工厂供电课后作业答案

1 第一章第一章 1 1 试确定图 1 23 所示供电系统中变压器 T1 和线路 WL1 WL2 的额定电压 图 1 23 习题 1 1 的供电系统 解 解 如果变压器的二次侧接高压线路 则其二次侧电压高于线路电压 10 一次侧与发电 机 或电力线路 相联 则一次侧额定电压等于发电机 或电力线路 的额定电压 于是 因为kV 2 220 38 5 TN U 所以kV kV 121 220 WLTN UU 22 2 38 5 35 1 10 1 1 TN WL U U 同理 kV kV 1 1 10 5 T NGN UU 121 1 10 1 1 220242 T NWL UU kV 1 10 5 242 T N U 1 2 试确定图 1 24 所示供电系统中发电机和各变压器的额定电压 G T1T2 T3 10KV 6KV电电网网 220V 380V电电网网 35KV G T1T2 T3 10KV 6KV电电网网 220V 380V电电网网 35KV 图 1 24 习题 1 2 的供电系统 解 解 如果变压器的二次侧接低压线路 则其二次侧电压高于线路电压 5 二次侧接高压 线路 则其二次侧电压高于线路电压 10 一次侧与发电机 或电力线路 相联 则一次 侧额定电压等于发电机 或电力线路 的额定电压 发电机的额定电压高于线路额定电压 的 5 则有 发电机额定电压 kV 1 5 1010 5 GN U 变压器T1的额定电压 kV kV 1 1 10 5 T NGN UU 12 1 10 3538 5 T N U kV 1 10 5 38 5 T N U 变压器 T2的额定电压 kV kV 21 35 TN U 22 1 5 66 3 TN U kV 2 35 6 3 TN U 变压器T3的额定电压 kV kV 31 10 T N U 32 1 5 3800 4 T N UV kV 3 10 0 4 T N U 2 第二章第二章 2 1某大批生产的机械加工车间 拥有金属切削机床电动机容量共 800kW 通风机容量共 56kW 线路电压为 380V 试分别确定各组和车间的计算负荷 和 30 P 30 Q 30 S 30 I 解 解 1 金属切削机床组的计算负荷 查附录表 1 则0 2 d K cos0 5 tan1 73 30 1 0 2 800160PkW 30 130 1 tan160 1 73276 8QPkVar 30 1 30 1 160 320 cos0 5 P SkVA 30 1 30 1 320 486 2 330 38 N S IA U 2 通风机组的计算负荷 查附录表 1 则0 8 d K cos0 8 tan0 75 30 2 0 8 5644 8PkW 30 230 2 tan44 8 0 7533 6QPkVar 30 2 30 2 44 8 56 cos0 8 P SkVA 30 2 30 2 56 85 1 330 38 N S IA U 取同时系数 于是车间的总计算负荷为 0 9 P K 0 95 Q K 3030 130 2 0 916044 8184 3 P PKPPkW 3030 130 2 0 95276 833 6294 9 Q QKQQkVar 2222 303030 184 3294 9347 8SPQkVA 30 30 347 8 528 4 330 38 N S IA U 3 各个参数如下表 计算负荷设备 名称 设备容量 Pe kW 需要系数 Kd cos tan P30 kWQ30 kvarS30 kVAI30 A 切削 机床 8000 20 51 73160276 8320486 2 通风 机 560 80 80 7544 833 65685 1 车间 0 9 P K 0 95 Q K 184 3294 9347 8528 4 2 3有一 380V 三相线路 供电给 35 台小批生产的冷加工机床电动机 总容量为 85kW 其 中较大容量的电动机有 7 5kW 1 台 4kW 3 台 3kW 12 台 试分别用需要系数法和二项式 法确定其计算负荷 和 30 P 30 Q 30 S 30 I 解 解 1 采用需要系数法 查附录表 1 则0 2 d K cos0 5 tan1 73 30 0 8 8517PkW 3030tan 17 1 7329 4QPkVar 30 30 17 34 cos0 5 P SkVA 30 30 34 51 7 330 38 N S IA U 2 采用二项式法 查附录表 1 则0 14b 0 4c 5x cos0 5 tan1 73 1 x 台最大容量的设备容量为 5 7 5 14 33 122 5 x PPkW 有功计算负荷为 30 0 14 