電氣工程師2025年供配電系統(tǒng)考試試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則及其含義。二、什么是需要系數(shù)法？它主要用于什么目的？說明其計(jì)算公式中各符號(hào)的意義。三、試述三相短路電流的計(jì)算方法及其在供配電系統(tǒng)中的意義。四、選擇高壓斷路器時(shí)，需要考慮哪些主要技術(shù)參數(shù)？并簡(jiǎn)述額定電壓、額定電流、額定開斷電流、額定短路關(guān)合電流的含義。五、請(qǐng)簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式（中性點(diǎn)不接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)電感接地、直接接地）的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。六、供配電系統(tǒng)中常用的保護(hù)裝置有哪些？簡(jiǎn)述繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足的基本要求。七、什么是保護(hù)裝置的“選擇性”？為什么要求保護(hù)裝置具有選擇性？八、簡(jiǎn)述電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的原理、適用范圍及主要缺點(diǎn)。九、什么是繼電保護(hù)的整定？對(duì)于某線路的定時(shí)限過電流保護(hù)，整定計(jì)算主要包括哪些內(nèi)容？寫出計(jì)算公式。十、請(qǐng)簡(jiǎn)述工作接地、保護(hù)接地和防雷接地的概念及其作用。十一、供配電系統(tǒng)中的防雷保護(hù)主要有哪些措施？簡(jiǎn)述避雷器的作用原理及其在系統(tǒng)中的典型接線方式。十二、什么是電能質(zhì)量？常見的電能質(zhì)量問題有哪些？簡(jiǎn)述電壓波動(dòng)和閃變、諧波的概念。十三、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地的方式及其特點(diǎn)。十四、在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算？負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果主要用于哪些方面？十五、簡(jiǎn)述變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則。在什么情況下變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可能出現(xiàn)反常？十六、什么是低壓配電系統(tǒng)的TN、TN-S、TN-C-S接地形式？簡(jiǎn)述其特點(diǎn)和安全注意事項(xiàng)。十七、某變電所擬采用兩路10kV電源進(jìn)線，線路末端發(fā)生三相短路，短路電流為20kA。請(qǐng)選擇該變電所10kV進(jìn)線斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于多少？并說明理由。（假設(shè)不考慮系統(tǒng)容量對(duì)開斷電流的影響）十八、試述提高功率因數(shù)的意義及常用方法。十九、簡(jiǎn)述電氣設(shè)備進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的。計(jì)算結(jié)果主要對(duì)哪些電氣設(shè)備的選擇產(chǎn)生影響？二十、根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052），說明供配電系統(tǒng)電壓損失的限制要求。如何進(jìn)行電壓損失的計(jì)算和校驗(yàn)？試卷答案一、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則包括：保障供電可靠性、保證電能質(zhì)量、提高經(jīng)濟(jì)效益、符合安全衛(wèi)生要求、適應(yīng)發(fā)展需要、節(jié)約能源和資源、三廢治理、保護(hù)環(huán)境等。這些原則的含義是：*保障供電可靠性：系統(tǒng)應(yīng)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、連續(xù)地運(yùn)行，滿足用戶對(duì)電力的需求，盡量減少停電事故及其影響。*保證電能質(zhì)量：確保供到用戶端的電壓、頻率、波形等參數(shù)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滿足用戶設(shè)備正常運(yùn)行的要求。*提高經(jīng)濟(jì)效益：在滿足上述要求的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)成本和電能損耗。*符合安全衛(wèi)生要求：滿足國(guó)家有關(guān)電氣安全、防火、勞動(dòng)衛(wèi)生等規(guī)定，保障人身和設(shè)備安全。*適應(yīng)發(fā)展需要：設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定的前瞻性，能適應(yīng)負(fù)荷增長(zhǎng)、技術(shù)進(jìn)步和用戶需求變化的要求。*節(jié)約能源和資源：采用節(jié)能措施，提高能源利用效率，節(jié)約金屬材料和水資源。*三廢治理、保護(hù)環(huán)境：控制設(shè)計(jì)、運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污染，符合環(huán)保要求。二、需要系數(shù)法是一種估算計(jì)算負(fù)荷的方法。它主要用于在初步設(shè)計(jì)階段或?qū)τ秒娫O(shè)備數(shù)量較少、負(fù)荷分布不均的系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，以確定供電系統(tǒng)所需的總計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算公式為：S₃₀=P₃₀=∑P_eq×K_d或I₃₀=P₃₀/(√3×U_c×cosφ)=∑P_eq×K_d/(√3×U_c×cosφ)其中：*S₃₀為計(jì)算視功率(kVA)*P₃₀為計(jì)算有功功率(kW)*∑P_eq為用電設(shè)備組額定功率之和(kW)*K_d為需要系數(shù)（或稱設(shè)備利用系數(shù)），是考慮設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行、不一定滿載運(yùn)行的系數(shù)。*U_c為額定電壓(V)*cosφ為平均功率因數(shù)。三、三相短路電流的計(jì)算方法主要有計(jì)算曲線法（或曲線法）和近似計(jì)算法（或公式法）。計(jì)算曲線法考慮了系統(tǒng)容量和短路點(diǎn)遠(yuǎn)近的影響，結(jié)果較為精確，適用于不同容量的系統(tǒng)。近似計(jì)算法（如歐姆法）假設(shè)系統(tǒng)為無限容量系統(tǒng)，計(jì)算簡(jiǎn)單，常用于初步估算或系統(tǒng)總阻抗較小的情況。短路電流的計(jì)算在供配電系統(tǒng)中具有重要意義：1.選擇電氣設(shè)備：是選擇斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電纜等設(shè)備的依據(jù)，特別是用于確定其額定開斷電流、額定短路耐受電流等關(guān)鍵參數(shù)。2.設(shè)計(jì)繼電保護(hù)：是整定繼電保護(hù)裝置（如電流保護(hù)、電壓保護(hù)的動(dòng)作電流、時(shí)限）的基礎(chǔ)，確保保護(hù)的選擇性、靈敏性和可靠性。3.校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定：是校驗(yàn)線路、母線、導(dǎo)體和電氣設(shè)備在短路電流作用下能否承受電磁力沖擊和發(fā)熱損傷的重要依據(jù)。4.評(píng)估系統(tǒng)可靠性：短路電流的大小和類型影響系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的電壓降、設(shè)備損壞程度和人員安全，進(jìn)而影響系統(tǒng)的可靠性。四、選擇高壓斷路器時(shí)，需要考慮的主要技術(shù)參數(shù)有：1.額定電壓：應(yīng)等于或高于所在回路的最高工作電壓。2.額定電流：應(yīng)等于或大于回路的正常最大工作電流（額定工作電流）。3.額定開斷電流（額定短路開斷容量）：應(yīng)等于或大于回路中可能出現(xiàn)的最大短路電流（有效值）。4.額定短路關(guān)合電流：對(duì)于自動(dòng)重合閘線路，應(yīng)能承受并可靠關(guān)合短路電流（峰值）。5.額定短路耐受電流（熱穩(wěn)定電流）：應(yīng)能承受規(guī)定時(shí)間（如1s,3s）內(nèi)通過的最大短路電流（有效值）。6.斷路方式：如三相統(tǒng)一操作或分相操作。7.控制方式：如手動(dòng)、電動(dòng)、彈簧操作等。8.環(huán)境條件：如安裝地點(diǎn)的海拔、溫度、濕度、污穢等級(jí)、地震烈度等。9.其他：如操動(dòng)機(jī)構(gòu)類型、是否具有關(guān)合故障電流能力（如SF6斷路器）等。其中，額定電壓、額定電流是基本參數(shù)，額定開斷電流和額定短路耐受電流是保證斷路器能在短路故障下安全可靠工作的關(guān)鍵參數(shù)。五、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及其特點(diǎn)及適用場(chǎng)合如下：1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：*特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)電位接近地電位，相電壓為線電壓的√3倍。發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓升高至線電壓，故障相電流很?。▋H為電容電流，數(shù)值較?。?，系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，但要求非故障相對(duì)地電壓不超過線電壓的1.9倍。*適用場(chǎng)合：適用于電壓等級(jí)較高（如110kV及以上）、接地電流較小、對(duì)電壓波動(dòng)要求不高的系統(tǒng)，或用戶分布廣泛、相對(duì)孤立的地域。2.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：*特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)電位為零。發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流（接地電流）很大（接近相電壓除以系統(tǒng)阻抗），必須立即切除故障線路，否則可能損壞設(shè)備。*適用場(chǎng)合：適用于電壓等級(jí)較低（如3kV、6kV、10kV）、接地電流較大的系統(tǒng)，以及要求供電連續(xù)性高、故障時(shí)允許短時(shí)電壓波動(dòng)（如中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地）的系統(tǒng)。3.中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)：*特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，情況與不接地類似。發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流大小由接地電阻決定?？梢酝ㄟ^選擇不同阻值的接地電阻，將接地電流控制在一定范圍內(nèi)（如幾安到幾千安），從而限制非故障相電壓的升高（一般不超過1.1倍相電壓），并延長(zhǎng)故障持續(xù)時(shí)間（幾十秒到幾小時(shí)），以便自動(dòng)檢測(cè)和切除故障。*適用場(chǎng)合：適用于中性點(diǎn)不接地和直接接地系統(tǒng)之間的過渡，或?qū)蜗嘟拥毓收舷碌碾妷核胶凸收铣掷m(xù)時(shí)間有特定要求的系統(tǒng)。4.中性點(diǎn)經(jīng)電感（電抗）接地系統(tǒng)：*特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)電位接近地電位。發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流受電抗限制，通常較小。主要用于限制特定類型的故障電流（如消除某些諧振）或配合其他設(shè)備使用。*適用場(chǎng)合：應(yīng)用相對(duì)較少，有時(shí)用于限制特定諧波電流或配合消弧線圈使用。六、供配電系統(tǒng)中常用的保護(hù)裝置有：繼電保護(hù)裝置（如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等）、熔斷器、自動(dòng)重合閘裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置（ATS）等。繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足的基本要求是：1.選擇性：能準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生的位置，只將故障部分切除，使非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。2.可靠性：在發(fā)生故障時(shí)能可靠地、靈敏地、快速地動(dòng)作；在正常運(yùn)行或發(fā)生非故障情況（如經(jīng)過電壓、電流擾動(dòng)）時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)作。3.靈敏性：能對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障，不論其故障性質(zhì)、發(fā)展過程如何，都能靈敏地反應(yīng)，保證足夠的保護(hù)范圍。4.速動(dòng)性：能盡快地切除故障，以減小故障造成的損失，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。七、保護(hù)裝置的選擇性是指當(dāng)系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時(shí)，只有靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置發(fā)出信號(hào)并作用于斷路器跳閘，將故障部分切除，而系統(tǒng)其他部分的保護(hù)裝置應(yīng)不動(dòng)作（或只作為后備）。反之，若在故障點(diǎn)附近保護(hù)拒動(dòng)，則應(yīng)由下一級(jí)線路的保護(hù)裝置或有配合關(guān)系的保護(hù)裝置作為后備，在允許的延時(shí)時(shí)限內(nèi)切除故障。要求保護(hù)裝置具有選擇性的主要原因是：1.保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行：減小故障停電范圍，盡快恢復(fù)非故障部分的供電，避免擴(kuò)大事故。2.提高供電可靠性：最大限度地減少停電時(shí)間和影響，保障重要用戶的供電。3.減少經(jīng)濟(jì)損失：縮短故障持續(xù)時(shí)間，減少停電造成的生產(chǎn)、生活損失和設(shè)備損壞。4.降低維護(hù)成本：準(zhǔn)確切除故障，避免故障電流長(zhǎng)時(shí)間通過非故障設(shè)備和線路，減輕設(shè)備負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。八、1.電流速斷保護(hù)：*原理：當(dāng)線路某點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流遠(yuǎn)大于正常負(fù)荷電流，利用電流互感器測(cè)量到的電流是否大于預(yù)設(shè)的整定值來判斷是否動(dòng)作。動(dòng)作時(shí)瞬時(shí)（或極短延時(shí)）跳閘。*適用范圍：適用于電源端線路、線路短、短路電流較大且變化較小的線路，或作為其他保護(hù)的后備。*主要缺點(diǎn)：保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響較大（系統(tǒng)阻抗增大時(shí)保護(hù)范圍縮小，甚至無保護(hù)范圍），且不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，通常只保護(hù)線路靠近電源的一側(cè)。2.限時(shí)電流速斷保護(hù)：*原理：在電流速斷保護(hù)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)時(shí)限環(huán)節(jié)。當(dāng)電流超過整定值時(shí)，經(jīng)過一個(gè)固定的短時(shí)限（如0.5s）后跳閘。*適用范圍：作為電流速斷保護(hù)的補(bǔ)充，用于保護(hù)線路全長(zhǎng)或需要保護(hù)下一級(jí)線路的部分，常作為中間線路或靠近負(fù)荷端線路的主保護(hù)之一。*主要缺點(diǎn)：存在一個(gè)固定的動(dòng)作時(shí)限，無法保證選擇性（可能誤動(dòng)于下一級(jí)故障），通常作為后備保護(hù)。3.過電流保護(hù)：*原理：當(dāng)線路或設(shè)備出現(xiàn)超過其允許值的持續(xù)電流（通常由過負(fù)荷或短路引起）時(shí)，利用電流互感器測(cè)量到的電流是否大于整定值來判斷是否動(dòng)作。動(dòng)作時(shí)經(jīng)過一個(gè)延時(shí)（定時(shí)限）后跳閘。*適用范圍：應(yīng)用最廣泛，是供配電系統(tǒng)中最基本、最重要的保護(hù)之一，可作為主保護(hù)（對(duì)短路）、遠(yuǎn)后備保護(hù)或近后備保護(hù)。適用于各種電壓等級(jí)和類型的線路及設(shè)備。*主要缺點(diǎn)：動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)（取決于系統(tǒng)接線方式和后備要求），對(duì)短路故障的反應(yīng)不夠迅速，靈敏性可能受系統(tǒng)阻抗影響。九、繼電保護(hù)的整定是指根據(jù)被保護(hù)對(duì)象（線路、變壓器、母線等）的實(shí)際參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行方式以及相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，計(jì)算并確定保護(hù)裝置中各個(gè)元件（如電流繼電器、時(shí)間繼電器、電壓繼電器等）的定值（如動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限）和配合關(guān)系的過程。對(duì)于某線路的定時(shí)限過電流保護(hù)，整定計(jì)算主要包括以下內(nèi)容：1.計(jì)算動(dòng)作電流（I_op）：*應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流（包括正常尖峰負(fù)荷），通常?。?.2~1.3）倍的最大負(fù)荷電流。*應(yīng)躲過保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)，通過保護(hù)裝置的計(jì)算短路電流（如返回電流或最小短路電流），通常取計(jì)算短路電流的（0.8~1.0）倍（對(duì)于雙側(cè)電源線路，還需考慮下一級(jí)線路的保護(hù)配合）。*計(jì)算公式：I_op≥(1.2~1.3)I_max（或I_op≥K_rel×I_calc，其中K_rel為可靠系數(shù)，I_calc為計(jì)算短路電流）。2.計(jì)算動(dòng)作時(shí)限（t_op）：*應(yīng)大于下一級(jí)線路相應(yīng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限（t_down）加上斷路器跳閘時(shí)間（t_break）和保護(hù)裝置本身的固有動(dòng)作時(shí)間（t_protect），以保證選擇性。*計(jì)算公式：t_op=t_down+t_break+t_protect+Δt（Δt為時(shí)間級(jí)差）。*對(duì)于最末一級(jí)線路的過電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限根據(jù)系統(tǒng)要求確定，或取一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)限。