护的主保护区，下级线路是其后备保护区。定时限过流保护整定简单，动作准确，动作时限固定，但使用继电器较多，接线较复杂，需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少，接线简单，可采用交流操作，但动作准确度不高，动作时间与短路电流有关，呈反时限特性，动作时限整定复杂；线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，

而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此，ＧＢ５００６２－９２规定，当过电流保护动作时限超过０.５～０.７Ｓ时，应装设瞬动的电流速断保护。

７-１２电力线路的单相接地保护如何实现绝缘监视装置怎样发现接地故障如查出接地故障线路

答：

电力线路的单相接地保护：

中性点不接地系统发生单相接地时，流经接地点的电流是电容电流，数值上很小，虽然相对地电压不对称，系统仍可以对称，系统仍可继续运行一段时间。单相接地保护利用线路单相接地时的零序电流较系统其他线路线路单相接地接地时的零序电流大的特点，实现有选择的单相接地保护。当线路发生单相接地故障时，架空线路的电流互感器动作，发出信号，以便及时处理。

绝缘监视装置发现接地故障：

当变电所出线回路较少或线路允许短时停电时，可采用无选择性的绝缘监视装置作为单相接地的保护装置。

系统正常运行时，三相电压对称，开口三角形绕组两端电压近似为零，电压继电器不动作。

系统单相接地故障时，接地相对地电压近似为零，该相电压表读数近似为零，非故障相对地电压高，非故障相的两只电压表读数接近线电压。同时开口三角形绕组两端电压也升高，电压继电器动作，发出单相接地信号，以便运行人员及时处理。

查出接地故障线路的方法：

运行人员可根据接地信号和电压表读数，判断哪一段母线，哪一相发生单相接地，但不能判断哪一条线路发生单相接地，因此绝缘监视装置是无选择性的。只能用依次拉合的方法，判断接地故障线路。依次先断开，再合上各条线路，若断开某线路时，３只相电路表读数恢复且近似相等，该线路便是接地故障线路，再消除接地故障，恢复线路正常运行。

7-13为什么电力变压器的电流保护一般不采用两相一继电器式接线?

两相一继电器式接线的保护灵敏度随短路种类而异，但Yyno接线的变压器二次侧发生单相短路和Yd11连接线的变压器二次侧发生两相短路时，保护装置不动作，因此，该连接方式不能用于Yyno连接和Yd11连接的变压器的电流保护。所以，电力变压器的电流保护一般不用两相一继电器式接线。

7-14电力变压器的电流保护与电力路的电流保护有何相同和不同之处

电力变压器的电流保护分为：

①过电流保护；

②电流速断保护；

③零序电流保护；

④过负荷保护。

电力线路的电流保护分为：

①过电流保护；

②电流速断保护；

③单相接地保护；

④过负荷保护。

两者在

过电流保护；电流速断保护；过负荷保护，方面工作原理与接线完全相同。

电力变压器的零序电流保护是装在二次侧零线上，能过检测零线的零序电流而实现保护。

电力线路的单相接地保护是能过检测线路中的零序电流而实现有选择性的单相接地保护。

7-15 试叙述变压器气体保护的工作原理。

答：气体保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种主要保护装置。气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内部出现故障时，电弧的高温会使变压器内的油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。

变压器正常运行时，气体继电器容器内充满了油，上下开口油杯产生的力矩小于平衡锤产生的力矩，开口杯处于上升位置，上下两对干簧触点处于断开位置。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，产生的气体较少，气体缓慢上升，聚集在气体继电器容器上部，使继电器内的油面下降，上开口油杯露出油面，上开口油杯因其产生的力矩大于平衡锤的力矩而处于下降的位置，上干簧触点闭合，发出报警信号，称为轻瓦斯动作。

当变压器内部发生严重故障时，产生大量的气体，油汽混合物迅猛地从油箱通过联通管冲向油枕。在油汽混合物冲击下，气体继电器挡板被掀起，使下口油杯下降上，下干簧触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸，称为重瓦斯动作。

