第1章 电力系统概论
1-1 什么叫电力系统？为什么要建立电力系统？
电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。
为了充分利用动力资源，降低发电成本，发电厂往往远离城市和电能用户，因此，这就需要输送和分配电能，将发电厂发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到用户。 1-2 供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所或高压配电所？ 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额定电压是如何规定的？为什么？ 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)。
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？
电能的质量指标是指电压质量、频率质量、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？ 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
%100N
N
U U U U -?=
?，式中%U ?为电压偏差百分数；U 为实际电压；N U 为额定电压。 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
max min max min
%100
N
U U U U U U U δδ=--=
? 式中，U δ为电压波动；%U δ为电压波动百分数；max U ，min U 为电压波动的最大值和最小值（kV ）；N U 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？
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，年发电量和年用电量。答案（略）
1-11画出中性点不接地系统A相发生单相接地时的相量图。
第2章负荷预测
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 什么叫年最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？
P持续运行一段时间后，消耗的电能答：年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷
max
恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是最大负荷利用小时。
P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年最大负荷
max
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P。
钟最大负荷
30
K是指平均负荷与最大负荷的比值。
负荷系数
L
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)τ，τ为发热时间常数。对中小截面的导体，其τ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
P e =P N
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：c d e P K P =。
式中，K d 为需要系数；P c 为计算负荷；P e 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K L ；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wL η；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K ∑。
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。
2-7 在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别直接相加？为什么？应如何正确计算？
答：不可以。需要考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即：
max
max max ()()(tan )()tan c e x i c e x i P bP cP Q bP cP ??∑∑?=+??=+??
∑∑
式中，()e i bP ∑为各用电设备组的平均功率，其中e P ∑是各用电设备组的设备总容量；x cP 为每组用电设备组中x 台容量较大的设备的附加负荷；max ()x cP 为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；max tan ?为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。
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=Fe Cu P P + 有功功率损耗为：
22
c T Fe Cu Fe Cu 0k N S P P P P P .N P P S c N S S ????
?=+=+≈+ ? ?????
无功功率=0Q Q +
△Q 0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：
2
c 0c k T 00N N N N S I S U Q Q Q Q Q S S 100100S ??
??????=+=+≈+ ? ?????????
％％
△P Fe 和△Q 0是与负荷无关，△P Cu 和△Q 与负荷有关
简化公式：
2
0k 20k T N
Pt P P I U Q S 100100
ββ≈+≈+％％（）
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 进行无功功率补偿，提高功率因数，有什么意义？如何确定无功补偿容量？ 答：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cc av av1av2Q P tg tg ??=（－），式中，Q cc 为补偿容量；P av 为平均
有功负荷，P av =αP c 或W a /t ，P c 为负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，W a
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△q c 表示（2）采用自动补偿Q cc =P c （tgφ1－tgφ2）
2-13 提高自然功率因素有哪些常用的方法？他们的基本原理是什么？ 答：提高自然功率因素的主要方法有：
1、 合理选择电动机的规格、型号
2、 防止电动机空载运行
3、 保证电动机的检修质量
4、 合理选择变压器的容量
5、 交流接触器的节电运行
他们的基本原理是在不添置任何补偿设备的情况下，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因素提高。
2-14 并联电容器的补偿的装设有几种？各有何特点？适用于什么场合？ 答：并联电容器的补偿的装设有一下几种：
1、 高压集中补偿，指将高压电容器组集中装设在总降压变电所的6～10kV 母线上。