850 4 22 511 9920 9 ex PbPcPkW 无功计算负荷为 3030tan 20 9 1 7336 2QPkVar 视在计算负荷为 30 30 20 9 41 8 cos0 5 P SkVA 计算电流为 30 30 41 8 63 5 330 38 N S IA U 两种方法的计算结果如下表 4 计算系数计算负荷计算 方法Kd或b c cos tan P30 kWQ30 kvarS30 kVAI30 A 需要系 数法 0 20 51 731729 43451 7 二项 式法 0 14 0 40 51 7320 936 241 863 5 2 6某厂变电所装有一台 630kVA 变压器 其二次侧 380V 的有功计算负荷为 420kW 无 功计算负荷为 350kvar 试求此变电所一次侧 10kV 的计算负荷及其功率因数 如果功 率因数未达到 0 9 问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器的容量才能达到要求 解 解 补偿前的视在计算负荷 2222 30 230 230 2 420350546 7SPQkVA 则变压器有功损耗损耗 30 0 010 01 546 75 5 T PSkW 变压器无功损耗损耗 30 0 050 05 546 727 3 T QSkVar 于是 考虑变压器损耗之后的变压器一次侧母线的计算负荷为 30 130 2 4205 5425 5 T PPPkW 30 130 2 35027 3377 3 T QQQkVar 2222 30 130 130 1 425 5377 3568 7SPQkVA 30 1 30 1 568 7 32 8 330 38 N S IA U 功率因数为 不满足要求 故需要进行无功补 30 1 1 30 1 425 5 cos0 750 9 568 7 P S 偿 为使一次侧达到达到 0 9 则二次侧的要达到 0 92 于是取 1 cos 2 cos 此时二次侧的功率因数为 2 cos0 92 30 2 2 30 2 420 cos0 77 546 7 P S 则补偿的无功功率为 30 222 tantan420tancos0 77tancos0 92170 C QParcarckVar 注 这里需校验注 这里需校验 2 8 某厂的有功计算负荷为 2400kW 功率因数为 0 65 现拟在工厂变电所 10kV 母线上装 设 BWF10 5 30 1 型并联电容器 使功率因数提高到 0 9 问需装设多少个并联电容器 装 设了并联电容器以后 该厂的视在计算负荷为多少 比未装设前视在计算负荷减少了多少 解 解 1 并联电容器的个数 并联电容器的个数 5 有题意可知 在 10kv 高压侧进行补偿 补偿前的功率因数为 补偿以后cos0 65 的功率因数为 于是有 cos0 9 30 tantan2400tancos0 65tancos0 9 2400 1 170 48 1656 C QParcarc kVar 为了三相平衡 取 1656 55 2 30 C c Q n q 57n 2 无功补偿以后的视在计算负荷 补偿之前的无功计算负荷为 3030tan 2400 1 172808QPkVar 并联 56 个电容器以后 补偿的无功功率为 57 301710 C QkVar 补偿后的无功计算负荷为 3030 2808 17101098 C QQQkVar 则补偿后的视在计算负荷为 2222 303030 240010982639SPQkVA 补偿以后的功率因数为 满足要求满足要求 30 30 2400 cos0 9090 91 2639 P S 3 补偿前后的视在计算负荷差值 补偿之前的视在计算负荷为 30 30 2400 3692 cos0 65 P SkVA 补偿前后的视在计算负荷差值为 303030 369226521040SSSkVA 6 第三章第三章 3 1 有一地区变电站通过一条长 4km 的 10kV 电缆线路供电给某厂装有两台并列运行的 S9 800 型 Yyn0 联结 电力变压器的变电所 地区变电站出口断路器的断流容量为 300MVA 试用欧姆法求该厂变电所 10kV 高压母线上和 380V 低压母线上的短路电流 3 k I 和短路容量 并列出短路计算表 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S 解 解 根据题意得计算电流如下所示 G k 1 k 2 电源 电缆线4lkm 10kV380V S9 800 Yyn0 S9 800 Yyn0 1 求 k 1 点的三相短路电流和短路容量 Uc1 10 5 kv 1 