(完整版)《供配電技術(shù)》唐志平第三版習(xí)題答案(全)

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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(guò)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35kV110kV的外部供電電源電壓降為610kV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610k

2、V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%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(guó)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(guò)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。1-4電能的質(zhì)量指

3、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U %UUN100，式中U%為電壓偏差百分?jǐn)?shù)；U為實(shí)際電壓；UN為額定電壓。UN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(lái)表示，即U%弘弘100UN式中，U為電壓波動(dòng)；U %為電壓波動(dòng)百分?jǐn)?shù)；Umax,Umin為電壓波動(dòng)的最大值和最小值（kV） ；UN為額定電壓（kV）。1-6電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)

4、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)、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)， 為零，非接地相對(duì)地電壓升高為線電壓，電容電流增大對(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(guò)中性點(diǎn)形成單相短路，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。UmaxUmin中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性接地相對(duì)地電壓為零， 電容電流 倍，但各相間電壓（線電壓）仍然 產(chǎn)生很大的短1-7電力負(fù)何按對(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)供電可靠性可分為三類，一級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷

5、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(méi)有特殊要求，一 般有單回路電力線路供電。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。發(fā)電機(jī)的額定電壓U = 1.05X10KV = 10.5kV;1-9

6、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。)1|IWLin1 35kV圖口1習(xí)au洛圖變壓器1T的額定電壓一次側(cè)二次側(cè)變壓器2T的額定電壓一次側(cè)二次側(cè)變壓器3T的額定電壓一次側(cè)二次側(cè)U = 10.5kV;U = 1.1X35kV= 38.5kV;U = 35kV;U = 1.05X10kV= 10.5kV;U= 10kV;U= 1.05X0.38= 0.399kV;解：發(fā)電機(jī)G,額定電壓變壓器2TU1=U=10.5kVU2=1.1X220=242kV故額定電壓為：10.5/242;U2=1.1X110=121kV變壓器3TU1=220kVU3=1.05 X

7、 10=10.5kV線路1WL的額定電壓為U=10kV線路2WL的額定電壓為U=0.38kV1-10試查閱相關(guān)資料或網(wǎng)上查閱，找出去年我國(guó)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。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(wú)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

8、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)？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)23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)KL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 意義？答：計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過(guò)一個(gè)等效

9、負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過(guò)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(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為(34)， 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)?。?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) 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(guò)大而造成投資和有色金屬的浪費(fèi);計(jì)

10、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(guò)負(fù)荷運(yùn)行， 增加電能損耗， 產(chǎn)生過(guò)熱， 導(dǎo)致絕緣體過(guò)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：PcKdPe。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

11、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？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(guó)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

12、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2計(jì)算電流分別直接相加？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)j(CFX)maxQc(bPetan )i(CPx)maxtanmax式中，(bPe)j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?；CPx為每組用電設(shè)備組中x臺(tái)容量較大的設(shè)備的

13、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；tanmax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：?jiǎn)蜗嘣O(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^(guò)三相總?cè)萘康?5%時(shí)，單相設(shè)備可按三相負(fù)荷平衡計(jì)算b:三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^(guò)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.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?。咳绾螌蜗嘭?fù)荷簡(jiǎn)便地 換算成三相負(fù)荷？答：

14、可以用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法來(lái)分配用電設(shè)備；這樣換算：當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相總?cè)萘康?5%，單相設(shè)備按三相負(fù)荷平衡來(lái)計(jì)算。當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘砍^(guò)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(jì)算負(fù)荷。2-10電力變壓器的有功功率和無(wú)功功率損耗各如何計(jì)算？其中哪些損耗是與負(fù)荷無(wú)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=VPFeVPCu有功功率損耗為:15%時(shí),應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等PTVPFeVPCUVPFeVPCU.NSNVP。VPk2SN2心VQoVQVQoVQN SSIo%UK%ScN100 100SJ無(wú)功功率=VQoVQQo是變

15、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(wú)功損耗。無(wú)功功率損耗為:PFe和厶Q0是與負(fù)荷無(wú)關(guān)，PCu和厶Q與負(fù)荷有關(guān) 簡(jiǎn)化公式：VPt VF0VPkVQTS（壁Uk2）100 1002-11什么叫平均功率因數(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(lái)調(diào)整用戶的電費(fèi)電價(jià)2-12進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，有什么意義？如何確定無(wú)功補(bǔ)償容量？ 答：降低電能損耗，降低電壓損失，

16、提高供電設(shè)備利用率。補(bǔ)償容量(1)采用固定補(bǔ)償QccPJV(tgav1-tgav2),式中，Qcc為補(bǔ)償容量；Pav為平均有功負(fù)荷，Pav=alb或Wa/t,Pc為負(fù)荷計(jì)算得到的有功計(jì)算負(fù)荷，a為有功負(fù)荷系數(shù)，Wa為時(shí)間t內(nèi)消耗的電能；tgiv1為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgav2為補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角的正切值；tg(jav1tg靱2稱為補(bǔ)償率，可用qc表示(2)采用自動(dòng)補(bǔ)償Qcc=Pc(tg1-tg血)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)機(jī)空載運(yùn)行3、 保證電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量4、

17、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(wú)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610kV母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所的610kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無(wú)功功率產(chǎn)生的影響，而對(duì)無(wú)功功率在即也內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無(wú)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

18、電所610kV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(wú)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

19、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(wú) 功功率需要較大，或距電源較遠(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)12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

20、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42kVA的電焊機(jī)1臺(tái)（額定暫載 率為60%,COSN=0.62,N=0.85）,10t吊車1臺(tái)（在暫載率為40%的條件下，其額定功 率為39.6kW,COSN=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：Fe17.5 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)：Pe20.6 42 0.62kW 20.2 kW吊車：Pe32.04 39.6kW 50.1kW所以，它們的總的設(shè)備容量為：F總Fe1Fe

21、2Fe357 20.2 50.1 kW 127.3 kW2-17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50008000kWh這里估算取6500kWh/臺(tái)；生產(chǎn)汽車的單位產(chǎn)品耗電量為15002500kWh這里估算取2000kWh/輛。年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)取4960h。Wa1am 2400 6500kWh15600000 kWhWa2a2m21200 2000kWh2400000kWh2-18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)FC叫Tmax

22、156000002400000kW40964394.53kW0.1kW/m2S 60m 32m 1920m2FavS 0.1 1920kW 192 kW答：用估算法估算該車間的平均負(fù)荷為192 kW2-19某工廠35/6kV總降壓變電所，分別供電給14號(hào)車間變電所及6臺(tái)冷卻水泵用的高 壓電動(dòng)機(jī)。14號(hào)車間變電所的計(jì)算負(fù)荷分別為：Pc1=840kW,Qc1=680kvar；Pc2=920 kw,QC2=750 kvar;Pc3=850 kw,Qc3=700 kvar;Pc4=900 kw,Qc4=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）。

23、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=0.9Kd0.8,b0.65,cos0.8, ta n 0.75Pc0kdpe10.8 300 61440kWPeKPc0Pc1巳2巳3巳40.9 1440 840 920 850 900 kW 4455 kWQeKQc0Qc1Qc2Qc3Qc40.9 1080 680 750 700 720 k var 3537 kvar2 2SePe Qe (4452235372)VA5688.36KVA高壓側(cè)Pe1巳0.015Se4540.33kWQe1Qe0.06Se3878.3k var高壓側(cè)22Se1為Qe15971.25kVA答：該總降壓變電所高

24、壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷Pe1=4540.33 kw,Qe1=3878.3 kvar,Se1=5971.25,Ice1=98.62A2-20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。Qc0巳0tan1440 0.75k var 1080k var5688.3%.736A548.01A解：通風(fēng)機(jī)Kd10.8,cos10.8, tan1pc1Kd1iPi0.8 60kW 48kWQc1PC1tan148 1.73k var

