重大2015年电气安全 ( 第3次作业 ).doc

1、 第 3次作业 一、计算题（本大题共 50 分，共 5 小题，每小题 10 分） 1. 用一电压表测量 400V电压时，其绝对误差为 +1V。用另一电压表测量另一电压读数为 100V时，绝对误差为 +0.5V。求它们的相对误差。 2. 如图 1所示，支路电流 I1=1A和 I4=5A流入节点， I2=2A、 I3=2A 和 I5流出节点，那么 I5为多少？ 3. 若在电阻 R（ 100 ）上施加电压 U（ 50V），则由欧姆定律，电流 I（ A）为？ 4. 如图 6所示， R1=R2=2,R 3=5,I 1=I2=I3=I， E1=10V， E2=5V， 则 I 为多少？ 5. 根据 TT系统

2、自动切断电源的条件，为满足预期接触电压超过 50V 采用 32A的低压断路器作线路保护时，为保证断路器能防电击并且有足够的灵敏度（灵敏度系数为 1.3），则接地极电阻和自接地极接至外露可导电部分的 PE线电阻之和 Ra的最大值是多少？ 二、简答题（本大题共 10 分，共 2 小题，每小题 5 分） 1. 当 IT系统内发生单相接地故障时，是否需切断电源？ 2. 试写出 “ 滚球法 ” 确定独立避雷针的保护范围的步骤。 三、填空题（本大题共 20 分，共 5 小题，每小题 4 分） 1. 不论采取 任何测量方式，也不论使用何种仪器仪表，由于仪表本身不可能绝对准确，都会使测量结果产生误差，按照测量

3、误差产生的原因以及误差的性质，可以把误差分成 _ 、 _ 和 _ 三类。其中 _ 是指在相同条件下，多次测量同一量时，误差大小和符号均保持恒定，或按某种规律变化的一种误差。按其产生的原因该误差可分成 _ 和 _ 两种。 2. 电源内具有电能。电流是在电源两端的电势差的推动下产生的，该两点的电位之差称为这两点之间的 _ ，符号为 _ 。 3. 绝缘形式按其保护功能，可分为 _ 、 _ 、 _ 和 _ 四种。 4. _ 是指使一个器件或电路与另外的器件或电路在电气上完全断开的技术措施 5. 间距是指带电体与（ ）之间、带电体与（ ）之间、带电体与（ ）之间必要的安全距离。 四、问答题（本大题共 2

4、0 分，共 4 小题，每小题 5 分） 1. 当 IT系统内发生单相接地故障，是否需切断电源？ 2. 电气设备的 “ 外壳 ” 是什么？ 3. 简述对避雷器基本要求。 4. 雷电的破坏作用有哪些？ 答案 ： 一、计算题（ 50 分，共 5 题，每小题 10 分） 1. 参考答案： 即：它们的相对误差分别为 0.25%和 0.5%。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： I5=2（ A） 解题方案： 基尔霍夫电流定律定义为流入节点的电流之和等于从节点流出的电流之和，即： 式中： 流入电流； 流出电流。 评分标准： 3. 参考答案： 若在电阻 R（ ）上施加电压 U（ V），则由欧姆定律，电流

5、 I（ A）为：故 I=0.5（ A） 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 基尔霍 夫电压定律定义为在任何闭合回路中的电源电压及各分电压的代数和为零。即： ,I=1A 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 为满足预期接触电压超过 50V时防护电器能及时切断电源的要求，故障电流 Id应大于防护电器在规定时间内切断电源的可靠动作电流，即 Id 50 RAIa ，或 IaRA50V 。 由于 IbRA=50V， Ib=1.3 Ia，所以 RA=50/(1.332)1.2 。 解题方案： 评分标准： 二、简答题（ 10 分，共 2 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： IT系 统即系统中性

