工厂供电第3版刘介才课后习题详细答案.docx
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工厂供电第3版刘介才课后习题详细答案
《工厂供电》
第三版
刘介才主编
课后习题解答
第一章习题解答
解：
1.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。
因此变压器T1的额定电压应为10.5/242kV。
2.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。
3.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%。
解：
1.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。
2.变压器T1的额定电压：
一次额定电压应与发电机G的额定电压相同，因此其一次额
定电压应为6kVoT1的二次额定电压应比220/380V线路额定电压高10%，因此其二次额定电压应为0.4kV。
因此变压器T1的额定电压应为6/0.4kV。
3.变压器T2的额定电压：
其一次额定电压应与发电机的额定电压相同，即其一次额定
电压应为6.3kVoT2的二次额定电压应比110kV电网电压高10%，即其二次额定电压应为121kV。
因此变压器T2的额定电压应为6.3/121kV。
4.变压器T3的额定电压：
其一次额定电压应与110kV线路的额定电压相同，即其一次额
定电压应为110kVoT3的二次额定电压应比10kV电压高10%，即其二次额定电压应为11kV。
因此变压器T3的额定电压应为110/11kV。
1-3某厂有若干车间变电所，互有低压联络线相连。
其中某一车间变电所装有一台无载调
压型配电变压器，其高压绕组有+5%、0、一5%三个电压分接头，现调在主接头“0”的位置（即U1n）运行。
但是白天生产时，低压母线电压只有360V（额定电压为380V）,而
晚上不生产时，低压母线电压又高达415V。
试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围（%）
为多少？
宜采取哪些改善措施？
解：
1.变电所低压母线昼夜的电压偏差范围：
该变电所白天的电压偏差按式（1-2）计算为:
U%
UUn
Un
360V380V
380V
100%
5.26%
该变电所晚上的电压偏差按式（1-2）计算为:
U%
UUn
Un
415V380V
380V
100%
9.21%
因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26%-+9.21%。
2.改善该变电所低压侧电压质量的措施：
-5%”的位置运
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某10kV电网，架空线路总长度40km，电缆线路总长度23km。
试求次中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容道路，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。
解：
1.该系统发生单相接地时的接地电容电流:
按式（1-7）计算为:
24.1A
.Un（G35lcab）10（403523）
IC
350350
2.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：
由于lc30A,因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式
第二章习题解答
2-1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有额定电压380V的三相电动机15kW1台,
11kW3台，7.5kW8台,4kW15台,其他更小容量电动机容量共35kW。
试分别用需要系数法
和二项式法计算其1~30、Q30、S30和I30。
解：
1.用需要系数法计算
此机床组电动机的总容量为
Pe15kW11kW37.5kW84kW1535kW203kW
查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得Kd0.16~0.2（取0.2）
cos
0.5,tan1.73,因此可求得
1）有功计算负荷按式（2-10）得
P30KdP3o0.2203kW40.6kW
2）无功计算负荷按式（2-11）得
Q30P3otan40.6kW1.7370.2kvar
3）视在计算负荷
按式（2-12）得
&0
COS
40.6kW
0.5
81.2kVA
4）计算电流按式（2-13）得
S3081.2kVA
30、3Un30.38kV
123.4A
2.用二项式法计算
由附录表1查得b0.14,c0.4,x5,cos0.5,tan
1.73。
而设备总容量为Pe203kW
x台最大容量的设备容量为
PxP515kW111kW37.5kW155.5kW
1）有功计算负荷按式（2-21）得