25、83.04k var點(diǎn)焊機(jī)Kd20.35,cos20.6, tan21.33屯.；gPN2.065 10.5kW 8.47kWFC2Kd2Pe20.35 8.47kW 2.96kWQc2FC2tan22.96 1.33k var 3.94k var有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械Kd30.7,cos30.75,tan30.88巳Kd3Pe30.7 40kW 28kWQc3巳tan328 0.88k var 24.64k var行車Kd40.15,cos40.5, tan41.73巳44gPN4,0.15 10.2kW3.95kW巳4Kd4Pe40.15 3.95kW0.59kWQc4% tan40.59

26、1.73kvar1.03k var同時(shí)系數(shù)取Kp,Kq0.9車間計(jì)算負(fù)荷為：巳Kp巳0.9 (48 2.96 28 0.59)kW 71.60kWQcKq巳0.9 (83.04 3.94 24.64 1.03)kvar 101.39k varScPc2Qc 124.12kVASc124.12AIcA 179.16AN3g0.42-21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?52kW，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

27、機(jī)床：Kd10.2,cos10.5, ta n11.73FC10.2 152kW 30.4kWQc130.4 1.73kW 52.6kW通風(fēng)機(jī)組：Kd20.8?cos20.8,tan20.75巳0.8 6kW 4.8kW0.75Qc24.8 0.75kW 3.6kW車間的計(jì)算負(fù)荷：Pc0.930.4 4.8 kW 31.68kWQc0.952.6 4.8 kW 50.58kWScQ7 59.68kVAlceSe/T3UN59.68/(1.732 0.38) 90.7A二項(xiàng)式法：查表A-1可得：冷加工機(jī)床：00.14, C!0.4, X|5,cos10.5, tan11.73(bPe)10.14

28、 152kW 21.28kWcFX10.410 7 2 2 4.5 kW 13.2kW通風(fēng)機(jī)組:b20.65,c20.25, x25,cos20.8, tan20.75因?yàn)閚=6v2x2，取X2=3.則(bPe)20.65 6kW 3.9kWcFX20.25 3kW 0.75kW顯然在二組設(shè)備中第一組附加負(fù)荷(cPx)1最大故總計(jì)算負(fù)荷為：Pc(21.28 3.9 13.2kW)38.38kWQc(21.28 1.73 3.9 0.75 13.2 1.73)kvar62.56kvarSc- P20?73.4kVAlcSe/(石UN) 111.55A2-22某220/380V三相四線制線路上接有

29、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，Kd0.7,cos1,tan0，因此各相的有功計(jì)算負(fù)荷為：A相PA1KdPeA0.7 3 2kW4.2kWB相PJB1KdPeB0.7 6 1kW4.2kWC相巳C1KdPeC0.7 4.5 1kW3.15kW(2)單頭手動(dòng)弧焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷查表A-1得，Kd0.35,cos0.35,tan2.68；查表

30、2-4得，cos 0.35時(shí)，則PAB APBC BpCA C1.27PABBpBC CpCA A0.27qAB AqBC BqCA C1.05qAB BqBC CqCA A1.63將各相換算成100%的設(shè)備容量，即：PABNIPNI,06520kW 16.12kWfc- N2PN 26 3kW 5.69kWfCA N 3PN 310.5 2kW 14.85kW各相的設(shè)備容量為A相RAPABAPBPCAAP:A1.2716.12(0.27 14.85)kW 16.46kWQeAqABAPABqcAAPCA(1.05 16.12 1.63 14.85)kW 41.13k varB相RBPBCBP

