《工厂供电》刘介才精编版.docx
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《工厂供电》刘介才精编版
《工厂供电》
第三版
刘介才主编
课后习题解答
2014年8月
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WL1WL2的额定电压?
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
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6kVoT1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6.3kVoT2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110kVoT3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、一5%三个电压分接头，现调在主接头“0”的位置（即Uin）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:
该变电所晚上的电压偏差按式（1-2）计算为:
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。
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F30、Q。
、S30和I30。
解：
1.用需要系数法计算
此机床组电动机的总容量为
Pe=15kW11kW37.5kW84kW1535kW=203kW
查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得©=0.16~0.2（取0.2）
4）计算电流按式（2-13）得
2.用二项式法计算
由附录表1查得b=0.14,c=0.4,x=5,cos即=0.5,tan即=1.73。
而设备总容量为巳=20玄W
x台最大容量的设备容量为
PX=P5=15kW111kW37.5kW1=55.5kW
1）有功计算负荷按式（2-21）得
P30=bPecPX=0.14203kW0.455.5kW=50.6kW
2）无功计算负荷按式（2-11）得
Q30=P30tan「=50.6kW1.73=87.6kvar
3）无功计算负荷
按式（2-12）得
4）计算电流按式（2-13）得
S30_101.2kVA
、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COS：
f:
=0.9。
试求该线路的计算负荷F30、Q30、S30和I30。
解：
此台电动机功率为Pe=132KW，由于是单台设备，
所以，F30=Pe/「=132/0.91=145kw
Q30=P30tan=145tan（arccos0.9）70.2var
S30=P3/）cos=145/0.9kV6A
130二$3厶（、.30.3k8/=）116VA/30kV8）A245
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（e=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Pe=85kW因此
P30⑴二KdPe二0.2585kW二21.3kW
Q30
（1）=P3°tan=21.3kW1.73=36.8kvar
S30=P30/cos®:
=21.6/0.9=42.6kV.A
130
（1）=Ss0/C-30.38kV）=42.6KVA/，30.38kV）=64.7A
2）通风机组：
查附录表1，取Kd=0.8,cos=0.8,tan=0.75，因此
Pj0
（2）=KdPe=0.85kW=4kW
Q30
（2）二P30tan=4kW0.75=3kvar
%2）=Ro/cos=4/0.8=5kV.A
130
（2）=£0/（60.38kV）=5KVA/.30.38kV）=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
F30（3）二KdPe.,04=0.153kW.04/.,025=0.57kW
Q30⑶=P30tan=0.571.73=0.98kvar
S30（3）=P30/cos=0.57/0.5=1.14kV.A
I30（3）二氐/（一30.38kV^1.14KVA/30.38kV）=1.73A
因此380V线路上的总计算负荷为（取K*二0.95,K\q二0.97）
P30=0.95（21.340.57）kW=0.9525.87kW二24.6kW
Q30=0.97（36.930.98）kvar=0.9740.88kvar=39.6kvar
S30=24.6239.62kVA=45.9kVA
=69.7A
45.9kVA
30•“30.38kV
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b=0J0=5sx0fc®=
因此bFe⑴=0.1485kW=11.9kW
cFX
（1）=0.5（11kW17.5kW34kW1）=18.75kW
P30⑴=bFe⑴cPx⑴=（11.918.75）kW=30.7kW
Q30
（1）=P3°tan：
F:
=30.7kW1.73=53.1kvar
S^⑴二F30/cos=30.7/0.5=61.4kV.A
130
（1）=S30/C-30.38kV）二61.4KVA八30.38kV）二93.5A
2）通风机组：
查附录表1,取b=0.65,c=0.25,cos即=0.8,tan即-0.75，故
bPe
（2）=0.655kW=3.25kW
cPX
（2）=0.255kW=1.25kW
P30
（2）=bFe⑵cPx
（2）=（3.251.25）kW=4.5kW
Q30
（2）二P30tan=4.5kW0.75=3.38kvar
&0
（2）-P30/cos=4.5/0.8=5.63kV.A
130
（2）=23。
/（30.38kV）=5.63KVA/30.38kV）=8.55A
3）电葫芦组:
查附录表1,取b-0.06,c-0.2,cos-0.5,tan一1.73，故
bFe（3）=0.063kW=0.18kW
cPX（3）=0.20.3=0.6kvar
P30（3）=bPe（3）cPx（3）=（0.18'0.6）kW=0.78kW
折算到；=25%时的
巳0（3）'
志⑶'=弘⑶鉴=0.57汉迺=0.985kW
（）..2525
Q30（3）=P30tan=0.98kW1.73=1.70kvar
S30G）=P3o/cos即=0.985/0.5=1.97kV.A
130（3）=S30/（、30.38kV）二1.97KVA八30.38kV）=2.9A
以上各组设备中，附加负荷以cFX⑴为最大，因此总计算负荷为
F3°=i（bPe）i（cPe）ma^（11.93.250.18）kW18.75k^-34.2kW
Q30（bPetan）（CPX）皿按n：
max
=（11.91.733.250.750.61.73）kvar18.751.73kvar
二55.9kvar
Ss0=34.2255.92kVA=65.5kVA
1•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
Kd
cos©
tan©
计算负荷
Pe/KW
Q30/kva
S30/（kVA）
I30/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（三=40%
3.75
（三=40%
0.25
（三=25%）
0.5
1.73
0.57
0.98
1.14
1.73
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
号
设备名称
台数
设备容量
二项式
系数b/c
cos
©
tan
©
计算负荷
n或n/x
Pe
/KW
Px
/KW
Pe
/KW
Q30
/kva
S30
/（kVA）
I3
0/A
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
0.56/0.25
0.8
0.75
4.5
3.38
5.63
8.55
3
电葫芦
1
3（E=40%
3.75
（£=40%
0.250.06/
0.2
（£=25%
0.5
1.73
0.985
1.70
1.97
2.99
4
总计
34
0.54
34.2
55.9
65.5
99.5
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、％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即=1,tan即=0,因此
P30=3KdPe=30.774.5kW=10.4kW
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P30、
Q30、S30和I30。
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
设备台数
1
1
2
2
1
1
单台设备
容量
21kVA
（£=65%）
17kVA
（£=100%）
10.3kVA
（&=50%）
3kW
6kW
4.5kW
解：
1•弧焊机各相的计算负荷
1）将接于AB相间的1台21kVAO-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=21kVA0.350.65=5.88kW
2）将接于BC相间的1台17kVA（E=100%）换算成相同名的有功容量（kW）。
其
COS即=0.35，因此其有功容量为：
FBc=17kVA0.35=5.95kW
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
COS「=035，因此其有功容量为：
FCa=210.3kVA0.35.05=5.16kW
4）弧焊机换算至各相的有功和无功容量：
由表2-3查得COS：
：
二0.35时的功率换算系数
Pab/二Pbc_b二Pcaq=1.27，In,fe—130=22A=0.27
qAB」=qBc_B=qcAx=1.05,qAB_B=Tbcjc=qcA」=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=1.275.88kW-0.275.16kW=6.08kW
QA=1.055.88kvar1.635.16kvar=14.58kvar
B相Pb=1.275.95kW-0.275.88kW=5.97kW
QB=1.055.95kvar1.635.88kvar=15.83kvar
C相FC=1.275.16kW-0.275.95kW=4.95kW
QC=1.055.16kvar1.635.95kvar=15.12kvar
5）弧焊机各相的有功和无功计算负荷：
查附录表
1得其Kd一0.35，因此各相的有功和无功计算负何为
A相
P3o.a（d=0.35x6.08kW=2.13kW
Q30.a⑴=0.35汉14.58kvar=5.10kvar
B相
P3o.b（d=0.35汉5.97kW=2.09kW
Q30.b⑴=0.35x15.83kvar=5.54kvar
C相
P30.c
（1）=0.35>M.95kW=1.73kW
Q30.c⑴=0.3515.12kvar=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Kd=0.7,cos=1,tan=0,因此
P30.A
（2）=0.7汉2汉3kW=4.2kW
Q30.A
（2）-0
2）B相电热箱的有功和无功计算负荷：
P30.b
（2）=0.7^^kW=4.2kW
Q30.B
（2）-0
3）C相电热箱的有功和无功计算负荷：
P30.c
（2）=0.7汉4.5kW=3.15kW
Q30.C
（2）-0
3•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Bo.a=P30.a
（1）*巳0.人
（2）=2.13kW+4.2kW=6.33kW
Qo.a=Q30.a
（1）*Q30.a
（2）=5.10kvar*0=5.10kvar
B相Pjo.b=Pjo.b⑴+Pjo.br）=2.09kW+4.2kW=6.29kW
Q3o.b=Q3o.b
（1）■Q3o.b
（2）=5.54kvar=5.54kvar
C相P30.C=P30.C⑴+P30.C
（2）=1.73k^V+3.15k^V=4.88k^V
Qo.c=Q3o.c⑴+Q30.C
（2）=5.29kvar+0=5.29kvar
2）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0=3P30.a=3x6.33kW=19kW
Q30=3Q30.a=3x5.10kvar=15.3kvar
&0=19215.32kVA=24.5kVA
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即=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。
二0.481/km。
因此总电
阻
R=0.48（「/km）2km=0.96"。
线路计算电流为
因此该线路的有功功率损耗按式（2-36）为：
23
FWl=360.40.9610kW=10.5kW
2）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^0.361/km。
线路总电抗
X=0.36（「」/km）2km=0.72门。
因此线路的无功功率损耗按式（2-36）为：
。
皿=360.420.7210”kvar=7.88kvar
3）咼压线路的年电能损耗计算
由Tmax=4500h和cos：
护=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=360.420.96300010~kWh=31.5103kWh
2•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
S30=P30/cos即=900kW/0.86=1047kVA,故
.FT:
0.01S30二0.011047kVA二10.5kW
2）变压器的无功功率损耗：
按式（2-46）近似计算可得
：
Qt：
0.05S30=0.051047kVA=52.5kvar
3）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
•Wa⑴=1.4kW8760h=12264kWh
全年的铜损按式（2-51）计算，查附录表8得^FCu二7.5kW,而
S30=F30/cos=900kW/0.86=1046.5kVA,.：
3000h，因此
104652
Wa⑵
=27.5kW（）23000h=19360kWh
2X800
由此可得变压器的年电能损耗按式（2-52）计算为:
3
Wam；Wa
（1）Wa⑵^12264kWh19260kWh=31524kWh=31.510kWh
2-7某降压变电所装有一台YynO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
&0.2=丁7202+5802kVA=924.5kVA
变压器的负荷率B为：
EhSsoJSn=924.5kVA/1000kVA=0.925
查附录表1的变压器的Ap0=700W4P=103W）00〒0kU7%,4.5%
按式（2-40）得
B：
PoR"=1700W103000.9252W=10513W二10.5kW
按式（2-44）得
Qt:
-SN-^0%U^k%'-2=1000kVA：
便0.9252=45.5kvar
100100100100
2）变电所一次侧的计算负荷：
F3。
」=720kW+10.5kW=730.5kW
Q3Z=580kvar+45.5kvar=625.5kvar
3）变电所一次侧的功率因数：
因tan3=625.5kvar=0.856
P30.1730.5kW
所以cos=0.76
2•按一次侧cos1提高到0.90,二次侧cos2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
所以cos2=0.78
2）按cos：
2提高到0.92计算，低压侧需装设的并联电容器容量：
按式（2-48）计算为
Qc=P30.2（tan®2—tan®2）=720kW汉（0.803-0.426）=270kvar
2-8某厂的有功计算负荷为4600kW,功率因数为0.75。
现拟在该厂高压配电所10kV母线
上装设BWF10.5-40-1型并联电容器，使功率因数提高到0.90，问需装设多少个？
装设电
容器以后，该厂的视在计算负荷为多少？
比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少？
解：
1.需装设的电容器容量和个数
cos=0.75时，tan=0.882；cos"=0.9时，tan「'=0.484。
因此按式（2-59）
得电容器容量为：
Qc=P30（tan「-tan，）=4600kW（0.882-0.484）=1830kvar
需装BWF10.5-30-1型电容器个数为：
n=1830/40=45
2.无功补偿后减少的视在计算负荷
无功补偿后的视在计算负荷为：
S30二P30/cos，二4600kW/0.9=51
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