供配电实用技术作业二(3-4章)

供配电实用技术作业二 供配电实用技术作业二 3 4 章 章 第三章第三章 3 1 试按发热条件选择 220 380V TN C 系统中的相线和 PEN 线截面及穿线钢管直径 己知线路的计算电流为 120A 安装地点的环境温度为 25 拟用 BV 型铜芯塑料线穿 PVC 管埋地敷设 解 TN C 系统中相线和 PEN 线穿钢管是四根单芯 BV 型铜芯塑料线 安装环境温度为 25oC 时 需要线路电流大于计算电流 120A 查表得当管径为 70mm 导线截面为 70mm2 时 线路电流 30 I 161A I 120A 3 2 380V 的三相架空线路 配电给 2 台 40kW cos 0 8 0 85 的电动机 该线 路长 70m 线间几何均距为 0 6m 允许电压损耗为 5 该地区月最高平均气温为 35 试选择该线路的相线和 PE 线的 LJ 型铝绞线截面 解 2n 40PkW cos0 8 0 85 tan0 75 tan35 3 var P Qk 1 58 83 cos P SkVA 2 176 92 3 N S IA U 按发热条件选择导线截面 查表 2 1 得当 LJ 型导线时 在环境温度 35oC 时的允许载流大于实 2 50smm 189IalA 际电流178 92IA 查表得 LJ 50 铝绞线 当间几何间距为 0 6m 时 0 0 0 64 0 323 rkm xkm 则线路电压损失为 00 2 10 N urlpxlq U 33 2 2 402 40 0 64 70 100 323 70 10tan 10 0 380 850 85 4 03 5 1 10 00 00 0 j j8 80 00 0 k kw w k kv va ar r 1 10 00 00 0 j j6 60 00 0 k kw w k kv va ar r 8 80 00 0 j j6 60 00 0 k kw w k kv va ar r 1 1 5 5K Km m 0 0 5 5K Km m 0 0 5 5K Km m 图 3 32 习题 3 3 所选导线满足电压损失要求 3 3 某工厂的几个车间由 10kV 架空线路供电 导线采用 LJ 型铝绞线 成三角形布置 线间几何均距为 1m 允许电压损失百分数 5 各干线的截面相同 各车间的负荷U 及各段线路长度如图 3 32 所示 试选择架空线路的导线截面 敷设环境温度不大于 40 解 整个线路各干线的截面相同 对架空线初取 0 0 4 xkm 则线路电压的电抗损失为 01 12123123 xl N x qlq llq lll U U 0 4 800 1 5600 1 50 5 600 1 50 50 5 156 10 V 线路电压的电阻损失为 5 500 156344 rlNxl UUUV 又 和 01 12123123 rl N r plp llp lll U U 0 r s 有 1 12123123 rlN plp llp lll s UU 2 31 7 1000 1 5800 2 1000 2 5 51 6 344 10 mm 若选取 LJ 70 铝绞线 查表得 0 0 46 rkm 0 0 344 xkm 按电压损失检验 01121231230112123123 1 N Ur plpllplllx qlqllqlll U 392V 电压损失百分数为 100 3 92 5 1000 N U u U 所以 LJ 70 铝绞线满足电压损失要求 按发热条件进行检验 导线输送最大负荷电流为 22 123123 3 N pppqqq I U 22 1000800 1000 800600600 3 10 199A 查表得 LJ 70 型铝绞线在 40oC 条件下载流量为 215A 大于导线最大负荷电流 题中未给 出空气中最高温度 但相差不大 所以 LJ 70 型铝绞线满足发热条件 3 4 由地面变电站架设一条 10kV 架空线路向两个矿井供电 导线采用 LJ 型铝绞线 成 三角形布置 导线几何均距为 1m 线路长度及各矿井的负荷如图 3 33 所示 各段干线的 截面为 35mm2 试计算线路的电压损失 解 题中为 LJ 35 型铝绞线 查表得 0 0 92 rkm 0 0 365 xkm 由两点的视在功率可得有功和无功功率分别为 1 2 1 1000 0 8800 10001 0 8600 var pkW qk 2 2 2 600 0 9540 6001 0 9262 var pkW qk 线路电压损失为 011212011212 2 10 N ur plpllx qlqll