6、点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。无需切断电源。当 IT系统内发生第一次单相接地故障时，故障电流没有直接返回电源的通路，只能通过另外两个非故障相导体对地的电容返回电源，其值很小，不致引发电气危险，不需切断电源，可维持不间断供电。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 所谓 “ 滚球法 ” ，就是选择一个半径为 hr（滚球半径）的球体，沿需要防护直击雷的部 位滚动，如果球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或者接闪器和地面，而不触及需要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。（ 1）当避雷针高度 hhr 时，单支避雷针的保护范围可按下列步骤通过作图确定。如

7、图 7所示。 距地面 hr处作一平行地面的平行线。 以针尖为圆心， hr为半径，作弧线交于平行线的 A、 B两点。 以 A、 B为圆心， hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是避雷针的保护范围。 （ 2）当避雷针高度 hhr 时，在避雷针上取高度 hr的一点代 替单支避雷针针尖作为圆心，其余作法同上。 解题方案： 评分标准： 三、填空题（ 20 分，共 5 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 系统误差；随机误差；疏忽误差；系统误差；基本误差；附加误差 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 电压； U 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 基本（工作）

8、绝缘；附加绝缘；双重绝缘；加强绝缘 解题方案： 绝缘形式按其保护功能，可分为基本（工作）绝缘、附加绝缘、双重绝缘和加强绝缘四种。 评分标准： 4. 参考答案： 电气隔离 解题方案： 电气隔离是指使一个器件或电路与另外的器件或电路在电气上完全断开的技术措施。 评分标准： 5. 参考答案： 地面；其他设备和设施；带电体 解题方案： 间距是指带电体与地面之间、带电体与其他设备和设施之间、带电体与带电体之间必要的安全距离。 评分标准： 四、问答题（ 20 分，共 4 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 无需切断电源。当 IT系统内发生第一次单相接地故障时，故障电流没有直接返回电源的通路，只能通过另

9、外两个非故障相导体对地的电容返回电源，其值很小，不致引发电气危险，不需切断电源，可维持不 间断供电。 解题方案： IT系统即系统中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。 评分标准： 2. 参考答案： 电气设备的 “ 外壳 ” 是指与电气设备直接相关联的界定设备空间范围的壳体，那些设置在设备以外的为保证人身安全或防止人员进入的栅栏、围护等的设施，不能被算作是 “ 外壳 ” 。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 对避雷器一般有以下两个基本要求： （ 1）当过电压超过一定值时，避雷器应发生放电（动作），将被保护设备直接或经电阻接地，以限制过电压。 （ 2）在过电压作用过去后，应能

10、迅速截断在工 频电压作用下的电流（工频续流），使系统恢复正常远行，避免供电中断。 解题方案： 对避雷器一般有两个基本要求。 评分标准： 4. 参考答案： 雷电有以下三方面的破坏作用。 1、电效应 数十万至数百万伏的冲击电压可击毁电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂杆塔、造成大规模的停电。绝缘损坏还可能引起短路，导致火灾或爆炸事故。巨大的雷电流流经防雷装置时会造成防雷装置的电位升高，这样的高电位同样可以作用在电气线路、电气设备或其他金属管道上，使它们之间产生放电。这种因接地导体电位升高而向带电导体或其他金属物体放电的现象， 叫做反击或二次雷击。反击能引起电气设备绝缘破坏，造成高电压窜入低压系统；还可能产生较高的接触电压和跨步电压，造成人身伤亡事故；或者使金属管道烧穿、易燃易爆物品起火和爆炸等。 2、热效应 巨大的雷电流（几十至几百千安）通过导体，在也极短的时间内转换为大量的热能。雷击点的发热量约为 5002000J，会造成金属熔化、易燃易爆品燃烧或爆炸等。 3、机械效应 巨大的雷电流通过被击物时，可使被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分急剧蒸发为大量气体，因而在被击物体内部将出现强大的机械压力，致使被击物体遭受到严重破坏或 发生爆炸。 解题方案： 雷电的破坏作用包括电效应、热效应和机械效应三方面。 评分标准：