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短路练习题### 短路练习题#### 一、选择题1. 在电路中，若两个电阻并联，下列哪种情况会导致短路？A. 电阻值相同B. 电阻值不同C. 其中一个电阻的电阻值接近0D. 两个电阻的电阻值都很大2. 短路电流的计算公式是：A. \( I = \frac{V}{R} \)B. \( I = V \times R \)C. \( I = \sqrt{\frac{V^2}{R}} \)D. \( I = \frac{1}{R} \)3. 以下哪个因素不会导致电路短路？A. 绝缘材料老化B. 导线接触不良C. 电路设计不合理D. 电路中使用了高阻值电阻4. 短路保护装置的作用是：A. 增加电路的负载能力B. 减少电路的损耗C. 保护电路不受短路电流的损害D. 增加电路的稳定性5. 电路发生短路时，以下哪个现象不会发生？A. 电流急剧增大B. 电压急剧下降C. 电路元件损坏D. 电路的功率增加#### 二、填空题6. 当电路中发生短路时，由于电阻值接近_____，电流会急剧增大。
7. 短路电流的大小与电源电压和电阻值成_____关系。
8. 电路中的过载保护装置通常包括熔断器、断路器等，它们可以在电路发生_____时自动切断电路。
9. 在电路设计中，应避免使用_____的电阻，以防止电路短路。
10. 电路短路可能导致的后果包括火灾、设备损坏等，因此需要采取_____措施。
#### 三、判断题11. 电路中所有元件的电阻值都很大，就一定不会发生短路。
（对/错）12. 短路电流的大小与电源电压成正比，与电阻值成反比。
（对/错）13. 电路发生短路时，电路中的电流会减小。
（对/错）14. 电路设计时，可以不考虑短路保护措施。
（对/错）15. 电路中使用过小的电阻会导致短路。
（对/错）#### 四、简答题16. 简述电路短路的基本概念及其可能造成的危害。
17. 描述电路中短路保护装置的工作原理。
18. 解释为什么电路设计时需要考虑短路保护措施。
习题和思考题3-1.什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？短路电流计算的目的是什么？答：所谓短路，就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。
其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。
在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。
三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。
在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相对称短路的几率最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。
供电系统发生短路的原因有：（1）电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。
造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。
（2）运行人员不遵守操作规程发生的误操作。
如带负荷拉、合隔离开关（内部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置），检修后忘拆除地线合闸等；（3）自然灾害。
如雷电过电压击穿设备绝缘，大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。
发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大（通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。
同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零。
因此，短路将会造成严重危害。
（1）短路产生很大的热量，造成导体温度升高，将绝缘损坏；（2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏；（3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏；（4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便；（5）严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃；（6）单相对地短路时，电流产生较强的不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。
高专《工厂供电》习题解答刘介才编前言本习题解答是应采用本人编《工厂供电》高专教材的部分任课教师的要求、并在出版社有关编辑的大力支持下编写的,供教师教学和批改学生作业时参考.由于习题中涉及的一些技术参数大多有一定的选取范围，而从技术图表上查得的数据也不可能绝对精确，因此习题解答应着重注意其解题的方法步骤，而答案不一定是唯一的，仅供参考。
本习题解答不宜在学生中传播,以免有的学生盲目抄袭，影响其独立完成作业、培养解决技术问题的能力.如有错误和不当之处，欢迎批评指正。
