1 为方便使用本教材或换用本教材，特编写了本教为方便使用本教材或换用本教材，特编写了本教材习题中全部计算题的解答和课程设计的部分解答材习题中全部计算题的解答和课程设计的部分解答（第（第3 3版和第版和第2 2版均可使用），可作为习题课电子教案，版均可使用），可作为习题课电子教案，有不妥或错误之处请同行老师批评指正。有不妥或错误之处请同行老师批评指正。2习题习题3-6如果图如果图3-9中旁路断路器和旁路回路的隔离开关都是中旁路断路器和旁路回路的隔离开关都是断开状态，线路断开状态，线路WL1运行在母线运行在母线W1上，试写出检修上，试写出检修QF1时的时的不停电倒闸操作过程。不停电倒闸操作过程。解解:1.合上合上QS1和和QS3;2.合上合上QFp;3.QFp合闸成功（说合闸成功（说明旁母完好）明旁母完好）,合上合上QS1p（等电位合闸）（等电位合闸）;4.断开断开QF1;5.拉开拉开QS13和和QS11;6.做安全措施。做安全措施。3习题习题3-7有两个限流电抗器，额定电压都是有两个限流电抗器，额定电压都是10kV，其中一个，其中一个的额定电流为的额定电流为200A，电抗百分数为，电抗百分数为3%，另一个的额定电流为，另一个的额定电流为400A，电抗百分数为，电抗百分数为4%，哪个限流作用效果好？，哪个限流作用效果好？解解:额定电流为额定电流为200A的电抗器的电抗有名值为的电抗器的电抗有名值为额定电流为额定电流为300A的电抗器的电抗有名值为的电抗器的电抗有名值为可以看出：额定电流为可以看出：额定电流为200A，电抗百分数为，电抗百分数为3%的电抗器的电的电抗器的电抗大，限流作用效果好。抗大，限流作用效果好。4习题习题3-9解解: 首先计算运行费首先计算运行费计算抵偿年限计算抵偿年限T T，标准抵偿年限为标准抵偿年限为5 5年年应该选投资高的第应该选投资高的第I I方案。方案。某电气主接线设计中，有两个技术性能相当的初步方案，其中方某电气主接线设计中，有两个技术性能相当的初步方案，其中方案案1的综合投资为的综合投资为900万元，年电能损耗为万元，年电能损耗为5106kWh，折旧费及，折旧费及检修维护费合计为检修维护费合计为30万元；方案万元；方案2的综合投资为的综合投资为800万元，年电万元，年电能损耗为能损耗为7106kWh，折旧费及检修维护费合计为，折旧费及检修维护费合计为20万元。设平万元。设平均电价为均电价为0.20元元/kWh，标准抵偿年限为，标准抵偿年限为5年，试用抵偿年限法选年，试用抵偿年限法选出最佳方案。出最佳方案。习题习题3-10某企业的自备热电厂有三台机组，其中100MW机组为发电机-变压器单元接线直接接入110kV母线，另外两台25MW机组经6kV机压母线和机压母线上的变压器接入110kV母线。机压母线上接入的16回电缆线路是本企业的重要负荷，其最大综合负荷为35MW，cos =0.8，厂用，厂用电电率率为为10%；110kV母母线线上有上有4回出回出线线，其中其中2回回为为本厂与系本厂与系统统的的联络线联络线，2回接附近两个回接附近两个终终端端变电变电所。所。请请设计该设计该厂的厂的电电气主接气主接线线，并，并选择选择主主变压变压器器 。 解解: (1)单元接线主变容量选择单元接线主变容量选择,查有关发电机的技术参数资料，查有关发电机的技术参数资料，可得可得100MW发电机发电机,cos =0.85,额额定定电压为电压为10.5kV。选择选择主主变压变压器容量器容量为为：120MVA，变变比比为为121/10.5kV。6(2)机压母线上的主变容量选择机压母线上的主变容量选择优先选优先选2台同容量的主变台同容量的主变1）发电机出力最大，而发电机电压母线上的负荷最小时，扣）发电机出力最大，而发电机电压母线上的负荷最小时，扣除厂用电负荷后，主变压器能将剩余的功率送入电力系统。当除厂用电负荷后，主变压器能将剩余的功率送入电力系统。当缺乏具体资料时，最小负荷可取为最大负荷的缺乏具体资料时，最小负荷可取为最大负荷的60%70%。