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1、煤矿供电技术课后答案（部分）课后习题答案说明：王老师斟酌以后，作业中部分习题被删除。课后作业如下：第一章：110；第二章：114；第三章18；第四章：19；第五章：1、2、3、5、9、10、11、14；第六章：14；第七章：18；第八章：1、3、4、5、13、15。如过认为答案有什么问题可以直接和我联系姓名：高峰；联系电话：15810577331。第一章1-1 简述电力系统的概念以及煤矿井下的恶劣条件。电力系统是由各种形式的发电厂、输电线路、升压降压变电所和电力用户联系起来的一个发电、变电、输电、配电和用电的整体煤矿供电系统包括矿井地面供电系统和井下供电系统两部分。地面供电系统由地面供电线路、
2、地面变电所、风井变电所、地面变电房和车间变电所(配电室)等组成。矿井地面的高压电动机(如主、副井提升设备、主通风设备和空气压缩机设备等)、负荷点(如矿井选煤厂、机修厂和居住区等)由地面变电所直接用6kV或10kV电压供电。井口附近的低压电力负荷(如锅炉房、井口照明及信号电路等)，由变电所用380/220V电压直接供电。对于较分散的用电设备，可在适当地点设配电点或配电房供电。如果煤矿供电突然中断，就会发生重大的设备损坏或人员伤亡事故。1-2 简述煤矿企业对供电系统的要求。1供电的可靠性供电的可靠性即要求供电不可中断。对矿井的供电一旦中断，不仅会造成全矿停产，还会导致保证矿井生产的一些重要设备(又
3、称保安负荷)，如通风机、主排水泵等停止运转，危及矿井和井下工作人员的安全，严重时会造成矿井的毁坏。因此，为了保证煤矿供电的绝对可靠，煤矿安全规程规定：“每一矿井应采用两回路电源线路供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负全矿井的负荷。正常情况下，采用一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证煤矿井下生产过程中供电的连续性。”2供电的安全性由于煤矿环境复杂，自然条件恶劣，特别是存在有爆炸危险的瓦斯和煤尘，供电线路和电气设备在井下易受损坏，在使用电能的过程中，稍有疏忽就会造成漏电及人身触电事故，而且会引发瓦斯、煤尘爆炸等严重后果。所以，煤矿井下必须采取防爆、防触电、防潮和过流保护等一系列
4、安全技术措施，严格遵守煤矿安全规程中的有关规定，以确保煤矿的供电安全。3保证良好的供电质量供电质量是指供电的电压、频率偏离额定值的幅度不能超过规定的允许范围；否则，电气设备的正常工作情况就会显著恶化，甚至损坏电气设备。所谓电压、频率偏离是指由于种种原因，送到用电设备上的端电压和频率与额定值的差异，它是质量的重要指标。我国对供电的质量要求是：供电电压偏离幅度不超过额定值的5；频率偏离幅度要求3000kW以上的系统不超过额定值的0.2Hz，3000kW以下系统不超过额定值的0.5Hz。4保证足够的供电能力这不仅要求电力系统或发电厂能够供给煤矿充足的电量，而且要求矿井供电系统的各项供电设施，也要具有
5、足够的供电能力。5供电的经济性煤矿供电系统在满足以上基本要求的基础上，尽量降低矿井各级变电所与电网的基本建设投资；尽量降低设备材料和有色金属的消耗量；尽量做到供电系统简单、操作方便、基本建设投资和运行维护费用低。1-3 什么条件下适合采用双回路或者环形供电系统?当变电所35kV电源取自环形电网时，其主结线采用哪种方式较为合适? 对于供电可靠性要求较高，要求供电质量较好时适合采用双回路或者环形供电系统当主变为35kv，容量在7500kVA及以上；电压60kv，容量在10000kVA及以上；电压110kv，容量在31500kVA以上时，其空载电流就超过了隔离开关的切、合能力。此时必须改用由五个断路
