《工厂供电(第3版)》刘介才(课后习题详细答案)

文档鉴赏 工厂供电工厂供电 第三版第三版 刘介才主编刘介才主编 课后习题解答课后习题解答 20142014 年年 8 8 月月 文档鉴赏 第一章第一章 习题解答习题解答 1 11 1 试确定图试确定图 1 251 25 所示供电系统中的变压器所示供电系统中的变压器 T1T1 和线路和线路 WL1WL1 WL2WL2 的额定电压 的额定电压 图图 1 251 25 习题习题 1 11 1 的供电系统的供电系统 解 解 1 变压器 的一次侧额定电压 应与发电机 的额定电压相同 即为 10 5 变压 器 1 的二次侧额定电压应比线路 1 末端变压器 2 的一次额定电压高 10 即为 242 因此变压器 1 的额定电压应为 10 5 242 V 2 线路 1 的额定电压 应与变压器 2 的一次额定电压相同 即为 220 V 3 线路 2 的额定电压 应为 35 V 因为变压器 2 二次侧额定电压为 38 5 V 正 好比 35 V 高 10 1 21 2 试确定图试确定图 1 261 26 所示供电系统中的发电机和各变压器的额定电压 所示供电系统中的发电机和各变压器的额定电压 图图 1 261 26 习题习题 1 21 2 的供电系统的供电系统 解 解 1 发电机 的额定电压应比 6 V 线路额定电压高 因此发电机 的额定电压应为 6 3 V 2 变压器 1 的额定电压 一次额定电压应与发电机 的额定电压相同 因此其一次额 定电压应为 6 V 1 的二次额定电压应比 220 380V 线路额定电压高 10 因此其二次额 定电压应为 0 4 V 因此变压器 1 的额定电压应为 6 0 4 V 3 变压器 2 的额定电压 其一次额定电压应与发电机的额定电压相同 即其一次额定 电压应为 6 3 V 2 的二次额定电压应比 110 V 电网电压高 10 即其二次额定电压应 为 121 V 因此变压器 2 的额定电压应为 6 3 121 V 4 变压器 3 的额定电压 其一次额定电压应与 110 V 线路的额定电压相同 即其一次额定 电压应为 110 V 3 的二次额定电压应比 10k 电压高 10 即其二次额定电压应为 11 V 因此变压器 3 的额定电压应为 110 11 V 文档鉴赏 1 3 某厂有若干车间变电所 互有低压联络线相连 其中某一车间变电所装有一台无载调压某厂有若干车间变电所 互有低压联络线相连 其中某一车间变电所装有一台无载调压 型配电变压器 其高压绕组有型配电变压器 其高压绕组有 5 0 5 三个电压分接头 现调在主接头三个电压分接头 现调在主接头 0 的位置的位置 即 即 U1 N 运行 但是白天生产时 低压母线电压只有 运行 但是白天生产时 低压母线电压只有 360V 额定电压为 额定电压为 380V 而晚上 而晚上 不生产时 低压母线电压又高达不生产时 低压母线电压又高达 415V 试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围 试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围 为多 为多 少 宜采取哪些改善措施 少 宜采取哪些改善措施 解 解 1 变电所低压母线昼夜的电压偏差范围 该变电所白天的电压偏差按式 1 2 计算为 360380 100 5 26 380 N N UUVV U UV 该变电所晚上的电压偏差按式 1 2 计算为 415380 100 9 21 380 N N UUVV U UV 因此该变电所昼夜的电压偏差范围为 5 26 9 21 2 改善该变电所低压侧电压质量的措施 为了改善该变电所的电压质量 该变电所主变压器的主接头宜切换至 5 的位置运 行 而晚上则宜切除主变压器 投入低压联络线 由临近车间变电所供电 1 4 某某 10kV 电网 架空线路总长度电网 架空线路总长度 40km 电缆线路总长度 电缆线路总长度 23km 试求次中性点不接地 试求次中性点不接地 的电力系统发生单相接地时的接地电容道路 并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线的电力系统发生单相接地时的接地电容道路 并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线 圈接地 圈接地 解 解 1 该系统发生单相接地时的接地电容电流 按式 1 7 计算为 35 10 4035 23 24 1 350350 Nohcab C Ull IA 2 判断该系统中性点是否需要改变运行方式 由于30A 因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式 C I 第二章第二章 习题解答习题解答 2 1 已知某机修车间的金属切削机床组 拥有额定电压已知某机修车间的金属切削机床组 拥有额定电压 380V 的三相电动机的三相电动机 15kW1 台 台 11kW3 台 台 7 5kW8 台台 4kW15 台台 其他更小容量电动机容量共其他更小容量电动机容量共 35kW 试分别用需要系数法和 试分别用需要系数法和 二项式法计算其二项式法计算其 和和 30 P 30 Q 30 S 30 I 解 解 1 1 用需要系数法计算用需要系数法计算 此机床组电动机的总容量为 文档鉴赏 151137 5841535203 e PkWkWkWkWkWkW 查附录表 1 中 