该补偿方式只能补偿总降压变电所的6～10kV 母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在即也内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较后两种补偿方式差。但由于装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。且总降压变电所6～10kV 母线停电机会少，因此电容器利用率高。这种方式在一些大中型企业中应用相当普遍。
2、 低压集中补偿，是指将低压电容器集中装设在车间变电所或建筑物变电所的低压
母线上。该补偿方式只能补偿车间变电所或建筑物变电所低压母线前变电器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备则不起补偿作用。但其补偿范围比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。这种低压电容器补偿屏一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便。该补偿方式在用户中应用相当普遍。 3、 单独就地补偿（个别补偿或分散补偿），是指在个别功率因素较低的设备旁边装设
补偿电容器组。该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。同时存在小容量电容器的单位价格、电容器易受到机械震动及其他环境条件影响等缺点。所以这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿的场合。
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%，cos N ?=0.62，N η=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 ，cos N ?=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：
e1 P 7.52kW 43kW 310kW 57kW =?+?+?=
对于反复短时工作制的设备，其设备容量为：
电焊机：e2P 420.62kW 20.2 kW =?=
吊车：e3 P 239.6kW 50.1kW == 所以，它们的总的设备容量为：
()e1e2e3P P P P 5720.250.1 kW 127.3 kW =++=++=总
2-17 已知有一汽车拖拉机厂每年生产拖拉机2400台，汽车1200辆，试用估算法求该厂的计算负荷。
解：查询资料得知，生产拖拉机的单位产品耗电量为5000～8000kWh ，这里估算取6500kWh/台；生产汽车的单位产品耗电量为1500～2500kWh ，这里估算取2000kWh/辆。 年最大负荷利用小时数取4960h 。
1112400650015600000a W a m kWh kWh ==?= 222120020002400000a W a m kWh kWh ==?=
12
max
156000002400000
4394.534096
a a c W W P kW kW T ++=
=
=
2-18 某厂金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
2
2
0.1/S 60m 32m 1920m
kW m ρ==?=
av P S 0.11920192 kW kW ρ==?=
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，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：P c1=840kW ，Q c1=680kvar ；P c2=920 kw ，Q c2=750 kvar ；P c3=850 kw ，Q c3=700 kvar ； P c4=900 kw ，Q c4=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 0.8,0.65,cos 0.8,tan 0.75d K b ??==== 010.830061440c d e P k p kW =?=??=
00tan 14400.75var 1080var c c Q P k k ?=?=?=
()
()e c 0c 1c 2c 3c 4
P K P P P P P 0.9
1440840920850
900k W 4455 k W
=?++++=?++++=()()e c 0c 1c 2c 3c 4
Q K Q Q Q Q Q 0.9
1080680
750700
720k v a r 3537
=?++++=?++++=22(4452235372)5688.36e S Pe Qe VA KVA =+=+=
5688.36
548.011.736
ce n
I A A U =
==?
高压侧10.0154540.33e e e P P S kW =+=
高压侧
110.063878.3var 5971.25e e e e Q Q S k S kVA
=+===
198.62ce n
I A U =
=
答：该总降压变电所高压侧总的计算负荷P e1=4540.33 kw ，Q e1=3878.3 kvar ，S e1=5971.25，I ce1=98.62A
2-20 某车间采用一台10/0.4kV 变压器供电，低压负荷有生产用通风机5台共60kW ，点焊机（ε=65%）3台共10.5kW ，有连锁的连续运输机械8台共40kW ，5.1kW 的行车（ε=15%）2台。试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。 解：通风机1110.8,cos 0.8,tan 0.75d K ??===
1111110.86048tan 48 1.73var 83.04var
c d e c c P K P kW kW Q P k k ?==?===?=
点焊机2220.35,cos 0.6,tan 1.33d K ??===
222222220.6510.58.470.358.47 2.96tan 2.96 1.33var 3.94var
e N c d e c c P P kW kW P K P kW kW Q P k k ?=====?===?=
有连锁的连续运输机械3330.7,cos 0.75,tan 0.88d K ??===
3333
330.74028tan 280.88var 24.64var
c d e c c P K P kW kW
Q P k k ?==?===?=
行车4440.15,cos 0.5,tan 1.73d K ??===
444444440.1510.2 3.950.15 3.950.59tan 0.59 1.73var 1.03var
e N c d e c
c P P kW kW P K
P kW kW Q P k k ?=====?===?=
同时系数取,0.9p q K K ∑∑= 车间计算负荷为：
0.9(48 2.96280.59)71.600.9(83.04 3.9424.64 1.03)var 101.39var 124.12179.16c p ci c q ci c c P K P kW kW
Q K P k k S kVA I A A ∑∑==?+++===?+++====
=
=∑∑
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： d111K 0.2,cos 0.5,tan 1.73??===
110.215230.4
30.4 1.7352.6
c c P k W k W Q k W k W =?==?=
通风机组：d222K 0.8?
,cos 0.8,tan 0.75??===
c2c2P 0.86kW 4.8kW Q 4.80.75kW 3.6kW
=?==?=
车间的计算负荷:
()(
)c c c ce N P 0.930.4 4.8kW 31.68kW Q 0.952.6 4.8kW 50.58kW S 59.68kVA I S 59.68/(1.7320.38)90.7A
=?+==?+=====?=
二项式法: 查表A-1可得：
冷加工机床:111110.14,0.4,5,cos 0.5,tan 1.73b c x ??=====
()()e 1x 1(bP )0.14152kW 21.28kW
cP 0.410722 4.5kW 13.2kW
∑=?==?+?+?=
通风机组:222220.65,0.25,5,cos 0.8,tan 0.75b c x ??=====
因为n=6＜2x 2 ,取x 2=3.则
()e 2x 2(bP )0.656kW 3.9kW
cP 0.253kW 0.75kW
∑=?==?=
显然在二组设备中 第一组附加负荷(cP x )1最大 故总计算负荷为：
c c c c e N P (21.28 3.913.2kW)38.38kW
Q 21.281.73 3.90.7513.21.73)kvar 62.56kvar S 73.4kVA I S /)111.55A
=++==?+?+?=====（
2-22 某220/380V 三相四线制线路上接有下列负荷：220V 3kW 电热箱2台接于A 相，6kW1台接于B 相，4.5kW 1台接于C 相；380V 20kW （ε=65%）单头手动弧焊机1台接于AB 相，6kW （ε=10%）3台接于BC 相，10.5kW （ε=50%）2台接于CA 相。试求该线路的计算负荷。 解：（1）电热箱的各相计算负荷 查表A-1得，0.7,cos 1,tan 0d K ??===，因此各相的有功计算负荷为： A 相 10.732 4.2cA d eA P K P kW kW ==??= B 相 10.761 4.2cB d eB P K P kW kW ==??= C 相 10.7 4.51 3.15cC d eC P K P kW kW ==??= （2）单头手动弧焊机的各相计算负荷
查表A-1得，0.35,cos 0.35,tan 2.68d K ??===；查表2-4得，cos 0.35?=时，则
1.270.271.051.63
AB A BC B CA C AB B BC C CA A AB A BC B CA C AB B BC C CA A p p p p p p q q q q q q ------------======-======
将各相换算成100%ε=的设备容量，即：
1232016.1263 5.6910.5214.85AB N BC N CA N P kW kW P kW kW P kW kW
=====?===?=
各相的设备容量为 A 相
[1.2716.12(0.2714.85)]16.46(1.0516.12 1.6314.85)41.13var eA AB A AB CA A CA eA AB A AB CA A CA P p P p P kW kW Q q P q P kW k ----=+=?+-?==+=?+?=
B 相 [1.05 5.69(0.27)16.12] 1.62(1.27 5.69 1.6316.12)var 33.50var eB B
C B BC AB B AB eB BC B BC AB B AB P p P p P kW Q q P q P k k ----=+=?+-?==+=?+?=
C 相 [1.2714.85(0.27) 5.69]17.32(1.0514.85 1.63 5.69)var 24.87var eC CA C CA BC C BC eC CA C CA BC C BC P p P p P kW kW Q q P q P k k ----=+=?+-?==+=?+?=
各相的计算负荷为 A 相
220.716.4611.520.741.13var 28.79cA d eA cA d eA P K P kW kW Q K Q k kW ==?===?=
B 相 220.7 1.62 1.130.733.50var 23.45cB d eB cB d eB P K P kW kW Q K Q k kW ==?===?=
C 相 220.717.3212.120.724.87var 17.41cC d eC cC d eC P K P kW kW Q K Q k kW
==?===?=
（3）各相总的计算负荷为（设同时系数为0.95） A 相
1212()0.95(4.211.52)14.93()0.95(028.79)27.35cA cA cA cA cA cA P K P P kW kW Q K Q Q kW kW ∑∑=+=?+==+=?+=
B 相 1212()0.95(4.2 1.62) 5.53()0.95(033.50)31.83cB cB cB cB cB cB P K P P kW kW Q K Q Q kW kW
∑∑=+=?+==+=?+=
C 相
1212()0.95(3.1512.12)14.51()0.95(017.41)16.54cC cC cC cC cC cC P K P P kW kW Q K Q Q kW kW
∑∑=+=?+==+=?+=
（4）总的等效三相计算负荷
因为A 相的有功计算负最大，所以14.93,27.35var c m cA c m cA P P kW Q Q k ??====，则
3314.9344.79
3327.35var82.05var
93.48
142.03
c c m
c c m
c
c
P P kW kW
Q Q k k
S KVA
I A A
?
?
==?=
==?=
==
===
2-23 某厂机械工车间变电所供电电压10kV，低压侧负荷拥有金属切削机床容量共920kW，通风机容量共56kW，起重机容量共76kW（ε=15%）,照明负荷容量42kW（白炽灯），线路额定电压380V。试求：
（1）该车间变电所高压侧（10kV）的计算负荷,,,cos
c c c c
P Q S I?
及
（2）若车间变电所低压侧进行自动补偿，功率因数补偿到0.95，应装BW0.4-28-3型电容器多少台？
（3）补偿后车间高压侧的计算负荷,,,cos
c c c c
P Q S I?
及，计算视在功率减小多少？
解：（1）查表A-1
小批量金属切削机床：
111
111
111
0.2,cos0.5,tan 1.73
0.2920184
tan184 1.73var318.32var
d
c d e
c c
K
P K P kW kW
Q P k k
??
?
===
==?=
==?=
通风机：
222
222
222
0.8,cos0.8,tan0.75
0.85644.8
tan44.80.75var33.6var
d
c d e
c c
K
P K P kW kW
Q P k k
??
?
===
==?=
==?=
起重机：
3
33
333
0.2,cos30.5,tan3 1.73
20.47611.78
tan11.78 1.73var20.38var
d
c d e
c c
K
P K kW kW
Q P k k
??
?
===
===
==?=
照明：4
1
42
0var
c
c
P kW
Q k
=
=
总的计算负荷为（设同时系数为0.95）
1234
1234
1
()0.95(18444.811.7842)268.45
()0.95(318.3233.620.380)var353.69var 444.03
cos0.60
c c c c c
c c c c c
c
c
c
P K P P P P kW kW
Q K Q Q Q Q k k
S kVA
P
S
?
∑
∑
=+++=?+++=
=+++=?+++=
==
==
变压器的功率损耗为
0.0150.015444.03 6.66
0.060.06444.03var26.64var
T c
T c
P S kW kW
Q S k k
?==?=
?==?=
变电所高压侧总的计算负荷为
'275.11
'380.33var
'469.40
'27.10
c c T
c c T
c
c
P P P kW
Q Q Q k
S kVA
I A A
=+?=
=+?=
==
===
变电所高压侧的功率因数为
'
cos'0.586
'
c
c
P
S
?==
（2）
10
'(tan tan)268.45[tan(arccos0.60)tan(arccos0.95)]268.45var
268.45
10
28
cc c
Q P k
n
??
=-=?-=
==
实际补偿容量为280kvar
（3）变电所低压侧视在计算负荷为
'
1
'
'
278.38
0.015278.38 4.18
0.06278.38var16.70var
c
T
T
S kVA
P kW kW
Q k k
==
?=?=
?=?=
变电所高压侧总的计算负荷为
'''
21
'''
21
'
2
268.45 4.18272.63
353.6928016.7090.29var
287.19
469.4287.19182.21
c c T
c c T
c
P P P kW
Q Q Q k
S kVA
S kVA
=+?=+=
=+?=-+=
==
?=-=
变电所高压侧的功率因数为
'
2
'
2
cos'0.95
c
c
P
S
?==
2-24 某厂10kV母线上的有功计算负荷为320kW，平均功率因数为0.67。如果要使平均功率因数提高到0.9，在10kV母线上固定补偿，则需要装设BW型并联电容器的总容量是多少？并选择电容器的型号和个数。
解：
1
tan tan(arccos0.67) 1.1080
av
?==
2
tan tan(arccos0.9)0.4843
av
?==
1212(tan tan )(tan tan )=0.75320(1.1080-0.4843)kvar =149.688kvar
n=/149.688/10=15
cc av av av aL c av av cc cN Q P K P Q q ????=-=-??= 考虑到三相均衡分配，每相装设5个，此时并联电容器的实际补偿容量为150kvar 。选择BW-10.5-10-1型电容器15个。
2-25 某工具厂全年消耗的电能W a 为2500万度，W r 为2100万度，供电电压为10kV 。其平均有功功率和平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，需装设BWF10.5-30-1并联电容器多少台？
解：7
/ 2.510/87602853.88av a P W t kW ==?=
1112tan 2100/25000.84cos cos(arctan 0.84)0.77(tan tan )=2853.88(0.84-0.4843)kvar =1015.13kvar
n=/1015.13/30=34
av av cc av av av cc cN Q P Q q ????=====-?=
考虑到三相平衡应装设36台，每相12台。
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：
（1）全厂计算负荷及平均功率因数；
（2）功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？
（3）若在10kV 侧进行固定补偿，应装BW —10.5—16—1型电容器多少台？ （4）补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数。 解：(1)
11223344720,510var 580,400var 630,490var 475,335var
P kW Q k P kW Q k P kW Q k P kW Q k ========
全厂计算负荷：
2164.51561.5var
cos cos(arctan )cos(31.88)0.81
Sp pc Sp Qc P k S kW Q k S k F F =?==?===?=
（2）cos 0.9F <
所以不满足，应补偿到0.9 （3）
12(tan tan )394.27var /1624
cc av cc Q P F F k n Q =-===
( 4 ) 补偿后功率因数av av cosF P /s 0.92==
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。
课后习题复习 一、填空题 1．由发电机、变压器、输配电线路和用户组成的整体称为电力系统。 2．电力网是由变压器和输配电线路组成的。 3．变电所从规模上分可分为枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。 4．变压器中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障时，故障电流也很很_小__，所以它也属于小接地电流系统__。 5．根据电压等级一般电力网有有高压网络、中压网络和低压网络3级网络。 6．通常根据使用的一次能源不同将电厂分成____火力发电厂__、_水力发电厂_、__核电厂_和_新能源发电厂_等。 7．对于500kV输电线路，通常输送容量___1000~1500___、输送距离__150~850___。8．通常电力的传输主要有直流与交流_两种方式。 9．通常电能质量主要有_电压__和_频率两部分。 10．火力发电厂使用的一次能源主要是__煤____、_油_和天然气__ 二、选择题 11．枢纽变电所二次电压一般为( A )。 A．220kV或110kV B．330kV或500kV C．110kV或10kV D．35kV或10kV 12．我国110kV及以上电压等级的电力系统均属于( D )。 A．小接地系统B．中性点不接地电流系统 C．中性点经消弧线圈接地系统D．大接地电流系统 13．柔性交流输电系统的英文缩写是( C )。 A．SVC B．UPFC C．FACTS D．STATCOM 14．中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变而非故障相对地电压升高到原来相电压的( B )。 33 A．3倍B．倍C．/2倍D．2倍 15．发电机额定电压高于所供电网额定电压的( C )。 A．7% B．2% C．5% D．10% 16．220V单相供电电压允许偏差为( A )。 A．+7%～－10% B．+5%～－10% C．+7%～－5% D．+5%～－5% 17．用电设备的额定电压规定与供电电网的额定电压(B )。 A．高5% B．相同C．高7% D．高10% 18．35kV及以下电压等级的电力系统属于( A )。 A．小接地系统B．中性点直接接地电流系统 C．大电流接地系统D．大接地电流系统 19．静止无功补偿器是( C )。 A．SVC B．UPFC C．STATCOM D．FACTS 20．变压器直接与发电机相连，则其一次绕组额定电压应与发电机额定电压( B ) 。 A．高5% B．相同C．高7% D．高10% 21．什么是电力系统？它的作用是什么？ 由发电机、变压器、输配电线路和用户组成的整体称为电力系统。起着生产、分配、输送和消耗电能的作用。
1-1试述电力系统的组成及各部分的作用？ 各级电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电及用电的整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成： （1）发电将一次能源转换成电能的过程即为“发电”。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。 （2）变电与配电 变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。 仅用于接收和分配电能，而没有变压器的场所称为配电所 （3）电力线路电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。 （4）电能用户包括工业、企业在内的所有用户（用电单位），使用（消耗）电能 1-4 电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？ 答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。 1）中性点不接地系统 特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 2）中性点经消弧线圈接地系统 特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。 3）中性点直接接地系统 特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。电气设备绝缘水平可按相电压考虑。在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。 2--2在供电系统设计中，考虑上述因素后就需要确定一个最大的、恒定不变的等效负荷来代替实际变化的真实负荷，作为工程设计的依据。该最大的、恒定不变的等效负荷（假想负荷）在供电系统工程设计中称为计算负荷。 实际负荷：真实存在、随机变化的； 计算负荷：假想最大的、恒定不变的等效负荷； 假想负荷于实际负荷之间的关系（等效含义）： 根据计算负荷所选择的配电设备，在实际负荷长期作用下，其温升不超过配电设备在规定使用年限内所允许的最高温升。 即：用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与计算负荷（等效负荷）产生的热效应相同。 计算负荷是供电系统结构设计、导线及变压器等配电设备参数选择的依据。 从发热的角度分析，计算负荷在数值上等于用户典型日负荷曲线中的30min最大平均负荷P30。 变压器台数选择应考虑哪些因素？什么是明备用？什么是暗备用？ 答：台数选择考虑因素：（1）供电可靠性要求（2）负荷变化与经济运行（3）集中负荷容量大小 明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用，此时两台变压器均按最大负荷
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。
