《工廠供電(第3版)》劉介才(課后習(xí)題詳細(xì)答案)

《工廠供電》

第二版

劉介才主編

課后習(xí)題解答

2014年8月

第一章習(xí)題解答

1-1試確定圖1-25所示供電系統(tǒng)中的變壓器T1和線路WL1、WL2的額定電壓？

解：1.變壓器T1的一次側(cè)額定電壓：應(yīng)與發(fā)電機(jī)G的額定電壓相同，即為10.5kV。變

壓器T1的二次側(cè)額定電壓應(yīng)比線路WL1末端變壓器T2的一次額定電壓高10%,即為242

kV。因此變壓器T1的額定電壓應(yīng)為10.5/242kVo

2.線路WL1的額定電壓：應(yīng)與變壓器T2的一次額定電壓相同，即為220kV。

3.線路WL2的額定電壓：應(yīng)為35kV,因?yàn)樽儔浩鱐2二次側(cè)額定電壓為38.5kV,正

好比35kV高10%。

1-2試確定圖-26所示供電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和各變壓器的額定電壓?

220V/380V^

lOKVtH

解：1.發(fā)電機(jī)G的額定電壓應(yīng)比6kV線路額定電壓高5%,因此發(fā)電機(jī)G的額定電壓應(yīng)為

6.3kVo

2.變壓器T1的額定電壓：一次額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)G的額定電壓相同，因此其一次額

定電壓應(yīng)為6kVoT1的二次額定電壓應(yīng)比220/380V線路額定電壓高10%,因此其二次額

定電壓應(yīng)為0.4kV。因此變壓器T1的額定電壓應(yīng)為6/0.4kVo

3.變壓器T2的額定電壓：其一次額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同，即其?次額定

電壓應(yīng)為6.3kV。T2的二次額定電壓應(yīng)比110kV電網(wǎng)電壓高10%,即其二次額定電壓應(yīng)

為121kV。因此變壓器T2的額定電壓應(yīng)為6.3/121kVo

4.變壓器T3的額定電壓：其一次額定電壓應(yīng)與110kV線路的額定電壓相同，即其一次額

定電壓應(yīng)為110kV。T3的二次額定電壓應(yīng)比10kV電壓高10%,即其二次額定電壓應(yīng)為

11kV,因此變壓器T3的額定電壓應(yīng)為110/11kV。

1-3某廠有若干車間變電所，互有低壓聯(lián)絡(luò)線相連。其中某一車間變電所裝有一臺(tái)無載調(diào)

壓型配電變壓器，其高壓繞組有+5%、0、-5%三個(gè)電壓分接頭，現(xiàn)調(diào)在主接頭“0”的

位置（即）運(yùn)行。但是白天生產(chǎn)時(shí)，低壓母線電壓只有360V（額定電壓為380V）,而

晚上不生產(chǎn)時(shí)，低壓母線電壓又高達(dá)415V。試問此變電所低壓母線晝夜電壓偏差范圍（％）

為多少？宜采取哪些改善措施？

解：1.變電所低壓母線晝夜的電壓偏差范圍：

該變電所白天的電壓偏差按式（1-2）計(jì)算為：

△U%=UR=360V-380VxW0%=_526%

UN380V

該變電所晚上的電壓偏差按式（1-2）計(jì)算為：

At/%=UM=415V-380VxW0%=92j%

UN380V

因此該變電所晝夜的電壓偏差范圍為-5.26%-+9.21%o

2.改善該變電所低壓側(cè)電壓質(zhì)量的措施：

為了改善該變電所的電壓質(zhì)量，該變電所主變壓器的主接頭宜切換至“-5%”的位置運(yùn)

行，而晚上則宜切除主變壓器，投入低壓聯(lián)絡(luò)線，由臨近車間變電所供電。

1-4某10kV電網(wǎng)，架空線路總長度40km,電纜線路總長度23km。試求次中性點(diǎn)不接地

的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的接地電容道路，并判斷此系統(tǒng)的中性點(diǎn)需不需要改為經(jīng)消弧

線圈接地。

解：1.該系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的接地電容電流：

按式（1-7）計(jì)算為：

小_4（驍+35孰）_10x（40+35x23）

350350

2.判斷該系統(tǒng)中性點(diǎn)是否需要改變運(yùn)行方式：

由于及＜30A,因此該系統(tǒng)不必改為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。

第二章習(xí)題解答

2-1已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有額定電壓380V的三相電動(dòng)機(jī)15kWl臺(tái)，

