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(完整版)工厂供电重点习题答案

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

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。

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30P 、30Q 、30S 和

30I 。

解：1.用需要系数法计算

此机床组电动机的总容量为 151137.5841535203e

P kW kW kW 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0.16~0.2d K =（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

30300.220340.6d P K P kW kW

==?=

2）

无功计算负荷

按式（2-11）得 3030.6 1.7370.402var Q P k tan W k ?==?=

3）

视在计算负荷按式（2-12）得

3030

40.681.2cos 0.5

P kW

S kVA ?=

4）计算电流按式（2-13）得

30123.4I A =

2.用二项式法计算

由附录表1查得0.14,0.4,5,cos 0.5,tan 1.73b c x ??=====。

而设备总容量为 203e

P kW

x 台最大容量的设备容量为

51511137.5155.5x P P kW kW kW kW ==?+?+?=

1）

有功计算负荷按式（2-21）得

300.142030.455.550.6e x P bP cP kW kW kW

=+=?+?=

2）无功计算负荷

按式（2-11）得

3030 1.7387.r 50.66va Q P k tan W k ?==?=

3）无功计算负荷

按式（2-12）得

3030

50.6101.2cos 0.5

P kW

S kVA ?=

4）计算电流按式（2-13）得

30153.8I A =

2-2 某380V 线路供电给1台132kW Y 型电动机，其效率91%η=，功率因数cos 0.9?=。试求该线

路的计算负荷30P 、30Q 、30S 和30I 。

解：此台电动机功率为132e

P KW

=，由于是单台设备，

所以，30/132/0.91145e P P kw η===

3030tan 145tan(arccos 0.9)70.2var Q P k ?=?=?= 3030/cos 145/0.9161.S P kV A ?===

30/0.38)161/0.38)245I S kV KVA kV A ===

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%ε

=）。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30P 、30Q 、

30S 和30I 。

解：1.用需要系数法计算 1）金属切削机床组：

查附录表1，取0.25,cos 0.5,tan 1.73d

K ??===，已知85e P kW =因此

30(1)

0.258521.3d e P K P kW kW

==?=

3030(1)tan 21.3 1.7336.8var Q P kW k ?==?=

3030/cos 21.6/0.942.6.S P kV A

?===

30(1)30/0.38)42.60.38)64.7I S kV KVA kV A ===

2）

通风机组：查附录表1，取0.8,cos 0.8,tan 0.75d

K ??===，因此

30(2)0.854d e P K P kW kW

==?=

3030(2)tan 40.753var Q P kW k ?==?= 30(2)

30/cos 4/0.85.S P kV A

?===

30(2)30/0.38)5/0.38)7.6I S kV KVA kV A ===

3）电葫芦组：查附录表1，取0.15,cos 0.5,tan 1.73d K ??===，40%ε=，因此

30(3)0.1530.57d P K P kW kW ==?=

3030(3)

tan 0.57 1.730.98var

Q P k ?==?=

30(3)30/cos 0.57/0.5 1.14.S P kV A

?===

30(3)30/0.38) 1.14/0.38) 1.73I S kV KVA kV A ===

因此380V 线路上的总计算负荷为（取0.95,0.97p q K K ∑∑==）

300.95(21.340.57)0.9525.8724.6P kW kW kW

=?++=?=

300.97(36.930.98)var 0.9740.88var 39.6var Q k k k =?++=?=

3045.9S kVA ==

69.7I A =

2.用二项式法计算

先求各组的e bP 和x cP

1）金属切削机床组：查附录表1，取0.14,0.5,5,cos 0.5,tan 1.73,b c x ??===== 因

此 (1)

0.148511.9e bP kW kW

=?=

(1)

0.5(1117.5341)18.75x cP kW kW kW kW

=??+?+?=

30(1)(1)(1)(11.918.75)30.7e x P bP cP kW kW =+=+= 3030(1)tan 30.7 1.7353.1var Q P kW k ?==?= 30(1)

30/cos 30.7/0.561.4.S P kV A

?===

30(1)30/0.38)61.4/0.38)93.5I S kV KVA kV A ===

2）通风机组：查附录表1，取0.65,0.25,cos 0.8,tan 0.75b c ??====，故

(2)0.655 3.25e bP kW kW =?= (2)

