期末工厂大题

1、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：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 UT2N 220/38.5kV所以UWL1 UT2N1 220 kV； Uwl2Ut2N21 10%38.51.135 kV同 理：UT1N1 UGN 10.5 kV;UT1N2 110% UWL1 1.1 220 242 kV ,z.UT1N 10.5/242 kV。1-2试确定图1-24所示供电系统中发

2、电机和各变压器的额定电压?T1T2图1-24 习题1-2的供电系统解：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：UGN1 5%10 10.5 kV；变压器T1的额定电压：UT1N1 U GN 10.5 kV ； UT1N21 10% 35 38.5kV；UT1N 10.5/38.5 kV；变压器丁2的额定电压：UT2N135 kV ； UT2N21 5%6 6.3 kV ；

3、UT2N 35/6.3kV；变压器T3的额定电压：UT3N1 10 kV ; UT3N21 5% 380V 0.4 kV ；Ut3N10/0.4 kV;第二章800kW通风机容量共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56k四 线路电压为380V。试分别确定各组和车间的计算负荷P30、Q30、S30和I30。解：(1)金属切削机床组的计算负荷:分组计算标清楚P1P2查附录表 1 ： Kd 0.2, cos 0.5, tan 1.73 则P3010.2 800 160kWQ301P301 tan 160 1.73 276.8kVarP30 1cos1600.5320kVAI

4、 30 1S30 13Un320.3 0.38486.2A是0.38 不是380(2)通风机组的计算负荷:查附录表 1 ： Kd0.8, cos 0.8, tan 0.75 则P3020.8 56 44.8kWQ30 2P30 2 tan44.8 0.75 33.6kVarS30 2P30 2cos44.80.856kVA同时系数的符号和取值I 30 2S30 23Un563 0.3885.1A取同时系数K D 0.9, K ° 0.95,于是车间的总计算负荷为: PQP30K pP30 1P3020.9 160 44.8184.3kWQ30K qQ301Q3020.95 276.8

5、 33.6294.9kVar最后要用平方开根来计算S30. P3o Q30.184.32 294.92 347.8kVAI 30S30, 3Un347.8,3 0.38528.4 A2-6某厂变电所装有一台 630kV.A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：补偿前的视在方t算负荷：S30 2JP2Q302,4202 3502 546.7kVA则变压器有功损耗损耗：PT 0.01S30 0.01

6、546.7 5.5kW ;S30是用二次的变压器无功损耗损耗：Qt 0.05S30 0.05 546.7 27.3kVar ;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：P301P302PT 420 5.5 425.5kW ;一次侧=二次侧 + 损耗Q301Q30 2Qt 350 27.3 377.3kVarS301jP30iQ307 J425.52 377.32 568.7kVA平方开根I 30 1S30 13Un568.73 0.3832.8AP3014255功率因数为：cos 1 0.75 0.9,不满足要求，故需要进行无功补偿。S30 1568.7为使一次侧达到cos 1达

7、到0.9 ,则二次侧的COS 2要达到0.92 ,于是取P30 2420cos 20.92,此时二次侧的功率因数为 cos 2 0.77。S30 2546.7则补偿的无功功率为：Qc P30 2 tan 2 tan 2420 tan arc cos0.77 tan arc cos0.92170kVar记得分清是一侧还是二侧通常是给出一侧（高压侧）的功率因素 要求在二侧进行无功补偿，此时，补偿的功率因素要稍大于要求的，因为有损耗，求的时候记得对应好还没完吧。还需要验证是否满足2-2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

8、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荷 P30、Q30、S30和I30O解： 对于冷加工机床，Pe=200kW, Kd=0.2,cos =0.5,tan =1.73P3o(i)=KdPe=0.2 ：200kW=40kWQ3o(i)=P3otan =40xi.73kvar=69.2kvar对于行车组，Pe=PNN =5.1 .15% Of-o/ =3.95Kw,Kd=0.15, cos =0.5, tan =1.732525%P30(2)= KdPe=0.15 3.95kW=0.59 kWQ3o(2)= P30tan =0.5

9、9 X.73=1.02kvar对于通风机组，Pe= Pn=5 kW, Kd=0.8, cos =0.8, tan =0.75P30(3)= KdPe=0.8 5Kw=4kWQ3o(3)= P30tan =4 X0.75kvar=3kvar I对于点焊 机组，Pe= PN N N/=10.5 '65%<nno/ =8.47 kW, Kd=0.35,100,100%cos =0.6, tan =1.33 P30(4)= KdPe=0.35 8.47 kW=2.96kWQ3o(4)= P30tan =3.94 kvar=3.94 kvar取需要系数 K Ep=0.9,Kzq=0.95总

10、的有功计算负荷为：P30= (P30(1)+P3Q2)+P30(3)+P30(4) XK Ep =(40+0.59+4+2.96) >0.9 =42.8 (kW)总的无功计算负荷为：Q30= (Q30(1)+Q30(2)+Q30(3)+Q30(4) XKEq=(69.2+1.02+3+3.94) >0.95 =77.3 (kvar)视在计算负荷为：S30= , P30 2 Q30 2=.42.82 77.32=84.9视在电流为：I30=S30/ . 3 Un=84.9/(1.732 0.38)=1296、某厂压变电所装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为 650k皿无功

11、计算负荷为800kvar。为了使工厂（变电所高压侧）的功率因数不低于 0.9,如在变电所低压侧 装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有彳5变化？解：(1)补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为S30(2), 6502 8002 kV A 1031kV A主变压器容量选择条件为Snt > S30(2),因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kV-A(参看附录表 5)。这时变电所低压侧的功率因数为：cos (2)=650/1031 = 0.63(2) 无功补偿容量按规定，变电所 高压侧的cos >0.9 ,低压

12、侧补偿后的功率因数应略高于0.90,取cos ' = 0.92。低压侧需装设的并联电容器容量为：Qc=650x (tanarccos 0.63 tanarccosO.92)kvar =525kvar取 Q c=530kvar(3) 补偿后的变压器容量和功率因数补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为S30(2)<6502(800530)2 kV A=704kV A因此主变压器容量可改选为800kV A,比补偿前容量减少450kV A。变压器的功率损耗为 PT = 0.015 S30=0.015 x 7 04kV - A=10.6kW Qt = 0.06 S30Q) =0.06 x 70

13、4kV A=42.2kvar变电所高压侧的计算负荷为Ro。)=650kW+10.6KW= 661kWQ30(1) =(800 530)kvar+42.2kvar=312kvarS30(1) V6612 3122 kV - A= 731kV - A补偿后工厂的功率因数为cos = P30(1) / S30(1) =661 / 731 = 0.904差六章的公式第三章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1厂变电所10kV高压母线上和380V低压母

14、线上的短路电流I?、/、I、型、4 和短路容量S?,并列出短路计算表。解：根据题意得计算电流如下所示：S9-8001、求k-1点的三相短路电流和短路容量(11= 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，Soc 300MV A则XUC12(10.5kV)2 八 0.367300MVA0.372)电缆线路的电抗：由表3-1查得X0=0.08Q/km,因此X2X0l0.08(/ km) 4km0.3210.37然后计算电路的总电抗：X (k 1) XiX20.370.320.693)绘k-1点短路的等效电路如下图所示，20.32k-1J(2).计算三

15、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)I k 1Uc13X (k i)10.5kV3 0.698.79kA2) .三相短路次暂态电流和稳态电流有效值"(3)I(3)Ik3)18.79kAi(3) ish3) .三相短路冲击电流及其有效值：如(3)I sh2.55I1.51I"(3)"(3)2.55 8.79kA 22.41kA1.51 8.79kA 13.27kA2(0.4kV)24 5.3 10300MVA4)三相短路容量：Sk3)1、3Uc11k3)1.3 10.5kV 8.79kA 159.85Mv|a 2.求k-2点的短路电流和

16、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 看、，、，Uc21).电力系统的电抗：Xi3Soc2).电缆线路的电抗：X2 X°l %0.08( /km) 4kmUc10.4kV10.5kV-44.64 10_ ,2Y Y Uk%Uc2 4.5X3 X4二100Sn 100计算其总电抗:15.3 10 424.64 10 439 10 349 10 3k-2'X (k 2) X1X2 X3/X4X1 X2X3X4X3X45.3 10 44.641049 10 35.48 10 3需要把一次侧的线路电抗转换到二次侧的3）.电力变压器的电抗：由附录表

17、5查得Uk% = 4.5,因此20.4kV639 10 6k9 10 3800kVA4）绘k-2点短路的等效电路如下图所示（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)1 k 2Uc23X (k 2)0.4kV3 5.48 10342.14kA不要少除根号三2）三相短路次暂态电流和稳态电流"I (3)I k(3)2 42.14kA3）三相短路冲击电流及其有效值：i sh1sh1.84I"1.09I"(3)1.84 42.14kA 77.54kA1.09 42.14kA 45.93kA4)三相短路容量：Sk3)2. 3U c2 I k3)23

18、3 0.4kV 42.14kA 25.2MVA 根号三别少第四章5、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+25 C。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 SN T=(0.6-0.7) X 780kV A=(468-546)kV A,因此初选容量为 500kV A, 又当地的年平均气温为 +25 C ,所以，carar20 cSt (1 8% -)Sn ?t0.92-0.05)实际容量为：100X 500kV - A=435kV - A&l

19、t;460kV - A,不满足一、二级负荷要求，因此不合适。6、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Yyn0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S9-315/10型变压器 T1的Uk%=4, S9-1000/10型变压器 T2的Uk%=4.5, 取 Sd=105kV - A,因此:Uk%

20、SdZ*T1 = 100Sn =(4X 105kV - A) + (100X 315kV - A)=12.7Uk%SdZ*T1 = 100sN =(4.5 X 105kV - A) + (100X 1000kV - A)=4.5通常取 sd =1OOMV4 = 1O5KV-A ：由此可计算出两台变压器在负荷达1300kV A时各台负担的负荷分别为4.5ST1=1300kV - AX 12.7 4-5 =340kV - A12.7ST2=1300kV - AX 12.7 4.5 =959.88kV - A所以，S9-315/10型变压器 T1将过负荷 340-315=25kV A ,将超过其额定

21、容量25kV A315kV A X100%=7.9%。另外，从两台变压器的容量比来看，315kV A:1000kV A=1:3.17超过了不允许容量比1:3。变压器仃】夺过负荷田Q8YOO）就二3n08尔.储种超过其领定片室13. 51一 3按规定，油浸式电力变压器正常允许过负荷可达2Q% 户内）或30% （户外k因此变压 署过负荷13 5%还是在允许范围内的* -另外，从上述两台变压器的容量比来看，SOOkV * A； 2000kV * A-l： 2.5,尚未达到一般 不允许的容量比1. 3.但考虐到鱼荷的发展和运行的灵活1 . S9-800 / 10型变飕意想必 萩大手身的变压翦一6、分析

22、定时限过电流保护的原理。定时限过电流保护装置的原理电路如图所示，其工作原理如下：当一次电路发生相间短路时，电流继电器 KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器（电流型）KS和中间继电器KM动作。KS动作后, 其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器 QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点 QFl 2随之切断跳闸 回路。在短路故障被切除后， 继电保护装置除 KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态， 而KS可手动复位。定时限过电流保护的原理电路图a）接线图b）展开图例

23、64某10kV电力线路，如图6-28所示,己知TA1双飞 的变流比为100/5A, TA2的变流比为50/5A. WL1和 WL2的过电流保护均采用两相两继电器式接线，继电器 均为GL-15/10型口今KA1已经整定，其动作电流为7A,10倍动作电流的动作时限为1s、WL2的计算电流为28A. WL2首端k1点的三相短路电流为500A，其末端k2点的三相短路电流为160A口试整定KA2的动作电流和 动作时间，并检验其保护灵敏度解：(1)整定KA2的动作电流取 1 l 皿=2% = 2x284 =564&国=13而鼠=08耳=50/5 = 10：£ =1 .= -X56J =9.L4 0,8x10根据GL-15/10型继电器的规格，动作电流整定为9A。(2)整定KA2的动作时间先确定KA1的实际动作时间白由于k-1点发生三相短路忖KA1中的电流为ijrA 1二工工500月二2