U 2 0 92 800 0 5540 1 5 0 365 600 0 5262 1 5 10 10 1 36 3 5 某两端供电线路如图 3 34 所示 已知 A B 两个电源的电压 干线 AB 的 A B UU AA 500m 1000m 井下1 1000kvA COS 0 8 井下2 600kvA COS 0 9 地面电 站 图 3 33 习题 3 4 型号和截面是 LJ 95 铝绞线 架空敷设的线路 其导线的几何均距为 1m 网络的额定电 压 10kV 各段干线间的距离及各支点的负荷如图所示 已知 c 点的负荷为 N U 3380 j2210kV A d 点支线的负荷为 3900 j3000kV A 试求电力网中的功率 c S d S 分布以及其最大的电压损失 解 查表得 LJ 95 铝绞线 0 0 34 rkm 0 0 335 xkm 因为 干线 AB 型号截面相同 ABUU 阻抗相等 所以 233 123 cd A S llS l S lll 33802210 5 39003000 3 223 jj 4085 72864 3 jkVA BcdA SSSS 33802210390030004085 72864 3jjj 3194 32345 7 jkVA Cd 段干线中的功率为 1Ac SSS 4085 72864 333802210jj 705 7654 3 jkVA 这样求得了各段干线上的功率 并可知其有功功率和无功功率的分界点在 d 点 所以 d 点 的电位最低 若将 d 点将电网拆开 可分为两个单端供电线路 Ad 线路电压损失为 011312011312 2 10 N ur plpllx qlqll U 2 0 34 3380 2705 7 4 0 335 2210 2654 3 4 10 10 5 6 5 2 2k km m2 2k km m3 3k km m 3 33 38 80 0 j j2 22 21 10 0 k kw w k kv va ar r 3 39 90 00 0 j j3 30 00 00 0 k kw w k kv va ar r c cd d A AB B 图 3 34 习题 3 5 所选截面的电压损失超过了允许值 要换截面 初选 0 0 4 xkm 011312011312 2 10 N ur plpllx qlqll U 0 2 3380 2705 7 4 0 4 2210 2654 3 4 10 10 r 0 9 62 8 5 r 解得00 229 rkm 2 0 31 7 138 4 0 229 Amm r 选取 LJ 150 铝绞线 0 0 21 rkm 0 0 319 xkm 此时 Ad 线路电压损失为 011312011312 2 10 N ur plpllx qlqll U 2 0 21 3380 2705 7 4 0 319 2210 2654 3 4 10 10 4 24 5 满足电压损耗要求 检验发热条件 22 3 AA N pq I U 22 4085 72864 3 3 10 288A 查表得 LJ 150 导线在 40oC 条件下载流量为 356A 大于导线最大负荷电流 满足发热条件 2 2k km m2 2k km m3 3k km m 3 33 38 80 0 j j2 22 21 10 0 k kw w k kv va ar r 3 39 90 00 0 j j3 30 00 00 0 k kw w k kv va ar r c cd d A AB B 图 3 34 习题 3 5 第四章第四章 4 1 一台电抗器 其电抗 4 0 3kA 6kV 试根据下列基准条件 LR LN I LN U 求出电抗器电抗的标么值 1 1000MV A 和 6 3kV 2 1000MV A 和 3 15kV jz SA jz U jz SA jz U 解 100 j N LRLR j jN LR I U X UI 1003 j N LRLR j jN LR S U UU I 461000 100 6 336 3 0 3 11 64 4 2 发电机 F1和 F2具有相同的额定电压 其容量分别为 S 和 nS 如果这两台发电机的 电抗标么值 分别以它们的额定条件为基值 是相等的 问这两台发电机电抗的欧姆数 比值是多少 解 有 2 NNN XX X XUS 此时 12 XX 12NN UU 12NN nSS 2 1111 2 2222 1 NN NN X USX n XX US 4 3 在习题图 4 31 中电路中 试决定 k 点短路时短路电流电路的综合电抗 电路中各 元件参数如下 变压器 