《工厂供电》第六版习题解答不全.docx

1、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

2、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 解：变压器 1 的一次侧额定电压应与发电机的额定电压相同，即为 10.5kV 。变压器 1 的二次侧额定电压应比线路 L1 末端变压器 2 的一次额定电压高 10，即为 242kV。故变压器 1 的额定电压应为 10.5 242kV。线路 WL1的额定电压应与变压器 2 的一次额定电压相同，即为 220kV。线路 L2 的额定电

3、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。 解：发电机的额定电压应比 6线路额定电压高，因此发电机的额定电压应为 6.3 。变压器的一次额定电压应与发电机的额定电压相同， 故其一次额定电压应为 6.3 。的二次额定电压应比 35线路额定电压高，故其二次额定电压应为 38.5 。 因此变压器的额定电压应为6.3 38.5 。变压器的一次额定电压应与 35线路的额定电压相同， 即其一次额定电压应为 35kV。的二次额定电压应比 10kV 电网电压高，即其二次额定电压应为 11kV。因此变压器的额定电压应为 3511kV。变压器的一次额定电压应与 6k

4、V 线路的额定电压相同， 即其一次额定电压应为 6kV。的二次额定电压应比 220380电压高，即其二次额定线电压应为 0.4kV 。因此变压器 T 3 的额定电压应为 6 / 0.4kV 。解：该变电所白天的电压偏差按式（1-4 ）计算为：360V380VU %100% 5.26%380V该变电所晚上的电压偏差按式（1-4 ）计算为：410V380VU %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

5、 解：该系统的接地电容电流按式（1-3）计算为：I C 10 (40 35 25) A 26.1A350由于 I C 30A，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 =0.180.25( 取0.2), cos0.5, tan1.73, 因此P30.10.2 800kW160kWQ30.1160kW1.73277k varS30.116022772 kVA 320kVAI3201000VA30.1486 A3380V( 二 ) 通 风 机 组 计 算 负 荷 : 查 附 表 8 得 K d 0.7

6、0.8 ( 取0.8), cos 0.8, tan 0.75, 因此P30.2 0.8 56kW 44.8kWQ30.2 44.8kW 0.75 33.6k varS30.244.8233.62 kVA56kVAI 30.2561000VA85 A3380V( 三) 车间总的计算负荷 : 取 KP0.9, K Q0.95, 因此P30.0.9(16044.8)kW 184kWQ30.0.95(27733.6)k var295k varS30.18422952 kVA348kVAI 30.3481000VA3380V529 A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

7、的计算负荷：查附表8，得 K d0.16 0.2 （取0.2 ）, cos 0.5, tan1.73 , 因此P30.1200kW0.240 kWQ30.140kW1.7369.2 k var(二) 起重机的计算负荷: 查附表8，得起重机在25%时的K d 0 . 10 . (1取5 0.15), cos0.5, tan1.73 。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Pe 2 5.1kW 0.15 3.95kW因此其计算负荷为 :P30.20.153.95kW0.59 kWQ30.20.59lW 1.731.02 k var(三)通风机组的计算负荷:

8、查附表8 得 K d0.7 0.8 ( 取0.8), cos 0.8, tan 0.75 , 因此P30.30.8 5kW4kWQ30.34kW 0.753k var(四)点焊机组的计算负荷: 查附表8得点焊机在100% 时 的K d 0. 3 5 , c o s0. 6 , t a n 。而点焊机在65%时的容量为 105kW。故由式（ 3-11 ）得100% 时的容量为：Pe 10.5kW 0.65 8.47kW因此其计算负荷为：P30.4 0.35 8.47kW 2.96 kWQ30.4 2.96kW 1.33 3.94 k var（五）车间总的计算负荷：取K p 0.9,K q 0.9

9、5 ，因此P300 9（40059 4296） kW73 3kWQ300 95（69 2 1 0233 94） 73 3k varS3042 8273 32 kVA84 9kVAI3084 91000VA3129 A380V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K d 0.16 0.2 （取 0.2), cos 0.5, tan 1.73 。因此P30 0.2 85kW 17kWQ30 17kW 1.73 29.4 k varS30 172 29.42 34kVA341000VAI 3051

10、.7 A3380V（二）用二项式法计算查 附 表8 得二项式系数b0.14，c0.4，最大容量设备台数n 5,cos0.5, tan1.73 。因此P300.14 85kW0.4 （7.5kW4kW3 3kW1）20.9 kWQ30 20.9kW 1.73 36.2k varS30 20.92 36.22 41.8kVA41.81000VAI 3063.5 A3380V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 K d 0

11、.7,cos 1,tan 0, 因此P300.73 3kW6.3kWQ300S30P306.3kVAI 306.31000VA9.57 A3389V3-5 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 cos0.35 ，因此按式（ 3-1 5）可得其有功容量为：PAB210.350.655.88kVAkW2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：PBC17kVA0.355.95kW3将接于 CA相间的 2台 10.3kVA

12、(50% ) 换算成100%时的有功容量(kW)。其 cos0.35 ，因此其有功容量为：PCA210.30.350.55.16kVAkW4弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表3-3 查得 cos0.35 时的功率换算系数 pAB ApBC BpCA C 1.27 ， pABBpBC CpCAA =-0.27, qAB AqBC BqCAC1.05 , qABBqBC CqCA A1.63 , 因此由式 (3-28)式 (3-33)可得各相的有功和无功容量为 :A 相PA1.275.88kW0.275.16kW6.08kWQA1.055.88k var1.635.16k var14.58k

13、varB 相PB1.275.95kW0.275.88kW5.97kWQB1.055.95k var1.635.88k var15.83k varC 相PC1.275.16kW0.275.95kW4.95kWQC1.055.16k var1.635.95k var15.12k var5. 弧焊机各相的有功和无功计算负荷 :查附表 8 得其 K d 0.35 ，因此各相的有功和无功计算负荷为：A 相B 相P 0.35 6.08kW 2.13kW30. A (1)Q30. A(1)0.3514.58k var5.10 k varP30.B(1)0.355.97kW2.09 kWQ30. B(1)0.

14、3515.83k var5.54k varC 相P30.C(1)0.354.95kW1.73kWQ30.C(1)0.3515.12k var5.29 k var（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 K d 0.7,cos 1,tan 0, 因此P 0.7 2 3kW 4.2kW30. A(2)Q30. A(2) 02 B相电热箱的有功和无功计算负荷：P30. B (2) 0.7 6kW 4.2kWQ30. B (2) 03 C相电热箱的有功和无功计算负荷：P30.C (2) 0.7 4.5kW 3.15 kWQ30.C (2) 0（三）线路上总的计算负荷

15、1各相总的有功和无功计算负荷：A 相B 相C 相P30. AP30. A(1)P30. A(2) 2.13kW 4.2kW6.33kWQ30. AQ30. A(1)Q30. A (2)5.10 k var0 5.10k varP30.BP30. B(1)P30. B (2)2.09kW 4.2kW6.29kWQ30.BQ30.B(1)Q30.B (2)5.54k var05.54k varP30.CP30.C (1) P30.C(2)1.73kW3.15kW 4.88 kWQ30.C Q30.C (1) Q30.C(2) 5.29k var 0 5.29 k var2总的等效三相计算负荷： 由

16、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：P303P30. A36.33kW19kWQ303Q30. A35.10k var15.3k varS3019215.32 kVA 24.5kVA24.51000VAI 3037.2 A3380V3-6 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S30.2 4202 3502 kVA 546.7kVAPT 0.01 546.7kW 5.467kWQT 0.05 546.7k var 27

17、.34k var2. 变电所一次侧的计算负荷 :P30.1420kW 5.467kW425.5kWQ30.1350k var 27.34k var377k var3. 变电所一次侧的功率因数 :因故tanQ30.1377k var10.885P30.1425.5kWcos 1 0.75( 二 ) 按一次侧 (10kV) cos 1 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tan 2350k var0.833420kW故cos20.772. 按cos2 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QC P3

18、0.2 (tan 2 tan 1 ) 420kW (0.833 0.426) 170kVA3-7 解：（一）估算该厂的计算负荷查附表 9, 得 Kd 0.35,cos 0.75, tan0.88, 因此P30 0.35 5840kW 2044kWQ30 2044 kW 0.88 1799 k varS30 2044kW 2725kVA（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 =0.75 2044kW 2000h=3066 103 kW.h年无功电能消耗量Wq. a 0

19、.8 1799k var 2000h 2878 103 k var h3-8 解:( 一) 需装设的电容器容量和个数cos0.65 时, tan1.17 ;cos0.9 时, tan0.48。因此按式（ 3-42 ）得电容器容量为：QC P30 (tantan, )2400kW (1.170.48)1656 kvar需装 BWF10.5-30-1 型电容器个数为 : n1656/30 56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：Q30Q30QC P30 tanQC2400kVA1.17 5730k var 10

20、98k var无功补偿后的视在计算负荷为 :S30 P302 Q302 24002 10982 kVA 2639kVA而补偿前的视在计算负荷为 :S P / cos 2400kW / 0.65 3692 kVA30 30因此补偿后减少的计算负荷为 :S30 S30 S30 3692kVA 2639kVA 1053kVA3-9 解； 由上表可以看出， M2 的 I st I N =227A-32.4A=194.6A 为最大，因此该线路的尖峰电流为：I pk 0.9 (10.2 30 6.1 20) A 227 A =287A而该线路的计算电流为：I30 0.9 (10.2 32.4 30 6.1

21、 20) 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（ U c1 =10.5kV ）1. 电力系统的电抗 :X1U c21(10.5kV )2Soc0.367300MVA2电缆线路的电抗：查表 4-1 得 X0 0.08 / km，因此X 2 0.08( / km) 4km 0.323绘 k 1点短路的等效电路图如下：（附图 4）4短路电路总电抗：X ( k 1) 0.367 0.32 0.6875 k 1点的三相短路电路和短路容量：（1）三相

22、短路电流周期分量有效值：I k(3)1U c110.5kV8.82 kA3X (k 1)3 0.687（2）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：I (3) I (3) I k(3)! 8.82 kA（3）三相短路冲击电流：ish(3)2.55 I (3)2.55 8.82 =22.5kA（4）第一个周期三相短路全电流有效值：I sh(3) 1.51I (3) 1.51 8.82 kA=13.3kA（5）三相短路容量：Sk(3)1 3U c1I k(3)1 3 10.5kV 8.82kA 160 MVA（三）计算 k 2 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（ U c2 0.4 kV）1电力系统的电抗：X1U c22(0.4kV )25.33 10 4Soc300MVA2电缆线路的电抗：X 2X0 l (U c2)20.08( / km) 4km (0.4kV )24.64 10 4U c110.5kV3电力变压器的电抗：查附表1得UZ%4.5, 因此X 3X 4U k % U C224.5(0.4kV) 29 103100 SN100800kVA4绘 k 2 点短路的等效电路图如下：（附图 5）5短路电路总电抗：