0.255 1.25x cP kW kW

=?=

30(2)(2)(2)(3.25 1.25) 4.5e x P bP cP kW kW

=+=+=

3030(2)tan 4.50.75 3.38var Q P kW k ?==?= 30(2)30/cos 4.5/0.8 5.63.S P kV A

?===

30(2)30/0.38) 5.630.38)8.55I S kV KVA kV A ===

3）电葫芦组：查附录表1，取0.06,0.2,cos 0.5,tan 1.73b c ??====，故

(3)0.0630.18e bP kW kW =?=

(3)0.20.30.6var x cP k =?=

30(3)(3)(3)(0.180.6)0.78e x P bP cP kW kW

=+=+=

折算到25%ε

=时的30(3)'P

30(3)30(3)

'0.570.985P P kW === 3030(3)

tan 0.98 1.73 1.70var Q P kW k ?==?=

30(3)30/cos 0.985/0.5 1.97.S P kV A

?===

30(3)30/0.38) 1.97/0.38) 2.9I S kV KVA kV A ===

以上各组设备中，附加负荷以(1)x cP 为最大，因此总计算负荷为

30max

30max max

()()(11.9 3.250.18)18.7534.2

(tan)()tan

(11.9 1.73 3.250.750.6 1.73)var18.75 1.73var

55.9var

34.255.965.5

65.5

99.5

30.38

e i e

e i x

P bP cP kW kW kW

Q bP cP

k k

S kVA kVA

kVA

I A

=∑+=+++=

=∑+

=?+?+?+?

=+=

第三章习题解答

3-1 有一地区变电站通过一条长7km的10kV架空线路供电给某工厂变电所，该变电所装有两台并列运行的Yyn0联结的S9-1000型变压器。已知地区变电站出口断路器为 SN10-I0 型。试用欧姆法计算该工厂变

电所10kV母线和380V母线的短路电流(3)

I、"(3)3

I I

∞

（）

、、(3)(3)

sh sh

i I

、及短路容量(3)

S，并列出短路计算表。

解：

1.计算k-1点处的短路电流和短路容量（Uc1=10.5kV）

1)计算k-1短路电路中各元件的电抗及总电抗

①电力系统的电抗：

()

∞

300

102

X C

②架空线路电抗：X2=X0l=0.35(Ω/km)×7km=2.45Ω

③绘k-1点短路的等效电路如下，计算其总阻抗为：

()12

k-1

0.37 2.45 2.82

X X X

=+=+=Ω

∑

2）计算k-1点短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：

()31

(1)

2.15kA

33 2.82

===

?Ω

∑

②短路次暂态电流和稳态电流：(3)(3)(3)

'' 2.15kA

I I I

∞-

===

③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

()3(3)

i 2.55'' 2.55 2.15kA 5.48kA

==?=

()3(3)

I 1.51'' 1.51 2.15kA 3.82kA

==?=

④短路容量：

(3)(3)

111

3310.5 2.1539.3

K C K

S U I kV kA MV A

==??=?

2）计算k-2点的短路电流和短路容量（Uc1=0.4kV）

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：

()

∞

110

300

4.0

X C

②架空线路电抗：X2'=X0l

=0.35(Ω/km)×7 km

4.0

35.410-

?Ω

③电力变压器的电抗：Ω

=-3

2.7

1000

4.0

100

5.4

100

④绘k-2点短路的等效电路如下：

计算其总阻抗为：

1234

(2)

''//

7.210

5.331035.410

76.7310

X X X X X

=++

∑

=?Ω+?Ω+Ω

=?Ω

2）计算短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：

()31

(2)

30.1kA

3376.7310

===

??Ω

∑

②短路次暂态电流和稳态电流：(3)(3)(3)2''30.1kA K I

I I ∞-===

③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

()3

(3)sh i 1.84'' 1.8430.1kA 55.4kA I ==?=

()3

(3)sh I 1.09'' 1.0930.1kA 32.8kA I ==?=

④短路容量：(3)

(3)122330.430.120.8K C K S U I kV kA MV A --==??=?

短路计算表如下表所示：

短路计算点

短路电流 / kA 短路容量 / MVA

(3)

k I ''(3)

(3)

I ∞ (3)

sh i (3)

sh I (3)

k S k-1 2.15 2.15 2.15

5.48 3.85 39.3 k-2 30.1

30.1

55.4

32.8

20.8

3-2 试用标幺制法重作习题3-1。

解：1.确定基准值

取 S d =100MV·A，U d1=U C1=10.5kV ，U d2=U C2=0.4kV

而 kA kV A MV U S I c d d 50.55.103100311

=??=

kA kV

A MV U S I c d d 1444.0310032

=??==

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：X 1*

=100M V·A/300MV·A=0.33

2)架空线路电抗标幺值：X 2*

=0.35×7km×100MV·A/(10.5kV)2

=2.23 3)电力变压器的电抗标幺值：X 3*

=X 4*

5.410001001005.4=????A

kV A

画出等效电路如下，