若变压器油箱严重漏油，随着气体继电器内哦的油面逐渐下降，首先上油杯下降，从而上下簧触点闭合，发出报警信号，接着下油杯下降，从而下干簧触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸。

7-16 电力变压器差动保护的工作原理是什么差动保护中不平衡电流产生的原因是什么如何减小不平衡电流

答：变压器的差动保护原理是在变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组电流之差，即IKA=∣I1"-I2"∣=Iub, 当变压器正常运行或差动保护区外短路时，流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流，保护不动作。在保护区内短路时，对单端电源供电的变压器I2"=0，IKA= I1"，远大于继电器的动作电流，继电器KA瞬时动作，通过中间继电器KM，使变压器两侧短路器跳闸，切除故障，

不平衡电流产生的原因及减小措施：

（1）变压器连接组引起的不平衡电流：总降压变电所的变压器通常是Yd11连接组，变压器两侧线电流之间就有30°的相位差，因此，即使变压器两侧电流互感器二次电流的大小相等，保护回路中仍会出现由相位差引起的不平衡电流。为了消

除这一不平衡电流，可将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，变压器三角形接线侧的电流互感器的二次侧

电流互感器接成星形接线，这样变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同，消除了由变压器连接组引起的不平衡电

流。

（2）电流互感器变比引起的不平衡电流：为了使变压器两侧电流互感器的二次侧电流相等，需要选择合适的电流互感器的变比，但电流互感器的变比是按标准分成若干等级，而实际需要的变比与产品的标准变比往往不同，不可能使差动保护两

侧的电流相等，从而产生不平衡电流。可利用差动继电器中的平衡线圈或自耦电流互感器消除由电流互感器变比引起的

不平衡电流。

（3）在变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复的过程中，由于变压器铁心中的磁通不能突变，在变压器一次绕组中产生很大的励磁涌流，涌流中含有数量值很大的非周期分量，涌流可达变压器的额定电流的8～10倍，励磁涌流不反映到二

次绕组，因此，在差动回路中产生很大的不平衡电流流过差动继电器。可利用速饱和电流互感器或差动继电器的速饱和

铁心减小励磁涌流引起的不平衡电流。

此外，变压器两侧电流互感器的型号不同，有载调变压器分接头电压的改变也会在差动回路中产生不平衡电流。综上所述，产生不平衡电流的原因很多，可以采取措施最大程度地减小不平衡电流，但不能完全消除。

7-17高压电动机和电容器的继电保护如何配置和整定

答：（1）高压电动机的继电保护配置按GB50062—92规定，对2000KW以下的高压电动机相间短路。装设电流速断保护；对2000KW及以上的高压电动机，或电流速断保护灵敏度不满足要求的高压电动机。装设差动保护；对易发生过负荷的电动机，应装设过负荷保护；对不重要的高压电动机或者不允许自起动的电动机，应装设低电压保护；高压电动机单相接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护

电动机过负荷保护的动作电流按躲过电动机的额定电流整定，即

Iop.KA == KrelKwIN.M/KreKi

电动机的电流速断保护动作电流按躲过电动机的最大起动电流Ist.max整定，即

Iop.KA == KrelKwIst.max/Ki

单相接地保护动作电流按躲过其接地电容电流IC.M整定，即

Iop.KA == KrelIC.M/Ki

（2）电容器的继电保护配置：容量在400kvar以上的电容器组一般采用断路器控制，装设电流速断保护，作为电容器的相间短路保护。容量在400kvar及以下的电容器一般采用带熔断器的负荷开关进行控制和保护。

电容器电流速断保护的动作电流按躲过电容器投入时的冲击电流整定，即

Iop.KA == KrelIN。C/Ki

7-18 配电系统微机保护有什么功能试说明其硬件结构和软件系统。

答：配电系统微机保护的功能有：保护，测量，自动重合闸，人-机对话，自检，时间记录，报警，断路器控制，通信，实时时钟等。

其硬件结构由数据采集系统，微型控制器，存储器，显示器，键盘，时钟，控制和信号等部分组成。

软件系统一般包括设定程序，运行程序和中断微机保护功能程序3部分。

7-19 试整定如图7-53所示的供电网络各段的定时限过电流保护的动作时限的动作时限，已知保护1和4的动作时限为0.5s。（图不知道画）解：由题意可知，保护4与保护1的时限为0.5s，而为了保证选择性，自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护动作时限大一个时限级差△t=0.5s，所以可得5QF与2QF的时限为1s，3QF的时限为1.5s，而6QF的时限要比3QF 与5QF都大0.5，应此取2s的时限。

7-22某上下级反时限过电流保护都采用两相两继电器接线和GL-15型过电流继电器.下级继电器的动作电流为5A,10倍动作电流的动作时限为0.5s,电流互感器变比为50/5A.上级继电器的动作电流也为5A,电流互感器变比为75/5A,末端三相短路电流Ik3=450A,试整定上级过电流保护10倍动作电流的动作时限.

解:

t1=t2+Δt=0.5+0.7=1.2(s)

7-23试整定习题3-12中变压器的定时限过电流和电流速断保护,其接线方式为三相三线电器式,电流互感器的变比为75/5A,下级保护动作时间为0.7S.变压器连接组为Yd11.

解:如右图所示:

(一)过电流保护:

(1)动作电流整定:

Iop.kA=krelkwIl.max/kreki

=1.3×1×2/0.8×15

=49.8A

选整流器动作电流50A,过电流保护一次侧动作电流为:

Iop=ki×Iop×KA/Kw

=115×50

=750A

(2)动作时限整定:

由线路1wLt 2wL保护配合K1,整定2wL的电流继电器时限曲线.

a.K1点短路1wL保护的动作电流倍数N1和初动作时限t1.

N1=Ik1(3)/IopL

由3-12所得Ik1=3kA , Ik2(3)=1.75kA

∴n1=3000/(15×50)=4

查GL-15电流继电器特性曲线得:t/n=10/15,t1=1s,k1点短路2wL倍数n2:

n2=3000/750=4

查表GL-15曲线,得t2=1-0.7=0.3s

(3)灵敏度检验:ks=1760×0.87/750=2.04>1.5

∴满足要求.

(二)电流速断保护的整定:

(1)电流整定

Iop.kA=1.5×1750/15=175A

Nqb=175/50=3.5

Iob(qb)=nqb×Iob(qb)=3.5×750/1.73=1517

灵敏度检验：ks=Ik.min/Iop1=3000/1517=1.97

∴zwL电流速断保护整定满足要求。

7-24试校验图7-55所示的10/0.4kV，1000kV A，Yyno接线的车间变电所二次侧干线末端发生短路时，两相两继电器接线过电流保护的灵敏度。已知过电流保护动作电流为10A，电流互感器变比为75/5A，0.4kA干线末端单相短路电流Ik(1)=3500A，如不满足要求，试整定零序电流保护。

解：（1）动作电流整定：

Iop.ka=Krel/Ki*0.25I2n

=1.2/15*0.25*1000/T3*0.4=28.9（A）

选DL-11/50电流继电器，线圈并联，动作电流整定Iop.ka=30A

保护一次侧动作电流为：I op1=Ki/Kw*Iop.Vka=15/1.0*30A=450A

（2）灵敏度校验

Ks=Ik.min/Iop1=3500/450=7.78》1.5

变压器零序电流保护灵敏度满足要求

7-25: 根据题意可知对该电动机保护装置的配置和整定:

(1)保护装置的设置:

因为水泵电动机在生产、过程中没有过负荷的可能,不装设过负荷保护;

电动机很重要且装在经常有人值班的机房内,需要自起动运行,不装设低电压保护;

仅装电流速断保护,采用两相继电器接线,电流互感器电流比为200／5A,继电器为DL-11／50.

(2) Iopk=30A, Iopl=1200A, ks=3.0＞2.0

第八章

8-3 操作电源有哪几种，直流操作电源又有哪几种各有何特点

答：二次回路的操作电源主要有直流操作电源和交流操作电源两类，直流操作电源有蓄电池和硅整流直流电源两种。

蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。

●铅酸蓄电池具有一定危险性和污染性，需要专门的蓄电池室放置，投资大。因此，在变电所中现已不予采用。

●镉镍蓄电池的特点是不受供电系统影响，工作可靠，腐蚀性小，大电流放电性能好，比功率大，强度高，寿命

长，不需专门的蓄电池室，可安装于控制室。在变电所（大中型）中应用普遍。

8-4蓄电池有哪几种运行方式

答：蓄电池的运行方式有两种：充电-放电运行方式和浮充电运行方式。

8-5 交流操作电源有哪些特点可以通过哪些途径获得电源

测控电路第五版李醒飞第五章习题答案

第五章 信号运算电路 5-1推导题图5-43中各运放输出电压，假设各运放均为理想运放。 (a)该电路为同相比例电路，故输出为： ()0.36V V 3.02.01o =?+=U (b)该电路为反相比例放大电路，于是输出为： V 15.03.02 1 105i o -=?-=-=U U (c)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为反相比例电路可知： ()15.03.0*2/11-=-=o U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有： ()()k U U k U U o 50/10/1o -=--- 于是解得： V 63.0o =U (d)设第一级运放的输出为1o U ，由第一级运放电路为同相比例电路可知： ()V 45.03.010/511o =?+=U 后一级电路中，由虚断虚短可知，V 5.0==+-U U ，则有： ()()k U U k U U o 50/10/1o -=--- 于是解得： V 51.0o =U 5-2 11 图X5-1 u

5-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。 （1）推导其输入与输出间的函数关系()4321,,,u u u u f u o =； （2）如果有122R R =、134R R =、148R R =、Ω=k 101R 、Ω=k 20f R ，输入4 321,,,u u u u 的范围是0到4V ，确定输出的变化范围，并画出o u 与输入的变化曲线。 （1）由运放的虚断虚短特性可知0==+-U U ，则有： f R u R u R u R u R u 0 44332211-=+++ 于是有： ??? ? ??+++-=44332211o U R R U R R U R R U R R U f f f f （2）将已知数据带入得到o U 表达式： ()4321o 25.05.02i i i i U U U U U +++-= 函数曲线可自行绘制。 5-4理想运放构成图5-45a 所示电路，其中Ω==k 10021R R 、uF 101=C 、uF 52=C 。图5-54b 为输入信号波形，分别画出1o u 和2o u 的输出波形。 前一级电路是一个微分电路，故()dt dU dt dU C R R i U i i o //*1111-=-=-= 输入已知，故曲线易绘制如图X5-2所示。 图X5-2 后一级电路是一个积分电路，故()??-=-=dt U dt U C R V o o 1122out 2/1 则曲线绘制如图X5-3所示。 图X5-3 /V

传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]

第一章 思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试 写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何 一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就 烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析 其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热 量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。 答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。

电工学简明教程第二版答案第二章

电工学简明教程第二版（秦曾煌 主编 ） 习题 A 选择题 2.1.1 （2） 2.2.1 （2） 2.2.2 （1 ） 2.3.1 （1） 2.3.2 （3） 2.4.1 （2） 2.4.2 （3） 2.4.3 （2） 2.4.4 （1） 2.5.1 （2）（4） 2.5.2 （1） 2.7.1 （1） 2.8.1 （3） 2.8.2 （2） 2.8.3 （3） 2.8.4 （3） B 基本题 2.2.3 U=220V,I 1=10A , I 2=5√2A U=220√2sin (wt )V U =220<00V i 1=10√2sin (wt +900)A i 1=10<900A i 2=10sin (wt ?450)A i 1=5√2

i ′=(4?j3)A =5e j (?36.90 ) i ′=5√2sin (wt ?36.90)A 2.4.5 (1)220V 交流电压 { S 打开 I =0A U R =U L =0V U C =220V S 闭合 U R =220V I = 220V 10Ω =22A U L =0V U C =0V } (2)U=220√2sin (314t )v { S 打开 { U R =wLI =10?22=220V U C =1 wc I =220V Z =R +j (wL ?1wc =10+j (10?1314? 1003140)=10 Ω I =U Z =220 10 =22 } S 闭合 {I =U |U |= 22010√2 = 11√2A U R =RI =110√2V U L =wLI =110 √2V U C =0V Z =R +jwL =10+j ?314?1 31.4 =10+j10 Ω } } 2.4.6 √R 2+(wL )2=U I √16002+(314L )2= 380I30?10?3 L=40(H) 2.4.7 { √R 2 +(wL ) 2 =2228.2 => 62+(314L )2=121 2 =>L =15.8(LL ) R =U I = 120 20I =6( Ω) } 2.4.8 I= U √R 2 +(2πfL )2 = 380 √2002 +(314?43.3) =27.7(mA) λ=cos φ1=R Z = 200013742.5 =0.146 2.4.9 W=2πf =314rad /s wL=314*1.65=518.1 I=U |Z |= √(28+20)2 +581.1 =0.367(A) U 灯管=R1?I =103V U 镇=√202+(518.1)2?0.367=190V U 灯管+U 镇=203》220 j2∏fL

测控电路课后答案

一．1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 2影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？ 影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 3为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？ 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括： （1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等；对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等 二．2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配； ②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低 2-7什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？ 有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。应用于要求共模抑制比大于100dB的场合，例如人体心电测量。 2-8 图2-8b所示电路，N1、N2为理想运算放大器，R4=R2=R1=R3=R，试求其闭环电压放大倍数。 由图2-8b和题设可得u01 =u i1 (1+R2 /R1) = 2u i1 , u0=u i2 (1+R4 /R3 )–2u i1 R4/R3 =2u i2–2

测控电路第五版李醒飞第4章习题答案

第四章信号分离电路 4-1简述滤波器功能，按照功能要求，滤波器可分为几种类型？ 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，即对不同频率信号的幅值有不同的增益，并对其相位有不同的移相作用。按照其功能要求，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻与全通五种类型。 4-2按照电路结构，常用的二阶有源滤波电路有几种类型？特点是什么？ 常用的二阶有源滤波电路有三种：压控电压源型滤波电路、无限增益多路反馈型滤波电路和双二阶环型滤波电路。 压控电压源型滤波电路使用元件数目较少，对有源器件特性理想程度要求较低，结构简单，调整方便，对于一般应用场合性能比较优良，应用十分普遍。但压控电压源电路利用正反馈补偿RC网络中能量损耗，反馈过强将降低电路稳定性，因为在这类电路中，Q值表达式均包含-Kf项，表明Kf过大，可能会使Q 值变负，导致电路自激振荡。此外这种电路Q值灵敏度较高，且均与Q成正比，如果电路Q值较高，外界条件变化将会使电路性能发生较大变化，如果电路在临界稳定条件下工作，也会导致自激振荡。 无限增益多路反馈型滤波电路与压控电压源滤波电路使用元件数目相近，由于没有正反馈，稳定性很高。其不足之处是对有源器件特性要求较高，而且调整不如压控电压源滤波电路方便。对于低通与高通滤波电路，二者Q值灵敏度相近，但对于图4-17c所示的带通滤波电路，其Q值相对R，C变化的灵敏度不超过1，因而可实现更高的品质因数。 双二阶环型滤波电路灵敏度很低，可以利用不同端输出，或改变元件参数，获得各种不同性质的滤波电路。与此同时调整方便，各个特征参数可以独立调整。适合于构成集成电路。但利用分立器件组成双二阶环电路，用元件数目比较多，电路结构比较复杂，成本高。 4-3测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式有几种类型？简述这些逼近方式的特点。 测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式可分为巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近与贝赛尔逼近三种类型。 巴特沃斯逼近的基本原则是在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内最为平坦。其特点是具有较为理想的幅频特性，同时相频特性也具有一定的线性度。 切比雪夫逼近的基本原则是允许通带内有一定的波动量ΔKp，故在电路阶数一定的条件下，可使其幅频特性更接近矩形，具有最佳的幅频特性。但是这种逼近方式相位失真较严重，对元件准确度要求也更高。 贝赛尔逼近的基本原则是使相频特性线性度最高，群时延函数τ(ω)最接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小，具有最佳的相频特性。但是这种

传热学课后习题

第一章 1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλt q ?= 2 .2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm 、 152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图) 。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B

电工学第六版课后答案

第一章习题 1－1 指出图1－1所示电路中A 、B 、C 三点的电位。 图1－1 题 1－1 的电路 解：图（a ）中，电流 mA I 512 26 .=+= , 各点电位 V C = 0 V B = 2×1.5 = 3V V A = (2+2)×1.5 = 6V 图（b ）中，电流mA I 12 46 =+=， 各点电位 V B = 0 V A = 4×1 = 4V V C =－ 2×1 = －2V 图（c ）中，因S 断开，电流I = 0， 各点电位 V A = 6V V B = 6V V C = 0 图（d ）中，电流mA I 24 212 =+=， 各点电位 V A = 2×(4+2) =12V V B = 2×2 = 4V V C = 0 图（e ）的电路按一般电路画法如图， 电流mA I 12 46 6=++=， 各点电位 V A = E 1 = 6V V B = (－1×4)+6 = 2V V C = －6V 1－2 图1－2所示电路元件P 产生功率为10W ，则电流I 应为多少? 解： 由图1－2可知电压U 和电流I 参考方向不一致，P = －10W ＝UI 因为U ＝10V, 所以电流I ＝－1A 图 1－2 题 1－2 的电路 1－3 额定值为1W 、10Ω的电阻器，使用时通过电流的限额是多少？

解： 根据功率P = I 2 R A R P I 316010 1.=== 1－4 在图1－3所示三个电路中，已知电珠EL 的额定值都是6V 、50mA ，试问哪个电 珠能正常发光？ 图 1－3 题 1－4 的电路 解： 图（a ）电路，恒压源输出的12V 电压加在电珠EL 两端，其值超过电珠额定值，不能正常发光。 图（b ）电路电珠的电阻Ω=Ω==12012050 6 K R .，其值与120Ω电阻相同，因此 电珠EL 的电压为6V ，可以正常工作。 图（c ）电路，电珠与120Ω电阻并联后，电阻为60Ω，再与120Ω电阻串联，电 珠两端的电压为V 41260 12060 ＝＋?小于额定值，电珠不能正常发光。 1－5 图1－4所示电路中，已知电压U 1 = U 2 = U 4 = 5V ，求U 3和U CA 。 解：根据基尔霍夫电压定律，对回路ABCDA 可写出方程 U 1＋U 2－U 3＋U 4 ＝0 U 3= U 1＋U 2＋U 4 = 5＋5＋5＝15V 对回路ACDA 可写出方程 U CA ＋U 3－U 4＝0 U CA ＝U 4－U 3＝5－15＝－10V 1－6 欲使图1－5所示电路中的电流I=0，U S 应为 多少？ 解：因为电流I=0， 所以I 1＝I 2＝ A 205154 .＝） ＋（ U S ＝5×0.2＝1V 图1－5 题1－6的电路 1－7 在图1－6所示三个电路中，R 1 = 5Ω，R 2 = 15Ω，U S = 100V ，I 1 = 5A ，I 2 = 2A 。 若R 2电阻两端电压U ＝30V ，求电阻R 3 。 解：A R U I 215 30 25=== A I I I 725514=+=+=

