一、计算题1. 有一台变压器,其总油量为6000kg,问净油器中的吸附剂除酸硅胶需用多少千克(除酸硅胶的重量占总油量的0.75%~1.25%)?
除酸硅胶的质量按总油量的0.75%~1.25%计算,需用量为
W=(0.0075~0.0125)×6000=45~75(kg)
答:净油器中的吸附剂除酸硅胶需用45~75kg。
2. 已知变压器上某零件尺寸为φ50±0.008,求最大极限尺寸、最小极限尺寸和尺寸公差。
最大极限尺寸=50+0.008=50.008(mm)
最小极限尺寸=50-0.008=49.992(mm)
公差=上偏差-下偏差=0.008-(-0.008)=0.016(mm)
答:最大极限尺寸为50.008mm,最小极限尺寸为49.992mm,尺寸公差为0.016mm。
3. 一台电力变压器油重20t,运行温度40℃,储油柜指示油位温度为20℃,若将油位补充到运行温度,大约补充多少吨油(膨胀系数K=0.0007)?
约补充的油量△G为
△G=KG(t40-t20)
=20×20×0.0007
=0.28(t)
答:大约补充0.28t油。
4. 某变压器风扇电动机定子绕组采用QZ高强度聚酯漆包圆钢线,每相绕组由两根直径为1.12mm的导线并绕而成,每根导线长118.7m,求每相绕组在电动机基准工作温度(E极绝缘为75~C)时的电阻值(ρ=0.0175Ω·mm
2/m,α=0.004/℃)。
S=2πr2=2π(1.12/2)2=1.97(mm)2
在20℃时:
R1=ρL/S
=0.0175×118.7/1.97=1.053(Ω)
在75℃时:
R=R1[1+α(t2-t1)]
=1.053×[1+0.004×(75-20)]=1.285(Ω)
答:在75℃时,此电动机每相的电阻值为1.285Ω。
5. 有一容量5000kVA的变压器,测得35kV侧直流电阻为R
AB=0.566Ω,R
BC=0.570Ω,R
CA=0.561Ω。试判断此变压器直流电阻是否合格。
RCP=(0.566+0.570+0.561)/3=0.566(Ω)
△R%=(0.570-0.561)/0.566=1.59%>1%
答:该变压器35kV侧线间直流电阻不平衡率已超过1%。不合格。
6. 一台5000kVA,Yd11接线,变比为35/10.5kV的电力变压器,铁芯有效截面积S=1120cm
2,磁通密度B=1.445T,求高低压侧的相电压、相电流及绕组匝数(频率为50Hz)。
高压侧
低压侧
U
2ph=10500(V)
答:高压侧的相电压为20207V、相电流为82.5A,绕组匝数562匝;低压侧的相电压为10500V、相电流为158.7A,绕组匝数292匝。
7. 用准确度等级为1.0的MF18型万用表的15V直流电压档测量某一电路,在真值为10V时,测得的数据为10.20V,问此表的基本误差多大?测得的数值是否合格?
误差值为
r=[(10.20-10)/15]×100%=1.3%但等级为1.0的万用表允许基本误差为1.0%,故此测得的数值为不合格。
答:此表的基本误差是1.3%,测得的数值是不合格的,该表的准确度等级已经不准了。
8. 有一台三相双绕组配电变压器,额定容量S
N为750kVA,变压比为10/0.4kV,试计算高压侧的额定电流。若在高压侧选用50/5的电流互感器,试计算当高压侧为额定电流时,流过继电器的电流I
j为多少?
S
N=750kVA U
N=10kV n
L=50/5=10
I
j=I
N/n
L=43.3/10=4.33(A)
答:流过继电器的电流I
j为4.33A。
9. 有一个芯柱截面为6级的铁芯,各级片宽为:a
1=4.9cm,a
2=8.2cm,a
3=10.6cm,a
4=12.7cm,a
5=14.4cm,a
6=15.7cm,各级厚度为:b
1=0.65cm,b
2=0.85cm,b
3=1.05cm,b
4=1.2cm,b
5=1.65cm,b
6=2.45cm。叠片系数K=0.875。计算铁芯柱的有效截面积S。
铁芯柱截面积S1为
S1=2×(a1×b1+a2×b2+a3×b3+a4×b4+a5×b5)+a6×b6
=2×(4.9×0.65+8.2×0.85+10.6×1.05
+12.7×1.2+14.4×1.65)+15.7×2.45
=159(cm2)
铁芯柱有效截面积S为
S=S1K=159×0.875=139(cm2)
答:铁芯柱的有效截面积为139cm2。
10. 1mm×10mm的扁导线搭接铜焊,搭接长度10mm,通过导线的工作电流为80A。问搭接长度是否足够(搭接面电流密度要小于1.5A/mm
2)。
两根导线搭接处的接触面积为
S=10×10=100(mm2)
接触表面的电流密度为
J=80/100=0.8(A/mm2)
答:搭接长度足够。
11. 某变压器铁芯用D330硅钢片制造,净重为341kg,铁芯叠片是半直半斜式。D330单位损耗为2.25W/kg,损耗系数可取1.2。求铁芯空载损耗P
k(不含涡流损耗)。
Pk=1.2×2.25×341=921(W)
答:空载损耗为921W。
12. 一台单相自耦变压器测得高中压对低压及地绝缘电阻分别为15s、7400MΩ;60s、17800MΩ;600s、33400MΩ,低压对高中压及地绝缘电阻分别为15s、7750MΩ:60s、11250MΩ;600s、19700MΩ。试分别计算吸收比K和极化指数P(保留两位小数)。
(1)高中压对低压及地。
吸收比K=60s/15s=17800/7400=2.41
极化指数P=600s/60s=33400/17800=1.88
(2)低压对高中压及地。
吸收比K=60s/15s=11250/7750=1.45
极化指数P=600s/60s=19700/11250=1.75
答:该变压器高中压对低压及地的吸收比、极化指数分别为2.41、1.88,低压对高中压及地的吸收比、极化指数分别为1.45、1.75。
13. 单相电压互感器,其额定电压一次侧U
1为6kV,二次侧U
2为100V。已知铁芯有效截面积S为21.2cm
2,磁密B=1.2T,频率f=50Hz,求一、二侧匝数W
1和W
2。
答:一、二侧匝数分别为10620匝和177匝。
14. 有一变压器重98000N,用两根钢丝绳起吊,如图D-28所示,求每根绳上的拉力。
用两根等长的钢丝绳起吊,重物绳与垂直线间的夹角α为
α=60°/2=30°
所以每根绳上拉力T为
答:每根绳上的拉力为56580N。
15. 某单相电抗器,加直流电压时,测得电阻R=8Ω,加上工频电压时测得其阻抗为Z=17Ω,测得电感为14.99Ω。试通过计算判断测量结果是否准确,并计算电感L。
L=X
L/2πf=15/2×3.14×50=0.0478(H)
答:测量结果是准确的,电感L为0.0478H。
16. 有一圆筒式线圈,使用直径φ1.08mm的漆包圆导线,单根绕制,每层匝数为900匝,端绝缘宽度大头为40mm,小头为38mm,求线圈轴向净高度h1及线圈总高h(允许施工误差0.5%)。
线圈净高度h1为
h1=1.08×(900+1)×(0.5%+1)=978(mm)
线圈总高h为
h=978+38+40=1056(mm)
答:线圈轴向净高度为978mm,线圈总高为1056mm。
17. 有一个圆形截面为6级的铁芯,铁芯柱截面积S
1=355cm,第六级铁芯片宽a
6=21cm,厚度为b
6=6.6cm,求铁芯柱的填充系数(几何截面积与外接圆面积之比)。
铁芯外接圆面积S
2为
=3.14x(21
2+6.6
2)/4
=380.37(cm
2)
S
1/S
2=355/380=0.93
答:铁芯柱的填充系数为0.93。
18. 某变压器变比为35000±5%/10000,接线组别为Yd11,低压绕组150匝,请找出高压绕组在各分接上的匝数。
高压绕组在第Ⅰ分接上的匝数W
1为
=1.05×35000×150/1.732×10000=318(匝)
在第Ⅱ分接上的匝数W
Ⅱ为
=35000×150/1.732×10000=308(匝)
在第Ⅲ分接上的匝数W
Ⅲ =0.95×35000×150/1.732×10000=288(匝)
答:高压绕组在各分接上的匝数分别为W
Ⅰ=318匝,W
Ⅱ=308匝,W
Ⅲ=288匝。
19. 某变压器风扇电动机的额定输出功率P
out是370W,效率为0.66,接在电压为220V的电源上,当此电动机输出额定功率时,它所取得的电流为3.7A,求输入功率P
in和功率因数cosφ。
Pin=Pout/η=370/0.66=560(W)
S=UI=220×3.7=814(VA)
cosφ=P/S=560/814=0.687
答:输入功率Pin为560W,功率因数cosφ0.687。
20. 已知一电压互感器一次绕组的平均直径D
1=0.102m,二次绕组平均直径D
2=0.071m,一次绕组匝数W
1=11280匝,二次绕组匝数W
2=189匝,一次绕组导线截面积S
1=0.0314mm
2。二次绕组导线截面积S
2=1.43mm
2。试求二次绕组的有效电阻及换算二次绕组的一次绕组的有效电阻(导线在20℃时的电阻系数ρ
20=0.0178Ω·mm
2/m)。
二次绕组的有效电阻
一次绕组的有效电阻
变比:K=11280/189=59.7
换算二次绕组上的一次绕组的有效电阻
r'
1=2052/K
2=2052/59.7
2=0.574(Ω)
答:二次绕组的有效电阻为0.523Ω,换算N-次绕组的一次绕组的有效电阻r'
1为0.574Ω。
21. 某变压器的型号为SFP-70000/220,Ynd11连接。电压为242000±2×2.5%/13800V,电流为167.3/2930A。
做单相空载试验数据如下:
ab励磁,bc短路:电压为13794V,电流I
oab=55A,损耗P
oab=61380W。
bc励磁,ca短路:电压为13794V,电流I
obc=55A,损耗P
obc=61380W。
ca励磁,ab短路:电压为13794V,电流I
oca=66A,损耗P
oca=86460W。
求三相空载损耗。
三相空载损耗P0为
Po=(Poab+Pobc+Poca)/2
=(61380+61380+86460)/2=104600(W)
答:三相空载损耗P0为104600W。
22. 某额定电压U
N=363kV的电容式变压器套管,最小公称爬电距离L=12378.30mm,平均直径D
q=400mm,用于Ⅳ污秽地区,试校核爬电比距(当400mm≤D
q≤500mm时,直径的校正系数K
d=1.1)。
爬电比距=L/UNKd=12378.30/363×1.1=31(mm/kV)
答:该套管爬电比距为31mm/kV,可用于该地区。
23. 如图D-29所示,在坡度为10°的路面上移动20t重的变压器,变压器放在木托板上,在托板下面垫滚杠,试求移动该变压器所需的拉力(已知滚动摩擦力f=0.3t,sin10°=0.174,cos10°=0958)。
H=Q×sin10°=20×0.174=3.48(t)=34104(N)拉力F为
F≥H+f=-3.48+0.3=3.78(t)=37044(N)
答:拉力F为37044N。
24. 图D-30所示为一悬臂起重机,变压器吊重为Q=19.61kN(2000kg),当不考虑杆件及滑车的自重时,求ab、bc杆上的力。
取滑轮b作为研究对象。可列出力的平衡方程式:
在X轴上力的投影
Fbccos30°-Fab-Fcos60°=0
在Y轴上力的投影
Fbccos60°-Fcos30°-Q=0
解方程式得
Fbc=73.18kN;Fab=53.56kN
答:bc杆上的力Fbc为73.18kN,ab杆上的力Fab为53.56kN。
25. 三相变压器容量为8000kVA,变比35000/1000V,Yd11接线,若一次绕组匝数为500匝,频率为50Hz,求:
(1)二次绕组匝数是多少?
(2)若磁密取1.65T,求铁芯的截面积S
co。
(3)若高压绕组电流密度ρ为4A/mm
2,求高压导线截面S
1。
(1)求二次绕组匝数。因为
U
2ph=1000(V)
所以二次绕组匝数为
W
2=W
1(U
2ph/U
1ph)=247(匝)
(2)求铁芯的截面积。公式为
E
1=U
1ph=20207(V)
S
co=E
1/4.44fBW
1=20207/4.44×50×1.65×500
=1103(cm
2)
(3)求高压导线截面。公式为
=132(A)
S
1=I
1ph/ρ=132/4=33(mm
2)
答:二次绕组匝数是247匝;若磁密取1.65T,铁芯的截面积为1103cm
2;若高压绕组电流密度为4A/mm
2,高压导线截面为33mm
2。
26. 一台变压器在油面温度t
1=30℃时测得60s绝缘电阻R
1=7600MΩ,换算到t
2=20℃时的绝缘电阻值是多少?
换算到20℃时的绝缘电阻值为R2=R1×1.5(t1-t2)/10=7600×1.5(t1-t2)/10=7600×1.5=11400(MΩ)
答:换算到20Ω时的绝缘电阻值为11400MΩ。
27. 有一台变压器重58.8kN,采用钢拖板在水泥路面上滑移至厂房内安装。问需要多大的力才能拖动(钢板与水泥地面的摩擦系数K
f为0.3,路面不平的修正系数K=1.5)?
