第4章习题参考答案
4-1 解释下列名词概念
（1）一次电路、一次设备：供配电系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路；一次电路中的所有电气设备称为一次设备。
（2）二次电路、二次设备：用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。二次电路中的所有电气设备称为二次设备。
（3）电弧：电弧是一种气体放电现象，放电过程中伴随着高温和强光。开关电器在接通或开断有电流的电路时，触头间就可能产生电弧。
（4）选择性断路器：有明确的选择性动作要求，以满足前后级保护装置的动作配合。
（5）熔断器的弧前电流—时间特性：熔断器起弧前通过熔体的电流与弧前时间的关系。弧前时间是从一个足够使熔断体熔化的电流出现至电弧产生的瞬间之间的时间，包括熔体熔化时间和熔体熔断起弧时间，而熔体熔断起弧时间非常短，所以一般弧前时间即是熔体熔化时间。
熔断器的熔断时间为弧前时间与燃弧时间之和，燃弧时间是指电弧产生的瞬间至电弧最终熄灭之间的时间，往往也可忽略不计。所以表征熔断器保护特性的就是熔断器的弧前电流—时间特性。 （6）GIS：将一座变电所中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体，并全部封闭在接地的金属外壳内。壳内充以一定压力的SF6气体作为高压设备的绝缘和断路器灭弧介质，所以也称为SF6全封闭组合电器。
（7）C-GIS：一种用于10～35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并对系统实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。
（8）母线槽：将3～5条母线用绝缘材料隔开（包括相间及相对地）并嵌于封闭的金属壳体内的一种配电装置。
4-2 填空题
（1）电弧熄灭的条件是弧道中的去游离率大于游离率；
（2）熔断器仅使用在 35 kV及以下电压等级的小容量电气装置中作短路保护或过负荷保护用； （3）SF6气体绝缘和空气绝缘相比的优点 可使电气设备减小占地面积和体积 ，和变压器油绝缘相比的优点 能防火防爆 ；
（4）电力变压器的额定容量，是指它在规定的 环境温度 条件下， 室外 安装时，在规定的 使用年限内 所能连续输出的最大视在功率 。
（5）低压架空线路，不使用小于 16 mm的铝绞线。
（6）查阅相关资料，了解以下数据：架空线路与地面的距离，在非居民区应大于 5 m，在居民区应大于 6 m，跨越建筑物时，其最小垂直距离应大于 2.5 m。
4-3 单项选择题
（1）熔断器熔件上焊有小锡球是利用“冶金效应”法，其作用是为了( C )。
A．减少金属蒸气 B．缩短熔断时间 C．降低熔件的熔点温度 D.提高通流能力
（2）关于熔断器，下列说法中错误的是（ D ）
A．电路中流过短路电流时，利用熔件产生的热量使自身熔断，从而切断电路，起到保护电器设备
B．熔断器可分为限流和不限流两大类
C．熔断器不能作正常的切断和接通电路用，而必须与其他电器配合使用
2
D．同一电流通过不同额定电流的熔件时，额定电流大的熔件先熔断 （3）校验电气设备热稳定度采用的电流是( C )。
A．尖峰电流 B．计算电流 C．短路稳态电流 D．短路冲击电流 （4）为避免不必要的重复选择计算，低压照明线截面选择宜首先考虑的条件是（ D ） A．经济电流密度 B．机械强度 C．发热条件 D．电压损耗条件 （5）一般三相负荷基本平衡的低压线路中的中性线截面不小于相线的( C )。
A．100% B．75％ C．50％ D．25％
4-4 多项选择题
（1）低压电器常用灭弧方法(ABD)
C. 触头间隙采用六氟化硫气体介质 D. 利用相互绝缘的金属栅片分割电弧 （2）XRNT型高压限流熔断器采用的灭弧措施(AD)
A. 利用石英砂对电弧的吸热进行冷却灭弧 B. 利用纤维质消弧管产气纵吹电弧 C. 利用撞击器加速灭弧 D. 利用冶金效应形成串联电弧将长弧切短加速灭弧
（3）关于限流断路器(AD)
A.分断时间短得足以使短路电流达到其预期峰值前分断 B.使短路电流比其预期短路电流低
C.在短路时，限流线圈内感应电流抵消了部分短路电流
D.在短路时，拉长了短路电流的波形，降低了短路电流对电路和电器的冲击 （4）用隔离开关可以进行的操作（ABCD）
A. 通、断电压互感器和避雷器电路 B. 通、断激磁电流不超过2A的空载变压器电路 C. 通、断变压器中性点的接地线 D.通、断电容电流不超过5A的空载线路 （5）低压断路器具有的功能（ABCD）
A．通断电路 B．短路保护 C．过载保护 D．失压保护 （6）可以实施检修隔离电源作用的开关电器（BCD）
A．高压断路器 B．高压隔离开关 C．跌开式熔断器 D．高压负荷开关 （7）变电所主变压器台数的选择正确的说法有（ABC）
A．对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器
B．对季节性负荷而宜于采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器 C．如果负荷集中而容量又相当大时，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器 D．为提高供电可靠性，变压器台数越多来越好
4-5 判断题
（1）隔离开关与断路器串联时，隔离开关应先合后分。（√）
（2）具有限流作用的熔断器所保护的电气设备可不进行动、热稳定度校验。（√） （3）高压限流熔断器只能用在等于其额定电压的电网中。（√）
（4）熔体的额定电流应小于熔断器的额定电流，但大于回路持续工作电流。（√ ） （5）所有型式的负荷开关都可以作隔离开关用。（×） （6）真空断路器灭弧室内为真空，分断时不会产生灭弧。（×）
（7）线路停电操作顺序是：拉开线路两端开关，拉开线路侧闸刀、母线侧闸刀，在线路上可能来电的各端合接地闸刀（或挂接地线）。（√） （8）互感器属二次设备。（×）
A. 通过机械装置将电弧迅速拉长 B. 用磁吹等方法加大电弧与固体介质的接触面
（9）电流互感器使用中，它的二次侧严禁开路；钳形电流表使用中严禁转换量程（√） （10）所有的PT二次绕组出口均应装设熔断器（√）
（11）低压线路的PEN或PE线，如线路附近有建筑物时，应靠近建筑物侧敷设（√） （12）高、低压线路同杆架设时，高压横担应装在低压横担的上方（√） 4-6 回答下列问题（略。书中内容综合即可）
（1）电弧对电气设备的安全运行有哪些影响?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?其中最常用、最基本的灭弧方法是什么?
（2）比较高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关的功能、结构特点，操作时分别应注意哪些事项？
（3）比较真空断路器、SF6断路器、少油断路器，各自主要优缺点是什么? （4）XRNT型高压限流熔断器撞击器的作用？
（5）高压开关柜在结构设计上要求具有哪“五防”功能？
（6）低压熔断器按其分断范围和使用类别分有哪些类型，各种类型的含义？
（7）低压配电系统中保护电器的配置和保护特性的选型的基本原则？你认为低压配电系统各级保护电器较为合理的配置和选型是怎样的？
（8）为什么运行中电压互感器的二次回路不允许短路？电流互感器的二次回路不允许开路？ （9）电流互感器常用接线方式有哪几种?各用于什么场合? （10）电压互感器接成
的电压互感器各适用于哪些情况?
（11）试述架空导线、电力电缆、硬母线、绝缘导线等的适用场合及敷设方法。
4-7 计算题
（1）某工厂的计算负荷P30?2000kW，Q30?852kVar。该工厂10kV进线拟装设一台高压断路器作为主开关。已知10kV母线短路电流Ik(3)?15kA，继电保护的动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.05s。试选择该断路器型号规格。
解：计算电流为
I30?S303UN?20002?8522kVA3?10kV?125.51A
初步选择10kV高压断路器为：VS1-630，其技术数据可查附录表13。 短路冲击电流为
(3)(3)ish?2.55Ik?2.55?15kA?38.25kA
短路电流热效应假想时间为
tima?0.5s?0.05s?0.05s?0.6s
选择与校验数据如表： 选择与校验项目 安装地点数据 VS1-630 额定电压 额定电流 断流能力 动稳定 热稳定 UN = 12kV IN = 125.51A (3)Ik?15kA 10kV 630A Ioc?20kA (3)ish?38.25kA imax?50kA It2t?202?4?1600(kA.s)2Ik(3)tima?152?0.6?135(kA.s)22 所选高压断路器符合要求。
（2）某10/0.4kV车间变电所，总计算负荷640kVA，其中一、二级负荷共360kVA，当地年平均气温为25℃，变压器装在室外。试初步选择变电所变压器的台数及容量。
解：根据变电所一、二级负荷情况，确定选两台主变压器，其单台容量SNT应满足下列条件：
SNT?(0.6~0.7)?640kVA??384~448?kVA且SN.T?360kVA
因此初步确定每台主变压器容量为500kVA。 考虑当地年平均气温，所选变压器的实际容量为
??K??SN.T?(1?ST
?0.av?20100)SN.T?(1?25?20)?500?475kVA 100 所选变压器满足条件
（3）某电流互感器在0.5级时，其额定容量为50VA，在3级时额定为75VA，今有二次负载为2.2Ω，问它可在什么准确度级下运行？测量误差多大？
解：0.5级时额定负载：Z2N?3级时额定负载：Z2N50?2(?) 2575?2?3(?) 5现二次负载为2.2Ω，知应在准确度3级下运行，测量误差3%。
（4）某380V三相三线制电路选用LJ–25铝绞线架设，传送功率为15kVA，线路长度为350m，试计算该电路的电压损失及线路末端电压。
解：利用三相铝线电压损失系数C来计算，C = 46.2。
首先求出负荷矩（按功率因数0.9）
M?P?L?Scos??L?15?0.9?350?4725(kW.m)
电压损失百分数为
?U%?M4725??4.1% C?A46.2?25电压损失为
?U??U%?U1?4.1%?380?15.58(V)
线路末端电压U2为 U2?U1??U?380?15.58?364.42(V)
（5）有一条220／380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为25℃。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。
解：电动机额定电流
IN?2
400003?380?0.8?0.852
?89.37A
查附录表41：50mmBV型铜芯塑料线25℃时允许载流量为138A，按铜线载流量铝线的1.29倍计算，50mmBLV型铝芯塑料线25℃时允许载流量为107A。
所选满足要求。中性线选25mm
（6）某地区变电站以35kV架空线路向一容量为(3800+j2100)kVA的工厂供电，工厂的年最大负荷
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