UkW3臺(tái)，7.5kW8臺(tái),4kW15臺(tái),其他更小容量電動(dòng)機(jī)容量共35kW。試分別用需要系數(shù)法

和二項(xiàng)式法計(jì)算其勺、Qo、S30和

解：1.用需要系數(shù)法計(jì)算

此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?/p>

Pe=15kW+1MWx3+1.5kWx8+4kWxl5+35kW=2Q3kW

查附錄表1中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)”項(xiàng)，得K,7=0.16~0.2（取0.2）

cos夕=0.5,tan夕=1.73,因此可求得:

I）有功計(jì)算負(fù)荷

按式（2-10）得

當(dāng)=KRo=0.2x203ZW=40.6ZW

2）無功計(jì)算負(fù)荷

按式（2-11）得

Q3n—P^tan（p=40.6AWxl.73=70.2人var

3）視在計(jì)算負(fù)荷

按式（2-12）得

4Q6kW

S30=A-=-.=81.2m

cos。0.5

4）計(jì)算電流按式（2-13）得

S_81.2kVA

30=123.4A

限N-6XO.38ZV

2.用二項(xiàng)式法計(jì)算

由附錄表1查得6=0.14,c=0.4,x=5,cos9=0.5,tan9=1.73。

而設(shè)備總?cè)萘繛镻e=203kW

x臺(tái)最大容量的設(shè)備容量為

PX=P5=15&Wxl+UAWx3+7.5左Wxl=55.5&W

1）有功計(jì)算負(fù)荷

按式（2-21）得

4=bPe+cP/=0.14x203AW+0.4x55.5A:W=50.6HV

2）無功計(jì)算負(fù)荷

按式（2-11）得

P3otantp—50.6后Wxl.73=87.6kvar

Q3O=

3）無功計(jì)算負(fù)荷

按式（2-12）得

P_50.6kW

x=101.2m

cos夕0.5

4)計(jì)算電流按式(2-13)得

s_101.2m

30=153.8A

6UN-GXO.38匹

2-2某380V線路供電給1臺(tái)132kWY型電動(dòng)機(jī),其效率"=91%,功率因數(shù)cos夕=0.9。

試求該線路的計(jì)算負(fù)荷勺）、Ro、S30和4。。

解：此臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為E=132KW,由于是單臺(tái)設(shè)備，

所以，/=與仞=132/0.91=145碗

Qo=&xtan9=145xtan（arccos0.9）=70.2Avar

S30=4/cos9=145/0.9=16\kV.A

Ao=S30/（百X0.38W）=161KWU百X0.38ZV）=245A

2-3某機(jī)械加工車間的380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機(jī)床組電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共

85kW（其中較大容量電動(dòng)機(jī)有UkWl臺(tái)，7.5kW3臺(tái)，4kW6臺(tái)，其他為更小容量電動(dòng)機(jī)）。

另外有通風(fēng)機(jī)3臺(tái)，共5kW；電葫蘆1個(gè)，3kW（￡=40%）o試分別按需要系數(shù)法和二

項(xiàng)式法確定各組的計(jì)算負(fù)荷及總的計(jì)算負(fù)荷8o、Q30、J。和4o。

解：1.用需要系數(shù)法計(jì)算

1）金屬切削機(jī)床組：

查附錄表1,取K</=0.25,cos9=0.5,tan*=1.73,已知P?=85ZW因此

P3W=KdPe=0.25xS5kW=21.3kW

=Aotan夕=2xl.73=36.8%var

S30=A。/cos夕=21.6/0.9=42.6kV.A

/30（1）=530/（6X0.38-V）=42.6KVA/百x0.38—）=64.7A

2）通風(fēng)機(jī)組：查附錄表1,取=0.8,cos°=0.8,tan夕=0.75,因此

勺⑵=KdPe=0.Sx5kW=4kW

Qo(2)=P30tan(p=4kWxO.75=3^var

S30⑵=6o/cos9=4/0.8=5kV.A

Z30(2)=S30/(GX0.38HZ)=5KVA/75x0.38此)=7.6A

3)電葫蘆組：查附錄表1,flXKd=0.15,cos=0.5,tan=1.73,￡=40%,因

此

勺⑶=KdP.屈=0.15x3kWxV04/V025=0.57ZW

Qo⑶=P3()tancp=0.57xl.73=0.98左var

S3O(3)=A。/coscp=0.57/0.5=lAAkV.A

/3O(3)=S30/(GxO.38kV)=1.14KVA/Gx0.38kV)=1.73A

因此380V線路上的總計(jì)算負(fù)荷為(取K>乙〃“=0.95,K乙*夕=0.97)