设备在拖运时的摩擦力f为
f=0.3×1.5×58.8=26.5×103(N)
答:需用大于26.5kN的力才能拖动。
28. 多级铁芯柱的直径为50cm,铁芯的填充系数为0.93,硅钢片的叠片系数为0.94,求铁芯的净面积S?
答:铁芯的净面积为1716.5cm
2。
29. 有一台三相双绕组容量S为630kVA的铝线变压器,试估算其铁芯直径。
用下述经验公式来估算,则
答:铁芯直径约为198mm。
30. 一电压互感器需重绕二次侧绕组,已知铁芯有效截面为21.2cm
2,二次电压为100V,磁通密度取B=1.1T。求二次绕组匝数W
2。
答:二次绕组匝数为193匝。
31. 已知容量为20000kVA的三相变压器,其绕组参数见表D-1。求高低压绕组三相的铜线总质量(铜线密度为8.9×10
-6kg/mm
3)。
表D-1 三相变压器绕组参数
|
电压等级 | 内径(mm) | 外径(mm) | 匝数 | 铜导线截面(mm2) |
高压 | 700 | 820 | 320 | 82 |
低压 | 530 | 640 | 167 | 175 |
低压绕组的平均直径d为
d=(530+640)/2=585(mm)
高压绕组的平均直径D为
D=(700+820)/2=760(mm)
低压三相铜线总质量譬为
g=3π×585×167×175×8.9×10-6
=1434(kg)
高压三相铜线总质量G为
G=3π×760×320×82×8.9×10-6×9.8
=1672.8(kg)
答:低压绕组三相铜线总质量为1434kg,高压绕组三相铜线总质量为1672.8kg。
32. 星形接线的三相绕组,中性点不引出时,测量各个线端之间的电阻R
AB=0.0015Ω,R
BC=0.0016Ω,R
AC=0.0017Ω换算为各相绕组的直线电阻是多少?
RA=(RAB+RAC-RBC)]2
=(0.0015+0.0017-0.0016)/2=0.0008(Ω)
RB=(RAB-RAC+RBC)/2
=(0.0015-0.0017+0.0016)/2=0.0007(Ω)
RC=(-RAB+RAC+RBC)/2
=(-0.0015+0.0017+000016)/2=0.0009(Ω)
答:各相绕组的直线电阻分别为RA=0.0008Ω,RB=0.0007Ω,RC=0.0009Ω。
33. 已知变压器及木排总重G为32t,滚杠直径d为120mm,滚杠总重g为0.3t,滚杠与道木之间、滚杠与木排之间的滚动摩擦系数f'均为0.2,启动系数取1.3,2—2滑轮组的效率77为0.9,如图D-31所示,求变压器油箱上牵引绳套所受的力P是多少?滑轮上牵引绳受的力S是多少?
变压器滚动摩擦力f
=10502(N)
考虑启动系数,所需牵引力T为
T=1.3f=-13653(N)
油箱上所用绳套受力P为
牵引钢绳所受力S=T/4η=13653/(4×0.9)=3793(N)
答:变压器油箱上牵引绳套所受的力是7886N,滑轮上牵引绳受的力是3793N。
34. 测得某变压器低压绕组(d接)三个线间直流电阻分别为R
ab=0.571Ω,R
bc=0.585Ω,R
ca=0.570Ω。问其故障在哪相?
Rar=(0.571+0.585+0.570)/3=0.575(Ω)
△R%=(0.585-0.57)/0.575=2.6%
由于△R%>2%,不合格。
Rp=Rab+Rbc+Rca)/2
=(0.571+0.585+0.57)/2
=0.863(Ω)
Ra=(Rca-Rp)-RabRbc/(Rca-Rp)
=(0.57-0.863)-0.571×0.585/(0.57-0.863)
=-0.293+1.14=0.847(Ω)
Rb=(Rab-Rp)-RbcRca/(Rab-Rp)
=(0.571-0.863)-0.585×0.57/(0.571-0.863)
=-0.292+1.142=0.85(Ω)
Rc=(Rbc-Rp)-RcaRab(Rbc-Rp)
=(0.585-0.863)-0.57×0.571/(0.585-0.863)
=0.278+1.17=0.893(Q)
由计算结果可知,C相绕组直流电阻最大,故障在C相。
RRar=(0.847+0.85+0.893)/3=0.863(Ω)
电阻不平衡率为
△R%=(0.893-0.847)/0.863=5.3%
答:由于线间△R%>2%,不合格。故障在c相。
35. 有一台SFZ-20000/35电力变压器,接线为YND11,高压分接范围35±3×2.5%,有载开关型号为SYXZ-35/400,试求开关过渡电阻值?
分接电压
过渡电阻R
R=505/330=1.53(Ω)
答:开关过渡电阻值R为1.539Ω。
36. 一台强油风冷电力变压器最高油面到压力释放阀底面的距离h=3m,试计算压力释放阀的关闭压力(安全裕度压力P
k=7kPa,强油风冷裕度压力P
a=7kPa,单位高度油柱压V=8.95kPa/m)?
(1)压力释放阀的静压力Pj为
Pj=V×h=8.95×3=26.85(kPa/m)
(2)压力释放阀的关闭压力Pg为
Pg=Pj+Pk+Pa=26.85+7+7=40.85(kPa/m)
答:压力释放阀的关闭压力为40.85kPa/m。
37. 某66kV电流互感器油色谱试验数据如下:组分含量(μL/L)氢78、甲烷17.01、乙烯4.07、乙烷1.38、乙炔7.95、一氧化碳323、二氧化碳、总烃30.41。利用三比值判断该互感器有无故障,性质如何(编码规则见表D-2,判断方法见表D-3)?
表D-2 编码规则
|
气体比值范围 | 比值范围的编码 |
乙炔/乙烯 | 甲烷/氢 | 乙烯/乙烷 |
<0.1 | O | 1 | 0 |
≥0.1~<1 | 1 | 0 | 0 |
≥1~<3 | 1 | 2 | 1 |
≥3 | 2 | 2 | 2 |
表D-3 故障类型判断方法
|
编码组合 | 故障类型判断 |
乙炔/乙烯 | 甲烷/氢 | 乙烯/乙烷 |
2 | 0, 1 | 0, 1,2 | 低能放电 |
2 | 0, 1,2 | 低能放电兼过热 |
1 | 0,1 | 0,1,2 | 电弧放电 |
2 | 0,1,2 | 电弧放电兼过热 |
乙炔/乙烯=7.95/4.07=1.95
甲烷/氢=17.01/78=0.22
乙烯/乙烷=4.07/1.38=2.95
根据编码规则,可知编码为101。
答:单看乙炔含量大大超过注意值,就可知该互感器内存在故障,再通过计算三比值得出编码,可知故障性质为电弧放电。
二、简答题1. 使用钢丝绳式电动葫芦应注意什么问题?
(1)严禁超负荷使用。不准倾斜超吊或作拖拉工具使用。
(2)操作时应及时消除钢丝绳在卷桶上脱槽或绕有两层等不正常状况。
(3)不工作时禁止把重物吊在空中,以防机件产生永久性变形。
2. 测量介质损失的方法一般有几种?广泛使用的是哪一种?
测量介质损失的方法一般有平衡电桥法、不平衡电桥法和功率表法三种。目前广泛使用的是根据平衡电桥原理制成的集成电子板电桥法。
3. 吊车的副钩有何作用?使用中注意什么?
由于副钩荷重较小,故应吊一些相对主钩较轻的物体,副钩的起升高度略高于主钩,在主钩起升高度不够时可使用副钩。另外副钩是单根绳,升降速度较快,所以在使用中应注意对速度的控制。
4. 电流互感器二次开路的原因有哪些?
常见的原因有:
(1)设备部件设计不当和制造质量不良。
(2)回路部件安装质量不良。
(3)检修试验工作有问题,恢复时出现错、漏接线。
(4)二次接线端子螺栓压接不紧,造成导线与端子虚接或脱离,在虚接状态下,当回路电流增大时,线头发热烧断。
5. 变压器在做工频耐压前应具备哪些条件?
(1)应尽量将连在一起的各种设备分离开来单独试验。
(2)变压器内要有足够的油位,注油后的变压器应按电压等级要求,静放足够的时间,以避免油中留存的气体或杂质引起内部放电。
(3)套管表面应擦干净,套管及其他部位的放气堵头应打开,将残留的气体放净。
(4)所有的绝缘特性试验应全部合格。
(5)试验中,非被试绕组应全部短路接地,外壳也要处于良好接地状态。
(6)试验时,被试设备温度不应低于+5℃,户外试验应在良好的天气进行,且空气相对湿度一般不高于80%。