《煤矿供电技术》课后习题答案.doc

课后习题答案说明：王老师斟酌以后，作业中部分习题被删除。课后作业如下：第一章：110；第二章：114；第三章18；第四章：19；第五章：1、2、3、5、9、10、11、14；第六章：14；第七章：18；第八章：1、3、4、5、13、15。如过认为答案有什么问题可以直接和我联系姓名：高峰；联系电话：15810577331。第一章1-1 简述电力系统的概念以及煤矿井下的恶劣条件。电力系统是由各种形式的发电厂、输电线路、升压降压变电所和电力用户联系起来的一个发电、变电、输电、配电和用电的整体煤矿供电系统包括矿井地面供电系统和井下供电系统两部分。地面供电系统由地面供电线路、地面变电所、风井变电所、地面变电房和车间变电所(配电室)等组成。矿井地面的高压电动机(如主、副井提升设备、主通风设备和空气压缩机设备等)、负荷点(如矿井选煤厂、机修厂和居住区等)由地面变电所直接用6kV或10kV电压供电。井口附近的低压电力负荷(如锅炉房、井口照明及信号电路等)，由变电所用380/220V电压直接供电。对于较分散的用电设备，可在适当地点设配电点或配电房供电。如果煤矿供电突然中断，就会发生重大的设备损坏或人员伤亡事故。1-2 简述煤矿企业对供电系统的要求。1供电的可靠性供电的可靠性即要求供电不可中断。对矿井的供电一旦中断，不仅会造成全矿停产，还会导致保证矿井生产的一些重要设备(又称保安负荷)，如通风机、主排水泵等停止运转，危及矿井和井下工作人员的安全，严重时会造成矿井的毁坏。因此，为了保证煤矿供电的绝对可靠，煤矿安全规程规定：“每一矿井应采用两回路电源线路供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负全矿井的负荷。正常情况下，采用一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证煤矿井下生产过程中供电的连续性。”2供电的安全性由于煤矿环境复杂，自然条件恶劣，特别是存在有爆炸危险的瓦斯和煤尘，供电线路和电气设备在井下易受损坏，在使用电能的过程中，稍有疏忽就会造成漏电及人身触电事故，而且会引发瓦斯、煤尘爆炸等严重后果。所以，煤矿井下必须采取防爆、防触电、防潮和过流保护等一系列安全技术措施，严格遵守煤矿安全规程中的有关规定，以确保煤矿的供电安全。3保证良好的供电质量供电质量是指供电的电压、频率偏离额定值的幅度不能超过规定的允许范围；否则，电气设备的正常工作情况就会显著恶化，甚至损坏电气设备。所谓电压、频率偏离是指由于种种原因，送到用电设备上的端电压和频率与额定值的差异，它是质量的重要指标。我国对供电的质量要求是：供电电压偏离幅度不超过额定值的±5；频率偏离幅度要求3000kW以上的系统不超过额定值的±0.2Hz，3000kW以下系统不超过额定值的±0.5Hz。4保证足够的供电能力这不仅要求电力系统或发电厂能够供给煤矿充足的电量，而且要求矿井供电系统的各项供电设施，也要具有足够的供电能力。5供电的经济性煤矿供电系统在满足以上基本要求的基础上，尽量降低矿井各级变电所与电网的基本建设投资；尽量降低设备材料和有色金属的消耗量；尽量做到供电系统简单、操作方便、基本建设投资和运行维护费用低。1-3 什么条件下适合采用双回路或者环形供电系统?当变电所35kV电源取自环形电网时，其主结线采用哪种方式较为合适? 对于供电可靠性要求较高，要求供电质量较好时适合采用双回路或者环形供电系统当主变为35kv，容量在7500kVA及以上；电压60kv，容量在10000kVA及以上；电压110kv，容量在31500kVA以上时，其空载电流就超过了隔离开关的切、合能力。此时必须改用由五个断路器组成的全桥结线，才能满足要求。1-4 什么叫桥式结线?试述各种桥式结线的优缺点及其应用范围。1-5 对于具有两回电源进线，两台降压变压器的矿井终端总降压变电所可采用桥式结线。它实质上是用一座由一台断路器和两台隔离开关横联跨接的“桥”，来联接两个35110kV“线路一一变压器组”的高压侧，从而用较少的断路器组成一个可靠性较高的，操作灵活的双回路变、配电系统。桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，可分为内桥、外桥和全桥三种。