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电力工程基础 第6章习题答案

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第一章

页脚内容1

第六章

6-1 在电力系统中继电保护的任务是什么？对继电保护的基本要求是什么？

答：继电保护装置的任务是：自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其损坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行；能对电气元件的不正常运行状态做出反应，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出报警信号、减负荷或延时跳闸。

对继电保护的基本要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

6-2 什么是继电保护的接线系数？星形、不完全星形和两相电流差接线方式的接线系数有何不同？

答：在继电保护回路中，流入继电器中的电流与对应电流互感器的二次电流的比值，称为接线系数。

星形接线和不完全星形接线方式无论发生何种相间短路，其接线系数都等于1，两相电流差接线在正常运行或三相短路时的接线系数为3，A、C两相短路时的接线系数为2，A、B或B、C两相短路时的接线系数为1。

6-3 什么是继电器的动作电流、返回电流和返回系数？

答：能使电流继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流；能使电流继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流；同一继电器的返回电流与动作电流的比值，称为电流继电器的返回系数。

6-4 过电流保护装置的动作电流应如何整定？

答：过电流保护装置的动作电流必须满足以下两个条件：保护装置的动作电流必须躲过线路上的最大负荷电流；保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置。

6-5 什么叫三段式电流保护？各段的保护范围和动作时限是如何进行配合的？

答：由无时限电流速断保护（称作第Ⅰ段）、带时限电流速断保护（称作第Ⅱ段）和定时限过电流保护（称作第Ⅲ段）配合构成整套保护，称为三段式过电流保护。 第一章

页脚内容2 第I段只能保护本线路（WL1）的一部分，保护范围为1l，动作时间1t为继电器的固有动作时间；第II段不仅能保护本线路（WL1）的全长，而且向下一级相邻线路（WL2）延伸了一段，保护范围为1l，动作时限与下级线路Ⅰ段保护配合，即ttt21；第III段不仅能保护本线路（WL1）和相邻线路（WL2）的全长，而且延伸到再下一级线路（WL3）一部分，保护范围为1l，动作时限按阶梯原则整定，即ttt21。

6-6在小电流接地系统中发生接地故障时，通常采取哪些保护措施？简要说明其基本原理。

答：小电流接地系统的单相接地保护一般有两种方式：一种是无选择性的绝缘监视装置，动作于信号；另一种是有选择性的零序电流保护，动作于信号或跳闸。

绝缘监视装置是利用系统接地时出现的零序电压给出信号的。它是由三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱式电压互感器构成的，其二次侧接成Y0的二次绕组中的三只电压表，用来测量各相对地电压；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器，供给一个过电压继电器，用来反映单相接地时出现的零序电压。

零序电流保护是利用单相接地故障线路的零序电流较非故障线路零序电流大的特点，实现有选择性的零序电流保护，并可动作于信号或跳闸。对于架空线路，零序电流一般用零序电流滤过器获得；对于电缆线路，零序电流一般用零序电流互感器获得。

6-7 变压器常见的故障和不正常运行状态有哪些？应装设哪些保护？

答：变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括绕组的匝间短路、相间短路和中性点接地侧的单相接地短路等；油箱外部故障主要包括绝缘套管和引线上发生的相间短路和接地（对变压器外壳）短路。

变压器的异常运行状态有：变压器过负荷、外部短路引起的过电流、油箱漏油引起的油面过低和变压器油温升高等。

变压器应装设的保护有：瓦斯保护、纵联差动保护或电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、过励磁保护和温度信号等。

6-8 变压器差动保护产生不平衡电流的原因是什么？如何减小不平衡电流？

答：产生不平衡电流的原因有：由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流；由电流互感第一章

页脚内容3 器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流；由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流；由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流。

减小不平衡电流的措施有：将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形；采用具有速饱和铁心的差动继电器；整定计算时引入同型系数等。

