山东建筑大学建筑供配电2013作业.doc

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《供配电工程》莫岳平著作业

第一章

1-11试确定图中各变压器一二次的额定电压。

G

110kV

10kV

0.38kV

T1

0.38kV

T2

T3

T4

10.5kV

解：

T1：

10.5kV/121kVT2：

10.5kV/0.4kVT3：

110kV/11kVT4：

10kV/0.4kV

第二章

2-8有一机修车间，拥有大批生产的金属冷加工机床52台，共200kW；桥式起重机4台，共20.4kW（ε=15%）；通风机10台，共15kW；点焊机12台，共42kW（ε=65%）。

车间采用220/380V三相四线制供电。

试用需要系数法确定该车间的计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。

解：

（1）大批生产的金属冷加工机床电动机组：

Kd=0.17~0.2（取Kd=0.2），cosφ=0.5，tgφ=1.73

Pc1=Kd·Pe=0.2×200=40kW

Qc1=Pc1·tgφ=40×1.73=69.2kvar

（2）起重机组：

Kd=0.9（台数4台），cosφ=0.5，tgφ=1.73，先求在ε=25%时的设备功率

Pc2=Kd·Pe=0.9×15.8=14.22kW

Qc2=Pc2·tgφ=14.22×1.73=24.6kvar

（3）通风机组：

Kd=0.75~0.85（取Kd=0.8），cosφ=0.8，tgφ=0.75

Pc3=Kd·Pe=0.8×15=12kW

Qc3=Pc3·tgφ=12×0.75=9kvar

（4）点焊机组：

Kd=0.35，cosφ=0.6，tgφ=1.33，先求在ε=100%时的设备功率

Pc4=Kd·Pe=0.35×33.6=11.76kW

Qc4=Pc4·tgφ=11.76×1.33=15.64kvar

因此，总的计算负荷为（取K=0.95，KΣq=0.97）：

Pc总=KΣp·ΣPc=0.95×（40+14.22+12+11.76）=74.08kW

Qc总=KΣq·ΣQc=0.97×（69.2+24.6+9+15.64）=114.89kvar

2-12某用户拟建一座10/0.38kV变电所，装设一台变压器。

已知变电所低压侧有功计算负荷750kW，无功计算负荷为720kvar。

为了使变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设并联电容器时，需装设多少补偿容量？

并选择电容器组数及每组容量。

补偿前后变电所高压侧计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic有何变化？

解：

（1）补偿前的计算负荷：

Pc=750kW,Qc=720kvar,

cosφ=750/1039.66=0.72

（2）补偿容量：

Qrc=Pc（tg–tgφ’）=750×（tg（arccos0.72）-tg（arccos0.92））=750×（0.9638-0.426）=403.4kvar

若可安装的电容器组数为12组，则需要安装的电容器单组容量为：

q=Qrc/n=403.4/12=33.6,查附录表11，找不到数据。

所以原题将无功计算负荷为720kvar改为620kvar

（1）补偿前变压器低压侧的计算负荷：

Pc=750kW,Qc=620kvar,cosφ=750/973=0.77

高压侧的计算负荷为：

ΔPT=0.01Sc=9.73kWΔQT=0.05Sc=48.65kW

Pc（高）=Pc（低）+ΔPT=750+9.73=759.73kW

Qc（高）=Qc（低）+ΔQT=620+48.65=668.65kvar

cosφ（高）=759.73/1012=0.75

（2）补偿容量：

Qrc=Pc（tgφ–tgφ’）=750×（tg（arccos0.77）-tg（arccos0.92））=750×（0.8286-0.426）=302kvar

若可安装的电容器组数为12组，则需要安装的电容器单组容量为：

q=Qrc/n=302/12=25.2,查附录表11，选择BSMJ0.4-25-3型自愈式电容器，每组容量25kvar，则实际的补偿容量为12×25=300kvar。

（3）补偿后变压器低压侧的计算负荷为：

Q’c=Qc-Qrc=620-300=320kvar

（4）验证补偿后变压器高压侧的功率因数能否达到0.9的要求

ΔPT=0.01S’c=8.15kWΔQT=0.05S’c=40.75kW

P’c（高）=Pc（低）+ΔPT=750+8.15=758.15kW

Q’c（高）=Q’c（低）+ΔQT=320+40.75=360.75kvar

cosφ（高）=758.15/839.6=0.903＞0.9满足要求

第三章P93

3-24某高层建筑拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在地下室，已知总计算负荷为1200kVA，其中一二级负荷400kVA，cosφ=0.85，试初选其主变压器的型式、台数和容量。

解

1.选择变压器型式

选用SCB10型10/0.4kV电力变压器。

无励磁调压，分接头±5%，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP20防护外壳（P311附表12）。

2.选择变压器台数

因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。

3.选择每台变压器的容量

无功补偿后的总计算负荷Sc＝1200kVA×0.85／0.92＝1108.7kVA，其中Sc（Ⅰ＋Ⅱ）＝400kVA×0.85／0.92＝369.6kVA。

每台变压器容量Sr.T≈（0.6~0.7）×1108.7kVA≈665.2~776.09kVA，且Sr.T≥369.6kVA，因此初选每台变压器容量为800kVA。

易错：

选择630kVA过小。

第四章P134

G

电缆1km

0.38kV

k-1

SCB10-800

电缆3km

k-2

Sk

4-13某用户供配电系统如图，已知电力系统出口处的短路容量在系统最大运行方式下为Sk=200MVA，试求k-1点和k-2点的三相短路电流、短路冲击电流和冲击电流有效值和两相短路电流。

解：

1、取基准值

2、各元件电抗值：

易错：

1、电缆的x0=0.1不是架空0.35

2、XL2的电抗标幺值中的Uc不是0.4kV

3、查课本P313附表15，干式SCB-800变压器（P57）的Uk%=6，不是油浸式

3、短路回路总电抗值

4、计算短路电流

k-1点：

k-2点：

易错：

Ik2的计算

4-15某用户的有功计算负荷为2000kW，功率因数为0.92，该用户10kV进线上拟装设一台VS1-12型高压断路器，已知主保护的动作时间为0.5s，断路器的断路时间为0.05s，该用户10kV母线上的三相短路电流为10kA，试选择此高压断路器。

解：

选择高压断路器的规格型号为CV1-12/630-25

序号

选择项目

装置地点技术参数

断路器技术参数

结论

1

额定电压

合格

2

额定电流

合格

3

额定短路开断电流

合格

4

额定峰值耐受电流

合格

5

额定短时耐受电流

合格

6

额定短路关合电流

合格

因此，选择CV1-12/630-25型高压断路器满足要求。

易错：

计算电流的公式不是Ic=2IrT

第七章P224

7-7某企业的有功计算负荷为2000kW，功率因数为0.92，企业变电所与上级地区变电所距离为2km，拟采用一路10kV电缆直埋敷设。

环境温度为20度，允许电压损失为5%，已知线路过电流保护动作时间为0.5s，断路器全开断时间为0.05s，该企业10kV母线上的三相短路电流10kA，试选择此电缆的型号和规格。

（用短路热稳定度选择）

解：

（1）按短路热稳定条件选择电缆截面查P324附表33得：

K=137

初选YJV-8.7/10型高压电缆截面为70mm2。

易错：

有的选择95mm2

（2）按发热条件进行校验

查P329附表42（环境温度为20度）Ial=190A>Ic，满足发热条件。

注：

若题目没给具体的施工条件，载流量可以不用校正。

易错：

有很多同学

（3）按电压损失条件进行校验

Q=Ptgφ=2000*0.426=852kvar

查P312附表13：

r=0.310Ω/km，x=0.101Ω/km

满足电压损失的要求

7-8某220/380V的TN-C线路长100m，线路末端接有一个集中负荷，最大负荷为120kW+100kvar。

线路采用YJV22-0.6/1型四芯等截面铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆直埋敷设，环境温度20度，允许电压损失为5%，已知线路三相短路电流为15kA，线路首端安装的低压断路器短延时过电流脱扣器的动作时间为0.2s，试选择电缆的导体截面。

（载流量不需要校正）

解：

（1）按发热条件进行选择电缆截面

查P328附表41得相线截面120mm2的电缆环境温度为20度时的载流量Ial=240A>Ic，中性线可以为70mm2。

方案二也可：

选185mm2截面，环境温度20度时载流量304A，设同一路径有3根电缆间距0.5m时并列敷设，查P332附表50，校正系数取0.85，304*0.85=258A>237A

r=0.118Ω/km，x=0.077Ω/km，电压损失为1.51

（2）按短路热稳定条件校验查P324附表33得：

K=143

S>Smin，因此满足短路热稳定的要求

（3）按电压损失条件进行校验

查P312附表13：

r=0.181Ω/km，x=0.077Ω/km

满足电压损失的要求。

因此选择电缆为YJV22-0.6/1-（3×120+1×70）

易错：

中性线没选。

写出YJV22-0.6/1-4×185也可

第八章P248

8-13有一条线路的计算电流Ic=60A，线路中接有一台11kW的电动机，额定电流Ir=21A，直接启动倍数Kst=7，此线路分支处三相短路电流Ik3=6kA，末端金属性单相接地故障电流Id=1.2kA。

当地环境温度为35度，该线路拟用YJV-0.6/1-（3×35+2×16）电缆，在有孔托盘桥架中单层敷设（另有3根其他回路电缆并行无间距排列）；线路首端低压断路器初选为CM2-125L/3型（非选择型两段保护），试选择整定过电流脱扣器的额定电流及动作电流。

解：

1）选择低压断路器过电流脱扣器额定电流

根据In＞Ic=60A，查P319附录表26，选择CM2-125L/3型配电用低压断路器，In＝80A，

断路器壳架额定电流Iu＝125A

2）过电流脱扣器动作电流整定

长延时动作的热脱扣器的动作电流：

按Ir1≥Ic要求，整定为Ir1=0.8*In=64A。

‚‚瞬时动作的电磁脱扣器的动作电流：

Ir3≥K3[I'st.M+Ic（n-1）]＝1.2×[2×7×21＋（60－21）]=399.6A，Ir3=5*In=400A（有的同学：

Ir3=7*In=560A，降低灵敏度）

3）检验低压断路器保护的灵敏度

满足灵敏度的要求。

4）校验断路器保护与电缆的配合

过负荷保护配合：

查P328附录表41，得电缆允许载流量Ial=152A

查P333附录表51，得载流量校正系数0.79，电缆实际载流量Ial=0.79×152A＝120A

而断路器长延时脱扣器动作电流Ir1=64A＜Ial，满足条件。

‚‚短路保护配合：

已知断路器瞬时脱扣全分断时间小于0.1s，需校验K2S2＞I2t查P321附录表26图，CM2-125断路器在预期短路电流为6kA时的允通容量I2t值为0.6×105A2·s，热稳定系数K查P324附表34

而K2S2＝1432×502A2·s＝2.5×107A2·s。

K2S2＞I2t满足条件。

方案二：

过流脱扣器的额定电流In＝63A

长延时动作过流脱扣器的动作电流整定为Ir1=1*In=63A（易错：

Ir1=0.8*In=50.4A）

瞬时动作过流脱扣器的动作电流整定为Ir3=10*In=630A（易错：

Ir3=7*In=441A）

灵敏度

方案三：

过流脱扣器的额定电流In＝125A

长延时动作过流脱扣器的动作电流整定为Ir1=0.8*In=100A（存在问题：

当实际电流为60A

瞬时动作过流脱扣器的动作电流整定为Ir3=5*In=625A（易错：

Ir3=4*In=600A）

灵敏度

8-14有一台异步电动机，其额定电压为380V，额定容量为22kW，额定电流为42A，起动电流倍数为7，一般轻载起动。

现拟采用BV－450/750－3×25型绝缘导线穿钢管敷设，环境温度为25℃，采用NT0型熔断器（gG类）作短路保护。

已知三相短路电流为6kA，金属性单相接地故障电流为1.2kA，试整定熔断器及其熔体额定电流。

解：

1）选择熔体及熔断器的额定电流

按满足Ir≥Ic=42A条件，由起动电流7×42A=294A和一般轻载起动查P336附录表60。

得NT0型熔断器Ir＝80A的熔体最大允许通过340A的起动电流，满足条件。

故应选用Ir＝80A的熔体，查P321附表27熔断器型号为NT0-160（NT0-250也可），即熔断器额定电流In=160A。

2）校验熔断器的保护灵敏度

满足灵敏度的要求。

3）校验熔断器保护与导线的配合

本题熔断器仅作短路保护，只要校验短路配合条件。

由NT0-160型的时间电流曲线P322附表27，当Ik=1200A，t=0.04s，热稳定系数K查P324附表34

满足与导线配合条件。

8