1内桥结线这种接线的跨接桥靠近变压器侧，桥断路器装在线路断路器之内，变压器回路仅装隔离开关，由三台断路器构成“”形，故称为内桥。内桥结线提高了变电所供电的可靠性，倒换线路操作方便，设备投资与占地面积较少，缺点是倒换变压器和扩建成全桥不如外桥方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少，高压侧无穿越功率的终端变电所。2外桥结线这种接线的跨接桥靠近线路侧，桥断路器装在变压器断路器之外，进线回路仅装隔离开关，由三台断路器构成“”形，故称外桥。外桥结线倒换变压器操作方便，易于过渡到全桥结线，且投资少，其运行的灵活性与供电的可靠性和内桥结线类似；它的缺点是倒换线路不方便，故适用于进线距离短，主变压器需经常切换的矿井终端变电所。3全桥结线这种结线，跨接桥居中，进线回路与变匿器回路均装有断路器，由五台断路器构成“H”形，故称为全桥。全桥结线适应性强，供电可靠性高，操作方便，运行灵活，并易于发展成单母线分段的中间变电所；它的缺点是设备多，投资大，变电所占地面积大，故适用于负荷较大，对供电要求较高的大型矿井终端变电所。1-5 怎样将全桥结线的35kV终端变电所扩展为单母线分段的中间变电所?扩展前 扩展后1-6 绘制两种具有一级负荷并设置两台变压器的车间变电所主结线图。1-7 中性点接地方式有哪几种类型?各有何特点?电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地(又称大电流接地系统)和中性点不接地或经消弧线圈接地(又称小电流接地系统)两种接地方式，各接地方式的特点如下：1中性点直接接地系统这种系统的优点是：当发生单相接地时，非故障两相的电压不升高，由于接地电流非常大，不会发生间歇性电弧，同时内部过电压倍数较小，因而可以降低对线路绝缘水平的要求。由于单相接地就是单相短路，短路电流较大，保护装置迅速而可靠地动作，缩短了故障存在的时间。缺点是：因短路电流大，开关及电气设备有时要选用较大的容量或规格。当发生短路时若未能及时切除，会严重影响整个系统的稳定性，而且对通讯的干扰强烈，故常用于110kV及以上的电网。对于380V低压电网，由于用户需要380V和220V两种电压等原因，故也采用中性点直接接地系统。2中性点不接地系统 这种系统在正常工作时供电变压器的中性点，不接地。对于短距离低压输电线，它的对地电容较小，发生接地故障时入地电流较小，对通讯线的干扰也较小，瞬时性接地故障往往能自动消除；对于长距离高压输电线，由于线路对地电容较大，单相接地电容电流较大时(6kV系统达30A，35kV系统大于10A)，接地处容易发生间歇性电弧，在电网中引起高频振荡产生过电压，使电网对地绝缘较低处发生接地短路故障，因而对接地电流值有一定的限制规定。中性点绝缘系统的缺点是：当发生单相接地时，无故障两相的对地电压升为相电压的倍(即升为线电压)，危及相间绝缘，易造成两相接地短路，当单相接地电容电流较大时，易产生间歇性电弧接地过电压，而且内部过电压的倍数也较高。这冲系统的优点是：一相接地时，接地电流小，保护装置不动作，电网还可以继续运行一段时间，待作好准备后故障线路再停电。由于360kV电网在供电系统中占的比重很大，如果采用接地系统，则一相接地就会导致停电，降低了供电的可靠性，故我国360kV电网均采用中性点不接地系统。3中性点经消弧线圈接地系统这种系统主要是利用消弧线圈(电抗器)的感性电流补偿电网对地的电容电流，可减小单相接地时接地点的电流，不产生电弧，避免发生电弧接地过电压。完全补偿的条件是，为了避免电网参数改变时产生串联谐振，一般采取过补偿运行。这种系统的缺点是：因要根据运行网路的长短决定消弧线圈投入的数量与地点，故系统运行较复杂，设备投资较大，实现选择性接地保护困难。1-8 在中性点经消弧线圈接地的系统中，为什么三相线路对地分布电容不对称，或出现一相断线时，就可能出现消弧线圈与分布电容的串联谐振?为什么一旦系统出现这种串联谐振，变压器的中性点就可能出现危险的高电位?1-8 如图1-3所示，为变压器中性点经消弧线圈L接地的供电系统。当三相线路对地分布电容不对称或出现一相断线时，线路参数不再是对称的，因此负载中性点将发生位移，导致0点与点之间出现电位差。