工厂供电刘介才版课后习题答案.docx

1、工厂供电刘介才版课后习题答案第一章1、工厂供电对工业生产有何重要作用对工厂供电工作有哪些基本要 求重要作用：现代社会是建立在电能应用的基础之上的，电能在产 品成本中所占的比重一般很小（除电化等工业外），其重要性是在于工 业生产实现电气化以后可以增加产量、提髙产品质量和劳动生产率， 降低生产成本，减轻工人的劳动强度。如果工厂供电突然中断，则对 工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工 厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产 品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚 至政治上的重大损失。基本要求：1、 安全：在电能的供应、分配和使用中，

2、不应发生人身事故和 设备事故。2、 可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。3、 优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、 经济：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有 色金属消耗量。2、工厂供电系统包括哪些范围变电所和配电所的任务有什么不 同什么情况下可采用髙压深入负荷中心的直配方式工厂供电系统是指从电源线路进厂起到髙低压用电设备进线端止 的电路系统，包括工厂内的变配电所和所有的髙低压供电线路。配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的 任务是接受电能、变换电压和分配电能。高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了 供电系统接线，节约投

3、资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗， 提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空 线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。3、什么叫电力系统、电力网和动力系统建立大型电力系统有哪些 好处电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力 用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电 力系统。电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为 电力网或电网。动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能 用户，就称为动力系统。建立大型电力系统或联合电网，可以更经济合理地利用动力资 源，减少燃料运输费用，减少电能消耗，降低

4、发电成本，保证供电质 量（即电压和频率合乎规范要求），并大大提高供电可靠性。4、我国规定的“工频”是多少对其频率偏差有何要求工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZo规定：频率偏差正负电压偏差正负5%电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常 以其对额定电压的百分 值来表示。5、 三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式中性点非直接 接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特 点中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接 接地系统。中性点非直接接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来 的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电

5、流的3 倍。中性点经阻抗接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来 的根号3倍，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电 力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。中性点直接接地系统单相接地时，另两相对地电压不变，变成单 相接地短路。6、 低压配电系统中的中性线（N线）、保护线（PE线）和保护中性线 （PEN线）各有哪些功能TNC系统、TNS系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用中性线（N线）的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单 相用电设备；二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流； 三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线（

6、PE线）的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事 故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电压 但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外 壳、金属构架等）通过保护线接地。保护中性线（PEN线）的功能：它兼有中性线（N线）和保护线（PE 线）的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。TNC系统：其中的N线与PE线全部合为一根PEN线。PEZ线中 可有电流通过，因此对某接PEN线的设备产生电磁干扰。主要于我国 低压配电系统中应用最为普普遍，但不适于对安全和抗电磁干扰要求 高的场所。TNS系统：其中的N线与PE线全部分开，设备的外露可导电 部分

7、均接PE线。主要用于对安全较髙（如潮湿易触电的浴室和居民 住宅等）的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场 所。TN-C-S系统：该系统的前一部分全部为T7-C系统，而后边有一 部分为TN-C系统，有一部分则为TN-S系统，其中设备的外露可导电 部分接PEN线或PE线。主要用于安全要求和对抗电磁干扰要求髙的 场所。TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较髙及有易燃易爆危险的场所。第二章一11、 电力负荷按重要程度分哪几级各级负荷对供电电源有什么要 求一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，

8、以及特别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源 供电，当负荷较小时可以专线供电。三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。2、 工厂用电设备按其工作制分哪几类什么叫负荷持续率它表征 哪类设备的工作特性工作制分三类：(1)连续工作制，(2)断续周期工作制，(3)短 时工作制负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续率表征断续周期工作制的设 备的工作特性。“討 00%3、什么叫最大负荷利用小时什么叫年最大负荷和年平均负荷什 么叫负荷系数最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按

