《工厂供电》第六版习题解答不全.docx
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《工厂供电》第六版习题解答不全
高专《工厂供电》习题解答
刘介才编
前言
本习题解答是应采用本人编《工厂供电》高专教材的部分任课教师的要
求、并在出版社有关编辑的大力支持下编写的，供教师教学和批改学生作业
时参考。
由于习题中涉及的一些技术参数大多有一定的选取范围，而从技术图表
上查得的数据也不可能绝对精确，因此习题解答应着重注意其解题的方法步
骤，而答案不一定是唯一的，仅供参考。
本习题解答不宜在学生中传播，以免有的学生盲目抄袭，影响其独立完
成作业、培养解决技术问题的能力。
如有错误和不当之处，欢迎批评指正。
目
录
第一章
工厂供电概论
习题解答
----------------------------------------------
第三章
工厂的电力负荷及其计算
习题解答-------------------------------
第四章
短路电流计算及变配电所电气设备选择
习题解答-------------
第五章
工厂电力线路及其选择计算
习题解答
------------------------------
第六章
工厂供电系统的过电流保护
习题解答
------------------------------
第七章
工厂供电系统的二次回路和自动装置
习题解答------------------
第八章
防雷、接地及电气安全
习题解答------------------------------------
第九章
节约用电、计划用电及供电系统的运行维护
习题解答---------
第一章工厂供电概论习题解答
１－１解：
变压器Ｔ1的一次侧额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相
同，即为10.5kV。
变压器Ｔ1的二次侧额定电压应比线路ＷL1末端变压器Ｔ2的一次额定电压高10％，即为242kV。
故变压器Ｔ1的额定电压应为10.5
／242kV。
线路WL1的额定电压应与变压器Ｔ2的一次额定电压相同，即为220kV。
线路ＷL2的额定电压应为35kV，因为变压器T2二次侧额定电压为
38.5kV，正好比35kV高１０％。
１－２解：
发电机Ｇ的额定电压应比6ｋＶ线路额定电压高５％，因此发电机Ｇ的额定电压应为6.3ｋＶ。
变压器Ｔ１的一次额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，故其一次额
定电压应为6.3ｋＶ。
Ｔ１的二次额定电压应比35ｋＶ线路额定电压高１０％，故其二次额定电压应为38.5ｋＶ。
因此变压器Ｔ１的额定电压应为
6.3／38.5ｋＶ。
变压器Ｔ２的一次额定电压应与35ｋＶ线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为35kV。
Ｔ２的二次额定电压应比10kV电网电压高１０％，即其二次额定电压应为11kV。
因此变压器Ｔ２的额定电压应为35／11kV。
变压器Ｔ３的一次额定电压应与6kV线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为6kV。
Ｔ３的二次额定电压应比220／380Ｖ电压高５％，即其二次额定线电压应为0.4kV。
因此变压器T3的额定电压应为6/0.4kV。
１－３
解：
该变电所白天的电压偏差按式（
1-4）计算为：
360V
380V
U%
100%5.26%
380V
该变电所晚上的电压偏差按式（1-4）计算为：
410V
380V
U%
100%7.89%
380V
因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26%+7.89%。
为了改善该变电所的电压质量，该变电所主变压器的主接头宜切换至
“-5%”的位置运行，而晚上则宜切除主变压器，投入低压联络线，由临近车间变电所供电。
1-4解：
该系统的接地电容电流按式（1-3）计算为：
IC10（403525）A26.1A
350
由于IC30A，因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式。
第三章
工厂的电力负荷及其计算
习题
解答
3-1
解：
（一）机床组计算负荷：
查附表
8得Kd=0.18
0.25（取
0.2）,cos
0.5,tan
1.73,因此
P30.1
0.2800kW
160kW
Q30.1
160kW
1.73
277kvar
S30.11602
2772kVA320kVA
I
320
1000VA
30.1
486A
3
380V
（二）通风机组计算负荷:
查附表8得Kd0.70.8（取
0.8）,cos0.8,tan0.75,因此
P30.20.856kW44.8kW
Q30.244.8kW0.7533.6kvar
S30.2
44.82
33.62kVA
56kVA
I30.2
56
1000VA
85A
3
380V
（三）车间总的计算负荷:
取K
P
0.9,KQ
0.95,因此
P30.
