2022年工厂供配电系统计算题.pdf

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1、、 某小批量生产车间380v 线路上接有接有金属切削机床共20 台 （其中，10KW 的 4 台， 15KW的 8 台 ,5kW 的 8 台） ，车间有 380v 电焊机 2 台（每台容量18KVA ，?N=65%,，COS N=,车间有吊车一台（12KW ，?N=25%), 试计算此车间的设备容量。解：金属切削机床的设备。金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20 台金属切削机床的总容量为：Pe1=Pei=4 10+815+85=200KW电焊机的设备容量。电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到? =100% ，所以 2 台电焊机的设备容量为：Pe2=2SNCOS N=21

2、8 =吊车的设备容量。 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到? =25% ，所以 1 台吊车的容量为：Pe3=PN=PN=12KW车间的设备总容量为Pe=200+12=、用需要系数法计算第一题。解: 金属切削机床组的计算负荷取 Kd= cos= tan=)1(30P=dKeP =142= )1(30Q=)1(30Ptan=)1(30S=2)1(302)1(30QP=)1(30I=NUS3)1(30=86.3A电焊机组的计算负荷取 Kd= cos= tan=)2(30P=dKeP =)2(30Q=)2(30Ptan=)2(30S=2)2(302)2(30QP=)2(30I=NUS

3、3)2(30=24.3A 吊车机组的计算负荷取 Kd= cos= tan=)3(30P=dKeP =精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - - )3(30Q=)3(30Ptan=)3(30S=2)3(302)3(30QP=)3(30I=NUS3)3(30=5.2A全车间的总计算负荷K=30P =KeiP=30Q =KeiQ=30S =230230QP=30I=NUS330=92.4A、一机修车间的380v 线路上，接有金属切削机床电动机20

4、 台共 60KW ，其 KD1=，COS 1=；另接通风机2 台共 10KW ， 其 KD1=，COS 2=；电炉 1 台 5KW ， 其 KD1=，COS 3=；试求计算负荷（设同时系数为）。解：冷加工电动机。Kd1=，cos1=, tan 1= 则 =KdiPel=60kw=12kw=1=12kw=通风机。 Kd2=，cos2=，tan 2=，则=Kd2=Pe2=10kw=8kw=2=8kw= 6kvar电阻炉。 Kd3=，cos3=，tan 3=0 则=Kd3Pe3=5kw=0总的计算负荷。P30=K=（ 12+8+）kw= Q30=K=（ +6+0）kvar=S30=230230QP3

5、2KVAI30=38.0330S=48.8A已知某一班制电器开关制造工厂共有用电设备容量4500kW ，试估算该厂的计算负荷。解：取 Kd= cos= tan=30P =dKeP = 1575 kw精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 30Q =30Ptan=1396kvar30S =230230QP=2098kVA30I=NUS330=3187.7A4、某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为 650k

6、W,无功计算负荷为800kvar。 为了使工厂 (变电所高压侧 ) 的功率因数不低于，如在变压器低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？补偿后工厂变电所所选择变压器的容量有何变化？解：补偿前的变压器容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为：)2(30S=2)2(302)2(30QP=1031kVA因次未考虑无功补偿时，主变压器的容量选择为1250kVA变电所低压侧的功率因数为)2(cos)2(30)2(30SP=无功补偿量。按相关规定，补偿后变电所高压侧的功率因数不应低于，即)1(cos在变压器低压侧进行补偿时， 因为考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，所以在低压侧补

7、偿后的低压侧功率因数应略高于. 这里取补偿后低压侧功率因数)2(cos=.因此低压侧需要装设的并联电容器容量为：CQ =650（） kvar=525kvar取CQ =530kvar。补偿后重新选择变压器容量。变电所低压侧的视在计算负荷为：)2(30S=2)2(302)2(30)(CQQP=704kVA因此无功功率补偿后的主变压器容量可选为800kVA。补偿后的工厂功率因数。补偿后变压器的功率损耗为:TP)2(30S=704kVA=TQ)2(30S=704kVA=变电所高压侧的计算负荷为：)1(30P=TP+)2(30P=661KW精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -

8、- - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - - )1(30Q=TQ+)()2(30CQQ=312kvar)1(30S=2)1(302)1(30QP=731kVA补偿后工厂的功率因数为：cos=)1(30P/)1(30S=满足相关规定要求。无功补偿前后的比较。NNSS=450kVA由此可见，补偿后主变压器的容量减少了450kVA ，不仅减少了投资，而且减少电费的支出，提高了功率因数。某工厂供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10型。试求工厂变电所高压 110kV母线上 k-1 点短路和低压 3

9、80V母线上 k-2 点短路的三相短路电流和短路容量。图例的短路计算电路解：求 k-1 点的三相短路电流和短路容量（1cU=） a. 计算短路电路中各元件的电抗及总阻抗。电力系统的电抗1X：由附表 3 查得 SN10-10 型断路器的断流容量ocS =500MVA ，因此1X=occsU12=MVAkV500)5.10(2=架空线路的电抗2X：由表得0X =km ，因此2X=0X l= （/km）5km=绘制 k-1 点短路的等效电路，如图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总阻抗为：)1(kX=1X+2X=+= b. 计算三相短路电流和短路容量。三相短路电流周期分量有

10、效值为：)3(1kI=)1(13KcXU=97.135 .10kV=三相短路次暂态电流和稳态电流为：=)3(I=)3(1KI=三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为：3shi =)3(I=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 3shI=)3(I=三相短路容量为：)3(1kS=)3(113KcIU=kAkV08.35.103=求 k-2 点的三相短路电流和短路容量（2cU=） a. 计算短路电路中各元件的电抗及总阻抗。电力系统的

11、电抗1X：1X=occsU22=MVAkV500)4 .0(2=410架空线路的电抗2X：2X=0X l212CCUU=（/km）5km 25.104. 0kVkV=310电力变压器的电抗3X ： 由附表 2 得%kU5% ，因此：3X =4XNCkSUU2%=kVAkV1000)4.0(2=8310绘制 k-2 点短路的等效电路，如图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总阻抗为：)2(kX=1X+2X+3X4X310算三相短路电流和短路容量。三相短路电流周期分量有效值为：32kI=)2(23KcXU=31086.634.0kV=三相短路次暂态电流和稳态电流为：)3(I

12、=)3(I=)3(1KI=三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为：3shi =)3(I=3shI=)3(I=三相短路容量为：)3(2kS=)3(113KcIU=kAkV7.334.03=在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表所示。表例的短路计算表精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 例试用标幺值法计算例所示工厂供电系统中k-1 点和 k-2 点的三相短路电流和短路容量。解：确定基准值。取dS =100MVA ，1cU=

13、2cU=而1dI=13CdUS=kVMVA5 .103100=2dI=23CdUS=kVMVA4 .03100=144kA计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。 a.电力系统的电抗标幺值。由附表3 查得ocS =500MVA ， ，因此*1X =ocdSS=MVAMVA500100= b.架空线路的电抗标幺值。由表查得0X =km ，因此*2X =20CdUSlX=（/km）5km 2)5.10(100kVMVA= c.电力变压器的电抗标幺值。由附表 2 得%kU5% ，因此*3X =*4X =NdkSSU %=绘制短路等效电路图如图所示， 图上标出各元件序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。图

14、例的短路等效电路图（标幺值法）计算 k-1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。a. 总阻抗标幺值为：*)1( kX=*1X +*2X =+=b. 三相短路电流周期分量有效值为：短路计算点三相短路电流（k A ）三相短路容量（MVA ）(3)kI(3)I(3)I(3)shi(3)shI(3)kSK-1K-2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - - )3(1kI=*)1(1kdXI=79.150.5kA=c. 其他三相短路电流

15、为：)3(I=)3(I=)3(1KI=3shi =)3(I=3shI=)3(I=d. 三相短路容量为：)3(1kS=*1KdXS=79.1100MVA= 计算 k-2 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。b. 总阻抗标幺值为：*)2( kX=*1X+*2X+*3X*4X三相短路电流周期分量有效值为：)3(2kI=*)2(2kdXI=29.4144kA=c. 其他三相短路电流为：)3(I=)3(I=)3(2KI=3shi =)3(I=3shI=)3(I=d. 三相短路容量为：)3(2kS=*2KdXS=29.4100MVA=一个大批量生产的机械加工车间，拥有380V金属切割机床50

16、台，总容量为650kW ，试确定此车间的计算负荷。解：30P =dKeP = 650=130kW30Q =30Ptan=130=30S =230230QP=229.224130=30I=NUS330=38.038.259=394.7A精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 有一 380V三相线路，供电给 35 台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW ，其中较大容量的电动机有台， 4kW3台，3kW12台，用需要系数法确定确定其

17、计算负荷。用二项式系数法确定其计算负荷。解：查表一得：dK = cos= tan=30P =dKeP = 85=17kW30Q =30Ptan=17=30S =230230QP=2241.2917=34kVA30I=NUS330=38.0334=51.6A查表一得：取二项式系数b=0.14 c= x=5 cos= tan=xP=5P=1+43+32=30P=beP+cxP=85+=30Q =30Ptan=30S =230230QP=2216.369 .20=30I=NUS330=38.0377.41=63.46A一机修车间， 有冷加工机床 30台，设备总容量为 150kW ，电焊机 5 台，共

18、（暂载率为 65% ）通风机 4 台，共，车间采用380/220V 线路供电，试确定该车间的计算负荷。解：冷加工机床的计算负荷，查附表1，取需要系数和功率因数为：dK = cos= tan=)1(30P=dKeP = 150=30kW)1(30Q=30Ptan=30=)1(30S=230230QP=229.5130=)1(30I=NUS330=38.0395.59=91.1A精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 电焊机的计算负荷。查附

19、表1，取需要系数和功率因数为：dK = cos= tan=)2(30P=dKePN= 65. 0= )2(30Q=30Ptan=通风机的计算负荷。查附表1，取需要系数和功率因数为：dK = cos= tan=)3(30P=dKeP = = )3(30Q=30Ptan=全车间总计算负荷根据表，取同时系数k =，所以全车间的计算负荷为：30P=keiP =（30+）=30Q =keiQ=（+）=kvar30S =230230QP=222.5357.30=30I=NUS330=38.0336.61=93.23A某工厂有功计算负荷为2200kW ，功率因数为，现计划在10kV母线上安装补偿电容器，使功

20、率因数提高到， 问电容器的安装容量为多少？安装电容器后工厂的视在负荷有何变化？解：需要安装的电容器的容量为：CQ =2200（） =取CQ =2275kvar补偿前容量为30S =cos30P=55.02200=4000kVA补偿后容量为：30S =sco30P=9.02200=减少了投资，减少电费支出，提高了功率因数。某工厂变电所装有一台630kVA 变压器，其二次侧（380V）的有功计算负荷为精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - -

21、420kW ，无功计算负荷为350kvar。试求此变电所一次侧（10KV ）的计算负荷及其功率因数。 如果功率因数未达到， 问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器容量才能满足要求？解：30S=230230QP=TP30S=TQ30S=变电所高压侧的计算负荷为：)1(30P=TP+30P=)1(30Q=TQ+30Q=)1(30S=2)1(302)1(30QP=补偿前功率因数为：cos=30P/30S=补偿电容为CQ =30P（） =取CQ =190kvar补偿后：)2(30S=230230)(CQQP=TP)2(30S=TQ)2(30S=变电所高压侧的计算负荷为：)1(30P=TP+)2(30

22、P=)1(30Q=TQ+)()2(30CQQ=)1(30S=2)1(302)1(30QP=补偿后工厂的功率因数为：)1(cos=)1(30P/)1(30S=有一地区变电所通过一条长4km的 10kV电缆线路供电给某工厂一个装有两台并列运行的SL7-800 型变压器的变电所，地区变电所出口处断路器断流容量为300MVA 。 试用标幺值法求该厂变电所10kV的高压侧和 380V低压侧的短路电流shi、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - -

23、 shI、 I 、I、kI、kS等，并列出短路计算表。解：确定基准值。取dS =100MVA ，1cU= 2cU= 1dI=13CdUS=kVMVA5 .103100=2dI=23CdUS=kVMVA4 .03100=144kA计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。 a.电力系统的电抗标幺值。由附表3 查得ocS =300MVA ， ，因此*1X =ocdSS=MVAMVA300100= b.架空线路的电抗标幺值。由表查得0X =km ，因此*2X =20CdUSlX=（/km）4km 2)5 .10(100kVMVA= c.电力变压器的电抗标幺值。由附表 2 得%kU5% ，因此*3X =*

24、4X =NdkSSU %=绘制短路等效电路图如下图所示，图上标出各元件序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。计算 k-1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。c. 总阻抗标幺值为：*)1( kX=*1X +*2X =+=b. 三相短路电流周期分量有效值为：)3(1kI=*)1(1kdXI=62.050.5kA=c. 其他三相短路电流为：)3(I=)3(I=)3(1KI=3shi =)3(I=3shI=)3(I=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 17 页 - - -

25、- - - - - - - d. 三相短路容量为：)3(1kS=*1KdXS=62.0100MVA= 计算 k-2 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。d. 总阻抗标幺值为：*)2( kX=*1X+*2X+*3X*4X三相短路电流周期分量有效值为：)3(2kI=*)2(2kdXI=75.3144kA=c. 其他三相短路电流为：)3(I=)3(I=)3(2KI=3shi =)3(I=3shI=)3(I=d. 三相短路容量为：)3(2kS=*2KdXS=75.3100MVA=例有一条采用BLX-500 型铝心橡皮线明敷的220/380V 的 TN-S线路，计算电流为50A ，当地最热

26、月平均最高气温为 +30。试按发热条件选择此线路的导线截面。解：此 TN-S线路为含有 N线和 PE线的三相五线制线路，因此，不仅要选择相线，还要选择中性线和保护线。 相线截面的选择。查附表8 知环境温度为30时明敷的 BLX-500型截面为 1002mm的铝心橡皮绝缘导线的1aI=60A 30I=50A ，满足发热短路计算点三相短路电流（k A ）三相短路容量（MVA ）(3)kI(3)I(3)I(3)shi(3)shI(3)kSK-1K-2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共

27、17 页 - - - - - - - - - - 条件。因此相线截面选A=102mm。 N 线的选择。按0AA，选择0A=62mm。PE线的选择。由于A162mm，故选PEA=A=102mm。所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(3 1016PE10)。例 上例所示 TN-S线路，如采用 BLV-500型铝心绝缘线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为+25。试按发热条件选择引线的导线截面及穿管内径。解：查附表 10 可知+25时 5 根单心线穿硬塑料管的BLV-500型导线截面为252mm的导线的允许载流量1aI=57A 30I=50A 。因此，按发热条件，相线截面可选为252m

28、m。N线截面按0AA，选择0A=162mm。PE线的选择按PEA162mm，选为 162mm。穿管的硬塑料管内径选为40mm 。选择的结果表示为： BLV-500-(3 25116PE16)-VG50,其中 VG为硬塑料管代号。例 有一条 LJ 型铝绞线架设的5km长的 10kV架空线路，计算负荷为1380kW ，cos=，m axT=4800h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。解：（ 1）选择经济截面。30I=30P/(3cosNU)=1380kW/（310kV）=114A由表查得ecj=1.51A/2mm，故ecA=114A/（1.51A/2mm）=992mm因此初选的标准截