72）发电机电压母线上的最大一台发电机停机时，主变压器应能）发电机电压母线上的最大一台发电机停机时，主变压器应能从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂用电的需要，即用电的需要，即考虑了停运机组的起动厂用负荷。考虑了停运机组的起动厂用负荷。83）若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时，其中一台容量最大的主变压器退出运行时，应该能输送母线最大剩余功率的60%70%以上，即选选2台台20MVA的主变压器，电压为的主变压器，电压为121/6.3kV。该该厂的厂的电电气主接气主接线设计线设计可参考可参考图图3-27。习题习题3-11某某110 kV变电所，其变电所，其35 kV侧出线为架空线侧出线为架空线(无架空地线无架空地线)，6回线回线路总长是路总长是120 km；其；其10 kV侧出线为电缆，侧出线为电缆，16根电缆的总长度是根电缆的总长度是25 km，请，请计算计算35kV和和10kV系统的对地电容电流系统的对地电容电流IC，并决定两个系统是否应该设置消，并决定两个系统是否应该设置消弧线圈，若需要请选择消弧线圈的型号。弧线圈，若需要请选择消弧线圈的型号。考虑母线增加考虑母线增加13%的电容电流后，总电容电流为的电容电流后，总电容电流为Ic=1.1311.34=12.81A10A因此需要在因此需要在35kV中性点上加装消弧中性点上加装消弧线线圈，采用圈，采用过补偿过补偿方式，消弧方式，消弧线线圈的圈的计计算容量算容量为为 查附录查附录A表表A-32，选容量为，选容量为400kVA的消弧线圈。的消弧线圈。解：解：35kV系统系统10kV系统系统Ic=1.1625=2930A10kV系统不需要安装消弧线圈。系统不需要安装消弧线圈。考虑母线增加考虑母线增加16%的电容电流后，总电容电流为的电容电流后，总电容电流为10习题习题3-12某变电所安装两台容量为某变电所安装两台容量为31.5MVA， 电压等级为电压等级为110/10kV的双的双绕组主变，请选择该变电所绕组主变，请选择该变电所10kV母线上应该装设的无功补偿电容器的台数母线上应该装设的无功补偿电容器的台数与接线方式。注：按主变容量的与接线方式。注：按主变容量的15%左右选择左右选择,接线采用单星形接线采用单星形, 大小搭配大小搭配分两组分别安装在分两组分别安装在10kV两段母线上。两段母线上。解：选无功补偿容量为解：选无功补偿容量为23000kvar+21800kvar=9600kvar，9600/63000=15.238%，在主变容量的，在主变容量的10%30%范围内，符合规范要求，范围内，符合规范要求，大小搭配分两组分别安装在大小搭配分两组分别安装在10kV两段母线上，每段母线安装两段母线上，每段母线安装4800kvar。并联电容器采用构架式结构屋外放置，接线选单星形接线。并联电容器采用构架式结构屋外放置，接线选单星形接线。3000kvar组每相组每相1000kvar，选，选3台台334 kvar单相电容器并联。单相电容器并联。1800kvar组每相组每相600kvar，选，选3台台200 kvar单相电容器并联。单相电容器并联。习题习题4-15解：解：x*t =1.1Uk /100=1.18/1000.088允许自启动的电动机总容量为允许自启动的电动机总容量为14160.84 kW，能满足自启动要求。，能满足自启动要求。试试校校验验某高温高某高温高压压火火电电厂厂6kV高高压备压备用厂用用厂用变压变压器的容量，能否器的容量，能否满满足厂用足厂用电动电动机自起机自起动动要求。已知高要求。已知高压备压备用厂用用厂用变压变压器的容量器的容量为为12.5MVA，Uk 8；要求同；要求同时时自起自起动电动动电动机容量机容量为为11000kW，电动电动机的平均起机的平均起动电动电流倍数流倍数为为5，cos=0.8 ， =0.9。12习题5-7根据附录有关参考资料，查出以下导体的长期允许电流并回答问题（设环境温度 ）。(1)8010mm2单条矩形铝导体，平放及竖放时的长期允许电流各是多少？二者为何不同？(2)2（1008）mm2双条矩形铝导体，平放时的长期允许电流是多少？它为何小于同样条件下两根单条矩形铝导体的长期允许电流之和？ 解:(1) 8010mm2平放为1411A;竖放为1535A，竖放散热好。(2)2(1008)mm2平放为2259A; 1008mm2平放为1547A，两两根根1008mm2平放为平放为21547A 。两根两根单单条矩形条矩形铝导铝导体有效散体有效散热热面面积积大。大。13习题习题5-8解：解：（1 1）短路）短路电电流流热热效效应应 （2）短时发热最高温度）短时发热最高温度 由由导导体的正常工作温度体的正常工作温度为为50，查图查图5-55-5曲曲线线可得可得Ai=0.41016J/（m4）。）。 若已知若已知63mm10mm铝导铝导体回路中之短路体回路中之短路电电流流I”=28.3kA，I1=23.8kA， I2=19kA，短路切除，短路切除时间为时间为tk=2s，导导体的正常工体的正常工作温度作温度为为50，集肤系数，集肤系数为为Ks=1.04，试计试计算算导导体的短路体的短路电电流流热热效效应应和短和短时发热时发热最高温度。最高温度。 14查图查图5-5曲线可得曲线可得f =98Smin=278.7mm2，能，能满满足足热稳热稳定要求。定要求。 （2）共振校验）共振校验 20取取=1=1，即不考，即不考虑虑共振影响。共振影响。 （3）动稳定校验）动稳定校验 相间电动力相间电动力 相间应力相间应力 21根据根据，可以查得形状系数可以查得形状系数，条间电动力为，条间电动力为 最大允许衬垫跨距最大允许衬垫跨距 衬垫临界跨距衬垫临界跨距 每跨选取每跨选取2个衬垫时个衬垫时可以满足动稳定要求。可以满足动稳定要求。22习题6-6根据有关参考资料，求出按下列条件直埋在土中的铝心油浸纸绝缘电力电缆（三芯）的长期允许载流量：(1) UN=10kV，S=120mm2，土壤热阻系数为120cm/W，土壤温度为10。(2) UN=10kV，S=2(120)mm2，土壤，土壤热热阻系数阻系数为为80cm/W，土壤温度土壤温度为为10，两条，两条电缆电缆并列直埋土中，并列直埋土中，电缆净电缆净距距100mm。 解解 :在附表中查出各在附表中查出各K的数值。的数值。(1)长长期允期允许载许载流量流量(2)长期允许载流量23习题习题6-7某某电电厂由厂由10kV机机压压母母线线用双回用双回电缆线电缆线路向一重要用路向一重要用户变电户变电所供所供电电。用。用户户最大最大负负荷荷5000kVA，最大，最大负负荷利用小荷利用小时时数数为为5200h/年，当一回年，当一回电缆线电缆线路故障路故障时时，要求另一回仍能供，要求另一回仍能供给给80%的最大的最大负负荷。荷。线线路路长长度度较较短，直埋土中，短，直埋土中， 电缆净电缆净距距为为100mm2，高湿度土壤，土壤温度，高湿度土壤，土壤温度10，短路，短路电电流流I”=10kA, I1=7. 6kA, I2=6.9kA。短路切除。短路切除时间为时间为2s，试选择该电缆试选择该电缆。 解解 正常情况下每回路的最大持续工作电流为正常情况下每回路的最大持续工作电流为 根据最大负荷利用小时数根据最大负荷利用小时数5200h/年，年，查图查图6-3 曲线曲线1，得，得 J=0.72 直埋敷直埋敷设设一般一般选选用用钢带铠钢带铠装装电缆电缆，每回路，每回路选选用两根三芯油浸用两根三芯油浸纸纸绝缘铝绝缘铝心心铝铝包包铠铠装防腐装防腐电缆电缆，每根，每根S=95mm2，高湿度，高湿度热热阻系阻系数数为为80cm/W，此，此时时的允的允许载许载流量流量为为Ial=185A，最高允，最高允许许温温度度为为60，额额定定环环境温度境温度为为25。 长期发热按一回电缆线路故障时转移过来的负荷校验，即长期发热按一回电缆线路故障时转移过来的负荷校验，即 满足长期发热要求。满足长期发热要求。 短路热效应短路热效应 短路前电缆的工作温度短路前电缆的工作温度 热稳定系数热稳定系数C为为 满足热稳定要求。满足热稳定要求。 由于电缆较短不用电压损失校验由于电缆较短不用电压损失校验 根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。 27习题6-8.解（1）支柱绝缘子的选择根据装设地点及工作电压，位于屋内部分选择ZB-10Y型户内支柱绝缘子，其高度H=215mm，抗弯破坏负荷Fde=7350N。mm=242 mm 可以可以满满足足动稳动稳定要求。如定要求。如选选ZL-10/8型型,28（2）穿）穿墙墙套管的套管的选择选择 根据装根据装设设地点、工作地点、工作电压电压及最大及最大长长期工期工作作电电流，流，选择选择CWLC2-10/2000型型户户外外铝导铝导体穿体穿墙墙套管，其套管，其UN=10kV，IN=2000A，Fde=12250N，套管，套管长长度度Lca=0.435m，5 s热稳热稳定定电电流流为为40kA。( (kA)2s 满满足足热稳热稳定要求。定要求。满满足足动稳动稳定要求。定要求。 29习题6-9选择某电网末端变电所10kV出线中的高压断路器及隔离开关（屋内）。已知：线路最大持续工作电流为480A，所配置的过电流保护动作时间为1.5s，线路首端的短路电流在整个短路过程中保持不变为11.7kA。解解: 根据额定电压和根据额定电压和Imax =480A，初选初选SN10-10I/630型少油断路器。型少油断路器。 断路器和隔离开关选择比较结果断路器和隔离开关选择比较结果选校项目选校项目 计算数据计算数据SN10-10I/630型型 GN6-10T/600型型额定电压额定电压/kV 10 1010额定电流额定电流/A 480630600额定开断电流额定开断电流/kA 11.716-额定关合电流额定关合电流/kA 29.83540-热稳定校验热稳定校验/(kA)2s 21916222024动稳定校验动稳定校验/kA 29.83540 5230习题习题6-10某某发电发电厂的厂的电电气主接气主接线线如下如下图图所示，已知主要所示，已知主要设备设备参数参数为为：T1和和T2，SN=20MVA，ud%=10.5，电压电压比比k=121/10.5kV。G1和和G2，PN=25MVA，UN=10.5kV， , 。 系系统统容量容量S=500MVA，系，系统电统电抗抗 ；馈馈线负线负荷荷Pmax=4000kW， 功率因数功率因数为为0.8，短路持，短路持续时间为续时间为2s。现现欲在欲在10kV电缆馈线电缆馈线中采用中采用SN10-10I型高型高压压少油断路器，少油断路器，试选试选择择校校验线验线路路电电抗器抗器L1。解基准选取：Sd=100MVA，Ud=10.5kV，Id=5.5kA。根据安装地点电网电压和持续工作电流初选根据安装地点电网电压和持续工作电流初选NKL-10-300-3型型电抗器。参数计算如下：电抗器。参数计算如下： 系统电抗系统电抗: 选择电抗百分值选择电抗百分值 变压器：变压器：发电机：发电机：选用电抗百分值为3%的电抗器。计算总电抗为 故故选选用用电电抗百分抗百分值为值为3%的的电电抗器，抗器，动稳动稳定不能定不能满满足要求，改足要求，改选选电电抗百分抗百分值为值为4%的的电电抗器抗器NKL-10-300-4型型。 SN10-10I型高型高压压少油断路器少油断路器INbr=16kA。33重新计算电抗器后短路电流重新计算电抗器后短路电流 求计算电抗求计算电抗 动稳动稳定定满满足要求足要求热稳定校验热稳定校验 电压损失校验电压损失校验 残压校验残压校验 可以看出，可以看出，选选用用NKL-10-300-4型型电电抗器抗器满满足要求。足要求。 35习题习题6-11选择某变电所选择某变电所10kV母线上的电压互感器。该母线上母线上的电压互感器。该母线上共接有共接有8回馈电线路，每回线路上装有电流表及有功电能表各一回馈电线路，每回线路上装有电流表及有功电能表各一只。此外，在母线上还需装设测量线电压的电压表只。此外，在母线上还需装设测量线电压的电压表1只及供绝缘只及供绝缘监察装置用的电压表监察装置用的电压表3只。只。解：根据解：根据电压电压互感器安装在屋内，互感器安装在屋内，电电网的网的额额定定电压为电压为10kV，供，供给电给电能表能表电压电压及用于及用于绝缘监绝缘监察，察，选选用用JSJW-10型三相五柱式型三相五柱式电电压压互感器（也可互感器（也可选选用用3只只单单相相JDZJ型型浇浇注注绝缘电压绝缘电压互感器），互感器），额额定定电压为电压为10/0.1kV，辅辅助二次助二次绕组为绕组为0.1/3kV，准确，准确级为级为0.5级级，三相，三相额额定容量定容量SN2=120VA。电压电压互感器与互感器与测测量量仪仪表的接表的接线线方式，与方式，与电压电压互感器接互感器接线线方式不同（不完全星形部分）的各相方式不同（不完全星形部分）的各相间间二次二次负负荷分配在下表中示出。荷分配在下表中示出。 36仪表名称及型号仪表名称及型号仪表电压线圈仪表电压线圈ABAB相相BCBC相相线圈消耗线圈消耗功率功率/VA/VAcoscossinsin仪表仪表数目数目P PababQ QababP PbcbcQ Qbcbc有功电能表有功电能表(DS1)(DS1)1.50.380.92584.5611.14.5611.1电压表电压表(46L1-V)(46L1-V)0.31010.30总计总计4.5611.14.8611.1根据表根据表6-7计算不完全星形部分负荷的视在功率和功率因数，即计算不完全星形部分负荷的视在功率和功率因数，即 37利用表利用表6-7中的中的计计算公式，并算公式，并计计及与及与电压电压互感器接互感器接线线方式相同方式相同的的绝缘监绝缘监察察电压电压表功率表功率P，得，得A相相负负荷荷为为 B相负荷为相负荷为 38由于由于Sab与与Sbc接近，接近，ab与与bc接近，可知接近，可知B相相负负荷最大，即荷最大，即 故选用故选用JSJW-10型电压互感器满足要求。型电压互感器满足要求。 120/3VA39习题习题6-12选择选择某某发电发电厂厂10kV馈电线馈电线路上的路上的电电流互感器。已知：流互感器。已知：线线路最大工作路最大工作电电流流为为250A，断路器的全分，断路器的全分闸时间为闸时间为0.2s，装有，装有时时限限为为1.5s的的过电过电流保流保护护，线线路中的短路路中的短路电电流数流数值为值为：I”=16.5kA，I0.85=11kA，I1.7=9.4kA 。由互感器装。由互感器装设设地点到地点到测测量量仪仪表的距离表的距离为为30m，互感器，互感器到最近到最近绝缘绝缘子的距离子的距离L=1.2m，相，相间间距离距离a=0.4m。互感器和。互感器和仪仪表的表的接接线线如如图图6-15所示所示(功率表功率表为为46DI-W型，型，电电流流线线圈消耗的功率圈消耗的功率为为0.6VA)。 解解 根据根据电电流互感器安装在屋内，流互感器安装在屋内，电电网的网的额额定定电压为电压为10kV，回路，回路的最大持的最大持续续工作工作电电流流为为250A和供和供给电给电能表能表电电流，流，选选用用LFZ1-10型型屋内复匝屋内复匝浇浇注注绝缘绝缘式式电电流互感器，流互感器，变变比比为为300/5A，准确，准确级为级为0.5级级，额额定二次阻抗定二次阻抗为为0.4,热稳热稳定倍数定倍数90,动稳动稳定倍数定倍数160。电流互感器二次负荷（单位：电流互感器二次负荷（单位：VA）仪表名称及型号仪表名称及型号A相相 B相相 C相相有功功率表有功功率表 0.6 0.6有功电能表有功电能表(DX1)0.5 0.5电流表电流表(46L1-A) 0.35总计总计 1.1 0.35 1.1最大相最大相负负荷荷电电阻阻为为ra=1.1/25=0.044，ra+rc=0.14429MVA，总容量为，总容量为2SNSmax=48.345MVA满足要求。