小批生产的金属冷加工机床电动机 项 得 取 0 2 0 16 0 2 d K 因此可求得 cos0 5 tan1 73 1 有功计算负荷 按式 2 10 得 30 30 0 2 20340 6dPK PkWkW 2 无功计算负荷 按式 2 11 得 30 30 61 7370 402 varQPktanWk 3 视在计算负荷 按式 2 12 得 30 30 40 6 81 2 cos0 5 PkW SkVA 4 计算电流按式 2 13 得 30 30 81 2 123 4 330 38 N SkVA IA UkV 2 2 用二项式法计算用二项式法计算 由附录表 1 查得 0 14 0 4 5 cos0 5 tan1 73bcx 而设备总容量为 203 e PkW 台最大容量的设备容量为x 5 151 1137 5155 5 x PPkWkWkWkW 1 有功计算负荷 按式 2 21 得 30 0 14 2030 4 55 550 6 ex PbPcPkWkWkW 2 无功计算负荷 按式 2 11 得 30 30 1 7387 r50 66 vaQPktanWk 3 无功计算负荷 按式 2 12 得 文档鉴赏 30 30 50 6 101 2 cos0 5 PkW SkVA 4 计算电流按式 2 13 得 30 30 101 2 153 8 330 38 N SkVA IA UkV 2 2 某某 380V 线路供电给线路供电给 1 台台 132kW Y 型电动机 其效率型电动机 其效率 功率因数 功率因数 91 cos0 9 试求该线路的计算负荷试求该线路的计算负荷 和和 30 P 30 Q 30 S 30 I 解 解 此台电动机功率为 由于是单台设备 132 e PKW 所以 30 132 0 91145 e PPkw 3030 tan145 tan arccos0 9 70 2 varQPk 3030 cos 145 0 9161 SPkV A 3030 3 0 38 161 30 38 245ISkVKVAkVA 2 3 某机械加工车间的某机械加工车间的 380V 线路上 接有流水作业的金属切削机床组电动机线路上 接有流水作业的金属切削机床组电动机 30 台共台共 85kW 其中较大容量电动机有其中较大容量电动机有 11kW1 台 台 7 5kW3 台 台 4kW6 台 其他为更小容量电动机台 其他为更小容量电动机 另外有通风机另外有通风机 3 台 共台 共 5kW 电葫芦 电葫芦 1 个 个 3kW 试分别按需要系数法和二项 试分别按需要系数法和二项40 式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷 和和 30 P 30 Q 30 S 30 I 解 解 1 用需要系数法计算 1 金属切削机床组 查附录表 1 取 已知因此0 25 cos0 5 tan1 73 d K 85ePkW 30 1 0 25 8521 3dePK PkWkW 30 30 1 tan21 31 7336 8 varQPkWk 3030 cos 21 6 0 942 6 SPkV A 30 1 30 3 0 38 42 6 30 38 64 7ISkVKVAkVA 文档鉴赏 2 通风机组 查附录表 1 取 因此0 8 cos0 8 tan0 75 d K 30 2 0 8 54dePK PkWkW 30 30 2 tan40 753 varQPkWk 30 2 30 cos 4 0 85 SPkV A 30 2 30 3 0 38 5 30 38 7 6ISkVKVAkVA 3 电葫芦组 查附录表 1 取 因0 15 cos0 5 tan1 73 d K 40 此 30 3 0 40 15 30 4 0 250 57dePK PkWkW 30 30 3 tan0 57 1 730 98 varQPk 30 3 30 cos 0 57 0 51 14 SPkV A 30 3 30 3 0 38 1 14 30 38 1 73ISkVKVAkVA 因此 380V 线路上的总计算负荷为 取 0 95 0 97 pq KK 30 0 95 21 340 57 0 95 25 8724 6PkWkWkW 30 0 97 36 930 98 var0 97 40 88 var39 6 varQkkk 22 30 24 639 645 9SkVAkVA 30 45 9 69 7 30 38 kVA IA kV 2 用二项式法计算 先求各组的和 e bP x cP 1 金属切削机床组 查附录表 1 取 因此 0 14 0 5 5 cos0 5 tan1 73 bcx 1 0 14 8511 9 e bPkWkW 1 0 5 1117 5341 18 75 x cPkWkWkWkW 文档鉴赏 30 1 1 1 11 9 18 75 30 7 ex PbPcPkWkW 30 30 1 tan30 71 7353 1 varQPkWk 30 1 30 cos 30 7 0 561 4 SPkV A 30 1 30 3 0 38 61 4 30 38 93 5ISkVKVAkVA 2 通风机组 查附录表 1 取 故0 65 0 25 cos0 8 tan0 75bc 2 0 65 53 25 e bPkWkW 2 0 25 51 25 x cPkWkW 30 2 2 2 3 25 1 25 4 5 ex PbPcPkWkW 30 30 2 tan4 50 753 38 varQPkWk 30 2 30 cos 4 5 0 85 63 SPkV A 30 2 30 3 0 38 5 63 30 38 8 55ISkVKVAkVA 3 电葫芦组 查附录表 1 取 故0 06 0 2 cos0 5 tan1 73bc 3 0 06 30 18 e bPkWkW 3 0 2 0 30 6 var x cPk 30 3 3 3 0 180 6 0 78 ex PbPcPkWkW 折算到时的时的25 30 3 P 30 3 30 3 4040 0 570 985 2525 PPkW 30 30 3 tan0 981 731 70 varQPkWk 30 3 30 cos 0 985 0 51 97 SPkV A 30 3 30 3 0 38 1 97 30 38 2 9ISkVKVAkVA 以上各组设备中 附加负荷以为最大 因此总计算负荷为 1 x cP 文档鉴赏 30max 30maxmax 22 30 30 11 93 250 18 18 7534 2 tan tan 11 9 1 733 25 0 750 6 1 73 var 18 75 1 73 var 55 9 var 34 255 965 5 65 5 99 5 30 38 eie eix PbPcPkWkWkW QbPcP kk k SkVAkVA kVA IA kV 1 需要系数法计算结果列成电力负荷计算表 计算负荷序 号 设备名称台 数 设备容 量 Pe KW 需要 系数 Kd cos tan Pe KWQ30 kvaS30 kVA I30 A 1机床组30850 250 51 7321 336 842 664 7 2通风机350 80 80 754357 6 3电葫芦1 3 40 3 75 40 0 25 25 0 51 730 570 981 141 73 4340 5425 940 8 5 总计 取 K 0 9524 638 845 969 7 2 二项式法计算结果列成电力负荷计算表 台数设备容量计算负荷序 号 设备名称 n 或 n x Pe KW Px KW 二项式 系数 b c cos tan Pe KW Q30 kva S30 kVA I3 0 A 1机床组30 58537 50 14 0 50 51 7330 753 161 493 5 2通风机350 56 0 250 80 754 53 385 638 55 3电葫芦13 40 3 75 40 0 250 06 0 2 25 0 51 730 9851 701 972 99 4总计340 5434 255 965 599 5 2 4 现有现有 9 台台 220V 单相电阻炉 其中单相电阻炉 其中 4 台台 4kW 3 台台 1 5kW 2 台台 2kW 试合理分配上列 试合理分配上列 文档鉴赏 各电阻炉于各电阻炉于 220 380V 的的 TN C 线路上 并计算其计算负荷线路上 并计算其计算负荷 和和 30 P 30 Q 30 S 30 I 解 解 单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配 因此 4 台 4kW 的可将 3 台分别接于 A 相 B 相和 C 相 另一台接于 A 相 3 台 1 5kW 的可接于 B 相 2 台 2kW 的可接于 C 相 三个相负荷基本平衡 等效三相计算负荷按容量最大的 B 相负荷的 3 倍计算 查附表 1 得 因此0 77 cos1 tan0 d K 30 33 0 77 4 510 4dePK PkWkW 30 0Q 30 30 10 4 10 4 cos1 PkW SkVA 30 30 10 4 16 330 38N SkVA IA UkV 2 5 某某 220 380V 线路上 接有如表线路上 接有如表 2 5 所列的用电设备 试确定该线路的计算负荷所列的用电设备 试确定该线路的计算负荷 30 P 和和 30 Q 30 S 30 I 表表 2 5 习题习题 2 5 的负荷资料的负荷资料 设备名称 380V 单头手动弧焊机 220V 电热箱 接入相序 AB BC CA A B C 设备台数 1 1 2 2 1 1 单台设备 容 量 21kVA 65 17kVA 100 10 3kVA 50 3kW6kW4 5kW 解 解 1 弧焊机各相的计算负荷 1 将接于 AB 相间的 1 台 21kVA 换算成时的有功容量 kW 65 100 由附录表 1 查得其 因此按式 2 15 可得其有功容量为 cos0 35 210 350 655 88 AB PkVAkW 2 将接于 BC 相间的 1 台 17kVA 换算成相同的有功容量 kW 其100 因此其有功容量为 cos0 35 170 355 95 BC PkVAkW 文档鉴赏 3 将接于 CA 相间的 2 台 10 3kVA 换算成时的有功容量 kW 其50 100 因此其有功容量为 cos0 35 2 10 30 350 55 16 CA PkVAkW 4 弧焊机换算至各相的有功和无功容量 由表 2 3 查得时的功率换算系数cos0 35 1 27 AB ABC BCA C ppp 27 0 22 30 AII FEN 1 05 AB ABC BCA C qqq 1 63 AB BBC CCA A qqq 因此由式 2 29 式 2 34 可得各相的有功和无功容量为 A 相 1 27 5 880 27 5 166 08 A PkWkWkW 1 05 5 88 var 1 63 5 16 var14 58 var A Qkkk B 相 1 27 5 950 27 5 885 97 B PkWkWkW 1 05 5 95 var 1 63 5 88 var15 83 var B Qkkk C 相 1 27 5 160 27 5 954 95 C PkWkWkW 1 05 5 16 var 1 63 5 95 var15 12 var C Qkkk 5 弧焊机各相的有功和无功计算负荷 查附录表 1 得其 因此各相的有功和无功计算负荷为 0 35 d K A 相 30 1 0 35 6 082 13 A PkWkW 30 1 0 35 14 58 var5 10 var A Qkk B 相 30 1 0 35 5 972 09 B PkWkW 30 1 0 35 15 83 var5 54 var B Qkk C 相 30 1 0 35 4 951 73 C PkWkW 30 1 0 35 15 12 var5 29 var C Qkk 2 电热箱各相的计算负荷 1 A 相电热箱的有功和无功计算负荷 查附录表 1 得因此0 7 cos1 tan0 d K 文档鉴赏 30 2 0 72 34 2 A PkWkW 30 2 0 A Q 2 B 相电热箱的有功和无功计算负荷 30 2 0 7 64 2 B PkWkW 30 2 0 B Q 3 C 相电热箱的有功和无功计算负荷 30 2 0 74 53 15 C PkWkW 30 2 0 C Q 3 线路上总的计算负荷 1 各相总的有功和无功计算负荷 A 相 30 30 1 30 2 2 134 26 33 AAA PPPkWkWkW 30 30 1 30 2 5 10 var 05 10 var AAA QQQkk B 相 30 30 1 30 2 2 094 26 29 BBB PPPkWkWkW 30 30 1 30 2 5 54 var 05 54 varBBBQQQkk C 相 30 30 1 30 2 1 733 154 88 CCC PPPkWkWkW 30 30 1 30 2 5 29 var 05 29 var CCC QQQkk 2 总的等效三相计算负荷 由以上计算结果看出 A 相的有功计算负荷最大 因此取 A 相来计算总的等效三相计算负荷 3030 33 6 3319 A PPkWkW 3030 33 5 10 var15 3 var A QQkk 22 30 1915 324 5SkVAkVA 30 24 5 1000 37 2 3380 VA IA V 2 6 有一条长有一条长 2km 的的 10kV 高压线路供电给两台并列运行的电力变压器 高压线路采用高压线路供电给两台并列运行的电力变压器 高压线路采用 LJ 70 铝绞线 等距水平架设 线距铝绞线 等距水平架设 线距 1m 两台变压器均为 两台变压器均为 S9 800 10 型 型 Dyn11 联结 总的计联结 总的计 文档鉴赏 算负荷为算负荷为 900kW 4500h 试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损 试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损 max cos0 86 T 耗和年电能损耗 耗和年电能损耗 解 解 1 高压线路的功率损耗和年电能损耗计算 1 LJ 70 铝绞线的电阻及其有功功率损耗 查附录表 3 得 因此总电 0 0 48 Rkm 阻 0 48 20 96Rkmkm 线路计算电流为 30 900 60 4 3 100 86 kW IA kV 因此该线路的有功功率损耗按式 2 36 为 23 3 60 40 96 1010 5 WL PkWkW 2 LJ 70 铝绞线的电抗及其无功功率损耗 由于线路为等距水平架设 线距 故1am 其线间几何均距m 查附录表 12 得km 线路总电抗1 261 26 av aa 0 0 36 X 0 36 20 72Xkmkm 因此线路的无功功率损耗按式 2 36 为 23 3 60 40 7208817 WL kvarkvarQ 3 高压线路的年电能损耗计算 由h和查图 2 11 得h 因此按式 2 47 可得线路的 max 4500T cos0 86 3000 年电能损耗为 kWh 31 5kWh 23 3 60 40 96 3000 10 a WL W 3 10 2 变压器的功率损耗和年电能损耗计算 1 变压器的有功功率损耗 按式 2 45 近似计算 其中 故 3030 cos 900 0 861047SPAkVWk 30 0 010 01 104710 5 T PSkVAkW 2 变压器的无功功率损耗 按式 2 46 近似计算可得 30 0 050 05 104752 5 T QSkVAkvar 3 变压器的年电能损耗计算 全年的铁损按式 2 50 计算 查附录表 8 得 因此1 4 Fe kWP 文档鉴赏 1 1 4876012264 a WkWhkWh 全年的铜损按式 2 51 计算 查附录表 8 得 而7 5 Cu kWP 因此 3030 cos 900 0 861046 5 3000SPkWkhVA 2 2 1046 5 2 7 5 300019360 2 800 a WkWhkWh 由此可得变压器的年电能损耗按式 2 52 计算为 3 1 2 12264192603152431 5 10 aaa WWWkWhkWhkWhkWh 2 7 某降压变电所装有一台某降压变电所装有一台 Yyn0 联结的联结的 S9 1000 10 型电力变压器 其二次侧 型电力变压器 其二次侧 380V 的 的 有功计算负号为有功计算负号为 720kW 无功计算负荷为 无功计算负荷为 580kvar 试求此变电所一次侧的计算负荷及其功 试求此变电所一次侧的计算负荷及其功 率因数 如果功率因数未达到率因数 如果功率因数未达到 0 90 问此变电所低压母线上需装设多少容量的并联电容器才 问此变电所低压母线上需装设多少容量的并联电容器才 能满足要求 能满足要求 注 变压器功率损耗按式 注 变压器功率损耗按式 2 40 和式 和式 2 44 计算 计算 解 解 1 变电所一次侧的计算负荷和功率因数 1 变电所变压器的视在计算负荷和变压器功率损耗 变压器二次侧的视在计算负荷为 22 30 2 720580924 5SkVAkVA 变压器的负荷率 为 30 924 5 10000 925 N SSkVAkVA 查附录表 1 的变压器的 0 0 17003 10300 0 7 4 5 K k PwPw IU 按式 2 40 得 22 0 170010300 0 9251051310 5 Tk PPPWWWkW 按式 2 44 得 22 0 0 74 5 10000 92545 5 var 100100100100 k TN IU QSkVAk 2 变电所一次侧的计算负荷 30 1 72010 5730 5PkWkWkW 30 1 580 var 45 5 var625 5 varQkkk 3 变电所一次侧的功率因数 因 30 1 1 30 1 625 5 var tan0 856 730 5 Qk PkW 文档鉴赏 所以 cos0 76 2 按一次侧提高到 0 90 二次侧提高到 0 92 低压侧需装设的并联电容器容1cos 2cos 量计算 1 现低压侧的功率因数 因 2 580 var tan0 81 720 k kW 所以 2 cos0 78 2 按提高到 0 92 计算 低压侧需装设的并联电容器容量 按式 2 48 计算为 2 cos 30 222 tantan 720 0 8030 426 270 var C QPkWk 2 8 某厂的有功计算负荷为某厂的有功计算负荷为 4600kW 功率因数为功率因数为 0 75 现拟在该厂高压配电所 现拟在该厂高压配电所 10kV 母线上母线上 装设装设 BWF10 5 40 1 型并联电容器 使功率因数提高到型并联电容器 使功率因数提高到 0 90 问需装设多少个 装设电容器 问需装设多少个 装设电容器 以后 该厂的视在计算负荷为多少 比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少 以后 该厂的视在计算负荷为多少 比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少 解 解 1 需装设的电容器容量和个数 时 时 因此按式 2 59 cos0 75 tan0 882 cos 0 9 tan 0 484 得电容器容量为 30 tan tan 4600 0 8820 484 1830 C QPkkWvar 需装 BWF10 5 30 1 型电容器个数为 1830 4045n 2 无功补偿后减少的视在计算负荷 无功补偿后的视在计算负荷为 3030 cos 4600 0 95111SkVAPkW 而补偿前的视在计算负荷为 3030 cos 4600 0 756133 3SPkAWkV 因此补偿后减少的计算负荷为 303030 6133 351111022 3SSSkkkVAAVAV 2 9 某车间有一条某车间有一条 380V 线路 供电给表线路 供电给表 2 6 所列所列 5 台交流电动机 试计算该线路的计算电台交流电动机 试计算该线路的计算电 流和尖峰电流 流和尖峰电流 提示 计算电流在此可近似地按下式计算 提示 计算电流在此可近似地按下式计算 式中 式中建议建议 30N IKI K 取取 0 9 表表 2 6 习题习题 2 9 的负荷资料的负荷资料 文档鉴赏 电 动 机 参 数 M1 M2 M3 M4 M5 额定电流 A6 12032 410 230 启动电流 A 3414022766 3165 解 解 取 因此该线路的计算电流为0 9K 30 10 232 4306 12088 80 9 N IIAK 由上表可以看出 M3 的为最大 因此该线路的尖22732 4194 6 N IstIAAA 峰电流为 0 910 2306 120227286 7 pk AIAA 第三章第三章 习题解答习题解答 3 1 有一地区变电站通过一条长有一地区变电站通过一条长 7km 的的 10kV 架空线路供电给某工厂变电所 该变电所装架空线路供电给某工厂变电所 该变电所装 有两台并列运行的有两台并列运行的 Yyn0 联结的联结的 S9 1000 型变压器 已知地区变电站出口断路器为型变压器 已知地区变电站出口断路器为 SN10 I0 型 试用欧姆法计算该工厂变电所型 试用欧姆法计算该工厂变电所 10kV 母线和母线和 380V 母线的短路电流母线的短路电流 3 k I 3 3 II 及短路容量及短路容量 并列出短路计算表 并列出短路计算表 3 3 shsh iI 3 k S 解 解 1 计算k 1点处的短路电流和短路容量 Uc1 10 5kV 1 计算 k 1 短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 37 0 300 5 10 2 2 1 1 AMV kV S U X C 文档鉴赏 架空线路电抗 X2 X0l 0 35 km 7km 2 45 绘 k 1 点短路的等效电路如下 计算其总阻抗为 12 k 1 0 372 452 82XXX 2 计算 k 1 点短路电流和短路容量 短路电流周期分量有效值 3 1 1 1 10 5kV 2 15kA 332 82 C K K U I X 短路次暂态电流和稳态电流 3 3 3 1 2 15kA K III 冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 3 sh i2 55 2 55 2 15kA5 48kAI 3 3 sh I1 51 1 51 2 15kA3 82kAI 短路容量 3 3 111 33 10 52 1539 3 KCK SU IkVkAMV A 2 计算 k 2 点的短路电流和短路容量 Uc1 0 4kV 1 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 4 2 2 1 11033 5 300 4 0 AMV kV S U X C 架空线路电抗 X2 X0l 0 35 km 7 km 2 1 2 C C U U 2 5 10 4 0 4 35 4 10 电力变压器的电抗 3 2 2 2 43 102 7 1000 4 0 100 5 4 100 N CK S UU XX 绘 k 2 点短路的等效电路如下 文档鉴赏 计算其总阻抗为 1234 2 3 44 4 7 2 10 5 33 1035 4 10 2 76 73 10 K XXXXX 2 计算短路电流和短路容量 短路电流周期分量有效值 3 1 2 4 2 0 4kV 30 1kA 3376 73 10 C K K U I X 短路次暂态电流和稳态电流 3 3 3 2 30 1kA K III 冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 3 sh i1 84 1 84 30 1kA55 4kAI 3 3 sh I1 09 1 09 30 1kA32 8kAI 短路容量 3 3 122 330 430 120 8 KCK SUIkVkAMV A 短路计算表如下表所示 短 路 电 流 kA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 12 152 15 2 15 5 48 3 85 39 3 k 2 30 1 30 130 1 55 4 32 8 20 8 3 2 试用标幺制法重作习题试用标幺制法重作习题 3 1 解 解 1 确定基准值 取 Sd 100MV A Ud1 UC1 10 5kV Ud2 UC2 0 4kV 而 kA kV AMV U S I c d d 50 5 5 103 100 3 1 1 文档鉴赏 kA kV AMV U S I c d d 144 4 03 100 3 2 2 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 X1 100MV A 300MV A 0 33 2 架空线路电抗标幺值 X2 0 35 7km 100MV A 10 5kV 2 2 23 3 电力变压器的电抗标幺值 X3 X4 5 4 1000100 1005 4 AkV AMV 画出等效电路如下 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 计算总电抗标幺值为 X1 X2 0 33 2 23 2 56 1 KX 2 短路电流周期分量有效值 3 d1 1 1 5 50kA 2 15kA 0 808 K K I I X 3 其它三相短路电流 3 3 3 1 2 15kA K III 3 3 sh i2 55 2 55 2 15kA5 48kAI 3 3 sh I1 51 1 51 1 15A3 85kAI 4 短路容量 3 3 1 11 33 10 52 1539 3C KK SU IkvkAMV A 4 计算 k 2 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 计算总电抗标幺值为 X1 X2 X3 X4 2 KX 0 33 2 23 4 5 2 4 81 文档鉴赏 2 短路电流周期分量有效值 3 d2 2 2 144kA 30kA 4 81 K K I I X 3 其它三相短路电流 3 3 3 2 30kA K III 3 3 sh i1 84 1 84 30kA55 2kAI 3 3 sh I1 09 1 09 30kA32 7kAI 4 短路容量 3 3 2 22 330 43020 7C KK SUIkvkAMV A 与习题 3 1 的计算结果基本相同 3 3 某变电所某变电所 380V 侧母线采用侧母线采用 80 10mm0 10mm2 2 铝母线 水平平放 两相邻母线轴线间距离为铝母线 水平平放 两相邻母线轴线间距离为 200mm 200mm 档距为档距为 0 9m 0 9m 档数大于档数大于 2 2 该母线上接有一台 该母线上接有一台 500kW500kW 同步电动机 同步电动机 时 时 cos1 已知该母线三相短路时 由电力系统产生的 已知该母线三相短路时 由电力系统产生的 试校验 试校验94 3 3 36 5 67 2 ksh IkA ikA 此母线的短路动稳定度 此母线的短路动稳定度 解 解 1 计算 380V 母线三相短路时所承受的最大电动力 由题可知 380V 母线的短路电流 而接于 380V 母线的同步 3 3 36 5 67 2 ksh IkA ikA 电动机额定电流为 IN M 500kW 380v 1 0 94 0 808kA3 由于母线上接有大于 100Kw 的同步电动机 因此验算母线的短路动稳定度应计入同步电 动机反馈电流的影响 查表 3 3 得 C 7 8 因此该电动机的反馈电流冲击值为 ish M CKsh M IN M 7 8 1 0 808 kA 6 3 kA 因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为 F ish ish M 2 10 7l a N A23 67 2 6 3 103 0 9 10 7 0 23 4190N 2 校验母线短路时的动稳定度 母线在 F 作用时的弯曲力矩为 M F l 10 4190N 0 9m 10 377 N m 文档鉴赏 母线的截面系数为 w b2 6 0 08 2 0 01 6 1 07 10 5m3 故母线在三相短路时所受到的计算应力为 c M W 377N M 1 07 10 5m3 35 2Mpa 硬铝母线 LMY 型的 a1 70Mpa 所以满足 a1 70Mpa c 35 2MPa的条件 故该母线满足短路动稳定度的要求 3 43 4 设习题设习题 3 33 3 所述所述 380V380V 母线的短路保护时间为母线的短路保护时间为 0 5s0 5s 低压断路器的断路时间为 低压断路器的断路时间为 0 05s0 05s 试校验该母线的短路热稳定度 试校验该母线的短路热稳定度 解 解 最小允许截面Amin I c ima t I IK 36 5kA 由附录表 11 可得热稳定系数c 87 而其中tima tk 0 05s top toc 0 05 0 5s 0 05s 0 05s 0 6s 因此Amin I c 36 5KA m 87 325 mm2 ima t6 0mmA s 而母线实际截面为 800mm2 325mm2 故该母线完全满足短路热稳定度的要求 A min A 第四章第四章 习题解答习题解答 4 14 1 某厂的有功计算负荷为某厂的有功计算负荷为 2500kW2500kW 功率因数经补偿后达到 功率因数经补偿后达到 0 910 91 最大负荷时 最大负荷时 该厂 该厂 10kV10kV 进线上拟安装一台进线上拟安装一台 SN10 10SN10 10 型少油断路器 其主保护动作时间为型少油断路器 其主保护动作时间为 0 9s0 9s 断路器断路时 断路器断路时 间为间为 0 2s0 2s 其 其 10kV10kV 母线上的母线上的 18kA 18kA 试选择此少油断路器的规格 试选择此少油断路器的规格 3 k I 解 解 1 额定电流的选取 该厂补偿后高压侧的计算电流为 30 30 2500 157 3cos3 10 0 91 N P IA U 查附录 12 常用高压断路器的技术数据 可初步选取 SN10 10 630A 2 断流能力的校验 文档鉴赏 少油户内高压断路 SN10 10 630A 的断流能力小于 不满足要求 kA16kAIk18 3 故改选少油户内高压断路 SN10 10 1000A 其断流能力大于 满足要kA 5 31kAIk18 3 求 3 短路动稳定度校验 3 3 2 552 55 1845 980 shk iIkAkAkA 为少油户内高压断路 SN10 10 1000A 的动稳定电流标称值 故满足短路动稳定kA80 度的要求 4 短路热稳定度校验 高压断路 SN10 10 1000A 的热稳定电流和时间分别为31 5kA 2s 因为实际短路时间为保护装置的动作时间和断路器的短路时间之和 即 ssttt ocopk 11 12 09 0 所以短路发热假想时间为 stt kima 1 1 4 3561 118 5 19842 5 31 22 3 22 imakt tItI 故满足短路电流热稳定度的要求 综上所述 选择高压断路器的规格为 SN10 10 1000A 4 24 2 某某 10 0 4kV10 0 4kV 的车间变电所 总计算负荷为的车间变电所 总计算负荷为 780kVA780kVA 其中一 二级负荷为 其中一 二级负荷为 460kVA460kVA 当地年平均气温为当地年平均气温为 2525 C C 试初步选择该车间变电所主变压器的台数和容量 试初步选择该车间变电所主变压器的台数和容量 解 解 根据变电所有一 二级负荷的情况 确定选两台主变压器 每台变压器容量需满足一下两个条件 1 SN T 0 6 0 7 780kVA 468 546 kVA 因此初选容量为 500kVA 2 SN T 460kVA 考虑又当地年平均气温较高 又是室内运行 因此初步确定选两台630 kVA 的变压器并 列运行 4 34 3 某某 10 0 4kV10 0 4kV 的车间变电所 装有一台的车间变电所 装有一台 S9 1000 10S9 1000 10 型变压器 现负荷增长 计算负荷型变压器 现负荷增长 计算负荷 达到达到 1300kVA1300kVA 问增加一台 问增加一台 S9 315 10S9 315 10 型变压器与型变压器与 S9 1000 10S9 1000 10 型变压器并列运行 有没有什型变压器并列运行 有没有什 么问题 如果引起过负荷 将是哪一台过负荷 么问题 如果引起过负荷 将是哪一台过负荷 变压器均为 变压器均为 Yyn0Yyn0 联结 联结 解 解 并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的 因此先计算其阻抗标幺值 文档鉴赏 查附录表 8 1 知 S9 315 10 型变压器 T1 的 Uk 4 S9 1000 10 型变压器 T2 的 Uk 4 5 取 Sd 105kVA 因此 Z T1 4 105kV A 100 315kV A 12 7 N dk S SU 100 Z T1 4 5 105kV A 100 1000kV A 4 5 N dk S SU 100 由此可计算出两台变压器在负荷达 1300kVA 时各台负担的负荷分别为 ST1 1300kV A 340kV A 5 47 12 5 4 ST2 1300kV A 960kV A 5 47 12 7 12 所以 S9 315 10 型变压器 T1 将过负荷 340 315 25kVA 将超过其额定容量 100 7 9 AkV315 AkV25 另外 从两台变压器的容量比来看 315kVA 1000kVA 1 3 超过了不允许容量 比1 3 4 44 4 某某 10kV10kV 线路上装设有线路上装设有 LQJ 10LQJ 10 型电流互感器 型电流互感器 A A 相和相和 C C 相各一个 相各一个 其 其 0 50 5 级的二次绕级的二次绕 组接测量仪表 其中电流表消耗功率组接测量仪表 其中电流表消耗功率 3VA3VA 有功电能表和无功电能表的每一电流线圈均内消 有功电能表和无功电能表的每一电流线圈均内消 耗功率耗功率 0 7VA0 7VA 其 其 3 3 级的二次绕组接电流继电器 其线圈消耗功率级的二次绕组接电流继电器 其线圈消耗功率 15VA15VA 电流互感器二次回 电流互感器二次回 路接线采用路接线采用 BV 500 1 2 5mmBV 500 1 2 5mm2 2 的铜芯塑料线 互感器至仪表 继电器的接线单向长度为的铜芯塑料线 互感器至仪表 继电器的接线单向长度为 2m2m 试检验此电流互感器是否符合要求 试检验此电流互感器是否符合要求 提示 电流互感器 提示 电流互感器 0 50 5 级二次侧接线如图级二次侧接线如图 7 117 11 所示 电流表接在两组电流互感器的公共所示 电流表接在两组电流互感器的公共 连接线上 因此该电流表消耗的功率应由两互感器各负担一半 连接线上 因此该电流表消耗的功率应由两互感器各负担一半 解 解 查附录表 16 知 LQJ 10 型电流互感器 0 5 级二次绕组的额定二次负荷为 10VA 3 级二 次绕组的额定二次负荷为 30VA 而实际上 0 5 级二次绕组连接的二次负荷为 2 0 5 0 5 32 0 72 9SVAVAVA 3 级绕组连接的二次负荷为 2 3 15SVA 互感器二次绕组至仪表 继电器的连接线消耗的功率为 22 2 22 32 5 0 66 2 553 WLNWL m SIRAVA mmmmm 二次回路接头的接触电阻取为其消耗功率为 0 1 XC R 2 5 0 12 5 XC SAVA 因此互感器 0 5 级二次绕组的负荷为 文档鉴赏 2 0 5 2 90 662 56 06SVAVAVAVA 2 0 5 10 N SVA 符合准确级要求 互感器 3 级二次绕组的负荷为 2 3 2 3 150 662 518 230 N SVAVAVAVASVA 也符合准确度的要求 第五章第五章 习题解答习题解答 5 15 1 试按发热条件选择试按发热条件选择 220 380V220 380V TN STN S 系统中的相线 中性线 系统中的相线 中性线 N N 线 和保护线 线 和保护线 PEPE 线 线 的截面及穿线的硬塑料管 的截面及穿线的硬塑料管 PCPC 的内径 已知线路的计算电流为 的内径 已知线路的计算电流为 150A150A 敷设地点的环境温度 敷设地点的环境温度 为为C C 拟用 拟用 BLVBLV 型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设 型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设 25 解 解 1 相线截面积的选择 查附录表 23 5 得 25 C 时 5 根截面积为 120mm的 BLV 500 型铝芯塑料线穿 PC 管的允 2 许电流 穿管内径为 PC80mm 30 160150 al IAIA 2 N 线截面积的选择 按选择 选mm 22 0 0 50 5 12060AAmmmm 0 70A 2 3 PE 线截面积的选择 按选择 选mm 22 0 50 5 12060 PE AAmmmm 70 PE A 2 因此所选导线和穿线管为 BLV 500 3120 170 PE70 PC80 5 25 2 有一条有一条 380V380V 的三相架空线路 配电给的三相架空线路 配电给 2 2 台台 40kW40kW 的电动机 的电动机 cos0 8 0 85 该线路长该线路长 70m70m 线路的线间几何均距为 线路的线间几何均距为 0 6m0 6m 允许电压损耗为 允许电压损耗为 5 5 该地区最热月平均最高气 该地区最热月平均最高气 温为温为C C 试选择该线路的相线和 试选择该线路的相线和 PENPEN 线的线的 LJLJ 型铝绞线截面 型铝绞线截面 30 解 解 1 LJ 型铝绞线相线截面积的选择 1 按发热条