29、面为952mm，即 LJ-95 型铝绞线。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - - （2）校验发热强度。查附表 7 得 LJ-95 型铝绞线的载流量（室外 25时）1aI=325A 30I=114A ，因此满足发热条件。（3）校 验 机 械 强 度 。查 附 表 得 10kV 架 空 铝 绞线 的 最 小 截 面minA=352mmA=952mm，因此所选 LJ-95 型铝绞线也满足机械强度要求。例 试检验例所选 LJ-95 型铝绞线是

30、否满足允许电压损耗5% 的要求。已知该线路导线为等边三角形排列，线距为1m 。解：由例知30P=1380kW ，cos=，因此tan=1，30Q=30Ptan=1380kvar又根据题目条件查附表7，得0R=km,0X =km 。故线路的电压损耗百分值为：NUUU %100%=VV10000483100%=%它小于%alU=5%,因此所选 LJ-95 型铝绞线满足电压损耗要求.例 某 220/380V 线路，线路全长 75m ，采用 BLX-500-(325116)的橡皮绝缘导线明敷， 在距线路首端 50m处，接有 7kW说的电阻性负荷， 在末端接有 28KW的电阻性负荷，试计算全线路的电压损

31、耗百分值。解：查表可知 C=2mm，而M7kW 50m+28kW 75m=2450kWm即%U=%CAM=%)252 .46(2450=%例 某 220/380V 的 TN-C线路，如图所示，线路拟采用 BLX导线明敷，环境温度为 35，允许电压损耗为5% ，试确定该导线截面。图例的线路解： （1）线路的等效变换。 将图（a）所示的带均匀分布负荷的线路等效为图（b）所示的带集中负荷的线路。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 原集中

32、负荷1p=20kW,1cos=，因此1q =1p1tan=20（） kvar=15kvar将原分布负荷变换为集中负荷2p=（kW/m ）60m=30kW ，2cos=，因此2q =2p2tan=30tan （）kvar=30kvar(2) 按发热条件选择导线截面。线路上总的负荷为： P=1p+2p=20kW+30kW=50kW Q=1q+2q=15kvar+30kvar=45kvar22QPS=224550= I=NUS3=kVkVA38.033.67=102A按此电流值查附表8，得线心截面为352mm的 BLX 导线在 35时的1aI=119A I=102A ，因此可选 BLX-500-13

33、5 型导线三根作相线， 另选 500-135 型导线一根作保护中性线（PEN ） 。（3）校验机械强度。查第3 章表可知，按明敷在绝缘支持件上，且支持点间距为最大来考虑，其最小允许截面为102mm，因此，以上所选相线和保护中性线均满足机械强度要求。（4）校验电压损耗。 按线芯截面 =352mm差附表 12，得明敷铝芯线的0R=，0X=km ， 因 此，线 路的 电 压损耗 为：=NUqXpR=NUXLqLqRLpLp0221102211)()( = 20kW 0.03km+30kW 0.05km km+ 15kvar 0.03km+30kvar0.05kmkm/= 。精品资料 - - - 欢迎

34、下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - - U%=NUU100%=VV38009.7100%=%由于U%=% alU%=5% ， 因此，以上所选导线也满足电压损耗的要求。试按发热条件选择 220/380V， TN-C系统中的相线和PEN线截面及穿线钢管（G ）的直径。已知线路的计算电流为150A，安装地点的坏境温度为25，拟用 BLV铝心塑料线穿钢管埋地敷设。请选择导线并写出导线线型。解：1aIm axI，查附表 9 知+25时， 4 根单心穿硬塑料管BLV型导线

35、截面为 952mm的导线允许载流量1aI=152A 150A因此按发热条件，相线截面可选为952mmN线截面按AA5 .00, 可选2050mmAPE线截面按AAPE5.0, 选择250mmAPE穿线的钢管内径为702mm选择的结果表示为BLV-500-(3 95+PEN50)-G70如果上题所述 220/380V 线路为 TN-S系统，按发热条件选择其相线，N线和 PE线的截面。解：由上题计算并查附表9 可解相线截面295mmAN线截面2050mmAPE线截面250mmAPE穿线的钢管内径为702mm选择结果表示为 BLV-500-(3 95+150+PE50)-G70精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - - -