工厂供电计算题答案.docx

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工厂供电计算题答案

第一章１２3　4

第二章1２3６8

2-２某机修车间,拥有冷加工机床52台,共2０0kｗ;行车一台，共5.1kw（ε＝15%）；通风机4台,共５kw；点焊机３台，共10.５kw（ε=6５%）。

车间采用220/380v三相四线制（ＴＮ-Ｃ）配电。

试确定该车间计算负荷P30、Ｑ30、S３0和I30。

解:

对于冷加工机床，Ｐe=200kＷ,Kd＝０.２,ｃosφ=0．５，tanφ=1.73

P30

（1）=KｄPe=０.2×200kW=40kW

Q３0（１）＝P30tanφ=4０×１.73ｋvａr=69.2kvar

②对于行车组,Pｅ=ＰＮ

=5.１

=3.95Kw,Kd＝0.15，cosφ＝0．5,taｎφ=1.7３

P30

（2）=KdPe=0.15×３.95kW＝０.5９　ｋＷ

Ｑ３0

（2）=P3０tanφ＝0．５9×1.7３=1.0２kvａr

③对于通风机组，　Ｐｅ=PＮ=5ｋW，Ｋd=0.8,coｓφ=0.８,taｎφ＝０.75

Ｐ3０（3）＝　KｄPe=0.8×５Kw=４kＷ

Q3０（3）=P3０taｎφ＝4×0．75kvar＝3kvaｒ

对于点焊机组,Pe＝　ＰN

=1０.5×

=8.4７ｋＷ，Kd=0.35,　ｃosφ=０．6，

ｔanφ=1.３３

P30（4）=ＫdＰe=0.35×8.４7ｋW=２.９6kＷ

Ｑ30（４）＝P30ｔanφ＝3.９4kvar＝3．９4　kｖaｒ

取需要系数Ｋ∑ｐ=0.9,K∑q=０.9５

总的有功计算负荷为:

Ｐ30＝（P30（１）+P3０

（2）＋P30（3）+P３0（4））×K∑p

　　　＝（40＋０.５９+4+2．96）×0.9

　　　=42．8（kW）

总的无功计算负荷为：

Q３0=（Q30（１）＋Q30

（2）+Q3０（３）+Q3０（4））×K∑q

　　　　　　　　　=（69.２＋1.02+3＋3．94）×0.９5

　　　＝7７.3（kvaｒ）

视在计算负荷为:

S30=

=

　　　　=84.9

视在电流为：

Ｉ3０=S30/

UN＝8４.9/（１.732×0.3８）=129

2-3有一3８0v三相线路,供电给35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为85ｋW,其中较大容量的电动机有7.５kW，4ｋW3台,3ｋＷ1２台。

试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷P30、Ｑ３０、Ｓ30和I30。

解：

需要系数法

对于小批生产的冷加工机床电动机,取Ｋｄ=０.2,cｏsφ＝0．5，ｔaｎφ＝1.7３

P30＝KdPｅ=0．2×85kW=17kW

Q３0=P30tａnφ=17×1.73kvａｒ=２9．4kvar

S30＝P30/　cosφ=17/0.5kv·A=34　kv·A

I３0＝　S30／

UN=34/（1.７32×0.38）A=5１.７Ａ

㈡二项式法

取ｂ=０．14，c＝0.4

PX＝P１6＝（7.５×４×３+３×）kW＝２２．5kW

P30=KdPe=ｂPe+ｃPX=（0．14×８5+0．4×22.5）ｋW＝2０.９ｋW

Q30=P30tanφ=20.９×1.７３kｖar＝36.2kvar

Ｓ30=　Ｐ30/ｃｏsφ=20.9/０.5ｋv·Ａ=41.8ｋv·Ａ

I３0=S30／

UＮ＝４1．8／（１．73×0.38）=６3.8A

第三章　1　３4

3-1

解：

画出短路计算电路如下：

"画图"

1.求k－1点处的短路电流和短路容量（Uc12=１０.５kV）

（1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

电力系统的电抗:

电缆线路电抗:

X２＝X0l＝0.08×４Km=0.３２

画出等效电路如下,计算其总阻抗为:

'"画图＂

（２）计算短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：

短路次暂态电流和稳态电流:

冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

④短路容量：

2.求k-２点处的短路电流和短路容量（Uｃ1２=0.4kＶ）

（1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

电力系统的电抗：

电缆线路电抗：

Ｘ2'=X0l

=0.08×4Ｋm

=0.3２

电力变压器的电抗:

画出等效电路如下,计算其总阻抗为:

"画图"

（2）计算短路电流和短路容量

短路电流周期分量有效值：

短路次暂态电流和稳态电流:

冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

短路容量：

3-２解：

（1）确定基准值

取Sd=１00MＶ·A,UＣ1=10．５kV,UＣ2=０．4Kv

而

（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

电力系统的电抗标幺值：

X１*=1０0MV·A／300MV·Ａ＝０.3

电缆线路电抗标幺值:

X２*=0.０8×４ｋm×1００ＭV·Ａ/（10.5kＶ）2＝0．29

电力变压器的电抗标幺值:

X3*＝X4*=

画出等效电路如下,

“画图”

（３）计算k-１点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

计算总电抗标幺值为:

X1*＋X2*=0.3+0.２９=0.59

短路电流周期分量有效值：

其它三相短路电流：

短路容量:

（４）计算k－2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

计算总电抗标幺值为:

X１*+X２*+X3*//X4＊=3.４02５

②短路电流周期分量有效值:

③其它三相短路电流:

④短路容量:

3－3　设习题3－1所述工厂变电所380v侧母线采用８０×１0ｍｍ２的LＭＹ铝母线,水平平放，两相相邻母线轴线间距为２00mm，档距为０.9m,档数大于2。

该母线上装有一台500kＷ的同步电动机，cosφ=1时，η＝９4％。

试校验此母线的短路动稳定度。

解:

计算母线短路时所受的最大电动力

由题3-1可知，３80v母线的短路电流IK

=42ＫA，iｓh

=７7，３kA;而接于380Ｖ母线的感应电动机额定电流为:

ＩＮ·M=500ｋＷ/（

×38０ｖ×1×0.94）＝0.808kＡ

由于IN·M>０.01IK

=0．42，所以要计入感应电动机反馈电流的影响。

该电动机的反馈电流冲击值为:

iｓh·Ｍ=ＣKsh·ＭＩN·M=7.8×1×０.８08=６.3Ka

因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为

Ｆ⑶=

（ish

+ish·M）2·l×10-7/a　N/Ａ2

＝

[（77.3+6.３）×103]2×0．9×1０－７/０.２

=54４7Ｎ

校验母线短路时的动稳定度

母线在F

作用时的弯曲力矩为

M=Ｆ

ｌ／１0=544７×０.9/１0=490（N·M）

母线的截面系数为w=ｂ2/6=（0．08）２×０.0１/6=１．０6７×1０-5ｍ３

故母线在三相短路时所受到的计算应力为:

бc=M/W＝４9０N·M/１.06７×１0-5m3=4５．９×10-7Ｍpa

硬铝母线（LMY）型的бa1=70Mpa

所以满足бa1=70Ｍpa≥бc=４５.9Mpa的条件。

３-4设习题所述380V母线短路保护动作时间为0.05s，低压断路器的短路时间为0．05ｓ。

试校验此母线的短路热稳定度。

解:

最小允许截面Amin=Ｉ∞

／ｃ

Ｉ∞

＝IK⑶＝42ｋA，由附录表7可得c=8７

而ｔimａ=tk+0．０5s

=top＋toc+0.０5

　=0.5+０.05+0.０5

＝0.6s

所以Amｉn=I∞

／c=42×1０3×

/87=３７４（ｍm2）

而实际截面为A=80×1０ｍm２=800mm2

所以满足A≥Aｍin的短路热稳定度要求。

第四章1２4

4-1某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为７80kV·A，其中一、二级负荷有46０kV·A。

试初步选择变电所主变压器的台数和容量。

已知当地的年平均气温为+25℃。

解:

根据变电所有一、二级负荷的情况,确定选两台主变压器。

每台容量SN·T＝（0.６-０.7）×78０kＶ·A=（468-546）kV·A,因此初选容量为500kV·Ａ，

又当地的年平均气温为+２5℃，所以,

实际容量为:

＝（0．92-０.05）×50０kV·A=435kV·Ａ<４6０kV·A，

不满足一、二级负荷要求,因此不合适。

4-２某１0/0.４kV的车间附设式变电所，原装有S9-10００/10型变压器一台。

现负荷

发展,计算负荷达130０kV·Ａ。

问增加一台S9-31５/10型变压器和Ｓ9-1０00/10型变

压器并列运行，有没有什么问题？

如果引起过负荷,将是那一台过负荷？

过负荷

多少?

已知两台变压器均为Yyn0联结。

解：

并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的，因此先计算其阻抗标幺值。

查附录5-1知Ｓ9-315/10型变压器Ｔ1的Ｕk%=4，S9－３15/1０型变压器T2的Uｋ%=4.5,取Sｄ=105ｋV·A，因此:

Z＊T１=

=（4×１05kV·A）÷（1０0×315kＶ·A）=1２.7

Ｚ*T1=

＝（4．5×1０5kV·Ａ）÷（100×1000kV·Ａ）=4.５

由此可计算出两台变压器在负荷达130０ｋＶ·A时各台负担的负荷分别为

SＴ1=１300kV·Ａ×

=340kV·Ａ

ＳＴ２＝1300kV·A×

=959.88kＶ·A

所以,S９-315/10型变压器T1将过负荷３40-3１５=25kV·A,将超过其额定容量

×１00%＝７．9%。

另外，从两台变压器的容量比来看，３15kV·A:

１0０0ｋＶ·Ａ=1:

３．１7超过了不允

许容量比1:

3。

4－4某厂的有功计算负荷为30０0kW,功率因素经补偿后达到０.92。

该厂6ｋV进线上拟安装一台SＮ１0－１0型高压断路器，其主保护动作时间为０．9s，断路器断路时间为0.2ｓ。

该厂高压配电所６kＶ母线上的Iｋ（3）=２0k。

试选择该高压断路器的规格。

解：

由题意可得,计算容量

Ｓ30=P3０/cos∅=3０00/0.92＝326０．87ｋV

∴I3０＝S３０／（

ＵＮ）＝3260．8７/（

×6）kＶ＝3１3.78A

而冲击电流ｉsh（3）=2.５5Iｋ＝2.55×２０kA＝5１kA

又I∝（3）２tｉma=（20kA）2×（0.9ｓ+0．２ｓ）=44０

由以上计算,并根据我国生产的高压户内少油断路器型式，初步选用SＮ10-10型。

下面根据以上计算，对ＳN10-10Ⅱ型断路器进行校验下表:

序号

装设地点电气条件

ＳN10-10Ⅱ／10０0－50型断路器

项目

数据

项目

数据

结论

1

UN

6kA

UN

１0Kｖ

合格

2

I3０

313.78A

IN

1000Ａ

合格

3

IＫ（３）

２０kA

I∝

31.5ｋA

合格

４

isｈ（3）

５1kA

ｉmax

80kA

合格

５

I∝（3）２tiｍａ

４40

Ｉｔ２t

３1.542

４＝3969

合格

所以，应该选择SＮ10－10Ⅱ/100０-50型高压户内少油断路器。

第5章124

5－1试按发热条件选择220/380Ｖ，ＴＮ—Ｃ系统中的相线和PEＮ线截面及穿线钢管（G）的直径。

已知线路的计算电流为150Ａ，安装地点的环境温度为25℃。

拟用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设。

（Pagｅ１26习题1）

解：

（1）相线截面的选择

查附录表１0BLV型4～5根单芯铝芯绝缘线穿钢管，环境温度为2５℃时截面为９５mm2的允许载流量为1５2A,大于计算电流1５0A。

因此,相线截