F30bFecFx0.14203kW0.455.5kW50.6kW
2）无功计算负荷按式（2-11）得
Q30P30tan50.6kW1.7387.6kvar
3）无功计算负荷按式（2-12）得
S30旦^0^101.2kVA
cos0.5
4）计算电流按式（2-13）得
IS30101.2kVA
303Un30.38kV
153.8A
2-2某380V线路供电给1台132kWY型电动机，其效率91%，功率因数COS0.9。
试求该线路的计算负荷F3o、Q30、S30和130。
解：
此台电动机功率为Fe132KW，由于是单台设备,
所以,
P30Pe/
132/0.91145kw
Q30
P30tan
145tan（arccos0.9）
70.2kvar
$0
P50/cos
145/0.9161kV.A
I30
S30/（、、3
0.38kV）161KVA/.3
0.38kV）245A
2-3某机械加工车间的380V线路上，接有流水作业的金属切削机床组电动机30台共
85kW（其中较大容量电动机有11kW1台，7.5kW3台，4kW6台，其他为更小容量电动机）。
另外有通风机3台，共5kW;电葫芦1个，3kW（40%）。
试分别按需要系数法和二
项式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷P30、Q30、S30和130。
解：
1.用需要系数法计算
1）金属切削机床组：
查附录表1,取Kd0.25,cos0.5,tan1.73，已知Fe85kW因此
F30⑴KdPe0.2585kW21.3kW
Q30
（1）P30tan21.3kW1.7336.8kvar
SsoP30/cos21.6/0.942.6kV.A
130
（1）S30/（'30.38kV）42.6KVA/.30.38kV）64.7A
2）通风机组：
查附录表1，取Kd0.8,cos0.8,tan0.75，因此
巳0
（2）KdPe0.85kW4kW
Q30
（2）P30tan4kW0.753kvar
S30
（2）P$0/cos4/0.85kV.A
130
（2）0.38kV）5KVA/“30.38kV）7.6A
3）电葫芦组：
查附录表1,取Kd0.15,cos0.5,tan1.73,40%,因
此
F3o（3）KdPe..040.153kW104/.0250.57kW
Q30（3）P30tan0.571.73
0.98kvar
S30（3）
F3o/cos
0.57/0.51.14kV.A
I30（3）
Sso/g.3
0.38kV）
1.14KVA/i30.38kV）1.73A
因此380V线路上的总计算负荷为
（取Kp
0.95,Kq
0.97）
Bo
0.95（21.340.57）kW0.9525.87kW24.6kW
Q30
0.97（36.930.98）kvar0.9740.88kvar39.6kvar
S30
..24.6239.62kVA45.9kVA
45.9kVA
130
69.7A
30.38kV
2•用二项式法计算
先求各组的bPe和cPx
1）金属切削机床组：
查附录表1,取b0.14,c0.5,x5,cos0.5,tan1.73,
因此bPe⑴0.1485kW11.9kW
cFX
（1）
0.5（11kW17.5kW34kW1）18.75kW
1~30
（1）
bFe
（1）cFX
（1）（11.918.75）kW30.7kW
Q30
（1）
P30tan
30.7kW1.7353.1kvar
S30
（1）
F3o/cos
30.7/0.561.4kV.A
130
（1）%/（-30.38kV）61.4KVA/,30.38kV）93.5A
2）通风机组：
查附录表1,取b0.65,c0.25,cos0.8,tan0.75，故
bPe
（2）0.655kW3.25kW
cPX
（2）0.255kW1.25kW
巳0⑵
bFe
（2）cPX
（2）（3.251.25）kW4.5kW
Q30
（2）
P30tan
4.5kW0.753.38kvar
&0⑵
F3o/cos
4.5/0.85.63kV.A
I30
（2）
S3°/（-3
0.38kV）5.63KVA/、、30.38kV）8.55A
3）电葫芦组：
查附录表
0.06,c0.2,cos0.5,tan1.73，故
bPe（3）
0.063kW0.18kW
cFX⑶
0.20.30.6kvar
1~30（3）
bFe（3）cFX（3）（0.180.6）kW0.78kW
折算到
25%时的忠⑶
l~30（3）
%）密0.57學
2525
0.985kW
Q30（3）
P30tan0.98kW1.73
1.70kvar
S30（3）P30/cos
0.985/0.51.97kV.A
130（3）S30/（.3
0.38kV）1.97KVA/、30.38kV）2.9A
以上各组设备中，附加负荷以cFX⑴为最大，因此总计算负荷为
F30（bR）i（cR）max（11.93.250.18）kW18.75kW34.2kW
Q30（bFetan）i（cFX）maxtanmax
（11.91.733.250.750.61.73）kvar18.751.73kvar
55.9kvar
氐34.2255.92kVA65.5kVA
