電力系統(tǒng)概論供配電技術(shù)講義

電力系統(tǒng)概論供配電技術(shù)講義

什么叫電力系統(tǒng)？為什么要建立電力系統(tǒng)？

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、電力線路和電能用戶組成的

一個整體。

為了充分利用動力資源，降低發(fā)電成本，發(fā)電廠往往遠(yuǎn)離城

市和電能用戶，因此，這就需要輸送和分配電能，將發(fā)電廠

發(fā)出的電能經(jīng)過升壓、輸送、降壓和分配，送到用戶。

供配電系統(tǒng)由那些部分組成？在什么情況下應(yīng)設(shè)總降壓變

電所或高壓配電所？

供配電系統(tǒng)由總降變電所、高壓配電所、配電線路、車間變

電所和用電設(shè)備組成。

總降壓變電所是企業(yè)電能供應(yīng)的樞紐。它將35kV-110kV的

外部供電電源電壓降為6?10kV高壓配電電壓，供給高壓配

電所、車間變電所和高壓用電設(shè)備。高壓配電所集中接受6~

10kV電壓，再分配到附近各車間變電所和高壓用電設(shè)備。一

般負(fù)荷分散、廠區(qū)大的大型企業(yè)設(shè)置高壓配電所。

發(fā)電機(jī)的額定電壓、用電設(shè)備的額定電壓和變壓器額定電壓

是如何規(guī)定的？為什么？

用電設(shè)備的額定電壓等于電力線路的額定電壓；發(fā)電機(jī)的額

定電壓較電力線路的額定電壓要高5%；變壓器的一次繞組的

額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓（升壓變壓器）或電力線路

的額定電壓（降壓變壓器）；二次繞組的額定電壓較電力線路

的額定電壓要高10%或5%（視線路的電壓等級或線路長度而

定）。

額定電壓是能使電氣設(shè)備長期運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)效果最好的電壓,

它是國家根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力的水平和發(fā)展的趨勢

經(jīng)過全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。

電能的質(zhì)量指標(biāo)包括哪些？

電能的質(zhì)量指標(biāo)是指電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、供電可靠性。

什么叫電壓偏移，電壓波動和閃變？如何計算電壓偏移和電

壓波動？

電壓偏差是電壓偏離額定電壓的幅度。電壓波動是指電壓的

急劇變化。周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動而

造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象，成為閃變。

電壓偏差一般以百分?jǐn)?shù)表示，即

AU%=fxlOO,式中△〃％為電壓偏差百分?jǐn)?shù)；U為實際電壓;

UN

力,為額定電壓。

電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)來表

示，即

.％=3U——-U迎X10D

式中，灰/為電壓波動；加％為電壓波動百分?jǐn)?shù)；UmaK,喜而為

電壓波動的最大值和最小值（kV）；以為額定電壓（kV）。

電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式有哪幾種？中性點不接地電力

系統(tǒng)和中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時各有什么特點？

電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式有三種：中性點不接地系統(tǒng)、中

性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點直接接地系統(tǒng)。中性點不

接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地相對地電壓為零，電容

電流為零，非接地相對地電壓升高為線電壓，電容電流增大

倍，但各相間電壓（線電壓）仍然對稱平衡。中性點直接接

地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，通過中性點形成單相短路，產(chǎn)生很

大的短路電流，中性點對地電壓仍為零，非接地相對地電壓

也不發(fā)生變化。

電力負(fù)荷按對供電可靠性要求分幾類？對供電各有什么要

求？

電力負(fù)荷按對供電可靠性可分為三類，一級負(fù)荷，二級負(fù)荷

和三級負(fù)荷。對供電的要求：一級負(fù)荷要求最嚴(yán)，應(yīng)由兩個

獨立電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一電源應(yīng)不同時

受到損壞，在一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，除上述兩個獨立

電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對特別重要負(fù)荷的供

電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。二級負(fù)荷要求比一

級負(fù)荷低，應(yīng)由兩回線路供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺，從

而做到當(dāng)電力變壓器發(fā)生故障或電力線路發(fā)生常見故障時，

不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。三級負(fù)荷要求最低，沒

有特殊要求，一股有單回路電力線路供電。

試確定圖所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)G和變壓器IT,2T和3T的

額定電壓。

圖1-11習(xí)題1-8圖

解：

發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)L05X10KV=10.5kV；

變壓器IT的額定電壓一次側(cè)U=10.5kV；

二次側(cè)U=LlX35kV=38.5kV；

變壓器2T的額定電壓一次側(cè)U=35kV；

二次側(cè)二L05X10kV=10.5kV；

變壓器3T的額定電壓一次側(cè)U=10kV；

二次側(cè)U=l.05X0.38=0.399kV；

試確定圖中所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)G,變壓器2T,3T線路

1WL,2WL的額定電壓。

110KV

解：發(fā)電機(jī)G,額定電壓U=L05U尸10.5kV

變壓器2TUFU=10.5kV

lX220=242kV故額定電壓為:10.5/242；

變壓器3TU尸220kVU：尸L05X10=10.5kV

U2=l.lX110=121kV

線路1WL的額定電壓為U=10kV

線路2WL的額定電壓為U=0.38kV

試查閱相關(guān)資料或網(wǎng)上查閱，找出去年我國的發(fā)電機(jī)裝機(jī)容

量，年發(fā)電量和年用電量。

答案（略）

畫出中性點不接地系統(tǒng)A相發(fā)生單相接地時的相量圖。

IE“

Uc

第2章負(fù)荷預(yù)測

2-1什么叫負(fù)荷曲線？有哪幾種？與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量

有哪些？

答：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的一種圖形,

反映了用戶用電的特點和規(guī)律。

負(fù)荷曲線按負(fù)荷的功率性質(zhì)不同，分有功負(fù)荷和無功負(fù)荷曲

線；按時間單位的不同，分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；按負(fù)

荷對象不同，分用戶，車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。

與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量有：年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用

