《工厂供电》(第3版)课后习题解答.pdf

工厂供电课后习题解答第二版第一章习题解答1-1 试确定图1-25所示供电系统中的变压器T1和线路WLK WL2的额定电压?解：1.变压器T 1的一次侧额定电压：应与发电机G的额定电压相同，即 为10.5k V。变压器T 1的二次侧额定电压应比线路W L 1末端变压器T 2的一次额定电压高10%,即为242k V。因此变压器T 1的额定电压应为10.5/242 k V。2.线路W L 1的额定电压：应与变压器T 2的一次额定电压相同，即为220 k V。3.线路W L 2的额定电压：应 为35 k V,因为变压器T 2二次侧额定电压为38.5 k V,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？220V/380V lOKVtH解：1.发电机G的额定电压应比6k V线路额定电压高5%,因此发电机G的额定电压应为6.3 k V2.变压器T 1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。T 1的二次额定电压应比220/380V线路额定电压高1 0%,因此其二次额定电压应为0.4 k V。因此变压器T 1的额定电压应为6/0.4 k V。3.变压器T 2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6.3 kV。T 2的二次额定电压应比110 k V电网电压高1 0%,即其二次额定电压应为121 kV。因此变压器T 2的额定电压应为6.3/121 kV。4.变压器T 3的额定电压：其一次额定电压应与110 k V线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为110 kV。T 3的二次额定电压应比10kV电压高1 0%,即其二次额定电压应为11 k V 因此变压器T 3的额定电压应为110/11 kV。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：U%=U-UN=x100%=_5 2 6%UN 3 8 0 V该变电所晚上的电压偏差按式（1 2）计算为：U%=U-UN=415X 1 0 0%=9.2 1%UN 3 8 0 V因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.2 6%-+9.2 1%。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40k m,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：UN6+351alb）_ 1 0 x（4 0 +3 5 x 2 3）_3 5 0 3 5 02.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：由于心 3 0 A,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15kW l台，llkW 3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勺、R o、$3。和 岫。解：1.用需要系数法计算此机床组电动机的总容量为Pe=15 k W+1 MW x 3 +1.5k W x 8 +4 k W x l 5 +3 5k W=203k W查附录表1 中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得 K d =0.1 6 0.2 （取 0.2）cos e =0.5,tan =1.73,因此可求得:I）有功计算负荷按 式（2-10）得%=K Ro=0.2x 203ZW=40.6ZW2）无功计算负荷按 式（2-11）得。3（）=Ptarup=40.6ZW xl.73=7 G.2k var3）视在计算负荷按 式（2/2）得当 40.6ZWcose 0.5=8 1.2 m4）计算电流按式（2-13）得r _ S303。一百81.2H64gxO.38 匹=123.4/12.用二项式法计算由附录表 1 查得=0.14,c=0.4,x=5,coso=0.5,tan=L73。而设备总容量为 Pc=203kWx台最大容量的设备容量为巴=乙=15&W xl+ilkW x 3+7.5&W x 1 =55.5kW1）有功计算负荷按 式（2-21）得Pi 0=bPe+cP*=0.14x 203AW+0.4 x 55.5kW=50.64 W2）无功计算负荷按 式（2-11）得Qi0=Piotarup=50.6AW x 1.73=87.6k var3）无功计算负荷按 式（2-12）得s3 0=5 Q-6 k w.=101.2mcos。0.54）计算电流按式（2-13）得13a=*-=.尸2 松=153.8AV3xO.38）tV2-2某380V线路供电给1台132kWY型电动机,其效率=91%,功率因数cos0=0.9。试求该线路的计算负荷4、Q i）、S30和解：此台电动机功率为巴=132K W,由于是单台设备，所以，A。=巴/=132/0.91=145hvG o=J%x tan 夕=145 x tan(arccos 0.9)=702k var530=/cos=145/0.9=16 IkV.AAo=S30/(gxO.38ZrV)1 6 1 K V A/x0.38ZrV)=245A2-3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3 0台共85kW(其中较大容量电动机有HkW l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与、0 0、S30和4。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 e =0.5,tan 9=1.73,己知 R =85ZW 因此鸟0(1)=KdPe=0.25 x 85E W=21.3%W。3()(1)=2 3 0 tan=21.3kW x 1.73=36.8%varS30=6o/c o s 8 =21.6/0.9=42.6kV.A品=S30/(G x 0.38AV)=42.6KVA/6 x 0.3 8)=64.7 A2)通风机组：查附录表 1,Kd=0.8,cos(p=0.8,tancp=0.75,因此%=KdPe=0.8 x 5kW=4kWQ30=P30 tan(p=4kW x 0.75=3k varS30=4o/c o s 9=4/0.8=5kV.AIM(2)=S301(6 x 0.38ZV)=5KVA/6 x 0.38 左 V)=7.6A3)电葫芦组：查附录表 1,取K,/=0.1 5,c ose =0.5,ta ne =L 7 3,=40%,因此0(3)=K dP ey 0A=0.1 5 x 3k W x 7 0 4 /7 2 5 =0.5 7%WQ30=230 ta n(p=0.5 7 xl.7 3 =0.9 8 Z va rS3 0(3)=6 0 /c os-=0.5 7 /0.5 =1.1 4)1 V.A%=S30/(百 x 0.3 8左 V)=1.14K V A/x/3 x 0.3 8 W)=1.7 3 A因此3 8 0 V线路上的总计算负荷为(取K“=0.9 5,K q=0.9 7 )8 0 =0.9 5 x(2 1.3 +4 +0.5 7)%W =0.9 5 x 2 5.8 7左 W =24.6 k WQ30=0.9 7 x(3 6.9 +3 +0.9 8)Z va r=0.9 7 x 4 0.8 8左 va r=3 9.6 攵 va rS加=V 2 4.62+3 9.62m=45.9k V AAo4 5.9 匹4A().3 8 az=6 9.7 A2.用二项式法计算先求各组的人和1)金属切削机床组：查附录表 1,取b =0.1 4,c =0.5,x=5,c ose =0.5,ta n0 =1.7 3,因此 Z?C a)=0.1 4 x8 5 Z W =1 1.9 Z WcPx(i)=0.5 x(!U l V xl +7.5 Z W x3 +4k W xl)=1 8.7 5 H V4 a)=bP,g +cPx m=(1 1.9 +1 8.7 5)Z W=3 0.7 左 W0 3 o(i)=P 3 ota ne =3 O.7 Z W xl.7 3 =5 3.1%va rS 3 0=4/c os。=3 0.7 /0.5 =6 1.4 k V.A=S30/(/x 0.3 8 A V)=6 1AK V A/G x0.3S k V)=93.5A2)通风机组：查附录表 1,取人=().6 5,c =0.2 5,C O S Q=0.8,ta ne =0.7 5 ,故bPe(2)=0.6 5 x 5k W=3.25k Wc P g =0.2 5 x 5k W=.25k W0=b 匕 2)+c匕 2)=(3.2 5 +1 .2 5)%w=4.5k W。3(2)二夕3。ta n(p=4.5 Z W x 0.7 5 =3.3 8 Z va r为 =A o /c os0 =4.5 /().8 =5.6 3k V.A，30(2)=S30/(G x 0.3 8 4 V)=5.6 3K V A/x 0.3 8 左 V)=8.5 5 A3)电葫芦组：查附录表 1,取。=0.0 6,c =0.2,c os0 =0.5,ta n8=1.7 3,故/?0 =0 0 6 x 3k W=0.1 S k W叱 =x 0.3 =0.6 k va rA o=匕 3)+隹.=(。-1 8 +().6)Z W=O.lS k W折算到=2 5%时的勺x/4 0 J 4 06。=/鼻=0.5 7 x *=0.9S 5k WA/25 V25Q3 O(3)=P 30 ta n(p=0.9 8 Z W x 1.7 3 =1.7 0%va r$30(3)=6 o /c os e =0.9 8 5 /0.5 =1.9 7 k V.A/曲=s3o/(G x0.3 8 Z V)=1.9 7 K%/6 x0.3 8 W)=2.9 A以上各组设备中，附加负荷以c R为最大，因此总计算负荷为/=Z S 5)j+(c R)ma x=(1 1.9 +3.2 5 +0.18)k W+1 8.7 5 H V =34.2k W。30=Z(bPe ta n 通+(c R)ma x ta n na x=(1 1.9 x1.7 3 +3.2 5 x 0.7 5 +0.6 x 1.7 3)1 va r+1 8.7 5 x 1.7 3 1 va r=55.9k va rS3 0=V 3 4.22+5 5.92m=6 5.5 m6 5.5 k V A百 X O.3 8&V=9 9.5 41.需要系数法计算结果列成电力负荷计算表。序号设备名称4数设备容量Pe/KW需要系数Kdcos 4 tan 4 计算负荷Pe/KWQ30/kvaS3()/(kVA)I30/A1机床组3 08 50.2 50.51.7 32 1.33 6.84 2.66 4.72通风机350.80.80.7 54357.63电葫芦13(g=40%)3.75(g=40%)0.2 5 4=2 5%)0.51.7 30.5 70.9 81.1 41.7 34总计3 40.5 42 5.94 0.85取 KE=0.9 52 4.63 8.84 5.96 9.72.二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/ccos小tan小计算负荷n或n/xPe/KWPx/KWPe/KWQ30/kvaS30/(kVA)13o/A1机床组3 0/58 53 7.50.1 4/0.50.51.7 33 0.75 3.16 1.49 3.52通风机350.5 6/0.2 50.80.7 54.53.3 85.6 38.5 53电葫芦13 (=4 0%)3.7 5(8=4 0%)0.2 5 0.0 6/0.2(=2 5%)0.51.7 30.9 8 51.7 01.9 72.9 94总计340.5 43 4.25 5.96 5.59 9.52-4 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%）、Q3 0.S、。和 小。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K4=0.7 7,COSQ=1,t a n Q =0,因此G o =3 K d P,=3 x 0.7 7 x A.SkW=1 0.4 左 W6()c o s。1 0.4 Z WT=10.4mS30 10.4AVAGXUN y 3 x Q.3 S k V=16A2-5 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巴）、表 2-5 习题2-5的负荷资料。3 0、S30 和130 设备名称3 8 0 V 单头手动弧焊机2 2 0 V 电热箱接入相序A BB CC AABC设备台数112211单台设备容 量2 1 k V A(=6 5%)1 7 k V A(e =1 0 0%)1 0.3 k V A(e =5 0%)3 k W6 k W4.5 k W解：1.弧焊机各相的计算负荷1)将接于AB相间的1 台2 1 k V A(=65%)换算成=1(X)%时的有功 容 量(k W)。由附录表1 查得其c os。=0.3 5 ,因此按式(2-1 5)可得其有功容量为：w=2 1 mx0.3 5 x/(1 6 5 =5.8 8 左 W2)将接于BC相 间 的 1台 1 7 k V A(=1 0 0%)换算成相同 的有功 容 量(k W)其c os =0.3 5 ,因此其有功容量为：PBC=1 7%卬 0.3 5 =5.9 5%W3)将接于CA相间的2台 1 0.3 村人(=5()%)换算成=1 4)%时的有功容量(1 )。其c os。=0.3 5 ,因此其有功容量为：%=2 x 1 0.3 M Z A x 0.3 5 *7 5 =5.1 6 攵 W4)弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由 表 2-3 查得COSQ=0.35时的功率换算系数PAB-A=PBC-B=PCA-C=L 2 7 ,2/3 0 =2 2 4 =0.2 7QAH-A=QBC-B QCA-C=L 5,QAB-B-QHC-C QCA-A=L 6 3因此由式(2-2 9)式(2-3 4)可得各相的有功和无功容量为：A 相 PA=1.2 7 x 5.8 8 W -0.2 7x 5 A 6 k W =6.0S k WQA=1.0 5 x5.8 8 攵 va r+1.6 3 x5.1 6 Z va r=1 4.5 8 攵 va rB 相 耳=L 2 7 x 5.9 5 Z W -0.2 7 x 5.8 8 Z W =5.9 7 Z WQB=1.0 5 x 5.9 5 va r+1.6 3 x 5.8 8 va r=1 5.8 3%va rC 相 ,=1.2 7 x5.16 k W-0.2 7 x5.95k W=4.95k W0c=1.05x5.164 var+1.63x5.954 var=15.12A var5）弧焊机各相的有功和无功计算负荷：查附录表1得其K”=0.35,因此各相的有功和无功计算负荷为:A 相 当 心=0.35x6.08ZW=2.13kWQ2 0 A =0.35x14.58%var=5.10%varB 相 当,矶|）=0.35x5.97kW=2.09kW。