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3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作 用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为5000C ，)/(210 K m W ?=λ，3/7200m kg =ρ，)/(420K kg J c ?=，初始温度为250C 。问当它突然受到6500C 烟气加热 后，为在1min 内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系 数为 )/(122 K m W ?。 解：采用集总参数法得： ) exp(0 τρθθcv hA -=，要使元件报警则C 0500≥τ ) exp(65025650500τρcv hA -=--，代入数据得D ＝0.669mm 验证Bi 数： 05.0100095.04) /(3

测控电路课后答案(张国雄 第四版)

第一章绪论 1-1为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？ 为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。 生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。 产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。越是柔性的系统就越需要检测。没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。 1-2试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。 为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案，而这依赖于光刻的精确重复定位，依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行，都需要靠精密测量与控制保证它们轨道的准确性。 一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器，对点火时间、燃油喷射、空

电工学简明教程(第二版)第二章课后答案

2.4.5 有一由RLC 元件串联的交流电路，已知Ω=10R ，H L 4.311= ，F C μ3140 106 =。在电容元件的两端并联一短路开关S 。1）当电源电压为220V 的直流电压时，试分别计算在短路开关闭合和断开两种情况下电路中的电流I 及各元件上的电压R U ，L U ，C U ；2）当电源电压为正弦电压t u 314sin 2220=时，试分别计算在上述两种情况下电流及各电压的有效值 解：1）电源电压为直流时 短路开关闭合时，电容被短路，0=C U ， 由于输入为直流，感抗0==L X L ω，0=L U V U R 220=，22A == R U I R 短路开关断开时，电容接入电路，∞=C X ，电路断开0A =I ，0==L R U U ， 220V =C U ， 2）电源电压为正弦电压t u 314sin 2220=，可知314=ω 开关闭合时，电容被短路，0=C U 感抗Ω== 10L X L ω，A 2112 2 =+= L X R U I V I U L L 2110X == V I U R R 2110X == 开关断开时，电容接入电路容抗Ω== 101 C X C ω，感抗Ω==10L X L ω 22A ) (2 2 =-+= C L X X R U I V I U L L 220X == V I U R R 2110X == V I U C C 2110X == 本题要点：电阻电容电感性质，电容隔直通交，电感阻交通直；相量计算

2.4.10 无源二端网络输入端的电压和电流为V t u ）20314（sin 2220 +=， A t i ）33-314（sin 24.4 =，试求此二端网络由两个元件串联的等效电路和元件的 参数值，并求二端网络的功率因数以及输入的有功功率和无功功率 解：由电压和电流相位关系可知，电压超前电流，为感性电路 Ω=== 504 .4220I U Z 电压和电流相位差 53)(-33-20==? 6.053cos = Ω===3053cos 50cos ?Z R Ω===4053sin 50sin ?Z X L 有功功率W UI P 8.5806.0*4.4*220cos ===? 无功功率ar 4 .7748.0*4.4*220sin V UI Q ===? 本 题 要 点 ： i u C L C L I U Z R X X X X j R Z ???∠∠=∠=-∠-+=+=arctan )(R )X -(X 22C L 阻抗三角形，电压三角形，功率三角形

传热学第五版课后习题答案

传热学第五版课后习题答案

传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及 w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--?? =-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W) Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=?

1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ 铝＝237W/(m·K)，λ 黄铜 ＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ 铜>λ 铝 >λ 黄铜 >λ 钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0.