勺=0.95x(21.3+4+0.57次W=0.95x25.87攵W=24.6攵W

Qo=0.97X(36.9+3+0.98)攵var=0.97X40.88(var=39.6kvar

S30=V24.62+39.62m=45.9kVA

45.9AVA

=69.7A

GxO.38Hz

2.用二項(xiàng)式法計(jì)算

先求各組的和cR

1)金屬切削機(jī)床組:查附錄表1,取6=0.1機(jī)c=0.5,x=5,cos夕=0.5,tan9=1.73,

因此⑴=0.14x85HV=lL9HV

cPx(v)=0.5x(1UWx1+1.5kWx3+4kWx1)=18.75BV

勺⑴+*o)=(H.9+18.75)A;I￥=30.7kW

Q30⑴=tan(p=30.7A:Wx1.73=53.\kvar

$3(x1)=P301cos(p=30.7/0.5=6lAkV.A

Z30(1)=S30/(GxO.38左V)=61.4/HM/6x0.38")=93.5A

2)通風(fēng)機(jī)組：查附錄表1,取0.65,c=0.25,cos夕=0.8,tane=0.75,故

1況回=0.65X5ZW=3.25攵W

⑵=025x5攵W=1.25后W

bp

當(dāng)⑵=e(i)+c、P?2)=(3.25+1.25)&W=4.5&W

03(H2)二尸3otane=4.5&WxO.75=3.38&var

S30(2)=P30/cos(p=4.5/0.8=5.63AV.A

*⑵=S30/(百X0.38")=5.63KW1/6X0.38AV)=8.55A

3)電葫蘆組：查附錄表1,取8=0.06,c=0.2,cose=0.5,tane=1.73,故

6〃3)=006x3HV=0.1弘W

cPx(3}=0.2x0.3=0.6人var

bp

600)=e(3)+叱⑶=(°?18+Q.6)kW=0.78kW

折算到￡=25%時(shí)的當(dāng)⑶'

當(dāng)⑶'=當(dāng)⑶矍=0?57x裂=0.985ZW

723725

。3。(3)=。3()tan(p=0.98ZWxl.73=1.70A:var

S30⑶=Ao/cos9=0.985/0.5=1.91kV.A

/30(3)=S30/(6X0.38H)=1.97KVA/百x0.38攵V)=2.9A

以上各組設(shè)備中，附加負(fù)荷以⑴為最大，因此總計(jì)算負(fù)荷為

&=E(忱),.+(叱),3=(11.9+3.25+0.18)kW+18.75左W=34.2kW

Q30=2(牝tan"+(cPJmmtan外穌

=(11.9x1.73+3.25x0.75+0.6x1.73)女var+18.75x1+3%var

=55.9kvar

22

S30=V34.2+55.9m=65.5kVA

65.5ZVA

=99.5A

GX0.38W

1.需要系數(shù)法計(jì)算結(jié)果列成電力負(fù)荷計(jì)算表。

序設(shè)備名稱設(shè)備容需要cosetan6計(jì)算負(fù)荷

號(hào)數(shù)量系數(shù)

Pe/KWQ30/kvaS30/(kVA)ho/A

Pe/KWKd

1機(jī)床組30850.250.51.7321.336.842.664.7

2通風(fēng)機(jī)350.80.80.754357.6

3電葫蘆13<Z=40%>0.250.51.730.570.981.141.73

3.75<g=25%)

<《=4叫)

4總計(jì)340.5425.940.8

5取KE=0.9524.638.845.969.7

2.二項(xiàng)式法計(jì)算結(jié)果列成電力負(fù)荷計(jì)算表。

序設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)設(shè)備容量二項(xiàng)式costan計(jì)算負(fù)荷

號(hào)系數(shù)b/c(|)小

n或PePxPeQ30S3013

n/x/KW/KW/KW/kva/(kVA)o/A

1機(jī)床組30/58537.50.14/0.50.51.7330.753.161.493.5

2通風(fēng)機(jī)350.56/0.250.80.754.53.385.638.55

3電葫蘆13(U=40%)0.250.06/0.51.730.9851.701.972.99

3.750.2

(€=40%)(€=25%)