第 1章 电力系统概论 1-1 什么叫电力系统？为什么要建立电力系统？ 电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电 能用户组成的一个整体。 为了充分利用动力资源， 降低发电成本， 发电厂往往远离城市和电能用户， 因此， 这就需要 输送和分配电能，将发电厂发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到用户。 1-2 供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所或高压配电所？ 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额定电压是如何规定的？为什么？ 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 ）。 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？ 电能的质量指标是指电压质量、频率质量、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？ 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 U N 100 ，式中 U %为电压偏差百分数； U 为实际电压； U N 为额定电压。 U N 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% U max U min 100 U N 式中， U 为电压波动； U% 为电压波动百分数； U max ， U min 为电压波动的最大值和最 小值（ kV ）；U N 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？ 点直接接地系统。 中性点不接地电力系统发生单相接地时， 为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大 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。 U max U min 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 接地相对地电压为零， 电容电流 倍，但各相间电压（线电压）仍然
1．供配电一次设备有哪些？ 答：一次设备按功能分为如下几类： （1）生产和变换设备：包括将机械能转换为电能的电动机，变换电压等级的变压器，将高电压,大电流转换为低电压或小电流以供二次设备测量的互感器等。 （2）开关设备：用来控制一次回路的接通和断开，包括高电压断路器·隔离开关·负荷开关·离合器·分断器磁力启动器等。 （3）保护设备：用来对一次回路过压或过电流进行保护的设备，包括限制短路电流的电抗器·高低压熔断器·避雷器等。 （4）载流导体：传输电流的软·硬导体，如各种类型的架空线路和电力线缆等。 （5）补偿设备：用来补偿无功功率，如并联电容器等。 （6）成套设备：将有关一次设备及二次设备安电路接线方案的要求，组合为一体的电气装置，如高低压开关柜，低压配电箱等。 2．供配电一次设备的选择有哪些原则？如何选择变压器容量和台数？ 答：电气设备不管用途和工作环境有何差异，他们的选择原则都遵循一下的三个原则： 1按正常工作条件选择原则 2按短路条件效验原则 3开关设备断流能力效验原则 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) 3．SF6高压断路器和真空断路器各自有哪些优点？适用于哪些场合？ 答：SF6高压断路器的主要优点是：开断速度快，适用于需频繁操作的场所； 真空断路器的优点在于：灭弧室密封，电弧和金属热蒸汽不外泄，且不容易因潮湿，灰尘，有害气体等影响而降低他的性能；操作结构简单，整体体积小，重量轻；开断能力较强；灭弧时间短，触头消耗小，寿命长，适合于需要频繁开断的场合。 4-11.氧化锌避雷器比传统的避雷器有哪些优点？其主要技术参数有那些阿？ 答：与由SiC阀片和串联间隙构成的传统避雷器相比，氧化锌无间隙避雷器具有下述优点：①结构简单，适合大规模自动化生产，尺寸小，重量轻，造价低廉。②保护性能优越。由于ZnO阀片具有优异的伏安特性，残压更低；在整个过电压作用期间均能释放能量，没有火花，所以不存在放电时延，具有很好的陡波响应特性，特别适用于GIS气体绝缘变电站、直流系统的保护。③耐重复动作能力强，只吸收过电压能量，不需吸收续流能量。④通流容
1-1 什么叫电力系统？为什么要建立电力系统？ 电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。 为了充分利用动力资源，降低发电成本，发电厂往往远离城市和电能用户，因此，这就需要输送和分配电能，将发电厂发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到用户。 1-2 供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降 压变电所或高压配电所？ 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额定 电压是如何规定的？为什么？ 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)。 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？ 电能的质量指标是指电压质量、频率质量、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？ 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 %100N N U U U U -?= ?，式中%U ?为电压偏差百分 数；U 为实际电压；N U 为额定电压。 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 max min max min %100 N U U U U U U U δδ=--=? 式中，U δ为电压波动； %U δ为电压波动百分数；max U ，min U 为电压波动的最大值和最小值（kV ）；N U 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？ 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 ；
第1章 电力系统概论 1-1 什么叫电力系统？为什么要建立电力系统？ 电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。 为了充分利用动力资源，降低发电成本，发电厂往往远离城市和电能用户，因此，这就需要输送和分配电能，将发电厂发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到用户。 1-2 供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所或高压配电所？ 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额定电压是如何规定的？为什么？ 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)。 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？ 电能的质量指标是指电压质量、频率质量、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？ 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 %100N N U U U U -?=?，式中%U ?为电压偏差百分数；U 为实际电压；N U 为额定电压。 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 max min max min %100N U U U U U U U δδ=--=? 式中，U δ为电压波动；%U δ为电压波动百分数；max U ，min U 为电压波动的最大值和最小值（kV ）；N U 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。