小時；平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)。

2-2什么叫年最大負(fù)荷利用小時？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)？

答：年最大負(fù)荷利用小時是指負(fù)荷以年最大負(fù)荷就持續(xù)運(yùn)行

一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗

的電能，這段時間就是最大負(fù)荷利用小時。

年最大負(fù)荷/指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（為防偶然性,

這樣的工作班至少要在負(fù)荷最大的月份出現(xiàn)2?3次）30分

鐘平均功率的最大值，因此年最大負(fù)荷有時也稱為30分鐘

最大負(fù)荷勺。

負(fù)荷系數(shù)勺是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值。

2-3什么叫計算負(fù)荷？為什么計算負(fù)荷通常采用30min最大

負(fù)荷？正確確定計算負(fù)荷有何意義？

答：計算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個等效負(fù)荷時，導(dǎo)體的最高

溫升正好和通過實際的變動負(fù)荷時產(chǎn)生的最高溫升相等，該

等效負(fù)荷就稱為計算負(fù)荷。

導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時間大約為（3?4）一工為發(fā)熱

時間常數(shù)。對中小截面的導(dǎo)體，其「約為lOmin左右,故截

流倒替約經(jīng)30min后達(dá)到穩(wěn)定溫升值。但是，由于較大截面

的導(dǎo)體發(fā)熱時間常數(shù)往往大于lOmin,30min還不能達(dá)到穩(wěn)

定溫升。由此可見，計算負(fù)荷Pc實際上與30min最大負(fù)荷基

本是相當(dāng)?shù)摹?/p>

計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算符合的確定是否

合理，將直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否合理。

計算負(fù)荷不能定得太大，否則選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜將

會過大而造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；計算負(fù)荷也不能定得

太小，否則選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜將會長期處于過負(fù)荷

運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣體過早老化甚至

燒毀。

2-4各工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定？

答：長期工作制和短期工作制的設(shè)備容量就是該設(shè)備的銘牌

額定功率，即

Pe=PN

反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率下的額定功

率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。

2-5需要系數(shù)的含義是什么？

答：所有用電設(shè)備的計算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量，兩者之

間存在一個比值關(guān)系，因此需要引進(jìn)需要系數(shù)的概念，即：

B=K/。

式中，L為需要系數(shù)；Pc為計算負(fù)荷；匕為設(shè)備容量。

形成該系數(shù)的原因有：用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量,

它與輸入容量之間有一個平均效率；用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷

運(yùn)行，因此引入符合系數(shù)KL；用電設(shè)備本身及配電線路有功

率損耗，所以引進(jìn)一個線路平均效率%;用電設(shè)備組的所有

設(shè)備不一定同時運(yùn)行，故引入一個同時系數(shù)勺。

2-6確定計算負(fù)荷的估算法.需要系數(shù)法和二項式法各有什

么特點？各適合哪些場合？

答：估算法實為指標(biāo)法，其特點是進(jìn)行方案比較時很方便,

適用于做任務(wù)書或初步設(shè)計階段；需要系數(shù)法的特點是簡單

方便，計算結(jié)果較符合實際，而長期使用已積累了各種設(shè)備

的需要系數(shù)，是世界各國普遍采用的方法，適用于多組三相

用電設(shè)備的計算負(fù)荷；二項式法其特點是既考慮了用電設(shè)備

的平均負(fù)荷，又考慮了幾臺最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷,

其計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得多，適用于容

量差別懸殊的用電設(shè)備的負(fù)荷計算。

2-7在確定多組用電設(shè)備總的視在計算負(fù)荷和計算電流時，

可否將各組的視在計算負(fù)荷和計算電流分別直接相加？為

什么？應(yīng)如何正確計算？

答：不可以。需要考慮用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)

的因素，因此在確定總計算負(fù)荷時，只能在各組用電設(shè)備中

取一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷，

即：

2=ZS七tan+（cR）nuxtan外J

式中，（此J為各用電設(shè)備組的平均功率，其中七是各用電設(shè)

備組的設(shè)備總?cè)萘?；叱為每組用電設(shè)備組中x臺容量較大的

設(shè)備的附加負(fù)荷；（cR）x為附加負(fù)荷最大的一組設(shè)備的附加

負(fù)荷；tanez為最大附加負(fù)荷設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值。

2-8在接有單相用電設(shè)備的三相線路中，什么情況下可將

單相設(shè)備與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷的計算方法計算確定

負(fù)荷?而在什么情況下應(yīng)進(jìn)行單相負(fù)荷計算？

答：單相設(shè)備應(yīng)盡可能地均勻分布在三相上，以使三相負(fù)荷

保持平衡.

a；三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%0f,

單相設(shè)備可按三用負(fù)荷平衡計算.

b：三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時,

應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再算出三相等

效計算負(fù)荷.

2-9如何分配單相(220伏，380伏)用電設(shè)備，使計算負(fù)荷

最??？如何將單相負(fù)荷簡便地?fù)Q算成三相負(fù)荷？

答：可以用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法來分配用電設(shè)備；

這樣換算：⑴當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%,

單相設(shè)備按三相負(fù)荷平衡來計算。⑵當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘砍?/p>

過三相總?cè)萘康?5%,應(yīng)該換成等效三相設(shè)備容量，再算出

三相等效計算負(fù)荷。

2-10電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計算？

其中哪些損耗是與負(fù)荷無關(guān)的？哪些損耗與負(fù)荷有關(guān)？按

簡化公式如何計算？

解：有功功率損耗二鐵損+銅損二二PFC+UPCU

有功功率損耗為：

，sYfsY

APT=EPFe-?PCu=OPFe<]PCu.N薩切R)+DPk/

無功功率二匚Q)+匚Q

△Q。是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通電流造成的，4Q是變

壓器負(fù)荷電流在一次，二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功損耗。

無功功率損耗為:

口Q-Q。+0仔卜惴+喘2]

△PFe和4Q。是與負(fù)荷無關(guān)，△￡口和與負(fù)荷有關(guān)

簡化公式:

2

□Pt<]P()-HJPk^

口QTN好需加)

2-11什么叫平均功率因數(shù)和最大負(fù)荷時功率因數(shù)?各如何計

算?各有何用途？

答：平均功率因數(shù)是指導(dǎo)在某一時間內(nèi)的平均功率因數(shù)，也

稱加權(quán)平均功率因數(shù).最大負(fù)荷時的功率因數(shù)是指在年最大

負(fù)荷時的功率因數(shù).平均功率因數(shù)計算功式：略

用途供電部門能根據(jù)月平均功率因數(shù)來調(diào)整用戶的電費(fèi)電

價.

