自动控制原理及其应用部分习题解答.doc 27页

'第一章1－12电力系统接线如下图所示，试写出线路及各变压器高、低压绕组的额定电压。题1－12附图【解答】1.线路额定电压G至变压器、变压器两段：6.3/1.05=6（kV）；出线段：0.4/1.05=0.38（kV）。2.变压器额定电压(高压绕组/低压绕组)：6.3/242（kV）(6.0×1.05=6.3、220×1.1=242)；：220/38.5（kV）(220×1.0=220、35.0×1.1=38.5)；：6.3/0.4（kV）(6.0×1.05=6.3、0.38×1.05=0.4)。1－13电力系统接线如下图所示，试写出发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压。题1－13附图【解答】解法参见题1－12的解答：1.发电机G:10.5（kV）；2.变压器T1:10.5/242(Kv)、T2：220/121/38.5(Kv)、T3：35/10.5(Kv)、T4：220/121kV。1－14某有载调压变压器的电压为110±8×1.25％/11kV，按最大和最小负荷时计算出的变压器低压侧归算到高压侧的电压侧分别为107kV和108kV。若变压器低压侧最大和最小负荷时要求的电压分别为10.5kV和10kV，试选择其分接头。【解答】由题意，得44 最大负荷时选择最接近的分接头为：110+2×1.25＝112.5kV；最小负荷时选择最接近的分接头为：110+7×1.25＝118.75kV；拟选的分接头都在变压器的分接头范围内。按所选分接头计算低压母线的实际电压如下：所以，所选有载调压变压器的分接头：最大负荷时选择2档，最小负荷时选择7档，能够满足调压要求。1－15某大厦主变压器装机容量为3000kV·A，直接启动的异步电动机为75kW，请估算柴油发电机选多大为宜？【解答】按两种方式分别试选。①10%～20%的中值15%为：3000×15%=450（kV·A）（参见本章1.6.3⑵②）；②直接启动按允许降压20%时，最小倍率为5.5/kW（参见本章表1-10）：75×5.6=412.5（kV·A）即选450kW（柴油发电机多以kW计）为宜。第二章2－15某机修车间有如下三相380V动力设备：铣床电机30台，5.5kW/台；车床电机15台,3kW/台;磨床电机10台，4kW/台。试按需要系数法求其计算负荷。【解答】分析：本题考查需要系数法计算同一类设备的计算负荷。1．机修车间总装机功率由题意为：2．查需要系数查需要系数表，得‘小批生产的金属冷加工机床电动机’项需要系数为。取，，：3．计算负荷由式(2-11)：;由式(2-12)：由式(2-13)：44 又因、U＝0.38kV（对于星形接法，U为线电压、I为线电流），故计算电流为：2－16某生产车间有如下三相380V动力设备，鼓风机2台共30kW，电阻炉4台共12kW，金属切削机床电动机20台共60kW。试按需要系数法求其。【解答】分析：本题考查用需要系数法计算多组设备的计算负荷。1．先求各组设备的计算负荷①通风机组查需要系数表，得‘通风机、水泵、空压机及电动发电机组电动机’项，得：需要系数为，取、、。解得：②电阻炉组查需要系数表，得‘实验室用小型电热设备，电阻炉，干燥箱等’项，得需要系数为、功率因数、。解得：③金属切削机床组查需要系数表，得‘小批生产的金属冷加工机床电动机’项，得需要系数为，取、、。解得：2．求总计算负荷取。44 3．求总计算电流∵、∴总计算电流2－17某厂一车间以0.38KV供电，内有机床用电动机110台共395kW，电热设备20台共50kW，通风机10台共35kW，起重机3台共14kW。在以上用电设备中，单台容量不小于其中最大1台用电设备容量一半的台数：15kW1台、14kW2台、10kW2台。试按利用系数法计算【解答】本题考查利用系数法计算负荷。