目录第一章工厂供电概论习题解答—-——---—--——-——---———-—--—————--——-——--—--——-—第三章工厂的电力负荷及其计算习题解答—————----———-—-—--————---———-—-第四章短路电流计算及变配电所电气设备选择习题解答—-—--——---——-第五章工厂电力线路及其选择计算习题解答——-—-——--——--—-——----———-—-———第六章工厂供电系统的过电流保护习题解答----—--—--——————--———--------—第七章工厂供电系统的二次回路和自动装置习题解答—-—-—----—--——----第八章防雷、接地及电气安全习题解答—-———-—-—-—----————-———-—-——-——--——-第九章节约用电、计划用电及供电系统的运行维护习题解答—-—-----—第一章工厂供电概论习题解答１－１解：变压器Ｔ1的一次侧额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，即为10.5kV.变压器Ｔ1的二次侧额定电压应比线路ＷL1末端变压器Ｔ2的一次额定电压高10％，即为242kV。
故变压器Ｔ1的额定电压应为10。
5／242kV。
线路WL1的额定电压应与变压器Ｔ2的一次额定电压相同，即为220kV.线路ＷL2的额定电压应为35kV，因为变压器T2二次侧额定电压为38.5kV,正好比35kV高１０%。
![供配电技术(第3版)[完整可编辑版]第3章](https://img.taocdn.com/s1/m/485d2bc669eae009581becd6.png)
一. 计算习题1-2 电力系统的部分接线示于题图1-2，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。
试求：（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变比；（3）设变压器T-1工作于+5％抽头、T-2、T-4工作于主抽头，T-3工作于－2.5％抽头时，各变压器的实际变比。
解（1）发电机：10.5kV V GN =，比同电压级网络的额定电压高5%变压器T-1为升压变压器：10.5kV V N2=，等于发电机额定电压；242kV V N1=，比同电压级网络的额定电压高10% 变压器T-2为降压变压器：220kV V N1=，等于同电压及网络的额定电压；121kV V N 2=和38.5kV V N3=，分别比 同电压级网络的额定电压高10%。
同理，变压器T-3：35kV V N1=和11kV V N2=。
变压器T-4：220kV V N1=和121kV V N 2=。
(2) T-1：048.235.10/242T1N ==kT-2：818.1121/2202)T2(1==-k ，714.55.38/2203)T2(1==-k ，143.35.38/1213)T2(2==-kT-3：182.311/35T3N ==k ，T-4：818.1121/220T4N ==k（3）T-1：2.245.10/242)05.01(T1=⨯+=kT-2：818.1121/2202)T2(1==-k ，714.55.38/2203)T2(1==-k ，143.35.38/1213)2(2T ==-kT-3：102.311/35)025.01(T3=⨯-=k ，2110/220T4==k例2-6 已知Ω++=)52.63j 08.4(T Z ， 10110/11==k 试求出图中变压器不含励磁支路的Ⅱ型等值电路。
解：变压器阻抗折算到高电压侧时，含理想变压器的等值电路示于图，因此图中各支路阻抗为Ω+=Ω+=)52.63j 408.0(1052.63j 08.4k Z T ，Ω--=Ω+=-).0587j 453.0(10-152.63j 08.41k Z T Ω+=Ω⨯+=-).7060j 0453..0(1)-10(1052.63j 08.4)1(k k Z T例2-8 试计算如图所示输电系数各元件电抗的标幺值。
第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么？答：短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有：短路电流很大，并会电气设备使发热急剧增加，导致设备因过热而损坏；导体产生很大的电动力，有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时系统电压大幅度下降，会影响电气设备的正常工作；发生不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰；短路情况严重时，会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性。
短路计算目的有：设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线；选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体；合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数；分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。
7-2 无限大功率电源的含义是什么？由无限大电源供电的系统三相短路时，短路电流包括几种分量？有什么特点？答：无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。
由无限大功率电源供电的系统三相短路时，短路电流包括周期分量和非周期分量。
其特点是在外电路发生短路时，电源电压基本上保持恒定，因此周期分量不随时间而变化。