6-9 微机保护装置的硬件构成分为几部分？各部分的作用是什么？

答：微机保护装置的硬件构成可分为六部分，即数据采集部分、微型计算机部分、输入输出接口部分、通信接口部分、人机接口部分和电源部分。

数据采集系统的任务是将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量；微型计算机系统是微机保护装置的核心，主要包括微处理器（MPU）、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、闪存单元（FLASH）、接口芯片及定时器等；输入输出接口是微机保护与外部设备的联系部分；通信接口是实现变电站综合自动化的必要条件，因此，每个保护装置都带有相对标准的通信接口电路；人机接口部分主要包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等；供电电源工作的可靠性是确保直接影响着微机保护装置的可靠性，通常采用逆变稳压电源。

6-10 已知两相电流差接线的过电流保护在三相短路时的一次动作电流为)3(opI，灵敏系数为)3()3()3(opkSIIK，试证明：

（1）当AB或BC两相短路时，)3()2(3opopII，)3()2()2()2(5.0SopkSKIIK；

（2）当AC两相短路时，)3()2(23opopII，)3(2SSKK）（。

解：三相短路时，3wK，继电器的动作电流为：)3()3(.3opiopiwKopIKIKKI

（1）当AB或BC两相短路时，1wK，

继电器的动作电流为： )2()2(.1opiopiwKopIKIKKI

由 )2()3(13opiopiIKIK得： )3()2(3opopII 第一章

页脚内容4 KA1 KA2 k

~ 75/5 50/5 而)3()2(23kkII ∴ )3()3()3()3()3()2()2()2(5.02323SopkopkopkSKIIIIIIK

（2）当AC两相短路时，2wK，

继电器的动作电流为： )2()2(.2opiopiwKopIKIKKI

由 )2()3(23opiopiIKIK得： )3()2(23opopII

∴ )3()3()3()3()3()2()2()2(2323SopkopkopkSKIIIIIIK

6-11 某前、后两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。后一级继电器的动作电流为5A，10倍动作电流的动作时限为0.5秒，电流互感器变比50/5A，前一级继电器的动作电流也为5A，电流互感器变比75/5A，末端三相短路电流450)3(kIA，试整定前一级过电流保护10倍动作电流的动作时限。

解：设供电系统如下：

k点短路时KA2中的电流为： 454505/501)2()2()2(kiwkIKKIA

)2(kI对KA2 的动作电流倍数为： 9545)2()2(2opkIIn

由92n和KA2的整定时间5.02ts可得KA2的实际动作时间为：51.02ts

所以KA1的实际动作时间为：21.17.051.021ttts

k点短路时KA1中的电流为：304505/751)1()1()1(kiwkIKKIA 第一章

页脚内容5 则)1(kI对KA1

的动作电流倍数为：6530)1()1(1opkIIn

由61n和21.11ts， 查曲线得KA1的10倍动作时间为：1.11ts

6-12 如图6-43所示35kV系统中，已知A母线处发生三相短路时的最大短路电流为5.25kA，最小短路电流为2.5kA，线路AB、BC的长度分别为50km和40km，单位长度电抗取km/Ω4.0。试求：（1）保护1的电流I段的整定值及最小保护范围；

