《工廠供電》習(xí)題解答

1、 高專工廠供電習(xí)題解答 劉介才 編 前 言 本習(xí)題解答是應(yīng)采用本人編工廠供電高專教材的部分任課教師的要求、并在出版社有關(guān)編輯的大力支持下編寫的，供教師教學(xué)和批改學(xué)生作業(yè)時(shí)參考。由于習(xí)題中涉及的一些技術(shù)參數(shù)大多有一定的選取范圍，而從技術(shù)圖表上查得的數(shù)據(jù)也不可能絕對(duì)精確，因此習(xí)題解答應(yīng)著重注意其解題的方法步驟，而答案不一定是唯一的，僅供參考。本習(xí)題解答不宜在學(xué)生中傳播，以免有的學(xué)生盲目抄襲，影響其獨(dú)立完成作業(yè)、培養(yǎng)解決技術(shù)問(wèn)題的能力。如有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，歡迎批評(píng)指正。目錄第一章 工廠供電概論 習(xí)題解答-第三章 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 習(xí)題解答-第四章 短路電流計(jì)算及變配電所電氣設(shè)備選擇 習(xí)題解答-

2、第五章 工廠電力線路及其選擇計(jì)算 習(xí)題解答-第六章 工廠供電系統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù) 習(xí)題解答-第七章 工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動(dòng)裝置 習(xí)題解答-第八章 防雷、接地及電氣安全 習(xí)題解答-第九章 節(jié)約用電、計(jì)劃用電及供電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù) 習(xí)題解答-第一章 工廠供電概論習(xí)題解答解：變壓器1的一次側(cè)額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同，即為10.5kV。變壓器1的二次側(cè)額定電壓應(yīng)比線路L1末端變壓器2的一次額定電壓高10，即為242kV。故變壓器1的額定電壓應(yīng)為10.5242kV。線路WL1的額定電壓應(yīng)與變壓器2的一次額定電壓相同，即為220kV。線路L2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3

3、8.5kV，正好比35kV高。 解：發(fā)電機(jī)的額定電壓應(yīng)比6線路額定電壓高，因此發(fā)電機(jī)的額定電壓應(yīng)為6.3。變壓器的一次額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同，故其一次額定電壓應(yīng)為6.3。的二次額定電壓應(yīng)比35線路額定電壓高，故其二次額定電壓應(yīng)為38.5。 因此變壓器的額定電壓應(yīng)為6.338.5。變壓器的一次額定電壓應(yīng)與35線路的額定電壓相同，即其一次額定電壓應(yīng)為35kV。的二次額定電壓應(yīng)比10kV電網(wǎng)電壓高，即其二次額定電壓應(yīng)為11kV。因此變壓器的額定電壓應(yīng)為3511kV。變壓器的一次額定電壓應(yīng)與6kV線路的額定電壓相同，即其一次額定電壓應(yīng)為6kV。的二次額定電壓應(yīng)比220380電壓高，即其二次額

4、定線電壓應(yīng)為0.4kV。因此變壓器T 3的額定電壓應(yīng)為 6 / 0.4kV。解：該變電所白天的電壓偏差按式（1-4）計(jì)算為：該變電所晚上的電壓偏差按式（1-4）計(jì)算為：因此該變電所晝夜的電壓偏差范圍為-5.26%+7.89%。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 解：該系統(tǒng)的接地電容電流按式（1-3）計(jì)算為： 由于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。第三章工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 習(xí)題解答3-1 解：（一）機(jī)床組計(jì)算負(fù)荷：查附表8得=0.180.25(取0.2

5、),因此(二)通風(fēng)機(jī)組計(jì)算負(fù)荷:查附表8得(取0.8),因此 (三)車間總的計(jì)算負(fù)荷:取因此 負(fù)荷計(jì)算表見(jiàn)書末習(xí)題3-1參考答案所列，此略。 3-2 解：（一）機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷：查附表8，得（取0.2）,因此 (二)起重機(jī)的計(jì)算負(fù)荷:查附表8，得起重機(jī)在時(shí)的(取0.15),。而起重機(jī)在時(shí)的容量為5.1kW,故由式(3-16)得時(shí)的容量為 因此其計(jì)算負(fù)荷為: (三)通風(fēng)機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷:查附表8得(取0.8),因此 (四)點(diǎn)焊機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷:查附表8得點(diǎn)焊機(jī)在時(shí)的。而點(diǎn)焊機(jī)在時(shí)的容量為105kW。故由式（3-11）得時(shí)的容量為： 因此其計(jì)算負(fù)荷為： （五）車間總的計(jì)算負(fù)荷：取，因此 負(fù)荷計(jì)算表如書

6、末習(xí)題3-2參考答案所列，此略。3-3 解：（一）用需要系數(shù)法計(jì)算查附表8得小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)組的需要系數(shù)為（取0.2),。因此 （二）用二項(xiàng)式法計(jì)算查附表8得二項(xiàng)式系數(shù)，最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)。因此 負(fù)荷計(jì)算表如書末習(xí)題3-3參考答案所列，此略。3-4 解：?jiǎn)蜗嗉訜崞靼雌淙萘勘M可能三個(gè)相均衡分配，因此一相裝3臺(tái)1kW的，另兩相各裝1臺(tái)3kW的。等效三相計(jì)算負(fù)荷按3kW的3倍計(jì)算。查附表8得因此 3-5解：（一）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（）換算成時(shí)的有功容量（kW）。由附表8查得其，因此按式（3-1 5）可得其有功容量為： 2將接于BC相間的1臺(tái)17kVA（）

7、換算成相同的有功容量（kW）。其，因此其有功容量為： 3將接于CA相間的2臺(tái)10.3kVA()換算成時(shí)的有功容量(kW)。其，因此其有功容量為： 4弧焊機(jī)換算至各相的有功和無(wú)功容量：由表3-3查得時(shí)的功率換算系數(shù)，=-0.27,因此由式(3-28)式(3-33)可得各相的有功和無(wú)功容量為:A相 B相 C相 5.弧焊機(jī)各相的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷:查附表8得其，因此各相的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為：A相 B相 C相 （二）電熱箱各相的計(jì)算負(fù)荷1A相電熱箱的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：查附表8得因此 2B相電熱箱的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： 3C相電熱箱的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： （三）線路上總的計(jì)算負(fù)荷1各相總的有功和無(wú)功

8、計(jì)算負(fù)荷：A相 B相 C相 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(lái)計(jì)算總的等效三相計(jì)算負(fù)荷： 3-6 解:(一)變電所一次側(cè)(10kV)的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)1.變電所變壓器的功率損耗:變壓器二次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 按式(3-37)得 按式(3-38)得 2.變電所一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷: 3.變電所一次側(cè)的功率因數(shù):因 故 (二)按一次側(cè)(10kV)提高到0.90,低壓側(cè)(380V)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):因 故 2.按提高到0.92計(jì)算,低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量:按式(3-42)計(jì)算為 3-7解：（一）估算該廠的計(jì)算負(fù)荷查附表9,

9、得因此 （二）計(jì)算該廠的年有功電能消耗量一班制取年工作小時(shí)=2000h，年平均有功負(fù)荷系數(shù)年平均無(wú)功負(fù)荷系數(shù),由此可得年有功電能消耗量 =0.752044kW2000h=3066kW.h年無(wú)功電能消耗量 3-8 解:(一)需裝設(shè)的電容器容量和個(gè)數(shù)時(shí),;時(shí),。因此按式（3-42）得電容器容量為： kvar需裝BWF10.5-30-1型電容器個(gè)數(shù)為: 考慮到單相電容器在三相電路中平均分配,選取=57.(二)無(wú)功補(bǔ)償后減少的視在計(jì)算負(fù)荷無(wú)功補(bǔ)償后的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為： 無(wú)功補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷為: 而補(bǔ)償前的視在計(jì)算負(fù)荷為: kVA因此補(bǔ)償后減少的計(jì)算負(fù)荷為: 3-9 解； 由上表可以看出，M 2的=2

10、27A-32.4A=194.6A為最大，因此該線路的尖峰電流為： =287A而該線路的計(jì)算電流為： A= 88.2A第四章 短路電流計(jì)算及變配電所電氣設(shè)備選擇 習(xí)題解答4-1 解：（一）繪短路計(jì)算電路圖如下： （附圖3）（二）計(jì)算k-1點(diǎn)的三相短路電路中各元件的電抗及三相短路電流和短路電流（=10.5kV）1.電力系統(tǒng)的電抗: 2電纜線路的電抗：查表4-1得km，因此 3繪點(diǎn)短路的等效電路圖如下：（附圖4）4短路電路總電抗： 5點(diǎn)的三相短路電路和短路容量：（1）三相短路電流周期分量有效值： kA （2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值： kA （3）三相短路沖擊電流： =22.5kA （4）

11、第一個(gè)周期三相短路全電流有效值： kA=13.3kA （5）三相短路容量： MVA（三）計(jì)算點(diǎn)的三相短路電路中各元件的電抗及三相短路電流和短路容量（kV）1電力系統(tǒng)的電抗： 2電纜線路的電抗： 3電力變壓器的電抗：查附表1得因此 4繪點(diǎn)短路的等效電路圖如下：（附圖5）5短路電路總電抗： 6點(diǎn)的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： kA （2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值： kA （3）三相短路沖擊電流： kA （4）第一個(gè)周期三相短路全電流有效值： kA （5）三相短路容量： MVA 短路計(jì)算表如附錄習(xí)題4-1參考答案所列，此略。4-2 試用標(biāo)幺制法重作習(xí)題4-1

12、。解：（一）確定基準(zhǔn)值取MVA，kV，kV，而 kAkA（二）計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 2電纜線路的電抗標(biāo)幺值： 3電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：查附表1得因此 （三）繪短路等效電路圖如下：（附圖6）（四）求點(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： 2三相短路電流周期分量有效值： kA3三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值： kA4三相短路沖擊電流： kA5第一個(gè)周期三相短路全電流有效值： kA6三相短路容量： MVA（五）求點(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： 2.三相短路電流周期分量有效值： kA3三相短路次暫態(tài)電流

13、和穩(wěn)態(tài)電流有效值： kA4三相短路沖擊電流： kA5第一個(gè)周期三相短路全電流有效值： kA6三相短路容量： MVA4-3 解：（一）計(jì)算380V母線三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力由習(xí)題4-1知，380V母線的短路電流；而接于380V母線的同步電動(dòng)機(jī)的額定電流為kA 由于kA，因此需計(jì)入該電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流。該電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流為kA因此380V母線在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力N （二）校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度380V母線在作用時(shí)的彎曲力矩： Nm該母線的截面系數(shù)： 因此該母線在三相短路時(shí)受到的計(jì)算應(yīng)力為 Pa=45.8MPa而LMY型母線的允許應(yīng)力為70MPa>45.8MPa,故該母線滿

14、足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。4-4 解：已知kA，并由附表13查得。因此該母線的最小熱穩(wěn)定截面為： mm而母線實(shí)際截面為80，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度的要求。解：根據(jù)變電所有一、二級(jí)負(fù)荷的情況，確定選兩臺(tái)主變壓器，每臺(tái)容量滿足以下兩個(gè)條件：（1） kVA（2） kVA因此初步確定選兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器容量為630kVA。4-6 解：該廠補(bǔ)償后的計(jì)算電流為 A因此根據(jù)附錄表3中SN10-10型斷路器規(guī)格，可初步選SN10-10I型，其A。查附錄表3得SN10-10I型斷路器的開(kāi)斷電流kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值kA。其，不滿足要求， 因此改選SN10-10II型斷路器，其選擇校驗(yàn)結(jié)果如下表所列，完全合格。

15、故高壓斷路器規(guī)格選為SN10-10II/1000-500型。序號(hào) 裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件 SN10-10II型斷路器項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù)結(jié)論1 6kV 10kV合格2 314A 1000A合格3 20kA 31.5kA合格4 25520kA=51kA 80kA合格5 合格第五章工廠電力線路及其選擇計(jì)算 習(xí)題解答5-1 解：查附錄表19-2得25C時(shí)4根BLV-500型鋁芯塑料線穿鋼管（SC）時(shí)，相線截面為95的允許電流，穿線鋼管內(nèi)徑為70mm。PEN線截面按選為50。因此所選導(dǎo)線和穿線鋼管為： BLV-500-（395+150）-SC 70。5-2 解：查附錄表19-5得時(shí)5根BLV-5

16、00型鋁芯塑料線穿硬塑料管（PC）時(shí)，相線截面為120的允許電流。5根線穿管（PC）直徑為80mm。其N線截面按，選為70。其PE線截面按，也選為70。因此所選結(jié)果為 BLV-500-（3170+PE70）-PC 80。5-3解： （一）按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面積線路的計(jì)算電流為 A查附錄表16得C時(shí)架空敷設(shè)的相線為L(zhǎng)J-50時(shí)，其允許電流AA，滿足發(fā)熱條件要求。而其PEN線截面不小于相線截面的50%，因此PEN線采用LJ-25。（二）校驗(yàn)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度查附錄表14，得380V架空鋁絞線的最小允許截面積為16，因此采用LJ-350+25的架空線路滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。（三）校驗(yàn)線路的電壓損耗由附錄表

17、12查得：LJ-50的每相電阻線間幾何均距為600mm時(shí)，LJ-50的每相電抗。線路全長(zhǎng)m。又時(shí)，。因此kW。由此可求得線路的電壓損耗為 V 由此可見(jiàn)，采用LJ-350+125的四根架空導(dǎo)線完全滿足允許電壓損耗的要求。5-4 解：（一）計(jì)算線路的負(fù)荷功率和電流1. 變壓器S9-1000（T1）的功率損耗和負(fù)荷功率 kW kvar由于時(shí)，因此 kW 2. 變壓器S9-500（T2）的功率損耗和負(fù)荷功率 3. 計(jì)算線路的負(fù)荷電流 A（二）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面查表5-3得LJ型導(dǎo)線在年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4500h時(shí)的經(jīng)濟(jì)電流密度。因此該線路導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為 mm可初步選LJ-70型鋁絞線。（三

18、）校驗(yàn)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度查附錄表14，知10kV鋁絞線（LJ）的最小允許截面為 因此選lj-70完全滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。（四）校驗(yàn)導(dǎo)線的發(fā)熱條件查附錄表16得LJ-70在C時(shí)的 。滿足發(fā)熱條件要求。（五）校驗(yàn)線路的電壓損耗查附錄表12，得LJ-70在50C時(shí)，；在線距時(shí)，。因此線路的電壓損耗為 也滿足電壓損耗的要求，選LJ-70是正確的。5-5 解：（一）按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面線路的計(jì)算電流為 A查附錄表19-1得C時(shí)明敷的BLX-500型導(dǎo)線截面為25mm時(shí)的102AA，即選擇導(dǎo)線為BLX-500-325。（二）校驗(yàn)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度查附錄表15，知室內(nèi)明敷或穿管的絕緣鋁線的最小允許截面均為2.5mm

19、?，F(xiàn)導(dǎo)線截面為25mm，完全滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。（三）校驗(yàn)線路的電壓損耗由于16臺(tái)4kW電動(dòng)機(jī)均勻分布在30m長(zhǎng)的線路上，因此可按164kW=64kW負(fù)荷集中在線路長(zhǎng)50m-15m=35m的末端來(lái)計(jì)算其線路的電壓損耗。 由附錄表12查得BLX-500-325導(dǎo)線的電阻（按導(dǎo)線溫度C計(jì)），（按線距100mm計(jì)）。而線路的有功功率kW，線路的無(wú)功功率kvar。因此線路的電壓損耗為=8.57V 完全滿足允許電壓損耗的要求。第六章 工廠供電系統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù) 習(xí)題解答 6-1 解：（一）熔斷器及其熔體額定電流的選擇熔體額定電流需滿足下列兩個(gè)條件：（1） A（2） A查附錄表5，選 A，A，即選 RT0-1

20、00/50型熔斷器。熔斷器斷流能力的校驗(yàn)：查附錄表5，得其 kAkA。滿足要求。（二）配電線路導(dǎo)線截面及穿線塑料管內(nèi)徑的選擇查附錄表19-5，C時(shí)三根單芯線穿塑料管內(nèi)徑6mm的BLV-500型導(dǎo)線的。塑料管（PC）內(nèi)徑為20mm。即選擇的導(dǎo)線和穿線管型號(hào)規(guī)格為 BLV-500-16mm-PC20mm。6-2 解：（一）低壓斷路器的選擇查附錄表6得，DW16-630型斷路器過(guò)電流脫扣器，選其。而脫扣電流整定為的3倍，即 （二）斷路器過(guò)電流保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn) 滿足保護(hù)靈敏度的要求。6-3 解：（一）GL15/10型電流繼電器動(dòng)作電流的整定 由，可得 A因此動(dòng)作電流整定為8A。 （二）速斷電流的整定

21、由，可得速斷電流為A因此速斷電流倍數(shù)為： （三）保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)（1）過(guò)電流保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)由 可得過(guò)電流保護(hù)靈敏度為 滿足保護(hù)靈敏度要求。 （2）速斷電流保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)由可得速斷保護(hù)靈敏度為 但因此只能說(shuō)基本滿足速斷保護(hù)靈敏度的要求。6-4 解：（一）后一級(jí)繼電器KA2在A時(shí)通過(guò)的電流及動(dòng)作電流倍數(shù)通過(guò)的電流： A動(dòng)作電流倍數(shù)： （二）KA2繼電器在A時(shí)的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間查附錄表20的動(dòng)作特性曲線，在及10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間s時(shí)，實(shí)際動(dòng)作時(shí)間s。（三）前一級(jí)繼電器KA1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間按s計(jì)，KA1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間s。（四）KA1在A時(shí)通過(guò)的電流及動(dòng)作電流倍數(shù)通過(guò)的電流： A動(dòng)作電流倍數(shù)： （五）

22、前一級(jí)繼電器KA1的10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限按實(shí)際動(dòng)作時(shí)間s和動(dòng)作電流倍數(shù)去查附錄表20曲線，得其10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限應(yīng)為s，即前一級(jí)繼電器的10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為0.8s。6-5 解：（一）高壓配電線首端GL-15型電流繼電器動(dòng)作電流的整定變壓器一次額定電流： A通過(guò)高壓配電線的最大負(fù)荷電流： A取，因此 A故GL-15/10型繼電器動(dòng)作電流整定為6A。（二）該繼電器的10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限的整定在短路時(shí)繼電器的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間s。按和s 查附錄表20，其10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為1.1s。但該繼電器作為終端保護(hù)繼電器，按通常規(guī)定，其動(dòng)作時(shí)間可整定為0.5s。（三）該繼電器速斷電流的

23、整定取而A，因此速斷電流 A速斷電流倍數(shù) （四）過(guò)電流保護(hù)的靈敏系數(shù)取而A，A，因此 滿足過(guò)電流保護(hù)靈敏度要求。（五）電流速斷保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)取而A，A，因此 基本滿足電流速斷保護(hù)靈敏度的要求。第七章 工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動(dòng)裝置 習(xí)題解答7-1 解：將端子代號(hào)直接標(biāo)注在圖b上。PA1：1標(biāo)X：1；PA1：2標(biāo)PJR：1； PA2：1標(biāo)X：2；PA2：2標(biāo)PJR：6； PA3：1標(biāo)X：3； PA3：2標(biāo)PJR：8； PJR：1標(biāo)PA1：2； PJR：2標(biāo)X：5； PJR：3標(biāo)PJR：8； PJR：4標(biāo)X：7； PJR：6標(biāo)PA2：2； PJR：7標(biāo)X：9； PJR：8標(biāo)PJR：3和PA3：2；X：1標(biāo)PA1：1； X：2標(biāo)PA2：2； X：3標(biāo)PA3：1； X：4