7-3 什么叫短路冲击电流？它出现在短路后的哪一时刻？冲击系数的大小与什么有关？ 答：短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。
它出现在短路发生半个周期（0.01s ）时。
冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。
7-4 什么是短路功率？在三相短路计算中，对某一短路点，短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系？答：短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）。
短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。
7-5 什么是短路电流的最大有效值？与冲击系数有什么关系？答：短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。
它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算？分为几个方面的内容？答：电力系统三相短路的实用计算，主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时，三相短路电流周期分量的有效值。
一、填空1、对继电保护基本性能的要求是选择性，速动性，灵敏性，可靠性。
2、电流继电器的返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。
3、反应电流增大而瞬时动作的保护称为无时限电流速段保护。
4、定时限过电流保护的动作时限是按阶梯原则来选择。
5、要实现变压器纵联差动保护的必需条件是n TA2/ n TA1 = n T 。
6、继电器的继电特性是继电器的启动，继电器的返回。
7、自动重合闸的后加速是指选择在先，加速在后。
“后加速”的配合方式广泛地应用于35kV 以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。
8、中性点经消弧线圈接地电网中，采用的补偿方式有完全补偿，欠补偿，过补偿等 3 种补偿，广泛应用过补偿。
9、10000KVA以上35/6.3（10.5）变压器一般采用纵联差动保护。
10、在中性点非直接接地放射性线路中，两点接地时，相间短路电流保护的接线方式；两相星形以接线方式应用较广。
11、继电保护装置组成部分一般包括测量部分，逻辑部分，执行部分。
12、电力系统最小运行方式是指在同样短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。
13、距离保护是反应保护安装处至故障点之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。
14、瞬时故障指可在短时间内自行恢复的故障。
15、零序过电流保护与相间过电流保护相比，由于其动作电流小，所以灵敏度较高。
16、瓦斯保护是反应变压器内部气体的流量和流动的速度而动作的保护。
17、反时限过电流保护主要用在6~10kV的网络中，作为馈线和电动机的保护。
二、简答题1、中性点非直接接地电网为什么要经消弧线圈接地，消弧线圈的补偿方式？答：中性点非直接接地系统当发生单相接地故障时，接地点的电容电流很大，那么单相接地短路会过渡到相间短路，因此在中性点假装一个电感线圈。
单相接地时他产生的感性电流，去补偿全部或部分电容电流。
这样就可以减少流经故障点的电流，避免在接地点燃起电弧。
三相短路的有关物理量
1）短路电流周期分量有效值：
短路点的短路计算电压（或称平均额定电压），由于线路首端短路时 其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取为比 线路额定电压高5%，按我国标准有0.4,0.69, 3.15,6.3,10.5,37,69,…… 短路电流非周期分量最大值：
2）次暂态短路电流：
短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值。
3）短路全电流有效值：
指以时间t 为中心的一个周期内，短路全电流瞬时值的均方根值。
4）短路冲击电流和冲击电流有效值：
短路冲击电流：短路全电流的最大瞬时值.
出现在短路后半个周期，t=0.01s
ksh 为短路电流冲击系数；对于纯电阻电路，取1； 对于纯电感性电路，取2；因此，介于1和2之间。
冲击电流有效值：短路后第一个周期的短路全电流有效值。
5）稳态短路电流有效值：
短路电流非周期分量衰减后的短路电流有效值
p pm I I
=p
I ==
0np pm p
i I ≈
=
''p I
I I ==
0.01
(0.01)(0.01)(1)sh p np p sh p
i i i e
I τ
-
=+=+=sh sh p I I ==或
p
I I ∞=''p k I I I I ∞====
6）三相短路容量：
☐ 短路电流计算步骤
短路等效电路图
☐ 短路电流计算方法
相对单位制法——标幺值法 概念：用相对值表示元件的物理量
步骤:
选定基准值
基准容量、基准电压、基准电流、基准阻抗
且有
通常选定Ud 、Sd.Sd=100MV A,Ud=Uav=1.05UN
3K av K S U I =(,,,)
(,,,)MVA kV kA MVA kV kA Ω=Ω物理量的有名值标幺值物理量的基准值d S d I d
Z d U 33d d d d d d S U I U I Z ==2/(3)/d d d d d d
I S U Z U S ⇒==
计算标幺值