由于线路参数的变化使C与L的关系恰好符合公式时，在电压UOO´的作用下，线路对地回路将发生消弧线圈与对地分布电容的串联谐振。回路一旦出现串联谐振，由于总阻抗几乎为零，故即使UOO´的数值不大，回路中也会流过很大的电流，流过消弧线圈L，产生较大的压降，使变压器中性点0对地呈现高电位，极易损坏变压器的对地绝缘。图1-3对地回路的串联谐振示意图1-9 为什么我国380/220V低压配电系统采用中性点直接接地的运行方式?对于380/220V低压配电系统，我国广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线N和保护线PE。中性线N的功能，一是用于需要220V相电压的单相设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减式少负荷中性点的电位偏移。保护线PE的功能，是防止发生触电事故，保证人身安全。通过公共的PE线，将电气设备外露的可导电部分连接到电源的接地中性点上，当系统中设备发生单相接地（碰壳）故障时，便形成单相短路，使保护动作，开关跳闸，切除故障设备，从而防止人身触电。这种保护称为保护接零。1-10 某企业35/10kV总降压变电所的10kV单母线用断路器分段，其中左段联有10kV架空线20km、10kV电缆10km，右段母线联有10kV架空线15km、10kV电缆14km，试求该10kV系统的最大和最小单相接地电流（变电所10kV母线上未装设消弧线圈）。根据经验公式最小电流12.26kA 最大电流为=29kA第二章2-1 企业用电设备按工作制分那几类?各有什么特点?答：企业用电设备，按其工作制分，有长期连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。1长期连续工作制：这类工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风机、空气压缩机、水泵、电动发电机等。对长期工作制的用电设备有：2短时工作制：这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间相当长。如煤矿井下的排水泵等。对这类用点设备也同样有：3. 短时连续工作制：这类工作制的用电设备周期性的工作。如此反复运行，而工作周期一般不超过10min。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。2-2 什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性?负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用 表示表示T 工作周期，s； t 工作周期内的工作时间，s；工作周期内的停歇时间，s。补充：断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。同一用电设备，在不同的负荷持续率工作时，其输出功率是不同的。因此，计算负荷时，必须考虑到设备容量所对应的负荷持续率，而且要按规定的负荷持续率进行用电设备容量的统一换算。并且，这种换算应该是等效换算，即按同一周期内相同发热条件来进行换算。由于电流通过设备在时间t时间内产生的热量为，因此，在设备电阻不变而产生热量又相同的情况下，。而在同电压下，设备容量。由式（2-11）可知，同一周期的负荷持续率。因此，即设备容量与负荷持续率的平方根成反比。假如设备在下的额定容量为，则换算到下的设备容量为： （2-12）式中 负荷的持续率； 与铭牌容量对应的负荷持续率； 负荷持续率为时设备的输出容量，kW。 电焊机组要求统一换算到，吊车电动机组要求统一换算到 2-3 什么叫负荷曲线?什么叫年最大负荷和年最大负荷利用小时？1.负荷曲线是用来表示一组用电设备的用电功率随时间变化关系的图形，它反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标系内，纵坐标表示电力负荷，横坐标表示时间。 负荷曲线按负荷对象分，有企业的、车间的或是某用电设备组的负荷曲线；按负荷的功率性质分，有用功和无功负荷曲线；按所表示负荷变动的时间分，有年负荷曲线、月负荷曲线、日负荷曲线或工作班的负荷曲线。