测控电路李醒飞习题答案

第三章 信号调制解调电路 3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。 3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？ 调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。 3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。 调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为： t mx U u c m s cos )(ω+= 式中 c ω──载波信号的角频率； m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。 图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。

传热学第五版课后习题答案(1)

传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚，导热系数为45W/, 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2 w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--??=-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W)Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为：

w f q5110 t t85155(C) h73 =+=+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ铝＝237W/(m·K)，λ黄铜＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K); 矿渣棉: λ=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K);

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1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a 、地面向冰雹导热所得热量； b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。 答：暖气片内的蒸汽或热水 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体；暖气片外壁 辐射 墙壁辐射 人体 电热暖气片：电加热后的油 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体 红外电热器：红外电热元件辐射 人体；红外电热元件辐射 墙壁 辐射 人体 电热暖机：电加热器 对流换热和辐射加热风 对流换热和辐射 人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射 人体 太阳照射：阳光 辐射 人体 5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸

腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热 融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热 5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界

测控电路课后习题汇总

习题参考答案 （时间仓促，难免有误，请指正，谢谢！） 1-3试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。 为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案，而这依赖于光刻的精确重复定位，依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行，都需要靠精密测量与控制保证它们轨道的准确性。 一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器，对点火时间、燃油喷射、空气燃料比、防滑、防碰撞等进行控制。微波炉、照相机、复印机等中也都装有不同数量的传感器，通过测量与控制使其能圆满地完成规定的功能。 1-4测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-5影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？ 影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 1-7为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？ 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括： （1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等； （5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、

电工学简明教程第二版答案

电工学简明教程第二版（秦曾煌主编）习题 A选择题 2.1.1（2） 2.2.1（2） 2.2.2 （1） 2.3.1（1） 2.3.2（3） 2.4.1（2） 2.4.2（3） 2.4.3（2） 2.4.4（1） 2.5.1（2）（4） 2.5.2（1） 2.7.1（1） 2.8.1（3） 2.8.2（2） 2.8.3（3） 2.8.4（3） B基本题 2.2.3 U=220V,, U=220V =V 2.2.4V 2.4.5 (1)220V交流电压 j2∏ fL 第2.2.2题

(2)U=220v 2.4.6= = L=40(H) 2.4.7 2.4.8 I===27.7(mA) λ= 2.4.9 W= wL=314*1.65=518.1 I===0.367(A) Z= w λ= P= Q= w

*=0.588(v) 2.5.3 (a) (b) (C) (d) (e) 2.5.4 (1) (2) 为电阻时， （3）为电容时， 2.5.5令, I2= =11< A I=I1+I2=11 P=UIcos 2.5.6 i1=22 i2= A2表的读数 I2=159uA A1表的读 数 I1=11 U比I超前所以R=10(L=31.8mH I=I1+I2=11 A读数为11 2.5.7 (a) Zab= (b) Zab= 2.5.8 (a) I==1+j1 (b) I= 2.5.9(A)Us=(-j5)*I=5-j*5 (b) Us=5*Is+(3+4j)*I=130+j*75 解：==0.707< U=(2+j2)*I+Uc=j2+1

令Ubc=10<则== UR=RI=5j=5

传热学第五版课后习题答案

如对你有帮助，请购买下载打赏，谢谢！ 传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 又根据牛顿冷却公式 管内壁温度为： 1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ铝＝237W/(m·K)，λ黄铜＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m·K)。由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。 1-5厚度δ为0.1m 的无限大平壁，其材料的导热系数λ＝100W/(m·K)，在给定的直角坐标系中，分别画出稳态导热时如下两种情形的温度分布并分析x 方向温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。 (1)t|x=0=400K, t|x=δ=600K; (2) t|x=δ=600K, t|x=0=400K; 解：根据付立叶定律 无限大平壁在无内热源稳态导热时温度曲线为直线，并且 x x 02121t t t t t dt x dx x x 0 δ δ==--?===?-- x x 0x t t q δλ δ==-=- （a ） (1) t|x=0=400K, t|x=δ=600K 时 温度分布如图2-5(1)所示 图2-5(1)