供配電專業(yè)考試復(fù)習(xí)講義之一

第4章例題來自《習(xí)題集》62頁81題。某企業(yè)計算有功功率為2500kW，計算無功功率為1800kvar，其年平均有功負(fù)荷系數(shù)為0.75，年平均無功負(fù)荷系數(shù)為0.82。采用并聯(lián)電容器將其功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.93，應(yīng)裝設(shè)的電容器容量約為（）。A.1400kvar；B.1200kvar；C.1000kvar；D.800kvar。[書中313頁答案]企業(yè)的自然平均功率因數(shù)為＝,tanф1＝0.787。補(bǔ)償后功率因數(shù)為cosф2＝0.93，tanф2＝0.395。補(bǔ)償電容器容量為Q＝P（tanф1－tanф2）＝2500X（0.787－0.395）＝980kvar。答案：（C）。[分析評論]我們來驗算一下補(bǔ)償后功率因數(shù)。按計算負(fù)荷驗算：P＝2500，Q＝1800－980＝820，S＝2631；cosф2＝2500/2631＝0.95＞0.93。按平均負(fù)荷驗算：P＝2500X0.75＝1875，Q＝1800X0.82－980＝496，S＝1939.5；cosф2＝1875/1939.5＝0.967＞0.93。驗算結(jié)果均不符合（?。。。┢湓蚴牵貉a(bǔ)償前用了平均功率因數(shù)，但P用的不是平均負(fù)荷，而是計算負(fù)荷。[建議答案]1、計算過程：補(bǔ)償前功率因數(shù)為tanф1＝＝＝0.787；（可直接求得?。┭a(bǔ)償后功率因數(shù)為tanф2＝tan（cos-10.93）=0.395。補(bǔ)償電容器容量為Q＝αP（tanф1－tanф2）＝0.75X2500（0.787－0.395）＝735kvar。2、按平均負(fù)荷驗算：P＝2500X0.75＝1875，Q＝1800X0.82－735＝741，S＝2016；cosф2＝1875/2016＝0.93。驗算結(jié)果準(zhǔn)確相符。3、如何應(yīng)付考試，詳見例3。例2、來自《習(xí)題集》89頁9題。某企業(yè)380V母線的有功計算負(fù)荷為300kW，無功計算負(fù)荷為210kvar，其年平均有功負(fù)荷系數(shù)為0.75，年平均無功負(fù)荷系數(shù)為0.85。欲將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9，計算需要裝設(shè)的電容器容量。（1）補(bǔ)償前自然平均功率因數(shù)為()A.0.78;B.0.65;C.0.85;D.0.5。（2）需要裝設(shè)的電容器容量為（）A.90kvar；B.96kvar；C.36kvar；D.126kvar。[書中313頁答案]（1）企業(yè)的自然平均功率因數(shù)為＝（2）需要裝設(shè)的電容器容量為補(bǔ)償前功率因數(shù)為cosф1＝0.78，tanф1＝0.8。補(bǔ)償后功率因數(shù)為cosф2＝0.9，tanф2＝0.48。補(bǔ)償電容器容量為Q＝P（tanф1－tanф2）＝300X（0.8－0.48）＝96kvar。[分析評論]補(bǔ)償前用了平均功率因數(shù)，但P用的不是平均負(fù)荷，而是計算負(fù)荷。驗算結(jié)果不可能符合！如何應(yīng)付考試，詳見例3。例3、來自互聯(lián)網(wǎng)的一個案例題。[1]若該廠10kV系統(tǒng)有功計算負(fù)荷4000kW，無功計算負(fù)荷為3000kvar，其年平均有功負(fù)荷系數(shù)0.75，年平均無功負(fù)荷系數(shù)0.8，如果用并聯(lián)電容器將其功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95計算應(yīng)加裝并聯(lián)電容器的容量。A1419kvarB1660kvarC2213kvarD1809kvar[網(wǎng)上答案]1、采用<<工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）>>第一章第十一節(jié)二、采用并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償功率因數(shù)計算公式（P21）；。補(bǔ)償容量的計算公式kvar。2、采用把答案數(shù)據(jù)代人法補(bǔ)償1809kvar后功率因數(shù)（P22）：補(bǔ)償1660kvar后后功率因數(shù)：參考答案：B(D)[分析評論]一、這道題的答案，我認(rèn)為并不正確，理由如下：1、既然采用了平均功率因數(shù)，也應(yīng)采用平均功率（即4000×0.75）來計算補(bǔ)償容量，這樣得出的結(jié)果是1413。2、同樣，已知補(bǔ)償容量驗算補(bǔ)償后的功率因數(shù)時，也應(yīng)采用平均負(fù)荷（即4000×0.75和3000×0.8），驗算平均功率因數(shù)！否則，用最大負(fù)荷功率因數(shù)與平均功率因數(shù)相比，得不出正確的結(jié)果。（這就是網(wǎng)上用“代人法”均對不上的原因。）二、問題出在常用手冊對補(bǔ)償容量的計算語焉不詳。1、《配電手冊》21頁只給了按計算負(fù)荷求補(bǔ)償容量的算式，漏掉按平均負(fù)荷求補(bǔ)償容量的算式！（對此，我除了抱歉，無話可說。）2、《鋼鐵手冊》414頁和新版《指導(dǎo)書》169頁的算式加上α，是近似按平均負(fù)荷求補(bǔ)償容量。但后者170頁計算補(bǔ)償后的功率因數(shù)時，仍為最大負(fù)荷功率因數(shù)。3、這些書對三種功率因數(shù)的不同用法，均未說明。三、三種功率因數(shù)及其不同用法：1、平均功率因數(shù)＝／（）2＋（）2tan＝用于按平均負(fù)荷求補(bǔ)償容量。2、加權(quán)平均功率因數(shù)（用有功電能消耗量和無功電能消耗量計算的“均權(quán)力率”）cosф＝Wm/\Wm2＋Wrm2tanф＝Wrm/Wm用于按功率因數(shù)結(jié)算電費。3、計算負(fù)荷（需要負(fù)荷或最大負(fù)荷）下的功率因數(shù)cosф＝P/Stanф＝Q/P用于求補(bǔ)償后的計算負(fù)荷（P、Q、S）。此時不應(yīng)乘任何平均系數(shù)之類！[答題建議]手冊和指導(dǎo)書都有問題，如何應(yīng)付考試呢？1、無法判斷題意的情況下，特別是機(jī)器閱卷時，先按習(xí)題集算。建議再乘上α看看。取套得上的答案。2、如果能從題意上看出要計算的是平均負(fù)荷的補(bǔ)償容量（如例2），可按Q＝αP（tanф1－tanф2）計算。3、任何情況下，求補(bǔ)償后的計算負(fù)荷（P、Q、S）時，不應(yīng)乘平均系數(shù)之類！[2]若10kV系統(tǒng)所選并聯(lián)電容器額定電流88A，計算電容器回路電流（應(yīng)稱電容器回路計算電流）及導(dǎo)體長期允許截流量應(yīng)不小于下列A.88AB.118.8AC.132AD.100A根據(jù)<<并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范(GB50227－95)>>規(guī)范中的“并聯(lián)電容器裝置的總回路和分組回路的電器和導(dǎo)體的穩(wěn)態(tài)過電流，應(yīng)為電容器組額定電流的1.35倍。”的規(guī)定，A參考答案：B[3]高壓系統(tǒng)（指10kV）并聯(lián)電容器組應(yīng)采用下列哪幾種接地方式：A.三角形接地B.中性點不接地單星形接線或雙星型接線C.中性點經(jīng)消弧線圈接地星型接線D.中性點直接接地星型接地根據(jù)<<并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范(GB50227－95)>>規(guī)范中的“.1電容器組宜采用單星形接線或雙星形接線。在中性點非直接接地的電網(wǎng)中，星形接線電容器組的中性點不應(yīng)接地?！钡囊?guī)定參考答案：B[4]并聯(lián)電容器組內(nèi)無串聯(lián)段，當(dāng)采用單星型接線時應(yīng)配置下列哪種保護(hù)：A.可裝置電壓差動保護(hù)B.可裝置開口三角電壓保護(hù)C.可裝置中性點不平衡電流保護(hù)D.可裝置電壓差動保護(hù)和差流保護(hù)根據(jù)<<并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范(GB50227－95)>>規(guī)范中的“.1單星形接線的電容器組，可采用開口三角電壓保護(hù)。”的規(guī)定參考答案：B例4、電壓損失的計算，來自《習(xí)題集》86~87頁。3、采用公式Δ計算三相對稱線路輸送單相負(fù)荷（接于A和B之間）的電壓損失百分?jǐn)?shù)。[答案]本公式適用于：C相無電流，導(dǎo)線可不架設(shè)；I為A相或B相電流的有名值。Un為標(biāo)稱線電壓。4、采用公式Δ計算對稱布置的三相四線制線路，輸送單相負(fù)荷（接于A和N之間）的電壓損失百分?jǐn)?shù)。（1）（2）（3）略。（4）線路阻抗R＝1Ω，X＝1Ω，單相負(fù)荷22A，功率因數(shù)cosф＝0.707(sinф＝0.707),電壓損失百分?jǐn)?shù)約為（）A、0.028%；B、0.28%；C、2.8%；D、28%。[書中319頁答案][分析評論]1、答案式中的×100%是多余的。引用的公式中，Δu已經(jīng)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)。2、（1）、（2）、（3）中有些不規(guī)范用語。如“額定電壓”應(yīng)為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓、“相零回路”應(yīng)為相中回路；A和N之間不存在“互幾何均距”；“三相四線制線路”不可能“對稱布置”等。3、對單相負(fù)荷電壓損失計算公式的理解有偏差。不管是接于線電壓、相電壓的單相負(fù)荷，還是接于兩相-N的負(fù)荷，其計算公式僅僅是借用三相對稱線路的阻抗數(shù)據(jù)。不能理解為這些是用三相線路送單相負(fù)荷的計算式。我們不會只用4芯電纜的兩芯送單相負(fù)荷。從公式的推導(dǎo)過程也可看出：先有單相線路的計算式，然后才引伸到三相對稱線路。原始公式為ΔR和X為回路阻抗用系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)表示為常用線路電壓損失計算公式線路種類線路電壓損失計算算公式符號說明三相平衡負(fù)荷線路Δ=Δ（4-3-4）ΔΔ（4-3-55）線路電壓損失，%%系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，kkV負(fù)荷電流，ACOS負(fù)荷功率率因數(shù)負(fù)荷的有功功率，kW線路長度，km三相線路單位長度度的電阻和電電抗，／km三相線路單位電流流長度的電壓壓損失，%/A.kmm三相線路單位功率率長度的電壓損失，%%/kw．km線電壓的單相負(fù)荷線路ΔΔ（4-3-6）ΔΔ（4-3-77）相電壓的單相負(fù)荷線路ΔΔ（4-3-8）Δ（4-3-99）例5、諧波電流的簡單計算，來自互聯(lián)網(wǎng)。[1]某用戶在某公共連接點輸入的5次諧波電流17A，另一用戶的5次諧波電流11A，二者之間的相位角150度，問疊加后的5次諧波電流是多少？

根據(jù)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T14549—93）》附錄C中的C2兩個諧波源的同次諧波電流在一條線路的同一相上疊加，當(dāng)相位角已知時按式(C4)式計算(C4)式中Ih1——諧波源1的第h次諧波電流，A；Ih2——諧波源2的第h次諧波電流，A；θh——諧波源1和諧波源2的第h次諧波電流之間的相位角。代入數(shù)據(jù)A。[2]10kV處，某用戶5次諧波電流17A，已知短路容量200MVA，求5次諧波電壓含有率。根據(jù)<電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波(GB/T14549-1993)>附錄C諧波的基本計算式（補(bǔ)充件）C1，第h次諧波電壓含有率HRUh與第h次諧波電流分量Ih的關(guān)系：(C2)式中UN－電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓，kV；Sk－公共連接點的三相短路容量，MVA；Ih－第h次諧波電流，A；[3]某10kV六相整流器，5次諧波電流17，求7次諧波電流[網(wǎng)上答法]根據(jù)<<工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）>>第282頁常用整流器負(fù)荷電流的諧波次數(shù)、諧波電流及含量（理論最大值）見表（6-20）。表（6-20）常用整流器負(fù)荷電流的諧波次數(shù)、諧波電流及含量（理論最大值）單位：%整流電路接線方式式整流電路相數(shù)pIn/I1n=157111317192325三相橋式整流610020149.17.75.95.34.3428.9104.112100009.17.7004.3413.3100.9①六相及十二相時的諧波含量分別為29.9%和14.2%。②六相及十二相時的負(fù)荷電流分別為104.4%和101.0%?；娏鞣骄礎(chǔ)7次諧波電流方均根值A(chǔ)[簡化答法]根據(jù)<<工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）>>第282頁，換流設(shè)備特征諧波電流含有率In/I1≤1/nc。7次諧波電流I7≈I5＝17×＝12.1A。例6、諧波計算案例題，來自《習(xí)題集》88頁第7題。10kV、3000KVA整流變壓器，供給一套6脈動橋式整流裝置，10kV側(cè)工作基波電流150A，5次諧波電流含有率20%。工廠35/10kV總降壓變電站10kV最小短路容量120MVA。總降壓變電站35kV電源引自白石頭區(qū)域變電站。區(qū)域變電站35kV母線供電能力20000kVA，最小短路容量500MV