工廠(chǎng)供電-劉介才-第五版課后習(xí)題答案

4、我國(guó)規(guī)定的“工頻”是多少?對(duì)其頻率偏差有

何要求？

工頻：一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50HZ。

規(guī)定：頻率偏差正負(fù)0.2Hz

電壓偏差正負(fù)5%

電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與其額定電

壓之差，通常以其對(duì)額定電壓的百分值來(lái)表

Zj\O

5、三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)有哪些運(yùn)行方

式？中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在

發(fā)生單相接地故障時(shí)各有什么特點(diǎn)？

中性點(diǎn)運(yùn)行方式：

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系

統(tǒng)、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。

中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，另兩相對(duì)地

電壓升高為原來(lái)的根號(hào)3倍。單相接地電容電流為正

常運(yùn)行時(shí)相線(xiàn)對(duì)地電容電流的3倍。

中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，另兩相對(duì)地電

壓升高為原來(lái)的根號(hào)3倍，減小了接地電流。在單相

接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)

必須采取經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的運(yùn)行方式。

中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，另兩相對(duì)地電

壓不變，變成單相接地短路。

6、低壓配電系統(tǒng)中的中性線(xiàn)（N線(xiàn)）、保護(hù)線(xiàn)（PE

線(xiàn)）和保護(hù)中性線(xiàn)（PEN線(xiàn)）各有哪些功能？TN—C系統(tǒng)、

TN—S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)各有哪

些特點(diǎn)，各適于哪些場(chǎng)合應(yīng)用？

中性線(xiàn)（N線(xiàn)）的功能：一是用來(lái)接用額定電壓為系

統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二電是用來(lái)傳導(dǎo)三相系統(tǒng)

中的不平衡電流和單相電流；三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的

電位偏移。

保護(hù)線(xiàn)（PE線(xiàn)）的功能：它是用來(lái)保障人身安全、防

止發(fā)生觸電事故用的接地線(xiàn)。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露

可導(dǎo)電部分（指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電

壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金

屬構(gòu)架等）通過(guò)保護(hù)線(xiàn)接地。

保護(hù)中性線(xiàn)（PEN線(xiàn)）的功能：它兼有中性線(xiàn)（N線(xiàn)）

和保護(hù)線(xiàn)（PE線(xiàn)）的功能。這種保護(hù)中性線(xiàn)在我國(guó)通稱(chēng)

為“零線(xiàn)”，俗稱(chēng)“地線(xiàn)”。

TN—C系統(tǒng):其中的N線(xiàn)與PE線(xiàn)全部合為一根PEN

線(xiàn)。PEN線(xiàn)中可有電流通過(guò)，因此對(duì)某接PEN線(xiàn)的設(shè)

備產(chǎn)生電磁干擾。主要于我國(guó)低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最

為普普遍，但不適于對(duì)安全和抗電磁干擾要求高的場(chǎng)

所。

TN—S系統(tǒng)：其中的N線(xiàn)與PE線(xiàn)全部分開(kāi)，設(shè)備

的外露可導(dǎo)電部分均接PE線(xiàn)。主要用于對(duì)安全較高

（如潮濕易觸電的浴室和居民住宅等）的場(chǎng)所對(duì)抗電

磁干擾要求高的數(shù)據(jù)處理和精密檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。

TN-C-S系統(tǒng)：該系統(tǒng)的前一部分全部為T(mén)N-C系

統(tǒng)，而后邊有一部分為T(mén)N-C系統(tǒng)，有一部分則為T(mén)N-S

系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接PEN線(xiàn)或PE線(xiàn)。

主要用于安全要求和對(duì)抗電磁干擾要求高的場(chǎng)所。

TT系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼單獨(dú)接地。

IT系統(tǒng)：中性點(diǎn)不接地，設(shè)備外殼單獨(dú)接地。主

要用于對(duì)連續(xù)供電要求較高及有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)

所。

弟一早

1、電力負(fù)荷按重要程度分哪幾級(jí)?各級(jí)負(fù)荷對(duì)供

電電源有什么要求？

一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上

經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，以及特別重要的負(fù)荷。雙電

源供電，必要時(shí)增設(shè)應(yīng)急電源。

二級(jí)負(fù)荷：是斷供電，在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大

損失者。雙電源供電，當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)可以專(zhuān)線(xiàn)供電。

三級(jí)負(fù)荷：不屬于一、二級(jí)的負(fù)荷。對(duì)供電電源

無(wú)特殊要求。

2、工廠(chǎng)用電設(shè)備按其工作制分哪幾類(lèi)?什么叫負(fù)

