济南大学工厂供电第3章习题答案

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第3章习题

1. 答：

无限大容量电源供电系统是指内阻抗为零的电源，即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。

无限大容量系统发生三相短路后，短路电流在达到稳定之前，经过一个暂态过程。在短路暂态过程中，存在短路非周期分量电流和短路电流周期分量。短路非周期分量电流是由于短路初始瞬间电流不能突变而产生的一个按指数规律衰减电流，该电流衰减完，暂态过程结束而达到稳定状态。短路电流周期分量是短路后短路回路阻抗突然减小而增大很多倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束后只有该分量存在。 2. 答：

短路全电流：短路后短路回路中存在的电流，为短路电流周期分量与非周期分量之和。 短路电流的周期分量：因短路后短路回路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流。

短路电流的非周期分量：因电路含有电感，电路电流不可能突变，而按愣次定律感生的用以维持短路初始瞬间电流不致突变的一个反向衰减性电流。 短路冲击电流：为短路全电流中的最大瞬时值。短路后经半个周期，短路全电流达到最大值，此时的电流即短路冲击电流。

短路稳态电流：是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。

短路容量：又称短路功率，等于短路电流周期分量有效值与短路处的正常工作电压（平均额定电压）的乘积。 3. 答：

因电压在线路上有损失，而使线路首末端电压不同，所以短路计算中采用平均电压。 平均电压为线路首末端电压的和除以2，若线路末端电压为额定电压，则首端电压应比额定电压高10％，这样平均电压为1.05倍的额定电压。

额定电压为国家根据经济技术需要统一制定的标准电压。 4. 答：

供电系统发生短路时，短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体就会产生很大的电动力，即短路电流的力效应。

供电系统发生短路时，短路电流特别是短路冲击电流将使相邻导体之间产生很大的电动力，有可能使电器和载流部分遭受严重损坏，所以要用短路冲击电流来计算。 5. 答：

供电系统发生短路时，短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体就会产生很高的温度，即短路电流的热效应。

因短路全电流的有效值在整个短路过程中不是常数，为便于计算，在工程上以短路稳态电流来代替短路全电流进行计算。 6.答：

短路发热的假想时间是指在此时间内，假定导体通过短路稳态电流所产生的热量，恰好与实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量相等。这一假定的时间，称为短路发热的假想时间或热效时间。

由短路电流周期分量作用的假想时间和短路电流非周期分量作用的假想时间组成，前者是保护装置的动作时间和断路器的固有分闸时间之和，对无限大容量供电系统，后者近似为0.05s。

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7.答：

高压断路器的作用：正常运行时，用于接通和分断负荷电流；短路情况下，切除巨大的短路电流。

隔离开关的作用：保证电气设备检修时，使需检修的设备与处于电压下的其余部分有明显的隔离。

高压断路器要具有很强的灭弧装置，而隔离开关没有特殊的灭弧装置。 10. 答：

22

It I tj对一般开关设备的热稳定校验条件 t

(3)

对一般开关设备的力稳定校验条件 iet ish

iet －设备极限通过电流的幅值.(制造厂家提供)

ish(3)－冲击电流. 11.解：

（1）选定基准值 取Sj 100MVA

,

则Ij

Uj 6.3kV

100MVA3 6.3kV

9.16kA

SjUj

（2）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值

1

）电力系统

最大运行方式下的系统电抗 最小运行方式下的系统电抗

2）架空线路

3

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4）电抗器

5）电缆线路

绘出短路等效电路如图所示

0.4/0.505

0.75 1.164 0.16

（3）求k1(3) 点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 1）总电抗标么值

***

X X1*M X2 X3 0.4 0.146 0.75 1.2961M

****X 1m X1m X2 X3 0.505 0.146 0.75 1.401

2）三相短路电流周期分量有效值 最大运行方式

最小运行方式

3）其它三相短路电流

最大运行方式

(3)

I Iz(3)1 M 7.068KA

(3)(3)ish 2.55Iz1 M 2.55 7.068 18.023KA 1(3)(3)

Ish 1.51I1z1 M 1.51 7.068 10.673KA

最小运行方式 (3) I Iz(3)1 m 6.538KA

(3)(3)

i 2.55Ishz1 m 2.55 6.538 16.672KA 1(3)(3) Ish 1.51I1z1 m 1.51 6.538 9.873KA

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4

最大运行方式

最小运行方式 （4）求k2(3)点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

1

）总电抗标么值

****** X X X X X X2M1M2345 0.4 0.146 0.75 1.164 0.16 2.62 ******

X 2m X1m X2 X3 X4 X5 0.51 0.146 0.75 1.164 0.16 2.725

2）三相短路电流周期分量有效值

最小运行方式

3最大运行方式

(3)

I Iz(3)2 M 3.496KA

(3)(3)ish 2.55Iz2 M 2.55 3.496 8.915KA 2(3)(3)

Ish 1.51I2z2 M 1.51 3.496 5.279KA

最小运行方式 (3) I Iz(3)2 m 3.361KA

(3)(3)

i 2.55Ish2z2 m 2.55 3.361 8.571KA

(3)(3) Ish 1.51I2z2 m 1.51 3.361 5.075KA

4最大运行方式

最小运行方式

（5）.

k(3)点最小运行方式下的两相短路电流

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12. 解：

设题中电抗器的额定功率为1.68千瓦/相，电抗器的电抗和电阻分别为：

4 0.693 100

1680r 0.042

2002x

电缆的电抗和电阻分别为：

x 1.5 0.083 0.1245

r 1.5 0.37 0.555

一条电缆线路（包括电抗器）的电抗、电阻和阻抗分别为：

x 0.693 0.1245 0.8175 r 0.042 0.555 0.575 z 0.999

短路电流非周期分量的衰减时间常数为

0.8175

0.0045s

314 0.575

0.010.0045

短路电流冲击系数为：

ksh 1 e

1.134

根据式ish kz，由ish的允许值求短路电流周期分量Iz的允许值

Iz

12.47kA

因此，自6kV母线到短路点K的总阻抗

z

0.292

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也就是，允许平行敷设的电缆数不得超过

0.999

3.42条，即可以平行敷设3条电缆线路。 0.292

也就不能将母联开关QF闭合长期并联运行。

13.解：

根据我国生产的高压户内（外）少油断路器型式，宜选用全国统一设计并推广应用的型号。根据计算电流，初选断路器型号，然后进行校验

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隔离开关QS2的选择校验表

短路计算

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