计算结果如下表所示（过程略）：题2－17附表按利用系数法计算负荷的结果用电设备组名称设备台数设备功率（kW）平均负荷kWkVarkV.AA机床电动机1103950.120.51.7347.482.0电热设备20500.550.950.3327.59.1通风机10350.550.80.7519.214.4起重机3140.150.51.732.13.6合计1434940.190.671.1196.2109.11091.12104118157238.52－18某化学实验室安装有4台220V单相加热器，其中2台1.5kW，2台2kW，试合理分配这些设备相序，并计算负荷的。【解答】本题考查单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法。1．单相负荷分配尽量使各相负荷平衡，分配如下：A相：2台1.5kW加热器；B相：1台2kW加热器；C相：1台2kW加热器；2．查需要系数表得电加热设备需要系数为，功率因数，A相：B相：44 C相：3．计算等效三相负荷A相负荷最大，故计算等效三相负荷取A相按式（2-37）：2－19某380/220V交流线路上，装有下表所列用电设备。试按需要系数法确定改线路的。题2－19附表序号设备组名称功率(kW)台数总功率(kW)备注1混凝土搅拌机154602砂浆搅拌机5.54223皮带输送机7.5537.54起重机37274＝25％5电焊机22366＝40％6电热设备,～220V1.5237照明配电箱1AL:～220V2.212.28照明配电箱2AL:～220V2.512.5【解答】分析：本题考查用需要系数法计算多组、多相、多工作制设备的计算负荷，从而确定低压母线计算负荷。1．先求各组设备的计算负荷①混凝土搅拌机组取需要系数为，。解得:②砂浆搅拌机组取需要系数为，。解得:44 ③皮带输送机组取需要系数为，。解得:④起重机组按式(2-4)(式中铭牌容量)取需要系数为，。解得:⑤电焊机组按式(2-3)(式中铭牌容量)取需要系数为，。解得:⑥电热设备和照明均为～220V单相设备为尽量满足三相平衡，应均匀分配到各相，分配方案为:A相2台1.5kW电热设备；B相：2.2kW照明配电箱1AL；C相：2.5kW照明配电箱2AL。可见，A相负荷最大，故取A相按式(2-36)计算等效三相负荷：。取需要系数为，。解得:2．求总计算负荷44 取，得：又，。2－20某380V线路上，装有下表所列交流电动机。试计算该线路的尖峰电流，同时系数取0.95。题2－20附表参数交流电动机M1M2M3M4M5额定电流11.620.230.518.536.5起动电流72.5126.0166.0112.0190.5【解答】分析：本题考查多台用电设备尖峰电流的计算。1．求差值最大的电机由上表可知，起动电流与额定电流差值最大的电机是M5，其差值为2．求线路尖峰电流取，根据本章式（2-61），得第三章3-10某厂供电系统如下图，10kV4km线路为架空。供电给厂区的的断路器为SN10-10Ⅱ型少油短路器，该区变电所变压器为联结的S9-1000油浸铜芯节能变压器，试用标幺值法求两变压器并列及分列运行时在变电所10KV及380V母线处发生短路故障时的、、、、及短路容量。44 题3-10附图【解答】分析：该系统等效电路图为：K-2点设开关合，即、并列。（参见式3-10～24）1．确定基准值：，，得：;2．各元件电抗标么值①查表SN10-10Ⅱ少油断路器为，（MV·A）（取580MV·A），故：②架空线路查表得，故：③电力变压器查表得S9-1000-10/0.4-的，故：第三步：画出等效电路图如上第四步：K-1点短路值①总电抗标么值②三相短路电流44 ③冲击电流按高压计④短路容量5．K-2点短路值①总电抗标幺值②三相短路短路电流③冲击电流，按低压计④短路容量3-11用欧姆法重做上题，并作比较分析。【解答】分析:尽可能借用题3-10的计算（参见式(3-25)～(3-35)及式(3-8)～(3-12）1．确定各元件电抗欧姆值①系统由题3-10知，故：对于K-2点再将此变换为亦或直接代入电压②线路，将题3-10的查值代入，对于K-2点应经变压电阻抗变换，故：③变压器，将3-10查值代入，得：2．画出等效图（略）3．求K-1各短路值44 ①总电抗②三相短路电流③冲击电流按高压计;④短路容量4．求k-2各短路值（略）〔对比分析〕题3-10及题3-11解题方法①两方法结果相近;②题3-10方法更为简便。3-12试求题3-10题中K2点的两相及单相短路电流。【解答】分析：充分依据题3-10计算的k-2点三相短路电流值。1．两相短路电流按式（3-39），得：2．单相短路电流按式(3-45），得：3-13如例3-2的工厂变电所的处380V侧母线上接250KW感应电动机组，,效率，母线为平放，档距0.9m,档数大于2，母线间距160mm。试求母线三相短路时最大电动力，并校验此时系统的动稳定性。【解答】分析：首先需判断此电机对短路系统是否产生冲击反馈。1．求母线三相短路时的最大电动力①此感应电动机组250KW大于100KW,其冲击反馈应予计入。查380V电机，感应电动机C=6.5。根据式3—46，得：②原例3-2计算此处短路冲击电流，又因为80×10的母线平放，得：b=80,h=10,且，查曲线，档距。根据式3-48，得44 最大动力：2．BW3短路时的动稳定性(参考本章3.4.2的1)档数大于2;母线平放，故截面系数。故：可见铜母线允许应力大于结论：BW3满足短路动稳定性要求。3-14某小区变电所380V母线处三相短路时，短路系统保护动作时间0.65S，低压断路器断路时间0.15S，母线正常运行最高温为，试校验母线的短路热稳定性，并确定按热稳定性换成铜母排的最小规格。【解答】分析：可用两种方法解，作对比(参考本章3.4.2的2)。1．方法一①短路保护系数反应时间，断路器分断时间。故短路发热假想时间：②由导体温度查曲线得，且由题知:。故：查铝材曲线得,小于铝母线限值，故满足热稳定性。2．方法二①查表得铝热稳定系数，故最小截面：②WB3母线最小规格应大于，大于此，故满足短路热稳定性要求。结论：查母排规格为60×8即宽厚为最小母排。第四章4-15某工厂总降压变压器容量为10000kV·A，电压等级为35kV/10kV，变压器配置的定时限过电流保护装置动作时间，拟采用快速开断的高压断路器，其固有分断时间，变压器10KV侧母线短路电流,试选变压器10kV侧断路器。44 【解答】参考本章4.4.4的5。∵；又因、。∴查表ZN3-10-Ⅱ（1000）、ZN4-10/1000、ZN5-10/1000、ZN13-10-1000及ZN28-10-1000均合用。甚至ZN12-10-1000及VS1-12-1250等1250A断路器亦可用，只不过额定电流裕量大，颇浪费。4-16某工程拟建10/0.4kV变电站，设在建筑地下室，总计算负荷1250kV.A，其中一、二次负荷750kV.A、，试选出变压器的类型、台数和容量。【解答】参考本章4．3．1的4。∵该地下变电所有一、二级负荷，∴故应选干式，且宜选两台变压器。又任一台变压单独运行时，要满足60%~70%负荷，即式（4-14）：再任一台变压器单独运行应满足全部一、二级负荷需求，即式（4-15）：结论：可选两台SCB10-800/10的变压器。4-17某公共建筑由甲、乙、丙、丁四幢建筑组成，其负荷见附表，双电源两路：一路提供35kV市网电源，另一路从附近另一工程提供10kV备用电源。按总功率因数≤0.9要求设计主接线，并作变电所布置方案。【解答】1．分析∵甲建筑二级负荷；乙建筑二级负荷∴应有两路供电，故采用单母线分段加联络方式。∵考虑两母线的段负荷均匀，且如表（、、、）∴WB1供：WB2供：∵均≤0.85（、、、）。