6、器组成的全桥结线，才能满足要求。1-4 什么叫桥式结线?试述各种桥式结线的优缺点及其应用范围。1-5 对于具有两回电源进线，两台降压变压器的矿井终端总降压变电所可采用桥式结线。它实质上是用一座由一台断路器和两台隔离开关横联跨接的“桥”，来联接两个35110kV“线路一一变压器组”的高压侧，从而用较少的断路器组成一个可靠性较高的，操作灵活的双回路变、配电系统。桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，可分为内桥、外桥和全桥三种。1内桥结线这种接线的跨接桥靠近变压器侧，桥断路器装在线路断路器之内，变压器回路仅装隔离开关，由三台断路器构成“”形，故称为内桥。内桥结线提高了变电所供电的可靠性，倒换线路操作方便
7、，设备投资与占地面积较少，缺点是倒换变压器和扩建成全桥不如外桥方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少，高压侧无穿越功率的终端变电所。2外桥结线这种接线的跨接桥靠近线路侧，桥断路器装在变压器断路器之外，进线回路仅装隔离开关，由三台断路器构成“”形，故称外桥。外桥结线倒换变压器操作方便，易于过渡到全桥结线，且投资少，其运行的灵活性与供电的可靠性和内桥结线类似；它的缺点是倒换线路不方便，故适用于进线距离短，主变压器需经常切换的矿井终端变电所。3全桥结线这种结线，跨接桥居中，进线回路与变匿器回路均装有断路器，由五台断路器构成“H”形，故称为全桥。全桥结线适应性强，供电可靠性高，操作方便，运
8、行灵活，并易于发展成单母线分段的中间变电所；它的缺点是设备多，投资大，变电所占地面积大，故适用于负荷较大，对供电要求较高的大型矿井终端变电所。1-5 怎样将全桥结线的35kV终端变电所扩展为单母线分段的中间变电所?扩展前 扩展后1-6 绘制两种具有一级负荷并设置两台变压器的车间变电所主结线图。1-7 中性点接地方式有哪几种类型?各有何特点?电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地(又称大电流接地系统)和中性点不接地或经消弧线圈接地(又称小电流接地系统)两种接地方式，各接地方式的特点如下：1中性点直接接地系统这种系统的优点是：当发生单相接地时，非故障两相的电压不升高，由于接地电流非常大，不会发生
9、间歇性电弧，同时内部过电压倍数较小，因而可以降低对线路绝缘水平的要求。由于单相接地就是单相短路，短路电流较大，保护装置迅速而可靠地动作，缩短了故障存在的时间。缺点是：因短路电流大，开关及电气设备有时要选用较大的容量或规格。当发生短路时若未能及时切除，会严重影响整个系统的稳定性，而且对通讯的干扰强烈，故常用于110kV及以上的电网。对于380V低压电网，由于用户需要380V和220V两种电压等原因，故也采用中性点直接接地系统。2中性点不接地系统 这种系统在正常工作时供电变压器的中性点，不接地。对于短距离低压输电线，它的对地电容较小，发生接地故障时入地电流较小，对通讯线的干扰也较小，瞬时性接地故障
10、往往能自动消除；对于长距离高压输电线，由于线路对地电容较大，单相接地电容电流较大时(6kV系统达30A，35kV系统大于10A)，接地处容易发生间歇性电弧，在电网中引起高频振荡产生过电压，使电网对地绝缘较低处发生接地短路故障，因而对接地电流值有一定的限制规定。中性点绝缘系统的缺点是：当发生单相接地时，无故障两相的对地电压升为相电压的倍(即升为线电压)，危及相间绝缘，易造成两相接地短路，当单相接地电容电流较大时，易产生间歇性电弧接地过电压，而且内部过电压的倍数也较高。这冲系统的优点是：一相接地时，接地电流小，保护装置不动作，电网还可以继续运行一段时间，待作好准备后故障线路再停电。由于360kV电
11、网在供电系统中占的比重很大，如果采用接地系统，则一相接地就会导致停电，降低了供电的可靠性，故我国360kV电网均采用中性点不接地系统。3中性点经消弧线圈接地系统这种系统主要是利用消弧线圈(电抗器)的感性电流补偿电网对地的电容电流，可减小单相接地时接地点的电流，不产生电弧，避免发生电弧接地过电压。完全补偿的条件是，为了避免电网参数改变时产生串联谐振，一般采取过补偿运行。这种系统的缺点是：因要根据运行网路的长短决定消弧线圈投入的数量与地点，故系统运行较复杂，设备投资较大，实现选择性接地保护困难。1-8 在中性点经消弧线圈接地的系统中，为什么三相线路对地分布电容不对称，或出现一相断线时，就可能出现消