2-12進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，有什么意義？如何

確定無功補(bǔ)償容量？

答：降低電能損耗，降低電壓損失，提高供電設(shè)備利用率。

補(bǔ)償容量(1)采用固定補(bǔ)償Q”=Pav(tg%,]-tg%，2),式中，Qcc為

補(bǔ)償容量；Pav為平均有功負(fù)荷,P*aPc或Wa/t,Pc為負(fù)荷計

算得到的有功計算負(fù)荷，a為有功負(fù)荷系數(shù)，W”為時間t內(nèi)

消耗的電能；tgRvl為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切值；tg(Pa,，2

為補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角的正切值；tgQw—tgpm稱為補(bǔ)償

率，可用△口，.表示（2）采用自動補(bǔ)償裝二Pc（tg（pi-tg（p2）

2-13提高自然功率因素有哪些常用的方法？他們的基本原

理是什么？

答：提高自然功率因素的主要方法有：

合理選擇電動機(jī)的規(guī)格、型號

防止電動機(jī)空載運(yùn)行

保證電動機(jī)的檢修質(zhì)量

合理選擇變壓器的容量

交流接觸器的節(jié)電運(yùn)行

他們的基本原理是在不添置任何補(bǔ)償設(shè)備的情況下，采用科

學(xué)措施減少用電設(shè)備的無功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總

功率因素提高。

2-14并聯(lián)電容器的補(bǔ)償?shù)难b設(shè)有幾種？各有何特點？適用

于什么場合？

答：并聯(lián)電容器的補(bǔ)償?shù)难b設(shè)有一下幾種：

高壓集中補(bǔ)償，指將高壓電容器組集中裝設(shè)在總降壓變電所

的6?10kV母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所的6?

10kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率產(chǎn)生的影響，而對

無功功率在即也內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無法補(bǔ)償,

因此補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。但由于

裝設(shè)集中，運(yùn)行條件較好，維護(hù)管理方便，投資較少。且總

降壓變電所6?10kV母線停電機(jī)會少，因此電容器利用率高。

這種方式在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。

低壓集中補(bǔ)償，是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所或

建筑物變電所的低壓母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償車間變電

所或建筑物變電所低壓母線前變電器和高壓配電線路及電

力系統(tǒng)的無功功率，對變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補(bǔ)償

作用。但其補(bǔ)償范圍比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方式

能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較

小，因此比較經(jīng)濟(jì)。這種低壓電容器補(bǔ)償屏一般可安裝在低

壓配電室內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)安全方便。該補(bǔ)償方式在用戶中應(yīng)用

相當(dāng)普遍。

單獨就地補(bǔ)償（個別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償），是指在個別功率因素

較低的設(shè)備旁邊裝設(shè)補(bǔ)償電容器組。該補(bǔ)償方式能補(bǔ)償安裝

部位以前的所有設(shè)備，因此補(bǔ)償范圍最大，效果最好。但投

資較大，而且如果被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)行的話，電容器組也

被切除，電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單

位價格、電容器易受到機(jī)械震動及其他環(huán)境條件影響等缺點。

所以這種補(bǔ)償方式適用于長期穩(wěn)定運(yùn)行，無功功率需要較大,

或距電源較遠(yuǎn)，不便于實現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱龊稀?/p>

2-15什么是尖峰電流？尖峰電流的計算有什么用處？

答：尖峰電流是指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1?2秒的短時

最大負(fù)荷電流。

尖峰電流的計算可以提供選定用電設(shè)備的型號以及保護(hù)用

電設(shè)備等。

2-16某車間380伏線路供電給下列設(shè)備：長期工作的設(shè)備有

7.5kW的電動機(jī)2臺，4kW的電動機(jī)3臺，3kW的電動機(jī)10

臺；反復(fù)短時工作的設(shè)備有42kVA的電焊機(jī)1臺(額定暫載

率為60%,cos^(v=0.62,以=0.85),10t吊車1臺(在暫載率

為40%的條件下，其額定功率為39.6kW,cos%=0.5)o試確

定它們的設(shè)備容量。

解：對于長期工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量就是它們的額定功

率，所以長期工作設(shè)備的設(shè)備容量為：

PC1=7.5X2kW+4x3kW+3xlOkW=57kW

對于反復(fù)短時工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量為：

電焊機(jī)：取=辰x42x0.62kW=20.2kW

吊車：匕=2x7(14x39.6kW=5().1kW

所以，它們的總的設(shè)備容量為：

P”匕+巳+匕=(57+20.2+50.1)kW=127.3kW

2-17已知有一汽車拖拉機(jī)廠每年生產(chǎn)拖拉機(jī)2400臺，汽車

1200輛，試用估算法求該廠的計算負(fù)荷。

解：查詢資料得知，生產(chǎn)拖拉機(jī)的單位產(chǎn)品耗電量為5000?

8000kWh,這里估算取6500kWh/臺；生產(chǎn)汽車的單位產(chǎn)品耗

電量為1500~2500kWh,這里估算取2000kWh/輛。

年最大負(fù)荷利用小時數(shù)取4960h。

此=q町=2400x6500kWh=15600000kW/z

叱,，=a2m2=1200x2000攵W/?=2400000攵仞7

P=幺9」56。000。+24。000。=二4394.53楸

,小4096

2-18某廠金工車間的生產(chǎn)面積為60mX32m,試用估算法估算

該車間的平均負(fù)荷。

解：查表可知負(fù)荷密度指標(biāo)

p=()AkW/m2

S=60mx32m=1920m2

P,=PS=0.1x1920ZW=192kW

答：用估算法估算該車間的平均負(fù)荷為192kW

2-19某工廠35/6kV總降壓變電所，分別供電給1?4號車間

變電所及6臺冷卻水泵用的高壓電動機(jī)工?4號車間變電所

的計算負(fù)荷分別為：Pd=840kW,Qci=680kvar；Pc2=920kw,

Qc2=750kvar；PC3=850kw,QC3=700kvar；PC4=900kw,QC4=720kvaro

高壓電動機(jī)每臺容量為300kW,試計算該總降壓變電所總的

計算負(fù)荷（忽略線損）。

解：由題意可知：水泵用的高壓電動機(jī)假設(shè)同時系數(shù)K=0.9

Kd=0.8/=0.65,cos°=0.8,tan（p=Q75

P.()=kdx幾i=O.8x3OOx6=\440kW

Q(o=P.oxtan°=1440x0.75kvar=1080Avar

R=KX(R0+R1+R2+匕+R4)=0.9x(1440+840+920+850+900)kW=4455kW

Qc=Kx(Qc0+Qcl+Q,2+QC3+QC4)=0.9x(1080+68()+750+7(X)+720)kvar=3537kvar

=Pe2+Qe2=(44522+35372)V<4=5688.36KE4

4-548.014

高壓側(cè)Pe[=?+0.015S,=4540.33ZW

+0.06S,=3878.32var

答：該總降壓變電所高壓側(cè)總的計算負(fù)荷Pe尸4540.33丑,

Qei=3878.3kvar,Sei=5971.25,ICei-98.62A

2-20某車間采用一臺10/0.4kV變壓器供電，低壓負(fù)荷有生

產(chǎn)用通風(fēng)機(jī)5臺共60kW,點焊機(jī)（￡=65%）3臺共10.5kW,

有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械8臺共40kW,5.IkW的行車（￡=15的）

2臺。試確定該車間變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷。

解：通風(fēng)機(jī)K山=0.8,cos例=0.8,tana=0.75

Pcl=K.R=0.8x60〃W=48kW

21=tana=48x1.73攵var=83.04Zvar

點焊機(jī)Kd2=0.35,cos(p2=0.6,tan(P)=1.33

P2=病叫2=>/0^5x10.5kW=8.47仙V

P2=K{i2P2=0.35x8.47W=2.96AW

=P,>tan(p、=2.96x1.33攵var=394kvar

有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械儲3=0.7,cos%=0.75,tan例=0.88

P3=Kd.Pe3=0.7x40AlM=2SkW

QC3=匕tan0=28x0.88kvar=24.644var

行車K(l4=0.15,cos(p4=0.5,tan(p4=1.73

匕=后6=A/0J5x10.2kW=3.95kW

P.4=Kd4Pe4=0.15x3.95ZW=().59kW

Q(4=《4tan(p4=0.59x\.73kvar=1.03%var

同時系數(shù)取K“,Kfg=0.9

車間計算負(fù)荷為:

P=GPEP,=0.9X(48+2.96+28+0.59?W=71.60W

Q(=K^qZQ=0.9x(83.04+3.94+24.64+1.03洪var=101.39/:var

S"JH+Q；=124.12kVA

S124.12

tA=179.16A

GE0.4

2-21某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機(jī)床電動機(jī)40臺，總?cè)?/p>

量152kW,其中較大容量的電動機(jī)有l(wèi)OkWl臺、7kW2臺、

4.5kW5臺、2.8kW10臺；衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī)6臺共6kW。試分別

用需要系數(shù)法和二項式法求車間的計算負(fù)荷。

解：需要系數(shù)法：查表AT可得：

冷加工機(jī)床：Kdl-O.2,cos0-0.5,tanW]-1.73

P,=0.2xl52ZW=30.4kW

Q?=30.4x1.73攵W=52.6攵W

通風(fēng)機(jī)組：埼師0.80.8,t^2=0.75(p2=

P2=0.8x6kW=4.8kW

QC2=4.8x().75kW=3.6kW

車間的計算負(fù)荷：

P=0.9x(30.4+4.8)kW=31.68kW

Qc=0.9x(52.6+4.8)kW=50.58kW

Sc=JP：+Qj=59.68kVA

晨=Sj6人=59.68/(1.732x0.38)=90.7A

二項式法：查表AT可得：

冷加工機(jī)床:b}=0.14,C]=0.4,X1=5,cos(p[=0.5,tan(px=1.73

(bRc乙y).I=0.14x152kW=2L28kW

(cPj=0.4x(10+7x2+2x4.5)kW=13.2kW

通風(fēng)機(jī)組：b2=0.65,c2=0.25,x2=5,cos0=0.8,tan(p2=0.75

因為n=6<2x2,取X2=3.則

(bPy)2=0.65x6kW=3.9kW

(cP)=0.25X3kW=().75kW

顯然在二組設(shè)備中第一組附加負(fù)荷(CP3最大

故總計算負(fù)荷為：

=(21.28+3.9+13.2kW)=38.38kW

Qc=(21.28x1.73+3.9x0.75+13.2xL73)kvar=62.56kvar

p2+2

Sc=7cQc=73.4kVA

Ic=SC/(V3UN)=I1L55A

2-22某220/380V三相四線制線路上接有下列負(fù)荷：220V3kW

電熱箱2臺接于A相，6kWl臺接于B相，4.5kWl臺接于C

相；380V20kW(e=65%)單頭手動瓠焊機(jī)1臺接于AB相，6kW

(『10%)3臺接于BC相，10.5kW(^=50%)2臺接于CA相。

試求該線路的計算負(fù)荷。

解：(1)電熱箱的各相計算負(fù)荷

查表AT得，Kd=0.7,cos=1,tan=0,因此各相的有功計算負(fù)荷

為：

A/目PM=KdPeA=0.7x3x2kW=4.2AW

B/目=K“QR=0.7x6xlkW=4.2kW

C相匕」=K(fP,c=0.7x4.5x\kW=3A5kW

(2)單頭手動弧焊機(jī)的各相計算負(fù)荷

查表A—1得，Kd=0.35,cos(p=0.35,tan(p=2.68;查表2-4得，cos(p=0.35

時,則

PAB-A=PRC-R-PCA-C=L27

PAB-B=PBC-C=PCA-A=-0.27

QAB-A~QBC-B-QCA-C=L°5

^AB-B=QBC-C=^CA-A=163

將各相換算成￡=100%的設(shè)備容量，即：

P、B=向冗=瘋記x2()kW=16.12kW

PBC=瘋加=Ex6x3kW=5.69AW

［八二7^T&3=>/^X105X2ZW=14.85AW

各相的設(shè)備容量為

4小二〃,味八以8+P6r己人=U27X16.12+(—0.27X14.85)kW=16.46ZW

QeA=qAR_APAl{+qCA_AP(=(1.05xl6.12+1.63x14.85)2W=41.13Z:var

B相PeB=PBC-BPBC+PAB-BPAB=[1.05x5.69+(-0.27)X16.12]=1.62kW

=

QeB=qBC-BPBC+qAB-BP,\B(127x5.69+1.63x16.12)Z:vaT=33.50Z:var

C相pec=PCA-CPCA+PBC-CPBC=H.27x14.85+(-().27)x5.69JW=17.32W

Q，c=QCAC^CA+QHC-C^HC=(1°5x14.85+1.63x5.69)“var=24.87Avar

各相的計算負(fù)荷為

P=KP=0.7x16.46攵W=11.52kW

A相A2dcA

QVA2=K&=0.7x41.13A:var=28.79AW

B相"Kd%=0.7xl.62%W=L13ZW

口QCBI=K,Q?B=°-7x33.50kvar=23.45ZW

C相Pcci==0.7x17.32HV=\2A2kW

QCC2=K,Qc=0.7x24.87左var=17.41W

(3)各相總的計算負(fù)荷為(設(shè)同時系數(shù)為0.95)

A相匕=卷(小心2)=0.95X(4.2+1L52)1W=14.93，W

“QA=心(Q川+QA2)=0.95x(0+28.79)ZW=27.35AW

B相%=K￡E.+以2)=0.95x(4.2+1.62MW=5.53ZW

”QH=隆9⑻+Qs)=0.95x(0+33.50"W=31.83HV

C相聯(lián)=K式PcCX+心2)=0.95X(3.15+12.12)kW=14.51kW

口QcC=掩(2。+QC2)=0-95X(0+17.41"W=16.54%W

(4)總的等效三相計算負(fù)荷

因為A相的有功計算負(fù)最大，所以

「詼二以=14.93ZW,Q種=QCA=2735kvar,貝

P=3匕=3x14.93AW=44.79&W

2==3x27.35Avar=82.05/:var

S,=>/44.792+82.()52/CK4=93ASKVA

S_93.48

cA=142.03A

GUN-6x0.38

2-23某廠機(jī)械工車間變電所供電電壓10kV,低壓側(cè)負(fù)荷擁

有金屬切削機(jī)床容量共920kW,通風(fēng)機(jī)容量共56kW,起重機(jī)

容量共76kW(￡=15%)，照明負(fù)荷容量42kW(白熾燈)，線路

額定電壓380V。試求：

(1)該車間變電所高壓側(cè)(10kV)的計算負(fù)荷以2總4及cos。

(2)若車間變電所低壓側(cè)進(jìn)行自動補(bǔ)償，功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?/p>

0.95,應(yīng)裝BW0.4-28-3型電容器多少臺？

(3)補(bǔ)償后車間高壓側(cè)的計算負(fù)荷,22/及c°s夕，計算視在

功率減小多少？

解：(1)查表AT

Kdi=().2,cos=0.5,tan=1.73

小批量金屬切削機(jī)床：P,」=Kd島=0.2x920W=184W

Qd=Pc{tan(p、=184x1.73/:var=318.32〃var

K(l2=0.8,cos(p2=0.8,tan(p2=0.75

通風(fēng)機(jī)：P2=Kd2Pf2=0.8x56攵W=44.8HV

QC2=Pc2tan(p2=44.8x0.75/rvar=33.6攵var

Kfs=0.2,cos(p3=0.5,tan(p3=1.73

起重機(jī)：匕=2Kd3后匕=04x瘋記x76kW=11.78W

Qy=P,tan仍=11.78x1.73Avar=2O.38Zvar

照明：以=42%W

0”=0左var

總的計算負(fù)荷為(設(shè)同時系數(shù)為0.95)

P=KX(匕+P2+P3+P4)=0.95x(184+44.8+11.78+42"W=268.45%W

Q(=KfQ+QI2+Q<3+Q,J=0.95x(318.32+33.6+20.38+0)kvar=353.69Avar

S”yjp：+Q：=444O3ZW1

cos6=上=0.60

變壓器的功率損耗為

A/^=0.015Sc=O.OI5x444.03〃W=6.66ZW

△Or=0.06S,=0.06x444.03女var=26.642var

變電所高壓側(cè)總的計算負(fù)荷為

P：=P+APr=215A\kW

Qc'=QC+、QT=380.33女var

S；-yJpJ+Q，-469.404VA

變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為

cos^'=y-；=0.586

(2)

Q((=P'(tan(px-tan%)=268.45x[tan(arccos().60)-tan(arccos().95)]=268.45%var

實際補(bǔ)償容量為280kvar

（3）變電所低壓側(cè)視在計算負(fù)荷為

3=y/E+Q-Qj=278.38m

明=0.015X278.38攵W=4.1SkW

△Qr=0.06x278.38%var=16.70kvar

變電所高壓側(cè)總的計算負(fù)荷為

P2=A,+\PT=268.45+4.18=272.63AW

QC2=Qe]+Agr=353.69-280+16.70=90.29kvar

S；2=J*Q；；=287.19H<4

AS=469.4-287.19=182.2im

變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為

cos%=0.95

2-24某廠10kV母線上的有功計算負(fù)荷為320kW,平均功率

因數(shù)為0.67o如果要使平均功率因數(shù)提高到0.9,在10kV母

線上固定補(bǔ)償，則需要裝設(shè)BW型并聯(lián)電容器的總?cè)萘渴嵌?/p>

少？并選擇電容器的型號和個數(shù)。

解：tan(paA=tan(arccos0.67)=1.1080

tan(pav2=tan(arccos0.9)=0.4843

2”以(tan%Tan%,2)

=&/(tan%-tan/2)

=0.75x320x(l.l080-0.4843)kvar

=149.688kvar

n=Qci/qcN=149.688/10=15

考慮到三相均衡分配，每相裝設(shè)5個，此時并聯(lián)電容器的實

際補(bǔ)償容量為150kvar。選擇BW-10.5-10-1型電容器15個。

2-25某工具廠全年消耗的電能義為2500萬度，Wr為2100萬

度，供電電壓為lOkVo其平均有功功率和平均功率因數(shù)是多

少？欲將功率因數(shù)提高到0.9,需裝設(shè)BWF10.5-30-1并聯(lián)電

容器多少臺？

7

解：pv=U////=2.5xlO/8760=2853.884W

tan^rl=2100/2500=0.84

cos(pg=cos(arctan0.84)=0.77

2c師°皿-七咚2)

=2853.88x(0.84-0.4843)kvar

=1015.13kvar

n=Q<r/qeN=1015.13/30=34

考慮到三相平衡應(yīng)裝設(shè)36臺，每相12臺。

2-26某工廠35kV總降壓變電所10kV側(cè)計算負(fù)荷為：1#車間

720kW+j510kvar；2#車間580kW+j400kvar；3#車間

630kW+j490kvar；4#車間475Kw+j335kvar(a=0.76,B=0.82,

忽略線損)。試求：

(1)全廠計算負(fù)荷及平均功率因數(shù)；

(2)功率因數(shù)是否滿足供用電規(guī)程？若不滿足，應(yīng)補(bǔ)償?shù)蕉?/p>

少？

(3)若在10kV側(cè)進(jìn)行固定補(bǔ)償，應(yīng)裝BW—10.5—16—1型

電容器多少臺？

(4)補(bǔ)償后全廠的計算負(fù)荷及平均功率因數(shù)。

解：⑴

[=72(W，a=510女var

P2=580女W,02=400%var

6=630kW,03=490%var

E=475kW,Q4=3354var

全廠計算負(fù)荷：

P==2164.5AW

Q=kSf)xSQ(,=1561.54var

cosF=cos(arctanF)=cos(31.88°)=0.81

(2)cosF<0.9

所以不滿足，應(yīng)補(bǔ)償?shù)?.9

(3)

Q(=以(tanF}-tanF2)=394.27kvar

〃=Z/16=24

⑷補(bǔ)償后功率因數(shù)cosF=Pav/sav=0.92

第3章短路電流計算

3-1什么叫短路?短路的類型有哪些?造成短路的原因是什么?

短路有什么危害？

答：短路是不同用之間，相對中線或地線之間的直接金屬性

連接或經(jīng)小阻抗連接.

短路種類有三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路.

短路的原因主要有設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化，操作過電

壓，雷電過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等.

短路的危害：

1短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度身高，將絕緣損壞。

2短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電器設(shè)備受到機(jī)械損壞。

3短路使系統(tǒng)電區(qū)嚴(yán)重減低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。

4短路造成停電，給國家經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶累不

便。

5嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運(yùn)行的

同步發(fā)電機(jī)失去同步，嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。

6單相短路產(chǎn)生的不平橫磁場，對附近的通信線路和弱電設(shè)

備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作。

3-2什么叫無限大容量系統(tǒng)？它有什么特征?為什么供配電系

統(tǒng)短路時，可將電源看做無限大容量系統(tǒng)？

答：無限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗和

容量無限大的系統(tǒng).它的特征有：系統(tǒng)的容量無限大.系統(tǒng)阻

抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過程中維持不變.實際上，任

何電力系統(tǒng)都有一個確定的容量，并有一定的內(nèi)部阻抗?當(dāng)

供配電系統(tǒng)容量較電力系統(tǒng)容量小得多，電力系統(tǒng)阻抗不超

過短路回路總阻抗的5%^10%,或短路點離電源的電氣距離足

夠遠(yuǎn)，發(fā)生短路時電力系統(tǒng)母線降低很小，此時可將電力系

統(tǒng)看做無限大容量。

3-3無限大容量三相短路時，短路電流如何變化？

答：三相短路后，無源回路中的電流由原來的數(shù)值衰減到零;

有源回路由于回珞阻抗減小，電流增大，但由于回路內(nèi)存在

電感，電流不能發(fā)生突變，從而產(chǎn)生一個非周期分量電流,

非周期分量電流也不斷衰減，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流。短路

電流周期分量按正弦規(guī)律變化，而非周期分量是按指數(shù)規(guī)律

衰減，最終為零，又稱自由分量。

3-4產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？

答：(1)短路前電路空載或cos①二1；

(2)短路瞬間電壓過零，t=0時度或180度；

(3)短路回路純電感,即①k=90度。

3-5什么是次暫杰短路電流?什么是沖擊短路電流?什么是穩(wěn)

態(tài)短路電流？它們與短路電流周期分量有效值有什么關(guān)系？

答：次暫態(tài)短路電流是短路電流周期分量在短路后第一個周

期的有效值.

沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時值.高壓系統(tǒng)

Ksh=1.8,J=2.55「4=1.51/”,低壓系統(tǒng)31.3,驍=L84「&=1.09Z"

穩(wěn)態(tài)短路電流是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流.

無限大容量系統(tǒng)/”=/0=〃，高壓系統(tǒng)源=2.55/",*=1.51/”，低壓

系統(tǒng)驍=1.84/",乙=1.09]”

3-6什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？

答：用相對值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺值。任意一個物

理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值成為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒有單位。

基準(zhǔn)值的選取是任意的，但為了計算方便，通常取100MVA為

基準(zhǔn)容量，取線路平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓，即4=4不1.。5”。

3-7如何計算三相短路電路？

答：①根據(jù)短路計算要求畫出短路電流計算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)

圖應(yīng)包含所有與短路計算有關(guān)的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)

和短路點。

②畫出計算短路電流的等效電路圖，每個元件用一個阻抗表

示，電源用一個小圓表示，并標(biāo)出短路點，同時標(biāo)出元件的

序號和阻抗值，一般分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗值。

③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計算各元件的阻抗標(biāo)幺值

④等效電路化簡，求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡化時電

路的各種簡化方法都可以使用，如串聯(lián)、并聯(lián)、△-Y或Y-△

變換、等電位法等。

⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計算短路電流標(biāo)幺

值，再計算短路各量，即短路電流、沖擊短路電流和三相短

路容量。

3-8電動機(jī)對短路電流有什么影響？

答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，從電源到短路點的系統(tǒng)電壓下

降，嚴(yán)重時短路點的電壓可降為零。接在短路點附近運(yùn)行的

電動機(jī)的反電勢可能大于電動機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時電

動機(jī)將和發(fā)動機(jī)一樣，向短路點饋送短路電流，同時電動機(jī)

迅速受到制動，它所提供的短路電流很快衰減。

3-9在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流與三相短路電流有

什么關(guān)系？

答：㈠在三相短路電流計算中

記線路平均額定電壓為上.，

短路回路阻抗用乙表示。

則有：三相短路電流％=U./L732Zk①

沖擊電流i⑶=1.414khIp.............②

shsr

其中ksh=l+e-0.01/r為短路電路沖擊系數(shù)

㈡在兩相短路電流計算中

記”,為短路點的平均額定電壓，

Z,為短路回路的一相總阻抗。

則有：兩相短路電流L=去..........③

2Zk

沖擊電流噓=1.414kJ............④

其中匕=l+e-0.01〃為短路電路沖擊系數(shù)

將①與②、③與④對比可得：

=0-866。端=0.866端

由以上分析可得：

在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。

3-L0什么是短路電流的電動力效應(yīng)？如何計算？

短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很大的電動力和產(chǎn)生

很高的溫度，稱

為短路的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)。

短路電流的電動力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時，短路沖擊電流流過

導(dǎo)體瞬間，導(dǎo)

線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。

兩平行載流導(dǎo)體間的電動力

F=QJK1乙/a)xlOT(N)式中a為兩平行導(dǎo)線間距；1為導(dǎo)線長;

K『為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體KLI。

三相平行載流導(dǎo)體間的電動力

].I■I

，力晨0

B---

b=(GK//#/a)xl(r7(N)c忻始)

式中L為線電流幅值；K1為形狀系數(shù)。

3.短路電流的電動力

三相短路產(chǎn)生的最大電動力為

R⑶地K/；)2//axlO-7(N)

兩相短路產(chǎn)生的最大電動力為

/⑵=(2勺驍⑵2〃a)X10~7(N)

兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為

32)

/th二(5廣6

兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動力的關(guān)系為

F⑵=(6/2)F⑶

備注：K「為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體K「二l；矩形導(dǎo)體根據(jù)

(a-b)/(b+h)和m=(b/h)查表可得。

3-11什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計算？

答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流非常大。短路電流通

過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很高的溫度，稱為熱效應(yīng)。

短路發(fā)熱和近似為絕熱過程，短路時導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于

導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo)體的電阻率和比熱也隨溫度而

變化，其熱平衡方程如下：

將R=夕。(1+aO)ls,c=c0(l+P0\m="代入上式，得

0.24[J：Ilp0(l+aO)lsdt]=廣cc(l+闡ylsde

整理上式后

——0

112r2,Co/+sC^Ya-B.c、Bc*a?

——l-dt=--———dO=----=皿1+K9)+匕8=A-A.

2K

$2兒&0.24外兒1+a。O.24po\_a夕」為

式中，P是導(dǎo)體0℃時的電阻率(。」7面/如7)；a為Po的溫度系

數(shù)；c。為導(dǎo)體AC時的比熱容；B為c。的溫度系數(shù)；Y為導(dǎo)

體材料的密度；S為導(dǎo)體的截面積(mm2)；1為導(dǎo)體的長度

(km)；L為短路全電流的有效值(A)；AK和人為短路和正常

的發(fā)熱系數(shù)，對某導(dǎo)體材料,A值僅是溫度的函數(shù)，即A-f(9).

短路電流產(chǎn)生的熱量的計算式：

￡飛⑴出=Ctima

短路發(fā)熱假想時間可按下式計算：

(vV

「=4+005—

式中，如為短路持續(xù)時間，它等于繼電保護(hù)動作時間top和短

路器短路時間t℃之和，即

Ema=lop+噎

在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于所以上式變?yōu)?/p>

ima=k+S05

導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù)AK

AK=A\

式中，S為導(dǎo)體的截面積（mm"）,L為穩(wěn)態(tài)短路電流（A）,tima

為短路發(fā)熱假想時間（s）.

短路熱穩(wěn)定最小截面S班

3-12試求圖3-18所示供電系統(tǒng)中及和4點分別發(fā)生三相短

路時的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？

解:取基準(zhǔn)容量SFIOOMVA,基準(zhǔn)電壓Ud=Uav,兩個電壓基準(zhǔn)

電壓分別是Udl=37kV,Ud2=6.3kVo

各元件標(biāo)幺值為：

線路1WLX；=Xo/,=0.4X18X=0.526

101372

變壓器丁元=也&=竺心=2.6

-100SN1002.5

（1）七點三相短路時

XK1=x=0.526

Id=-^—=,1°°M=1.56M

yJ3Ud6x37

Al=-=---=1.901

XlKx1.0.526

L=156x1.901乂=2.966乂

ishK}=2.55/口=2.55x2.966M=7.563乂

SK.=-^-=-^-MVA=\90A\MVA

Ki

XK.0.526

(2)(點三相短路時

X：=+X；=0.526+2.6=3.126

〃=齊=4=9/64乂

y/3UdV3x6.3

1K'=~二=—■—=0.32

A

-XAK1，3.126

J\L=/(IJA"X=9.164x0.32姑=2.932加

心K2=1.84X2.932加=5.394加

q100

S0=^-=-^-MVA=3\.SSMVA

K~XK?3.126

3-13試求圖3-19所示供電系統(tǒng)中K1和K2點分別發(fā)生三相

短路時的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？

解：取基準(zhǔn)容量SFIOOMVA,基準(zhǔn)電壓UFIU兩個電壓基準(zhǔn)

電壓分別是U410.5kV,Ud2=0.4kVo

各元件標(biāo)幺值為：

系統(tǒng)Sx：號。.5

線路WLX；=XJ塊=0.35X2.5X等=0.875

變壓器1T,2TX；=X：=鬻*嗑畔”

(1)M點三相短路

X~=X：+X,=1.375

Sd100

M=5.5M

一圓-\/3X10.5

*=-4-=—!—=0.727

AX41.375

="Ki=5-5X0.727,S=4^A

ish.Ki=2.55/~=2.55x4乂=10.2姑

-^-MVA=72.12MVA

SKI

XK11.375

(2)K2點三相短路

X；,=X'+X*//X*=3.625

KI34

100

fd=s“M=I44.34M

yf3Ud~V3x0.4

=0.276

X；,3.625

IK2=1.1*=144.34x0.276M=39.818M

h,0=1.84〃，=1.84x39.8I8M=73.265乂

C1(V)

SQ==---------MVA=27.586MK4

人-XA1N3.625

3-14試求圖3-20所示無限大容量系統(tǒng)中K點發(fā)生三相短

路電流，沖擊短路電流和短路容量，以及變壓器2T一次流

過的短路電流.各元件參數(shù)如下：

變壓器IT：SN=31.5MVA,UK%=10.5,10.5/121kV；

變壓器2T,3T：SN=15MVA,UK%=10.5,110/6.6kV；

線路1WL,2WL：L=100km,Xo=O.40/km

電抗器L：U『6kV,INL=1.5kA,XNL%=8O

解：(1)由圖所示的短路電流計算系統(tǒng)圖畫出短路電流干算

等校電路圖，如圖所示.由斷路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用

X表示.

3T

1/91.8271/。71/0,424

-------nrm------rrm____rrm

1/0.333

O-------nrm------

------_________________rrm_

1\1/0.7

L.91.827

⑵取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA,基準(zhǔn)電壓U產(chǎn)UAV,基準(zhǔn)電壓是

Uai=121kV,Ud2=6.6kV,Ud3=6.6kV,則各元件電抗標(biāo)幺值為

變壓器IT:X,=(Uk%/100)X(sd/Sn)=(10.5/100)X(100/31.5)=0.333

線路Wl,W2:X2=X3=X0L(Sd/U^=91.827

變壓器2T3T:X4=X5=Uk%!Sd/lOOSn=0.7

電抗器；X。=0424

6

100xl.7321InU^

當(dāng)K點發(fā)生三相短路時：

一短路回路總阻抗標(biāo)幺值

x

X氏=X,+(X2+X4+xs)/(x3+5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)/(91.827+0.7)=0.355

二K點所在電壓基準(zhǔn)電流

Id=Sd/1.732Ud=8.748

三K短路電流各值為

/A=1/Xt=1/0.355=2.817

Ik=13=8.748x2.817=24.64乂

I/,=1.84x24.64=45.34M

5,=57/X；=100x2.817=28i.7ME4

（2）變壓器2T一次流過的短路電流為:

42=//CZ*2=8.748x2.817=24.64M

3.15試求圖3-21所示系統(tǒng)中K點發(fā)生三相短路時的短路電

流，沖擊電流和短路容量.已知線路單位長度電抗X.=0.4Q

/km,其余參數(shù)見圖所示.

解:取基準(zhǔn)容量SFIOOMVA,基準(zhǔn)電壓分別為Ud2=Ud7=121kV,

Ud3=115.5kV,QF的斷路容量Sos=1000MVAo

X；=Uk%Sd/l()()SN=10.5x1(X)/100x31.5=()333

2

X；=X,Sd/=60x0.4x100/121=0.164

同理：

X；=0.4x10x100/115.52=0.0299

X；=0.175

X；=Sd/St(c=100/1000=0.1

X；=0.525

X；=0.4X20X100/1212=0.055

計算短路回路總阻抗標(biāo)幺值：

X：=(X；+X；)/(X；+X；)+X；+X：+X；=0.5726

計算K點所在電壓的基準(zhǔn)電流：Id=Sd/L732Ud=1.4996kA

計算K點短路電流各值：I*=l/X；=1/0.5726=1.7464

Ik=Id3；=1()4996x1.7464=2.6189kA

I>sJhl.Kk=2.55IKk=60678kA

sk=Sd/Xk=100/0.5726=174.642MVA

3-16在題3-12中，若6kV的母線接有一臺400kW的同步電

動機(jī)，cos4)=0.95,n=0.94,試求小點發(fā)生三相短路時的

沖擊短路電流。

解：

小=—=—A=66.67A

UM6

=6394+0.952)乂=6.346乂

第4章供配電系統(tǒng)

4-1如何確定工廠的供配電電壓？

供電電壓等級有Oo22KV,0o38KV,6KV,10KV,35KV,66KV,

110KV,220KV

配電電壓等級有10KV,6KV,380V/220V

供電電壓是指供配電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)所取得的電源電壓。究

竟采用哪一級供電電壓，主要取決于以下3個方面的因素:

電力部門所弄提供的電源電壓；企業(yè)負(fù)荷大小及距離電源線

遠(yuǎn)近；企業(yè)大型設(shè)備的額定電壓決定了企業(yè)的供電電壓。

配電電壓是指用戶內(nèi)部向用電設(shè)備配電的電壓等級。有高壓

配電電壓和低壓配電電壓。

高壓配電電壓通常采用10KV或6KV,一般情況下，優(yōu)先采用

10KV高壓配電電壓。

低壓配電電壓等級為380V/220V,但在石油、化工及礦山（井）

場所可以采用660V的配電電壓。

4-2確定工廠變電所變壓器容量和臺數(shù)的原則是什么？

答：（1）變壓器容量的確定

a應(yīng)滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求。在一二級負(fù)荷的變電所

中，選擇兩臺主變壓器，當(dāng)在

技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上比較合理時，主變器選擇也可多于兩臺；

b對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷比較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的

變電所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時可采用兩臺主變壓器

c三級負(fù)荷一般選擇一臺豬變壓器，負(fù)荷較大時，也可選擇

兩臺主變壓器。

（2）變壓器容量的確定

裝單臺變壓器時，其額定容量&應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計

算負(fù)荷Sc,考慮負(fù)荷發(fā)展應(yīng)留有一定的容量裕度，并考慮變

壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即SN>=（L15-L4）SC

裝有兩臺主變壓器時，其中任意一臺主變壓器容量）SN應(yīng)同

時滿足下列兩個條件：

a任一臺主變壓器運(yùn)行時，應(yīng)滿足總計算負(fù)荷的60%~70%的

要求，即S后（0.6?0.7）Sc

b任一臺變壓器單獨運(yùn)行時，應(yīng)能滿足全部一二級負(fù)荷

Sc(I+II)的要求,即SN>=Sc(i+u)

4-3高壓斷路器有哪些作用？常用的10kV高壓斷路器有哪

幾種？各寫出一種型號并解釋型號的含義。

答：(1)高壓斷路器是一種專門用于斷開或接通電路的升關(guān)

設(shè)備，它有完善的滅弧裝置，因此，不僅能在正常時通斷負(fù)

荷電流，而且能在出現(xiàn)短路故障時在保護(hù)裝置作用下切斷短

路電流。

(2)常用10kV高壓斷路器有高壓少油斷路器，高壓真空斷

路器，SF6斷路器。

(3)略

4-4高壓少油斷路器和高壓真空斷路器各自的滅瓠介質(zhì)是什

么？比較其滅瓠性能，各適用于什么場合？

高壓少油斷路器的滅弧介質(zhì)是油。高壓真空斷路器的滅弧介

質(zhì)是真空。

高壓少油斷路器具有重量輕，體積小，節(jié)約油和鋼材，價格

低等優(yōu)點，但不能頻繁操作，用于6-35KV的室內(nèi)配電裝置。

高壓真空斷路器具有不爆炸，噪聲低，體積小，重量輕，壽

命長，結(jié)構(gòu)簡單，無污染，可靠性高等優(yōu)點。在35KV配電系

統(tǒng)及以下電壓等級中處于主導(dǎo)地位，但價格昂貴。

4-5,高壓隔離開關(guān)的作用是什么？為什么不能帶負(fù)荷操作？

答：高壓隔離開關(guān)的作用是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備

和線路的安全檢修及人身安全。但隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，

因此不能帶負(fù)荷拉、合閘，不能帶負(fù)荷操作。

4-6高壓負(fù)荷開關(guān)有哪些功能？能否實施短路保護(hù)？在什么

情況下自動跳閘？

答：功能：隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢

修及人身安全。

高壓負(fù)荷開關(guān)不能斷開短路電流，所以不能實施短路保護(hù)。

常與熔斷器一起使用，借助熔斷器來切除故障電流，可廣泛

應(yīng)用于城網(wǎng)和農(nóng)對電網(wǎng)改造。

高壓負(fù)荷開關(guān)上端的絕緣子是一個簡單的滅弧室，它不僅起

到支持絕緣子的作用，而且其內(nèi)部是一個汽缸，裝有操動機(jī)

構(gòu)主軸傳動的活塞，絕緣子上部裝有絕緣噴嘴和孤靜觸頭。

當(dāng)負(fù)荷開始分閘時，閘刀一端的弧動觸頭與弧靜觸頭之間產(chǎn)

生電弧，同時在分閘時主軸轉(zhuǎn)動而帶動活塞，壓縮汽缸內(nèi)的

空氣，從噴嘴往外吹弧，使電弧迅速熄滅。

4-7試畫出高壓斷路器、高壓隔離器、高壓負(fù)荷開關(guān)的圖形

和文字符號。

答：高壓斷路器（文字符號為QF,圖形符號為——X/—）；

高壓隔離器（文字符號為Q