工厂供电复习题 一、填空题 1.发电厂按其所利用的能源不同，主要分为____水力发电_______、火力发电、和核能发电。 2. 计算负荷P30：全年负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小时的__平均功率______________。 3. 计算负荷P30：全年负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小时的平均功率 4. 工厂的___电力负荷 ______________________分一级负荷、二级负荷、三级负荷。 5. 发生短路后产生危害效应有：_______电动效应__________________、_____热效应_________________。 6. 配电所（distribution substation）担负着从电力系统受电，然后的__直接配电___________任务。 7. 电弧是电气设备运行中因分断电路空气______电离发生弧光_____________________的一种物理现象。 8. 一次电路：（主电路、主接线）变配电所中承担____输送_____和____分配_____电能任务的电路。 9. 高压断路器（QF）：具有完善的灭弧能力功能: 通断正常负荷电流; 接通和承受一定的短路电流; 在保护装置作用下______自动跳闸__________________________________，切除短路故障。 10. 导线和电缆选择条件：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度和___机械强度___________。 11. 前后熔断器之间的选择性配合：要求线路在发生故障时，_______靠近________________故障点的熔断器首先熔断，切断故障部分。 12. 二次回路组成：控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和___自动化系统________________等。 13.二次回路按用途：断路器控制操作、信号、测量和监视回路、__继电保护________和自动装置回路。 14. 低压触电（电伤）：低压数十毫安级电流人体的__局部器官________________，受到损害重则亡。 15.影响安全电流的因素有触电时间；___电流性质__________________；电流路径；体重和健康状况。 16.触电的急救处理有脱离电源、急救处理__人工呼吸法______________胸外按压心脏的人工循环等方法。 17. 照明技术：一般是指采用___电气发光________________________________照明的光照运用技术。 18.光是一种波长比毫米无线电波短而比x射线长的___电磁波________，而所有电磁波都具有辐射能 19.国际照明委员会把灯具分为、____直接照明型_____________________半直接照明型、_______________________、半间接照明型、间接照明型。 20. 经济运行：电力系统__有功损耗小_____________________、__经济效益最佳_________________的一种运行方式 21. 工厂自备电源有_柴油发电机组自备电源__________________________；交流不停电电源（UPS） 22. 衡量电能质量的基本参数：_____频率______________、____电压_____________。
供配电技术复习题及答案 第一章 1、平均额定电压的应用场合为 A.受供电设备 B.线路 C.变压器 D.以上全部 2、电能的质量标准是 A.电压、频率、波形 B.电压、电流、频率 C.电压、电流、波形 D.电压、电流、功率因数 3、国家标准GB12325-90《电能质量?供电电压允许偏差》规定:10kV及以下三相供电电压允许偏差为 A.?10% B.?7% C.?5% ，7%，,10% 4、人们俗称的“地线”实际上是 A.中性线 B.保护线 C.保护中性线 D.相线 5、如果系统中的N线与PE线全部分开，则此系统称为( )系统。 A.TN-C B.TN-S C.TN-C-S D.TT 6、中性点不接地的电力系统当发生单相接地时，正常相对地电压 A.升高为原来的3倍 B.降低为原来的3倍 C.降低为原来的倍 D.升高为原来的倍 7、我国110kV及以上的超高压系统的电源中性点，通常采用运行方式为 A.不接地 B.直接接地 C.经消弧线圈接地 D.随便 8、我们通常以( )为界线来划分高压和低压。 A.1000V B.220V C.380V D.1000KV 9、从供电的角度来说，凡总供电容量不超过( )的工厂，可视为小型工厂。 A.500kVA B.100kVA C.5000kV D.1000kV
第二章测试题: 1、如果中断供电将在政治、经济上造成较大损失的称为 A.一级负荷 B.二级负荷 C.三级负荷 D.保安负荷 2、南方某厂的夏日负荷曲线上P占的时间为10h，冬日负荷曲线上P占的时间11为2h，则年负荷曲线上P占的时间为 1 A.12h B.2330h C.2050h D.4380h 3、某厂的年最大负荷为1752kW,T为4000h则年平均负荷为 max A.800kW B.19200kW C.1752kW D.159.87kW 4、某电焊变压器铭牌额定容量S=42KVA暂载率ε%=60功率因数N N COSφ=0.62，η=0.85，给该电焊变压器供电的支线负荷P为 N C A.20.2kW B.40.34kW C.23.76kW D.47.46kW 5、某工厂全年用电量为:有功电度600万度，无功电度7480万度，则该厂的平均功率因数为 A.0.78 B.0.62 C.0.56 D.0.44 46、某厂全年用电量为800×10kW.h,原功率因数为0.67，现欲补偿到0.9，则装设BW--10.5--14--1型电容器个数为 A.41个 B.35.6个 C.36个 D.42个 7、变压器的有功功率损耗由___两部分组成 A.有功损耗和无功损耗 B.铁损和铜损 C.电阻损耗和电抗损耗 D.以上都不对 8、满负荷的负荷指的是。 A.动力负荷 B.耗用电能的用电设备 C.耗用电能的用电单位 D.用电设备所耗用的电功率 9、负荷持续率表征___设备的工作特性 A.连续工作制 B.短时工作制 C.断续同期工作制 D.长期工作制
第五章 电气设备的选择 5-1 电气设备选择的一般原则是什么? 答：电气设备的选择应遵循以下3项原则： (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：（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，) 3(sh I 为冲击电流有效值，m ax I 为电气设备的极限通过电流有效值。 （4）热稳定校验 式中，t I 为电气设备的热稳定电流，t 为热稳定时间。 （5）开关电器流能力校验 对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力。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max .K oc S S 5-3跌落式熔断器如何校验其断流能力? 答：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。 5-5 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。
第六章电力线路 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）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。 （2）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。 答：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：（1）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. （2）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。（3）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 对电压要求较高。 6-4三相系统中的中性线（N线）截面一般情况下如何选择？三相系统引出的两相三线制线 路和单相线路的中线截面又如何选择？3次谐波比较严重的三相系统的中性线截面又如何 选择？ 答：（1）一般三相四线制线路中的中性截面S，应不小于相线截面S的一半，即 S00.5S （2）由三相系统引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流相等，故中 性截面与相线截面相同，即
供配电技术习题答案第3章-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第3章短路电流计算 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 答：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？
第一章 1-1试述电力系统的组成及各部分的作用？ 各级电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电及用电的整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成： （1）发电将一次能源转换成电能的过程即为“发电”。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。 （2）变电与配电 变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。 仅用于接收和分配电能，而没有变压器的场所称为配电所 （3）电力线路电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。 （4）电能用户包括工业、企业在内的所有用户（用电单位），使用（消耗）电能 1-4 电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？ 答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。 1）中性点不接地系统 特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 2）中性点经消弧线圈接地系统 特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。 3）中性点直接接地系统 特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。电气设备绝缘水平可按相电压考虑。在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。 1-5简述用户供电系统供电质量的主要指标及其对用户的影响 答： 决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。 影响：①当电压出现偏差时会对用电设备的良好运行产生影响；电压波动和闪变会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常；出现高次谐波会干扰自动化装置和通信设备的正常工作；产生三相不对称电压会影响人身和设备安全。②频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。③根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。 1-6试分析中性点不接地系统发生单相接地后，系统的电压会发生什么变化？此时流经故障点的电流如何确定？ 答：中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 1-7中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈对容性电流的补偿方式有哪几种？一般采用哪一种？为什么？ 答：全补偿方式、欠补偿方式、过补偿方式
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. 易凯（6101103185） 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：