2. 年最大负荷，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均功率，并分别用符号，和表示。 年最大负荷利用小时是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。年最大负荷利用小时用符号表示。（补充：与企业的生产班制有较大关系。例如一班制企业，18002500h；两班制企业，35004500h；三班制企业，50007000h。） 2- 4 什么叫计算负荷?正确确定计算负荷有什么意义?按计算负荷持续运行时所产生的热效应，与按实际变动负荷长期运行所产生最大热效应相等。（计算负荷是按发热条件选择导体和电器设备时所使用的一个假想负荷。通常规定取30min平均负荷最大值、和作为该用户的“计算负荷”，用、和表示。）虽然年最大负荷和计算负荷定义不同，但其物理意义很相近，都是代表半小时内平均负荷最大值，所以二者相等，我们可以用计算负荷来表示年最大负荷，以便进一步进行负荷运算。2-5 确定计算负荷的需要系数法和二项系数法有什么特点?各适用哪些场合?利用需用系数法确定计算负荷的优点：公式简单，计算方便。只用一个原始公式就可以表征普遍的计算方法。对于不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，为供电设计创造了很好的条件。这种方法的缺点：需用系数法没有考虑大容量电动机对整个计算负荷、的影响，尤其是当总用电设备较少时，影响更大。需用系数法适用于备用电设备容量相差较小，且用电设备数量较多的用电设备组。二项系数法的优点：不仅考虑了用电设备组的平均最大负荷，而且还考虑了容量最大的少数用电设备运行时对总计算负荷的额外影响。缺点：二项式计算系数、和的值缺乏足够的理论根据。而且，目前这方面的数据较少，因而，使其应用受到一定的局限。二项系数法比较适合于确定用电设备台数较少，而其容量差别又较大的用电设备组的负荷计算。如机械加工企业、煤矿井下综采工作面等。（注：二项系数法在计算计算负荷时，并未像需用系数法一样通过需用系数乘以平均功率来表示计算负荷，而是考虑了企业内台最大容量的电动机在某一生产时间内较密集地处于高负荷运行状态时所产生的“尖峰负荷”效应。如果已知台最大容量的电动机总容量为，则可以由下式表示：，b，c均可由书中表2-4查得，最主要的是计算，而可由公式来表示，其中，说一个例外情况按二项系数法确定计算负荷时，如果设备总台数少于表2-7中规定的最大容量设备台数的2倍时，则其最大容量设备台数也宜相应减少。建议取，则按“四舍五入”取整规则。如果用电设备组只有12台用电设备，就可以认为。）2-6什么叫最大负荷损耗小时?它与最大负荷利用小时的区别在哪里?两者又有什么联系?最大负荷损耗小时的物理意义是：假想供电线路按年半小时最大负荷持续运行小时，在时间内损耗的电能恰好等于实际变化负荷在指定时间T内损耗的电能。最大负荷损耗小时单以线路损耗作为研究对象，最大负荷利用小时则以整个供电系统作为研究对象；但是二者都是假想时间，均是先假定一个恒定功率，以该恒定功率工作时间后所消耗的电能，等效为指定时间T内消耗的实际电能。而即为该假想时间。（只是最大负荷损耗小时研究的只是线路损耗，最大负荷利用小时研究的是整个线路消耗。）2-7 什么叫平均功率因数和瞬时功率因数?各有什么用途?平均功率因数指某一规定时间内功率因数的平均值，也称加权平均功率因数。我国电业部门每月向企业收取电费，就规定电费要按每月平均功率因数的高低来调整。最为电能质量的一个重要标志。（平均功率因数按下式计算： 式中 某一时间内消耗的有功电能，kW·h；某一时间内消耗的无功电能，kvar·h。）瞬时功率因数是瞬时值，指在某一时刻的功率因数。即该时刻有功功率占视在功率的百分数。瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率变化情况，以便采取适当的补偿措施。2-8进行无功补偿，提高功率因数对电力系统有哪些好处？对企业本身又有哪些好处？提高功率因数对电力系统有如下益处：（1）提高电力系统的供电能力（2）降低网络中的功率损耗提高功率因数对企业供电系统有如下益处：（1）减少网络中的电压损失，提高供电质量，使网络末端企业用电设备的电压质量提高；（4）降低电能成本2-9 电力变压器的有功功率损耗包括哪两部分?如何确定?与负荷各有什么关系?有功功率损耗可由两部分组成：其一是空载损耗，又称铁损。它是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。因为变压器主磁通仅与外施电压有关，当外施电压U和频率f恒定时，铁损是常数（在变压器出厂时已经给定），与负荷大小无关。可以通过变压器空载试验确定铁损。另一部分是短路损耗，又称铜耗。它是变压器负荷电流在一次线圈和二次线圈电阻中产生的有功损耗，其值与负荷电流的平方成正比。可以通过变压器短路试验确定铜耗。2-1 企业用电设备按工作制分那几类?各有什么特点？（1）长期连续工作制这类工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风机、空气压缩机、水泵、电动发电机等。（2）短时工作制这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间相当长。如煤矿井下的排水泵等。（3）短时连续工作制用电设备这类工作制的用电设备周期性的工作。如此反复运行，而工作周期一般不超过10min。如电焊机、吊车电动机等。2-2 什么叫负荷持续率？它表征哪类设备的工作特性？负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，表征断续周期工作制设备。2-3 什么叫负荷曲线？什么叫年最大负荷和年最大负荷利用小时？负荷曲线是用来表示一组用电设备的用电功率随时间变化关系的图形，它反映了用户用电的特点和规律。年最大负荷，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均功率。年最大负荷利用小时是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。2- 4 什么叫计算负荷？正确确定计算负荷有什么意义？计算负荷是按发热条件选择导体和电气设备时所使用的一个假想负荷。按这个“计算负荷”持续运行时所产生的热效应，与按实际变动负荷长期运行所产生最大热效应相等。2-5 确定计算负荷的需要系数法和二项系数法有什么特点？各适用哪些场合？利用需用系数法确定计算负荷的优点：（1）公式简单，计算方便。只用一个原始公式就可以表征普遍的计算方法。这个公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的计算负荷都可进行计算。（2）对于不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，为供电设计创造了很好的条件。这种方法的缺点：需用系数法没有考虑大容量电动机对整个计算负荷、的影响，尤其是当总用电设备较少时，影响更大。在这种情况下，采用二项系数法更准确些。与需用系数法相比较，由于二项系数法不仅考虑了用电设备组的平均最大负荷。而且还考虑了容量最大的少数用电设备运行时对总计算负荷的额外影响，所以，这种计算方法比较适合于确定用电设备台数较少，而其容量差别又较大的用电设备组的负荷计算。但是，二项式计算系数、和的值缺乏足够的理论根据。而且，目前这方面的数据较少，因而，使其应用受到一定的局限。2-6 什么叫最大负荷损耗小时？它与最大负荷利用小时的区别在哪里?两者又有什么联系？-最大负荷损耗小时，其含义是t若供电线路的负荷总是维持不变，则它在小对内的电能损耗正好等予实际负荷在8760小时内的电能损耗。显然与和有关，因为它们都是从一个负荷曲线推导出来的。在实际应用中给出与的关系曲线，从该曲线中根据和的值就可以查出相应的值。2-7 什么叫平均功率因数和瞬时功率因数?各有什么用途？瞬时功率因数由功率因数表(相位表)直接读出，或由功率表、电压表和电流表读得并按下式求出： 瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率变化情况，以便采取适当的补偿措施。平均功率因数指某一规定时间内功率因数的平均值，也称加权平均功率因数。