4總計(jì)340.5434.255.965.599.5

2-4現(xiàn)有9臺(tái)220V單相電阻爐，其中4臺(tái)4kW,3臺(tái)1.5kW,2臺(tái)2kW。試合理分配上

列各電阻爐于220/380V的TN-C線路上，并計(jì)算其計(jì)算負(fù)荷乙）、00、、火）和Ao。

解：單相電阻爐按其容量盡可能三個(gè)相均衡分配，因此4臺(tái)4kW的可將3臺(tái)分別接于A相,

B相和C相，另一臺(tái)接于A相，3臺(tái)1.5kW的可接于B相，2臺(tái)2kW的可接于C相。

三個(gè)相負(fù)荷基本平衡，等效三相計(jì)算負(fù)荷按容量最大的B相負(fù)荷的3倍計(jì)算。

查附表1得K4=0.77,cos0=1,tan0=0,因此

Pi0=3Kdp,，=3x0.77x4.5AW=lOAkW

03。=0

PWAkW

i0=io.4m

cos夕1

S3010.4kE4

=16A

V3xt/,v6X0.38ZV

2-5某220/380V線路上，接有如表2-5所列的用電設(shè)備。試確定該線路的計(jì)算負(fù)荷60、

。30、，30和，30°

表2-5習(xí)題2-5的負(fù)荷資料

設(shè)備名稱380V單頭手動(dòng)弧焊機(jī)220V電熱;嘉

接入相序ABBCCAABc

設(shè)備臺(tái)數(shù)112211

單臺(tái)設(shè)備21kVA17kVA10.3kVA3kW6kW4.5kW

容量(￡=65%)(e=100%)(￡=50%)

解：1.弧焊機(jī)各相的計(jì)算負(fù)荷

1)將接于AB相間的1臺(tái)21kVA(e=65%)換算成￡=100%時(shí)的有功容量(kW)。

由附錄表1查得其cos9=0.35,因此按式(2-15)可得其有功容量為：

PAB=2UVAx0.35x7(165=5.88HV

2)將接于BC相間的1臺(tái)17kVA(￡=100%)換算成相同￡的有功容量(kW)。其

cos=0.35,因此其有功容量為：

PBC=17HMxO.35=5.95kW

3)將接于CA相間的2臺(tái)10.3kVA(￡=50%)換算成￡=100%時(shí)的有功容量(kW)。其

cos9=0.35,因此其有功容量為：

=2x10.3mx0.35x7(15=5.16jtW

4)弧焊機(jī)換算至各相的有功和無功容量：由表2-3查得cos夕=0.35時(shí)的功率換算系

數(shù)

PAB-A~PBC-B=PCA-C~1,27，IN.FE-^3o~22A=0.27

163

q,\B-A=QBC-B=qCA-C=105，q^B-B=^BC-C=^CA-A=

因此由式(2-29)式(2-34)可得各相的有功和無功容量為：

A相PA=1.27x5.88A:W-0.27x5.16W=6.08kW

QA=1.05x5.88/:var-i-1.63x5.16攵var=14.58Avar

B相耳=1.27x5.95&W—0-27x5.88ZW=5.97&W

QB=1.05x5.95%var-t-1.63x5.88%var=15.83%var

C相=1.27x5.16kW-0.27x5.95kW=4.95kW

Qc=1.05x5.16Avar+1.63x5.95kvar=15.12&var

5)弧焊機(jī)各相的有功和無功計(jì)算負(fù)荷：

查附錄表1得其K.=0.35,因此各相的有功和無功計(jì)算負(fù)荷為:

A相60A⑷=0.35義6.08攵卬=2.13攵卬

。30.4(1)=0-35X14.58%var=5.10/:var

B相=0.35x5.97火W=2O9ZW

2O.B(I)=0.35x15.83A:var=5.54kvar

CfflQOC(D=S35X4.95ZW=1.73ZW

(23OC(1)=0.35X15.12A:var=5.29kvar

2.電熱箱各相的計(jì)算負(fù)荷

1)A相電熱箱的有功和無功計(jì)算負(fù)荷：

查附錄表1得K4=0.7,COSQ=l,tan(p=0,因此

〃。/⑵=0.7X2X3ZW=4.2攵W

030.4(2)=0

2)B相電熱箱的有功和無功計(jì)算負(fù)荷：

Ao8⑵=0.7x6kW=4.2&W

。30.8(2)=。

3)C相電熱箱的有功和無功計(jì)算負(fù)荷：

Aoc(2)=0.7X4.5攵W=3A5kW

。30.以2)=°

3.線路上總的計(jì)算負(fù)荷

1)各相總的有功和無功計(jì)算負(fù)荷：

A相AOA=%.+扁4⑵=2.13%W+4.2kW=6.33ZW

030.A=03。.A⑴+。3。A⑵=5?10%var+0=5.10左var

B相緣B=%+%=2.09kW+4.2kW=6.29kW

。30萬=03o.fi(i)+。3()冏2)=5.54Zvar+0=5.54Zvar

C相?=^o.c(i)+鳥叱⑵=L73rW+3.15kW=4.88AW

%.c=Qo.c⑴+。30◎2)=52%var+0=5.2%var

2)總的等效三相計(jì)算負(fù)荷：由以上計(jì)算結(jié)果看出，A相的有功計(jì)算負(fù)荷最大，因此

取A相來計(jì)算總的等效三相計(jì)算負(fù)荷：

勺=3PMA=3X6.33kW=19kW

。3()=3。30.A=3x5.10%var=15.3%var

22

S30=V19+15.3m=24.5AE4

,24.5X1000VA

=—；=--------=37.2A

73x380V

2-6有一條長2km的lOkV高壓線路供電給兩臺(tái)并列運(yùn)行的電力變壓器。高壓線路采用

LJ-70鋁絞線，等距水平架設(shè)，線距1m。兩臺(tái)變壓器均為S9-800/10型，Dynll聯(lián)結(jié)，總

的計(jì)算負(fù)荷為900kW,cos9=0.86,7；ax=4500h。試分別計(jì)算此高壓線路和電力變壓器的

功率損耗和年電能損耗。

解：1.高壓線路的功率損耗和年電能損耗計(jì)算

1)3-70鋁絞線的電阻及其有功功率損耗：查附錄表3得%=0.48Q/h〃。因此總電

阻

R=0.48(Q/km)x2km=0.96Q。

線路計(jì)算電流為

,900ZW“，

-------------=60.4AA

V3xl0Z:Vx0.86

因此該線路的有功功率損耗按式(2-36)為：

△P?i=3x6O.42x0.96x1CT'左W=10.5女W

2)LJ-70鋁絞線的電抗及其無功功率損耗：由于線路為等距水平架設(shè)，線距。=1〃?，

故其線間幾何均距外,=1.26。=1.26m。查附錄表12得X0=0.36Q/km。線路總電抗

X=0.36(Q/km)x2km=0.72Q。

因此線路的無功功率損耗按式(2-36)為：

△Qm.=3x60.42x0.72x1CT，Avar=l.SSkvar

3)高壓線路的年電能損耗計(jì)算

由&x=4500h和COS9=0.86查圖2-11得c=3000h。因此按式(2-47)可得線路

的年電能損耗為：

233

^WuWL=3x60.4x0.96x3000x1O_kWh=31.5xl0kWh

2.變壓器的功率損耗和年電能損耗計(jì)算

1)變壓器的有功功率損耗:按式(2-45)近似計(jì)算，其中

S30=P301cos(p=90(W/0.86=1047皿,故

?0.01530=0.01x1047m=10.5ArW

2)變壓器的無功功率損耗:按式(2-46)近似計(jì)算可得

△Qr=0.05530=0.05x1047m=52.5k.var

3)變壓器的年電能損耗計(jì)算：

全年的鐵損按式(2-50)計(jì)算，查附錄表8得公耳,=L4ZW,因此

△叱，⑴=1.4kWx8760。=12264kWh

全年的銅損按式(2-51)計(jì)算，查附錄表8得A/匕=7.5AW,而

S30=勺/cosp=90(W/0.86=1046.5KM,r=3000/?,因此

△此=2x1.5kWxC1046-5)2x3000/?=19360ZW/?

“⑵2x800

由此可得變壓器的年電能損耗按式(2-52)計(jì)算為：

AW=AW,,,+=12264m?+19260kWh=3\524kWh=31.5x10%卬〃

2-7某降壓變電所裝有一臺(tái)YynO聯(lián)結(jié)的S9-1000/10型電力變壓器，其二次側(cè)(380V)的

有功計(jì)算負(fù)號(hào)為720kW,無功計(jì)算負(fù)荷為580kvaro試求此變電所一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷及其

功率因數(shù)。如果功率因數(shù)未達(dá)到0.90,問此變電所低壓母線上需裝設(shè)多少容量的并聯(lián)電容

器才能滿足要求？［注：變壓器功率損耗按式(2-40)和式(2-44)計(jì)算。］

解：1.變電所一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)

1)變電所變壓器的視在計(jì)算負(fù)荷和變壓器功率損耗：

變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為

22

S3O2=V720+580m=924.5m

變壓器的負(fù)荷率f為：^=S3O/S,V=924.5m/iooom=0.925

查附錄表1的變壓器的軌=17003咽=10300叫/O=O.7%,UK=4.5%

按式(2-40)得

2

\PT=一兄+△鼻夕2=17001v+10300X0.925W=10513W=10.5&W

按式(2-44)得

2

=1000mx(—+—0.925=45.5Zvar

―儒+鬻燈1100100

2)變電所一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷:

《0J=720ZW+10.5kW=730.5ZW

Qoi=5S0kvar+45.5kvar=625.5kvar

3)變電所一次側(cè)的功率因數(shù)：

丘，Q-....625.5%var_

因tan(p.==--------------=0.856

1勺」730.5ZW

所以cos^>=0.76

2.按一次側(cè)cos?提高到0.90,二次側(cè)cos0提高到0.92低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容

量計(jì)算

1)現(xiàn)低壓側(cè)的功率因數(shù)：

580^var

因ta=()81

272(W

所以cos/=0-78

2)按cos%提高到0.92計(jì)算,低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量：按式(2-48)計(jì)算為

Qc=42(tan%-tan(p\)-~12QkWx(0.803-0.426)=21Dkvar

2-8某廠的有功計(jì)算負(fù)荷為4600kW,功率因數(shù)為0.75o現(xiàn)擬在該廠高壓配電所10kV母線

上裝設(shè)BWF10.5-40-1型并聯(lián)電容器，使功率因數(shù)提高到0.90,問需裝設(shè)多少個(gè)？裝設(shè)電

容器以后，該廠的視在計(jì)算負(fù)荷為多少？比未裝設(shè)電容器時(shí)的視在計(jì)算負(fù)荷減少了多少？

解：1.需裝設(shè)的電容器容量和個(gè)數(shù)

cos9=0.75時(shí)，tan9=0.882；cose'=0.9時(shí)，tan=0.484o因此按式(2-59)

得電容器容量為：

Qc=%>(tan夕一tan。)=4600ZrW(0.882—0.484)=lS30kvar

需裝BWF1O.5-3O-1型電容器個(gè)數(shù)為：

“=1830/40=45

2.無功補(bǔ)償后減少的視在計(jì)算負(fù)荷

無功補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷為：

S30=々°/cos(p=4600ZW/0.9=511im

而補(bǔ)償前的視在計(jì)算負(fù)荷為：

S30=%/cos夕=4600ZW/0.75=6133.3m

因此補(bǔ)償后減少的計(jì)算負(fù)荷為：

A530=S30-5j0=6133.3m-511im=1022.3m

2-9某車間有一條380V線路，供電給表2-6所列5臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)。試計(jì)算該線路的計(jì)算電

流和尖峰電流。（提示：計(jì)算電流在此可近似地按下式計(jì)算：/加=3〃,式中心建

議取0.9,）

表2-6習(xí)題2-9的負(fù)荷資料

參數(shù)電動(dòng)機(jī)

MlM2M3M4M5

額定電流/A6.12032.410.230

啟動(dòng)電流/A3414022766.3165

解：取勺=0.9,因此該線路的計(jì)算電流為

/30=K?IN=0.9x(10.2+32.4+30+6.1+20)=88.8A

由上表可以看出，M3的/4一/“=227A-32.4A=194.6A為最大，因此該線路的尖

峰電流為：

Ipk=0.9x(102+30+6.1+20)A+2274=286.7A

第三章習(xí)題解答

3-1有一地區(qū)變電站通過一條長7km的10kV架空線路供電給某工廠變電所，該變電所裝

有兩臺(tái)并列運(yùn)行的YynO聯(lián)結(jié)的S9-1000型變壓器。已知地區(qū)變電站出口斷路器為SN10-I0

型。試用歐姆法計(jì)算該工廠變電所10kV母線和380V母線的短路電流/7、

/"⑶、二"、嫖、及短路容量Sh，并列出短路計(jì)算表。

解:

1.計(jì)算k-1點(diǎn)處的短路電流和短路容量(Ucl=10.5kV)

1)計(jì)算k-1短路電路中各元件的電抗及總電抗

①電力系統(tǒng)的電抗：Xi="=(d"V)=0.37Q

S.300MV-A

②架空線路電抗：X2=XO1=O.35(Q/km)x7km=2.45Q

③繪k-1點(diǎn)短路的等效電路如下，計(jì)算其總阻抗為：

Xfg)=X1+X2=0.37+2.45=2.82Q

K-1

2)計(jì)算k-1點(diǎn)短路電流和短路容量

%10.5kV

①短路電流周期分量有效值:(3)=2.15kA

K-\V3x2.82Q

②短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：/"⑶=〃⑶=/八|⑶=2.15kA

③沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：

ish⑶=2.55/"⑶=2.55x2.15kA=5.48kA

(3)

Ish=1.51/"⑶=1.51x2.15kA=3.82kA

④短路容量：

SKT⑶==石x10.5Wx2.15姑=39.3MV.A

2)計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量(Ucl=0.4kV)

1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗

①電力系統(tǒng)的電抗：Xi=〃工=3兇一=5.33x107。

S_300MV-A

2

UC2

②架空線路電抗：X2'=X（）1=0.35(Q/km)x7km=35.4x100

、Uc\U0.5j

③電力變壓器的電抗：=X4?鋁尤=7.2x10-3。

34

100SN1001000

④繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如下:

3

7的尸

2

5.33X1035.4X10

7.2X10-3

計(jì)算其總阻抗為：

X*)=XJ+X2”//X4

79v10-3

=5.33X10~4Q+35.4X10-4Q+Q

2

=76.73X10-4Q

2)計(jì)算短路電流和短路容量

①短路電流周期分量有效值：—=「O4kV

gx,KjV3x76.73xio^f

②短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：/"⑶=乙⑶=兒2⑶=301kA

③沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：

(3)

ish=1.84/"⑶=1.84x30.IkA=55.4kA

Lh⑶=109/"(3)=1.09x30.IkA=32.8kA

<3>(3)

④短路容量：SK_,=y^UC2IK_2=V3x0.Wx30.1M=20.8MV-A

短路t?算表如下表所示：

短路電流/kA短路容量/MVA

短路計(jì)算點(diǎn)4”r⑶

k-12.152.152.155.483.8539.3

k-230.130.130.155.432.820.8

3-2試用標(biāo)幺制法重作習(xí)題3-1。

解：1.確定基準(zhǔn)值

取Sd=100MVA,Udl=UC]=10.5kV,Ud2=UC2=0.4kV

100MV-A

而Sd=5.50公

gxlO.5AV

,Sd100MVA

"2一6Uc2-V3x(wv-

2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值

1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：X/=100MV-A/300MV-A=0.33

2）架空線路電抗標(biāo)幺值：X2*=0.35x7kmx100MV-A/（10.5kVy=2.23

**45X100MV-A

3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：X3=X4==4.5

100xl00（WA

畫出等效電路如下，

3.計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

1）計(jì)算總電抗標(biāo)幺值為：X*?KT）=Xi*+X/=0.33+2.23=2.56

550kA

2）短路電流周期分量有效值：⑶—=-=2.15kA

XZ<KT）0808Q

3）其它三相短路電流：

?<(3)_z(3)_/(3)

一18-1K-\=2.15kA

ish⑶=2.55/"⑶=2.55x2.15kA=5.48kA

(3)

