(来学网)某110/10kV变电所,变压器容量为2×25MVA。两台变压器一台工作一台备用。变电所的计算负荷为17000kVA。变压器采用室外布置,10kV设备采用室内布置。变电所所在地海拔为2000m,户外设备运行的环境温度为-25℃~45℃。且冬季时有冰雪天气,在最大运行方式下10kV母线的三相稳态短路电流有效值为20kA(回路的总电阻小于总电抗的三分之一)。请解答下列问题:
  1. 若110/10kV变电所10kV出线间隔采用10kV真空断路器,断路器在正常环境条件下额定电流为630A、周围空气温度为40℃时的允许温升为20℃。请确定该断路器在本工程所在地区环境条件下及环境温度为5℃时的额定电流和40℃时的允许温升为下列哪组数值?( )
    A.
    (来学网)740A,19℃
    B.
    (来学网)740A,20℃
    C.
    (来学网)630A,19℃
    D.
    (来学网)630A,20℃
  2. 110/10kV变电所10kV供电线路中,电缆总长度约为32km,无架空地线的钢筋混凝土电杆架空线路10km,若采用消弧线圈经接地变压器接地,使接地故障点的残余电流小于等于10A。请确定消弧线圈的容量(计算值)应为下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)32.74kVA
    B.
    (来学网)77.94kVA
    C.
    (来学网)251.53kVA
    D.
    (来学网)284.26kVA
  3. 若110/10kV变电所的10kV系统的电容电流为35A,阻尼率取3%。试计算当脱谐度和长时间中性点位移电压满足规范要求且采用过补偿方式时,消弧线圈的电感电流取值范围为下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)31.50~38.50A
    B.
    (来学网)35.0~38.50A
    C.
    (来学网)34.25~36.75A
    D.
    (来学网)36.54~38.50A
  4. 110/10kV变压器10kV出线经穿墙套管引入室内。试确定穿墙套管的额定电压、额定电流宜为下列哪组数值?( )
    A.
    (来学网)20kV,1600A
    B.
    (来学网)20kV,1000A
    C.
    (来学网)10kV,1600A
    D.
    (来学网)10kV,1000A
  5. 110/10kV变压器10kV出线经穿墙套管引入室内,三相矩形母线水平布置,已知穿墙套管与最近的一组母线支撑绝缘子的距离为800mm,穿墙管套的长度为500mm,相间距离为300mm,绝缘子上受力的折算系数取1。试确定穿墙套管的最小弯曲破坏负荷为下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)500N
    B.
    (来学网)1000N
    C.
    (来学网)2000N
    D.
    (来学网)4000N
正确答案:
(1)A
(2)C
(3)D
(4)A
(5)C
答案解析:
1.电器的正常使用环境条件规定为:周围空气温度不高于40℃,海拔不超过1000m。当电器使用在周围空气温度高于40℃(但不高于60℃)时,允许降低负荷长期工作。推荐周围空气温度每增高1K,减少额定电流负荷的1.8%;当电器使用在周围空气温度低于+40℃时,推荐周围空气温度每降低1K,增加额定电流负荷的0.5%,但其最大过负荷不得超过额定电流负荷的20%;当电器使用在海拔超过1000m(但不超过4000m)且最高周围空气温度为40℃时,其规定的海拔每超过100m(以海拔1000m为起点)允许温升降低0.3%。
根据题意可知,40℃的额定电流I=630A。温度为5℃时,低于+40℃,则周围温度每降低1度,增加额定电流负荷的0.5‰则温度为5℃时的额定电流I′为:
I′=I[1+(40-5)×0.5%]=630×[1+(40-5)×0.5%]A=740.25A
根据题意可知,变电所所在海拔为2000m,超过1000m且最高周围空气温度为40℃时,每超过100m允许温升降低0.3%。40℃时的允许温升T=20℃,则海拔2000m、温度为40℃时的允许温升T′为:

2.本题中,线缆额定线电压为Ur=10kV,电缆长度ι=32km,无架空地线的架空线路长度ι=10km。
电缆线路的单相接地电容电流I为:I=0.1Uι,=0.1×10×32A=32A
无架空地下单相接地电容电流I为:
I=2.7Uι×10=2.7×10×10×10A=0.27A
电网中的单相接地电容电流I为:I=I+I=(32+0.27)A=32.27A消弧线圈的补偿容量,可按下式计算:

式中Q--补偿容量,kVA,
K--系数,过补偿取1.35,欠补偿按脱谐度确定;
I--电网或发电机回路的电容电流,A;
U--电网或发电机回路的额定线电压,kV。
为便于运行调谐,宜选用容量接近于计算值的消弧线圈。
根据题意和计算可知,电网的额定线电压U=10kV,电网中的单相接地电容电流I=32.27A,系数K=1.35。
则消弧线圈的补偿容量Q为:

3.中性点经消弧线圈接地的电网,在正常情况下,长时间中性点位移电压不应超过额定相电压的15%,脱谐度一般不大于10%(绝对值),消弧线圈分接头宜选用5个。
中性点经消弧线圈接地的发电机,在正常情况下,长时间中性点位移电压不应超过额定相电压10%,考虑到限制传递过电压等因素.脱谐度不宜超过±30%,消弧线圈的分接头应满足脱谐度的要求。
中性点位移电压可按下式计算:

式中U--中性点位移电压,kV;
U--消弧线圈投入前电网或发电机回路中性点不对称电压,可取0.8%相电压;
d--阻尼率,一般对(60~110)kV架空线路取3%,35kV及以下架空线路取5%,电缆线路取(2~4)%;
v--脱谐度;
I--电网或发电机回路的电容电流,A;
I--消弧线圈电感电流,A。
根据题意可知,电网的额定线电压U=10kV、相电压。阻尼率d=3%,电容电流I=35A,中性点经消弧线圈接地的电网,长时间中性点位移电压U不应超过额定相电压的15%。
则:U=15%U,U=0.8%U
根据可求得脱谐度V为:

根据可求得消弧线圈电感电流I为:
当脱谐度V=0.044时,L=(1-v)I=(1+0.044)×35A=36.54A
当脱谐度V=10%时,I=(1-V)I=(1+0.1)×35A=38.5A
4.发电厂与变电所的3~20kV屋外支柱绝缘子和穿墙套管,当有冰雪时,宜采用高一级电压的产品。对3~6kV者,也可采用提高两级电压的产品。
根据题干可知,单台变压器的额定容量S=25MVA,额定线电压UN=10kV,则变压器的额定电流为:

选取穿墙套管的额定电流为1600A。
根据题干可知,冬季时有冰雪天气,因此采用高一级电压的产品,则10kV的穿墙套管的额定电压选择20kV。
5.根据题干可知,10kV母线的三相稳态短路电流有效值,回路的总电阻小于总电抗的1/3,则三相短路电流峰值
根据题意可知,套管端与最近一个绝缘子间的距离ι=800mm=0.8m,穿墙套管的长度ι=500mm=0.5m,相间距离D=300mm=0.3m。则作用在穿墙套管上的作用力F为:

根据穿墙套管动稳定校验公式可得穿墙套管弯曲破坏负荷Fph为: