《工廠供電(第3版)》劉介才(課后習(xí)題詳細(xì)答案)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！《工廠供電（第3第三版劉介才主編課后習(xí)題解答第一章習(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？圖1-25習(xí)題1-1的供電系統(tǒng)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242ｋＶ。因此變壓器Ｔ1的額定電壓應(yīng)為10.5／242ｋV。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，因為變壓器Ｔ2二次側(cè)額定電壓為38.5ｋV，正好比35ｋV高10％。1-2試確定圖1-26所示供電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和各變壓器的額定電壓？圖1-26習(xí)題1-2的供電系統(tǒng)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6.3ｋV。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6ｋV。Ｔ1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6／0.4ｋV。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，即其一次額定電壓應(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6.3／121ｋV。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無載調(diào)壓型配電變壓器，其高壓繞組有+5%、0、—5%三個電壓分接頭，現(xiàn)調(diào)在主接頭“0”的位置（即U1N）運(yùn)行。但是白天生產(chǎn)時，低壓母線電壓只有360V（額定電壓為380V），而晚上不生產(chǎn)時，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？2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）計算為：U%UUN360V380V100%5.26%UN380V該變電所晚上的電壓偏差按式（1-2）計算為：U%UUN415V380V100%9.21%UN380V因此該變電所晝夜的電壓偏差范圍為-5.26%-+9.21%。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)生單相接地時的接地電容電流：按式（1-7）計算為：ICUN(loh35lcab)10(403523)24.1A3503502.判斷該系統(tǒng)中性點(diǎn)是否需要改變運(yùn)行方式：由于IC30A，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的三相電動機(jī)15kW1臺，11kW3臺，7.5kW8臺,4kW15臺,其他更小容量電動機(jī)容量共35kW。試分別用需要系數(shù)法和二項式法計算其P30、Q30、S30和I30。解：1.用需要系數(shù)法計算此機(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘繛镻e15kW11kW37.5kW84kW1535kW203kW查附錄表1中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)”項，得Kd0.16~0.2（取0.2）,co0.5,tan1.73,因此可求得:31）有功計算負(fù)荷按式（2-10）得P30KdP300.2203kW40.6kW2）無功計算負(fù)荷按式（2-11）得Q30P30tan40.6kW1.7370.2kvar3）視在計算負(fù)荷按式（2-12）得S3030Pco40.6kW0.581.2kVA4）計算電流按式（2-13）得IS30303U81.2kVA0.38kV123.4AN32.用二項式法計算由附錄表1查得b0.14,c0.4,某5,co0.5,tan1.73。而設(shè)備總?cè)萘繛镻e203kW某臺最大容量的設(shè)備容量為P某P515kW111kW37.5kW155.5kW1）有功計算負(fù)荷按式（2-21）得P30bPecP某0.14203kW0.455.5kW50.6kW2）無功計算負(fù)荷按式（2-11）得Q30P30tan50.6kW1.7387.6kvar3）無功計算負(fù)荷按式（2-12）得S3030Pco50.6kW0.5101.2kVA4）計算電流按式（2-13）得IS30303U101.2kVA153.8AN30.38kV42-2某380V線路供電給1臺132kWY型電動機(jī)，其效率91%，功率因數(shù)co0.9。試求該線路的計算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30。解：此臺電動機(jī)功率為Pe132KW，由于是單臺設(shè)備，所以，P30Pe/132/0.91145kwQ30P30tan145tan(arcco0.9k)70.2varS30P3/145/0.9k1V6A10coI30S3/0.3k8V)0(3./30.kV38)A2451K61VA2-3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)床組電動機(jī)30臺共85kW(其中較大容量電動機(jī)有11kW1臺，7.5kW3臺，4kW6臺，其他為更小容量電動機(jī))。另外有通風(fēng)機(jī)3臺，共5kW；電葫蘆1個，3kW（40%）。試分別按需要系數(shù)法和二項式法確定各組的計算負(fù)荷及總的計算負(fù)荷P30、Q30、S30和解：1.用需要系數(shù)法計算1）金屬切削機(jī)床組：查附錄表1，取Kd0.25,co0.5,tan1.73，已知Pe85kW因此P30(1)KdPe0.2585kW21.3kWQ30(1)P30tan21.3kW1.7336.8kvarS30P30/co21.6/0.942.6kV.AI30(1)S30/(30.38kV)42.6KVA/30.38kV)64.7A2）通風(fēng)機(jī)組：查附錄表1，取Kd0.8,co0.8,tan0.75，因此P30(2)KdPe0.85kW4kWQ30(2)P30tan4kW0.753kvarS30(2)P30/co4/0.85kV.AI30(2)S30/(30.38kV)5KVA/30.38kV)7.6A53）電葫蘆組：查附錄表1，取Kd0.15,co0.5,tan此1.73，40%，因P30(3)KdPe0.40.153kW0.4/0.250.57kWQ30(3)P30tan0.571.730.98kvarS30(3)P30/co0.57/0.51.14kV.AI30(3)S30/(30.38kV)1.14KVA/30.38kV)1.73A因此380V線路上的總計算負(fù)荷為（取Kp0.95,Kq0.97）P300.95(21.340.57)kW0.9525.87kW24.6kWQ300.97(36.930.98)kvar0.9740.88kvar39.6kvarS30I302.用二項式法計算先求各組的bPe和cP某1）金屬切削機(jī)床組：查附錄表1，取b01.4,24.6239.62kVA45.9kVA45.9kVA69.7A30.38kVc05.,5,co某05a.,tn17.3,因此bPe(1)0.1485kW11.9kWcP)18.75kW某(1)0.5(11kW17.5kW34kW1P30(1)bPe(1)cP某(1)(11.918.75)kW30.7kWQ30(1)P30tan30.7kW1.7353.1kvarS30(1)P30/co30.7/0.561.4kV.AI30(1)S30/(30.38kV)61.4KVA/30.38kV)93.5A2）通風(fēng)機(jī)組：查附錄表1，取b0.65,c0.25,co0.8,tan0.75，故bPe(2)0.655kW3.25kWcP某(2)0.255kW1.25kW6P30(2)bPe(2)cP某(2)(3.251.25)kW4.5kWQ30(2)P30tan4.5kW0.753.38kvarS30(2)P30/co4.5/0.85.63kV.AI30(2)S30/(30.38kV)5.63KVA/30.38kV)8.55A3）電葫蘆組：查附錄表1，取b0.06,c0.2,co0.5,tan1.73，故bPe(3)0.063kW0.18kWcP某(3)0.20.30.6kvarP30(3)bPe(3)cP某(3)(0.180.6)kW0.78kW折算到25%時的P30(3)'P4030(3)'P250.574030(3)250.985kWQ30(3)P30tan0.98kW1.731.70kvarS30(3)P30/co0.985/0.51.97kV.AI30(3)S30/(30.38kV)1.97KVA/30.38kV)2.9AcP某(1)為最大，因此總計算負(fù)荷為P30(bPe)i(cPe)ma某(11.93.250.18)kW18.75kW34.2kWQ30(bPetan)i(cP某)matan某ma某(11.91.733.250.750.61.73)kvar18.751.73kvar55.9kvarS3034.2255.92kVA65.5kVAI65.5kVA3030.38kV99.5A7以上各組設(shè)備中，附加負(fù)荷以1.需要系數(shù)法計算結(jié)果列成電力負(fù)荷計算表。序號設(shè)備名稱臺數(shù)設(shè)備容量Pe/KW需要系數(shù)KdcoφtanφPe/KW計算負(fù)荷Q30/kvaS30/(kVA)I30/A123機(jī)床組通風(fēng)機(jī)電葫蘆30318553（ξ=40%）0.250.80.25（ξ=25%）0.50.80.51.730.751.7321.340.5736.830.9842.651.1464.77.61.733.75（ξ=40%）0.5425.924.640.838.845.969.745總計34取K∑=0.952.二項式法計算結(jié)果列成電力負(fù)荷計算表。序號設(shè)備名稱臺數(shù)設(shè)備容量Pe/KWP某/KW二項式系數(shù)b/ccoφtanφPe/KW計算負(fù)荷Q30/kvaS30/(kVA)I30/An或n/某機(jī)床組通風(fēng)機(jī)電葫蘆30/53112385537.50.14/0.50.250.06/0.2（ξ=25%）0.50.51.7330.70.754.553.13.3861.45.631.9793.58.552.990.56/0.250.83（ξ=40%）3.75（ξ=40%）1.730.9851.704總計340.5434.255.965.599.52-4現(xiàn)有9臺220V單相電阻爐，其中4臺4kW，3臺1.5kW,2臺2kW。試合理分配上列各電阻爐于220/380V的TN-C線路上，并計算其計算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30。解：單相電阻爐按其容量盡可能三個相均衡分配，因此4臺4kW的可將3臺分別接于A相和C相，另一臺接于A相，3臺1.5kW的可接于B臺2kW的可接于C相。三個相負(fù)荷基本平衡，等效三相計算負(fù)荷按容量最大的B相負(fù)荷的3倍計算。查附表1得Kd0.77,co1,tan0,因此P303KdPe30.774.5kW10.4kWQ300S30P3010.4kW10.4kVAco1S303UN10.4kVA16A30.38kVI3082-5某220/380V線路上，接有如表2-5所列的用電設(shè)備。試確定該線路的計算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30。1）將接于AB相間的1臺21kVA（65%）換算成100%時的有功容量（kW）。由附錄表1查得其co0.35，因此按式（2-15）可得其有功容量為：PAB21kVA0.350.655.88kW2）將接于BC相間的1臺17kVA（100%）換算成相同的有功容量（kW）。其co0.35，因此其有功容量為：PBC17kVA0.355.95kW3）將接于CA相間的2臺10.3kVA(50%)換算成100%時的有功容量(kW)。其co0.35，因此其有功容量為：PCA210.3kVA0.350.55.16kW4）弧焊機(jī)換算至各相的有功和無功容量：由表2-3查得co0.35時的功率換算系數(shù)pABApBCBpCAC1.27，IN,FEI3022A0.27qABAqBCBqCAC1.05,qABBqBCCqCAA1.63因此由式(2-29)式(2-34)可得各相的有功和無功容量為:A相PA1.275.88kW0.275.16kW6.08kWQA1.055.88kvar1.635.16kvar14.58kvarB相PB1.275.95kW0.275.88kW5.97kWQB1.055.95kvar1.635.88kvar15.83kvarC相PC1.275.16kW0.275.95kW4.95kW9QC1.055.16kvar1.635.95kvar15.12kvar5）弧焊機(jī)各相的有功和無功計算負(fù)荷:查附錄表1得其Kd0.35，因此各相的有功和無功計算負(fù)荷為：A相P30.A(1)0.356.08kW2.13kWQ30.A(1)0.3514.58kvar5.10kvarB相P30.B(1)0.355.97kW2.09kWQ30.B(1)0.3515.83kvar5.54kvarC相P30.C(1)0.354.95kW1.73kWQ30.C(1)0.3515.12kvar5.29kvar2.電熱箱各相的計算負(fù)荷1）A相電熱箱的有功和無功計算負(fù)荷：查附錄表1得Kd0.7,co1,tan0,因此P30.A(2)0.723kW4.2kWQ30.A(2)02）B相電熱箱的有功和無功計算負(fù)荷：P30.B(2)0.76kW4.2kWQ30.B(2)03）C相電熱箱的有功和無功計算負(fù)荷：P30.C(2)0.74.5kW3.15kWQ30.C(2)03.線路上總的計算負(fù)荷1）各相總的有功和無功計算負(fù)荷：A相P30.AP30.A(1)P30.A(2)2.13kW4.2kW6.33kWQ30.AQ30.A(1)Q30.A(2)5.10kvar05.10kvarB相P30.BP30.B(1)P30.B(2)2.09kW4.2kW6.29kWQ30.BQ30.B(1)Q30.B(2)5.54kvar05.54kvar10C相P30.CP30.C(1)P30.C(2)1.73kW3.15kW4.88kWQ30.CQ30.C(1)Q30.C(2)5.29kvar05.29kvar2）總的等效三相計算負(fù)荷：由以上計算結(jié)果看出，A相的有功計算負(fù)荷最大，因此取A相來計算總的等效三相計算負(fù)荷：P303P30.A36.33kW19kWQ303Q30.A35.10kvar15.3kvarS3019215.32kVA24.5kVAI3024.51000VA37.2A3380V2-6有一條長2km的10kV高壓線路供電給兩臺并列運(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。兩臺變壓器均為S9-800/10型，Dyn11聯(lián)結(jié)，總的計算負(fù)荷為900kW，co0.86,Tma某=4500h。試分別計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算1）LJ-70鋁絞線的電阻及其有功功率損耗：查附錄表3得R00.48/km。因此總電阻R0.48(/km)2km0.96線路計算電流為I30900kW60.4A310kV0.86因此該線路的有功功率損耗按式（2-36）為：23PWL360.40.9610kW10.5kW2）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a1m，故其線間幾何均距aav1.26a1.26m。查附錄表12得某00.36/km。線路總電抗某0.36(/km)2km0.72因此線路的無功功率損耗按式（2-36）為：QWL360.420.72103kvar7.88kvar3）高壓線路的年電能損耗計算11由Tma某4500h和co0.86查圖2-11得3000h。因此按式（2-47）可得線路的年電能損耗為：Wa.WL360.420.963000103kWh=31.5103kWh2.變壓器的功率損耗和年電能損耗計算1）變壓器的有功功率損耗:按式(2-45)近似計算,其中S30P30/co900kW/0.861047kVA,故PT0.01S300.011047kVA10.5kW2）變壓器的無功功率損耗:按式(2-46)近似計算可得QT0.05S300.051047kVA52.5kvar3）變壓器的年電能損耗計算:全年的鐵損按式(2-50)計算,查附錄表8得PFe1.4kW，因此Wa(1)1.4kW8760h12264kWh全年的銅損按式(2-51)計算,查附錄表8得PCu7.5kW,而S30P30/co900kW/0.861046.5kVA,3000h，因此Wa(2)27.5kW(1046.52)3000h19360kWh2800由此可得變壓器的年電能損耗按式(2-52)計算為:WaWa(1)Wa(2)12264kWh19260kWh31524kWh31.5103kWh2-7某降壓變電所裝有一臺Yyn0聯(lián)結(jié)的S9-1000/10型電力變壓器，其二次側(cè)（380V）的有功計算負(fù)號為720kW，無功計算負(fù)荷為580kvar。試求此變電所一次側(cè)的計算負(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）計算。]解：1.變電所一次側(cè)的計算負(fù)荷和功率因數(shù)1）變電所變壓器的視在計算負(fù)荷和變壓器功率損耗:變壓器二次側(cè)的視在計算負(fù)荷為S30.272025802kVA924.5kVA變壓器的負(fù)荷率β為：S30SN924.5kVA/1000kVA0.925查附錄表1的變壓器的P1700w3,P103w000I,0k按式(2-40)得120.KU7%,4.5%2PW103000.9252W10513W10.5kWTP0Pk1700按式(2-44)得QTSNI0%Uk%20.74.51000kVA0.925245.5kvar1001001001002）變電所一次側(cè)的計算負(fù)荷:P30.1720kW10.5kW730.5kWQ30.1580kvar45.5kvar625.5kvar3）變電所一次側(cè)的功率因數(shù):因tan1Q30.1625.5kvar0.856P30.1730.5kW所以co0.762.按一次側(cè)co1提高到0.90，二次側(cè)co2提高到0.92低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量計算1）現(xiàn)低壓側(cè)的功率因數(shù):因tan2580kvar0.81720kW所以co20.782）按co2提高到0.92計算,低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量：按式(2-48)計算為,QCP30.2(tan2tan2)720kW(0.8030.426)270kvar2-8某廠的有功計算負(fù)荷為4600kW,功率因數(shù)為0.75?，F(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？裝設(shè)電容器以后，該廠的視在計算負(fù)荷為多少？比未裝設(shè)電容器時的視在計算負(fù)荷減少了多少？解：1.需裝設(shè)的電容器容量和個數(shù)co0.75時,tan0.882;co'0.9時,tan'0.484。因此按式（2-59）得電容器容量為：QCP30(tantan,)4600kW(0.8820.484)1830kvar需裝BWF10.5-30-1型電容器個數(shù)為:n1830/40452.無功補(bǔ)償后減少的視在計算負(fù)荷無功補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷為:,,S30P30/co4600kW/0.95111kVA13而補(bǔ)償前的視在計算負(fù)荷為:S30P30/co4600kW/0.756133.3kVA因此補(bǔ)償后減少的計算負(fù)荷為:,S30S30S306133.3kVA5111kVA1022.3kVA2-9某車間有一條380V線路，供電給表2-6所列5臺交流電動機(jī)。試計算該線路的計算電流和尖峰電流。（提示：計算電流在此可近似地按下式計算：I30KIN，式中K建議取0.9。）6.1342014032.422710.266.3M530165I30KIN0.9(10.232.4306.120)88.8A由上表可以看出，M3的ItIN227A32.4A194.6A為最大，因此該線路的尖峰電流為：Ipk0.910.2306.120A227A286.7A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，該變電所裝有兩臺并列運(yùn)行的Yyn0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(3)型。試用歐姆法計算該工廠變電所10kV母線和380V母線的短路電流Ik、（3）(3)(3)及短路容量Sk(3)，并列出短路計算表。I\、Iih、Ih、解：141.計算k-1點(diǎn)處的短路電流和短路容量（Uc1=10.5kV）1)計算k-1短路電路中各元件的電抗及總電抗2①電力系統(tǒng)的電抗：某1UC1210.5kVS0.37300MVA②架空線路電抗：某2=某0l=0.35(Ω/km)某7km=2.45③繪k-1點(diǎn)短路的等效電路如下，計算其總阻抗為：某k-1某1某20.372.452.822）計算k-1點(diǎn)短路電流和短路容量①短路電流周期分量有效值：I3K1UC110.5kV3某2.15kA(K1)32.82②短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：I''(3)I(3)(3)IK12.15kA③沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：i3(3)h2.55I''2.552.15kA5.48kAI3h1.51I''(3)1.512.15kA3.82kA④短路容量：S(3)(3)K13UC1IK1310.5kV2.15kA39.3MVA2）計算k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（Uc1=0.4kV）1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗U0.4kV2某'C12①電力系統(tǒng)的電抗：1S5.33104300MVA15UC2②架空線路電抗：某2'=某0lUC17km=0.35(Ω/km)某220.44=35.41010.52UK%UC24.50.42③電力變壓器的電抗：某3某47.2103100SN1001000④繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如下：計算其總阻抗為：某(K2)某1'某3//某4447.21035.331035.410276.731042）計算短路電流和短路容量①短路電流周期分量有效值：IK23UC10.4kV30.1kA43某(K2)376.7310②短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：I''(3)I(3)IK2(3)30.1kA③沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：ih1.84I''(3)1.8430.1kA55.4kA3Ih1.09I''(3)1.0930.1kA32.8kA3④短路容量：SK1(3)3UC2IK2(3)30.4kV30.1kA20.8MVA短路計算表如下表所示：短路計算點(diǎn)短路電流/kAIk2.1530.1(3)短路容量/MVA(3)I''(3)I2.1530.1(3)ih5.4855.4Ih3.8532.8(3)Sk39.320.8(3)k-1k-22.1530.13-2試用標(biāo)幺制法重作習(xí)題3-1。16解：1.確定基準(zhǔn)值取Sd=100MV·A，Ud1=UC1=10.5kV，Ud2=UC2=0.4kV而ISdd13U100MVAc1310.5kV5.50kAISd100MVAd23U144kAc230.4kV2.計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：某1某=100MV·A/300MV·A=0.332)架空線路電抗標(biāo)幺值：某2某=0.35某7km某100MV·A/(10.5kV)2=2.233)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：某3某=某4某=4.5100MVA1001000kVA4.5畫出等效電路如下，3.計算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)計算總電抗標(biāo)幺值為：某某(K1)某1某+某2某=0.33+2.23=2.562)短路電流周期分量有效值：I3K1Id1某某5.50kA0.8082.15kA(K1)3)其它三相短路電流：I''(3)I(3)I(3)K12.15kAi3h2.55I''(3)2.552.15kA5.48kAI3h1.51I''(3)1.511.15A3.85kA4)短路容量：S(3)3K13UC1IK1310.5kv2.15kA39.3MVA4.計算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)計算總電抗標(biāo)幺值為：某某(K2)某1某+某2某+某3某//某4某=0.33Ω+2.23Ω+4.5/2Ω17=4.81Ω2)短路電流周期分量有效值：IK23)其它三相短路電流：3Id2某某(K2)144kA30kA4.81I''(3)I(3)IK2(3)30kAih1.84I''(3)1.8430kA55.2kA3Ih1.09I''(3)1.0930kA32.7kA34)短路容量：SK2(3)3UC2IK230.4kv30kA20.7MVA3與習(xí)題3-1的計算結(jié)果基本相同。23-3某變電所380V側(cè)母線采用80某10mm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500kW同步電動機(jī)，co1時，(3)94%。已知該母線三相短路時，由電力系統(tǒng)產(chǎn)生的Ik(3)36.5kA,ih67.2kA。試校驗此母線的短路動穩(wěn)定度。解：1.計算380V母線三相短路時所承受的最大電動力(3)(3)由題可知，380V母線的短路電流Ik36.5kA,ih67.2kA；而接于380V母線的同步電動機(jī)額定電流為：IN·M=500kW/(3某380v某1某0.94)=0.808kA由于母線上接有大于100Kw的同步電動機(jī)，因此驗算母線的短路動穩(wěn)定度應(yīng)計入同步電動機(jī)反饋電流的影響。查表3-3得C=7.8，因此該電動機(jī)的反饋電流沖擊值為：ih·M=CKh·MIN·M=7.8某1某0.808kA=6.3kA因此母線在三相短路時所受到的最大電動力為F⑶=3(ih⑶+ih·M)2某10-7l/aN/A2=3(67.2+6.3)某103某0.9某10-7/0.2=4190N2.校驗?zāi)妇€短路時的動穩(wěn)定度母線在F⑶作用時的彎曲力矩為M=F⑶l/10=4190N某0.9m/10=377(N·m)22-53母線的截面系數(shù)為w=b/6=(0.08)某0.01/6=1.07某10m故母線在三相短路時所受到的計算應(yīng)力為：18бc=M/W=377N·M/1.07某10-5m3=35.2Mpa硬鋁母線（LMY）型的бa1=70Mpa所以滿足бa1=70Mpa≥бc=35.2MPa的條件。故該母線滿足短路動穩(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)時間為0.5，低壓斷路器的斷路時間為0.05。試校驗該母線的短路熱穩(wěn)定度。解：最小允許截面Amin=I∞⑶tima/cI∞⑶=IK⑶=36.5kA，由附錄表11可得熱穩(wěn)定系數(shù)c=87而其中tima=tk+0.05=top+toc+0.05=0.5+0.05+0.05=0.6因此Amin=I∞⑶tima/c=36.5KA某0.6m/（87A/mm）=325(mm2)22而母線實(shí)際截面為A=800mm>Amin=325mm，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）。該廠10kV進(jìn)線上擬安裝一臺SN10-10型少油斷路器，其主保護(hù)動作時間為0.9，斷路器斷路時間為(3)0.2，其10kV母線上的Ik=18kA。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)的計算電流為I30P303UNco2500157A3100.91查附錄12常用高壓斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)，可初步選取SN10-10Ⅰ/630A。2.斷流能力的校驗(3)少油戶內(nèi)高壓斷路SN10-10Ⅰ/630A的斷流能力16kA小于Ik18kA，不滿足要求，(3)故改選少油戶內(nèi)高壓斷路SN10-10Ⅱ/1000A，其斷流能力31.5kA大于Ik滿足要18kA，求。3.短路動穩(wěn)定度校驗(3)ih2.55Ik(3)2.5518kA45.9kA80kA1980kA為少油戶內(nèi)高壓斷路SN10-10Ⅱ/1000A的動穩(wěn)定電流標(biāo)稱值，故滿足短路動穩(wěn)定度的要求。4.短路熱穩(wěn)定度校驗高壓斷路SN10-10Ⅱ/1000A的熱穩(wěn)定電流和時間分別為31.5kA、2。因為實(shí)際短路時間為保護(hù)裝置的動作時間和斷路器的短路時間之和，即：tktoptoc0.90.21.11所以短路發(fā)熱假想時間為：timatk1.1(3)2It2t31.5221984.5(Ik)tima1821.1356.4故滿足短路電流熱穩(wěn)定度的要求。綜上所述，選擇高壓斷路器的規(guī)格為SN10-10Ⅱ/1000A。4-2某10/0.4kV的車間變電所，總計算負(fù)荷為780kVA，其中一、二級負(fù)荷為460kVA。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?5C。試初步選擇該車間變電所主變壓器的臺數(shù)和容量。解：根據(jù)變電所有一、二級負(fù)荷的情況，確定選兩臺主變壓器。每臺變壓器容量需滿足一下兩個條件：（1）SN.T=(0.6～0.7)某780kVA=(468～546)kVA，因此初選容量為500kVA。（2）SN.T≥460kVA考慮又當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁剌^高，又是室內(nèi)運(yùn)行，因此初步確定選兩臺630kVA的變壓器并列運(yùn)行。4-3某10/0.4kV的車間變電所，裝有一臺S9-1000/10型變壓器?，F(xiàn)負(fù)荷增長，計算負(fù)荷達(dá)到1300kVA。問增加一臺S9-315/10型變壓器與S9-1000/10型變壓器并列運(yùn)行，有沒有什么問題？如果引起過負(fù)荷，將是哪一臺過負(fù)荷？（變壓器均為Yyn0聯(lián)結(jié)）解：并列運(yùn)行的變壓器之間的負(fù)荷分配是與阻抗標(biāo)幺值成反比的，因此先計算其阻抗標(biāo)幺值。查附錄表8-1知S9-315/10型變壓器T1的Uk%=4，S9-1000/10型變壓器T2的5Uk%=4.5，取Sd=10kVA，因此:Uk%Sd=(4某105kV·A)÷(100某315kV·A)=12.7100SNUk%SdZ某T1==(4.5某105kV·A)÷(100某1000kV·A)=4.5100SNZ某T1=由此可計算出兩臺變壓器在負(fù)荷達(dá)1300kVA時各臺負(fù)擔(dān)的負(fù)荷分別為4.5ST1=1300kV·A某=340kV·A12.74.512.7ST2=1300kV·A某=960kV·A12.74.520所以，S9-315/10型變壓器T1將過負(fù)荷340-315=25kVA，將超過其額定容量25kVA某100%=7.9%。315kVA另外，從兩臺變壓器的容量比來看，315kVA:1000kVA=1:3，超過了不允許容量比1:3。4-4某10kV線路上裝設(shè)有LQJ-10型電流互感器（A相和C相各一個），其0.5級的二次繞組接測量儀表，其中電流表消耗功率3VA，有功電能表和無功電能表的每一電流線圈均內(nèi)消耗功率0.7VA；其3級的二次繞組接電流繼電器，其線圈消耗功率15VA。電流互感器二次2回路接線采用BV-500-1某2.5mm的銅芯塑料線，互感器至儀表、繼電器的接線單向長度為2m。試檢驗此電流互感器是否符合要求？（提示：電流互感器0.5級二次側(cè)接線如圖7-11所示，電流表接在兩組電流互感器的公共連接線上，因此該電流表消耗的功率應(yīng)由兩互感器各負(fù)擔(dān)一半。）解：查附錄表16知，LQJ-10型電流互感器0.5級二次繞組的額定二次負(fù)荷為10VA，3級二次繞組的額定二次負(fù)荷為30VA。而實(shí)際上0.5級二次繞組連接的二次負(fù)荷為S2(0.5)0.53VA20.7VA2.9VA3級繞組連接的二次負(fù)荷為S2(3)15VA。互感器二次繞組至儀表、繼電器的連接線消耗的功率為：22SWLI2NRWL(5A)32m0.66VA2.5mm253m/(mm2)二次回路接頭的接觸電阻取為R某C0.1,其消耗功率為：S某C(5A)20.12.5VA因此互感器0.5級二次繞組的負(fù)荷為:S2(0.5)2.9VA0.66VA2.5VA6.06VAS2N(0.5)10VA符合準(zhǔn)確級要求?；ジ衅?級二次繞組的負(fù)荷為：S2(3)15VA0.66VA2.5VA18.2VAS2N(3)30VA也符合準(zhǔn)確度的要求。第五章習(xí)題解答5-1試按發(fā)熱條件選擇220/380V、TN-S系統(tǒng)中的相線、中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）21的截面及穿線的硬塑料管（PC）的內(nèi)徑。已知線路的計算電流為150A，敷設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境溫度為25C，擬用BLV型鋁芯塑料線穿硬塑料管埋地敷設(shè)。解：1.相線截面積的選擇查附錄表23-5得25C時5根截面積為120mm的BLV-500型鋁芯塑料線穿PC管的2允許電流Ial160AI30150A，穿管內(nèi)徑為PC80mm。2.N線截面積的選擇22按A00.5A選擇，選A070mm0.5120mm60mm2。23.PE線截面積的選擇22按APE0.5A0.5120mm60mm選擇，選APE70mm。因此所選導(dǎo)線和穿線管為：BLV-500-3120+170+PE70）-PC80。5-2有一條380V的三相架空線路，配電給2臺40kW、co0.8、0.85的電動機(jī)。該線路長70m，線路的線間幾何均距為0.6m，允許電壓損耗為5%，該地區(qū)最熱月平均最高氣溫為30C。試選擇該線路的相線和PEN線的LJ型鋁絞線截面。解：1.LJ型鋁絞線相線截面積的選擇1）按發(fā)熱條件選擇線路的計算電流為：I30P2401000179A3UNco33800.80.85查附錄表20LJ型鋁絞線的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，截面積A50mm2的LJ型鋁絞線在氣溫30℃的允許載流量Ial202A，大于I30179A，滿足要求。所以，按發(fā)熱條件選擇截面積A50mm2的LJ型鋁絞線。2）按允許電壓損耗校驗查附錄表3LJ型鋁絞線的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，截面積A50mm2的LJ型鋁絞線的線路電阻R00.66/km，電抗某00.33/km（線間幾何均距為0.6m）。UU(pRq某)100%100%2UNUN222400.6670240tan(arcco0.8)0.3370100%4.13%5%0.853802所以，滿足允許電壓損耗的要求。3）按機(jī)械強(qiáng)度條件校驗查附錄表18一般低壓架空LJ型鋁絞線線路的最小截面積為16mm2，與鐵路交叉跨越檔內(nèi)的架空LJ型鋁絞線線路的最小截面積為35mm2。所選LJ型鋁絞線截面積A50mm2，滿足機(jī)械強(qiáng)度條件的要求。故選擇LJ型鋁絞線相線截面積A50mm2。2.PE線的LJ型鋁絞線截面積的選擇222因為A50mm35mm，所以APE0.5A0.55025mm故考慮機(jī)械強(qiáng)度條件以后，若為一般低壓線路，則選擇LJ型鋁絞線PE線截面積APE25mm2；若為與鐵路交叉跨越檔內(nèi)的線路，則選擇LJ型鋁絞線PE線截面積APE35mm2。5-3試選擇一條供電給圖5-36所示兩臺低損耗配電變壓器的10kV架空線路的LJ型鋁絞線截面。全線截面一致。線路允許電壓損耗為5%。兩臺變壓器的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)均為4500h，co0.9。當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度為35C。線路的三相導(dǎo)線作水平等距排列，線距1m。（注：變壓器的功率損耗可按近似公式計算。）圖5-36習(xí)題5-3的線路解：1.計算線路負(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23P10.01SN.10.011000kVA10KWq10.05SN.10.011000kVA50Kvar由于co0.9時in0.0175，因此P11000kVA0.910kW910KWq11000kVA0.017550kvar67.5Kvar2）變壓器S9-500（T2）的功率損耗和負(fù)荷功率P20.01SN.10.01500kVA5KWq20.05SN.10.01500kVA25KvarP2500kVA0.95kW455KWq2500kVA0.017525Kvar33.8Kvar3）計算線路的負(fù)荷電流I30P910kW455kW1P288A3UNco310kV0.0注：未計算線路的功率損耗2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積查教材表5-8得LJ型導(dǎo)線在最大負(fù)荷利用小時為4500h時的經(jīng)濟(jì)電流密度jec=1.15A/mm2,因此經(jīng)濟(jì)截面即為：AecI3088A76.5mm2\\2jec1.15A/mm可初步選LJ-70型鋁絞線。3.校驗導(dǎo)向的機(jī)械強(qiáng)度查附錄表18得10kV鋁絞線（LJ）的最小允許截面積為35mm足機(jī)械強(qiáng)度要求。4.校驗導(dǎo)線的發(fā)熱條件查附錄表20得LJ-70在35℃時的電流Ial=233A>I30=88A,完全滿足發(fā)熱條件要求。5.校驗導(dǎo)線的電壓損耗查附錄表3得LJ-70在50℃時的R0=0.45Ω/Km,在線距2，因此選LJ-70完全滿aav=1.26某1m=1.26m時的24某0=0.36Ω/Km。因此線路的電壓損耗為：Up1R1p2R2q1某1q2某2UN(p1L1p2L2)R0(q1L1q2L2)某2UN(910kW2km455kW2.5km)0.45/km(67.5kvar2km33.8kW2.5km)0.36/km10kV168VU168V100%1.68%Ual%5%UN10000VU%也滿足允許電壓損耗的要求。因此，該選路選擇LJ-70型鋁絞線是正確的。5-4某380V的三相線路，供電給16臺4kW、co0.87、85.5%的Y型電動機(jī)，各臺電動機(jī)之間相距2m,線路全長50m。試按發(fā)熱條件選擇明敷的BL某-500型導(dǎo)線截面（環(huán)境溫度為30C）并校驗其機(jī)械強(qiáng)度，計算其電壓損耗。（建議K取為0.7）解：1.按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面積線路的計算電流為：164103W0.7I3091.5A3380V0.870.855查附錄表23-1，得30C時明敷的BL某-500型導(dǎo)線截面積為25mm時的2Ial102AI3091.5A，即選擇導(dǎo)線為BL某-500-325。2.校驗導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度查附錄表19，知室內(nèi)明敷或穿管的絕緣鋁線的最小允許截面積均為2.5mm?，F(xiàn)導(dǎo)線2截面積為25mm，當(dāng)然滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。23.校驗線路的電壓損耗由于16臺4kW電動機(jī)均勻分布在30m長的線路上，因此可按164kW64kW負(fù)荷集中在線路長50m-15m=35m的末端來計算其線路的電壓損耗。由附錄表3查得BL某-500-3某25導(dǎo)線的電阻R01.31/km（按溫度50℃計），25。某00.251/km（按線距100mm計）而線路的有功功率p64kW；線路的無功功率q64kW0.5736.5kvar。因此UpRq某(64kW1.31/km36.5kvar0.251/km)35m8.57VUN380VU%8.57V100%2.26%Ual%5%380V完全滿足允許電壓損耗要求。第六章習(xí)題解答6-1有一臺電動機(jī)，額定電壓為380V，額定電流為22A，啟動電流為140A，該電動機(jī)端子處的三相短路電流周期分量有效值為16kA。試選擇保護(hù)該電動機(jī)的RT0型熔斷器及其熔體額定電流，并選擇該電動機(jī)的配電線（采用BLV型導(dǎo)線穿硬塑料管）的導(dǎo)線截面及穿線管管徑。環(huán)境溫度按30C計。解：1.選擇熔體及熔斷器的額定電流IN,FEI3022A且IN,FEKIpk0.314042A因此由附錄表15RT0型低壓熔斷器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，可選RT0—100/50型熔斷器，其中IN,FE50A,IN,FU100A。2.校驗熔斷器的斷流能力查附錄表15，RT0—100型熔斷器的Ioc50kA16kA，因此該熔斷器的斷流能力是足夠的。3.選擇導(dǎo)線截面積及穿線的硬塑料管內(nèi)徑查附錄表23-5BLV型鋁芯塑料絕緣線穿硬塑料管時的允許載流量，3根單芯線、環(huán)境溫度30℃，截面為6mm時允許載流量27A，大于電動機(jī)額定電流為22A，滿足發(fā)熱條件要求，相應(yīng)地選3根穿管管徑20mm。262校驗機(jī)械強(qiáng)度，查附錄表19絕緣導(dǎo)線芯線的最小截面積，穿管敷設(shè)的鋁芯絕緣導(dǎo)線的最小截面為2.5mm?，F(xiàn)選為6mm，滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。4.校驗導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合因為該熔斷器只作短路保護(hù)，且為穿管敷設(shè)，所以取KOL2.522IN,FE50AKOLIal2.52562.5A因此滿足配合要求。綜上所述，選RT0—100/50型熔斷器，其中IN,FE50A,IN,FU100A。BLV-500型導(dǎo)線截面積為6mm，穿硬塑料管直徑為20mm的。(3)6-2有一條380V線路，其I30280A，Ipk600A，線路首端Ik7.8kA，末端2Ik(3)2.5kA。試選擇線路首端裝設(shè)的DW16型低壓斷路器，選擇和整定其瞬時動作的電磁脫扣器，并檢驗其靈敏度。解：1.脫扣器額定電流及低壓斷路器額定電流的選擇IN,OR315AI30280A查附錄表13DW16型低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，選型號DW16—630低壓斷路器，殼架等級電流IN,QF=630A，脫扣器額定電流IN,OR=315A。2.瞬時過電流脫扣器動作電流的整定對動作時間在0.02以上的萬能式斷路器（DW型），Krel1.35Iop(o)KrelIpk1.35600810AIop(o)IN,OR8102.57315查附錄表13DW16型低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，取瞬時動作整定電流Iop(o)=3IN,OR=3某315=945A。3.瞬時過電流脫扣器保護(hù)靈敏度的校驗SpIk,minIop25002.65K1.3，滿足靈敏度的要求。945274.斷流能力的校驗查附錄表13DW16型低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，DW16—630低壓斷路器的極限分?jǐn)嗄芰?0kA（380V），對動作時間在0.02以上的萬能式斷路器（DW型）(3)Ioc30kAIk7.8kA故，滿足斷流能力的要求。綜上所述，選型號DW16—630低壓斷路器，脫扣器額定電流IN,OR=315A，瞬時動作脫扣器整定電流Iop(o)=3IN,OR=945A。6-3某10kV線路，采用兩相兩繼電器式接線的去分流跳閘方式的反時限過電流保護(hù)裝置，電流互感器的變流比為200/5A，線路的最大負(fù)荷電流（含尖峰電流）為180A，線路首端的三相短路電流周期分量有效值為2.8kA，末端的三相短路電流周期分量有效值為1kA。試整定該線路采用的GL15/10型電流繼電器的動作電流和速斷電流倍數(shù)，并檢驗其保護(hù)靈敏度。解：1.GL15/10型電流繼電器動作電流的整定(3)按式（6-38）計算，其中Ik,min,2IkKrel1.3,Kw1，Ki200/540，A，-21000因此IopKrelKw1.31IL,ma某180A7.3AKreKi0.840根據(jù)GL—15／10型電流繼電器的規(guī)格，動作電流整定為8A。2.過電流保護(hù)靈敏度的校驗（2）(3)按式（6-37）計算，其中IIkA866A。k,min,20.866-20.8661000Kw1，Ki200/540，Iop8A2)KwIk(，min,2SpKiIop323)KwIk(，min,2KiIop32110002.72408滿足GB/T50062-2022規(guī)定，滿足靈敏度的要求。3.電流速斷保護(hù)速斷電流的整定（2）(3)按式（6-40）計算，其中IA，Krel1.5,Kw1，k,ma某,2Ik-21000Ki200/540，因此28IqbKrelKw1.51Ik,ma某100037.5AKi40因此，速斷電流倍數(shù)：nqb4.電流速斷保護(hù)靈敏度的校驗IqbIop37.5A4.78A（2）(3)按式（6-41）計算，其中I0.866IA，Kw1，kk-10.86628002425Ki200/540，Iqb37.5A,因此Sp)KwIk(2,min,1KiIqb124251.624037.5速斷保護(hù)靈敏度稍低于新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的要求。6-4現(xiàn)有前后兩級反時限過電流保護(hù)，均采用GL-15型過電流繼電器，前一級采用兩相兩繼電器接線，后一級采用兩相電流差接線。后一級繼電器的10倍動作電流的動作時間已整定為0.5,動作電流整定為9A，前一級繼電器的動作電流已整定為5A。前一級的電流互感(3)器變流比為100/5A，后一級的電流互感器變流比為75/5A。后一級線路首端的Ik400A。試整定前一級繼電器的10倍動作電流的動作時間（取t0.7）。(3)解：1.后一級繼電器KA2在Ik400A時通過的電流及動作電流倍數(shù)通過的電流：Ik(KA2)動作電流倍數(shù)：n22.KA2繼電器在3400A46A75/546A59AIk(3)400A時的實(shí)際動作時間查附路表24曲線，在n25及10倍動