12、弧线圈与分布电容的串联谐振?为什么一旦系统出现这种串联谐振，变压器的中性点就可能出现危险的高电位?1-8 如图1-3所示，为变压器中性点经消弧线圈L接地的供电系统。当三相线路对地分布电容不对称或出现一相断线时，线路参数不再是对称的，因此负载中性点将发生位移，导致0点与点之间出现电位差。由于线路参数的变化使C与L的关系恰好符合公式时，在电压UOO的作用下，线路对地回路将发生消弧线圈与对地分布电容的串联谐振。回路一旦出现串联谐振，由于总阻抗几乎为零，故即使UOO的数值不大，回路中也会流过很大的电流，流过消弧线圈L，产生较大的压降，使变压器中性点0对地呈现高电位，极易损坏变压器的对地绝缘。图1-3对
13、地回路的串联谐振示意图1-9 为什么我国380/220V低压配电系统采用中性点直接接地的运行方式?对于380/220V低压配电系统，我国广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线N和保护线PE。中性线N的功能，一是用于需要220V相电压的单相设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减式少负荷中性点的电位偏移。保护线PE的功能，是防止发生触电事故，保证人身安全。通过公共的PE线，将电气设备外露的可导电部分连接到电源的接地中性点上，当系统中设备发生单相接地（碰壳）故障时，便形成单相短路，使保护动作，开关跳闸，切除故障设备，从而防止人身触电。这种保护称为保护接零。1-10 某
14、企业35/10kV总降压变电所的10kV单母线用断路器分段，其中左段联有10kV架空线20km、10kV电缆10km，右段母线联有10kV架空线15km、10kV电缆14km，试求该10kV系统的最大和最小单相接地电流（变电所10kV母线上未装设消弧线圈）。根据经验公式最小电流12.26kA 最大电流为=29kA第二章2-1 企业用电设备按工作制分那几类?各有什么特点?答：企业用电设备，按其工作制分，有长期连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。1长期连续工作制：这类工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风机、空气压缩机、水泵、电动发电机等。对长期工作制的用电设备有：2短时工作制
15、：这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间相当长。如煤矿井下的排水泵等。对这类用点设备也同样有：3. 短时连续工作制：这类工作制的用电设备周期性的工作。如此反复运行，而工作周期一般不超过10min。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。2-2 什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性?负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用 表示表示T 工作周期，s； t 工作周期内的工作时间，s；工作周期内的停歇时间，s。补充：断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。同一用电设备，在不同的负荷持续率工作时，其输出功率是不同的。因此，计算负荷时，必须考虑到设备容量所对应的负荷持续率，而且要按规定的负荷持续率进行用电设备容量的统一换算。并且，这种换算应该是等效换算，即按同一周期内相同发热条件来进行换算。由于电流通过设备在时间t时间内产生的热量为，因此，在设备电阻不变而产生热量又相同的情况下，。而在同电压下，设备容量。由式（2-11）可知，同一周期的负荷持续率。因此，即设备容量与负荷持续率的平方根成反比。假如设备在下的额定容量为，则换算到下的设备容量为： （2-12）式中 负荷的持