Ish=1.51/"⑶=1.51xl.l5A=3.85kA

4）短路容量：

SK「=GUC〃KT⑶=必10.5hx2.15加=39.3MH4

4.計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

1）計(jì)算總電抗標(biāo)幺值為：

X￡K-2）=Xj+X2*+X3*//X4*

=0.33Q+2.23Q+4.5/2Q

=4.81Q

2)短路電流周期分量有效值：kF=上空一=》&=30kA

X》K_2)4.8IQ

3)其它三相短路電流：

/"⑶=/co⑶=IK—2⑶=30kA

ij3)=1.847"(3)=1.84x30kA=55.2kA

-⑶=L09/"⑶=1.09x30kA=32.7kA

4)短路容量：

SK_2°)=百Uc2/j⑶=6x0.4公x30公=20.7MV-A

與習(xí)題3-1的計(jì)算結(jié)果基本相同。

3-3某變電所380V側(cè)母線采用80X10mm2鋁母線，水平平放，兩相鄰母線軸線間距離為

200mm,檔距為0.9m,檔數(shù)大于2。該母線上接有一臺(tái)500kW同步電動(dòng)機(jī)，cos(p=\時(shí)，

77=94%.已知該母線三相短路時(shí)，由電力系統(tǒng)產(chǎn)生的娼)=36.5M,增=672kA。試校

驗(yàn)此母線的短路動(dòng)穩(wěn)定度。

解：1.計(jì)算380V母線三相短路時(shí)所承受的最大電動(dòng)力

由題可知，380v母線的短路電流=36.5公,i*=67.2公；而接于380V母線的同

步電動(dòng)機(jī)額定電流為：

IN?M=500kW/(V3X380vX1X0.94)=0.808kA

由于母線上接有大于lOOKw的同步電動(dòng)機(jī)，因此驗(yàn)算母線的短路動(dòng)穩(wěn)定度應(yīng)計(jì)入同步電

動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。查表3-3得C=7.8,因此該電動(dòng)機(jī)的反饋電流沖擊值為：ishM=CKshM

IN-M=7.8X1X0.808kA=6.3kA

因此母線在三相短路時(shí)所受到的最大電動(dòng)力為

72

丁>=百(ish⑶+ish-M)2X10-7/aN/A

=V3(67.2+6.3)XIO?x0.9x10-7/0.2

=4190N

2.校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度

母線在F⑶作用時(shí)的彎曲力矩為

M=F*3>l/10=4190NX0.9m/10=377(N?m)

母線的截面系數(shù)為w=b2/6=(0.08)2X0.01/6=1.07X105m3

故母線在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為：

53

6C=M/W=377N?M/1.07X10m=35.2Mpa

硬鋁母線(LMY)型的6al=70Mpa

所以滿足6al=70Mpa26c=35.2MPa的條件。

故該母線滿足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。

3-4設(shè)習(xí)題3-3所述380V母線的短路保護(hù)時(shí)間為0.5s,低壓斷路器的斷路時(shí)間為0.05s?

試校驗(yàn)該母線的短路熱穩(wěn)定度。

解：最小允許截面

U<3，=k@=36.5kA,由附錄表11可得熱穩(wěn)定系數(shù)c=87

而其中tima=tk+0.05s=top+toc+0.05=0.5s+0.05s+0.05s=0.6s

因此Amin=L⑶Jt―/c=36.5KAXV(16m/(87AVs/mm)=325(mm2)

22

而母線實(shí)際截面為A=800mm>4,n=325nun,故該母線完全滿足短路熱穩(wěn)定度的要求。

第四章習(xí)題解答

4-1某廠的有功計(jì)算負(fù)荷為2500kW,功率因數(shù)經(jīng)補(bǔ)償后達(dá)到0.91(最大負(fù)荷時(shí))。該廠10kV

進(jìn)線上擬安裝一臺(tái)SN10T0型少油斷路器，其主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.9s,斷路器斷路時(shí)間為

0.2s,其10kV母線上的/f)=i8kA。試選擇此少油斷路器的規(guī)格。

解：1.額定電流的選取

該廠補(bǔ)償后高壓側(cè)的計(jì)算電流為

2500

=157A

73x10x0.91

查附錄12常用高壓斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)，可初步選取SNI0-I0I/630A。

2.斷流能力的校驗(yàn)

少油戶內(nèi)高壓斷路SN10-10I/630A的斷流能力16加小于。為=18M，不滿足要求,

故改選少油戶內(nèi)高壓斷路SN10-10II/1000A,其斷流能力31.5。大于/『)=18乂，滿足要

求。

3.短路動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)

以=2.55/川=2.55X18M=45.9M<80M

80公為少油戶內(nèi)高壓斷路SN10-10II/1000A的動(dòng)穩(wěn)定電流標(biāo)稱值，故滿足短路動(dòng)穩(wěn)

定度的要求。

4.短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)

高壓斷路SN1O-1OII/1000A的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間分別為31.5kA、2s。

因?yàn)閷?shí)際短路時(shí)間為保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間和斷路器的短路時(shí)間之和，即：

h=%+%=0.9+0.2=1.Is>Is

所以短路發(fā)熱假想時(shí)間為：兒a="=1.15

=31.52x2=1984.5>=182xl.l=356.4

故滿足短路電流熱穩(wěn)定度的要求。