计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1 电力系统的电抗 有题意可知 则300 oc SMV A A 22 1 1 10 5 0 3670 37 300 c oc UkV X SMVA 2 电缆线路的电抗 由表3 1 查得X0 0 08 km 因此 20 0 08 40 32XX lkmkm 3 绘k 1 点短路的等效电路如 下图所示 1 0 37 2 0 32 k 1 然后计算电路的总电抗 1 12 0 370 320 69 k XXX 2 计算三相短路电流和短路容量 1 k 1 三相短路电流周期分量有效值 3 1 1 1 10 5 8 79 330 69 c k k UkV IkA X 2 三相短路次暂态电流和稳态电流有效值 3 3 3 1 8 79 k IIIkA 3 三相短路冲击电流及其有效值 3 3 3 3 2 552 55 8 7922 41 1 511 51 8 7913 27 sh sh iIkAkA IIkAkA 4 三相短路容量 3 3 111 33 10 58 79159 85 kck SU IkVkAMV A A 7 2 求k 2 点的短路电流和短路容量 Uc2 0 4kV 1 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1 电力系统的电抗 22 4 2 1 0 4 5 3 10 300 c oc UkV X SMVA 2 电缆线路的电抗 2 2 4 2 20 1 0 4 0 08 44 64 10 10 5 c c UkV XX lkmkm UkV 3 电力变压器的电抗 由附录表5 查得Uk 4 5 因此 2 2 63 2 34 0 4 4 5 9 109 10 100100800 kc N kVUU XXk SkVA 4 绘k 2 点短路的等效电路如 下图所示 4 1 5 3 10 4 2 4 64 10 k 2 3 3 9 10 3 4 9 10 计算其总电抗 34 2 123412 34 3 443 9 10 5 3 104 64 105 48 10 2 k X X XXXXXXX XX 2 计算三相短路电流和短路容量 1 三相短路电流周期分量有效值 3 2 2 3 2 0 4 42 14 33 5 48 10 c k k UkV IkA X 2 三相短路次暂态电流和稳态电流 3 3 3 2 42 14 k IIIkA 3 三相短路冲击电流及其有效值 3 3 3 3 1 841 84 42 1477 54 1 091 09 42 1445 93 sh sh iIkAkA IIkAkA 4 三相短路容量 3 3 222 330 442 1425 2 kck SU IkVkAMVA 在供电工程设计说明书中 往往只列短路计算表 如 下表所示 三相短路电流 kA三相短路容量 MVA 短路计算点 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S k 1 8 798 798 7922 4113 27159 85 k 2 42 1442 1442 1477 5445 9325 2 8 3 2 使用标幺值法重做题 3 2 解 解 1 确定基准值 取 1122 100 10 5 0 4 ddcdc SMVA UUkV UUkV 3 3 33 dd kckc IS SU IU XX 1 1 2 2 100 5 50 33 10 5 100 144 330 4 d d d d d d SMVA IkA UkV SMVA IkA UkV 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 电力系统的电抗标幺值 1 100 0 33 300 d oc SMVA X SMVA 2 电缆线路的电抗标幺值 由表 3 1 查得 0 0 08 Xkm 202 2 1 100 0 08 40 29 10 5 d c SMVA XX lkmkm U kV 3 电力变压器的电抗标幺值 查附录表 5 得 4 5 k U 3 34 4 5 100 10 5 625 100100 800 kd N USkVA XX SkVA 绘短路等效电路图如下图所示 并标出短路计算点 k 1 和 k 2 1 0 33 2 0 29 k 2 3 5 625 4 5 625 k 1 3 计算 k 1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标幺值 1 12 0 330 290 62 k XXX 2 三相短路电流周期器分量有效值 3 1 1 1 5 50 8 87 0 62 d k k IkA