∴应无功补偿，且宜分段补偿。2．决定主接线框架：44 题4-17附图4-18请按本题附图对图示车间变电所低压配电系统进行剖析，并构画变电路平面布置图。题4-18附图【解答】⒈分析：①主接线类型：双回10kV进线，单母线分两段（W1/W2）加联络；②进线回路：两路进线均为聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套10kV钢带铠装三芯电力电缆;③变压级：两台变压器均为-1000kV·A，以10/0.4Yyn0接法油浸节能变压器。两变压器低压侧出线均通过-1500刀开关作为隔离，以万能开关DW15-1600作控制和保护，且每相均装有电流互感器；44 ④母线：两侧母线均用铝母线LMY-3(100×10)；⑤母线联络：以左右隔离开关和断路器构成GGD1-13A母线联络柜；⑥W1母线段出线回路：1号0.4kV馈电屏：GGD1-39A，出线1/3两回，各供出242/236（A），2/4分别为1/3的备用回路；2号0.4kV馈电屏：cGGD1-39A，出线5/7两回，各供出208/260（A），6/8分别为5/7的备用电路。⑦W2母线段出线回路：类⑥，略。⒉变电所平面图∵两路进线、两个油浸变压器、两个高压配电屏、五个低压配电屏、无无功补偿。∴可选图4-41内附式中的c)、e)、i)、j)四方式。又因为：e)本所屏少，无必要设维修间，不取此案；i)本所屏少，亦无必要占用两个变压器室宽度，亦不取此案；j)本所低压屏仅五面，也不必将其分两列对排，故也不取此案。∴c)式最宜。甚至还可删去4-值班室，在3-低压配电室值班。第五章5-13已知某TN-C系统中的380V动力线路，计算电流为150A，安装地点环境温度为25℃，空气中明敷。试根据发热条件按VV型铜芯电缆选择其相线和PEN线，并用规范标注形式书写结果。【解答】分析：本题考查按发热条件选择导线的截面，此处导线型号为VV型电缆。⒈选择相线截面根据发热条件的要求，相线的载流量不应小于预期通过相线的计算电流，式5-1变化式即，查VV型铜芯电缆载流量表，得环境温度25℃下，截面积为的电缆载流量为162A，故选择：；⒉选择中性线（N线）截面由于三相四线制系统的中性线可能通过不平衡电流和零序故障电流，所以其截面要求是：一般情况下，能通过三相系统的最大不平衡电流；对于单相回路，应等于相电流；对于三次谐波突出的三相四线制系统，还应考虑谐波电流的影响。对于本题，按照式5-4选择中性线，得：；⒊选择保护线（PE线）的截面选择保护线需要考虑发生单相短路时保护线内通过单相短路电流时的短路热稳定要求，根据《低压配电设计规范》GB50054-95的规定，即式5-7、8、9，得:44 ⒋选择保护中性线（PEN线）的截面。保护中性线兼有中性线和保护线的功能，因此需选择满足条件的N线和PE线两者中较大截面作为PEN截面，即：；∴综上，电缆选择为：VV－1kV－3×50＋1×25。5-14某10kV三相四线制架空线路，相间距离，以树干式向两个负荷点供电，环境温度为。线路间距与负荷大小如下图所示，若允许电压损失为，试选择LJ导线的截面。题5－14附图【解答】本题考查1处以上集中负荷，按发热条件选择导线。⒈先按发热条件选择截面已知：，故：則：∴查LJ导线载流量表，环境温度为25℃时，截面为的导线载流量为。故按发热条件（式5-1），选择导线为LJ-35。⒉按匹配条件选择保护中性线对于三相四线制的TN-C系统，中性线截面一般按等于相线截面选择，即；按照短路热稳定度的要求，PE线选择为。综上，保护中性线选择为。⒊校验机械强度参照附表5-1，查机械强度要求，按明敷在绝缘支持件上，且支持点间距为最大时考虑：其最小截面要求是，所以机械强度满足条件。44 ⒋校验电压损失查LJ数据表，得截面为，线间距为0.6m的导线阻抗为：，；因此电压损耗按式5-12为：=∴故所选导线满足电压损耗要求。＊5-15某10kVLJ-35架空线路，向距离为3km的10/0.4kV变电所供电，为充分利用所选导线，可供变压器的最大容量是多少？（环境温度为，允许电压损失为ΔU％＝5）【解答】本题考查压损对导线输电能力的影响。⒈先按发热条件计算导线的最大允许输送容量查LJ载流量表，得LJ-35的最大载流为，考虑到环境温度为，因此按式（5-2），还需要乘以温度校正系数为0.89，所以，LJ-35的实际最大载流为：故其最大输送容量应为：⒉确定变压器容量按照规范要求，10kV变电所高压侧功率因数需满足，查架空线路电压损失表，可知功率因数需满足时，LJ-35线路每输送1MW·km的负荷矩，导线上的压损为1.178％，已知压损要求≤5%，所以每km可输送的负荷矩为：又，可输送的有功功率为：=而功率因数需满足，故可输送视在功率容量为：，故选择额定容量最大为的变压器。5-16某10kV长度为3km的LJ型架空线路，计算负荷为1500kW，功率因数44 ，年最大负荷利用小时数，环境温度为。试选择其经济截面，并校验其满足发热条件和机械强度的要求否。【解答】本题考查按经济电流密度选择导线截面。⒈先求计算电流，然后根据查表确定经济电流密度，并计算出LJ导线的经济截面；据时查（表5-5）得经济电流密度，故：取标准截面为，即选择LJ-95型导线。⒉按发热条件校验截面；查表知环境温度为时，LJ-95导线的载流量为，因此满足发热条件。⒊按机械强度校验截面；查附表5-1机械强度表，得10kV架空铝绞线的最小截面为因此所选LJ-95型铝绞线满足机械强度要求。5-17某照明线路为车间内15盏40W，220V白炽灯供电，已知照明配电箱距离车间距离为50m、相邻白炽灯间距均为3m、。现采用BV电线，穿塑料管敷设，允许，试选择导线截面。【解答】本题考查均匀分布负荷的导线选择。⒈将均匀分布负荷等效变换为集中负荷；原均匀分布负荷变换为：，，则计算电流为：⒉按允许电压损失选择导线截面；，所以线路可按‘均一无感’线路考虑，负荷矩为：查表5-3得计算系数，代入由式（5-19）变化式：取标准截面为，满足电压损失的要求。⒊校验机械强度；查附表5-2“绝缘导线芯线的最小截面表”知穿管明敷铜芯电线的最小截面是44 ，故所选导线BV-2.5满足机械强度。⒋按发热条件校验；查“BV绝缘电线穿塑料管敷设载流量表”可知，BV-2.5的载流量为，故满足发热条件。5-18某工厂有9台5.5kW、的电热设备，还有6台2.2kW、的搅拌设备，各台设备相距如题5-18图所示，设备电压均为380V。当地最热月环境温度为30℃，导线明敷。试按发热条件选择AB、BC、BD段VV型四芯电缆的相线和PEN线截面，并校验机械强度和电压损失，要求电压损失ΔU％≤5。题5－18附图【解答】本题为导线选择综合题。⒈计算I30，并按发热条件选择导线截面BC段总共要输送功率为，等效距离为；BD段总共要输送功率为，等效距离为；AB段总共要输送功率为，等效距离为。查需要系数表知，电热设备组需要系数，搅拌机组需要系数。对各段按发热条件选择导线截面：查VV电缆在30℃时的载流量表得：、、；中性线均与相线取同一截面。⒉校验电压损失；总功率因数为，因此干路可视为‘均一无感电路’；AB段输送的总无功功率为；又，其电压损耗为：44 因此支线BC、BD的电压损失必须满足，得：计算BC段电压损失，故满足要求。计算BD段电压损失，查表得，，所以,故不满足压损要求。重新选择截面为，查表得其每公里阻抗，，重新计算实际压损，得：,故选择，满足电压损失要求。⒊校验机械强度；查附表5-2可知，明敷导线的最小截面要求为，故所有导线均满足要求。第六章6-13图6—3硅整流带电容储能直流系统原理图中，二极管V1、V2、V3各起什么作用？【解答】本题为电气原理图分析(参考本章６.１.２的１)。1、二极管单向导电性图6—3硅整流带电容储能直流系统原理图中的二极管V1、V2及V3均利用其单向导电性，起相当于逆止阀的作用。2．V1、V2的具体作用当直流电源电压因交流供电系统电压降低时，使储能电容C1、C2所储能量仅用于补偿自身的保护回路Ⅰ及Ⅱ，而限制其向各断路器控制回路中的信号灯和重合闸继电器回路供电。以充分保证其所供电的回路供电的可靠。3．V3的具体作用只允许合闸母线向控制母线供电，而不允许反向供电。以防止合闸或合闸母线侧发生故障时控制母线的供电电压过低，而影响合闸动作的可靠性。6-14试分析图6-24所示的单侧电源供电的自动重合闸装置（ARD）原理展开图：1.该装置是如何实现后加速保护的？2.该装置是如何保证一次重合闸的？3.该装置是如何保证用控制开关断开断路器时，ARD不动作的？【解答】本题亦为电气原理图分析(参考本章６.５.１的２)。44 1.重合闸后加速保护图6-24所示单侧电源供电的自动重合闸装置（ARD）原理展开图中KAR动作，即一次重合闸的同时，KAR内的KM（7—8）闭合，接通了后加速继电器2KM。于是其延时断开的常开触点2KM立即闭合（在延时断开时刻到來前），短接了保护装置的延时部分，为后加速保护装置动作做好准备。若一次重合闸后，故障仍存在，保护装置将不经时限元件，而经触点2KM直接接通保护装置出口元件（YR），使断路器快速跳闸，从而实现了重合闸后加速保护。2.仅一次重合闸若线路故障为永久性故障，ARD首次合闸后，由于故障仍然存在，保护装置又使断路器跳闸。QF（1—2）再次给出重合闸起动信号，但在这段时间内，KAR（重合闸继电器）中正在充电的电容器C，由于充电时间需要15~25s，此时两端的电压尚未上升到KM的工作电压，KM拒动，断路器就不可能被再次合闸，从而保证了重合闸仅为一次。3.ARD不误动作一方面：通常在停电操作时，先操作选择开关2SA置于“预备跳闸”。此时触点2SA（1—3）断开，KAR退出工作。再操作1SA，完成断路器分闸操作。另一方面：当1SA的手柄扳到“预备跳闸”和“跳闸后”位置时，触点1SA（2—4）闭合，已将电容C通过6R放电，中间继电器KM失去了动作电源。所以即使2SA没有扳到“分闸”位置（使KAR退出的位置），在用1SA操作时，断路器也不会自行重合闸，即ARD不会动作。第七章7-16某10kV电缆线路采用GL-15/10型电流继电器构成两相两继电器式接线的去分流跳闸的反时限过电流保护装置，电流互感器的变比为400/5。线路最大负荷电流(含尖峰电流)为350A，线路首端的三相短路电流，末端的。试整定继电器动作电流和速断电流倍数，并校验其灵敏度。【解答】本题考查过电流保护即电流速断保护的动作电流整定和灵敏度校验。⒈整定继电器动作电流已知GL型电流继电器可靠系数、，两相两继电器式接线的接线系数，电流互感器的变比为，线路最大负荷电流为，代入式（7-6）得:　故整定GL-15/10型电流继电器的动作电流为7A。2.求其速断电流及速断电流倍数对于GL型继电器取可靠系数，又线路末端的短路电流即最大短路电流，44 代入式（7-11）得:故速断电流倍数为：3.校验过电流保护灵敏度根据，过电流保护灵敏度按式（7-10）为：故满足过电流保护灵敏度要求。４.校验速断保护灵敏度线路首端的三相短路电流，根据，按式（7-12）电流速断保护灵敏度为：故也满足速断保护灵敏度要求。7-17某10kV电力线路如下图所示：WL1、WL2均采用两相两继电器式接线，WL2的计算电流为50A，首端K-1点的三相短路电流为2kA，末端K-2点的三相短路电流为400A，TA1电流比200/5A，TA2电流比100/5A，KA1、KA2均为GL-15/10型，KA1动作电流整定为10A，10倍动作电流的动作时间为2.0s，试整定KA2的动作电流和动作时间，并校验其灵敏度。题7－17附图【解答】本题考查过电流保护动作电流及动作时间的整定。