(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。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?？偨祲鹤冸娝瞧髽I(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。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U %UUN100，式中U%為電壓偏差百分?jǐn)?shù)；U為實際電壓；UN為額定電壓。UN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U%弘弘100UN式中，U為電壓波動；U %為電壓波動百分?jǐn)?shù)；Umax,Umin為電壓波動的最大值和最小值（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， 為零，非接地相對地電壓升高為線電壓，電容電流增大對稱平衡。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，通過中性點(diǎn)形成單相短路，路電流，中性點(diǎn)對地電壓仍為零，非接地相對地電壓也不發(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

5、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(dú)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(dú)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 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)生單相接地時的相量圖。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(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

8、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Pmax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

9、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(34)， 為發(fā)熱時間常數(shù)。 對中小截面的導(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,計算負(fù)荷Pc實際上與30min最大負(fù)荷基本是相當(dāng)?shù)?。計算?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

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：PcKdPe。式中，Kd為需要系數(shù)；Pc為計算負(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wL；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)K。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(diǎn)？各適合哪些場合？答： 估算法實為指標(biāo)法， 其特點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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

12、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2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：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)萘浚籆Px為每組用電設(shè)備組中x臺容量較大的設(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%時，單相設(shè)備可按三相負(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?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?。咳绾螌蜗嘭?fù)荷簡便地 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)法來分配用電設(shè)備；這樣換算：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。當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘砍^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=鐵損+銅損=VPFeVPCu有功功率損耗為:15%時,應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等PTVPFeVPCUVPFeVPCU.NSNVP。VPk2SN2心VQoVQVQoVQN SSIo%UK%ScN100 100SJ無功功率=VQoVQQo是變

15、壓器空載時，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。無功功率損耗為:PFe和厶Q0是與負(fù)荷無關(guān)，PCu和厶Q與負(fù)荷有關(guān) 簡化公式：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，

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)荷計算得到的有功計算負(fù)荷，a為有功負(fù)荷系數(shù)，Wa為時間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、 合理選擇電動機(jī)的規(guī)格、型號2、 防止電動機(jī)空載運(yùn)行3、 保證電動機(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

18、電所610kV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。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

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(diǎn)。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?-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)12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

20、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%,COSN=0.62,N=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,COSN=0.5）。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：Fe17.5 2kW 4 3kW 3 10kW 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)：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，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50008000kWh這里估算取6500kWh/臺；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號車間變電所及6臺冷卻水泵用的高 壓電動機(jī)。14號車間變電所的計算負(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。高壓電動機(jī)每臺 容量為300 kW，試計算該總降壓變電所總的計算負(fù)荷（忽略線損）。

23、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=0.9Kd0.8,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(diǎn)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 5.1kW的行車（=15%） 2臺。試確定該車間變電所低壓側(cè)的計算負(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同時系數(shù)取Kp,Kq0.9車間計算負(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)床電動機(jī)40臺，總?cè)萘?52kW，其中較大容量的電動機(jī)有10kW 1臺、7kW 2臺、4.5kW 5臺、2.8kW 10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因為n=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臺接于A相，6kW1臺接于B相，4.5kW 1臺接于C相；380V 20kW(=65%單頭手動弧焊機(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A-1得，Kd0.7,cos1,tan0，因此各相的有功計算負(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)單頭手動弧焊機(jī)的各相計算負(fù)荷查表A-1得，Kd0.35,cos0.35,tan2.68；查表

30、2-4得，cos 0.35時，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)各相總的計算負(fù)荷為(設(shè)同時系數(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) 總的等效三相計算負(fù)荷因為A相的有功計算負(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）的計算負(fù)荷PcQcSlc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)?.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PcQcSlc及COS，計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總的計算負(fù)荷為（設(shè)同時系數(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實際補(bǔ)償容量為280kvar(3)變電所低壓側(cè)視在計算負(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和個數(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，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W 為2500萬度，W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？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，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=0.76,3=0.82,忽略 線損）。試求：（1）全廠計算負(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？（4）補(bǔ)償后全廠的計算負(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

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

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)短路瞬間電壓過零，t=0時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)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?；鶞?zhǔn)值的選取是任意的，但為了計算方便，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如何計算三相短路電路？答：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(diǎn)。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(diǎn)，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

46、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)、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(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降， 嚴(yán)重時短路點(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(diǎn)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

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、與對比可得：Ik0.866 IpiS0.866 iSh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。3-10什么是短路電

48、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。1.兩平行載流導(dǎo)體間的電動力F(2Kfi2l/a)107(N)式中a為兩平行導(dǎo)線間距；I為導(dǎo)線長；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.短路電流的電動力三相短路產(chǎn)生的最大電動力為F、3Kfis3)2l/a 107(N)兩相短路產(chǎn)生的最大電動力為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)生的最大電動力的關(guān)系為得。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，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時的比熱容；長度（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)熱假想時間可按下式計算:A=f(0).tKIK tdtI2tatimatK0.0521_I式中，tK為短路持續(xù)

51、時間，它等于繼電保護(hù)動作時間top和短路器短路時間toc之和，即Timatoptoc在無限大容量系統(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*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：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.

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計算短路回路總阻抗標(biāo)幺值：* *XkX1* * * * * *X2/ X6X7X3X4X50

56、.5726計算K點(diǎn)所在電壓的基準(zhǔn)電流IdSd/1.732Ud1.4996kA計算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400kW的同步電動機(jī)，cos=0.95,n=0.94,試求K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時的沖擊短路電流。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

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， 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(diǎn)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

59、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) 短路瞬間電壓過零，t=0時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)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)

61、幺值沒有單位?；鶞?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UdUav1.05UN。3-7如何計算三相短路電路？ 答：根據(jù)短路計算要求畫出短路電流計算系統(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(diǎn)，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)、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)包含所有與短路計算有關(guān)的再計算短路各量，即短路電流、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(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時短路點(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(diǎn)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： 在三相短路電流計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、與對比可得：Ik0.866 IpiS0.866 iSh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。3-10什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

64、過導(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)體間的電動力F(2Kfi1i2l/a)107(N)式中a為兩平行導(dǎo)線間距；I為導(dǎo)線長；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.短路電流的電動力三相短路產(chǎn)生的最大電動力為F、3KfiS3)2l/a 107(N)兩相短路產(chǎn)生的最大電動力為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)熱假想時間可按下式計算: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時的電阻率（gmm2/ km）；a為p0的溫度系數(shù)；c0為導(dǎo)體0C時的比熱容；長度（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)時間，它等于繼電保護(hù)動作時間top和短路器短路時間toc之和，即在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于Timatoptoc1=1所以上式變?yōu)槭街校琒為導(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)熱假想時間（S）.*Uk% Sd4.5 100X4而而4.51003720.5262.6（1