0.9
（160
44.8）kW184kW
Q30.
0.95
（277
33.6）kvar
295kvar
S30.
1842
2952kVA
348kVA
I30.
348
1000VA
3
380V
529A
负荷计算表见书末习题3-1
参考答案所列，此略。
3-2
解：
（一）机床组的计算负荷：
查附表
8，得Kd
0.160.2（取
0.2）,cos0.5,tan
1.73,因此
P30.1
200kW
0.2
40kW
Q30.1
40kW
1.73
69.2kvar
（二）起重机的计算负荷:
查附表
8，得起重机在
25%时的
Kd0.1
0.（1取50.15）,cos
0.5,tan
1.73。
而起重机在
15%时的容量为
5.1kW,故由式（3-16）
得
25%时的容量为
Pe25.1kW0.153.95kW
因此其计算负荷为:
P30.2
0.15
3.95kW
0.59kW
Q30.2
0.59lW1.73
1.02kvar
（三）通风机组的计算负荷:
查附表
8得Kd
0.70.8（取
0.8）,cos0.8,tan0.75,因此
P30.3
0.85kW
4kW
Q30.3
4kW0.75
3kvar
（四）点焊机组的计算负荷:
查附表
8
得点焊机在
100%时的
Kd0.35,cos
0.6,tan。
而点焊机在
65%
时的容量为10．5kW。
故由
式（3-11）得
100%时的容量为：
Pe10.5kW0.658.47kW
因此其计算负荷为：
P30.40.358.47kW2.96kW
Q30.42.96kW1.333.94kvar
（五）车间总的计算负荷：
取
Kp0.9,
Kq0.95，因此
P30
09（40
0594
2
96）kW
733kW
Q30
095（692102
3
394）733kvar
S30
4282
7332kVA
849kVA
I30
849
1000VA
3
129A
380V
负荷计算表如书末习题3-2参考答案所列，此略。
3-3解：
（一）用需要系数法计算
查附表8得小批生产的金属冷加工机床电动机组的需要系数为
Kd0.160.2（取0.2）,cos0.5,tan1.73。
因此
P300.285kW17kW
Q3017kW1.7329.4kvar
S3017229.4234kVA
34
1000VA
I30
51.7A
3
380V
（二）用二项式法计算
查附表
8得二项式系数
b
0.14，c
0.4，最大容量设备台数
n5,cos
0.5,tan
1.73。
因此
P30
0.1485kW
0.4（7.5kW
4kW
33kW
1）
20.9kW
Q3020.9kW1.7336.2kvar
S3020.9236.2241.8kVA
41.8
1000VA
I30
63.5A
3
380V
负荷计算表如书末习题3-3参考答案所列，此略。
3-4解：
单相加热器按其容量尽可能三个相均衡分配，因此一相装3
台1kW的，另两相各装1台3kW的。
等效三相计算负荷按3kW的3倍计算。
查附表8得Kd0.7,cos1,tan0,因此
P30
0.7
33kW
6.3kW
Q30
0
S30
P30
6.3kVA
I30
6.3
1000VA
9.57A
3
389V
3-5解：
（一）弧焊机各相的计算负荷
1．将接于AB相间的1台21kVA（
65%）换算成
100%时的有功容
量（kW）。
由附表
8查得其cos
0.35，因此按式（3-15
）可得其有功容量
为：
PAB
21
0.35
0.65
5.88
kVA
kW
2．将接于BC相间的1台17kVA（
100%）换算成相同
的有功容量（kW）。
其cos
0.35
，因此其有功容量为：
PBC
17kVA
0.35
5.95kW
3．将接于CA相间的2
台10.3kVA（
50%）换算成
100%
时的有功容
量（kW）。
其cos
0.35，因此其有功容量为：
PCA
2
10.3
0.35
0.5
5.16
kVA
kW
4．弧焊机换算至各相的有功和无功容量：
由表
3-3查得cos
0.35时的
功率换算系数pABA
pBCB
pCAC1.27，pAB
BpBCC
pCA
A=-0.27
qABA
qBCB
qCA
C
1.05,qAB
B
qBCC
qCAA
1.63,因此由式（3-28）
式（3-33）
可得各相的有功和无功容量为:
A相
PA
1.27
5.88kW
0.27
5.16kW
6.08kW
QA
1.05
5.88kvar
1.63
5.16kvar
14.58kvar
B相
PB
1.27
5.95kW
0.27
5.88kW
5.97kW
QB
1.05
5.95kvar
1.63
5.88kvar
15.83kvar
C相
PC
1.27
5.16kW
0.27
5.95kW
4.95kW
QC
1.05
5.16kvar
1.63
5.95kvar
15.12kvar
5.弧焊机各相的有功和无功计算负荷:
查附表8得其Kd0.35，因此各相的有功和无功计算负荷为：
A相
B相
P0.356.08kW2.13kW
30.A
（1）
Q30.A
（1）
0.35
14.58kvar
5.10kvar
P30.B
（1）
0.35
5.97kW
2.09kW
Q30.B
（1）
0.35
15.83kvar
5.54kvar
C相
P30.C
（1）
0.35
4.95kW
1.73kW
Q30.C
（1）
0.35
15.12kvar
5.29kvar
（二）电热箱各相的计算负荷
1．A相电热箱的有功和无功计算负荷：
查附表8得Kd0.7,cos1,tan0,因此
P0.723kW4.2kW
30.A
（2）
Q30.A
（2）0
2．B相电热箱的有功和无功计算负荷：
P30.B
（2）0.76kW4.2kW
Q30.B
（2）0
3．C相电热箱的有功和无功计算负荷：
P30.C
（2）0.74.5kW3.15kW
Q30.C
（2）0
（三）线路上总的计算负荷
1．各相总的有功和无功计算负荷：
A相
B相
C相
P30.A
P30.A
（1）P30.A
（2）2.13kW4.2kW
6.33kW
Q30.A
Q30.A
（1）
Q30.A
（2）
5.10kvar
05.10kvar
P30.B
P30.B
（1）
P30.B
（2）
2.09kW4.2kW
6.29kW
Q30.B
Q30.B
（1）
Q30.B
（2）
5.54kvar
0
5.54kvar
P30.CP30.C
（1）P30.C
（2）
1.73kW
3.15kW4.88kW
Q30.CQ30.C
（1）Q30.C
（2）5.29kvar05.29kvar
2．总的等效三相计算负荷：
由以上计算结果看出，A相的有功计算负荷
最大，因此取A相来计算总的等效三相计算负荷：
P30
3P30.A
3
6.33kW
19kW
Q30
3Q30.A
3
5.10kvar
15.3kvar
S30192
15.32kVA24.5kVA
24.5
1000VA
I30
37.2A
3
380V
3-6解:
（一）变电所一次侧（10kV）的计算负荷和功率因数
1.变电所变压器的功率损耗:
变压器二次侧的计算负荷为
按式（3-37）得
按式（3-38）得
S30.242023502kVA546.7kVA
PT0.01546.7kW5.467kW
QT0.05546.7kvar27.34kvar
2.变电所一次侧的计算负荷:
P30.1
420kW5.467kW
425.5kW
Q30.1
350kvar27.34kvar
377kvar
3.变电所一次侧的功率因数:
因
故
tan
Q30.1
377kvar
1
0.885
P30.1
425.5kW
cos10.75
（二）按一次侧（10kV）cos1提高到0.90,低压侧（380V）需装设的并
联电容器容量计算
1.现低压侧的功率因数:
因
tan2
350kvar
0.833
420kW
故
cos
2
0.77
2.按
cos
2提高到
0.92计算
低压侧需装设的并联电容器容量
:
按式
（3-42）
计算为
QCP30.2（tan2tan1）420kW（0.8330.426）170kVA
3-7解：
（一）估算该厂的计算负荷
查附表9,得Kd0.35,cos0.75,tan
0.88,因此
P300.355840kW2044kW
Q302044kW0.881799kvar
S302044kW2725kVA
（二）计算该厂的年有功电能消耗量
一班制取年工作小时Ta=2000h，年平均有功负荷系数0.75,年平均无
功负荷系数0.8,由此可得年有功电能消耗量
Wp.a=0.752044kW2000h=3066103kW.h
年无功电能消耗量
Wq.a0.81799kvar2000h2878103kvarh
3-8解:
（一）需装设的电容器容量和个数
cos0.65时,tan
1.17;
cos
0.9时,tan
0.48
。
因此按式（3-42）得
电容器容量为：
QCP30（tan
tan
）
2400kW（1.17
0.48）
1656kvar
需装BWF10.5-30-1型电容器个数为:
n
1656/3056
考虑到单相电容器在三相电路中平均分配
,选取n=57.
（二）无功补偿后减少的视在计算负荷
无功补偿后的无功计算负荷为：
Q30'
Q30
QCP30tan
QC
2400kVA
1.1757
30kvar1098kvar
无功补偿后的视在计算负荷为:
S30'P30'2Q30'22400210982kVA2639kVA
而补偿前的视在计算负荷为:
SP/cos2400kW/0.653692kVA
3030
因此补偿后减少的计算负荷为:
S30S30S30'3692kVA2639kVA1053kVA
3-9解；由上表可以看出，M2的IstIN=227A-32.4A=194.6A为最大，
因此该线路的尖峰电流为：
Ipk0.9（10.2306.120）A227A=287A
而该线路的计算电流为：
I300.9（10.232.4306.120）A=88.2A
第四章短路电流计算及变配电所
电气设备选择习题解答
4-1解：
（一）绘短路计算电路图如下：
（附图3）
（二）计算k-1点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短
路电流（Uc1=10.5kV）
1.电力系统的电抗:
X1
Uc21
（10.5kV）2
Soc
0.367
300MVA
2．电缆线路的电抗：
查表4-1得X00.08/km，因此
X20.08（/km）4km0.32
3．绘k1点短路的等效电路图如下：
（附图4）
4．短路电路总电抗：
X（k1）0.3670.320.687
5．k1点的三相短路电路和短路容量：
（1）三相短路电流周期分量有效值：
Ik（3）1
Uc1
10.5kV
8.82kA
3X（k1）
30.687
（2）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：
I''（3）I（3）Ik（3）!
8.82kA
（3）三相短路冲击电流：
ish（3）
2.55I''（3）
2.558.82=22.5kA
（4）第一个周期三相短路全电流有效值：
Ish（3）1.51I''（3）1.518.82kA=13.3kA
（5）三相短路容量：
Sk（3）13Uc1Ik（3）1310.5kV8.82kA160MVA
（三）计算k2点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路容量（Uc20.4kV）
1．电力系统的电抗：
X1'Uc22
（0.4kV）2
5.33104
Soc
300MVA
2．电缆线路的电抗：
X2'
X0l（Uc2
）2
0.08（/km）4km（
0.4kV）2
4.64104
Uc1
10.5kV
3．电力变压器的电抗：
查附表
1得UZ%
4.5,因此
X3
X4
Uk%UC2
2
4.5
（0.4kV）2
9103
100SN
100
800kVA
4．绘k2点短路的等效电路图如下：
（附图5）
5．短路电路总电抗：
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