T1 S 31 5MV A ud 10 5 10 5 121kV A 变压器 T3 T2 S 15 MV A ud 10 5 110 6 6kV A 试按下列基准值进行计算 100MV A jz SA 解 基准容量为 100 j SMVA 基准电压为 6 3 jav UUkV T T1 1 1 10 00 0k km m x x0 0 0 0 4 4 k km m L LG GJ J 1 18 85 5 T T2 2 T T3 3K K U UN N 图 4 31 习题 4 3 T1基准阻抗标幺值为 1 10 5 100 0 33 100100 31 5 j d NT S u X S T2 T3基准阻抗标幺值为 2 10 5 100 0 7 10010015 j d NT S u X S LGJ 185 的基准阻抗标幺值为 3 22 1 100 0 4 1000 27 121 j jd av S X U 系统最小阻抗值为 32 1 0 815 22 z XX XX 4 4 如图 4 32 电路中 三相短路发生在 k 1 或 k 2 点 试计算这两种情况下的短路 冲击电流 ic 及短路电流的最大有效值 Ic 求解时假设 Kc 1 8 变压器 T 的参数 S 30MV A ud 7 5 电抗器的参数 6 3kV 0 3kA 4 线路电阻忽略 LN U LN I LR 不计 解 设定基准容量为 100 j SMVA 基准电压为 6 3 jav UUkV 基准电流为 9 16 3 j j j S IkA U 计算供电系统各元件阻抗的标幺值 架空线 101 1 22 1 100 0 4 400 12 115 j av S Xl U 变压器 2 7 5 100 0 15 10010050 j d Nj S u X S K K 2 2 K K 2 2 1 11 15 5k kv v 1 11 15 5k kv v 4 40 0k km m 4 40 0k km m 0 0 4 4 k km m 0 0 4 4 k km m T T T T 6 6 3 3K KV V 6 6 3 3K KV V K K 1 1 K K 1 1 0 0 5 5K Km m 0 0 0 08 8 K Km m 0 0 5 5K Km m 0 0 0 08 8 K Km m 图 4 32 习题 4 4 电抗器 3 46 39 16 1 22 1001006 30 3 j NLR jN I U X UI 电缆 402 2 22 2 100 0 08 0 50 1 6 3 j av S Xl U 求电源点至短路点的总阻抗 点短路 3 1 k 1 12 0 271XXX 点短路 3 2 k 21 34 1 593XXXX 求点短路电流的周期分量 冲击电流及有效值 3 1 k 1 3 1 9 16 33 8 0 271 j z I IkA X 3 3 11 2 5586 2 shz iIkA 11 3 3 1 5154 04 cz IIkA S 369 求点短路电流的周期分量 冲击电流及有效值 3 2 k 2 3 2 9 16 5 75 1 593 j z I IkA X 3 3 22 2 5514 66 shz iIkA 3 3 22 1 518 68 cz IIkA S 62 86 4 5 如图 4 33 中的高 低压线路均采用三芯铜电缆 已知变压器高压侧断路器的遮断容 量为 Sdn 50MV A 其他参数如图所示 直接与低压母线联接的感应电动机的额定电流A IN 100A 各电机额定电流之总和 试求 k 1 点和 k 2 点短路时的 Ik 解 选取100 j SMV A K 1 和 K 2 处短路的基准电压为 12 0 4 jj UUKV 基准电流 144 34 3 j j j S IKA U 计算各段阻抗标么值 电源 2 j s k S X S 变压器 1 4 100 20 100100 0 2 j T NT S u X S 电缆 1 10 1 2 0 4 j L j S Xx l U 电缆 2 此部分的计算同学有分歧 出于数值上的近似考虑 此处均认为是正 确的 或者 20 2 2 15 j L j S Xx l U 2 2 2 50 5 j L av l S r rsU 计算短路点为止的总阻抗 K 1 点 11 22 4 KSTL XXXX K 2 点 或者 72 9 212 37 4 KSTLL XXXXX 计算短路电流 K 1 点 1 1 1 6 44 j k I I X K 2 点 由于用电设备是感应电动机 故需要判断是否需要考虑其对短路电流的 影响 不考虑感应电动机的影响时 