电力工程基础 第8章习题答案

第八章

8-1 什么叫过电压？过电压有哪些类型？各是怎样产生的？

答：电力系统在运行中，由于雷击、误操作、故障、谐振等原因引起的电气设备电压高于其额定工作电压的现象称为过电压。过电压分为内部过电压和外部过电压两大类。

内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压。对于因开关操作、负荷剧变、系统故障等原因而引起的过电压，称为操作过电压；对于系统中因电感、电容等参数在特殊情况下发生谐振而引起的过电压，称为谐振过电压。外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，它是由于电力系统的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的过电压。

8-2 什么叫接闪器？其主要功能是什么？避雷针、避雷线和避雷网（带）各用在什么场合？ 答：接闪器又称受雷装置，是接受雷电流的金属导体，常用的有避雷针、避雷线和避雷网（带）三种类型。接闪器的功能是将雷电吸引到自身，并经引下线和接地装置将雷电流安全地泄入大地，从而保护附近的电力设备和建筑物免遭雷击。

避雷针主要用于保护发电厂、变电站及其他独立的建筑物；避雷线主要用于保护输电线路或建筑物的某些部位；避雷网主要用于保护重要建筑物或高山上的文物古迹等。

8-3 单支避雷针的保护范围如何计算？

答：（1）当避雷针高度h ≤h r 时：在距地面 h r 处作一平行于地面的平行线；以避雷针的针尖为圆心、h r 为半径作弧线，交于平行线的A 、B 两点；以A 、B 为圆心、h r 为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切；避雷针在h x 高度的X X '平面上的保护半径为：)2()2(x r x r x h h h h h h r ---=；避雷针在地面上的保护半径为：)2(0h h h r r -=。

（2）当避雷针高度h ＞h r 时：在避雷针上取高度为h r 的一点代替避雷针的针尖作为圆心，其余的作法与h ≤h r 时相同。

8-4 变电所有哪些防雷措施？

答：变电所内的设备和建筑物必须有完善的直击雷防护装置，通常采用独立避雷针或避雷线；对于雷电侵入波的过电压保护是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线段保护。

8-5 什么叫接地？什么叫接地装置？电气上的“地”是什么意义？什么叫对地电压？什么叫接触电压和跨步电压？

答：电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地体与接地线的总和，称为接地装置。

电气上的“地”是指在距接地体20m 以外电位等于零的地方。电气设备的接地部分（如接地的

外壳、接地体等）与零电位地之间的电位差，称为接地部分的对地电压。

当电气设备发生接地故障时，接地电流流过接地体向大地流散时，大地表面形成分布电位。人体触及的电气设备和大地上任意两点之间的电位差，称为接触电压；人在接地故障点附近行走时，两脚之间的电位差，称为跨步电压。

8-6 什么叫工作接地？什么叫保护接地？按保护接地的方式不同，低压配电系统可分为哪几类？

答：工作接地是根据电力系统运行的需要，人为地将电力系统中性点或电气设备的某一部分进行接地；保护接地是为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备的外露可导电部分（指正常不带电而在故障时可带电且易被触及的部分，如金属外壳和构架等）与地作良好的连接。

按保护接地的方式不同，低压配电系统可分为TN系统、TT系统和IT系统三类。

8-7 在TN系统为什么要进行重复接地？应在哪些地方进行重复接地？

答：在TN系统中采取重复接地，当发生PE线或PEN线断线，且在断线的后面又有设备发生一相碰壳时，可使接在断线后面所有设备外壳对地电压大大降低，从而危险程度也大大降低。

PE线或PEN线应在下列地方重复接地：架空线路末端及沿线每隔1 km处；电缆和架空线路引入车间或其他大型建筑物处。

8-8 如何降低土壤的电阻率？

答：当土壤电阻率较高时，可采用以下措施降低土壤的电阻率：采用外引式接地装置；深埋地极法；换土法；化学处理法。

8-9 什么叫感知电流、摆脱电流和致命电流？电流对人体的伤害程度与哪些因素有关？我国规定的安全电流是多少？

答：感知电流是指电流通过人体时可引起感觉的最小电流；摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流；室颤电流（致命电流）是指引起心室颤动的最小电流。

电流对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的路径、电流的种类等多种因素有关。

我国一般采用30mA（50Hz）作为安全电流值，但其触电时间不得超过1s，因此这安全电流值也称为30mA·s。

8-10 什么叫安全电压？我国规定的安全电压等级有哪些？各适用于什么环境？

答：安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压。

我国规定的安全电压等级有42V、36V、24V、12V和6V。凡手提照明灯、在危险环境和特别危险环境中使用携带式电动工具，如无特殊安全结构或安全措施，应采用42V或36V的安全电压；

金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便，以及周围有大面积接地导体的环境，应采用24V 或12V 的安全电压；水下作业等场所采用6V 的安全电压。当电气设备采用24V 以上安全电压时，必须采取防护直接接触带电体的保护措施。

8-11 试简述电流型漏电断路器的工作原理。

答：当被保护电路工作正常、没有发生漏电或触电时，通过零序电流互感器TAN 一次侧的三相电流相量和等于零， TAN 的铁心中没有磁通，其二次侧没有电流输出。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，使通过TAN 一次侧的三相电流的相量和不再为零，零序电流互感器中产生零序磁通，其二次侧就有电流输出，经放大器放大后，驱动低压断路器QF 的脱扣线圈YR ，使断路器QF 自动跳闸，迅速切断被保护电路的电源，从而避免人员发生触电事故。

8-12 某厂有一座第二类防雷建筑物，高10m ，其屋顶最远的一角距离60m 高的烟囱50m 。烟囱上装有一根2.5m 高的避雷针。试验算此避雷针能否保护这座建筑物。

解：查表8-2得：二类防雷建筑物的滚球半径m 45=r h ，而m 5.62m 5.2m 60=+=h ，m 10=x h ，在10m 高水平面上避雷针的保护半径为

50m m 18.13)10452(10)5.62452(5.62<=-??--??=x r

可见，该避雷针不能保护这座建筑物。

8-13 某电气设备需进行接地，可利用的自然接地体电阻为15Ω，而接地电阻要求不得大于4Ω。试选择垂直埋地的钢管和连接扁钢。已知接地处的土壤电阻率为150m Ω?。

解：需要装设的人工接地体的接地电阻为

Ω=-?=-=45.54

15415)()()(E nat E E

nat E man E R R R R R 人工接地装置拟采用直径50mm 、长2.5m 的钢管作接地体，沿变电所建筑四周垂直埋入地下，间距5m ，管间用40×4mm 2的扁钢焊接相连。此时，25.25==a 。

单根钢管的接地电阻为：Ω=?=≈451503.03.0)1(ρE R 根据26.845.545)()1(==man E E R R ，考虑到管间电流屏蔽效应的影响，初选10根钢管作接地体。由10=n 和2=l a 查表9-7得66.0=η，则钢管根数为

26.1145

.566.0459.09.0)()

1(=??==man E E R R n η 考虑到接地体的均匀对称布置，最后确定选用12根直径50mm 、长2.5m 的钢管作接地体，并

用40×4mm2的扁钢连接，呈环形布置。