刘介才供配电技术第三版课后习题解答

1、 ?供配电技术?习题解答 刘介才 编 目录第一章 概论习题解答第二章 供配电系统的主要电气设备习题解答第三章 电力负荷及其计算习题解答第四章 短路计算及电器的选择校验习题解答第五章 供配电系统的接线、结构及安装图习题解答第六章 供配电系统的保护习题解答第七章 供配电系统的二次回路及其自动装置与自动化习题解答第八章 电气照明习题解答第九章 平安用电节约用电与方案用电习题解答第一章 概论习题解答附图1 图1-20解：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。变压器的二次侧额定电压应比线路末端变压器的一次额定电压高，即为。因此变压器的额定电压应为。线路的额定电压应与变压器的一次额定电压相

2、同，即为。线路的额定电压应为，因为变压器二次侧额定电压为，正好比高。解：发电机的额定电压应比线路额定电压高，因此发电机的额定电压应为。变压器的一次额定电压应与发电机的额定电压相同，故其一次额定电压应为。的二次额定电压应比线路额定电压高，故其二次额定电压应为。因此变压器的额定电压应为。变压器的一次额定电压应与线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为。的二次额定电压应比电网电压高，即其二次额定电压应为。因此变压器的额定电压应为。变压器的一次额定电压应与线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为。的二次额定电压应比电压高，即其二次额定电压应为。解：该变电所白天的电压偏差按式1-4计算为：该变电所晚上的

3、电压偏差按式1-4计算为：因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26%+7.89%。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，而晚上那么宜切除主变压器，投入低压联络线，由临近车间变电所供电。 1-4 解：该系统的接地电容电流按式1-3计算为：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。第二章供配电系统的主要电气设备 习题解答 2-1 解：该变压器的实际容量按式2-1计算为： 该变压器因昼夜负荷不均衡而允许的过负荷系数KOL，可由日负荷率和日最大负荷持续时间查图得日允许过负荷系数。又由式得：因此该变压器冬季的正常过负荷能力最大出力按式计算为

4、：解：查附表可得型变压器的，而型变压器的。因此两台变压器的阻抗标幺值由式计算分别为：型：型：由于并列运行变压器之间的负荷是按其阻抗标幺值反比分配的，因此型变压器负担的负荷为：型变压器负担的负荷为：该变压器过负荷达。第三章电力负荷及其计算习题解答3-1 解：一机床组计算负荷：查附表9得=0.180.25(取0.2),因此(二)通风机组计算负荷:查附表9得(取0.8),因此 (三)车间总的计算负荷:取因此 3-2 解：一机床组的计算负荷：查附表9得取0.2,因此 (二)行车的计算负荷:查附表9得行车在时的(取0.15),。而行车在时的容量为5.1kW,故由式(3-12)得时的容量为 因此其计算负荷

5、为: (三)通风机组的计算负荷:查附表9得(取0.8),因此 (四)点焊机组的计算负荷:查附表9得点焊机在时的。而点焊机在时的容量为105kW。故由式3-11得时的容量为： 因此其计算负荷为： 五车间总的计算负荷：取，因此 负荷计算表如书末习题3-2参考答案所列，此略。3-3 解：一用需要系数法计算查附表9得大批生产的金属冷加工机床电动机组的需要系数为取0.25),。因此 二用二项式法计算查附表9得二项式系数最大容量设备台数。因此 负荷计算表如书末习题3-3参考答案所列，此略。3-4 解：单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配，因此4台1kW的可接于A相，3台1.5kW的可接于B相,3台1.5

6、kW的可接于C相。等效三相计算负荷按容量较大的B相负荷的3倍计算。查附表9得因此 3-5 解：一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。由附表9查得其，因此按式3-11可得其有功容量为： 2将接于BC相间的1台17kVA换算成相同的有功容量kW。其，因此其有功容量为： 3将接于CA相间的2台10.3kVA()换算成时的有功容量(kW)。其，因此其有功容量为： 4弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表3-3查得时的功率换算系数，=-0.27,因此由式(3-29)式(3-34)可得各相的有功和无功容量为:A相 B相 C相 5.弧焊机各相的有功和无功计算负荷:查附

7、表9得其，因此各相的有功和无功计算负荷为：A相 B相 C相 二电热箱各相的计算负荷1A相电热箱的有功和无功计算负荷：查附表9得因此 2B相电热箱的有功和无功计算负荷： 3C相电热箱的有功和无功计算负荷： 三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 B相 C相 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： 3-6 解：一高压线路的功率损耗和年电能损耗计算1LJ-70铝绞线的电阻及其有功功率损耗：查附表12得。因此总电阻。而线路计算电流因此该线路的有功功率损耗按式3-35为： 2LJ-70铝绞线的电抗及其无功功率损耗：由于线

8、路为等距水平架设，线距m，故其线间几何均距m。查附表12得km。线路总电抗。因此线路的无功功率损耗按式3-36为： kvar=7.88kvar3.高压线路的年电能损耗计算由h和查图3-12得h。因此按式3-53可得线路的年电能损耗为：kWh=31.5kWh(二)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(3-41)近似计算,其中kVA,故 kW2.变压器的无功功率损耗:按式(3-42)近似计算可得 kvar3.变压器的年电能损耗计算:全年的铁损按式(3-56)计算,查附表1得kW,因此 全年的铜损按式(3-57)计算,查附表1得kW,而,h,因此 kWh由此可得变压器的年电

9、能损耗为: kWh3-7 某降压变电所装有一台Yyn0联结的S9-630/10型电力变压器，其380V二次侧的有功计算负荷为420kW，无功计算负荷为350kvar。试求此变电所一次侧的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未到达0.9,问此变电所低压侧母线上需装设多少并联电容器容量才能到达要求?解:(一)变电所一次侧的计算负荷和功率因数1.变电所变压器的功率损耗:变压器二次侧的计算负荷为 按式(3-42)得 按式(3-43)得 2.变电所一次侧的计算负荷: 3.变电所一次侧的功率因数:因 故 (二)按一次侧提高到0.90,低压侧需装设的并联电容器容量计算1.现低压侧的功率因数:因 故 2.按提高

10、到0.92计算,低压侧需装设的并联电容器容量:按式(3-48)计算为 3-8 解：一估算该厂的计算负荷查附表11得因此 二计算该厂的年有功电能消耗量一班制取年工作小时h，年平均有功负荷系数由此可得年平均电能消耗量 =0.752044kW2000h=3066kW.h3-9 解:(一)需装设的电容器容量和个数时,;时,。因此按式3-48得电容器容量为： kvar需装BWF10.5-30-1型电容器个数为: (二)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: kVA而补偿前的视在计算负荷为: kVA因此补偿后减少的计算负荷为: kVA3-10 某380V线路供电给下表所列的4台电动机。试

11、计算该线路的尖峰电流建议。电动机参数 M 1 M 2 M 3 M 4 额定电流 / A 起动电流 / A 35 148 14 85 56 160 20 135 由上表可以看出，M 4的=135A-20A=115A为最大，因此该线路的尖峰电流为： 第四章 短路计算及电器的选择校验 习题解答4-1 有一地区变电站通过一条长4km的10kV架空线路供电给某用户装有两台并列运行的Yyn0联接的S9-1000型主变压器的变电所。地区变电站出口断路器为SN10-10II型。试用欧姆法求该用户变电所10kV 母线和380V 母线的短路电流、 及短路容量，并列出短路计算表。解：一绘短路计算电路图如下： 附图3

12、二计算k-1点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路电流=10.5kV1.电力系统的电抗:查附表2可得SN10-10II型断路器的断流容量MVA，因此 2架空线路的电抗：查表4-1得km，因此 3绘点短路的等效电路图如下：附图44短路电路总电抗： 5点的三相短路电路和短路容量：1三相短路电流周期分量有效值： kA 2三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： kA 3三相短路冲击电流： kA 4第一个周期三相短路全电流有效值： kA 5三相短路容量： MVA三计算点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路容量kV1电力系统的电抗： 2架空线路的电抗： 3电力变压器的电抗：查附表1得