（2）保护1的电流II段的定值及灵敏系数。

解：54.85.23373min.max.kAavSIUX，07.425.53373max.min.kAavSIUX

（1）线路AB末端的最大三相短路电流)3(max..BkI为

kAkA887.0)504.007.4(337)(3min.)3(max..ABSavBkXXUI

取3.1relK，则保护1的电流I段动作电流为

kAkA153.1887.03.1)3(max..1.BkrelopIKI

灵敏度校验：由)(2)(323min1max.min1max.1.lxXUlxXUISavSavop得：

5.754.8153.12372max.1.min1SopavXIUlx

∴ %5.37%100504.05.71min1minABABlxlxll＞20%

（2）线路BC末端的最大三相短路电流)3(max..CkI为

kAkA533.0)404.0504.007.4(337)(3min.)3(max..BCABSavCkXXXUI 第一章

页脚内容6 保护2的电流II段动作电流为

kA693.0533.03.1)3(max..2.CkrelopIKI

取1.1relK，则保护1的电流II段动作电流为

kAkA762.0693.01.12.1.oprelopIKI

灵敏度校验：线路AB末端的最小两相短路电流)2(min..BkI为

kAkA648.0)504.054.8(237)(323max.)2(max..ABSavBkXXUI

∴ 85.0762.0648.01.)2(min..opBkSIIK＜1.3

灵敏度不满足要求，可与保护2的电流II段相配合，计算从略。

6-13 如图6-44所示中，35kV单侧电源辐射形线路WL1的保护方案拟定为三段式电流保护。已知保护采用两相不完全星形接线，线路WL1的最大负荷电流为174A，电流互感器变比为300/5，在最大及最小运行方式下各点短路电流见表6-3。WL2的定时限过电流保护动作时间为1.5s，试对WL1的三段式电流保护进行整定计算。

短路点 k1 k2 k3

最大运行方式下三相短路电流（kA） 3.4 1.31 0.52

最小运行方式下两相短路电流（kA） 2.28 1.15 0.49

解：（1）第I段：取3.1relK，则

kA7.1kA31.13.1)3(21.krelopIKI

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电工技术习题答案第六章

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第六章 磁路与变压器

习题参考答案

1．有两个如图6-4所示的环形金属，外套绕组，大小完全相同，一个是铁的，另一个是铜的，所套绕组的匝数和通过的电流相等，试问

（1）两环中的H和B是否相等？

（2）如果在两环上各开一个相同的缺口，两环中的H和B有何变化？

答:（1）H相同，B（＝μH）不同。

（2）空气和铜都是非铁磁材料，值相近，但空气与铁的导磁率相差很大。因此铜环上开缺口H和B无变化，铁环上开缺口后H不变，B大大减小。

2．如果交流电源电压的有效值和直流电源电压相等,试比较以下四种情况通过线圈的电流和功率的大小,并说明其理由。

（1）将一个空心线圈先后接到直流电源；

（2）将一个空心线圈先后接到交流电源；

（3）这个线圈中插入铁心后接到直流电源；

（4）这个线圈中插入铁心后接到交流电源；

答:交流电压的有效值和直流电压相等，设为U。

空心线圈接到直流电源和交流电源上，电流分别为I1＝U/R和I2＝U/22LXR，故I1>I2；功率分别为P1=UI1,P2=UI2cosφ,故P1>P2。

插入铁心后，再接到直流电源上，I1、P1不变；再接到交流电源上，因XL=2πfL增大，故I2减小、P2也减小（功率因数也降低）。

3．将铁心线圈接在直流电源上，当发生下列三种情况时，铁心中的电流和磁通有何变化？

（1）铁心截面积增大，其它条件不变；

（2）线圈匝数增加，导线电阻及其他条件不变；

（3）电源电压降低，其它条件不变。

答:将铁心线圈接在直流电源上I=U/R，φ＝INSμ/l，故

（1）S增大时，I不变，φ增大；

（2）N增加时，I不变，φ增大；

（3）U降低时，I、φ都减小。

4．将铁心线圈接到交流电源上，当发生以上三种情况时，铁心中的电流和磁通又有何变化？

答:将铁心线圈接到交流电源上，则22)2(/fLRUI，φm≈U/4.44fN,又根据L=N2μS/l,可知

（1）S增大时，L增大，I减小，φm不变；

发电厂电气部分第六章习题解答

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发电厂电气部分第六章习题解答 发电厂电气部分习题集

- 1 - 第6章 导体和电气设备的原理与选择

6-1 什么是验算热稳定的短路计算时间tk以及电气设备的开断计算时间tbr？ 答：演算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，而tbr是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。