3（）3 1）=0.35 x 15.83&var=5.54 k varC 相&c a）=S 3 5X4.9 5 Z W =1.7 3 Z Wfto.co）=0 35 x 15.12k var=5.29k var2.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K4=0.7,cos夕=1,tan 0=0,因此鸟o.A=67 x 2 x 3kW=4.2kWQ30.A=。2）B相电热箱的有功和无功计算负荷：RO B,2 =（）-7X6 Z W=4.2 Z WQ o,B（2）=。3）C相电热箱的有功和无功计算负荷：Ao.c=。7 x 4.5W =3.15HV。32）=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 勺 人=0.4（1）+6。42）=2.13W +4.2AW=6.33AW 3O.A=C3（）,A（D+QO.A=5-10左 var+0=5.10 varB 相 当上=PBm+3必2）=2.09ZW+4.2kW=6.29AWQ30.B-Q3O.B（I）+QM.B（2）=5.54攵 var+0=5.54左 varC 相&c=&.c(i)+A oc =1 -7 3&W +3.15k W=4.8 8 k WQ o.c =23o,c(l)+0 3 叱(2)=52M va r+0 =5.2 9%va r2)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：4=3&A=3 x 6.3 3 Z W =1 9 Z W=3 QO.A=3X5.10%va r=1 5.3 k va rS3 a=A/1 92+1 5.32m=24.5k V A2 4.5 xl()0 0 V A ，产-=3 7.2/1V 3 x3 8 O V2-6 有一条长2km 的 lOkV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，D ynll联结，总的计算负荷为900kW,C O S=0.8 6,7；1)ax=4500ho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)L J-7 0铝绞线的电阻及其有功功率损耗：查附录表3得 4=0.4 8 Q/h。因此总电阻R =0.4 8(Q/k n i)x 2k m=0.9 6 Q。线路计算电流为,90Q k W/c”=-f=-=6 0.4 AV3 xl OZ：Vx().8 6因此该线路的有功功率损耗按式(2-3 6)为：=3 x 6 0.4 2 x 0.9 6 x I O-左卬=10 5 左 W2)L J-7 0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=l?，故其线间儿何均距,=L 2 6 a=1.2 6 m。查 附 录 表 1 2 得 X。=0.3 6。/k m。线路总电抗X 0.3 6(Q/k m)x 2k m=0.7 2 Q。因此线路的无功功率损耗按式(2-3 6)为：QM=3X60.42 x 0.7 2 x 103 v r=l.S S k var3)高压线路的年电能损耗计算由M a x=4 5 0 0 h 和c o s0=0.8 6 查 图 2-11得 7 3 0 0 0 h。因此按式(2-4 7)可得线路的年电能损耗为：Wa WL=3 x 6 0.42 x 0.9 6 x 3 000 x 1()-3 k W h=3 1.5 xl 03kWh2.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(2-4 5)近似计算，其中S3 0=/c o s =9 00左 W /0.8 6 =104 7 VA,故PT 0.01S3 0=0.01 X 1 0 47m=1 0.5 W2)变压器的无功功率损耗:按式(2-4 6)近似计算可得QT A O.O5S3O=0.05 x 104 7 爪 4 =52.5k var3)变压器的年电能损耗计算：全年的铁损按式(2-5 0)计算，查附录表8得=A k W ,因此AI V(1)=l A k W x 8 7 6 0/z=l 2 2 M k W h全年的铜损按式(2-5 1)计算，查附录表8得?