13、因此 4绘点短路的等效电路图如下：附图55短路电路总电抗： =5。95 6点的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： kA 2三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： kA 3三相短路冲击电流： kA 4第一个周期三相短路全电流有效值： kA 5三相短路容量： MVA 短路计算表如附录习题4-1参考答案所列，此略。4-2 试用标幺制法重作习题4-1。解：一确定基准值取MVA，Kv，Kv，而 KakA二计算短路电路中各元件的电抗标幺值1电力系统的电抗标幺值：查附表2得SN10-10II型断路器的MVA，因此 2架空线路的电抗标幺值：查表4-1得km，因此 3电力变压器的电抗标幺值：

14、查附表1得因此 三绘短路等效电路图如下：附图6四求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： 2三相短路电流周期分量有效值： kA3三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： kA4三相短路冲击电流： kA5第一个周期三相短路全电流有效值： kA6三相短路容量： MVA五求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： 2.三相短路电流周期分量有效值： kA3三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： kA4三相短路冲击电流： kA5第一个周期三相短路全电流有效值： kA6三相短路容量： SMVA4-3 设某用户变电所380V母线的三相短路电流周期分量有效值kA。而

15、母线采用LMY-8010，水平平放。两相邻母线轴线间距离为200mm，档距为0.9m，档数多于2。该母线上装有一台500kW的同步电动机，时，。试校验此母线的动稳定度。解：一计算380V母线三相短路时所受的最大电动力1同步电动机的反应冲击电流：查表4-3得而，因此 kA2380V母线的三相短路冲击电流： kA3380V母线在三相短路时所受的最大电动力： =3526N二校验母线短路时的动稳定度1380V母线在作用时的弯曲力矩： Nm2该母线的截面系数： m3该母线在三相短路时受到的计算应力： Pa=29.7MPa而LMY型母线的允许应力为70MPa>29.7MPa,因此该母线满足短路动稳定

16、度的要求。4-4 设习题4-3所述380V母线的短路保护动作时间为0.5s,低压断路器的断路时间为0.05s。试校验此母线的热稳定度。解：kA，并由附表14查得。因此该母线的最小热稳定截面为： mm而母线实际截面为80，因此该母线满足短路热稳定度的要求。4-5 某用户变电所10kV高压进线采用三相铝芯聚氯乙烯绝缘电缆，芯线截面为50mm。该电缆首端装有高压少油断路器，其继电保护动作时间为1.2s。电缆首端的三相短路电流kA。试校验此电缆的短路热稳定度。解：kA，并由附表14查得。而s。因此该电缆的最小热稳定截面为： 由此可知该电缆满足短路热稳定度的要求。4-6 某220/380V线路的计算电流

17、为56A，尖峰电流为230A。该线路首端的三相短路电流kA。试选择该线路所装RT0型低压熔断器及其熔体的规格。解：一RT0型熔断器熔体电流的选择需满足的条件：1 A2 A=115A因此熔体电流选择120A。二RT0型熔断器规格的选择需满足的条件：1 V选择V。2 A查附表5，应选择A，即RT0-200型熔断器。3校验断流能力：查附表5，得 A，而按式4-66要求 kA，因此RT0-200型熔断器熔体电流需选120A。4-7 某220/380V线路的前一熔断器为RT0型，其熔体电流为200A；后一熔断器为RM10型，其熔体电流为160A。在后一熔断器出口发生三相短路的A。试检验这两组熔断器能否实

18、现保护选择性的要求。解：用A和A查附表5的曲线得s。用A和A查附表4的曲线得s。由于，因此这两组熔断器能满足保护选择性的要求。4-8 习题4-6所述线路如改装DW16型低压断路器。试选择该断路器及其瞬时过电流脱扣器的电流规格，并整定脱扣器的动作电流。解：查附表3得DW16-630型断路器，选其脱扣器额定电流100A56A。其瞬时脱扣电流为300600A。现整定为400AA=310A，满足要求。4-9 某用户拥有有功负荷。该用户6kV进线上拟装设一台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,6kV母线上的kA。试选择此高压断路器的规格。解：该用户6kV进线

19、上的计算电流为： A又根据6kV母线上的20kA，初步选择SN10-10II/1000型断路器。由附表2知，其，满足要求。该断路器的动稳定电流为80kA，2s热稳定电流为31.5kA。由于，满足短路动稳定度要求；而，也满足短路热稳定度要求。因此选择SN10-10II/1000型断路器是合格的。4-10 习题4-9所示6kV进线上装设有两个LQJ-10型电流互感器A、C相各一个，其0.5级的二次绕组接测量仪表,其中1T1-A型电流表消耗功率3VA,DS2型有功电能表和DX2型无功电能表的每一电流线圈均消耗0.7VA;其3级的二次绕组接GL-15型电流继电器,其线圈消耗功率15VA。电流互感器二次

20、回路接线采用BV-500-12.5mm的铜芯塑料线。互感器至仪表、继电器的连线单向长度为2m。试校验此电流互感器是否符合准确级要求。解：查附表18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。3级绕组连接的二次负荷为。互感器二次绕组至仪表、继电器的连接线消耗的功率为：二次回路接头的接触电阻取为其消耗功率为： 因此互感器0.5级二次绕组的负荷为: 符合准确级要求。互感器3级二次绕组的负荷为： 也符合准确级要求。第五章 供配电系统的接线、结构 及安装图 习题解答5-1 试按发热条件选择220/3

21、80V的TN-S线路中的相线、N线和PE线的导线截面导线均采用BLV-500型和埋地敷设的穿线硬塑料管PC的内径。该线路的计算电流为140A，敷设地点环境温度为30C。解：一相线截面的选择查附表16-5得30C时5根截面为120mm的BLV-500型铝芯塑料线穿PC管的允许电流，穿管内径为PC80mm。二N线截面的选择按选择，选mm。三PE线截面的选择按选择，选mm。因此所选导线和穿线管为： BLV-500-3120-170+PE70-PC80。5-2 有一条380V的三相线路，供电给16台4kW、cos、的Y型电动机，各台电动机之间相距2m，线路全长50m。试按发热条件选择明敷的BLX-50

22、0型导线截面当地环境温度为30C，并校验其机械强度和电压损耗允许电压损耗为5%。解：一按发热条件选择导线截面线路的计算电流为： A查附表16-1，得C时明敷的BLX-500型导线截面为25mm时的，即选择导线为BLX-500-325。二校验导线的机械强度查附表21，知室内明敷或穿管的绝缘铝线的最小允许截面均为2.5mm。现导线截面为25mm，当然满足机械强度要求。三校验线路的电压损耗由于16台4kW电动机均匀分布在30m长的线路上，因此可按16负荷集中在线路长50m-15m=35m的末端来计算其线路的电压损耗。 由附表13查得BLX-500-325导线的电阻按线距100mm计。而线路的有功功率

23、kW；线路的无功功率kvar。因此V 完全满足允许电压损耗要求。 第六章供配电系统的保护 习题解答6-1 某10kV线路，采用两相两继电器接线的去分流跳闸方式的反时限过电流保护装置，电流互感器的变流比为200/5A，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周期分量有效值为2.8kA,末端为1kA。试整定该线路采用的GL-15/10型电流继电器的动作电流和速断电流倍数，并校验其保护灵敏度。 解：一GL15/10型继电器动作电流的整定 按式6-9计算，其中A，200/5=40，因此A。动作电流整定为8A。 二速断电流的整定 按式6-19计算，其中因此A。因此速断电流倍数为：

24、三保护灵敏度的校验1过电流保护灵敏度的校验：按式6-16计算，其中因此 满足保护灵敏度要求。 2速断电流保护灵敏度的校验：按式6-20计算，其中因此 但因此只能说根本满足速断保护灵敏度的要求。6-2 现有前后两级反时限过电流保护，都采用GL-15型过电流继电器，前一级按两相两继电器接线，后一级按两相电流差接线。后一级继电器的10倍动作电流的动作时间已整定为0.5s，动作电流已整定为9A，而前一级继电器的动作电流已整定为5A。前一级 电流互感器的电流比为100/5A，后一级电流互感器的电流比为75/5A。后一级线路首端的A。试整定前一级继电器的10倍动作电流的动作时间取s。解：1.后一级继电器K

25、A2在A时通过的电流及动作电流倍数通过的电流： A动作电流倍数： 2.KA2继电器在A时的实际动作时间查附表22曲线，在及10倍动作电流动作时间s时，实际动作时间s。3.前一级继电器KA1的实际动作时间按s计，KA1的实际动作时间s。4.KA1在A时通过的电流及动作电流倍数通过的电流： A动作电流倍数： 5.前一级继电器KA1的10倍动作电流动作时间按实际动作时间s和动作电流倍数去查附表22曲线，得其10倍动作电流动作时间应为s，即前一级继电器的10倍动作电流动作时间应整定为0.8s。6-3 某企业10kV高压配电所有一回高压配电线供电给一车间变电所。该高压配电线拟装设由GL-15型电流继电器

26、组成的反时限过电流保护和电流速断保护，两相两继电器接线。安装的电流互感器电流比为160/5A。高压配电所的电源进线上装设的定时限过电流保护的动作时间已整定为1.5s。高压配电所母线的三相短路电流kA。车间变电所的380V母线的三相短路电流kA。车间变电所的一台主变压器为S9-1000型。试整定供电给该车间变电所的高压配电线首端装设的GL-15型电流继电器的动作电流和动作时间及其速断电流倍数，并检验其灵敏度建议变压器。解：一高压配电线首端GL-15型电流继电器动作电流的整定变压器一次额定电流： A通过高压配电线的最大负荷电流： A取，因此 A故GL-15/10型继电器动作电流整定为6A。二该继电

27、器的10倍动作电流动作时间的整定在短路时继电器的实际动作时间s。按和s 查附表22，其10倍动作电流动作时间应整定为1.1s。但该继电器作为终端保护继电器，按通常规定，其动作时间可整定为0.5s。三该继电器速断电流的整定取而A，因此 A速断电流倍数 四过电流保护的灵敏系数取而A，A，因此 满足过电流保护灵敏度要求。五电流速断保护的灵敏系数取而A，A，因此 根本满足电流速断保护灵敏度的要求。6-4 某用户有一座二类防雷建筑物，高10m，其屋顶最远的一角距离高50m的烟囱有15m远。烟囱上安装有一根2.5m高的避雷针。试检验此避雷针能否保护这座建筑物。解：查表6-2得二类防雷建筑物的滚动半径为45

28、m，而因此由式6-29可求得建筑物屋顶水平面上的保护半径为：因此烟囱上的避雷针能保护这一建筑物。6-5 有一50kVA的配电变压器低压中性点需进行接地。可利用的自然接地体电阻为25，而接地电阻要求不大于10。试确定垂直接地体的钢管和连接扁钢尺寸。该地的土壤电阻率为150.m,单相短路电流可达2.5kA,短路电流持续时间可达1.1s。解：一需补充的人工接地电阻值 二每根长2.5m、直径50mm钢管埋入地下的接地电阻值 三确定接地钢管数及接地方案根据，再考虑接地管之间的屏蔽效应，可初步选5根直径50mm、长2.5m的钢管一排打入地下,管间距离5m,管间用404的扁钢相连。四接地装置的短路热稳定度校

29、验按式6-49计算其满足单相短路热稳定度的最小允许截面： mm现在连接扁钢截面为，因此满足短路热稳定度要求。第七章 供配电系统的二次回路及其自动装置 习题解答 某供电给高压并联电容器的线路上，装有一只无功电能表和三只电流表，如图7-23所示。试按中断线表示法即相对标号法在图7-23b上标注出图7-23a所示的仪表和端子排的端子代号。附图7 图7-23a附图8 图7-23b解：将端子代号直接标注在图7-23b上。PA1：1标X：1；PA1：2标PJR：1； PA2：1标X：2；PA2：2标PJR：6； PA3：1标X：3； PA3：2标PJR：8； PJR：1标PA1：2； PJR：2标X：5；

30、 PJR：3标PJR：8； PJR：4标X：7； PJR：6标PA2：2； PJR：7标X：9； PJR：8标PJR：3和PA3：2；X：1标PA1：1； X：2标PA2：2； X：3标PA3：1； X：4 与X：3并联后接地； X：5标PJR：2； X：7标PJR：4； X：9标PJR：7。 第八章 电气照明 习题解答8-1 某大件装配车间的面积为1030m，顶棚离地5m，工作面离地0.75m。现拟采用GC1-A-2G型工厂配照灯装GGY-125型荧光高压灯作为车间一般照明。灯从顶棚吊下0.5m。车间顶棚、墙壁和地面的反射比分别为50%、30%和20%，减光系数维护系数可取0.7。试用利用系数法确定灯数，并进行合理布置。解：查附表27得此车