型号选满足要求。型号选SFSZ9-31500/110，电压等级，电压等级11081.25%/38.522.5%/10.5kV，接，接线组别线组别YN，yn0，d11。110kV侧有载调压开关采用十七档分接侧有载调压开关采用十七档分接头，头，35kV侧有载调压开关采用五档分接头。侧有载调压开关采用五档分接头。2. 电气主接线设计电气主接线设计3.中性点的接地方式设计和站用电设计4. 变压器低压侧引出线导体选择变压器低压侧引出线导体选择5. 10kV母线选择母线选择6. 110kV母线选择母线选择7.变压器低压侧引出线中的支柱绝缘子和穿墙套管选择变压器低压侧引出线中的支柱绝缘子和穿墙套管选择498.主变压器低压侧进线断路器、主变压器低压侧进线断路器、10kV母线分段断路器和母线分段断路器和10kV出出线断路器选择线断路器选择9.110kV各回路的断路器和隔离开关选择各回路的断路器和隔离开关选择10.35kV各回路的断路器和隔离开关选择各回路的断路器和隔离开关选择12.防雷保护计算防雷保护计算以上计算均为机械工业出版社以上计算均为机械工业出版社2015.7出版的许珉主编出版的许珉主编“变电站变电站电气一次设计电气一次设计”中的例题，计算选择结果可参考该教材。中的例题，计算选择结果可参考该教材。11.短路电流计算短路电流计算50附录附录C 课程（毕业）设计任务书课程（毕业）设计任务书2课程设计学时较少时可使用该题目。课程设计学时较少时可使用该题目。1.主变压器的选择主变压器的选择1)10kV的最大综合计算负荷的最大综合计算负荷 根据根据10kV远景负荷，同时系数取远景负荷，同时系数取0.85，线损率取，线损率取5%，得，得Smax=0.85(7.5/0.8+6/0.78+5/7.5+3.5/0.8+12/0.8)1.05=39.13MVA2)主变选择主变选择60%的全部最大综合计算负荷为的全部最大综合计算负荷为0.639.13MVA=23.48VA可以看出全部可以看出全部I类负荷类负荷SI和和II类负荷类负荷SII之和小于之和小于23.48 MVA选择选择SN=25MVA的有载调压降压结构变压器两台，单台容量的有载调压降压结构变压器两台，单台容量SN23.48MVA，总容量为，总容量为2SNSmax=39.13MVA满足要求。型满足要求。型号选号选SFZ9-25000/110，额定容量为，额定容量为25000kVA，电压等级为，电压等级为11081.25%/10.5kV，接线组别，接线组别YN，d11。110kV侧有载调压侧有载调压开关采用十七档分接头。开关采用十七档分接头。512.短路电流计算短路电流计算本课程设计的短路电流计算是机械工业出版社本课程设计的短路电流计算是机械工业出版社2015.7出版的许出版的许珉主编珉主编“变电站电气一次设计变电站电气一次设计”中的例题，计算过程和结果可参中的例题，计算过程和结果可参考该教材。考该教材。3.主变压器低压侧引出线选择的最大负荷利用小时数主变压器低压侧引出线选择的最大负荷利用小时数Tmax可按下可按下式计算式计算Tmax= (PmaxiTmaxi)/ Pmaxi4.主接线与配电装置设计主接线与配电装置设计110kV主接线可采用单母线分段接线，配电装置选屋外普通中型。主接线可采用单母线分段接线，配电装置选屋外普通中型。10kV主接线可采用单母线分段，配电装置选屋内配电装置，使主接线可采用单母线分段，配电装置选屋内配电装置，使用用KYN28A-12型户内交流金属铠装中置式高压开关柜。主接线型户内交流金属铠装中置式高压开关柜。主接线图参考教材图图参考教材图3-34，画图时要去掉，画图时要去掉35kV和主变高压（和主变高压（110kV）侧断路器与主变压器之间的隔离开关。侧断路器与主变压器之间的隔离开关。