换算到短路点电压等级的等效电抗
换算到短路点电压等级的等效电抗标幺值
短路回路元件的标幺值阻抗 1、电力线路阻抗有名值：
给定参数：电力线路长度、单位长度电阻和电抗 2、变压器的电抗标幺值 变压器阻抗有名值：
*2d d d
d
d d
S S I U Z
S I U Z Z S I U Z U ***==
=
=
='2222
23441111231
()()()()av av av av WL WL WL av av av av U U U U X X X U U U U =••='*
'22212341112241234
1122
11
()()()WL d av av av d WL WL WL d d av av av av d d WL WL av d X S U U U S X X X Z U U U U U S S
X X U U ===•••==00WL WL R R l X X l ==**0022WL d WL d WL WL d d d d R S X S R R l X X l Z U Z U ====2
222%,100,3,k NT T NT
k T NT T T T U U Z S P R I X Z R ⎫=Ω⎪
⎪
⎪∆=Ω⎬⎪
⎪
=-Ω⎪⎭
22*%%/100100NT d d
T K K T
d NT d NT U U S X U U X Z S S S ==≈
给定参数：额定容量和阻抗电压 3、电抗器的电抗标幺值 电抗器电抗有名值为：
给定参数：电抗器的额定电压、额定电流、电抗百分数 4、电力系统的电抗标幺值
1）给定参数：电力系统电抗有名值Xs
2）给定参数：电力系统出口断路器断流容量
3）给定参数：电力系统出口处的短路容量
5、短路回路的总阻抗标幺值
给定参数：总电阻标幺值和总电抗标幺值
三相短路电流的计算
三相短路电流周期分量有效值
*K
Z =
总阻抗标幺值
L X =
Ω
2
*d L L d d
U X X Z S ==*
2d S S d
S X X U
=oc oc av S U =2*
22d d d d S S d oc d oc
S U S S X X U S U S ===*
d S K
S X S
=*K Z =
K I =====
冲击短路电流
高压系统： 低压系统：
三相短路容量
短路电流具体计算步骤：
☐ ①画出短路电流计算系统图；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；
⑤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。
2.551.52sh K sh K i I I I == 1.841.09sh K
sh K
i I I I =
=*
****1d K av K d d K d K K
K K I S I S I S Z Z S I =====
例题：已知电力系统出口断路器为SN10-10Ⅱ型。
试求企业变电所高压10KV 母线上k-1点短路和低压380V 母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
解 （1）绘制计算电路图
三相绘成单相电路
各元件额定参数加以标明 （2）绘制等效电路图
（3）确定基准值
（4）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
➢ 电力系统的电抗标幺值
由附录表A-4 可查得SN10-10Ⅱ型断路器的断流容量SOC=500MV A
A
MV S d ·100=1110.5d av U U kV ==220.4d av U U kV
==11100 5.50330.4d d d S MVA I kA U kV ===⨯22100144330.4d d d S MVA I kA U kV
===⨯2
.0·500·1001
===*A
MV A MV S S X oc d
➢ 架空线路电抗标幺值
6~10kv 架空线路每相单位长度电抗 ➢ 电力变压器电抗标幺值
由附录表A-3可查得
（5）k-1点
➢ 总电抗标幺值 ➢ 三相短路电流周期分量有效值
➢ 其他三相短路电流
km
X /35.00Ω=2022
11000.35(/)5 1.59(10.5)
d d S MVA
X X l
km km U kV *==Ω⨯⨯=5
.4%=Z U 625
.5·800100·101005.4100%3
4
3
=⨯⨯⨯===*
*
A
kV A kV S S U X X N d Z 79
.159.12.02
11=+=+=**
*-∑X X X
K ）
（kA
kA
X I I
k d k 07.379.150.511
31
===*-∑-）
（）（kA
I
I
I k 07.3)3(1
)
3()
3(==='
'-∞
➢ 三相短路容量
（6）k-2点
➢ 总电抗标幺值
➢ 三相短路电流周期分量有效值
➢ 其他三相短路电流
三相短路容量
kA
kA I i
sh
83.707.355.255.2)
3()3(=⨯='
'=A
MV A MV X
S
S k d k ·9.5579
.1·100)1()3(1===
*-∑-60
.42
625
.559.12.0||4
321)2=++=++=*****-∑X X X X X
k （322214431.34.60d k k I kA I kA X -*
∑-===（）
（）kA
I I I k 3.31)3(2)3()3(==='
'-∞kA
kA I i
sh 6.573.3184.184.1)3()3(=⨯='
'=A
MV A MV X
S
S k d k ·7.2160
.4·100)2()3(2===
*
-∑-。