6-2 开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？

答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。

6-3 开关电器中常用的灭弧方法有那些？

答：有以下几种灭弧方式：

1）利用灭弧介质，如采用SF6气发电厂电气部分习题集

- 2 - 体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。

6-4 什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？

答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。

弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。

弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。

《电气工程基础习题答案》

《电气工程基础习题答案》

《电气工程基础》题解（第1章）

1-1 简述我国电力工业的现状和发展前景？

答：建国以来我国的电力工业得到了飞速的发展，在电源建设、电网建设和电源结构建设等方面均取得了世人瞩目的成就。目前我国电力工业已进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展阶段。截至2000年，全国装机容量已达316GW，年发电量1.3*1012KW•h,均居世界第二位，成为一个电力大国。不过与发达国家相比仍有较大差距。主要体现在，我国电力工业的分布和发展还很不平衡，管理水平和技术水平都有待提高，人均占有电力也只有0.25KW。电力工业还需持续、稳步地发展。

我国电力工业地发展方针是一方面优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设；另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开，实行竞价上网，建立竞争、开放、规范的电力市场。

随着总装机容量为18200MW的三峡水电站的建成，将为我国的电力工业发展注入强大的活力和深远的影响。2009年三峡电站全部建成投产后，将会通过15回500KV交流输电线路和3回500KV直流双极输电线路，将其巨大的电能向周围的区域电网辐射，逐步建成以三峡电站为核心的全国联合电网。

1-2 电能生产的主要特点是什么？组成电力系统运行有何优点？

答：电能生产主要有以下特点：

⑴电能的生产和使用同时完成。在任一时刻，系统的发电量只能取决于同一时刻用户的用电量。因此，在系统中必须保持电能的生产、输送、和使用处于一种动态的平衡。

⑵正常输电过程和故障过程都非常迅速。电能是以电磁波的形式传播的，所以不论是正常的输电过程还是发生故障的过程都极为迅速，因此，为了保证电力系统的正常运行，必须设置完善的自动控制和保护系统。

⑶具有较强的地区性特点。电力系统的规模越来越大，其覆盖的地区也越来越广，各地区的自然资源情况存在较大差别，因此制定电力系统的发展和运行规划时必须充分考虑地区特点。 ⑷与国民经济各部门关系密切。电能被广泛的应用于国民经济的各个部门和人们生活的各个方面，且整个社会对电能的依赖性也越来越强，电力供应不足和电力系统故障造成的停电，给国民经济造成的损失和对人们日常生活的影响也越来越严重。

基础工程(第二版)第六章习题解答

基础工程(第二版)第六章习题解答

【6-2】 按水土合算来计算如图6－31所示的水泥土搅拌桩挡墙的抗倾覆安全系数和抗滑安全系数，并验算墙身强度是否满足要求。取水泥土的无侧限抗压强度为800kPa，水泥土重度为18kN/m3。墙体截面水泥土置换率为0.8。

图6－31 习题6-2图

[解]：

一、首先计算各分界点的主动土压力和被动土压力

各计算分界点，主动土压力侧自上而下分别为1、2、3、4

被动土压力侧自上而下分别为5、6、7

主动土压力系数 )245(2oatgK

被动土压力系数 )245(2optgK

主动土压力

1点：

kPatgtgKcqKpooaaa8.15)21645(182)21645(20221111

令 02)(11101aaaKcKzqp

mtgtgKKqczooaa56.1)21645(8.17)21645(2018221110

2点：

kPatgtgKcKhqpooaaa6.14)21645(182)21645()0.38.1720(2)(2111112上 kPatgtgKcKhqpooaaa4.21)21445(152)21445()0.38.1720(2)(2222112下

3点：

kPatgtgKcKhhqpooaaa7.54)21445(152)21445()0.32.180.38.1720(2)(222222113上

kPatgtgKcKhhqpooaaa3.60)21345(132)21345()0.32.180.38.1720(2)(233322113下

4点：

kPatgtgKcKhhhqpooaaa7.81)21345(132)21345()0.29.160.32.180.38.1720(2)(23333322114＋＋