“=7.5 BV,而S3 0=/c o s e=9 00ZW/0.8 6 =104 6.5 左 VA,7 3 000/2,因此 W,=2x1.5 k W x 04 6-5)2 x 3 000=1936 0k Wh 2 x8 00由此可得变压器的年电能损耗按式(2-5 2)计算为：叱=叱+叱=12 2 6 4 公%+19 2 6 0内 怩=3 15 2 4 公%=3 1.5 x103 即例2-7某降压变电所装有一台Yyn O联结的S 9-1000/10型电力变压器，其二 次 侧(3 8 0V)的有功计算负号为7 2 0 k W,无功计算负荷为5 8 0kvaro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0.9 0,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(2-4 0)和 式(2-4 4)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53 02=V7 2 02+5 8 02m=924.5k V A变压器的负荷率 为：/3=S3J SN=924.5k V A/1000Z:4 =0.9 2 5查附录表 1 的变压器的=1 70 0 3=103 00w,/o =0.7%,UK=4.5%按式(2-4 0)得PT X 4 +2 =7 0o w+103 00 x 0.9 2 5?W =105 13 W =1 ().5%W按式(2-4 4)得 Qr SJ=1000左xf+0.9 2 52 =4 5.5 左 varT (100 100)100 100 J2)变电所一次侧的计算负荷：勺 =720k W+10.5k W=7 3 0.5 BVQM =5 8 0攵 var+4 5.5 攵 var=6 2 5.5 左 var3)变电所一次侧的功率因数:所以 c o s 9 =0.7 62.按一次侧c o s。提高到0.9 0,二次侧c o s。提高到0.9 2 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：e 5 8 0女var 八石，因 tan 例=-0.8 1-7 2 0攵 W所以 cos(p2=0.7 82)按C O S%提高到0.9 2 计算,低压侧需装设的并联电容器容量：按式(2-4 8)计算为Qc=%)2(tan(p2-tan(p2)-720k W x(0.8 03 -0.4 2 6)=270k var2-8某厂的有功计算负荷为4 6 00kW,功率因数为0.7 5 现拟在该厂高压配电所10kV母线上 装 设 BWF 10.5-4 0-1型并联电容器，使功率因数提高到0.9 0,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COSQ=0.75 时，tan 勿=0.8 8 2 ；c o s 0=0.9 时，tan =0.4 8 4。因此按式(2-5 9)得电容器容量为：Q c=6 o(tan e-tan 0)=4 6 00左 W (0.8 8 2 0.4 8 4)=1 S 30k var需装BWF 10.5-3 0-1型电容器个数为：n =18 3 0/4 0=4 52.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：S jo =Bo/c o s 夕=4 6 00左卬/0.9 =5 1 1 R V A而补偿前的视在计算负荷为：S3 0=P 30 1cos(p=4 6 00女卬/0.7 5 =6 13 3.3 m因此补偿后减少的计算负荷为：AS3 0=S 3 0-S j0=6 13 3.3 ZVA-5 11 MV A =1()2 2.3 H 42-9 某车间有一条380V线路，供电给表2-6所列5 台交流电动机。试计算该线路的计算电流和尖峰电流。（提示：计算电流在此可近似地按下式计算：AQ XKEEIN，式中KR建议取0.9.）表 2-6 习题2-9的负荷资料参 数电 动 机MlM2M3M4M5额定电流/A6.12032.410.230启动电流/A3414022766.3165解：取KE=0.9,因此该线路的计算电流为/30 K HN=09 X (10.2 +3 2.4 +3 0+6.1+2 0)=8 8.8 A由上表可以看出，M 3的/sf =2 2 7 A 3 2.4 A=19 4.6 A为最大，因此该线路的尖峰电流为：Ipk=0.9 x（1 0.2+3 0+6.1+2 0）A+2 2 7 A =2 8 6.7 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YynO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/伊、口 埸）、僚）及 短 路 容 量 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(U cl =1 0.5 k V)1)计算k-1短路电路中各元件的电抗及总电抗电力系统的电抗：=工=鱼 至 口 一 =0.3 7 0S*3 0 0 M V-A架空线路电抗：X2=XO1=O.3 5(。/k m)x7 k m=2.4 5 Q 绘k-1点短路的等效电路如下，计算其总阻抗为：X、儿,=X,+X,=0.3 7 +2.4 5 =2.8 2 Q,(k-1)1 2K-12)计算k-1点短路电流和短路容量短路电流周期分量有效值:K-1同工心1 0.5 k V百 x 2.8 2。=2.1 5 k A短路次暂态电流和稳态电流：/=/”=/K T=2.1 5 k A冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：is h(3)=2.5 5/(3)=2.5 5 x 2.1 5 k A =5.4 8 k AIs h(3)=1.5 1 Z (3)=1.5 1 x 2.1 5 k A =3.8 2 k A短路容量：%=&WK T=8 x1 0.5 x2.1 5 公=3 9.3 M V-A2)计算k-2点的短路电流和短路容量(U cl=0.4 k V)1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗电力系统的电抗：Xi=生=(V)=5.3 3 x1 0-0Sx 300MVA架空线路电抗：X2=X o lU C2、U ci2=0.3 5(Q /k m)x7 k m0.41 0 52=3 5.4 x1 0 7。电力变压器的电揄&=X4=若位*X曰SN 1 0 0 1 0 0 0=7.2 x1 0-3。绘k-2点短路的等效电路如下:235.4X1037.2X10*35.33X107.2X10-3计算其总阻抗为：Xx（K_2）=Xt+X2+X3/X47 7x10-3S JS xlO Q +BS4xlO 4Q+-Q2=7 6.7 3 x1 0-4。2）计算短路电流和短路容量 短 路 电 流 周 期 分 量 有 效 值：1K尸=一=厂 （V 3 x 7 6.7 3 x1 O-4 Q 短 路 次 暂 态 电 流 和 稳 态 电 流：/=/丁）=/八2=3（）/k A 冲 击 电 流 及 第 一 个 周 期 短 路 全 电 流 有 效 值：is h3 =1.8 4/（3）=1.8 4 x3 0.l k A =5 5.4 k Ak=1.0 9/=1.0 9 x 3 0.I k A =3 2.8 k A 短 路 容 量：SKJ3）=V 3 t/C 2/K_2（3）=7 3 xOAkVx3 0.I M =2 0.8 M V -A短路计算表如下表所示：短路计算点短 路 电 流/k A短路容量/M V A炉r媲S7k-12.1 52.1 52.1 55.4 83.8 53 9.3k-23 0.13 0.13 0.15 5.43 2.82 0.83-2试用标幺制法重作习题3-1。解：1.确定基准值取 S d=1 0 0 M V A,Udi=U ci=1 0.5 k V,Ud2=UC2=0.4 k V而Sd 100MV-AV 3 t/c,一 百 X 1 0.5 W5.5 0 MSd 1 0 0 M V-Ad2=r =r-=1 4 4 MU 2 V 3 xO.4 V2.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 i*=1 0 0 M V-A/3 0 0 M V-A=0.3 32）架空线路电抗标幺值：X2*=0.3 5 x7 k m x 1 0 0 M V-A/（1 0.5 k V）2=2.2 33）电力变压器的电抗标幺值：X 3*=X/=45 x 1 OOMV.A=4.51 0 0 x1 0 0 0女V-A画出等效电路如下，3.计算k-l点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）计算总电抗标幺值为：X*Z（K-D =XI*+X2*=0.33+2.23=2.562）短路电流周期分量有效值：4尸）=5 k A=2/5 k AX0.8 0 8。3）其它三相短路电流：/“（3）=/=/9=2/5 k Aif，=2.5 5/=2.5 5 x 2.1 5 k A =5.4 8 k A=1.5 1/(3)=1.5 1 x1.1 5 A =3.8 5 k A4）短路容量：SKT=昌 1 0-5 E x2.1 5公=3 9.3 W A4.计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）计算总电抗标幺值为：X*K-2）=X|*+X2*+X3*X4*=0.3 3。+2.2 3 Q +4.5/2 Q=4.8 1。2)短路电流周期分量有效值：/2)=四=3 0 k AX Zg 2)4.8 1。3)其它三相短路电流：/“=/o O =/K Z=3 0 k Ai s/，=1.8 4/=L 8 4 x3 0 k A =5 5.2 k Ak=1.0 9/=1.0 9 x 3 0 k A =3 2.7 k A4)短路容量：S 3)=/U c2 kp =6 x0.4k 30k A=2 0.7 A 7 V -A与习题3-1的计算结果基本相同。3-3某变电所3 8 0 V侧母线采用8 0 X 1 0 m m2铝母线，水平平放，两相邻母线轴线间距离为2 0 0 m m，档距为0.9 m,档数大于2。该母线上接有一台5 0 0 k W同步电动机，co s =l 时，=9 4%。已知该母线三相短路时，由电力系统产生的娼=3 6.5乂，琮)=6 7.2公。