65.5kVAca
13099.5A
30.38kV
1•需要系数法计算结果列成电力负荷计算表。
序
号
设备名称
台
数
设备容
量
Pe/KW
需要
系数
Kd
cos©
tan©
计算负荷
Pe/KW
Q30/kva
S30/（kVA）
I30/A
1
机床组
30
85
0.25
0.5
1.73
21.3
36.8
42.6
64.7
2
通风机
3
5
0.8
0.8
0.75
4
3
5
7.6
3
电葫芦
1
3（三=40%
3.75
（三=40%
0.25
（三=25%）
0.5
1.73
0.57
0.98
1.14
1.73
4
总计
34
0.54
25.9
40.8
5
取K=0.95
24.6
38.8
45.9
69.7
2•二项式法计算结果列成电力负荷计算表。
序
号
设备名称
台数
设备容量
二项式
系数b/c
COS
©
tan
©
计算负荷
n或n/x
Pe
/KW
Px
/KW
Pe
/KW
Q30
/kva
S30
/（kVA）
I3
0/A
1
机床组
30/5
85
37.5
0.14/0.5
0.5
1.73
30.7
53.1
61.4
93.5
2
通风机
3
5
0.56/0.25
0.8
0.75
4.5
3.38
5.63
8.55
3
电葫芦
1
3（E=40%
3.75
（E=40%
0.250.06/
0.2
（E=25%
0.5
1.73
0.985
1.70
1.97
2.99
4
总计
34
0.54
34.2
55.9
65.5
99.5
2-4现有9台220V单相电阻炉，其中4台4kW,3台1.5kW,2台2kW。
试合理分配上
列各电阻炉于220/380V的TN-C线路上，并计算其计算负荷P30、Q30、&0和130。
解：
单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配，因此4台4kW的可将3台分别接于A相,
B相和C相，另一台接于A相，3台1.5kW的可接于B相，2台2kW的可接于C相。
三个相负荷基本平衡，等效三相计算负荷按容量最大的B相负荷的3倍计算。
查附表1得Kd0.77,COS
1,tan0,因此
3KdPe30.774.5kW
10.4kW
p30
巳0
1°4kW10.4kVA
COS
1
16A
S3010.4kVA
30
、3Un30.38kV
2-5某220/380V线路上，接有如表2-5所列的用电设备。
试确定该线路的计算负荷P30、
Q30、S30和I30。
表2-5习题2-5的负荷资料
设备名称
380V单头手动弧焊机
220V电热箱
接入相序
AB
BC
CA
A
B
C
设备台数
1
1
2
2
1
1
单台设备
容量
21kVA
（£=65%）
17kVA
（£=100%）
10.3kVA
（&=50%）
3kW
6kW
4.5kW
解：
1•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）。
由附录表1查得其COS0.35，因此按式（2-15）可得其有功容量为：
PAB21kVA0.35、、0655.88kW
2）将接于BC相间的1台17kVA（100%）换算成相同的有功容量（kW）。
其
cos0.35，因此其有功容量为：
Pbc17kVA0.355.95kW
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
cos0.35，因此其有功容量为：
FCA210.3kVA0.35'、亦5.16kW
4）弧焊机换算至各相的有功和无功容量：
由表2-3查得cos0.35时的功率换算系
数
PabaPbcbPcac1.27，1n,fe13022A0.27
qABaqBcbqcAc1.05,qABBqBCCqCAA1.63
因此由式（2-29）式（2-34）可得各相的有功和无功容量为：
A相PA1.275.88kW0.275.16kW6.08kW
Qa1.055.88kvar1.635.16kvar14.58kvar
B相FB1.275.95kW0.275.88kW5.97kW
Qb1.055.95kvar1.635.88kvar15.83kvar
C相FC1.275.16kW0.275.95kW4.95kW
QC1.055.16kvar1.635.95kvar15.12kvar
5）弧焊机各相的有功和无功计算负荷:
查附录表1得其Kd0.35，因此各相的有功和无功计算负荷为：
A相P30.A
（1）0.356.08kW2.13kW
Q30.A
（1）0.3514.58kvar5.10kvar
B相P30.B
（1）0.355.97kW2.09kW
Q30.B
（1）0.3515.83kvar5.54kvar
C相P30.C
（1）0.354.95kW1.73kW
Q30.C
（1）0.3515.12kvar5.29kvar
2.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：
查附录表1得Kd0.7,cos1,tan0,因此
P30.A
（2）
0.723kW4.2kW
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
3.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P30.AP30.A
（1）P30.A
（2）2.13kW4.2kW6.33kW
Q30.A
Q30.A
（1）Q30.A
（2）5.10kvar05.10kvar
B相P30.B
P30.B
（1）P30.B
（2）
2.09kW4.2kW6.29kW
Q30.BQ30.B
（1）Q30.B
（2）5.54kvar05.54kvar
C相P30.CP30.C⑴P3o.c
（2）1-73kW3.15kW4.88kW
Q30.CQ30.CC1）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：
巳0
3P30.A
36.33kW19kW
Q30
3Q30.A
35.10kvar15.3kvar
S30
192
15.32kVA24.5kVA
24.5
1000VA
I30
37.2A
3380V
0.96。
60.4A
2-36）为:
2-6有一条长2km的10kV高压线路供电给两台并列运行的电力变压器。
高压线路采用
LJ-70铝绞线，等距水平架设，线距1m。
两台变压器均为S9-800/10型，Dyn11联结，总
的计算负荷为900kW，cos0.86,Tmax=4500h。
试分别计算此高压线路和电力变压器的
功率损耗和年电能损耗。
解：
1•高压线路的功率损耗和年电能损耗计算
1）LJ-70铝绞线的电阻及其有功功率损耗：
查附录表3得R。
0.48/km。
因此总电阻
R0.48（/km）2km
线路计算电流为
900kW
130
V310kV0.86
因此该线路的有功功率损耗按式（
FWl360.40.9610kW10.5kW
2）LJ-70铝绞线的电抗及其无功功率损耗：
由于线路为等距水平架设，线距a1m，
故其线间几何均距aav1.26a1.26m。
查附录表12得X。
0.36/km。
线路总电抗
X0.36（/km）2km0.72。
因此线路的无功功率损耗按式（2-36）为：
Qwl360.420.72103kvar7.88kvar
3）高压线路的年电能损耗计算
23
由Tmax4500h和cos0.86查图2-11得3000h。
因此按式（2-47）可得线路
的年电能损耗为：
WawL360.420.963000103kWh=31.5103kWh
2•变压器的功率损耗和年电能损耗计算
1）变压器的有功功率损耗：
按式（2-45）近似计算，其中
&0F30/cos900kW/0.861047kVA,故
FT0.01S300.011047kVA10.5kW
2）变压器的无功功率损耗：
按式（2-46）近似计算可得
Qt0.05S300.051047kVA52.5kvar
3）变压器的年电能损耗计算：
全年的铁损按式（2-50）计算，查附录表8得FFe1.4kW，因此
Wa⑴1.4kW8760h12264kWh
全年的铜损按式（2-51）计算，查附录表8得FCu7.5kW,而
S30F30/cos900kW/0.861046.5kVA,3000h，因此
Wa
（2）27.5kW
104652
（）23000h19360kWh
2800
由此可得变压器的年电能损耗按式（2-52）计算为：
3
WaWa
（1）Wa
（2）12264kWh19260kWh31524kWh31.510kWh
2-7某降压变电所装有一台Yyn0联结的S9-1000/10型电力变压器，其二次侧（380V）的
有功计算负号为720kW，无功计算负荷为580kvar。
试求此变电所一次侧的计算负荷及其功率因数。
如果功率因数未达到0.90,问此变电所低压母线上需装设多少容量的并联电容
器才能满足要求？
［注：
变压器功率损耗按式（2-40）和式（2-44）计算。
］
解：
1•变电所一次侧的计算负荷和功率因数
1）变电所变压器的视在计算负荷和变压器功率损耗：
变压器二次侧的视在计算负荷为
S30.2V72025802kVA924.5kVA
变压器的负荷率B为：
S^Sn924.5kVA/1000kVA0.925
查附录表1的变压器的P017003w,Pk10300w,I00.7%,Uk4.5%
按式（2-40）得
22
PP0Pk1700W103000.925W10513W10.5kW
按式（2-44）得
I0%Uk%2*ccci\0.74.5cCCL2
QtSn--1000kVA0.92545.5kvar
100100100100
2）变电所一次侧的计算负荷：
P30.1720kW10.5kW730.5kW
Q30.1580kvar45.5kvar625.5kvar
3）
因tan1
625.5kvar
730.5kW
变电所一次侧的功率因数
0.856
所以cos0.76
2•按一次侧cos1提高到0.90,二次侧cos2提高到0.92低压侧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
57囂「0.81
所以c
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