《工厂供电》刘介才.docx

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《工厂供电》刘介才

....

《工厂供电》

第三版

刘介才主编

课后习题解答

2014年8月

.学习帮手.

....

第一章习题解答

1-1试确定图1-25所示供电系统中的变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压？

图1-25习题1-1的供电系统

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％。

1-2试确定图1-26所示供电系统中的发电机和各变压器的额定电压？

图1-26习题1-2的供电系统

.学习帮手.

....

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6ｋV。

Ｔ1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6.3ｋV。

Ｔ2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110ｋV。

Ｔ3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、—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：

UUN

360V

380V

U%

100%5.26%

UN

380V

.学习帮手.

....

该变电所晚上的电压偏差按式（1-2）计算为：

UUN

415V380V

U%

100%9.21%

UN

380V

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

：

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：

UN（loh35lcab）

10（403523）

IC

24.1A

350

350

2.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：

由于IC30A，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

.学习帮手.

....

法和二项式法计算其

30、

30、

30和

I

30。

P

Q

S

解：

1.用需要系数法计算

此机床组电动机的总容量为

Pe

15

kW

11

3

7.5

8

4

kW

15

35

kW

203

kW

kW

kW

查附录表

1中“小批生产的金属冷加工机床电动机

”项，得Kd

0.16~0.2（取0.2）

cos

0.5,tan

1.73,因此可求得:

1）有功计算负荷

按式（2-10）得

P30

KdP30

0.2203kW

40.6kW

2）无功计算负荷

按式（2-11）得

Q30

P30tan

40.6kW

1.7370.2kvar

3）视在计算负荷

按式（2-12）得

S30

P30

40.6kW

cos

81.2kVA

0.5

4）计算电流按式（2-13）得

S30

81.2kVA

I30

123.4A

3UN

30.38kV

2.用二项式法计算

由附录表1查得b0.14,c0.4,x5,cos0.5,tan1.73。

.学习帮手.

....

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

P30bPecPx0.14203kW0.455.5kW50.6kW

2）无功计算负荷

按式（2-11）得

Q30P30tan

50.6kW1.7387.6kvar

3）无功计算负荷

按式（2-12）得

P30

50.6kW

S30

101.2kVA

cos

0.5

4）计算电流按式（2-13）得

S30

101.2kVA

I30

153.8A

3UN

30.38kV

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P30、Q30、S30和I30。

解：

此台电动机功率为

Pe

132KW，由于是单台设备，

所以，P30

Pe/

132/0.91

145kw

Q30

P30

tan145

tan（arccos0.9）k70.2var

.学习帮手.

....

S30

P30/cos

145/0.91kV61A.

I30

S30/（3

0.38kV）161KVA/30.38kV）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I30。

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,cos

0.5,tan

1.73，已知Pe

85kW因此

P30

（1）

KdPe

0.25

85kW

21.3kW

Q30

（1）

P30tan

21.3kW

1.73

36.8kvar

S30P30/cos

21.6/0.9

42.6kV.A

I30

（1）

S30/（

3

0.38kV）

42.6KVA/

3

0.38kV）

64.7A

2）通风机组：

查附录表

1，取Kd

0.8,cos

0.8,tan

0.75，因此

P30

（2）

KdPe

0.8

5kW

4kW

Q30

（2）

P30tan

4kW0.75

3kvar

S30

（2）

P/cos

4/0.8

5kV.A

30

I30

（2）

S30/（

3

0.38kV）

5KVA/3

0.38kV）

7.6A

3）电葫芦组：

查附录表

1，取Kd

0.15,cos

0.5,tan

1.73，

40%，

因此

.学习帮手.

....

P30（3）

KdPe0.4

0.15

3kW

0.4/

0.250.57kW

Q30（3）

P30tan

0.57

1.73

0.98kvar

S30（3）

P30/cos

0.57/0.5

1.14kV.A

I30（3）

S30/（3

0.38kV）1.14KVA/

30.38kV）1.73A

因此380V线路上的总计算负荷为

（取Kp

0.95,K

q

0.97）

P30

0.95

（21.3

4

0.57）kW0.95

25.87kW24.6kW

Q30

0.97

（36.9

3

0.98）kvar

0.97

40.88kvar39.6kvar

S30

24.62

39.62kVA

45.9kVA

I30

45.9kVA

69.7A

3

0.38kV

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

bPe

（1）0.1485kW11.9kW

cPx

（1）

0.5

（11kW

17.5kW

34kW1）18.75kW

P30

（1）

bPe

（1）

cPx

（1）（11.9

18.75）kW30.7kW

Q30

（1）

P30tan

30.7kW

1.7353.1kvar

S30

（1）

P30/cos

30.7/0.5

61.4kV.A

I30

（1）

S30/（3

0.38kV）

61.4KVA/

30.38kV）93.5A

2）通风机组：

查附录表

1，取b

0.65,c

0.25,cos

0.8,tan0.75，故

bPe

（2）0.655kW3.25kW

cPx

（2）0.255kW1.25kW

.学习帮手.

....

P30

（2）

bPe

（2）cPx

（2）（3.25

1.25）kW4.5kW

Q30

（2）

P30tan

4.5kW0.753.38kvar

S30

（2）

P30/cos

4.5/0.8

5.63kV.A

I30

（2）

S30/（3

0.38kV）

5.63KVA/30.38kV）8.55A

3）电葫芦组：

查附录表

1，取b

0.06,c

0.2,cos0.5,tan1.73，故

bPe（3）0.063kW0.18kW

cPx（3）0.20.30.6kvar

P30（3）bPe（3）cPx（3）（0.180.6）kW0.78kW

折算到25%时的P30（3）'

P30（3）'

40

0.57

40

P30（3）

0.985kW

25

25

Q30（3）

P30tan

0.98kW

1.731.70kvar

S30（3）

P30/cos

0.985/0.51.97kV.A

I30（3）

S30/（30.38kV）

1.97KVA/30.38kV）2.9A

以上各组设备中，附加负荷以cPx

（1）为最大，因此总计算负荷为

P30

（bPe）i

（cPe）max（11.9

3.250.18）kW18.75kW34.2kW

Q

（bPtan）

i

（cP）

tan

max

30

e

x

max

（11.91.73

3.25

0.75

0.6

1.73）kvar18.751.73kvar

55.9kvar

S3034.2255.92kVA65.5kVA

65.5kVA

I3099.5A

30.38kV

.学习帮手.

....

1.需要系数法计算结果列成电力负荷计算表

。

序

设备名称

台

设备容

需要

cosφ

tanφ

计算负荷

号

数

量

系数

Pe/KW

Q30/kv

S30/（kVA）

I30/A

Pe/KW

Kd

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（ξ

0.25

0.5

1.73

0.57

0.98

1.14

1.73

=40%）

3.75

（ξ=25%）

（ξ=40%）

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

设备名称

台数

设备容量

二项式

cos

tanφ

计算负荷

号

Pe

Px

系数b/c

φ

Pe

Q30

S30

I3

n或

/KW

/KW

/KW

/kva

/（kVA）

0/A

n/x

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

0.56/0.2

0.8

0.75

4.5

3.38

5.63

8.55

5

3

电葫芦

1

3（ξ=40%）

0.250.06

0.5

1.73

0.98

1.70

1.97

2.99

3.75

/0.2

5

.学习帮手.

....

（ξ=40%）（ξ=25%）

4总计340.5434.255.965.599.5

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、S30和I30。

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,cos

1,tan

0因此

P303KdPe30.77

4.5kW

10.4kW

Q300

P30

10.4kW

S30

10.4kVA

cos

1

S30

10.4kVA

I30

16A

3UN

30.38kV

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

P

Q

S

和

I

30

。

30、

30、

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

AB

BC

CA

A

B

C

.学习帮手.

....

设备台数

1

1

2

2

1

1

单台设备

21kVA

17kVA

10.3kVA

3kW

6kW

4.5kW

容量

（ε=65%）

（ε=100%）

（ε=50%）

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）可得其有功容量为：

PAB

21

0.35

0.65

5.88

kW

kVA

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：

PCA

2

10.3

0.35

0.5

5.16

kW

kVA

4）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

pCAC

1.27，IN,FEI30

22A

0.27

qAB

A

qBC

B

qCA

C

1.05

qABB

qBCC

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

1.275.88

0.275.16

6.0

kW

kW

kW

QA

1.055.88kvar

1.63

5.16kvar14.58kvar

B相

PB

1.275.95

0.275.88

5.9

kW

kW

kW

.学习帮手.

..

.

.

..

QB

1.055.95kvar

1.635.88kvar

15.83kvar

C相

PC

1.275.16

0.275.95

4.9

kW

kW

kW

QC

1.055.16var1.635.95var

k

15.

k

k

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

P30A.

（1）0.35

6.0k8W

2.k1W3

Q30.A

（1）0.35

14.58kvar

5.10kvar

B相

P30B.

（1）0.35

5.9k7W

2.k0W9

Q30.B

（1）0.35

15.83kvar

5.54kvar

C相

P30C.

（1）0.35

4.9k5W

1.k7W3

Q30.C

（1）0.35

15.12kvar

5.29kvar

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,tan

0,因