供配電技術(shù)第三版唐志平主編課后答案

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1、 第 1章 電力系統(tǒng)概論 1-1 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(gè)整體。 為了充分利用動(dòng)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。 1-2 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

2、 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。 1-3 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

3、% 或 5%(視線路的 電壓等級(jí)或線路長(zhǎng)度而定 )。 額定電壓是能使電氣設(shè)備長(zhǎng)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(shì)經(jīng)過全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。 1-4 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。 1-5 什么叫電壓偏移，電壓波動(dòng)和閃變？如何計(jì)算電壓偏移和電壓波動(dòng)？ 電壓偏差是電壓偏離額定電壓的幅度。 電壓波動(dòng)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(dòng)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

4、 U U N 100 ，式中 U % 為電壓偏差百分?jǐn)?shù)； U 為實(shí)際電壓； U N 為額定電壓。 U % U N 電壓波動(dòng)程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)來表示，即 U U max U min U % U max U min 100 U N 式中， U 為電壓波動(dòng)； U % 為電壓波動(dòng)百分?jǐn)?shù)； U max ， U min 為電壓波動(dòng)的最大值和最 小值（ kV）； U N 為額定電壓（ kV）。 1-6 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有哪幾種？中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)和中性點(diǎn)直

5、接接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地時(shí)各有什么特點(diǎn)？ 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有三種： 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性 點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。 中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)， 接地相對(duì)地電壓為零， 電容電流 為零，非接地相對(duì)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(duì)稱平衡。 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)， 通過中性點(diǎn)形成單相短路， 產(chǎn)生很大的短 路電流，中性點(diǎn)對(duì)地電壓仍為零，非接地相對(duì)地電壓也不發(fā)生變化。 1-7 電力負(fù)荷按對(duì)供電可靠性要求分幾類？對(duì)供電各有什么要求？ 電力負(fù)荷按對(duì)供電可

6、靠性可分為三類， 一級(jí)負(fù)荷， 二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。 對(duì)供電的要求： 一 級(jí)負(fù)荷要求最嚴(yán)， 應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電， 當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)， 另一電源應(yīng)不同時(shí)受到 損壞， 在一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷， 除上述兩個(gè)獨(dú)立電源外， 還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 為保 證對(duì)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(jí)負(fù)荷要求比一級(jí)負(fù)荷低， 應(yīng)由兩回線路供電， 供電變壓器亦應(yīng)有兩臺(tái)， 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(shí)， 不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。 三級(jí)負(fù)荷要求最低， 沒有特殊要求， 一 般有單回路電力線路供電。

7、 1-8 試確定圖所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī) G 和變壓器 1T， 2T 和 3T 的額定電壓。 解： 發(fā)電機(jī)的額定電壓 U = 1.0 5×10KV = 10.5kV ; 變壓器 1T 的額定電壓一次側(cè) U = 10.5kV ； 二次側(cè) U = 1.1 × 35kV= 38.5kV ； 變壓器 2T 的額定電壓一次側(cè) U = 35kV ； 二次側(cè) U = 1.05 × 10kV= 10.5kV ； 變壓器 3T 的額定電壓一次

8、側(cè) U= 10kV ； 二次側(cè) U= 1.05 ×0.38= 0.399kV ； 1-9 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。 解：發(fā)電機(jī) G，額定電壓 U=1.05U1=10.5kV 變壓器 2T U1=U=10.5kV U2=1.1× 220=242kV故額定電壓為： 10.5/242 ； 變壓器 3T U1=220kV U2=1.1× 110=121

9、kV U3=1.05 × 10=10.5kV 線路 線路  1WL 2WL  的額定電壓為的額定電壓為  U=10kV U=0.38kV 1-10  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） 1-11  畫出中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)  A 相發(fā)生單相接地時(shí)的相量圖。

10、 第 2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) 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(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點(diǎn)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(shí)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(duì)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(shí)； 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(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)？

11、 答：年最大負(fù)荷利用小時(shí)是指負(fù)荷以年最大負(fù)荷 Pmax 持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后， 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，這段時(shí)間就是最大負(fù)荷利用小時(shí)。 年最大負(fù)荷 Pmax 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(shí)也稱為 30 分 鐘最大負(fù)荷 P30 。 負(fù)荷系數(shù) K L 是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值。 2-3 什么叫計(jì)算負(fù)荷？為什么計(jì)算負(fù)荷通常采用 30min 最大負(fù)荷？正確確定計(jì)算負(fù)荷有何

12、意義？ 答：計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng) 負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。 導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為 (3~4) ， 為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。 對(duì)中小截面的導(dǎo) 體，其 約為 10min 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(shí)間常數(shù)往往大于 10min，30min 還不能達(dá)到穩(wěn)定溫升。 由此可見 ,計(jì)算負(fù)荷 Pc 實(shí)際上與 30min 最大負(fù)荷基本是相當(dāng)?shù)摹? 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算符合的確定是否合理，將直接影響到電氣設(shè)

13、 備和導(dǎo)線電纜的選擇是否合理。 計(jì)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(huì)過大而造成投資和有色金屬的浪費(fèi) ;計(jì)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(huì)長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(jì)算負(fù)荷并

14、不等于其設(shè)備容量 , 兩者之間存在一個(gè)比值關(guān)系， 因此需 要引進(jìn)需要系數(shù)的概念 ,即： Pc K d Pe 。 式中， Kd 為需要系數(shù)； Pc為計(jì)算負(fù)荷； Pe 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(gè)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(gè)線路平均效率 wL ；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行，故引入 一個(gè)同時(shí)系數(shù) K 。 2-6 確定計(jì)算負(fù)荷的估算法 . 需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法各有什么特點(diǎn)？各適合哪些場(chǎng)合？

15、 答：估算法實(shí)為指標(biāo)法， 其特點(diǎn)是進(jìn)行方案比較時(shí)很方便， 適用于做任務(wù)書或初步設(shè)計(jì)階 段；需要系數(shù)法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便， 計(jì)算結(jié)果較符合實(shí)際， 而長(zhǎng)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(jì)算負(fù)荷； 二項(xiàng)式法其 特點(diǎn)是既考慮了用電設(shè)備的平均負(fù)荷， 又考慮了幾臺(tái)最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷， 其計(jì)算 的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)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(jì)算。 2-7 在確定多組用電設(shè)備總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流時(shí)，可否將各組的視在計(jì)算負(fù)荷和 計(jì)算電流分別直接相加？

16、為什么？應(yīng)如何正確計(jì)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(shí)出現(xiàn)的因素， 因此在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，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： Pc  (bPe  )i  (cPx )max Qc  (bPe  tan  )i  (cPx )max  tan  max 式中， (bPe  )i  為各用電設(shè)備組的平均功率，其中  Pe  是各用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?  cPx 為 每

17、組用電設(shè)備組中  x 臺(tái)容量較大的設(shè)備的附加負(fù)荷；  (cPx )max 為附加負(fù)荷最大的一組設(shè)備的 附加負(fù)荷；  tan  max 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(jì)算方法計(jì)算確定負(fù)荷 ? 而在什么情況下應(yīng)進(jìn)行單相負(fù)荷計(jì)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?15%時(shí) ,單相設(shè)備可按三相負(fù)

18、荷平 衡計(jì)算  . b: 三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康? 效三相設(shè)備容量 , 再算出三相等效計(jì)算負(fù)荷 .  15% 時(shí) ,應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等 2-9 如何分配單相（ 220 伏， 380 伏）用電設(shè)備，使計(jì)算負(fù)荷最??？如何將單相負(fù)荷簡(jiǎn)便地 換算成三相負(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? 計(jì)算。⑵當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康? 出三相等效計(jì)算負(fù)荷。  15%，單相設(shè)備按三相負(fù)荷平衡來 1

19、5%，應(yīng)該換成等效三相設(shè)備容量，再算 2-10 電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計(jì)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(jiǎn)化公式如何計(jì)算？ 解：有功功率損耗 =鐵損 +銅損 = PFe PCu 有功功率損耗為： Sc 2 2 Sc PTPFe PCu PFe PCu .N SN P0 Pk SN 無功功率 = Q0 Q △ Q0 是變壓器空載時(shí)，由產(chǎn)生主磁通電流造成的，△ Q 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。

20、無功功率損耗為： Sc I 0％ 2 U k％ Sc QTQ0 Q Q0 QNS SN 100 100 S N N △PFe 和△ Q0 是與負(fù)荷無關(guān)，△ PCu 和△ Q 與負(fù)荷有關(guān) 簡(jiǎn)化公式： Pt P0 Pk 2 Q T I0％ U k％ 2 S（N ） 100 100 2-11 什么叫平均功率因數(shù)和最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù) ?各如何計(jì)算 ?各有何用途 ? 答: 平均功率因數(shù)是指導(dǎo)在某一時(shí)間內(nèi)的平

21、均功率因數(shù) ,也稱加權(quán)平均功率因數(shù) . 最大負(fù)荷時(shí) 的功率因數(shù)是指在年最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù) .平均功率因數(shù)計(jì)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(jià) . 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 cc ，式中， Qcc 為補(bǔ)償容量； Pav 為平均 Pav（ tg av1－ tg av2） 有功負(fù)荷， Pav c 或 W a c 為負(fù)荷計(jì)算得到

22、的有功計(jì)算負(fù)荷， α為有功負(fù)荷系數(shù)， W a =αP /t， P 為時(shí)間 t 內(nèi)消耗的電能； tg φav1 為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切值； tg φav2 為補(bǔ)償后平均功 率因數(shù)角的正切值； tg φ － tg φ 稱為補(bǔ)償率， 可用 △ q 表示（2）采用自動(dòng)補(bǔ)償 Q （ tg φ av1 av2 c cc=Pc1 －tg φ2） 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： 1、 合理選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào) 2、 防止電動(dòng)

23、機(jī)空載運(yùn)行 3、 保證電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量 4、 合理選擇變壓器的容量 5、 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(diǎn)？適用于什么場(chǎng)合？ 答：并聯(lián)電容器的補(bǔ)償?shù)难b設(shè)有一下幾種： 1、 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(duì)無功功率

24、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(huì)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。 2、 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(duì)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

25、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。 3、 單獨(dú)就地補(bǔ)償 （個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償） ，是指在個(gè)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(shí)存在小容量電容器的單位價(jià)格、電容器易受到機(jī)械震動(dòng)及其他環(huán)境條件影響等缺點(diǎn)。所以這種補(bǔ)償方式適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，無功功率需要較大，或距電源較

26、遠(yuǎn)，不便于實(shí)現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合。 2-15 什么是尖峰電流？尖峰電流的計(jì)算有什么用處？ 答：尖峰電流是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù) 1～2 秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。 尖峰電流的計(jì)算可以提供選定用電設(shè)備的型號(hào)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(zhǎng)期工作的設(shè)備有 7.5kW 的電動(dòng)機(jī) 2 臺(tái)，4kW 的 電動(dòng)機(jī) 3 臺(tái)， 3kW 的電動(dòng)機(jī) 10 臺(tái)；反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備有 42kV A 的電焊機(jī) 1 臺(tái) (額定暫載 率為 60% ， cos N =0.62， N =0.85) ， 10t 吊車 1 臺(tái)

27、 (在暫載率為 40% 的條件下，其額定功 率為 39.6kW ， cos N =0.5)。試確定它們的設(shè)備容量。 解： 對(duì)于長(zhǎng)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(zhǎng)期工作設(shè)備的設(shè)備容量為： Pe1 7.5 2kW 4 3kW 3 10kW 57kW 對(duì)于反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量為： 電焊機(jī)：  Pe2  0.6 42 0.62kW  20.2 kW 吊車：  Pe3  2  0.4 39.6kW  50.1kW 所以，它

28、們的總的設(shè)備容量為： P總  Pe1  Pe2  Pe3  57 20.2  50.1 kW  127.3 kW 2-17 已知有一汽車拖拉機(jī)廠每年生產(chǎn)拖拉機(jī) 2400 臺(tái)，汽車 1200 輛，試用估算法求該廠的 計(jì)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(tái)；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(shí)數(shù)取 4960h。 Wa1 a1m1 2400 65

29、00kWh 15600000kWh Wa 2 a2 m2 1200 2000kWh 2400000 kWh Wa1Wa2 15600000 2400000 Pc kW 4394.53kW Tmax 4096 2-18 某廠金工車間的生產(chǎn)面積為 60m×32m,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) 0.1kW / m2 S 60m 32m 1920m 2 Pav S 0.1 1920kW 192 kW 答：用估算法估算該車間的平均負(fù)荷為 192 kW 2-

30、19 某工廠 35/6kV 總降壓變電所， 分別供電給 壓電動(dòng)機(jī)。 1～ 4 號(hào)車間變電所的計(jì)算負(fù)荷分別為：  1～ 4 號(hào)車間變電所及 6 臺(tái)冷卻水泵用的高 Pc1=840kW ，Q c1=680kvar ；Pc2=920 kw ， Qc2=750 kvar ； Pc3=850 kw ， Q c3=700 kvar ； Pc4=900 kw ， Q c4=720 kvar 。高壓電動(dòng)機(jī)每臺(tái) 容量為 300 kW ，試計(jì)算該總降壓變電所總的計(jì)算負(fù)荷（忽略線損）。 解：由題意可知：水泵用的高壓電動(dòng)機(jī) 假設(shè)同時(shí)系數(shù) K=0.9 K d 0.

31、8,b 0.65,cos 0.8, tan 0.75 Pc0 kd pe1 0.8 300 6 1440kW Qc 0 Pc0 tan 1440 0.75k var 1080k var Pe K Pc 0 Pc 1 Pc 2 P c 3 P c 4 0. 9 1 4 4 0 8 4 0 9 2 0 8 5 0 9 0 0 k W 4 4 5 5 k W Qe K Qc 0 Qc 1 Q c 2 Q c 3 Q c 4 0. 9 10 8 0 6 8 0 7 5 0 7 0

32、 0 7 2 0 k v ar 3 5 3 7 Se Pe2 Qe2 (44522 35372)VA 5688.36 KVA Se 5688.36 I ce 3 U n 1.73 6 A 548.01A 高壓側(cè) Pe1 Pe 0.015Se 4540.33kW 高壓側(cè) Qe1 Qe 0.06 Se 3878.3 k var Se1 Pe12 Qe12 5971.25kVA I ce1 Se1 98.62 A 3 U n 答：該總降壓變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷 Pe1=

33、4540.33 kw ，Qe1=3878.3 kvar ， Se1=5971.25， I ce1=98.62A 2-20 某車間采用一臺(tái) 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(tái)共 60kW，點(diǎn)焊 機(jī)（ =65%） 3 臺(tái)共 10.5kW，有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械 8 臺(tái)共 40kW， 5.1kW 的行車（ =15%） 2 臺(tái)。試確定該車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。 解：通風(fēng)機(jī) K d 1 0.8,cos 1 0.8, tan 1 0.75 Pc1 K d1Pe1 0.8 60kW 48kW

34、 Qc1 Pc1 tan 1 48 1.73k var 83.04k var 點(diǎn)焊機(jī) K d 2 0.35,cos 2 0.6, tan 2 1.33 Pe 2 2 PN 2 0.65 10.5 kW 8.47kW Pc 2 K d 2Pe2 0.35 8.47 kW 2.96kW Qc 2 Pc 2 tan 2 2.96 1.33k var 3.94k var 有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械 K d 3 0.7,c

35、os 3 0.75, tan 3 0.88 Pc 3 K d 3Pe3 0.7 40kW 28kW Qc 3 Pc 3 tan 3 28 0.88k var 24.64k var 行車 K d 4 0.15,cos 4 0.5, tan 4 1.73 Pe 4 4 PN 4 0.15 10.2 kW 3.95kW Pc 4 K d 4Pe4 0.15 3.95 kW 0.59kW Qc 4 Pc4 ta

36、n 4 0.59 1.73k var 1.03k var 同時(shí)系數(shù)取 K p , K q 0.9 車間計(jì)算負(fù)荷為： Pc K p Pci 0.9 (48 2.96 28 0.59) kW 71.60kW Qc K q Pci 0.9 (83.04 3.94 24.64 1.03)k var 101.39k var Sc Pc2 Qc2 124.12 kVA I c Sc 124

37、.12 A 179.16 A 3U N 3 0.4 2-21 某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī) 40 臺(tái)，總?cè)萘? 152kW ，其中較大容量的電 動(dòng)機(jī)有 10kW 1 臺(tái)、 7kW 2 臺(tái)、 4.5kW 5 臺(tái)、 2.8kW 10 臺(tái)；衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī) 6 臺(tái)共 6kW 。試 分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法求車間的計(jì)算負(fù)荷。 解：需要系數(shù)法：查表 A-1 可得： 冷加工機(jī)床： K d1 0.2,cos 1

38、 0.5, tan 1 1.73 Pc1 0.2 152kW 30.4kW Qc1 30.4 1.73kW 52.6kW 通風(fēng)機(jī)組： K d2 0.8?,cos 2 0.8,tan 2 0.75 Pc2 0.8 6kW 4.8kW Qc2 4.8 0.75kW 3.6kW 車間的計(jì)算負(fù)荷 : Pc 0.9 30.4 4.8 kW 31.68kW

39、 Qc 0.9 52.6 4.8 kW 50.58kW Sc Pe 2 Qe 2 59.68kVA Ice Se 3U N 59.68/ (1.732 0.38) 90.7A 二項(xiàng)式法 : 查表 A-1 可得： 冷加工機(jī)床 :b 0.14, c 0.4, x 5,cos 1 0.5, tan 1 1.73 1 1 1 (bPe

40、 )1 0.14 152kW 21.28kW cPx 1 0.4 10 7 2 2 4.5 kW 13.2kW 通風(fēng)機(jī)組 : b2 0.65,c2 0.25, x2 5,cos 2 0.8, tan 2 0.75 因?yàn)?n=6 ＜2x2 ,取 x2=3. 則 (bPe )2 0.65 6kW 3.9kW cPx 2 0.25 3kW 0.75kW 顯然在二組設(shè)備中

41、第一組附加負(fù)荷 (cP x 1 最大 ) 故總計(jì)算負(fù)荷為： Pc (21.28 3.9 13.2kW) 38.38kW Qc （21.28 1.73 3.9 0.75 13.2 1.73)kvar 62.56kvar S P 2 Q 2 73.4kVA c e e Ic

42、Se / ( 3UN ) 111.55A 2-22 某 220/380V 三相四線制線路上接有下列負(fù)荷： 220V 3kW 電熱箱 2 臺(tái)接于 A 相， 6kW1 臺(tái)接于 B 相， 4.5kW 1 臺(tái)接于 C 相； 380V 20kW（ =65%）單頭手動(dòng)弧焊機(jī) 1 臺(tái)接于 AB相， 6kW（ =10%） 3 臺(tái)接于 BC 相， 10.5kW（ =50%） 2 臺(tái)接于 CA相。試求該線路的計(jì)算負(fù)荷。 解：（ 1）電熱箱的各相計(jì)算負(fù)荷 查表 A-1 得， Kd 0.7,cos 1

43、,tan 0 ，因此各相的有功計(jì)算負(fù)荷為： A 相 PcA1 K d PeA 0.7 3 2kW 4.2kW B 相 PcB1 K d PeB 0.7 6 1kW 4.2kW C 相 PcC1 K d PeC 0.7 4.5 1kW 3.15kW （2）單頭手動(dòng)弧焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷 查表 A-1 得， Kd 0.35,cos 0.35, tan 2.68 ；查表 2-4 得， cos 0.35 時(shí)，則 pAB A

44、 pBC B pCA C 1.27 pAB B pBC C pCA A 0.27 qAB A qBC B qCA C 1.05 qAB B qBC C qCA A 1.63 將各相換算成 100% 的設(shè)備容量，即： PAB N1 PN1 0.65 20kW 16.12kW PBC N2PN2 0.1 6 3kW 5.69kW PCA N3PN3 0.5 10.5 2kW 14.85kW 各相的設(shè)備容量為 PeA pAB A PAB pCA A PCA [1.27 16.12 (

45、0.27 14.85)] kW 16.46kW A 相 QeA qAB A PAB qCA APCA (1.05 16.12 1.63 14.85)kW 41.13k var PeB pBC B PBC pAB B PAB [1.05 5.69 ( 0.27) 16.12] 1.62kW B 相 QeB qBC B PBC qAB B PAB (1.27 5.69 1.63 16.12) k var 3

46、3.50k var PeC pCA C PCA pBC C PBC [1.27 14.85 ( 0.27) 5.69] kW 17.32kW C 相 QeC qCA C PCA qBC C PBC (1.05 14.85 1.63 5.69) k var 24.87k var 各相的計(jì)算負(fù)荷為 PcA 2 Kd PeA 0.7 16.46kW 11.52kW A 相

47、 QcA2 K d QeA 0.7 41.13k var 28.79kW PcB 2 K d PeB 0.7 1.62kW 1.13kW B 相 QcB2 K d QeB 0.7 33.50k var 23.45kW PcC 2 K d PeC 0.7 17.32kW 12.12kW C 相 QcC2 K d QeC 0.7

48、 24.87k var 17.41kW （3）各相總的計(jì)算負(fù)荷為（設(shè)同時(shí)系數(shù)為 0.95 ） PcA K ( PcA1 PcA2 ) 0.95 (4.2 11.52) kW 14.93kW A 相 QcA K (QcA1 QcA2 ) 0.95 (0 28.79) kW 27.35kW PcB K ( PcB1 PcB2 ) 0.95 (4.2 1.62) kW 5.53kW B 相

49、 QcB K (QcB1 QcB 2 ) 0.95 (0 33.50) kW 31.83kW PcC K ( PcC1 PcC 2 ) 0.95 (3.15 12.12) kW 14.51kW C 相 QcC K (QcC1 QcC 2 ) 0.95 (0 17.41)kW 16.54kW （4）總的等效三相計(jì)算負(fù)荷 因?yàn)?A 相的有功計(jì)算負(fù)最大，所以 P

50、c m PcA 14.93kW ,Qc m QcA 27.35k var ，則 Pc 3Pc m 3 14.93kW 44.79kW Qc 3Qc m 3 27.35k var 82.05k var Sc 44.792 82.052 KVA 93.48KVA I c Sc 93.48 A 142.03A 3U N 3 0.38 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)

51、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(jì)算負(fù)荷 P , Q , S , I 及 cos c c c c （2）若車間變電所低壓側(cè)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)? 0.95 ，應(yīng)裝 BW0.4-28-3 型電容 器多少臺(tái)？ （ 3）補(bǔ)償后車間高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 Pc ,Qc , Sc

52、, I c及 cos ，計(jì)算視在功率減小多少？ 解：（ 1）查表 A-1 K d1 0.2,cos 1 0.5,tan 1 1.73 小批量金屬切削機(jī)床： Pc1 K d1 Pe1 0.2 920kW 184kW Qc1 Pc1 tan 1 184 1.73k var 318.32k var K d 2 0.8,cos 2 0.8,tan 2 0.75 通風(fēng)機(jī)： Pc2 K d 2 Pe2 0.

53、8 56kW 44.8kW Qc2 Pc2 tan 2 44.8 0.75k var 33.6k var K d 3 0.2,cos 3 0.5, tan 3 1.73 起重機(jī)： Pc3 2Kd 3 3 Pe3 0.4 0.15 76kW 11.78kW Qc3 Pc3 tan 3 11.78 1.73k var 20.38k var 照明： Pc4 42kW Qc1 0k var

54、 總的計(jì)算負(fù)荷為（設(shè)同時(shí)系數(shù)為 0.95 ） Pc K (Pc1 Pc 2Pc3 Pc4 ) 0.95 (184 44.8 11.78 42)kW 268.45kW Qc K (Qc1 Qc2 Qc3 Qc4 ) 0.95 (318.32 33.6 20.38 0)k var 353.69k var Sc Pc2 Qc2 444.03kVA Pc cos 1 0.60 Sc 變壓器的功率損耗為

55、 PT 0.015Sc 0.015 444.03 kW 6.66kW QT 0.06 Sc 0.06 444.03k var 26.64k var 變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為 Pc ' Pc PT 275.11kW Qc ' Qc QT 380.33k var Sc ' Pc '2 Qc '2 469.40kVA I c ' Sc ' 469.40 A 27.10A 3U N 3 10 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 cos Pc ' ' 0.586 Sc ' （ 2） Qcc P

56、c '(tan 1 tan 0 ) 268.45 [tan(arccos0.60) tan(arccos0.95)] 268.45k var n 268.45 10 28 實(shí)際補(bǔ)償容量為 280kvar （3）變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為 Sc' 1 Pc2 (Qc Qcc) 2 278.38kVA PT' 0.015 278.38kW 4.18kW Q ' 0.06 278.38k var 16.70k var T 變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為 P' P' P'

57、268.45 4.18 272.63kW c 2 c1 T Qc' 2 Qc' 1 QT' 353.69 280 16.70 90.29k var Sc' 2 Pc'22 Qc'22 287.19 kVA S 469.4 287.19 182.21kVA 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 Pc'2 cos ' Sc'2 0.95 2-24 某廠 10kV 母線上的有功計(jì)算負(fù)荷為 320kW，平均功率因數(shù)為 0.67 。如果要使平均功 率因數(shù)提高到 0.9 ，在 10kV

58、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)萘渴嵌嗌伲? 并選擇電容器的型號(hào)和個(gè)數(shù)。 解： tan av1 tan(arccos0.67) 1.1080 tan av 2 tan(arccos0.9) 0.4843 Qcc Pav (tan av1 tan av 2 ) K aL Pc (tan av1 tan av 2 ) =0.75 320 (1.1080-0.4843)kvar =149.688kvar n=Qcc / qcN 149.688/10=15 考慮到三相均衡分配，每相裝設(shè) 5 個(gè)，此時(shí)并聯(lián)電容器的

59、實(shí)際補(bǔ)償容量為 150kvar 。選擇 BW-10.5-10-1 型電容器 15 個(gè)。 2-25 某工具廠全年消耗的電能 Wa 為 2500 萬度， Wr 為 2100 萬度，供電電壓為 10kV。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(tái)？ 解： Pav Wa / t 2.5 10 7 / 8760 2853.88kW tan cos  av1 av1  2100 / 2500 0.84 cos(arctan0.84) 0.77

60、 Qcc Pav (tan av1 tan av 2 ) =2853.88 (0.84-0.4843)kvar =1015.13kvar n=Qcc / qcN 1015.13/30=34 考慮到三相平衡應(yīng)裝設(shè) 36 臺(tái)，每相 12 臺(tái)。 2-26 某工廠 35kV 總降壓變電所 10kV 側(cè)計(jì)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( α =0.76,β =0.82,忽略 線損 )。試求： （ 1

61、）全廠計(jì)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)蕉嗌伲? （ 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(tái)？ （ 4）補(bǔ)償后全廠的計(jì)算負(fù)荷及平均功率因數(shù)。解： (1) P 720kW ,Q 510k var 1 1 P2 580kW ,Q2 400k var P3 630kW ,Q3 490k var P4 475kW ,Q4 335k var 全廠計(jì)算負(fù)荷： P kSp Spc 2164.5kW Q kSp SQc 1561.

62、5k var cosF cos(arctanF ) cos(31.88 ) 0.81 （2） cosF 0.9 所以不滿足，應(yīng)補(bǔ)償?shù)?0.9 （ 3） Qcc Pav (tan F1 tan F2 ) 394.27 k var n Qcc /16 24 ( 4 ) 補(bǔ)償后功率因數(shù) cosF Pav / sav 0.92 第 3 章 短路電流計(jì)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： 短路是不同相之間，相對(duì)中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗

63、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(zhǎng)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(dòng)力，使電器設(shè)備受到機(jī)械損壞。 3 短路使系統(tǒng)電壓嚴(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

64、磁場(chǎng)， 對(duì)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(shí)， 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(shí)際上，任何電力 系統(tǒng)都有一個(gè)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(diǎn)離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn)， 發(fā)生短路

65、時(shí)電力系統(tǒng)母線降低很小，此時(shí)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(shí)，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；有源回路由于回路阻抗減小， 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(gè)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 cosΦ=1； （2）短路

66、瞬間電壓過零， t=0 時(shí) a=0 度或 180 度； （3）短路回路純電感，即 Φk=90 度。 3-5 什么是次暫態(tài)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(gè)周期的有效值  . 沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值  .  高壓系統(tǒng)  K sh  1.8,ish  2.55 I  '', I  sh  1.51I ''， 低壓系統(tǒng)  K sh  1.3,ish  1.84 I '', I sh  1.09I '' 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)  I ''  I P  I  ，高 壓系統(tǒng)  ish  2