31、3CPABBPAB1.05 5.69(0.27) 16.12 1.62kWQBqBCBPJCqABBPAB(1.27 5.691.63 16.12)k var 33.50k varC相RCCICApBCCRc1.27 14.85 (0.27) 5.69kW 17.32kWQeCqCACICAqBCCPBC(1.05 14.85 1.63 5.69)k var 24.87kvar各相的計(jì)算負(fù)荷為A相P)A2Kd PsA0.7 16.46kW 11.52kWQcA2KdQeA0.741.13k var 28.79kWB相P)B2KdRB0.7 1.62kW 1.13kWQB2KdQeB0.7 33

32、.50k var 23.45kWC相P)C2Re0.7 17.32kW 12.12kWQC2KdQeC0.7 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)A相PAK(P)A1P)A2)0.95(4.2 11.52)kW14.93kWQcAK(QCA1QCA2)0.95(0 28.79)kW27.35kWB相RBK (RB1P)B2)0.95(4.2 1.62)kW5.53kWQBK(QCB1QCB2)0.95(033.50)kW31.83kWC相RCK(PCC1PcC2)0.95 (3.15 12.12)kW 14.51kWQcK(QcC1QcC2)0.

33、95 (0 17.41)kW16.54kW(4) 總的等效三相計(jì)算負(fù)荷因?yàn)锳相的有功計(jì)算負(fù)最大，所以FCmPcA14.93kW,QcmQCA27.35k var，則pc3PCm3 14.93kW44.79kWQc3Qc m3 27.35k var 82.05k varSC-44.79282.052KVA 93.48KVA93.48_A142.03A,3UN、3 0.382-23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叨，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)

34、（10kV）的計(jì)算負(fù)荷PcQcSlc及COS（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)?.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PcQcSlc及COS，計(jì)算視在功率減小多少?解：（1）查表A-1小批量金屬切削機(jī)床：Kd10.2,cos10.5,ta n11.73巳 心1爲(wèi)0.2 920kW 184kWQc1巳tan1184 1.73k var 318.32k var通風(fēng)機(jī)：Kd20.8,cos20.8,tan20.75巳2Kd2R20.8 56kW 44.8kWQc2Pc2tan244.8 0.75k var 33.6k var起重機(jī)：Kd30

35、.2,cos 30.5, tan 3 1.73Pc323、；巳30.4 ,075 76kW 11.78kWQc3Pc3tan311.78 1.73k var 20.38kvar照明：巳442kW Qc10 k var總的計(jì)算負(fù)荷為（設(shè)同時(shí)系數(shù)為0.95）FCK (Pc1巳2Pc3Pc4) 0.95 (184 44.8 11.78 42)kW 268.45kWQcK (Qc1QC2QC3QC4) 0.95 (318.32 33.6 20.38 0)kvar 353.69k var Sc Pc2Qc2444.03kVAPccos1一0.60Sc變壓器的功率損耗為PT0.015Sc0.015 444

36、.03kW 6.66kWQT0.06Sc0.06 444.03k var 26.64k var變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為FC PcPT275.11kWQc QcQT380.33k varScfc2Qc2469.40kVAI Sc469.40 A27.10Ac.3UN,3 10A變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為cosPcSc0.586(2)QccPc(tan1tan0)268.45 tan(arccos 0.60) tan(arccos0.95)268.45k varn268.451028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-FC2(QcQcc)2278.38kVAPT0.015

37、 278.38kW 4.18kWQT0.06 278.38k var 16.70k var變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為P2PlPT268.45 4.18 272.63kWQ；2QMQT353.69 280 16.70 90.29k var$2. R2 Q；287.19kVAS 469.4 287.19 182.21kVA變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為Pc2cos l 0.95Sc22-24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：tanav1t

38、an(arccos0.67) 1.1080tanav2tan( arccos0.9) 0.4843KaLPc(tanav1tanav2)=0.75 320 (1.1080-0.4843)kvar=149.688kvarn=Qcc/qcN149.688/10=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W 為2500萬(wàn)度，W為2100萬(wàn)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：PavW

39、a/t 2.5 107/8760 2853.88kWtanav12100/ 2500 0.84 cosav1cos(arctan0.84) 0.77=2853.88 (0.84-0.4843)kvar=1015.13kvar n=Qcc/qcN1015.13/30=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（a=0.76,3=0.82,忽略 線損）。試求：（1）全廠計(jì)算負(fù)荷及平均功率

40、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?？?） 若在10kV側(cè)進(jìn)行固定補(bǔ)償，應(yīng)裝BW10.5161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)P1720kW ,Q1510k varP2580kW ,Q2400k varP3630 kW ,Q3490k varP4475kW,Q4335k var全廠計(jì)算負(fù)荷：P kSpSpc2164.5kWQ kSpSQc1561.5 k varcosF cos(arctan F ) cos(31.88 ) 0.81(2)cosF 0.9所以不滿足，應(yīng)補(bǔ)償?shù)?.9(3)QccPav(tan F1tan F2) 39

41、4.27k varn Qcc/16 24( 4 )補(bǔ)償后功率因數(shù)cosF Pav/ sav0.92QccPav(tanav1tanav2)Pav(tanav1tanav2)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(guò)電壓，雷電過(guò)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

42、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(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p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(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(wú)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(wú)限大 容量系統(tǒng)?答：無(wú)限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒(méi)有內(nèi)部阻抗和容量無(wú)限大的系統(tǒng).它的特征有：系統(tǒng)的容量無(wú)限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過(guò)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

43、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(guò)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(wú)限大容量。3-3無(wú)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(wú)源回路中的電流由原來(lái)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

44、：(1)短路前電路空載或COS=1；(2)短路瞬間電壓過(guò)零，t=0時(shí)a=0度或180度；(3)短路回路純電感，即4=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)Ksh1.8,ish2.55I ,Ish1.51I ， 低壓系統(tǒng)Ksh1.3,ish1.84I ,Ish1.09I 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(wú)限大容量系統(tǒng)I IPI，高壓系統(tǒng)ish2.55I , Ish1.51I ，低壓系統(tǒng)is

45、h1.84I , Ish1.09I 3-6什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？ 答：用相對(duì)值表示元件的物理量， 稱為標(biāo)幺值。 任意一個(gè)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(méi)有單位?；鶞?zhǔn)值的選取是任意的，但為了計(jì)算方便，通常取100MV A為基準(zhǔn)容量，取線路平均額定 電壓為基準(zhǔn)電壓，即UdUav1.05UN。3-7如何計(jì)算三相短路電路？答：根據(jù)短路計(jì)算要求畫出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計(jì)算有關(guān)的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)。2畫出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示， 電源用一個(gè)小圓表示， 并標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻

46、抗值。3選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)幺值4等效電路化簡(jiǎn)，求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡(jiǎn)化時(shí)電路的各種簡(jiǎn)化方法都可以使用， 如串聯(lián)、并聯(lián)、A-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(jì)算短路電流標(biāo)幺值，再計(jì)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(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)， 從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降， 嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降為 零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣， 向短路點(diǎn)饋送短路電流， 同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)， 它所提供的短路電流 很快衰減。3-9在無(wú)

47、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： 在三相短路電流計(jì)算中記線路平均額定電壓為Uav，短路回路阻抗用Zk表示。則有：三相短路電流IpUav/732 Zk.沖擊電流i1.414 kshIp .其中ksh1 e 0.01/為短路電路沖擊系數(shù) 在兩相短路電流計(jì)算中記Uav為短路點(diǎn)的平均額定電壓，Zk為短路回路的一相總阻抗。則有：兩相短路電流Ik竺.2Zk沖擊電流i1.414 kshIk.其中ksh1 e 0.01/為短路電路沖擊系數(shù)將與、與對(duì)比可得：Ik0.866 IpiS0.866 iSh由以上分析可得：在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。3-10什么是短路電

48、流的電動(dòng)力效應(yīng)？如何計(jì)算？短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和產(chǎn)生很高的溫度，稱 為短路的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時(shí)，短路沖擊電流流過(guò)導(dǎo)體瞬間，導(dǎo)線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。1.兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力F(2Kfi2l/a)107(N)式中a為兩平行導(dǎo)線間距；I為導(dǎo)線長(zhǎng)；Kf為形狀系數(shù)，圓形,管形導(dǎo)體Kr= 1o2.三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力式中Im為線電流幅值；Kf為形狀系數(shù)。3.短路電流的電動(dòng)力三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為F、3Kfis3)2l/a 107(N)兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為F(2)(2kfish(2)2l/a) 107(N)兩相短路沖擊電流

49、與三相短路沖擊電流的關(guān)系為F3KfIml /a 107N(3)ishC、3/2)ishF(2)(.,3/2)F備注：Kf為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體Kf=1;矩形導(dǎo)體根據(jù)（a-b）/（b+h）和m=（b/h）查表可兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力的關(guān)系為得。3-11什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計(jì)算？答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流非常大。短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)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(guò)程，短路時(shí)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，的電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下：10.242IKtRdtKcmdL導(dǎo)體將R0(1)/S,C Co(1),m

50、ls代入上式，得整理上式后S2t22tIKtdtt1式中,P是導(dǎo)體t220.24t1Ikc0.2400(1)/sdtc00.2400C時(shí)的電阻率（gmm / km）；KC0(1L)Isd亍ln(1KAKALLa為p0的溫度系數(shù)；c0為導(dǎo)體0C時(shí)的比熱容；長(zhǎng)度（km） ;IKt為短路全電流的有效值（A）;AK和AL為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對(duì)某導(dǎo)體 材料，A值僅是溫度的函數(shù)，即 短路電流產(chǎn)生的熱量的計(jì)算式：B為C0的溫度系數(shù)；丫為導(dǎo)體材料的密度;S為導(dǎo)體的截面積（mm2）；I為導(dǎo)體的短路發(fā)熱假想時(shí)間可按下式計(jì)算:A=f(0).tKIK tdtI2tatimatK0.0521_I式中，tK為短路持續(xù)

51、時(shí)間，它等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間top和短路器短路時(shí)間toc之和，即Timatoptoc在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于I=I所以上式變?yōu)閠imatK0.05導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù)AKI2t2 imaS(3)式中，S為導(dǎo)體的截面積（mm2）,18為穩(wěn)態(tài)短路電流（A）,tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間（s） 短路熱穩(wěn)定最小截面SminSmin3-12試求圖3-18所示供電系統(tǒng)中Ki和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？解：取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分別是Udi=37kV，Ud2=6.3kV。各元件標(biāo)幺值為：tima線路1WLX1SdX0h搭Ud0

52、.410018皆526變壓器TX2Uk%Sd700gS6.5# 2.6100 2.5XK1X10.526Sd100IdkA 1.56kA3Ud3 37*11IK1*1.901XK10.526IK1*IdIK11.56 1.901kA2.966kAish.K12.55IK12.55 2.966kA 7.563kASd100SK1*MVA 190.11MVAXK10.526（2）K2點(diǎn)三相短路時(shí)*XK2*XK1X20.526 2.6 3.1263Ud1-J00 9.164kA.3 6.31K2*XK23.126K2*IdIK29.164 0.32kA 2.932kAsh.K21.84 2.932k

53、A 5.394kA衛(wèi)MVA 31.88MVA3.1263-13試求圖3-19所示供電系統(tǒng)中K1和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？(1)K1點(diǎn)三相短路時(shí)ISdIdISx(2)取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓UD=UAV，基準(zhǔn)電壓是Udi=121kV,Ud2=6.6kV,Ud3=6.6kV，則各元件電抗標(biāo)幺值為變壓器1T:X1Uk%/100Sd/&10.5/100100/31.50.333線路W1,W2:X2X3XL1Sd/u291.827變壓器2T 3T:X4X5Uk%gSd/100Sn 0.7電抗器；X6Xl%elnSd20.424100 1.732llnu