或者 1 98KA 2 2 2 3 86 j K I I X M M M M K K 2 2 S S9 9 2 20 00 0k kv vA A U UK K 4 4 K K 1 1 L L2 2 0 0 3 3k km m S S 7 70 0m mm m2 2 6 6 3 3k kV V S SK K 5 50 0M MV V A A L L1 1 2 2K Km m S S1 1 3 35 5m mm m2 2 0 4KV 图 4 33 题 4 5 响应冲击电流 或者 3 64KA 3 22 1 847 1 ShK iI 感应电动机的短路冲击电流 20 636 M sh Msh MN M M E ikIKA X 3 2 5 0 1930 0990 636 shsh M iorKAiKA 需要考虑感应电动机的影响 此时的短路冲击电流 或者 4 276KA 3 3 22 7 736 sh rshsh M iii 4 6 供电系统如图 4 34 所示 试求图中 k1 k2点发生三相短路时的短路参数 解 设定基准容量为 100 j SMVA 当电源标幺值给出时 设容量基准值与电源相同 电源标幺值为 1 基准电压为 6 3 jav UUkV 相应基准电流为 点 3 1 k 1 9 16 3 j j j S IkA U 点 3 2 k 21 9 16 jj IIkA 计算供电系统各元件阻抗的标幺值 电源 max 250 k SMVA 1 100 0 4 250 N X min 198 k SMVA 2 100 0 51 198 N X 架空线 201 1 22 1 100 0 4 50 15 37 j av S Xl U 图 4 34 习题 4 6 变压器 3 7 5 100 0 75 100100 10 j d NT S u X S 电抗器 4 469 16 1 16 1001006 30 3 j NLR jN I U X UI 电缆 502 2 22 2 100 0 08 0 80 16 6 3 j av S Xl U 求最大运行方式下电源点至短路点的总阻抗 点短路 3 1 k 1 123 0 40 150 751 3 NS XXXX 点短路 3 2 k 21 45 1 3 1 160 162 62XXXX 求 k1点短路参数 1 1 3 9 16 7 046 1 3 z j I IkA X 11 3 3 7 046 z IIkA 1 3 3 2 5517 97 shz iIkA 1 1 3 100 76 92 1 3 k j S SMVA X 求 k2点短路参数 2 2 3 9 16 3 63 2 62 z j I IkA X 22 3 3 3 63 z IIkA 22 3 3 2 559 27 shz iIkA 2 2 3 100 39 68 2 62 k j S SMVA X 最小运行方式下 k2点的两相短路电流 2 k I 3 0 51 0 150 75 1 160 162 73X 3 3 3 9 16 3 36 2 73 z Ij IkA X 2 3 3 33 3 362 91 22 kz IIkA 4 7 某供电系统如图 4 35 所示 图中各条线路参数均相同 若要求 k 点发生三相短路 时最大冲击电流不超过 20kA 试问 1 能否将母联开关 QF 闭合长期并联运行 2 最多允许几根电缆并联运行 图 4 35 习题 4 7 解 设定基准容量为 100 j SMVA 当电源标幺值给出时 设容量基准值与电源相同 电源标幺值为 1 基准电压为 6 3 jav UUkV 相应基准电流为 点 3 1 k 1 9 16 3 j j j S IkA U 点 3 2 k 21 9 16 jj IIkA 计算供电系统各元件阻抗的标幺值 电源 max 250 k SMVA 1 100 0 4 250 N X min 198 k SMVA 2 100 0 51 198 N X 架空线 201 1 22 1 100 0 4 50 15 37 j av S Xl U 变压器 3 7 5 100 0 75 100100 10 j d NT S u X S 电抗器 4 469 16 1 16 1001006 30 3 j NLR jN I U X UI 电缆 502 2 22 2 100 0 08 0 80 16 6 3 j av S Xl U 求最大运行方式下电源点至短路点的总阻抗 点短路 3 1 k 1 123 0 40 150 751 3 NS XXXX 点短路 3 2 k 21 45 1 3 1 160 162 62XXXX 求 k1点短路参数 1