试校验此母线的短路动稳定度。解：1.计算380V母线三相短路时所承受的最大电动力由题可知，380V母线的短路电流If)=36.5必，戏=67.2公；而接于380V母线的同步电动机额定电流为：IN M=5 0 0 k W/(百 X 3 8 0 v X 1 X 0.9 4)=0.8 0 8 k A由于母线上接有大于lOOKw的同步电动机，因此验算母线的短路动稳定度应计入同步电动机反馈电流的影响。查表3-3得 C=7.8,因此该电动机的反馈电流冲击值为:ish M=C K h MIN M=7.8 X 1 X 0.8 0 8 k A=6.3 k A因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为F=V3(ish(3)+ish-M)2 X1 0-7 -N/A2=V 3 (6 7.2+6.3)X 1 ()3 x 0.9 义 1 0-7/0 2=4 1 9 0 N2.校验母线短路时的动稳定度母线在F作用时的弯曲力矩为M=F l/1 0=4 1 9 0 NX 0.9 m/1 0=3 7 7(N m)母线的截面系数为 w=b2/6=(0.0 8)2 X 0.0 1 /6=1.0 7 X 1 0-5m3故母线在三相短路时所受到的计算应力为：6 C=M/W=3 7 7 N M/1.0 7 X 1 0-5m3=3 5.2 M p a硬铝母线(L M Y)型的6 a l=7 0 M p a所以满足6 a l=7 0 M p a 2 6 c=3 5.2 M Pa 的条件。故该母线满足短路动稳定度的要求。3-4设习题3-3 所 述 3 8 0 V 母线的短路保护时间为0.5 s,低压断路器的断路时间为0.0 5 s。试校验该母线的短路热稳定度。解：最小允许截面Amin=L/cU Amin=3 2 5 mm2,故该母线完全满足短路热稳定度的要求。第四章习题解答4-1某厂的有功计算负荷为2 5 0 0 k 肌功率因数经补偿后达到0.9 1(最大负荷时)。该 厂 1 0 k V进线上拟安装一台SN1 0-1 0 型少油断路器，其主保护动作时间为0.9 s,断路器断路时间为0.2 s,其 1 0 k V 母线上的/F=i8 k A。试选择此少油断路器的规格。解：1.额定电流的选取该厂补偿后高压侧的计算电流为2 5 0 03 0 一届八 COS。-6 x 1 0 x 0.9 1=1 5 7 A查附录12常用高压断路器的技术数据，可初步选取S N 1 0-1 0 I/6 3 0 A。2 .断流能力的校验少油户内高压断路SN1 0-1 0 I/6 3 0 A的断流能力1 6 公 小 于/言=1 8 L 4,不满足要求,故改选少油户内高压断路SN1 0-1 0 H/1 0 0 0 A,其断流能力3 L 5 Z A 大于/f)=1 8 Z A,满足要求。3 .短路动稳定度校验=2.5 5/*3)=2.5 5 x l8 M =4 5.9 M Is所以短路发热假想时间为：tima=tk=1.15=31.5?X 2=1984.5 (，3)2,=18?X1.1 =356.4故满足短路电流热稳定度的要求。综上所述，选择高压断路器的规格为SN10-10II/1000Ao4-2 某 10/0.4kV的车间变电所，总计算负荷为780kVA,其中一、二级负荷为460kVA当地年平均气温为25 C o试初步选择该车间变电所主变压器的台数和容量。解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。每台变压器容量需满足一下两个条件：(1)SN.T=(0.6 0.7)x780kVA=(468 5 4 6)k V A,因此初选容量为 500kVA。(2)SN.T460RVA考虑又当地年平均气温较高，又是室内运行，因此初步确定选两台630 kVA的变压器并列运行。4-3 某 10/0.4kV的车间变电所，装有一台S9-1000/10型变压器。现负荷增长，计算负荷达 到 1300kVAo问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？(变压器均为YynO联结)解:并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的，因此先计算其阻抗标幺值。查附录表8-1 知 S9-315/10型变压器T 1 的 Uk%=4,S9-1000/10型变压器T 2 的Uk%=4.5,取 Sd=l()5kVA,因此：Z7=5%Sd=(4x 105kV-A H 100 x315kV-A)=12.71 OOSNZ*TI=(4.5x 1 ()5kv.A)+(1 OOx 1 OOOkV-A)=4.5IOOSA/由此可计算出两台变压器在负荷达1300kVA时各台负担的负荷分别为4 5STI=1 300kV-Ax =340kV-A12.7+4.512 7ST2=1300kV-Ax =960kV-A12.7+4.5所以，S 9-3 1 5/1 0 型 变 压 器 T1将 过 负 荷 3 4 0-3 1 5=2 5k V A