荷持續(xù)率?它表征哪類(lèi)設(shè)備的工作特性？

工作制分三類(lèi)：（1）連續(xù)工作制，（2）斷續(xù)周期

工作制，（3）短時(shí)工作制

負(fù)荷持續(xù)率：負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作

時(shí)間與工作周期的百分比值，負(fù)荷

持續(xù)率表征斷續(xù)周期工作制的設(shè)備

的工作特性。

￡=1x100%

T

3、什么叫最大負(fù)荷利用小時(shí)?什么叫年最大負(fù)荷

和年平均負(fù)荷?什么叫負(fù)荷系數(shù)？

最大負(fù)荷利用小時(shí)：是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間

內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax（或P30）持續(xù)運(yùn)行所消

耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。

年度最大負(fù)荷全年中負(fù)荷最大工作班內(nèi)消耗

電能最大的半小時(shí)的平均功率又叫半小時(shí)最大負(fù)荷

P30

年平均負(fù)荷Pav就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平

均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間t內(nèi)消耗的

電能Wt除以時(shí)間t的值。

負(fù)荷系數(shù)又叫負(fù)荷率，它是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷

Pv與其最大負(fù)荷Pmax的比值。

尖峰電流心是指持續(xù)時(shí)間1-2S的短時(shí)最大負(fù)荷

電流（電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)）。

計(jì)算題

1、已知某機(jī)修車(chē)間的金屬切削機(jī)床組,擁有380V

的三相電動(dòng)機(jī)75kw3臺(tái)，4kw8臺(tái)三kwl7臺(tái)，1.5kwlO

臺(tái)。試用需要系數(shù)法求其計(jì)算負(fù)荷。

解：此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?/p>

Pe=7.5氏Wx3+4攵Wx8+3ZWxl7+1.5ZWxlO

=120.5攵W

查附錄表1得Kd=0.16?0.2（取0.2）,

cos（p-0.5,tan夕=1.73

有功計(jì)算負(fù)荷舄0=0.2x120.5AW=24.LtW

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷。3（）=24.1%Wx1.73=41.7攵var

24.MW

視在計(jì)算負(fù)荷=48.2匹?A

0.5

_48.2A2.A

計(jì)算電流=73.2A

前一百X0.38ZV

2、某機(jī)修車(chē)間380V線(xiàn)路上，接有金屬切削機(jī)床

電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW(其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kWl

臺(tái)，4Kw3臺(tái)，2.2Kw7臺(tái))，通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共3kW,電

阻爐1臺(tái)2kWo試用需要系數(shù)法確定此線(xiàn)路上的計(jì)算

負(fù)荷。

解：先求各組的計(jì)算負(fù)荷

(1)金屬切削機(jī)床組

查附錄表1,取Kd=0.2,cos(p=0.5,tane=1.73

P30⑴=0.2X50=1OkW

Q30(i)=10X1.73=17.3kvar

(2)通風(fēng)機(jī)組

Kd=0.8,cos(p=0.8,tan(p-0.75

P30⑵=0.8X3=24kW

Q30(2)-2.4X0.75=1.8kvar

(3)電阻爐

Kd=0.7,cos夕=1,tan夕=0

P30(3)=0.7X2=1.4kW

Qso(3)=0

因此總的計(jì)算負(fù)荷為(取KXp=0.95,K￡q=0.97)

P30=0.95X(10+2.4+1.4)=13.1kW

Q30=0.97X(17.3+1.8+0)=18.5kvar

S30=V13.12+18.52A:V-A=22.7kV-A

22.7kV?A

l30-=34.54

石X0.38&V

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)說(shuō)明中，常采用計(jì)算表格的形式，如

表所示。

臺(tái)

用電設(shè)容需要COS8

序tan。計(jì)算負(fù)荷

備組數(shù)量系數(shù)

S30，

號(hào)旦〃30。3030

名稱(chēng)n"Z

kWKd~kWAvarkV-A

金屬切

120500.20.51.731017.3

削機(jī)床

2通風(fēng)機(jī)230.80.80.752.41.8

3電阻爐120.7101.40

235513.819.1

取KEp=0.95KL34.

車(chē)間總計(jì)13.118.522.7

q=0.975

3、已知某機(jī)修車(chē)間的金屬切削機(jī)床組,擁有380V

的三相電動(dòng)機(jī)7.5kw3臺(tái)，4kw8臺(tái)三kwl7臺(tái)，1.5kwl0

臺(tái)。試用二項(xiàng)式法來(lái)確定機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。

角尾：由附錄表1§/f§-/?=0.14,c=0.4,x=5,cos(p-0.5,tan^9=1.73o

設(shè)備總?cè)萘繛镻e=120.5kWo

X臺(tái)最大容量的設(shè)備容量為Px=P5=7.5kWX

3+4kWX2=30.5kW

有功計(jì)算負(fù)荷為

P30=0.14X120.5Kw+0.4X30.5Kw=29.1Kw

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為

Q30=29.1KwX1.73=50.3kvar

視在計(jì)算負(fù)荷為

29.UWucc八，“

----------=58.2ZV-A

0.5

計(jì)算電流為

5S.2kV-A

=88.4A

6x0.38此

4、某機(jī)修車(chē)間380V線(xiàn)路上，接有金屬切削機(jī)床

電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW(其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kWl