⒈先整定KA2的动作电流已知GL型电流继电器可靠系数、、两相两继电器式接线的接线系数、电流互感器的变比为、线路最大负荷电流，取，根据式(7-6)得KA2的动作电流为:=8.125（A）查GL-15/10型继电器的规格，动作电流整定为8A。44 ⒉整定KA2的动作时间①先确定KA1的实际动作时间K-1点发生三相短路时的三相短路电流=2kA，根据式（7-7）KA1中通过的电流为：KA1已整定，动作电流=10A，故KA1的动作电流倍数为：（倍）查GL-15/10型继电器5倍动作电流，整定时间1.4s的动作特性曲线，得KA1实际动作时间;KA2与KA1的动作时间差取0.7s，KA2的实际动作时间由反时限过电流保护的选择性要求式(7-8)得:。又因为在K-1点发生三相短路时，KA2中通过的电流为：已经求得KA2的整定电流为=8A，所以此时KA2的动作电流倍数为：（倍）查GL-15/10型继电器12.5倍动作电流，动作时间1s的动作特性曲线，得KA1的10倍电流整定时间为：。⒊校验KA2的灵敏度WL2末端K-2点的三相短路电流为=400A，即。故系统最小运行方式下保护区末端的两相短路电流为:根据式(7-10)，过电流保护的灵敏度:。7-18某10/0.4、630kV·A车间变压器的高压侧装设由GL-15型电流继电器组成的两相两继电器式的反时限过电流保护。已知变压器高压侧最大负荷电流，三相短路电流，；高压侧电流互感器变比为200/5A；试整定反时限过电流保护的动作电流及动作时限，并校验其灵敏度。（变压器最大负荷电流取为高压侧额定电流的2倍）。【解答】本题考查变压器过电流保护动作电流、动作时间整定及灵敏度校验。⒈过电流保护动作电流的整定过电流保护装置动作电流应避开变压器线路可能出现的最大负荷电流，由GL-1544 型电流继电器组成的两相两继电器式知，,，且。按式（7-6）：故电流整定为；⒉过电流保护动作时间整定动作时间应比变压器低压侧自动空气开关的最大保护动作时间＝0.2s大一个时间级，对于GL型继电器取，所以根据式（7-8），动作时间可以整定为：⒊灵敏度校验灵敏度校验按系统最小运行方式下二次侧两相短路穿越电流来校验，要求灵敏度Ks＞1.5。由题意知，所以，根据式（7-10）得:＞1.5故满足灵敏度需求。7-19某大型风机高压电动机参数为：，，，。电动机端子处的两相短路电流为8kA，起动时间。电流互感器变流比为150/5。现采用GL型电流继电器，两相两继电器接线方式的保护装置。试为电动机设计保护。【解答】本题考查风机保护的动作电流、动作时间整定及灵敏度校验。⒈电动机保护配置选择电动机应装设：①过负荷保护；②电流速断保护；③低电压保护；⒉过负荷保护动作电流整定及动作时间整定由于采用GL型电流继电器、两相两继电器式接线，所以.，，，根据式（7-6）过负荷动作电流为：故过负荷动作电流可整定为。电动机过负荷保护动作时间应应大于电机起动时间，一般取10～16s，本题取t＝12s。⒊电流速断保护动作电流整定机动作时间整定GL型电流继电器构成电流速断保护的可靠系数一般取1.8，又，，；44 故电流速断倍数为：（倍）整定为6倍根据式（7-12），灵敏度校验：＞2.0故满足灵敏度需求。第八章8-13某厂房面积为20×12m2，横梁间距4m，荧光灯吸顶安装在梁上，距地高度h＝3.2m，工作面高度为0.75m，试按矩形布置灯具。【解答】本题考查按距高比要求布置灯具。1.由题意可知，h＝3.2－0.75＝2.45（m），矩形布置灯具:其中=4m，故L=。查表8-8“各种照明器布置的距离比值”，得荧光灯距高比L/h≤1.5，即≤1.5，变換并解得:2.取间距为=3m，灯距离墙长边距=0.5=0.5×4=2.0(m)，灯距离墙长边距＝0.375=0.375×4=1.5(m)。具体布置平面如下图所示。