工厂供电计算题答案

1、学而不思则惘，思而不学则殆第一章1 2 34第二章1 2 3 6 82-2某机修车间，拥有冷加工机床52台，共200kw;行车一台，共5.1kw( & =15%通风机4台，共5kw; 点焊机3台，共10.5kw( £ =65%)车间采用220/380V三相四线制(TN-C)配电。试确定该车间计算 负何 P30、Q30、S3o和 bo。解： 对于冷加工机床，Fe=200kW, Kd=0.2,cos =0.5,tan=1.73P30(1)=KdPe=0.2 x 200kW=40kWQ3o(i)=P30ta n =40 x 1.73kvar=69.2kvar 对于行车组 R二珂忆&

2、#167; =5.1 J15(%25% =3.95Kw,K=0.15, co妙=0.5, tan帖1.73P30(2)= KdPe=0.15 x 3.95kW=0.59 kWQ3o(2)= P3otan =0.59 x 1.73=1.02kvar 对于通风机组，Pe= Pj=5 kW, K=0.8, cos =0.8, tan =0.75P3o(3) = KdPe=0.8 x 5Kw=4kWQ30(3)= Fhotan =4x 0.75kvar=3kvar 对于点焊机组，Fe= FN；n 血=10.5 x 65%100% =8.47 kW, Kd=0.35, cos =0.6,tan =1.3

3、3P30(4)= KdPe=0.35 x 8.47 kW=2.96kWQ3o(4)= Psota n =3.94 kvar=3.94 kvar取需要系数K刀p=0.9,K臥=0.95总的有功计算负荷为：F3o= ( P3o(1)+P3O(2)+F3o(3)+P3o(4) x Kp=(40+0.59+4+2.96 x 0.9=42.8 (kW)总的无功计算负荷为：Q30= (Q30(1)+Q30(2)+Q30(3)+Q30(4) XKq=(69.2+1.02+3+3.94 x 0.95=77.3 (kvar)视在计算负荷为：S3o= . P302 Q3o2=、42.8277.32=84.9视在电

4、流为：130=&0/ . 3 Un=849(1.732x 0.38)=1292- 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，4kW3台，3kW12台。试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷 Pjq、 Q30、S30和 bo。解：需要系数法对于小批生产的冷加工机床电动机，取 Kd=0.2，cos =0.5, tan =1.73P30=KdFe=0.2 x 85kW=17kWQ3o=F3otan =17x 1.73kvar=29.4kvarS30= F30/ cos =17/0.5kv A=34 kvAI3

5、0= S30/ 罷 Un=34/(1.732 x 0.38)A=51.7A二项式法取 b=0.14,c=0.4Px=P16=(7.5 x 4X 3+3x )kW=22.5kW卩30=怡|力卩。+。败=(0.14 x 85+0.4 x 22.5)kW=20.9kWQ30=Ps0tan =20.9 x 1.73kvar=36.2kvarS30= P30/ cos =20.9/0.5 kv A=41.8 kvA -130= Sb0/ V3 Un=41.8/(1.73x 0.38)=63.8A第三章1 343- 1 解：画出短路计算电路如下:"画图"1求k-1点处的短路电流和短路容

6、量(Ud2=10.5kV)(1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗2 2 电力系统的电抗：X1二UC110.5kV 二 0.37"S划300MV A 电缆线路电抗：X2=X0l=0.08 X 4Km=0.32 画出等效电路如下，计算其总阻抗为：X實(k-1)= X1 +X2 =0.37 + 0.32 = 0.690'"画图"(2) 计算短路电流和短路容量 短路电流周期分量有效值：* J： UC1二10.5k 8.78kAY3Xh(K4)J3X 0.690 短路次暂态电流和稳态电流：I ''(3) = I ：二I K 4(3)二8.78kA

7、 冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：ish=2.551''=2.55 8.78kA = 22.39kAIsh(二 1.51I''=1.51 8.78kA =13.26kA 短路容量：=3UcK4=3 10.5kV 8.78kA = 159.68MV A2.求k-2点处的短路电流和短路容量(Uc12=0.4kV)(1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗Uci2电力系统的电抗：Xi'二也2(°4kV ) =5.33x10fS：300MV A电缆线路电抗：X2'=Xol2 2=0.08 X 4Km04=0.32'?电力变压器的电

8、抗:XX4Uk%100Uc22SN4.50.42x100 800= 0.09 10一4画出等效电路如下，计算其总阻抗为:X(K _2)二 X1' X2' X3/ X444= 5.33 104.65 1009 10 ”= 10.015 10牛"画图"(2) 计算短路电流和短路容量短路电流周期分量有效值:C1“3X7(2)0.4kV3 10.015 10 仆= 42kA短路次暂态电流和稳态电流：'(3) = I ：=I k=42kA 冲击电流及第一个周期短路全电流有效值:ish=1.841''=1.84 42kA =77.28kA(3)(

9、3)Ish 1.09l''=1.09 42kA =45.78kA 短路容量：S<4 r3UC1Iy3 0.4kV 42kA = 29MV A3-2 解:丿110.5丿(1) 确定基准值取 Sd=100MVA, Uci=10.5kV, Uc2=0.4KvI diSd_ 100MV A3Uci 一 3 10.5kV=5.50kA1 d2Sd3Uc2100MV A3 0.4kV=144kA(2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值：X1*=100MVA/300MVA=0.3 电缆线路电抗标幺值： X2 =0.08 X 4kmX 100M¥(10

10、.5kV)2=0.29 电力变压器的电抗标幺值：X,=X*=4.5 100MV A =5.625100><800kV A画出等效电路如下，“画图”(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 计算总电抗标幺值为：x(K书=X+X2* =0.3+0.29=0.59 短路电流周期分量有效值：上二色逊 =9.32kAX £(k4)0.59Q 其它三相短路电流：I ''(3)= I.-_ =Ik4(3)=9.32kAi sh=2.551''=2.55 9.32kA = 23.77kAI(3)I sh= 1.51I"=

11、1.51 9.32kA =14.07kA短路容量：SK 1(3)*Sd= 1OOMV A 二 169.MV AX r (k a)0.59(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计算总电抗标幺值为：X'(2)=Xi*+X2*+X3*/X4*=3.4025 短路电流周期分量有效值：1 k j =启匕=3402音=42kA 其它三相短路电流：|'叽丨：= 42kAish(3)= 1.841''=1.84 42kA = 77.28kAIs(3)= 1.091''=1.09 42kA = 45.78kA短路容量：SkSdX 7(2

12、)1OOMV a3.4O25= 29.39MV A3-3设习题3-1所述工厂变电所380v侧母线采用80X 10mm的LMY吕母线，水平平放，两相相邻母 线轴线间距为200mm,档距为0.9m，档数大于2。该母线上装有一台500kW的同步电动机，cos=1 时，n =94%。试校验此母线的短路动稳定度。解：计算母线短路时所受的最大电动力由题3-1可知，38Ov母线的短路电流Ik=42KA, ish=77,3kA;而接于38OV母线的感应电动机额定电流为：IN M=5OOkW/( ' 3 X 38OvX 1 X O.94)=O.8O8kA由于IN -M>O.O1 IK(3) =0.

13、42,所以要计入感应电动机反馈电流的影响。该电动机的反馈电流冲击值为：ish M=CKsh M IN M=7.8X 1X O.8O8=6.3Ka因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为F = 3 (ish + ish M)2 IX 1O-7/a N/A2=3(77.3+6.3)X 103冬 0.9X 10-7/0.2=5447N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 1/10=5447 X 0.9/10=490(N M)母线的截面系数为 w=b2/6=(0.08)2X 0.01/6=1.067X 10-5m3故母线在三相短路时所受到的计算应力为：6 c=M/W=490N M

14、/1.067 X 10-5m3=45.9X 10-7Mpa硬铝母线(LMY型的6 a1=70Mpa所以满足6 a1=70Mpa> 6 c=45.9Mpa的条件。3-4设习题所述380V母线短路保护动作时间为 0.05s,低压断路器的短路时间为 0.05s。试校验此母 线的短路热稳定度。解：最小允许截面Amin=I-tima /C卜=Ik=42kA，由附录表7可得c=87而 tima =tk+0.05s=top+toc+0.05=0.5+0.05+0.05=0.6s所以 Amin=L tima /c=42X 103X °.6/87=374(mm2)而实际截面为 A=80X 10

15、mm2=800 mm2所以满足A>Amin的短路热稳定度要求。第四章1 244- 1某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780kV - A,其中一、二级负荷有460kV A。试初步选择变电所主变压器的台数和容量。已知当地的年平均气温为+25C。解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。每台容量 Snt=(0.6-0.7) X 78A=V468-546)kVA因此初选容量为 500kVA,又当地的年平均气温为+25C，所以，实际容量为：Sth(1 8%- *20)Sn.t= (0.92-0.05) X 500kVk=435kVA<460kVA, 100不满

16、足一、二级负荷要求，因此不合适。4-2某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有 S9-1000/10型变压器一台。现负荷发展，计算负荷达1300kV - A。问增加一台S9-315/10型变压器和S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是那一台过负荷？过负荷多少？已知两台变压器均为 YynO联结。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。查附录 5-1 知 S9-315/1O型变压器 T1 的 U%=4 S9-315/1O 型变压器 T2 的 U%=4.5,取 S=1O5kV - A, 因此：* Uk%Sd5ZT1 =

17、(4 X 1(kV A) - (100 X 315kV=12.7100Sn* U k% Sd5Zt1 = -=(4.5 X 1kV A) - (100 X 1000a)=4.5100Sn由此可计算出两台变压器在负荷达13OOkV - A时各台负担的负荷分别为4.5 ST1=13OOkV AX=34OkV A12.7+4.512 7Sr2=13OOkV AX=959.88kVA12.74.525-v a所以，S9-315/1O型变压器T1将过负荷34O-315=25kV A,将超过其额定容量一5 X 100%=7.9%315kV A另外，从两台变压器的容量比来看，315kV A:1OOOkV A

18、=1:3.17超过了不允许容量比1:3。4-4某厂的有功计算负荷为3000kW，功率因素经补偿后达到0.92。该厂6kV进线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s,断路器断路时间为0.2s。该厂高压配电所6kV母线上的Ik(3)=20ko试选择该高压断路器的规格。解：由题意可得，计算容量Qo=P3o/cos?=3000/0.92=3260.87kV130=30/( . 3 Un)=3260.87/( , 3 X 6)kV=313.78A而冲击电流 ish=2.55lk=2.55 X 20kA=51kA又 I3)2tima=(20kA)2X (0.9s+0.2s)=4

19、40由以上计算，并根据我国生产的高压户内少油断路器型式，初步选用SN10-10型下面根据以上计算，对SN10-10H型断路器进行校验下表：序号装设地点电气条件SN10-10H /1000-50 型断路器项目数据项目数据结论1Un6kAUn10Kv合格2I30313.78AIn1000A合格3 （3）IK20kA|g31.5kA合格4ish(3)51kAimax80kA合格5I®tima440It2t31.542x4=3969合格所以，应该选择SN10-10H /1000-50型高压户内少油断路器第5章1 245-1试按发热条件选择220/380V，TN C系统中的相线和PEN线截面及

20、穿线钢管(G)的直径。已 知线路的计算电流为150A,安装地点的环境温度为 25C。拟用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设。(Page126 习题 1)解：(1)相线截面的选择查附录表10 BLV型45根单芯铝芯绝缘线穿钢管，环境温度为25 C时截面为95mm2的允许载流量为152A，大于计算电流150A。因此，相线截面选95mm2。（2）PEN线截面的选择按N线截面的选择原则，A。_0.5A：皆= 0.5 95、47.5mm2，取代二50mm2。按 PE 线截面的选择原则，当A = 95mm2 35mm2 时，APE _ 0.5A =0.5 95 ：、47.5mm2，取2Ape =50mm。故

21、PEN线截面选择为：Apen = 50mm2（3）穿线钢管（G）直径的选择查附录表10 BLV型铝芯绝缘线穿钢管时的允许载流量表，4根单芯截面为95mm2铝芯绝缘线穿 钢管（G）的直径应为70mm。第六章1 2346-1有1台电动机，额定电压为 380V,额定电流为22A，启动电流为140A，启动时间在3s以下' 该电动机端子处的三相短路电流为16kA试选择保护该电动机的 RT0型熔断器及其熔体额定电流，该熔断器只作短路保护，并选择该电动机的配电线（采用BLV型导线）的导线截面及穿线的硬塑料管管径（环境温度按+30C计）。（Page165习题1，参照Page132例6.1）解：（1）选

22、择熔体及熔断器的额定电流1 N ,FE 一 1 30= 22 A且In,fe ZKI pk =0.3"40 = 42A因此由附录表13 RT0型低压熔断器的主要技术数据，可选RT0100型熔断器，其中I N ,FE - 50代 I N,FU - 100 A。（2）校验熔断器的断流能力查附录表13，RT0-100型熔断器的I。=50kA 16kA，因此该熔断器的断流能力是足够的。（3）选择导线截面及穿线的硬塑料管内径查附录表10 BLV型铝芯绝缘线穿硬塑料管时的允许载流量，3根单芯线、环境温度30C,截面 为6mm2时允许载流量25A，大于电动机额定电流为22A,满足发热条件要求，相应

23、地选 3根穿管管 径 20mm。校验机械强度，查附录 7绝缘导线芯线的最小截面，穿管敷设的铝芯绝缘导线的最小截面为 2.5mm2。现选为6mm2，满足机械强度要求。（4）校验导线与熔断器保护的配合因为该熔断器只作短路保护，且为穿管敷设，所以取 KOL =2.5In,fe =50AW KOLlai =2.5 汉 25 = 62.5A因此满足配合要求。综上所述，选RT0-100型熔断器，其中In,fe =50A,In,fu =100A。截面为6mm2BLV型铝芯绝缘线穿直径20mm的硬塑料管。6-2 有一条380V线路，其丨3。=280A，l pk = 600A，线路首端的I巴二7.8kA，末端的

24、I “n = 2.5kA。试选择线路首端装设的DWI6型低压断路器，并选择和整定其瞬时动作的电磁脱扣器，检验其灵敏度。（Page165 习题 2,参照 Page137例 6.3）解：（1）脱扣器额定电流及低压断路器额定电流的选择l n,or = 315A - 130 二 280 A查附录表14 DW16型低压断路器的主要技术数据，选型号DW16-630低压断路器，壳架等级电流In,qf=630 A,脱扣器额定电流In,°r=315 a（2）瞬时过电流脱扣器动作电流的整定对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型），K冋=1.35lop（o）- Krei I pk =1.35 6

25、00 =810Aop(o)I N,OR810315:-2.57查附录表14 DW16型低压断路器的主要技术数据，取瞬时动作整定电流Iop（o）=3In,or =3X315=945A。（3）瞬时过电流脱扣器保护灵敏度的校验1 k,min二2500 , 2.65 _ K = 1.3，满足灵敏度的要求。p I op 945（5）断流能力的校验查附录表14 DW16型低压断路器的主要技术数据，DW16630低压断路器的极限分断能力为 30kA（380V），对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型）loc =30kA_ lk3） = 7.8kA故，满足断流能力的要求。综上所述，选型号DW1663

26、0低压断路器，壳架等级电流|nQf=630 A,脱扣器额定电流l N,OR=315A,瞬时动作脱扣器整定电流I op（o） =3l n ,or =945A。6-3某10kV线路，采用两相两继电器式接线的去分流跳闸原理的反时限过电流保护装置，电流互感器的变流比为200/5,线路的最大负荷电流（含尖峰电流）为180A，线路首端的三相短路电流有效值为2.8 kA，末端的三相短路电流有效值为1 kA，设系统只有一种运行方式。试整定该线路采用的 GL15/10型电流继电器的动作电流和速断电流倍数，并检验其保护灵敏度。（Page165习题3）解：由题意得：电流互感器的变流比Ki =200/5 = 40 ;

27、线路的最大负荷电流lL,max=180A ;线路首端的三相短路 电流有效值1 k? =1為,1 = 1 ：爲,1 =2.82 ;末端的三相短路电流有效值I k32 = I ；爲,2 = I爲,2 = 1kA ；两 相两继电器式接线的接线系数 Kw =1;查Page288附录表15得GL15/10型电流继电器的返回系 数 K re - 0.8 o（1）过电流保护动作电流的整定由于该线路采用的GL15/ 10型电流继电器保护，所以取 Krel=1.3K rel K w iop 1 L,maxK re Ki- 180 =7.3125A 0.8 40根据GL15/10型电流继电器的规格，动作电流整定为 7.5A。(2)过电流保护灵敏度的校验SpKwI(2)k, min, 2KwI(3)k, min, 2Ki I opKiIop# 1 100040 7.5:2.89 _ 1.5显然，满足灵敏