54、2當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：一短路回路總阻抗標(biāo)幺值XkX1X2X4X6/ X3X50.333 91.827 0.7 0.424 / 91.827 0.7二K點(diǎn)所在電壓基準(zhǔn)電流IdSd/1.732Ud8.748三K短路電流各值為Ik1/ Xk1/0.3552.817Ikldlk8.748 2.81724.64kAIJk1.84 24.6445.34kASkSd/ Xk100 2.817281.7MVA(2)變壓器2T一次流過(guò)的短路電流為：Ik2IdgIk28.748 2.81724.64kA3.15試求圖3-21所示系統(tǒng)中K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流，沖擊電流和短路容量已知線路單位長(zhǎng)度電抗X.=0.

55、4Q/km,其余參數(shù)見圖所示.0.355IT1WL己丁jj3_解：取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓分別為Ud2=Ud7=121kV,Ud3=115.5kV,QF的斷路 容量SS=1000MVA。X1Uk%gSd/100SN10.5 100/100 31.5 0.333*X2XLSQ/U260 0.4100/12120.164同理:*X30.4 10 100/115.520.0299*X40.175*X5Sd/Soc100/10000.1*X60.525*X70.4 20 100/12120.055計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值：* *XkX1* * * * * *X2/ X6X7X3X4X50

56、.5726計(jì)算K點(diǎn)所在電壓的基準(zhǔn)電流IdSd/1.732Ud1.4996kA計(jì)算K點(diǎn)短路電流各值：I；1/X；1/ 0.5726 1.7464Ikldg；104996 1.74642.6189kAlsh.k2.55Ik60678kASkSd/xk100/0.5726174.642MVA3-16在題3-12中，若6kV的母線接有一臺(tái)400kW的同步電動(dòng)機(jī)，cos=0.95,n=0.94,試求K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊短路電流。解：IN MA 66.67AUM6*ish.M血ksh.MgXIN.M血1.5 02 66.67 952.65Aish.ishish.M(5.394 0.952)kA 6.

57、346kA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(guò)電壓，雷電過(guò)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(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p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

58、，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(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(wú)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(wú)限大 容量系統(tǒng)?答：無(wú)限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒(méi)有內(nèi)部阻抗和容量無(wú)限大的系統(tǒng).它的特征有：系統(tǒng)的容量無(wú)限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過(guò)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(guò)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)生短路時(shí)電力系統(tǒng)母線降低很小，此時(shí)可

59、將電力系統(tǒng)看做無(wú)限大容量。3-3無(wú)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(wú)源回路中的電流由原來(lái)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COS=1；(2) 短路瞬間電壓過(guò)零，t=0時(shí)a=0度或180度；(3)短路回路純電感，即k=90度。3-5什么是次暫態(tài)短路電流?什么是沖擊短路電流?

60、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)KSh1.8,iSh2.55I , ISh1.51I ， 低壓系統(tǒng)KSh1.3,iSh1.84I ,ISh1.09I 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(wú)限大容量系統(tǒng)I IPI，高壓系統(tǒng)iSh2.55I , ISh1.51I ，低壓系統(tǒng)iSh1.84I , ISh1.09I 3-6什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？答：用相對(duì)值表示元件的物理量， 稱為標(biāo)幺值。 任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值成為標(biāo)幺值，標(biāo)

61、幺值沒(méi)有單位?；鶞?zhǔn)值的選取是任意的，但為了計(jì)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UdUav1.05UN。3-7如何計(jì)算三相短路電路？ 答：根據(jù)短路計(jì)算要求畫出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖， 元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)。2畫出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓表示， 并標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值。3選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)幺值4等效電路化簡(jiǎn)， 求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值， 簡(jiǎn)化時(shí)電路的各種簡(jiǎn)化方法都可以使用，如串聯(lián)、 并聯(lián)、A-Y或Y-變換、等電位法等。5按前述公式由短路回路總

