(来学网)某高层办公楼供电电源为交流10kV,频率50Hz,10/0.4kV变电所设在本楼内,10kV侧采用低电阻接地系统,400/230V侧接地形式采用TN-S系统且低压装置采用保护总等电位连接系统,请回答下列问题,并列出解答过程。
  1. 因低压系统发生接地故障,办公室有一电气设备的金属外壳带电,若已知干燥环境大的接触表面积,50Hz/60Hz交流电流路径为手到手的人体总阻抗Z见下表。若人体碰触到该电气设备,交流接触电压为75V,干燥条件,大的接触表面积,电流的路径为人体双手对身体躯干成并联,接触电流应为下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)50mA
    B.
    (来学网)75mA
    C.
    (来学网)150mA
    D.
    (来学网)214mA
  2. 办公楼10/0.4kV变电所的压接地系统和低压接地系统相互连接。变电所的接地电阻为3.3Ω,若变电所10kV高压侧发生单相接地故障。测得故障电流为150A,在故障持续期内低压系统线导体与变电所低压设备外露可导电部分之间的工频应力电压为下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)110V
    B.
    (来学网)220V
    C.
    (来学网)480V
    D.
    (来学网)700V
  3. 办公楼内一台风机采用交联铜芯电缆YJV-0.6/lkV-3×25+1×16配电,该风机采用断路器的短路保护兼作单相接地故障保护,已知该配电线路保护断路器之前系统的相保电阻为65mΩ,相保电抗为40mΩ,保证断路器在5s内自动切断故障回路的动作电流为1.62kA,线路单位长度阻抗值见下表,若不计该配电回路保护开关之后线路的电抗和接地故障点的阻抗,该配电线路长度不能超过下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)12m
    B.
    (来学网)24m
    C.
    (来学网)33m
    D.
    (来学网)48m
  4. 楼内某办公室配电箱配电给除湿机,除湿机为三相负载,功率为15kW,保证间接接触保护电器在规定时间内切断故障回路的动作电流为756A,为降低除湿机发生接地故障是与邻近暖气片之间的接触电压,在该办公室设置局部等电位联结,计算该配电箱除湿机供电线路中PE线的电阻值最大不应超过下列哪项数值?( )
    A.
    (来学网)66mΩ
    B.
    (来学网)86mΩ
    C.
    (来学网)146mΩ
    D.
    (来学网)291mΩ
  5. 该办公楼电源10kV侧采用低电阻接地系统,10/0.4kV变电站接地网地表层的土壤电阻率ρ为200Ωm,若表层衰减系数C=0.86,接地故障电流持续时间t=0.5s,当10kV高压电气装置发生单相接地故障时,变电站接地装置的接触电位差不应超过下列哪组数值?( )
    A.
    (来学网)59V
    B.
    (来学网)250V
    C.
    (来学网)287V
    D.
    (来学网)416V
正确答案:
(1)C
(2)B
(3)A
(4)A
(5)C
答案解析:
1.
该图中,Z为一个肢体(手臂或腿)部分的内阻抗。从一手到双脚的内阻抗大约是75%,从双手到双脚的内阻抗大约是50%,从双手到人体躯干的阻抗为手到手或从一手到一脚阻抗的25%。
本题中,查表可知,交流接触电压U=75V时,50Hz/60Hz交流电路路径为手到手的人体总阻抗2=2000Ω。当干燥条件,大的接触表面积的路径为人体双手对身体躯干成并联时,从双手到人体躯干的阻抗为手到手的25%,即
接触电流为:
2.高压接地故障时低压系统的过电压
若变电所高压侧有接地故障,以下类型过电压将影响低压系统:工频故障电压(U),工频应力电压(U和U)。
若高、低压系统接地相互靠近,目前可采用以下两种措施:
1)所有高压接地系统(R)和所有低压接地系统(R)相互连接;
2)高压接地系统(R)和低压接地系统(R)分隔。已知:I--流过变电所接地配置的高压系统部分接地故障电流;
R--变电所接地配置的接地电阻;
R--低压配置中的设备外露可导电部分接地配置接地电阻;
R--当变电所的接地配置与低压系统中性点接地配置在电气上相互独立时,低压系统中性点接地配置的电阻;
U--在TN和TT系统内为线导体对地标称交流方均根电压;在IT系统内为线导体与中性导体或专用的中间导体之间标称交流电压;
U--低压系统在接地故障持续期内外露可导电部分与地之间出现的工频故障电压;
U--故障持续期内线导体与变电所低压设备外露可导电部分之间的工频应力电压;
U--故障持续期内线导体与低压装置的低压设备外露可导电部分之间的工频应力电压。

本题中已知400/230V侧接地形式采用TN-S系统,R和R连接,则U=U=220V。
3.本题中,查题表可得铜芯电缆3×25+1×16的相线单位长度电阻,PEN线单位长度电阻,则单位长度相保电阻为:TN系统中配电线路的间接接触防护电器的动作特性,应符合下式的要求:

式中I--保证间接接触保护电器在规定时间内切断故障回路的动作电流,A;
Z--接地故障回路的阻抗,Ω;
U--相导体对地标称电压,V。
本题中,已知U=220V,该配电线路保护断路器之前系统的相保电阻为65mΩ,相保电抗为40mΩ,保证断路器在5s内自动切断故障回路的动作电流I=1.62kA。配电线路长度L,其单位长度相保电阻,则其相保电阻为5.1015L。则接地故障回路的阻抗
根据ZI≤U可得:

求得:L≤12.6978m。
5.确定发电厂和变电站接地网的形式和布置时,应符合下列要求:
1.110kV及以上有效接地系统和6~35kV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时,发电厂和变电站接地网的接触电位差不应超过下式计算所得的数值:

式中U--接触电位差允许值,V;
U--跨步电位差允许值,V;
ρ--地表层的电阻率,Q.m;
C--表层衰减系数;
t--接地故障电流持续时间,与接地装置热稳定校验的接地故障等效持续时间t取相同值,s。
本题中,已知ρ=200Ωm,C=0.86,t=0.5s,则变电站接地装置的接触电位差U不应超过