我国电业部门每月向企业收取电费，就规定电费要按每月平均功率因数的高低来调整。2-8 进行无功补偿，提高功率因数对电力系统有哪些好处？对企业本身又有哪些好处？对电力系统好处：（1）提高电力系统的供电能力（2）降低网络中的功率损耗（3）减少网络中的电压损失，提高供电质量（4）降低电能成本2-9 电力变压器的有功功率损耗包括哪两部分？如何确定?与负荷各有什么关系？有功功率损耗可由两部分组成。其一是空载损耗，又称铁损。它是变压器主磁通在铁芯 中产生的有功损耗。因为变压器主磁通仅与外施电压有关，当外施电压U和频率f恒定时， 铁损是常数，与负荷大小无关。另一部分是短路损耗，又称铜耗。它是变压器负荷电流在一次线圈和二次线圈电阻中产生的有功损耗，其值与负荷电流的平方成正比。因此，双绕组变压器有功功率损耗可用下式计算：2-10 有一进行大批生产的机械加工车间，其金属切削机床的电动机容量共800kW，通风机容量共56kW，供电电压380V，试分别确定各组用电设备和车间的计算负荷、和。解 采用需用系数法1）金属切削机床组（大批生产金属冷加工机床） 查表22，可取Kd = 0.2, cos = 0.5, tan = 1.73 Pca(1) = 0.2×800 kW = 160 kW Qca(1) = 160 kW×1.73 = 276.8 kvar2）. 通风机组查表22 ，可取Kd = 0.8, cos = 0.8, tan = 0.75 Pca(2) = 0.8×56 kW = 44.8kW Qca(2) = 44.8 kW×0.75 = 33.6 kvar3）查表23，取Ksi=0.9（取热加工车间）2-11 有一机修车间，拥有冷加工机床52台，共200kW；行车1台，5.1kW(=15%)；通风机4台，共5kW；点焊机3台，共10.5kW(=65%)。车间采用三相四线制供电。试确定车间的计算负荷、和。解：1）冷加工机组 Kd=0.2 cos =0.5 tan =1.73Pca(1)=200×0.2=40kW Qca(1)=40×1.73=69.2kvar2）行车 Kd=0.15 cos =0.5 tan =1.73换算到=25% Pca（2）=×Kd=0.59kWQca（2）=0.59×1.73=1.02kvar2）通风机组 Kd=0.8 cos =0.8 tan =0.75Pca（3）=5×0.8=4kW Qca（3）=4×0.75=3kvar点焊机组 Kd=0.35 cos =0.6 tan =1.33换算到=100% Pca（4）=×Kd=2.96kWQca（4）=2.96×1.33=3.94kvar取Ksi=0.9 Pca=0.9×（40+0.59+4+2.96）=42.795kWQca=0.9×（69.2+1.02+3+3.94）=69.444kvar车间采用三相四线制 =380V2-12 有一380V的三相线路，供电给35台小批生产的冷加工机床电动机有：7.5kW 1台；4kW 3台；3kWl2台。试分别用需要系数法和二项系数法确定计算负荷、和。并比较两种方法的计算结果，说明两种方法各适用什么场合？解（一）需用系数法：查表2-2 Kd=0.2 cos =0.5 tan =1.73Pca=55.5×0.2=11.1kWQca=11.1×1.7319.2kvar（二）二项系数法：查表2-3 b=0.14 c=0.4 X=5 cos =0.5 tan =1.73Px=7.5+4×3+3=22.5kWPca=55.5×0.14+22.5×0.4=16.77kWQca=Pca·tan =16.77×1.7329.0kvar需用系数法：公式简单，计算方便，采用范围最广。二项式法：当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的计算负荷时采用。2-13 有一条高压线路供电给两台并列运行的电力变压器。高压线路采用LJ-70铝绞线，以几何间距1.25m架设2km，已知：。两台电力变压器均为-80010型，总的计算负荷900kW，如。试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损耗和年电能损耗。解：高压线路：变压器：2-14 某厂的有功计算负荷为2400kW，功率因数为0.65，打算在变电所10kV母线上集中补偿，使功率因数提高到0.9。试计算所需电容器的总容量？电容器组的电容值应是多大？补偿后的视在计算容量为多少？解：第三章3-1 简述煤矿地面变电所的作用及任务。煤矿地面变电所是全矿供电的总枢纽，它担负着煤矿矿井的受电、变电和配电任务。3-2绘制矿井地面变电所的主接线图。略3-3 简述煤矿井下中央变电所的作用及任务。井下中央配电所是煤矿井下供电的中心，它接受从地面配电所送来的高压电能后，分别向采区配电所及主排水泵等高压电气设备转供电能，并通过配电所内的矿用变压器降压后，再向井底车场附近的低压动力和照明供电。3-4 简述井下中央变电所主要电气设备的名称与作用。煤矿井下中央配电所主要有以下电气设备：1高、低压开关柜它们控制电源进线、控制向中央水泵、各采区、掘进工作面的高、低压供电线路。2动力变压器它向井底车场及其附近巷道的低压动力设备与照明提供低压电源。3低压馈电开关它控制井底车场及其附近巷道的低压动力设备。4检漏继电器检漏继电器用于漏电保护。5电压互感器主要是向测量仪表和继电保护装置供电，在线路发生故障时，保护线路中的贵重设备、电机和变压器。6整流设备整流设备用于向井下电机车提供直流电源。3-5 绘制井下中央变电所的主接线图。略3-6 简述井下中央变电所的电气设备布置方式。井下中央配电所的布置方式，根据井下条件和所采用的高、低压配电装置的类型决定。对于高、低瓦斯矿井，当高压开关柜台数不太多且采用矿用一般型手车式（GKFC-1型）、低压开关采用矿用低压配电屏设备时，其井下中央变（配）电所的布置，采用单列布置形式。当用电负荷较大、高压开关柜较多时，高压开关柜亦可采用双列布置。对于煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的矿井，其井下中央配电所高、低压皆作双列布置。3-7 简述井下采区变电所的作用及任务。采区变电所是采区的供电枢纽，它接受井下中央变电所送来的高压电能，待将高压变成低压后，分配或直接配给采掘工作面配电点或用电设备。3-8 简述井下采区变电所供电方式及其特点。采区变电所：采区配电所移动变电站工作面配电点方式。特点：这种供电方式以低压向全采区负荷供电，故比较安全，但由于所用电缆、开关较多，使供电系统相对复杂，且电能和电压损失较大。同时，低压电缆长，供电容量受到限制。故这种供电方式仅适于炮采和一般机械化采煤工作面。第四章4-1 无限大与有限电源容量系统有何区别?对于短路暂态过程有何不同?无限大容量电源：1.电源内阻抗为0。2.短路过程中电源端电压恒定不变。3.短路电流周期分量恒定不变。通常将电源容量远大于系统供给短路点的短路容量或电源内阻抗小于短路回来总阻抗10%的电源作为无限大容量电源。有限大容量电源：1.内阻抗不可忽略，且是变化的。2.电源的端电压是衰减的。3.短路电流周期分量幅值是衰减的。4-2 有人说三相电路中三相的短路电流非周期分量之和等于零，并且三相短路全电流之和也为零，这个结论是否正确?为什么? 两种说法都是对的。各相短路电流都是由一个周期分量和一个幅值按指数规律衰减的非周期分量叠加而成。各项周期分量由于幅值相等、相位互差，是一组对称量，故其相量和必为零，各相非周期分量除系数外均为三个完全相等的、时问常数相同的衰减量，而它们的系数和又为零，故各相非周期分量之和也为零；同样道理，各相短路电流之和也为零。 4-3 在什么条件下，发生三相短路冲击电流值最大?若A相出现最大冲击短路电流，B、C相的最大瞬时短路电流是多少? 最大短路电流瞬时值条件： (1)短路瞬时电压过零 t=0时， (2)短路前空载或 (3)短路回路阻抗为纯电抗性质 短路最大瞬时值出现在短路后的半个周期，即t=0.01sP107页 公式（3-10）B、C相与A相有120度相角差。均为 4-4 什么是变压器的短路电压百分值?为什么它与变压器的短路阻抗百分值相同?变压器的短路电压百分数当变压器二次绕组短路，一次绕组流通额定电流时所施加的电压称为阻抗电压 ，通常阻抗电压以额定电压的百分数表示： 实际上此电压是变压器通电侧和短路侧的漏抗在额定电流下的压降。阻抗电压除以额定电流就是短路阻抗。短路阻抗也用其占额定参考阻抗的百分数来表示，这样，这两个百分数就是相同的，所以通常把两者混为一谈，但实际物理意义是不同的。4-5 三相短路电流周期分量假想时间的物理意义是什么?短路电流变化规律复杂，为简化计算，用稳态短路电流经某一假想时间计算实际短路电流产生热量。无限大容量系统中，短路电流的周期分量恒等于稳态短路电流，则短路电流周期分量的假想时间就是短路电流的持续时间 。大于1s时，非周期分量已衰减完毕，短路全电流对应的假想时间就等于短路电流周期分量假想时间。4-6 某煤矿井下供电系统如图4-61所示，6kV母线短路容量为500MVA，为6KV铝芯铠装电缆，线路参数见图，试用图表法和有名值法计算K点两相短路电流。没给参数，参数选取按例42选取。解题过程与例42完全相同。P117页有名值法P121页图表法4-7 在某一供电线路内，安装一台=5（=150A；= 6kV）的电抗器，现将这一电抗器用=300A的电抗器代替并要保持电抗值不变，问替换的电抗器的应该是多少?(=6kV；=10kV)4-8 某一供电系统，母线电压为10.5kV保持不变，有n条电缆出线并联到某一点，要求在该点的短路电流冲击值不大于30kA。问n最大是多少?每条出线均串有电抗器限流，其参数如下： 电抗器 =10kV，=200A，=4； 电缆 =1500m，=0.08km，=0.37km。解：1计算一条线路的阻抗 电抗器电抗 电缆的电阻与电抗 一条线路的电阻、电抗及阻抗 2计算及 式中线路电感。 应该指出，对于多路相同参数的线路并联，其并联路数并不影响值的大小。 冲击系数 3计算三相短路电流允许值 4算容许关联的线路数N 对于点的最小容许阻抗为 故得 49法一有名制法解题思路该题供电系统比较简单，供电电压等级只有35kV、6kV两种，故可用有名制法进行计算。首先，算出个元件的电抗，然后根据各点的等效计算短路回路总阻抗，最后就可以根据公式算出题意所求的各短路参数。本题可以按以下两步求解；1. 各元件电抗的计算；2. 各点等效计算图与短路参数的计算。解：1.各元件电抗的计算折算到6 kV侧的变压器电抗电缆电抗2.各点短路的等效计算图与短路参数的计算法二标幺制法解：1.各元件标幺电抗的计算2.各点短路的等效计算图与短路参数的计算第五章5-1 对继电保护的基本要求是什么?它们之间有何联系?对继电保护的基本要求是：在被保护范围内发生最轻故障的情况下，保护装置能够快速、可靠并有选择性的将故障部分切除。保护装置的选择性表现在发生故障时，使离故障点最近的断路器首先跳闸切断故障，从而使其它非故障线路能继续运行，也就是把故障停电限制在最小范围内。保护装置的快速性主要是指从故障发生到故障切除的时问要短，这样可以减轻散障的危害程度，防止系统的解并与事态的进一步恶化，有利于系统电压的稳定和恢复，并为电动机自起动创造条件。保护装置的灵敏性是指其对故障的反应能力，一般用灵敏度来衡量。一个保护装置若有较高的灵敏度，就不会因继电器内部某些阻力的增加或因轻故障时电流较小而产生拒动，从而保证保护装置在故障时可靠地动作。通常对于主保护要求灵敏度不小于1.52。保护装置的可靠性是指其该动作时不应拒动，不该动作时不应误动的性能。可靠性高的保护装置，当在其保护范围内发生故障时，它一定会动作而不拒动，而在其保护范围外发生故障时，它一定不动且不会误动。保护装置的可靠性主要由三个条件来满足，一是装置本身的可靠性，二是灵敏度的保证，三是系统中后备保护的设置。当基本要求不可能全部满足时，应优先满足可靠性和选择性的要求。但是，对于目前煤矿井下610kV电网的继电保护，应作特殊情况考虑，宜优先满足可靠性和灵敏度的要求，即宁可付出扩大停电范围和增多停电次数的代价，以求避免因电气事故而引发更大的矿井事故。由于一律采用无时限速断及要求有一级后备保护，即上一级开关的过流保护装置必须作为下一级开关过流保护装置的后备。因此，后备保护的灵敏度要用下一级开关主保护范围的末端最小两相短路电流来校验(应大于1.2)。显然，由于上级保护范围已覆盖到下一级，故当在下一级开关保护范围内发生短路故障时，两级开关将同时跳闸，因而没有选择性。这就是目前煤矿井下过流保护牺牲选择性，保证可靠性与快速性的例子。对于快速性与选择性不能同时满足时，则应根据其各自对电网影响的大小来决定。例如有的电网在发生严重短路时，可能造成电网的解裂，此时就应以快速性为主；又如有的电网短路电流不大，如果