臺(tái)，4Kw3臺(tái)，2.2Kw7臺(tái))，通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共3kW,電

阻爐1臺(tái)2kWo試用二項(xiàng)式法來(lái)確定機(jī)修車(chē)間380V

線(xiàn)路的計(jì)算負(fù)荷。

解：先求各組的它和叱

(1)金屬切削機(jī)床組

由附錄表1查得b=0.14,c=0.4,x=5,cos。=0.5,

tan(p—1.73,

^(i)=0.14X50kw=7kW

cP=0.4(7.5kwXl+4kwX3+2.2kwX1)

=8.68kw

(2)通風(fēng)機(jī)組

查附錄表1得b=0.65,c=0.25,x=5,cos夕=0.8,tan^=0.75,

花⑵=0.65X3kw=1.95kw

*⑦=0.25X3kw=0.75kw

(3)電阻爐

查附錄表1得b=0.7,c=0,x=0,cos9=1,tan(p=0,故

⑶=0.7X2kw=1.4kw

*3)=0

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

負(fù)荷為

P30=(7+1.95+1.4)+8.68=19kw

Q30=(7X17.3+1.95X0.75+0)+8.68X1.73

=28.6kvar

830=V192+28.62JtV-A=34.3&V?A

T-34.3kV-A

=52.1A

6x0.38此

從計(jì)算結(jié)果可以看出，按二項(xiàng)式法計(jì)算的結(jié)果比

按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果大得比較多，這也更為合理。

按一般工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求，以上計(jì)算可列成下表所

示電力負(fù)荷計(jì)算表。

用電

二項(xiàng)

設(shè)備設(shè)備臺(tái)COS"

序容量式系tan計(jì)算負(fù)荷

組名數(shù)(P

數(shù)

稱(chēng)

總最大

P、

3臺(tái)PekW〃30。30S30/30

容量bc~kW

kWkvarkV-A彳

數(shù)臺(tái)數(shù)

07+12.

切削210.0.1.7

20550*8.61+1

機(jī)床.7453

1485.0

01.91.4

通風(fēng)0.0.0.7

22533*5+06+0

機(jī)6585

25.75.56

電阻0.

310200101.40

爐7

28.34.

總計(jì)23551952.1

63

5、如圖所示220/380V三相四線(xiàn)制線(xiàn)路上，接有

220V單相電熱干燥箱4臺(tái)，其中2臺(tái)10kW接于A

相，1臺(tái)30kW接于B相，1臺(tái)20kW接于C相。另

有380V單相對(duì)地焊機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)14kW(e=100%)

接于AB相間，1臺(tái)20kw(￡=100%)接于BC相間，

1臺(tái)30kW(e=60%)接于CA相間。試求此線(xiàn)路的

解：(1)電熱干燥箱的各相計(jì)算負(fù)荷

查附錄表1得Kd=0.7,cos夕=1,tan9—0oI十算其有功I十

算負(fù)荷：

A相P3o.A（i）=Kdp=0.7X2X10kw=14kw

B相P30.B⑴=Kd?=0.7X1X30kw=21kw

C相P3o.c（i）=KdP“=0.7X1X20kw=14kw

（2）焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷

先將接于CA相間的30kw（￡=60%）換算至￡

=100%的容量，即

PCA=V（16x30KW=23ZW

查附錄表1得K”=0.35,cos0=0.7,tanQ=1.02；再由表2-

3查得30=0.7時(shí)的功率換算系數(shù)

===(=

PAB-A=PBC-B:PCA-C=°?8,PAB-BPBC-C=PCA-A=0,2,QAB-AIBC-BQCA-C=622,

qAB—B二qBC-C=QCA-A=°?8o因此對(duì)焊機(jī)換算到各相的有功和

無(wú)功設(shè)備容量為

A相PA=0.8x2x14kW+0.2x23kW=21kW

QA=0.22x2x1var+0.8x23kvar=24.6kvar

B相PB=0.8x20kW+0.2x2xl4&W=21.6攵W

QB=0.22x20kvar+0.8x2x14攵var=26.8攵var

C相Pc=0.8x23kW+0.2x20kW=22AkW

Qc=0.22x23kvar+0.8x20%var=21.Uvar

各相的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為

A相%J\J.n(NJ=0.35x27ZW=9.45kW

Q30A(2)=0.35x24.6kvar=8.6Rvar

B相心o.5(2)=0.35x21.6攵W=7.56ZW

Q30刈2)=0.35x26.8^var=9.38%var

C相P30C(2)=0.35x22.4ZW=7.84ZW

Q30c(2)=035x21.Uvar=7.39kvar

（3）各相總的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷

A相鳥(niǎo)。.A=-1)+-41W+9451W=23.5kW

Q30.A=030.42)=8.61攵var

B相P36B=6。項(xiàng)1)+-2)=21W+7.56攵W=28.6攵W

Q30.B~030.3(2)=938%var

C相3.c=舄。8）+%c⑵=14kW+7.84kW=21.8ZW

Q30c=Q30.c（2）=7.39女var

（4）總的等效三相計(jì)算負(fù)荷

因B相的有功計(jì)算負(fù)荷最大，故取B相計(jì)算等效三相

計(jì)算負(fù)荷，由此可得

鳥(niǎo)。=3608=3x28.6W=85.8W

Q30=3030.8=3x9.38%var=28.1%var

530=7^0+QL=585.82+28.F&v,A=903^y.A

/_S3。_90”A_

‘°一欣N-gx038kV1

6、某廠(chǎng)壓變電所裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。已知變電所

低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷為650kW,無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為

