【文章內容簡介】 負載力求平衡，不平衡運行不僅降低出力，而且增加損耗。（2）重視和合理進行無功補償。合理地選擇無功補償方式、補償點及補償容量，能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠距離傳輸而造成有功網(wǎng)損。對電網(wǎng)的無功補償通常采取集中、分散、就地相結合的方式，具體選擇要根據(jù)負荷用電特征來確定。（3）對電力線路改造，擴大導線的載流水平。按導線截面的選擇原則，可以確定滿足要求的最小截面導線；但從長遠來看，選用最小截面導線并不經(jīng)濟。如果把理論最小截面導線加大一到二級，線損下降所節(jié)省的費用，足可以在較短時間內把增加的投資收回，而且導線截面增大溫升下降，線路無功損耗也會有所下降。（4）調整用電負荷，保持均衡用電。調整用電設備運行方式，合理分配負荷，降低電網(wǎng)高峰時段的用電，增加低谷時段的用電；改造不合理的局域配電網(wǎng)，保持三相平衡，使用電均衡，降低線損。無功補償?shù)幕驹硎鞘裁矗坑惺裁匆饬x？答：網(wǎng)絡未加無功補償設備前，負荷的有功功率、無功功率為、與網(wǎng)絡傳輸?shù)墓β氏嗟?。加裝了一部分無功補償設備后，網(wǎng)絡傳輸?shù)挠泄β什蛔?，傳輸?shù)臒o功功率變?yōu)椋喈斢跓o功消耗由減少到。設，如下圖所示，視在功率比小了，補償后電力網(wǎng)的功率因數(shù)由補償前的提高到。如圖41所示。圖41無功補償原理的示意圖加裝無功補償設備后，電網(wǎng)的功率因數(shù)提高，具有以下幾個方面的意義：（1）減少系統(tǒng)元件的容量，換個角度看是提高電網(wǎng)的輸送能力。（2）降低網(wǎng)絡功率損耗和電能損耗。（3）改善電壓質量。配電網(wǎng)無功補償?shù)呐渲迷瓌t與措施是什么？答：無功補償設備合理配置的主要原則：（1）總體平衡與局部平衡相結合。（2）電業(yè)部門補償和用戶補償向結合。（3）分散補償與集中補償相結合，以分散為主。（4）降損與調壓相結合，以降損為主。無功補償?shù)闹饕胧海?）利用同步發(fā)電機進行補償。（2）利用調相機進行無功補償。（3）利用電容器進行無功補償。（4）利用靜止補償器進行無功補償。調壓的方式有哪些？如何進行？調壓有哪些主要措施？答：調壓主要有：“逆調壓”、“順調壓”、“常調壓”等幾種方式。（1）逆調壓。若由中樞點供電的各負荷的變化規(guī)律大體相同，考慮到高峰負荷時供電線路上的電壓損耗大，可將中樞點電壓適當升高，以抵償電壓損耗的增大。反之，則將中樞點電壓適當降低。這種高峰負荷時升高電壓（?。?，低谷負荷時降低電壓（?。┑闹袠悬c電壓調整方式，稱為逆調壓。這種方式適用于中樞點供電線路較長，負荷變化范圍較大的場合。（2）順調壓。適用于用戶對電壓要求不高或供電線路不長，負荷變動不大的中樞點，可采用順調壓方式。即高峰負荷時允許中樞點電壓略低（?。?；低谷負荷時允許中樞點電壓略高（?。?。（3）常調壓。介于上述兩種情況之間的中樞點，可采用常調壓方式，即在任何負荷下都保持中樞點電壓為一基本不變的數(shù)值，取。調壓的主要措施：（1）調節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓。（2）改變變壓器TT2的變比、。（3）通過改變電力網(wǎng)無功功率分布。（4）改變輸電線路的參數(shù)（降低輸電線路的電抗）。低壓電網(wǎng)短路電流計算有什么特點？答：電力系統(tǒng)中1kV以下的電網(wǎng)稱為低壓電網(wǎng)，其短路電流計算具有以下特點：（1）供電電源可以看作是“無窮大”容量系統(tǒng)。這是因為低壓配電系統(tǒng)中配電變壓器容量遠遠小于其高壓側電力系統(tǒng)的容量，所以配電變壓器阻抗加上低壓短路回路阻抗遠遠大于電力系統(tǒng)的阻抗。在計算配電變壓器低壓側短路電流時，一般不計電力系統(tǒng)到配電變壓器高壓側的阻抗，而認為配電變壓器高壓側的端電壓保持不變。（2）低壓電網(wǎng)中各元件電阻值相對較大，而電抗值相對較小，所以低壓配電系統(tǒng)中電阻不能忽略。為避免復數(shù)計算，一般可用阻抗的模進行計算。當時，可將忽略。（3）直接使用有名值計算更方便。由于低壓配電系統(tǒng)的電壓往往只有一級，而且在短路回路中，除降壓變壓器外，其它各元件的阻抗都用毫歐表示，所以用有名值計算而不用標么值計算。（4）非周期分量衰減快，取1～。僅在配電變壓器低壓側母線附近短路時，才考慮非周期分量。（5）必須計及某些元件阻抗的影響。包括：長度為10～15m或更長的電纜和母線阻抗；多匝電流互感器原繞組的阻抗；低壓自動空氣開關過流線圈的阻抗；隔離開關和自動開關的觸頭電阻。三、計算題某10kV變電所裝有一臺SJL1750/10型變壓器，銘牌上數(shù)據(jù)為：SN=750kVA、電壓比10/、Pk= kW、P0= kW、Uk%=、I0%=2，求該臺變壓器歸算到10kV側的各電氣參數(shù)，并做出等值電路圖。解：取UN=10kV（按工程單位計算），繞組電阻：== (繞組電抗：==6 (勵磁電導：== (S)勵磁電納：：== (S)等值電路如圖42所示。 圖42 等值電路某降壓變電所中裝有一臺SFSL131500/110型三相三繞組變壓器，銘牌上數(shù)據(jù)為：容量比31500/31500/31500 kVA、電壓比110/、P0= kW、I0%=、 kW、 kW、 kW、=1=、=。試計算以變壓器高壓側電壓為基準的各變壓器參數(shù)值，并做出等值電路圖。解：取UN=110kV（按工程單位計算），勵磁電導：== (S)勵磁電納：：== (S)先求各繞組的短路損耗： （kW）然后按與雙繞組變壓器相似的計算公式計算各繞組的電阻： (求出各繞組的短路電壓百分值：再按與雙繞組變壓器相似的公式，求各繞組的電抗： (等值電路如圖43所示。圖43 等值電路某雙回路配電線路，如圖44所示，已知線路型號為LGJ120，水平布置，D’=5m，線路全長80km。變壓器的銘牌數(shù)據(jù)為：SN=、電壓比110/11kV、Pk=190kW、P0= kW、Uk%=、I0%=。已知變壓器在+%的分接頭上運行，負荷為40MW，電源側母線電壓維持在118 kV。試求：（1）潮流分布和電壓分布；（2）變壓器低壓母線的實際電壓及電壓偏移。圖44 雙回路配電線路解：取UN=110kV（按工程簡化計算），（1）先計算參數(shù)和畫出等值電路線路：查得LGJ120，水平布置，D’=5m時，r1=，x1=，b1=；變壓器：繞組電阻：== (繞組電抗：== (勵磁電導：== (S)勵磁電納：：== (S)圖45 等值電路（2）由末端向首端求功率分布變壓器阻抗的功率損耗：==則：==變壓器導納的功率損耗：==則：（）+（）=線路末端電納的功率損耗： 則：線路阻抗的功率損耗：==線路首端電納的功率損耗：則：=線路首端注入的功率： = （3）根據(jù)已求和，由首端向末端求電壓分布線路電壓損耗：線路末端電壓：變壓器阻抗電壓損耗：歸算到110kV側的變壓器低壓側電壓：（4）求變壓器低壓側母線的實際電壓及電壓偏移變壓器的實際變比：k=變壓器低壓側母線實際電壓：變電所低壓側母線電壓偏移：設某配電線路末端負荷為700kW，，則需要的無功補償容量為多少？解： kW，則補償容量： == (kvar)如圖46所示的系統(tǒng)，有關參數(shù)已標注在圖中，當電纜線路末端k點發(fā)生三相短路時，求短路電流周期分量的有效值和短路沖擊電流。圖45 供電系統(tǒng)解：取MVA，；線路的電抗：變壓器的電抗：電抗器的電抗：電纜的電抗：從恒壓母線至短路點k的總電抗：短路電流周期分量的有效值： （kA）短路沖擊電流： （kA）下圖所示為某系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡簡化圖。已知水輪發(fā)電機G1的容量為110MVA，短路點的母線電壓等級為35kV，∞為無窮大系統(tǒng)，∞至短路點k的轉移阻抗為0. 4（注：取MVA，）。求k點發(fā)生三相短路時的短路電流周期分量的起始值和穩(wěn)態(tài)短路電流及沖擊電流。圖46 等值網(wǎng)絡簡化圖解：（1）將化為以G1的容量為基準的計算電抗標么值： k點的額定電流：（kA）（2）查水輪發(fā)電機的運算曲線表可得G1所提供的短路電流： （t=0 s），化為有名值：（kA） （t=4 s），化為有名值：（kA）（3）由無窮大電源提供的短路電流：，化為有名值：（kA） （4）k點發(fā)生三相短路時的短路電流周期分量的起始值： （kA）穩(wěn)態(tài)短路電流： （kA）沖擊電流： （kA）。第五章 電力設備的選擇習題與解答一、簡答題什么叫熱穩(wěn)定？答：開關電器和載流導體具有承受短路電流熱效應而不至于損壞的能力，稱為熱穩(wěn)定。什么叫動穩(wěn)定？答：開關電器和載流導體具有承受短路電動力效應而不至于產(chǎn)生機械變形或永久性變形損壞的能力，稱為動穩(wěn)定。什么叫長期工作電流？答：是指電氣設備滿載時的持續(xù)工作電流，稱為長期工作電流。什么叫經(jīng)濟電流密度？答：所謂經(jīng)濟電流密度就是當線路導線單位截面上通過這一電流時，使線路的建設投資、電能損耗和運行維護費用等綜合起來將會最小、最經(jīng)濟。經(jīng)濟電流密度是經(jīng)過各種經(jīng)濟技術比較得出的最合理的導線單位截面的電流值。高壓斷路器的作用是什么？答：高壓斷路器又叫高壓開關，它在電網(wǎng)內有著兩個作用：⑴控制作用：根據(jù)電網(wǎng)運行需要，用高壓斷路器將一部分電力設備或線路投入或退出運行；⑵保護作用：高壓斷路器可以在電力設備或線路出現(xiàn)短路事故時， 由繼電保護裝置啟動，將短路事故部分從電網(wǎng)中切除，防止事故擴大，保證系統(tǒng)的安全運行。對高壓斷路器的基本要求是什么？答：（1）工作可靠，在額定工作條件下能可靠的長期運行；（2）具有足夠的斷路能力；（3）盡可能短的開斷時間；（4）結構簡單、價格低廉。對隔離開關的基本要求是什么？答：對隔離開關的基本要求是：（1）有明顯的斷開點；（2）隔離開關斷開點應具有可靠的絕緣；（3）具有足夠承受短路的穩(wěn)定性；（4）結構簡單、動作可靠；（5）與接地刀閘相互聯(lián)鎖。簡要說明帶負荷拉高壓隔離開關為什么會造成弧光短路？答：隔離開關是開啟式的電氣設備，其動、靜觸頭都是外露的，它起著隔離設備和具有明顯斷開點的作用，只能拉合較小的變壓器空載電流和空載線路的電容電流。當帶負荷拉隔離開關時，因為電流較大會產(chǎn)生很強的電弧，而隔離開關沒有滅弧裝置，則電弧不會熄滅。所以在高溫電弧的作用下，空氣嚴重熱游離，空氣擊穿電壓大大下降，從而導致空氣擊穿造成弧光短路。為什么兩只電流互感器的二次繞組順向串聯(lián)使用可以減小誤差？答：電流互感器有不同的準確度級，每級規(guī)定出它的電流誤差和角度誤差（簡稱誤差）。如果電流互感器二次負荷不超過規(guī)定值，則所產(chǎn)生的誤差在相應準確級規(guī)定的范圍以內。如果二次負荷超過規(guī)定值，誤差就增大，準確級就降低如把兩只電流互感器的二次繞組順向串聯(lián)后使用，電流變比不變，但每只電流互感器二次繞組上的電壓只是原來的一半，相應地它的實際負荷也就減小了一半，從而它的誤差也就減小，容易滿足規(guī)定的準確級的要求。RN1型和RN2型兩種高壓熔斷器各有何異同？答：RN1型和RN2型的結構基本相同，都是瓷質熔管內充填石英砂的封閉管式熔斷器。所不同的是，RN1 型供高壓配電線路及高壓設備包括電力變壓器作短路和過負荷保護之用，而且由于熔體要通過主電路的負荷電流，因此電流規(guī)格比較大，可達 100A或更大，外形尺寸也較大；而RN2型只供電壓互感器作短路保護之用，而且由于電壓互感器近于空載狀態(tài)工作，因此其電流規(guī)格很小，外形尺寸也較小。1如何判斷運行中的電流互感器二次回路開路？答：電流互感器在運行中，如有二次回路開路現(xiàn)象時，將會產(chǎn)生異常聲響，同時電流表指示不正常，電度表鋁盤轉動慢或不足，二次回路可能發(fā)生打火現(xiàn)象，運行人員應通過指示儀表的數(shù)值和實際負荷的大小及聲響等情況，判斷電流互感器二次回路是否開路。1三相水平布置的導體，受到的電動力最大的是哪相？電動力是周期變化的嗎？包含哪些周期？實際運行時該如何避免共振？ 答：三相水平布置的導體，受到的電動力最大的是中間相，由于中間相與兩邊相的相間距離相對邊相較小。由于電流是交流的故，電動力也是交變的，其包含50HZ和100HZ即工頻和倍頻兩種周期。實際運行時，要避免導體的共振頻率與其所受的電動力頻率相同或相近，要遠離這兩種頻率，可以通過調整導體的布置來進行調整，如導體平放和豎放、導體絕緣子之間的距離的改變等，當導體的固有振動頻率低于30Hz或高于160Hz時，共振可以忽略不計。二、問答題為什么選擇電氣設備時不僅要考慮電壓、電流，還要考慮動、熱穩(wěn)定度？答：電壓、電流是指正常情況下電氣設備所能承受的電氣參數(shù)，一旦發(fā)生短路時，電氣設備通過很大的短路電流，每相載流部分會急劇發(fā)熱甚至燒毀，同時相間的電動力很大，設備可能承受不了。因此，為了保證按正常工作條件選擇的設備，在最大短路電流通過之后仍能繼續(xù)工作，就還要考慮動、熱穩(wěn)定度。自動空氣開關和接觸器在用途上的區(qū)別是什么？答：自動空氣開關是用于當電路中發(fā)生過載、短路和欠電壓等不正常情況時，能自動分斷電路的電器，亦可用作不頻繁控制電動機的起動、停止或接通、分斷電路。它是低壓交、直流配電系統(tǒng)中的重要控制和保護電器之一。接觸器是電力拖動和自動控制系統(tǒng)中，應用最普遍的一種電器。它作為執(zhí)行元件可以遠距離頻繁地控制電動機的起動、運轉、反向和停止。根據(jù)產(chǎn)品的容量等級，能短時間接通和分斷超過數(shù)倍額定電流的過負荷，每小時可以帶電操作高達1200次。接觸器按其控制的電流種類分交流和直流兩種，交流接觸器主要用于工頻50Hz和60Hz的電路中。為什么發(fā)電廠和變電所的6～35kV戶內配電裝置都采用矩形母線？答：因為在同樣截面下，矩形母線比圓形母線的周界大，即矩形母線的散熱面大，因而冷卻條件好；同時因為交流電集膚效應的影響，圓形截面母線的電阻要比矩形截面母線