9、 年最大负荷Pmax（或PQ持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负 荷全年实际消耗的电能。年度最大负荷人川全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半 小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率， 也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能W除以时间t的值。负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷R与其最大负荷 Pnax的比值。4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点各适用于 哪些场合计算负荷的方法：需要系数法：确定计算负荷的基本方法，常用。二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。5、什么叫尖峰电流尖峰电流的计算有什么用途尖峰电流抵是指持续

10、时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。计算题1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机 台，4kw8台，3kwl7台，台。试用需要系数法求其计算负荷。解：此机床组电动机的总容量为Pc = 7.5RWx3 + 4RWx8 + 3kWxl7 + 1.5RWxlO=12O.5RW查附录表1得Kd = （取，cos cp = 0.5, tan = 1.73有功计算负荷=0.2x120.5 = 24.1无功计算负荷= 24.KVVxl.73 = 41 Hk var视在计算负荷24 LWS30

11、 一 一 48.22 A30 0.5计算电流/30=警22 A =73 2V3xO.38JIV2、某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共 50kW （其中较大容量电动机有台，4Kw3台，台），通风机2台共3kW, 电阻炉1台2kWo试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷（1）金属切削机床组查附录表 1,取 KdT coscp = 0.5,tail= 1.73P3o（i）= X50=10kWQ30 =10 X =(2)通风机组Ku- 9 cos = 0.& tan 卩=0.75P30 = X3= kWQ30（2）= X 二 kvar(3)电阻炉Kd 二，c

12、os 乡=1, tan 聊=0P30 = X2= kWQ30 -0因此总的计算负荷为(取KLP=, Kgq二)Pbo=X (10+)二 kWQbo= X （+0）二 kvarS30= V13.12 +18.52V A = 22.73 - A在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。号名称Pe kWK(1P30 kW。30k var6()kV A/30A1金属切削机床205010如2通风机23 3电阻炉12100(车间总计2355取 KEP= KLq=3、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机 台，4kv8台，3kwl7台，台。试用二项式法来确定机床组的计算负荷。解

13、：由附录表 1 查得/? = 04,c = O.4,x = 5,cos0 = O.5,tan = 1.73 设备总容量为 Pe=o x台最大容量的设备容量为 p=p3=X3+4kWX2=有功计算负荷为Pso=x + X =无功计算负荷为Q：g 二 X 二视在计算负荷为计算电流为4、某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW (其中较大容量电动机有台，4Kv3台，台)，通风机2台共3kW, 电阻炉1台2kWo试用二项式法来确定机修车间380V线路的计算负 荷。解：先求各组的b#和cR(1)金属切削机床组由附录表1查得b二，c=, x=5, cos 二，tanp 二，bPea

14、 = X 50kw=7kWeg二(Xl+4kwX3+Xl)=(2)通风机组查附录表1得b=, c=, x=5, COS0 二，30 = 9bPf 二 X 3kw=吒=X3kw=(3)电阻炉I查附录表 1 得 b二，C=0, X二0, cos = l, tan=0,故b几二 X2kw 二以上各组设备中，附加负荷以cPg为最大，因此总计算负荷为P3。二（7+） + =19kwQ沪(7X + X+0 ) +X 二Sbo= V192 +28.62AV A = 34.32 A从计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计 算的结果大得比较多，这也更为合理。按一般工程设计说明书要求，以上计算可列

15、成下表所示电力负荷计算 表。序号用电设备组名称设备台数容量二项式系数COStan计算负荷总 台 数最大容量台数Pe kWPxkWbc“30。30k varkVA/30A切削机床20550?0.147+2通风机25330.25+3电阻炉102001j00总计235519第二章一25、如图所示220/380V三相四线制线路上，接有220V单相电热 干燥箱4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，1台20kW 接于C相。另有380V单相对地焊机4台，其中2台14kW ( e =100%) 接于 AB 相间，1 台 20kw ( e =100%)接于 BC 相间，1 台 30kW ( =6