800kvar。為了使工廠(chǎng)（變電所高壓側(cè)）的功率因數(shù)不低

于0.9,如在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償

時(shí)，需裝設(shè)多少補(bǔ)償容量?并問(wèn)補(bǔ)償前后工廠(chǎng)變電所所

選主變壓器容量有何變化？

解：（1）補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)

變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為

S3O0）=V6502+8002JIV-A=103MV?A

主變壓器容量選擇條件為SM》S3。⑵，因此未進(jìn)行無(wú)

功補(bǔ)償時(shí)，主變壓器容量應(yīng)選為1250kV-A（參看附錄

表5)o

這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos夕⑵二650/

1031=0.63

(2)無(wú)功補(bǔ)償容量

按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cos^0.9,考慮到變

壓器本身的無(wú)功功率損耗AQT遠(yuǎn)大于其有功功率損耗

△PT,一般△QT=(4?5)Z\PT,因此在變壓器低壓側(cè)

進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于

0.90,取cos/=0.92。

低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：

Qc=650X(tanarccosO.63—tanarccosO.92)kvar

=525kvar

取QC=530kvar

(3)補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù)

補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為

.⑵="so?+(8oo—530)2kv?A=704kV,A

因此主變壓器容量可改選為800kV-A,比補(bǔ)償前

容量減少450kV?Ao

變壓器的功率損耗為

△015s3O(2)=0.015x704kV?A=10.6kW

△。產(chǎn)0.06sso。尸0.06X704kV,A=42.2kvar

變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為

p；o(1)=650kW+10.6KW=661kW

&o(i)=(800—530)kvar+42.2kvar=312kvar

22

s^0(l)=V66i+3i2kV-A=731kV,A

補(bǔ)償后工廠(chǎng)的功率因數(shù)為

cos“二％/s嬴=661/731=0.904

7、有一380V三相線(xiàn)路，供電給下表所示4臺(tái)電

動(dòng)機(jī)。試計(jì)算該線(xiàn)路的尖峰電流。

電動(dòng)機(jī)

參數(shù)MlM2M3M4

額定電流九

/A5.8535.827.6

起動(dòng)電流40.635197193.2

/、,/A

解：電動(dòng)機(jī)M4的/「/J193.2A-27.6A=165.6A為

最大，線(xiàn)路的尖峰電流為：

ipk=0.9X(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A

弟二早

1、什么叫短路?短路故障產(chǎn)生的原因有哪些?短路對(duì)電

力系統(tǒng)有哪些危害？

短路就是指不同的電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分

對(duì)地之間的低阻性短接。

短路的原因：絕緣損壞、過(guò)電壓、外力損傷、違

反操作規(guī)程、動(dòng)物造成等。

短路對(duì)電力系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生很大的電動(dòng)力、很

高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常

運(yùn)行；停電、電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平

衡電流、不平衡逆變磁場(chǎng)、電磁干擾等出現(xiàn)。

2、短路有哪些形式?哪種短路形式的可能性最大?哪些

短路形式的危害最為嚴(yán)重？

短路的形式有：三相短路，兩相短路，單相短路。

發(fā)生單相短路可能性最大。三相短路的短路電流最大,

因此造成的危害最大。

3、什么叫無(wú)限大容量的電力系統(tǒng)?它有什么特點(diǎn)?在無(wú)

限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流將如何變化?

能否突然增大？

無(wú)限大容量的電力系統(tǒng)，是指供電容量相對(duì)于用戶(hù)

供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。特點(diǎn)是，當(dāng)用戶(hù)供

電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所

饋電母線(xiàn)上的電壓能基本維持不變。在無(wú)限大容量系

統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，由于負(fù)荷阻抗和部分線(xiàn)路阻抗被短

路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。但是由

于電路中存在著電感，電流不能突變，因而引起一個(gè)

過(guò)度過(guò)程，即短路暫態(tài)過(guò)程。最后短路電流達(dá)到一個(gè)

新的穩(wěn)定狀態(tài)。

6、什么叫短路計(jì)算電壓?它與線(xiàn)路額定電壓有什么關(guān)

系？

由于線(xiàn)路首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線(xiàn)路

首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線(xiàn)路額定電壓

UN高5%

8、對(duì)一般開(kāi)關(guān)電器，其短路動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)

的條件各是什么？

動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件：

熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件：中＞f

計(jì)算題

1、某工廠(chǎng)供電系統(tǒng)如下圖所示。已知電力系統(tǒng)

出口斷路器為SN10—10II型。試求工廠(chǎng)變電所高壓

10kV母線(xiàn)上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線(xiàn)上k-2點(diǎn)短

路的三相短路電流和短路容量。

lOkVS9^(xx)380V

(Dynll)

解：1.求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量

(i二10.5kV)

(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：由附錄表8查得SN10-10H型

斷路器的斷流容量S0,二500MV-A,

XI=0.22Q

工7—500MV-A

2)架空線(xiàn)路的電抗:查表3-1得X0=0.35c/km

X2=X0/=0.35(。/km)x5km=1.75Q

3)繪kT點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總電抗為

=X)+X2=0.22Q+1.75Q=1.970

(2)計(jì)算三相短路電流和短路容量

1)三相短路電流周期分量有效值

(3)_10.5ZV

k-l一=3.08公

V3X6x1.97。

￡"-1)

2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

-⑶=/￡）=/僅=3,O8M

3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效

值

瑤）=2.55/2）=2.55x3.08抬=7.85公

/牛=1.51/"⑶=1.51x3.08M=4.65M

4）三相短路容量

Sf；=A/3x10.5kVx3.08M=56.QMV-A

2.求k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（UJ0.4kV）

1）電力系統(tǒng)的電抗

『=嗎=（04%V）2

-4

1-$7-500MV-A=3.2X10Q

2）架空線(xiàn)路的電抗

X；=X0/（存）2=0.35（0/加）x56x（《黑）2=2.54X10-3Q

3）電力變壓器的電抗：由附錄表5得4％二5

￡1%空=二、（。4匹）2

X3=X4=8義10-3。

100SN100IOOOJIV-A

4）繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如上圖b所示，并計(jì)算其

總電抗：

=x+x+x//xX3X4

XE（*-2）1234=X,+x2+

X3+X4

=3.2xl0-4Q+2.54xl0-3Q+2——=6.86x10%

2

（2）計(jì)算三相短路電流和短路容量

1）三相短路電流周期分量有效值

倡=急T石黑而…

2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

"⑶=/￡)=%)2=33.7公

3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效

值

塌)=1.84/"⑶=1.84x33.7M=62.0乂

=1.09/"⑶=1.09x33.7M=36.7公

4）三相短路容量

眶=描,2咽=V3x0.4ZrVx33.7M=23.3MV-A

在工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，往往只列短路計(jì)算表，如下

表所不。

短路計(jì)算表

短三相短路容量

三相短路電流/kA

路/MV?A

計(jì)算

/"⑶7(3)1/(3)

，OOshs儼

八占、、

k-l3.083.083.087.854.6556.0

k-233.733.733.762.036.723.3

2、某工廠(chǎng)供電系統(tǒng)如下圖所示。電力系統(tǒng)出口

斷路器為SN10—10n型。試用標(biāo)幺制法計(jì)算系統(tǒng)中

k-1點(diǎn)和k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。

Sd=1OOMV?A,UcX=10.5JtV,Uc2=OAkV

Sd1OOMV,A

=5.50姑

d'M有X1O.5ZV

/-I100MV-A……

-=------=144M

,3x0.4匹

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

由附錄表8查得Sm=500MV-A

「IQOMVA八c

XI—―-。?2

1500MV-A

⑵架空線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值

由表3-1查得X。=0.35Q/hw

X；=0.35(Q/km)x5kmxi00MV'=1.59

2(IOS"

3)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值

由附錄表5查得，uk%=5

3

AV*,=AV*=--5-X--1--0-0--M-V--A--=-5--x-l-O-O--x-l-O---A-:-V-.-A

34100xl000Z:V-A100x1000吐A

繪短路等效電路圖如下圖所示:

，-2-

0.21.59

________rwvx

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)總電抗標(biāo)幺值

X"、=X：+X；=0.2+1.59=1.79

乙(K-IL

(2)三相短路電流周期分量有效值

Lil

(3)5.50M

=3.07加

k-lV*

八Z(J)1.79

(3)其他三相短路電流

/⑶=R)=噌=3.07公

器)=2.55x3.07乂=7.83公

/濟(jì)=1.51x3.07姑=4.64公

(4)三相短路容量

100MVA

=55.9MV-A

AZ(4-1)1.79

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)總電抗標(biāo)幺值

X*=X：+X；+X；//X：=0.2+1.59+-=4.29

KX)1Z。4

(2)三相短路電流周期分量有效值

r(3)一Lil144M

&-2*=33.6公

AZ("2)4.29

（3）其他三相短路電流

/”⑶=，-33.6公

噌)=1.84x33.6姑=61.8公

/￡)=1.09*33.6/=36.6姑

（4）三相短路容量

c(3)_Sd100W/1

%-2一=23.3MV-A

Xx(?-2)4.29

由此可見(jiàn)，采用標(biāo)幺制法的計(jì)算結(jié)果與歐姆法計(jì)算的

結(jié)果基本相同。

3、已知工廠(chǎng)變電所380V側(cè)母線(xiàn)上接有250kW

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，平均cos°=o.7,效率產(chǎn)0.75,380V母

線(xiàn)的短路電流/心=33.7人塌）=62.0公；該母線(xiàn)采用

LMY-100X10的硬鋁母線(xiàn),水平平放,檔距為900mm,

檔數(shù)大于2,相鄰兩相母線(xiàn)的軸線(xiàn)距離為160mm。試求

該母線(xiàn)三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力，并校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)

定度。如果此母線(xiàn)的短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.6s,低壓

斷路器的斷路時(shí)間為0.1s。該母線(xiàn)正常運(yùn)行時(shí)最高溫

度為55。。。校驗(yàn)其熱穩(wěn)定度。

解：1.計(jì)算母線(xiàn)短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力

電動(dòng)機(jī)額定電流為

250ZW

1N.M=0.724公

V3x380Vx0.7x0.75

由于>0.01/<3),該電動(dòng)機(jī)的反饋電流沖擊值為

ish.M=6.5xlx0.724M=4.7M

因此母線(xiàn)在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為

/⑶=6(琮)+m)2，*10-7%/儲(chǔ)

l09w

=V3(62.0X10371+4.7X103A)2X——xlO-7?///12=4334N

0.16/n

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

母線(xiàn)在心作用時(shí)的彎曲力矩為

*理=4334NX0.9*390M，〃

1010

母線(xiàn)的截面系數(shù)為

W=—=?Im.xOQlm=,667x]0-s/

66

母線(xiàn)在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為

M_390N?m

=234x1()6&=23

W-1.667x10-5m3

硬鋁母線(xiàn)(LMY)的允許應(yīng)力為

(7al=JOMPa>ac=23AMPa

由此可見(jiàn)該母線(xiàn)滿(mǎn)足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。

3.母線(xiàn)滿(mǎn)足短路熱穩(wěn)定度的最小允許截面

附錄表7c=87A”//WM2,圖3T2%=55。。曲線(xiàn)得

424

KL?0.5X10A-5/m/n

tjina=tk+0.05s=top+toc+0.05s=0.6s+0.1s+0.05s=0.75s

-=/f)=33,7x1()34x——，史5s———335mm2

C87AJS/7WM2

母線(xiàn)截面為4二100乂10租〃尸1000的2＞一，該母線(xiàn)

滿(mǎn)足短路熱穩(wěn)定度要求。

第四章

1、開(kāi)關(guān)觸頭間產(chǎn)生電弧的根本原因是什么？發(fā)生

電弧有哪些游離方式?其中最初的游離方式是什么？維

持電弧主要靠什么游離方式？

產(chǎn)生電弧的原因：觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，觸頭本身

及觸頭周?chē)慕橘|(zhì)中含有大量可被游離的電子，在外

加電壓足夠大時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電游離而發(fā)生電弧。

產(chǎn)生電弧的游離方式：

(1)熱電發(fā)射：觸頭分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，陽(yáng)極表面大電

流收縮集中，出現(xiàn)熾熱光斑，溫度很高，觸頭表面電

子吸收熱能，發(fā)射到觸頭間隙，形成自由電子。

(2)高電場(chǎng)發(fā)射：觸頭開(kāi)斷初，電場(chǎng)強(qiáng)度大，觸

頭表面電子被強(qiáng)行拉出。

(3)碰撞游離：高速電子碰撞中性質(zhì)點(diǎn)，使中性

質(zhì)點(diǎn)變成正離子和自由電子，當(dāng)離子濃度足夠大時(shí)，

介質(zhì)擊穿產(chǎn)生電弧。

(4)熱游離：電弧中心溫度高達(dá)10000攝氏度,

電弧中的中性質(zhì)點(diǎn)游離為正離子和自由電子。

最初的游離方式：熱電發(fā)射。

維持電弧主要靠:碰撞游離產(chǎn)生電弧熱游離維

持電弧。

2、使電弧熄滅的條件是什么？熄滅電弧的去游離

方式有哪些?開(kāi)關(guān)電器中有哪些常用的滅弧方法？

電弧熄滅的條件：

去游離率,游離率

熄滅電弧的去游離方式：

正負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的“復(fù)合”，重新成為中性質(zhì)點(diǎn)

正負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的“擴(kuò)散”，使電弧區(qū)帶電質(zhì)點(diǎn)

減少

開(kāi)關(guān)電器中常用的滅弧方法

速拉滅弧法、冷卻滅弧法、吹弧滅弧法、長(zhǎng)弧

切短滅弧法、粗弧切短滅弧法、狹溝滅弧法、真空滅

弧法、SF6滅弧法。

3、高壓隔離開(kāi)關(guān)有哪些功能?有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

隔離高壓電源、保證設(shè)備和線(xiàn)路的安全檢修。斷開(kāi)

后有明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)間隙，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置，不

允許帶負(fù)荷操作，可以通斷不超過(guò)2A的空載變壓器、

電容電流不超過(guò)5A的空載線(xiàn)路，與高壓斷路器配合

使用。

4、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)有哪些功能?它可裝設(shè)什么保護(hù)

裝置?它靠什么來(lái)進(jìn)行短路保護(hù)？

功能：具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，能通斷一定的負(fù)荷

電流和過(guò)負(fù)荷電流。

可裝設(shè)熱脫扣器保護(hù)裝置，它與高壓熔斷器串聯(lián)

使用，借助熔斷器來(lái)進(jìn)行短路保護(hù)。

5、高壓斷路器有哪些功能？

功能：能通斷負(fù)荷電流和短路電流，并能在保護(hù)

裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。

8、電力變壓器并列運(yùn)行必須滿(mǎn)足哪些條件？

(1)變壓器的一、二次額定電壓必須對(duì)應(yīng)相等。

(2)變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。

(3)變壓器的連接組別必須相同。

(4)變壓器的容量盡量相同或相近，最大容量與

最小容量之比不超過(guò)3：1。

9、電流互感器和電壓互感器使用時(shí)注意事項(xiàng)？

電流互感器使用注意事項(xiàng)：

(1)工作時(shí)二次側(cè)不得開(kāi)路，

(2)二次側(cè)有一端必須接地，

(3)電流互感器在連接時(shí)，要注意其端子的

極性。

電壓互感器的使用注意事項(xiàng)：

(1)工作時(shí)二次側(cè)不得短路，

(2)二次側(cè)有端必須接地，

(3)互感器在連接時(shí)注意其端子的極性。

第五章

1、高、低壓線(xiàn)路的接線(xiàn)方式有哪幾種？

接線(xiàn)方式有：放射式、樹(shù)干式、環(huán)形。

2、架空線(xiàn)路和電纜線(xiàn)路的組成。

組成：導(dǎo)線(xiàn)、電桿、絕緣子、線(xiàn)路、金具等。

3、導(dǎo)線(xiàn)和電纜的選擇應(yīng)滿(mǎn)足哪些條件？

發(fā)熱條件，電壓損耗條件，經(jīng)濟(jì)電流密，機(jī)械強(qiáng)度。

計(jì)算題

1、有一條采用BLX-500型鋁芯橡皮線(xiàn)明敷的220

/380V的TN-S線(xiàn)路，線(xiàn)路計(jì)算電流為150A,當(dāng)?shù)刈?/p>

熱月平均最高氣溫為+30?！?。試按發(fā)熱條件選擇此線(xiàn)路

的導(dǎo)線(xiàn)截面。

解：(1)相線(xiàn)截面&的選擇

查附錄表19-1得環(huán)境溫度為30?！銜r(shí)明敷的

BLX-500型截面為50mm2的鋁芯橡皮線(xiàn)的

Ia/=163A>I30=150A,滿(mǎn)足發(fā)熱條件。因此相線(xiàn)截面選

2

為Ap=50nun。

(2)中性線(xiàn)截面A。的選擇

2

按A。，。.5Ap,A0=25nuno

(3)保護(hù)線(xiàn)截面A%的選擇

由于A0>35mn]2,故選A%20.5Ar25nnn2。

所選導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)可表示為：

BLX-500-(3X50+1X25+PE25)o

2、上題所示TN-S線(xiàn)路，如果采用BLV-500型鋁

芯塑料線(xiàn)穿硬塑料管埋地敷設(shè)，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁?/p>

為+25。°。試按發(fā)熱條件選擇此線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)截面及穿線(xiàn)管

內(nèi)徑。

解：查附錄表19-3得+25。。時(shí)5根單芯線(xiàn)穿硬塑

料管(PC)的BLV-500型截面為120mnP的導(dǎo)線(xiàn)允許載

流量Ijl60A>I30=150AO

因此按發(fā)熱條件，相線(xiàn)截面選為1201nlIP。

中性線(xiàn)截面按A020.5A/選A0二70mnP。

保護(hù)線(xiàn)截面按A「E20.5A。，選人所二70nlm2。

穿線(xiàn)的硬塑料管內(nèi)徑查附錄表19-3中5根導(dǎo)線(xiàn)穿

管管徑(A/120mm?)為80nlln。

選擇結(jié)果可表示為：

BLV-500-(3X120+1X70+PE70)-PC80,其中PC為硬塑

管代號(hào)。

3、有一條用LGJ型鋼芯鋁線(xiàn)架設(shè)的5km長(zhǎng)的

35kV架空線(xiàn)路，計(jì)算負(fù)荷為2500kW,cos*0.7,

Tmax=4800ho試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱條件和

機(jī)械強(qiáng)度。

解：(1)選擇經(jīng)濟(jì)截面

2500kW

Lo“3。二58.9A

也加COS。V3x35^Vx0.7

由表5-3查得由表.15A/mm2

2

A,,二一58.9一，二51.2mm

1.15A/mm-

選標(biāo)準(zhǔn)截面50mnP,即選LGj-50型鋼芯鋁線(xiàn)。

(2)校驗(yàn)發(fā)熱條件

查附錄表16得LGJ-50的允許載流量I”二178A〉

I30=58.9A,滿(mǎn)足發(fā)熱條件。

(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

查附錄表14得35kV架空鋼芯鋁線(xiàn)的最小截面

2

Amin=35mm<A=50mm?,選LGJ-50型鋼芯鋁線(xiàn)也滿(mǎn)足機(jī)

械強(qiáng)度要求。

4試驗(yàn)算3題所選LGJ-50型鋼芯鋁線(xiàn)是否滿(mǎn)足允

許電壓損耗5%的要求。已知該線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)為水平等距排

列，相鄰線(xiàn)距為1.6m。

解：由上題知P30=2500kW,cos尸0.7,因此tan*l,

Q,0=2500kvaro

用A=50mm?和26X1.6m=2ni查附錄表6,得

R()=0.68Q/km,Xo=0.39Q/km。

線(xiàn)路的電壓損耗為

AU250(Wx(5x0.68)Q+2500。vaix(5x0.39)Q=382V

35kV

線(xiàn)路的電壓損耗百分值為

△U%=l0°x382Jl.=5%

3500Va,

選LGJ-50型鋼芯鋁線(xiàn)滿(mǎn)足電壓損耗要求。

5、某220/380V線(xiàn)路，采用

BLX-500-（3X25+1X16）mnr的四根導(dǎo)線(xiàn)明敷,在距線(xiàn)

路首端50m處，接有7kW電阻性負(fù)荷，在線(xiàn)路末端（線(xiàn)

路全長(zhǎng)75m）接有28kW電阻性負(fù)荷。試計(jì)算該線(xiàn)路的

電壓損耗百分值。

解：查表5-4得046.2kW*111/mm2,而

￡M=7kWx50m+2SkWx75〃尸245OkW.m

△U%==.2450

=2.12%

CA46.2x25

6、某220/380V的TN-C線(xiàn)路，如下圖所示。線(xiàn)路

擬采用BX-500型銅芯橡皮絕緣線(xiàn)戶(hù)內(nèi)明敷,環(huán)境溫度

為30℃,允許電壓損耗為5%。試選擇該線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)截

面。

解：（1）線(xiàn)路的等效變換

將圖a所示帶均勻分布負(fù)荷的線(xiàn)路，等效變換為圖

b所示集中負(fù)荷的線(xiàn)路。

30m____50m

11Im1111

40m0.4kW/m

cos$>=0.8

20kW

cos夕一0.8

40m

20kW

-?jl5kvar

20kW

寸15kvar

b)

原集中負(fù)荷Pi=20ZW,cos夕|=0.8,tan%=0.75,

0=20ZWx0.75=15kvar。

原分布負(fù)荷P2=0.4(ZrW/m)x50/n=2QkW,cos(p2=0.8,tan=0.75,

故%=20kWx0.75=15kvar。

(2)按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線(xiàn)截面線(xiàn)路中的最大負(fù)

荷(計(jì)算負(fù)荷)為

尸=億+P2=20kW+2QkW=4QkW

Q=劣+%=15kvar+15kvar=30&var

2

S=正+02=74()2+3OA：V.A=50kV-A

S=50ZV?A=76A

同N~百x0.38匹—

查附錄表19-1,得BX-500型導(dǎo)線(xiàn)A=IO1,在30℃

明敷時(shí)的&=77A〉/=76A。因此可選3根BX-500-1X10

導(dǎo)線(xiàn)作相線(xiàn),另選1根BX-500-1X10導(dǎo)線(xiàn)作PEN線(xiàn)。

（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

查附錄表15,室內(nèi)明敷銅芯線(xiàn)最小截面為1版,

以上所選導(dǎo)線(xiàn)滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度要求。

（4）校驗(yàn)電壓損耗

查附錄表6,BX-500-1X10導(dǎo)線(xiàn)的電阻4=2.19。/6，

電抗（線(xiàn)距按150加計(jì)）X°=0.31Q/6。線(xiàn)路的電壓損

耗為

△U—[(/?!Lj+p?L?)R。+(qJi+%乙2)*()]/UN

=[(20x0.04+20x0.055)x2.19+(15x0.04+15x0.055)xO.31]/0.38

=12V

At/%=100A(7/(/,v=100x12V/380V=3.2%<=5%

所選BX-500-1X10型銅芯橡皮絕緣線(xiàn)滿(mǎn)足允

許電壓損耗要求。

弟八早

1、供電系統(tǒng)中有哪些常用的過(guò)電流保護(hù)裝置?對(duì)保護(hù)

裝置有哪些基本要求？

過(guò)電流保護(hù)裝置：熔斷器、低壓斷路器、繼電保

護(hù)。

基本要求：選擇性、速動(dòng)性、可靠性、靈敏度(靈

敏系數(shù)s,=&)。