工厂供电刘介才版课后习题答案.docx
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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，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TN—C系统、TN—S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（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”。
TN—C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。
TN—S系统：
其中的N线与PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接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。
第二章一1
1、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，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，coscp=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=41Hkvar
视在计算负荷
24\LW
S30一一48.22A
300.5
计算电流
/30=警22A=732^
V3xO.38JIV
2、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KdTcoscp=0.5,tail=1.73
P3o（i）=X50=10kW
Q30⑴=10X=
（2）通风机组
Ku-9cos©=0.&tan卩=0.75
P30⑵=X3=kW
Q30
（2）=X二kvar
（3）电阻炉
Kd二，cos乡=1,tan聊=0
P・30⑶=X2=kW
Q30⑶-0
因此总的计算负荷为（取KLP=,Kgq二）
Pbo=X（10++）二kW
Qbo=X（++0）二kvar
S30=V13.12+18.52^V•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
PekW
K（1
P30kW
。
30
kvar
6（）
kVA
/30
~A
1
金属切削
机床
20
50
10
如
2
通风机
2
3
•••
3
电阻炉
1
2
1
0
0
（
车间总计
23
55
]
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，4k\v8台，3kwl7台，台。
试用二项式法来确定机床组的计算负荷。
解：
由附录表1查得/?
=0」4,c=O.4,x=5,cos0=O.5,tan©=1.73°设备总容量为Pe=ox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，4K\v3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}=X50kw=7kW
eg⑴二（Xl+4kwX3+Xl）=
（2）通风机组
查附录表1得b=,c=,x=5,COS0二，30=9
bPf⑺二X3kw=
吒⑵=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⑶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++）+=19kw
Q沪（7X+X+0）+X二
Sbo=V192+28.62AV•A=34.32A
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
COS®
tan
计算负荷
总台数
最大
容量
台数
PekW
Px
kW
b
c
“30
。
30
kvar
kVA
/30
~A
切削机
床
20
5
50
?
0.
14
7+
+
■
2
通风机
2
5
3
3
0.
25
+
+
3
电阻炉
1
0
2
0
0
1
j
0
0
总计
23
55
19
第二章一2
5、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（£=60%）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B相⑴二KdPea=X1X30kw=21kw
C相⑴二心P.C=X1X20kw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=yl^6x30KW=23kW
查附录表1得Kd=O.35,cos0=O.7,tan0=1.02;再由表2—3查得
COS^9=
=0.7时的功率换算系数
Pab-a=Pbjr=Pca-c=°・&Pm-b=Pbcy=Pca-a=°2GaB-A=c】bc-b=<7"Y=°・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=TlkW
Qa=0.22x2x14kvar+0.8x23Rvar=24.6kvar
B相
Pb=0.8x20RW+0・2x2x14RW=21・6RW
Qb=0.22x20kvar+0.8x2x\4kvar=26.8kvar
C相
Pc=0.8x23RW+0.2x20kW=22Ak\V
Qc=0.22x23kvar+0.8x20Rvar=21.Uvar
各相的有功和无功计算负荷为
A相
%⑵=°・35x27«W=9・45RW
03o人⑵=0.35x24.6Rvar=8.61Avar
B相
P30B⑵=0.35x21・6RW=7・56RW
Qo.b
（2）=°・35x26.8kvar=9.38kvar
C相
张⑵=0・35x22・4MV=7・84RW
030c
（2）=O・35x21.Kvar=1.39kvar
（3）各相总的有功和无功计算负荷
A相
也=也⑴+^.a<2）=IMW+9.45HV=23.5kW
Q30.A=03O./K2）=8.61*var
B相PgB=P3Q.B山+Ao.«<2）=21AW+7.56RW=28.6kW
03o.«=°3o.b
（2）=9.38kvar
C相P30C=P30.C⑴+^o.c
（2）=14kw+7.84RW=21.SkW
Q30.C=°3ac
（2）=7.39点var
（4）总的等效三相计算负荷
因B相的有功计算负荷最大，故取B相计算等效三相计算负荷，由此
可得
P30=3Pwb=3x28.6kW=85.8kW03o=303。
b=3x9.38kvar=28.Kvar
S30=J氏+&）=V85.82+28.12Z:
V-A=90.3kV•A
30
=讐「A=137A
>/3xO.38^V
6、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800kvaro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+8002AVA=\03\kVA
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1250kV・A（参看附录表5）o
这时变电所低压侧的功率因数为：
cos©⑵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=（4〜5）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+（800-530）2kV・A二704kV・A
因此主变压器容量可改选为800kV・A,比补偿前容量减少450kV•Ao
变压器的功率损耗为
△pr心比昭）-x704kV•A=
△Qr*53（k2）=X704kV・A=
变电所髙压侧的计算负荷为
验“=650kW+=661kW
03o（i,=（800一530）kvar+=312kvar
S；0（I）=V6612+3122kV・A=731kV・A
补偿后工厂的功率因数为
COS0二P（o⑴/S；o⑴=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
Ml
M2
M3
M4
额定电流5/
A
■
5
起动电流
35
197
•
/A
解：
电动机M4的lst-^=193.2A-27.6A=165.6A为最大，线路的
尖峰电流为：
ipk=X+5+A+193.2A=235A
第三章一1
1、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，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=0.866
3—
+^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：
/；/>C\na
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
SN10—10II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二500MV・A,
^=（io.5A^=（）22n
Sg500MVA
2）架空线路的电抗：
查表3-1得X0=Qkm
x2=Xo/=O.35（Q/^）x5^=1.75Q
3）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.97Q
10.52
=3.08M
2）三相短路次暂态电流和稳态电流
厂⑶=/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⑶=2.55x3.08M=7.85M
/=1.51厂⑶=1.51x3.08M=4.65M
4）三相短路容量
S：
］=V3x10.5kVx3.O8M=56.0;WV-A
2.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“2x22
Soc500A/V・A
2）架空线路的电抗
x；=XM^）2=Q35（Q/kfri）x5kmx（QAkV）2=2.54x10"。
2s\0.5kV
3）电力变压器的电抗：
由附录表5得匕％=5
X3—4
4）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
0・42
x/3x6.86x10"3Q
=33.1kA
厂⑶=曙=鸥=33.1kA
=1.84厂⑶=1.84x33.7M=62.0M=1.09厂⑶二1.09x33.7M=36.7M
S：
］；=、Z5（/（d=&x0・4Wx33・7RA=23・3MV・A
r⑶
S；3>
Sd=100MV・A,Uc[=10.53,Uc2=OAkV
100MVA
y/3x\0.5kV
=5.5OM
=144M
Sd_100MVA一®门"73x0.4/:
V
2.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/WA
ioow-a=O2
1500A/V-
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