16、0%) 接于CA相间。试求此线路的计算负荷。电热箱 对那机解：(1)电热干燥箱的各相计算负荷查附录表1得Kd二，cos = l, tan=0o计算其有功计算负荷:A 相 i)=Kap, = X2X1 Okw二 14kwB 相 二Kd Pe a = X1X 30kw=21 kwC 相 二心 P.C = X1X 20kw二 14kw(2)焊机的各相计算负荷先将接于CA相间的30kw ( =60%)换算至 =100%的容量，即PCA =yl6x30KW = 23kW查附录表 1 得 Kd = O.35,cos0 = O.7,tan0 = 1.02 ;再由表 23 查得COS 9 = 0.7时的功率换

17、算系数Pab-a = Pbjr = Pca-c =& Pm-b = Pbcy = Pca-a = 2 GaB-A =c】bc-b =7Y =22,C!AH-B = c/bc-c = c!ca-a = .8。 因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容 量为A相Pa =0.8x2x 4kW + 0.2x23kW = TlkWQa = 0.22 x 2 x 14k var+ 0.8 x 23R var = 24.6k varB相Pb =0.8x20RW + 02x2x14RW = 216RWQb = 0.22x 20k var+ 0.8x2x4k var = 26.8k varC相Pc = 0.8 x

18、 23R W + 0.2 x 20k W = 22AkVQc = 0.22 x 23k var+ 0.8 x 20R var = 21.U var各相的有功和无功计算负荷为A相% =35x27W = 945RW03o 人=0.35 x 24.6R var = 8.61A varB相P30B =0.35x216RW = 756RWQo.b（2）= 35 x 26.8k var = 9.38k varC相张=035x224MV = 784RW030 c（2）= O35 x21.K var = 1.39k var（3）各相总的有功和无功计算负荷A相也=也 + .a2）= IM W + 9.45HV

19、= 23.5kWQ30.A = 03O./K2)= 8.61* varB 相 PgB = P3Q.B山 + Ao./3xO.38V6、某厂压变电所装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计 算负荷为650kW,无功计算负荷为800k var o为了使工厂（变电所髙压 侧）的功率因数不低于，如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿 时，需装设多少补偿容量并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量 有何变化解：（1）补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为S珈2)= 5/6502 +8002AV A = 03kV A主变压器容量选择条件为觸，因此未进行无功补偿时， 主变压器容量应选为125

20、0kVA(参看附录表5) o这时变电所低压侧的功率因数为：cos二650 / 1031 =(2)无功补偿容量按规定，变电所高压侧的cosQ,考虑到变压器本身的无功功 率损耗Qt远大于其有功功率损耗APt, 般 Qt=(45)APt,因 此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高 于，取 COS(p =o低压侧需装设的并联电容器容量为：Qc=650X kvar=525kvar取 QC=530kvar(3)补偿后的变压器容量和功率因数补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为= 6502 +(800 - 5 30)2 kV A二704kV A因此主变压器容量可改选为800kVA,比补偿前

21、容量减少 450kV Ao变压器的功率损耗为pr 心比昭)-x 704kV A=Qr * 53(k2) = X 704kV A=变电所髙压侧的计算负荷为验“=650kW+ = 661kW03o(i,= (800一530) kvar+=312kvarS；0(I)=V6612 +3122 kV A = 731kV A补偿后工厂的功率因数为COS0二 P(o / S；o=661 / 731 =7、有一 380V三相线路，供电给下表所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。参数电动 机MlM2M3M4额定电流5/A5起动电流35197/A解：电动机M4的lst -=193. 2A-27. 6A=165.