62、阻抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電流標(biāo)幺值， 沖擊短路電流和三相短路容量。該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計(jì)算有關(guān)的再計(jì)算短路各量，即短路電流、3-8電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)， 從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降為零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減。3-9在無(wú)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： 在三相短路電流計(jì)算中記線路平均額定電壓為Uav,短路回路阻抗用Zk表示。則有：三相短路電流IpUav/732 Zk）沖擊

63、電流i 1.414 kshIpshK其中ksh1 e 0.01/為短路電路沖擊系數(shù) 在兩相短路電流計(jì)算中記Uav為短路點(diǎn)的平均額定電壓,Zk為短路回路的一相總阻抗。則有：兩相短路電流lkUav2Zk）沖擊電流ish1.414 kshlk其中ksh1 e 0.01/為短路電路沖擊系數(shù)將與、與對(duì)比可得：Ik0.866 IpiS0.866 iSh由以上分析可得：在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。3-10什么是短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)？如何計(jì)算？短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和產(chǎn)生很高的溫度，稱 為短路的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時(shí)，短路沖擊電流流

64、過(guò)導(dǎo)體瞬間，導(dǎo)線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。3.兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力F(2Kfi1i2l/a)107(N)式中a為兩平行導(dǎo)線間距；I為導(dǎo)線長(zhǎng)；Kf為形狀系數(shù)，圓形,管形導(dǎo)體Kf=1。4.三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力式中Im為線電流幅值；Kf為形狀系數(shù)。3.短路電流的電動(dòng)力三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為F、3KfiS3)2l/a 107(N)兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為F(2kfish(2)2l/a) 107(N)兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力的關(guān)系為備注：Kf為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體Kr=1;矩形導(dǎo)體根據(jù)(a-b)/(b+h)和m=(b/h)查表可得。3

65、-11什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計(jì)算？答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流非常大。短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)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(guò)程，短路時(shí)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F一3Kfl；l /a 107Nish(3/2九的電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下:整理上式后短路發(fā)熱假想時(shí)間可按下式計(jì)算:timatK0.05導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù)AKJit2 imaStima3-12試求圖3-18所示供電系統(tǒng)中K1和K2點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路電流和短路容量？解：取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分

66、別是Ud1=37kV,Ud2=6.3kV。各元件標(biāo)幺值為：10.242IKtRdtKcmdL將R0(1)/S,C Co(1),mIs代入上式，得t220.24t1Ik0(1)/sdtKC(1)IsdS2t22tIKtdtt1c0.240c00.240i(1AKALL式中,p是導(dǎo)體0C時(shí)的電阻率（gmm2/ km）；a為p0的溫度系數(shù)；c0為導(dǎo)體0C時(shí)的比熱容；長(zhǎng)度（km） ;IKt為短路全電流的有效值（A）;AK和AL為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對(duì)某導(dǎo)體 材料，A值僅是溫度的函數(shù)，即 短路電流產(chǎn)生的熱量的計(jì)算式：B為C0的溫度系數(shù)；丫為導(dǎo)體材料的密度;S為導(dǎo)體的截面積（mm2）；I為導(dǎo)體的A=f(0).tKIK tdtI2tatimatK0.05式中，tK為短路持續(xù)時(shí)間，它等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間top和短路器短路時(shí)間toc之和，即在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于Timatoptoc1=1所以上式變?yōu)槭街?，S為導(dǎo)體的截面積（ 短路熱穩(wěn)定最小截面Sminmm2),I*為穩(wěn)態(tài)短路電流（A）,tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間（S）.*Uk% Sd4.5 100X4而而4.51003720.5262.6（1