题8－13附图8-14某阅览室长15m，宽6m，装修后项棚高3.6m，台面高0.8m，拟采用YG6-2–2×40W荧光灯吸项安装，灯具效率为86%，假定墙面反射系数Pq为0.5，顶棚反射系数Pt为0.7。确定阅览室内的灯具数。【解答】本题考查利用系数法求照度。1.求参照附表8-2，按阅览室取200lx2.求Φ44 查表8-9,40W荧光灯光通量为2400lm,两支并用则为:Φ=2×2400=4800（lm）3.求RCR由题意知A=15m,B=6m,＝6-0.8＝2.8m，室空间比按式（8-13a）为：4.求U、，查附表8-7得不到直接值，需用插入法计算。对，，，以及，，，插值求RCR＝3.27时U值为:5.求S及K由A、B值得S=AB=15×6=90；按“清洁”条件，由表8-10查照度补偿系数K=1.3。6.求灯数N将以上值代入式（8-12）得：取9套。8-15按比功率法重求作题8-14，确定阅览室内的灯具数。【解答】本题考查比功率法求照度。1.总功率根据灯具型式和照度要求，按题意查附表2-5，得单位面积安装功率，代入式8-9，则总功率为:=11.0×90＝990（W）。2.灯具数代入式8-10、8-15，最小照度系数Z按附表8-5取1.33，得：（套）取结果为9套。对比:比功率法计算的灯具数同于利用系数法的计算结果。8-16某照明系统如下图所示，线路末端允许压降为ΔU％≤3，线路采用BLV线穿塑料管敷设，试选择保护开关及导线截面。【解答】本题考查照明配电系统导线和保护开关的选择。44 题8－16附图⒈变换成集中负荷原分布负荷由一回路供电的形式，变换成集中负荷为：P＝0.1×15=1.5Kw⒉按允许电压损失选择导线截面查表得C＝7.74，带入ΔU％＝3，得A≥1.83，按式(5-17)，即：故选取标称截面为A＝2.5。⒊按发热条件选择导线截面查环境温度25度，BLV导线穿塑料管敷设允许载流量表知A＝2.5的载流量为＝21（A），而故所选BLV-2.5导线截面满足发热条件。⒋保护开关选择为低压断路器低压断路器额定电流按式(5-1)：，所以开关的额定电流选择为16A。第九章9-10某工厂需装设一个圆柱形贮油罐，直径为10m，高出地面18m，拟定离煤气罐壁5m处设置避雷针，试计算避雷针的高度。【解答】；由题意,，贮油罐为II类，则滚球半径。代入式(9-1)为:求得避雷针高度h=59.62或30.37，则避雷针取31米。第十章10-11计算S9-1000/10型电力变压器的经济负载和经济负载率。已知S9-1000/10型电力变压器的P0=1.47kW，PK=10.4kW，I0%=0.7，Uk%=4.5。取无功功率经济当量Kq=0.1。44 【解答】本题考查单台变压器的经济负载率及经济负载。1.求变压器无功损耗根据式（2-47），变压器空载时的无功损耗为：根据式（2-48），变压器满载时的无功损耗：2.变压器经济负载率当取时，变压器经济负载率根据式（10-3）为：3.变压器的经济负载变压器的经济负载根据式（10-3）推得：答：该变压器的经济负载率为0.38，经济负载为380kV·A。10-12某企业变电站有两台S9-1250/10型变压器（Dyn11连接），试计算该主变压器经济运行的临界负荷值。【解答】本题考查两台变压器的临界负荷值计算。查表得S9-1250/10型变压器的相关技术参数：0=2.0kW，k=11kW，I0%=2.5，Uk%=5。并取Kq=0.1，变压器空载时的无功损耗根据式（2-47）为：变压器满载时的无功损耗根据式（2-48）：根据式（10-4）计算得：可见，当负荷S＜Scr=963.5kV·A时，单台变压器运行比较经济；当负荷S＞Scr=963.5kV·A时，两台变压器运行比较经济。/=963.5÷1250=77.08(%)也就是说，在变压器额定容量的77%左右以下单台变压器运行比较经济；此上两台变压器运行，且每台变压器运行在额定容量的50%左右比较经济。44'