十、1.工作接地：將電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)（發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)）直接或經(jīng)阻抗接地。目的是為了在發(fā)生單相接地故障時(shí)，形成短路電流通路，使保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障，限制非故障相電壓升高，保證人身和設(shè)備安全，并為繼電保護(hù)裝置的正確工作提供依據(jù)。2.保護(hù)接地：將電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼、構(gòu)架等通過接地線與接地體連接。目的是當(dāng)設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞，外殼帶電時(shí)，形成低阻抗接地通路，使故障電流迅速流入大地，降低外殼對(duì)地電壓至安全值，防止人員觸電事故。適用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中的設(shè)備。3.防雷接地：為保護(hù)建筑物、電氣設(shè)備和人員免受雷擊危害而設(shè)置的接地裝置。包括接閃器（避雷針、避雷線）、引下線和接地裝置。目的是將雷電流安全導(dǎo)入大地，限制防雷裝置和被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高，保護(hù)線路和設(shè)備絕緣不擊穿。十一、供配電系統(tǒng)中的防雷保護(hù)措施主要有：1.裝設(shè)避雷針（針網(wǎng)）：用于保護(hù)整個(gè)建筑物或設(shè)備免受直接雷擊。2.裝設(shè)避雷線（架空接閃器）：用于保護(hù)電力線路免受直接雷擊。3.設(shè)備金屬外殼和構(gòu)架的接閃器（如避雷帶、避雷網(wǎng)）：用于保護(hù)建筑物頂部的設(shè)備。4.線路避雷器：安裝在線路上的關(guān)鍵位置，限制雷電過電壓，保護(hù)線路絕緣。5.變壓器、發(fā)電機(jī)的防雷接地：裝設(shè)避雷器或保護(hù)間隙，并采用合適的接地方式。6.低壓側(cè)防雷：在低壓總?cè)蹟嗥骰蚩傞_關(guān)前裝設(shè)閥式避雷器或浪涌保護(hù)器（SPD）。避雷器的作用原理是利用其內(nèi)部非線性伏安特性（或閥片）在高電壓下接近短路，將雷電流或操作過電壓迅速泄放到大地，在正常電壓下呈高阻態(tài)，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。典型接線方式：*線路避雷器：并聯(lián)接在線路相與地之間。*變壓器避雷器：并聯(lián)接在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)與地之間，高壓側(cè)有時(shí)也裝設(shè)。*發(fā)電機(jī)避雷器：并聯(lián)接在發(fā)電機(jī)出線端與地之間。十二、電能質(zhì)量是指電能供應(yīng)的優(yōu)劣程度，即電力系統(tǒng)供給用戶端的電壓、電流等電氣參數(shù)偏離規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值的程度。常見的電能質(zhì)量問題主要包括：1.電壓波動(dòng)和閃變：電壓有效值圍繞標(biāo)稱值快速或慢速的變動(dòng)。慢速波動(dòng)引起閃變，影響照明和視覺。2.諧波：電流或電壓中含有的頻率為基波頻率整數(shù)倍的正弦交流分量。諧波源包括整流設(shè)備、變頻器、電弧爐等，會(huì)引發(fā)設(shè)備損耗增加、發(fā)熱、干擾通信等問題。3.三相電壓不平衡：三相電壓幅值不相等或相位角不對(duì)稱。不平衡度過大會(huì)增加線路損耗、影響三相電機(jī)效率并產(chǎn)生額外發(fā)熱。4.頻率偏差：系統(tǒng)頻率偏離標(biāo)稱值（如50Hz）。偏差過大影響設(shè)備正常運(yùn)行。5.暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓：短暫出現(xiàn)的、幅值很高、持續(xù)時(shí)間很短的電壓脈沖，可能由雷擊、開關(guān)操作等引起，威脅設(shè)備絕緣。6.電壓暫降/暫升/中斷：短時(shí)間內(nèi)電壓有效值顯著降低（暫降）、升高（暫升）或完全消失（中斷）。十三、中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地屬于特殊接地方式，有時(shí)也稱為“諧振接地”或“容性接地”。其特點(diǎn)及原理如下：*特點(diǎn)：利用系統(tǒng)對(duì)地分布電容或額外加裝的大電容，使接地電流呈現(xiàn)容性。發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流可能較大（電容電流），但通常小于直接接地系統(tǒng)的故障電流。非故障相電壓會(huì)升高（可能達(dá)到線電壓甚至更高，取決于系統(tǒng)電容和阻抗），需要配合電壓限制措施（如中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地或使用消弧線圈）。這種方式有時(shí)用于特定場(chǎng)合以改善系統(tǒng)功率因數(shù)或限制某些故障電流。*作用原理：正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)地電容使中性點(diǎn)電位偏移。發(fā)生單相接地時(shí)，故障電流主要由接地電容決定（I_g≈U_g/X_c，其中U_g為接地點(diǎn)電位，X_c為接地回路的容抗），容抗X_c通常較小，因此接地電流較大。這種接地方式常用于某些特殊系統(tǒng)（如小水電、通信電源系統(tǒng)等），其具體設(shè)計(jì)和要求需依據(jù)專業(yè)規(guī)范。十四、在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，負(fù)荷計(jì)算通常采用需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法或利用負(fù)荷曲線進(jìn)行計(jì)算。1.需要系數(shù)法：如題目二所述，通過需要系數(shù)K_d乘以設(shè)備額定功率之和來估算計(jì)算負(fù)荷。K_d考慮了設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行和滿載運(yùn)行的因素。2.二項(xiàng)式法：適用于負(fù)荷曲線比較平穩(wěn)的設(shè)備組，計(jì)算公式為S₃₀=(aP_max+bP_eq)×K_d，其中P_max為設(shè)備組中最大容量的設(shè)備功率，P_eq為除去最大容量設(shè)備外其余設(shè)備額定功率之和。3.利用負(fù)荷曲線：對(duì)于重要或負(fù)荷變化規(guī)律明顯的用戶，可利用實(shí)際或典型的負(fù)荷曲線進(jìn)行計(jì)算，精度較高。計(jì)算結(jié)果主要用于：1.選擇變壓器容量：確保變壓器能長(zhǎng)期、經(jīng)濟(jì)地承擔(dān)計(jì)算負(fù)荷。2.選擇導(dǎo)線截面：確保導(dǎo)線在通過計(jì)算電流時(shí)，溫升不超過允許值，機(jī)械強(qiáng)度滿足要求。3.選擇開關(guān)設(shè)備：確保開關(guān)設(shè)備（斷路器、熔斷器等）的額定電流和開斷能力滿足要求。4.進(jìn)行電壓損失計(jì)算和校驗(yàn)：評(píng)估系統(tǒng)電壓質(zhì)量。5.計(jì)算功率因數(shù)和無功補(bǔ)償容量：提高系統(tǒng)功率因數(shù)，降低線路損耗。6.進(jìn)行短路電流計(jì)算：為選擇電氣設(shè)備提供依據(jù)。十五、簡(jiǎn)述變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行反常情況：*經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則：變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在滿足負(fù)荷需求的前提下，使變壓器全年（或指定運(yùn)行周期）的電能損耗最小。這通常意味著在變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行。變壓器的有功功率損耗包括鐵損（空載損耗P₀）和銅損（負(fù)載損耗P_cu，與負(fù)荷電流的平方成正比）。變壓器總損耗P=P₀+P_cu=P₀+(P_SN2/S2)×P_cuN（其中P_SN為額定容量，P_cuN為額定負(fù)載損耗）。當(dāng)變壓器在輕載運(yùn)行時(shí)，銅損很小，但鐵損不變，總損耗較大；當(dāng)變壓器在重載運(yùn)行時(shí)，銅損顯著增大，鐵損相對(duì)較小，總損耗也較大。存在一個(gè)最佳負(fù)載率S_opt，使得在S_opt時(shí)，(P_cu/P₀)=(S/S_opt)2，此時(shí)總損耗最小。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則就是讓變壓器盡量運(yùn)行在S_opt附近。對(duì)于多臺(tái)變壓器運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小和各臺(tái)變壓器的效率特性，合理組合投切，使總損耗最小。*經(jīng)濟(jì)運(yùn)行反常情況：變壓器可能因以下原因出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行反常：*負(fù)荷水平長(zhǎng)期過低：使得鐵損遠(yuǎn)大于銅損，即使運(yùn)行在空載或極輕載狀態(tài)，總損耗也很高。*負(fù)荷水平長(zhǎng)期過高：超出變壓器的額定容量或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍，導(dǎo)致銅損急劇增加，總損耗增大。*變壓器選型不當(dāng)：選用容量過大的變壓器，在長(zhǎng)期輕載下運(yùn)行效率低。*變壓器老化或故障：效率特性變差，損耗增加。*運(yùn)行方式不合理：多臺(tái)變壓器未按效率特性合理投切。十六、低壓配電系統(tǒng)的接地形式按中性點(diǎn)是否與大地連接及保護(hù)裝置的配置分為：1.TN系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接接地。根據(jù)保護(hù)裝置的配置不同，又分為：*TN-S系統(tǒng)：保護(hù)線（PEN）和中性線（N）分開。N線僅用于供電，PEN線用于設(shè)備接地。特點(diǎn)：保護(hù)可靠，N線無重復(fù)接地故障時(shí)無電流。適用于要求較高的場(chǎng)所。*TN-C系統(tǒng)：保護(hù)線（PEN）和中性線（N）合一。PEN線既用于供電，又用于設(shè)備接地。特點(diǎn)：節(jié)省導(dǎo)線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但PEN線斷開時(shí)存在觸電風(fēng)險(xiǎn)，且PEN線上有負(fù)荷電流，可能引起中性點(diǎn)漂移。適用于負(fù)荷較穩(wěn)定、對(duì)保護(hù)要求不高的場(chǎng)所。*TN-C-S系統(tǒng)：干線部分保護(hù)線（PEN）和中性線（N）合一，分支線部分N線與PEN線分開。特點(diǎn)：結(jié)合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，干線節(jié)省導(dǎo)線，分支線提供更可靠的保護(hù)。應(yīng)用廣泛。2.TT系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼通過保護(hù)線（PE）單獨(dú)接地。特點(diǎn)：N線與PE線無電氣聯(lián)系，各自形成獨(dú)立接地回路。適用于分散的、接地條件較差的用戶（如低壓進(jìn)線處無重復(fù)接地的農(nóng)村用戶）。3.IT系統(tǒng)：中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，設(shè)備外殼通過保護(hù)線（PE）或保護(hù)裝置（如RCD）接地。特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備外殼電位接近地電位。發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流很小，可繼續(xù)運(yùn)行（需選用高靈敏度保護(hù)）。適用于對(duì)電壓穩(wěn)定性和供電連續(xù)性要求高的場(chǎng)合（如醫(yī)療、數(shù)據(jù)中心）。安全注意事項(xiàng)：*TN系統(tǒng)中，嚴(yán)禁將設(shè)備外殼誤接在N線上。*TN-C系統(tǒng)在PEN線斷開時(shí)，設(shè)備外殼帶電，存在嚴(yán)重觸電風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)避免使用或采取嚴(yán)格保護(hù)措施。*TT系統(tǒng)中，必須確保保護(hù)裝置（如漏電保護(hù)器）可靠動(dòng)作，否則設(shè)備外殼帶電時(shí)無法提供有效保護(hù)。*所有系統(tǒng)的保護(hù)接地（PE）或保護(hù)線（PEN/PE）必須可靠連接，且接地電阻應(yīng)符合規(guī)范要求。*應(yīng)采取必要的技術(shù)措施（如設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)）降低接觸電壓和跨步電壓。十七、某變電所擬采用兩路10kV電源進(jìn)線，線路末端發(fā)生三相短路，短路電流為20kA。根據(jù)《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50062）等規(guī)定，選擇10kV進(jìn)線斷路器的額定開斷電流（I_oc）應(yīng)不小于短路電流周期分量有效值（I_kh）。*依據(jù)：斷路器的額定開斷電流I_oc必須大于或等于被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)正常運(yùn)行方式和最大運(yùn)行方式下計(jì)算得出的三相短路電流周期分量有效值I_kh。*計(jì)算：題目已給出末端三相短路電流周期分量有效值I_kh=20kA。*選擇：因此，10kV進(jìn)線斷路器的額定開斷電流I_oc應(yīng)≥20kA。*結(jié)論：應(yīng)選擇額定開斷電流不小于20kA的10kV斷路器。例如，可選擇額定開斷電流為40kA或更高規(guī)格的斷路器。十八、提高功率因數(shù)的意義及常用方法：*意義：1.降低線路損耗：在視功率S一定的情況下，功率因數(shù)cosφ越高，線路中的無功功率Q=S2-P2(或Q=P/tanφ)越低。根據(jù)P=UIcosφ，線路中的電流I=P/(Ucosφ)，電流I減小，線路的有功損耗P_loss=I2R和無功損耗Q_loss=I2X都隨之減小。2.提高設(shè)備利用率：發(fā)電機(jī)、變壓器等供電設(shè)備的容量通常按額定功率因數(shù)（如0.8或0.9）設(shè)計(jì)，提高功率因數(shù)可以使設(shè)備在同樣有功輸出下不過載運(yùn)行，或在不超載的情況下提高有功輸出能力。3.減少電壓損失：根據(jù)U=IRcosφ+IXsinφ，在輸送功率