22、 6A为最大，线路的尖峰电流为：ipk =X+5+A+193.2A=235A第三章一11、 什么叫短路短路故障产生的原因有哪些短路对电力系统有哪些危 害短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低 阻性短接。短路的原因：绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动 物造成等。短路对电力系统的危害：产生很大的电动力、很高温度、元器件 损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳 定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。2、 短路有哪些形式哪种短路形式的可能性最大哪些短路形式的危害 最为严重短路的形式有：三相短路，两相短路，单相短路。发生单相短路 可能性

23、最大。三相短路的短路电流最大，因此造成的危害最大。3、 什么叫无限大容量的电力系统它有什么特点在无限大容量系统中 发生短路时，短路电流将如何变化能否突然增大无限大容量的电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量 大得多的电力系统。特点是，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短 路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。在无限大 容量系统中发生短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以 电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感，电 流不能突变，因而引起一个过度过程，即短路暂态过程。最后短路电 流达到一个新的稳定状态。4、 短路电流周期分量和非周期分量各是如何产生的各符

24、合什么定律 短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流。短路电流非周期分量是因短路电路存在电感，而按楞次定律产生 的用以维持初瞬间电路电流不致突变的一个反向抵消inp且按指数 函数规律衰减的电流。5、 什么是短路冲击电流ish什么是短路次暂态电流I”什么是短路稳 态电流I 短路后经半个周期，ik达到最大植，此时的短路全电流即短路 周期电流。短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分 量ip的有效值。短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电 流。6、什么叫短路计算电压它与线路额定电压有什么关系由于线路首端短路时其短路最为严重，

25、因此按线路首端电压考虑,即短路计算电压取为比线路额定电压UN高5%7、在无限大容量系统中，两相短路电流和单相短路电流各与三相短 路电流有什么关系=73/2 = 0.8663+ 21 + 31（有正序、负序、零序阻抗）工程中8、对一般开关电器，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么动稳定度校验条件：也巴热稳定度校验条件：/；/ Cna计算题1、某工厂供电系统如下图所示。已知电力系统出口断路器为SN1010 II型。试求工厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低 压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。解：1.求k-l点的三相短路电流和短路容量（/产(1)计算短路电路中各元件的

26、电抗及总电抗1)电力系统的电抗：由附录表8查得SN10-10II型断路器的断流容 量兀二500MVA,=(io.5A=()22nSg 500MV A2)架空线路的电抗：查表3-1得X0=Qkmx2 =Xo/ = O.35(Q/)x5 = 1.75Q3)绘k-1点短路的等效电路，并计算其总电抗为Xy(k=X+X2 =0.220 + 1.750 = 1.970(2)计算三相短路电流和短路容量1)三相短路电流周期分量有效值/3xl.97Q10.52= 3.08M2)三相短路次暂态电流和稳态电流厂=/丁 = Q = 3.08 肋3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值谓=2.55 厂=2.55

27、 x 3.08M = 7.85M/ = 1.51 厂= 1.51x 3.08M = 4.65M4)三相短路容量S： = V3 x 10.5k V x 3.O8M = 56.0;W V - A2.求k-2点的短路电流和短路容量(匕2二1)电力系统的电抗如二(。4卿 “2x22Soc 500A/V A2)架空线路的电抗x； =XM)2 = Q35(Q/kfri)x5kmx(QAkV )2 =2.54x10。2 s 0.5kV3）电力变压器的电抗：由附录表5得匕=5X344）绘k-2点短路的等效电路如上图b所示，并计算其总电抗:=Xj +x2 + x3“2心+ 2皿。+筈j心042x/3x6.86x103Q= 33.1 kA厂=曙=鸥=33.1 kA=1.84 厂=1.84x33.7M = 62.0M =1.09 厂二 1.09x33.7M = 36.7MS：； =、Z5(/(d =&x04Wx337RA = 233MV ArS；3Sd = 100MV A , Uc = 10.53 , Uc2 =OAkV100MV Ay/3x0.5kV= 5.5OM= 144MSd _100MVA 一 门73x0.4/: V2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值(1)电力系统的电抗标幺值由附录表8查得S(K. = 500/W Aioow-a=O21 500A/V-