工厂供电第3版刘介才课后习题详细答案.docx

1、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 10.5 kV。变压器T 1的二次侧额定电压应比线路WL 1末端变压器T 2的一次额定电压高 10%,即为242 kV。因此变压器T 1的额定电压应为 10.5 /242 k V。2.线路WL 1的额定电压：应与变压器T 2的一次额定电压相同，即为 220k V。3.线路WL 2的额定电压：应为35 k V,因为变压器T 2二次侧额定电压为 38.5 k V,正 好比35k V高10%。解：1.发电机G的额定电压应比 6k V线路额定电压高

2、5%,因此发电机G的额定电压应为6.3 k V。2.变压器T 1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6 k VoT 1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0.4 k V。因此变压器T 1的额定电压应为 6/0.4 k V。3.变压器T 2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6.3 k VoT 2的二次额定电压应比 110 k V电网电压高10%，即其二次额定电压应 为121 k V。因此变压器T 2的额定电压应为 6.3 /121 k V。4.变压器T 3的额定电压：其一次额

3、定电压应与 110k V线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为110 k VoT 3的二次额定电压应比 10k V电压高10%，即其二次额定电压应为 11k V。因此变压器T 3的额定电压应为 110/ 11k V。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U1 n ）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？

4、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%U UnUn360V 380V380V100%5.26%该变电所晚上的电压偏差按式（1-2 ）计算为:U%U UnUn415V 380V380V100%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

5、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（G 35lcab） 10 （40 35 23）IC350 3502.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：由于lc 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130、Q30、S30和I 30。解：

6、1.用需要系数法计算此机床组电动机的总容量为Pe 15kW 11kW 3 7.5kW 8 4kW 15 35kW 203kW查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得 Kd 0.160.2 （取0.2）cos0.5,tan 1.73,因此可求得1）有功计算负荷 按式（2-10 ）得P30 KdP3o 0.2 203kW 40.6kW2）无功计算负荷 按式（2-11 ）得Q30 P3ota n 40.6kW 1.73 70.2k var3）视在计算负荷按式（2-12 ）得&0COS40.6kW0.581.2kVA4）计算电流按式（2-13 ）得S30 81.2kVA30 、3Un 3

7、0.38kV123.4A2.用二项式法计算由附录表 1 查得 b 0.14, c 0.4, x 5,cos 0.5, tan1.73。而设备总容量为Pe 203kWx台最大容量的设备容量为Px P5 15kW 1 11kW 3 7.5kW 1 55.5kW1） 有功计算负荷 按式（2-21 ）得F30 bFe cFx 0.14 203kW 0.4 55.5kW 50.6kW2） 无功计算负荷 按式（2-11 ）得Q30 P30ta n 50.6kW 1.73 87.6kvar3） 无功计算负荷 按式（2-12 ）得S30 旦 0 101.2kVAcos 0.54）计算电流按式（2-13 ）得I

8、 S30 101.2kVA30 3Un 3 0.38kV153.8A2-2 某380V线路供电给1台132kW Y型电动机，其效率 91%，功率因数COS 0.9。试求该线路的计算负荷 F3o、Q30、S30和130 。解：此台电动机功率为 Fe 132KW，由于是单台设备,所以,P30 Pe/132/0.91 145 kwQ30P30 tan145 tan(arccos0.9)70.2k var$0P50 / cos145/0.9 161kV.AI 30S30 / (、30.38kV) 161KVA/ .30.38kV) 245A2-3 某机械加工车间的 380V线路上，接有流水作业的金属切

9、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 Kd 0.25,cos 0.5,tan 1.73，已知 Fe 85kW 因此F30 KdPe 0.25 85kW 21.3kWQ30（1） P30 ta n 21.3kW 1.73 36.8k varSso P30 / cos 21.6/0.9 42.

10、6kV.A130（1） S30/（3 0.38kV） 42.6KVA/ .3 0.38kV） 64.7A2）通风机组：查附录表 1，取Kd 0.8,cos 0.8,tan 0.75，因此巳0（2） KdPe 0.8 5kW 4kWQ30（2） P30 ta n 4kW 0.75 3k varS30（2） P$0 /cos 4/0.8 5kV.A130(2) 0.38kV) 5KVA/“3 0.38kV) 7.6A3)电葫芦组：查附录表 1,取 Kd 0.15,cos 0.5,tan 1.73, 40% ,因此F3o(3) KdPe.04 0.15 3kW 104/ .025 0.57kWQ30

11、(3) P30 ta n 0.57 1.730.98k varS30(3)F3o / cos0.57/0.5 1.14kV.AI 30(3)Sso/g.30.38kV)1.14KVA/i3 0.38kV) 1.73A因此380V线路上的总计算负荷为(取K p0.95, K q0.97)Bo0.95 (21.3 4 0.57) kW 0.95 25.87kW 24.6kWQ300.97 (36.9 3 0.98)kvar 0.97 40.88kvar 39.6kvarS30.24.62 39.62kVA 45.9kVA45.9 kVA1 3069.7 A3 0.38kV2用二项式法计算先求各组的

12、bPe和cPx1)金属切削机床组：查附录表1,取b 0.14, c 0.5, x 5,cos 0.5, tan 1.73,因此 bPe 0.14 85kW 11.9kWcFX(1)0.5 (11kW 1 7.5kW 3 4kW 1) 18.75kW130(1)bFe(1)cFX(1) (11.9 18.75)kW 30.7kWQ30(1)P30 tan30.7kW 1.73 53.1k varS30(1)F3o / cos30.7/0.5 61.4kV.A130(1) %/(-3 0.38kV) 61.4KVA/ ,3 0.38kV) 93.5A2)通风机组：查附录表 1,取 b 0.65,

13、c 0.25,cos 0.8, tan 0.75，故bPe(2) 0.65 5kW 3.25kWcPX(2) 0.25 5kW 1.25kW巳0bFe(2) cPX(2) (3.25 1.25)kW 4.5kWQ30(2)P30 tan4.5kW 0.75 3.38k var&0F3o / cos4.5/0.8 5.63kV.AI 30(2)S3/( -30.38kV) 5.63KVA/、3 0.38kV) 8.55A3）电葫芦组：查附录表0.06, c 0.2,cos 0.5, tan 1.73，故bPe(3)0.06 3kW 0.18kWcFX0.2 0.3 0.6k var130(3)b

14、Fe(3) cFX(3) (0.18 0.6)kW 0.78kW折算到25%时的忠l30(3)%)密0.57學25 250.985kWQ30(3)P30ta n 0.98kW 1.731.70k varS30(3) P30 / cos0.985/0.5 1.97kV.A1 30(3) S30 / ( . 30.38kV) 1.97KVA/、3 0.38kV) 2.9A以上各组设备中，附加负荷以 cFX为最大，因此总计算负荷为F30 (bR)i (cR)max (11.9 3.25 0.18)kW 18.75kW 34.2kWQ30 (bFe tan )i (cFX) max tan max(1

15、1.9 1.73 3.25 0.75 0.6 1.73)kvar 18.75 1.73k var55.9k var氐 34.22 55.92kVA 65.5kVA, 65.5kVA ca130 99.5A3 0.38kV1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Kdcos tan 计算负荷Pe/KWQ30/kvaS30/(kVA)I30/A1机床组30850.250.51.7321.336.842.664.72通风机350.80.80.754357.63电葫芦13 (三=40%3.75(三=40%0.25(三=25%)0.51.730.570.981.1

16、41.734总计340.5425.940.85取 K =0.9524.638.845.969.72二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/cCOStan计算负荷n或 n/xPe/KWPx/KWPe/KWQ30/kvaS30/(kVA)I30/A1机床组30/58537.50.14/0.50.51.7330.753.161.493.52通风机350.56/0.250.80.754.53.385.638.553电葫芦13 (E =40%3.75(E =40%0.250.06/0.2(E =25%0.51.730.9851.701.972.994总计340.5434

17、.255.965.599.52-4 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Kd 0.77,COS1,tan 0,因此3KdPe 3 0.77 4.5kW10.4kWp30巳014kW 10.4kVACOS

18、116AS30 10.4kVA30、3 Un 3 0.38kV2-5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 I 30。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ABBCCAABC设备台数112211单台设备容量21kVA( =65%)17kVA( =100%)10.3kVA(& =50%)3kW6kW4.5kW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COS 0.35，因此按式（2-15）可得其有功

19、容量为：PAB 21kVA 0.35 、065 5.88kW2） 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 5.95kW3） 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：FCA 2 10.3kVA 0.35 、亦 5.16kW4） 弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表 2-3查得cos 0.35时的功率换算系数Pab a Pbc b Pca c 1.27，1 n ,fe 130 22 A 0.27qAB a q

20、Bc b qcA c 1.05, q AB B qBC C qCA A 1.63因此由式（2-29）式（2-34）可得各相的有功和无功容量为 ：A 相 PA 1.27 5.88kW 0.27 5.16kW 6.08kWQa 1.05 5.88k var 1.63 5.16kvar 14.58k varB 相 FB 1.27 5.95kW 0.27 5.88kW 5.97kWQb 1.05 5.95k var 1.63 5.88kvar 15.83k varC 相 FC 1.27 5.16kW 0.27 5.95kW 4.95kWQC 1.05 5.16k var 1.63 5.95 k var

21、 15.12k var5)弧焊机各相的有功和无功计算负荷 :查附录表 1 得其 Kd 0.35 ，因此各相的有功和无功计算负荷为：A 相 P30.A(1) 0.35 6.08kW 2.13kWQ30.A(1) 0.35 14.58k var 5.10k varB 相 P30.B(1) 0.35 5.97kW 2.09kWQ30.B (1) 0.35 15.83k var 5.54k varC 相 P30.C(1) 0.35 4.95kW 1.73kWQ30.C(1) 0.35 15.12k var 5.29 k var2.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

22、得 Kd 0.7,cos 1,tan 0, 因此P30.A(2)0.7 2 3kW 4.2kWQ30.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 3.15kWQ30.C (2) 03.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.A P30.A(1) P30.A(2) 2.13kW 4.2kW 6.33kWQ30.AQ30.A(1) Q30.A(2) 5.10k var 0 5.10k varB 相 P30.BP30.B(1) P

23、30.B(2)2.09kW 4.2kW 6.29kWQ30.B Q30.B(1) Q30.B(2) 5.54k var 0 5.54k varC 相 P30.C P30.C P3o.c(2) 1-73kW 3.15kW 4.88kWQ30.C Q30.CC1) Q30.C(2) 5.29k var 0 5.29k var2)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03P30.A3 6.33kW 19kWQ303Q30.A3 5.10k var 15.3k varS3019215.32kVA 24.5kVA24.51000VAI

24、3037.2A3 380V0.96 。60.4A2-36）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，cos 0.86,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R 0.48( /km) 2km线路计算电流为, 900kW1 30V3 10kV 0.86因此该

25、线路的有功功率损耗按式(FWl 3 60.4 0.96 10 kW 10.5kW2) 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 a 1m，故其线间几何均距 aav 1.26a 1.26m。查附录表12得X。 0.36 /km。线路总电抗X 0.36( /km) 2km 0.72 。因此线路的无功功率损耗按式(2-36)为：Qwl 3 60.42 0.72 10 3kvar 7.88kvar3)高压线路的年电能损耗计算2 3由Tmax 4500h和cos 0.86查图2-11得 3000h。因此按式（2-47）可得线路的年电能损耗为：WawL 3 60.42 0.96

26、 3000 10 3 kWh=31.5 103kWh2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&0 F30 / cos 900kW / 0.86 1047kVA ,故FT 0.01S30 0.01 1047 kVA 10.5kW2） 变压器的无功功率损耗：按式（2-46）近似计算可得Qt 0.05S30 0.05 1047kVA 52.5kvar3） 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FFe 1.4kW，因此Wa 1.4kW 8760h 12264kWh全年的铜损按式(2-51)计算，查附录表8得FCu 7.5k

27、W ,而S30 F30 / cos 900kW/0.86 1046.5kVA, 3000h，因此Wa(2) 2 7.5kW1046 5 2( )2 3000h 19360 kWh2 800由此可得变压器的年电能损耗按式 (2-52)计算为：3Wa Wa(1) Wa(2) 12264 kWh 19260kWh 31524kWh 31.5 10 kWh2-7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

28、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S30.2 V7202 5802kVA 924.5kVA变压器的负荷率 B为： SSn 924.5kVA/1000kVA 0.925查附录表 1 的变压器的 P0 17003w, Pk 10300w, I0 0.7%,Uk 4.5%按式（2-40）得2 2P P0 Pk 1700W 10300 0.925 W 10513W 10.5kW按式(2-44)得I0% U k % 2 * ccc i 0.7 4.5 c CCL 2Qt Sn - - 1000 kVA 0.925 45.5k var100 100 100 1002)变电所一次侧的计算负荷：P30.1 720kW 10.5kW 730.5kWQ30.1 580k var 45.5k var 625.5k var3)因 tan 1625.5k var730.5kW变电所一次侧的功率因数0.856所以 cos 0.762按一次侧cos 1提高到0.90,二次侧cos 2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 tan 257囂0.81所以 c