工厂供电(第3版)-刘介才(课后习题集详细答案解析).doc
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1、.*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WL1、WL2的额定电压? 图1-25 习题1-1的供电系统解:1.变压器的一次侧额定电压:应与发电机的额定电压相同,即为10.5。变压器1的二次侧额定电压应比线路1末端变压器2的一次额定电压高10,即为242。因此变压器1的额定电压应为10.5242V。2.线路1的额定电压:应与变压器2的一次额定电压相同,即为220V。3.线路2的额定电压:应为35V,因为变压器2二次侧额定电压为38.5V,正好比35V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
2、的额定电压?图1-26 习题1-2的供电系统解:1.发电机的额定电压应比6V线路额定电压高,因此发电机的额定电压应为6.3V。 2.变压器1的额定电压:一次额定电压应与发电机的额定电压相同,因此其一次额定电压应为6V。1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0.4V。因此变压器1的额定电压应为60.4V。 3.变压器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6.3V。2的二次额定电压应比110V电网电压高10,即其二次额定电压应为121V。因此变压器2的额定电压应为6.3121V。4.变压器3的额定电压:其一次额定电压应与1
3、10V线路的额定电压相同,即其一次额定电压应为110V。3的二次额定电压应比10k电压高10,即其二次额定电压应为11V。因此变压器3的额定电压应为11011V。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U1 N )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(
4、1-2)计算为:该变电所晚上的电压偏差按式(1-2)计算为: 因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26% - +9.21%。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。 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:2.判断该系统中性点是否需要改变运行方式:由
5、于30A,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、和。解:1.用需要系数法计算此机床组电动机的总容量为 查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项,得(取0.2),因此可求得:1) 有功计算负荷按式(2-10)得 2) 无功计算负荷按式(2-11)得 3) 视在计算负荷按式(2-12)得 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。而设备总容量
6、为 台最大容量的设备容量为 1) 有功计算负荷按式(2-21)得 2)无功计算负荷按式(2-11)得 3)无功计算负荷按式(2-12)得 4)计算电流按式(2-13)得 2-2 某380V线路供电给1台132kW Y型电动机,其效率,功率因数。试求该线路的计算负荷、和。解:此台电动机功率为,由于是单台设备,所以, 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()。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
7、算负荷、和。解:1.用需要系数法计算 1)金属切削机床组: 查附录表1,取,已知因此 2) 通风机组:查附录表1,取,因此 3)电葫芦组:查附录表1,取,因此 因此380V线路上的总计算负荷为(取) 2.用二项式法计算先求各组的和1)金属切削机床组:查附录表1,取 因此 2)通风机组:查附录表1,取,故 3)电葫芦组:查附录表1,取,故 折算到时的 以上各组设备中,附加负荷以为最大,因此总计算负荷为 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Kdcostan计算负荷Pe/KWQ30/kvaS30/(kVA)I30/A1机床组30850.250.51.7
8、321.336.842.664.72通风机350.80.80.754357.63电葫芦13(=40%)3.75(=40%)0.25(=25%)0.51.730.570.981.141.734总计340.5425.940.85取K=0.9524.638.845.969.72.二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/ccostan计算负荷n或n/xPe/KWPx/KWPe/KWQ30/kvaS30/(kVA)I30/A1机床组30/58537.50.14/0.50.51.7330.753.161.493.52通风机350.56/0.250.80.754.53.38
9、5.638.553电葫芦13(=40%)3.75(=40%)0.250.06/0.2(=25%)0.51.730.9851.701.972.994总计340.5434.255.965.599.52-4 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、和。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,因
10、此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、和。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%) 3kW6kW4.5kW解:1.弧焊机各相的计算负荷1)将接于AB相间的1台21kVA()换算成时的有功容量(kW)。由附录表1查得其,因此按式(2-15)可得其有功容量为: 2)将接于BC相间的1台17kVA()换算成相同的有功容量(kW)。其,因此其有
11、功容量为: 3)将接于CA相间的2台10.3kVA()换算成时的有功容量(kW)。其,因此其有功容量为: 4)弧焊机换算至各相的有功和无功容量:由表2-3查得时的功率换算系数,,因此由式(2-29)式(2-34)可得各相的有功和无功容量为:A相 B相 C相 5)弧焊机各相的有功和无功计算负荷:查附录表1得其,因此各相的有功和无功计算负荷为:A相 B相 C相 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得因此 2)B相电热箱的有功和无功计算负荷: 3)C相电热箱的有功和无功计算负荷: 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 B相 C相 2)总的等效三
12、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: 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,=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。因此总电阻。线路计算电流为因此该线路的有功功率损耗按式(2-36)为: 2)LJ-70铝绞线的电抗及其无功功率损耗:由于线路为等
13、距水平架设,线距,故其线间几何均距m。查附录表12得km。线路总电抗。因此线路的无功功率损耗按式(2-36)为: 3)高压线路的年电能损耗计算由h和查图2-11得h。因此按式(2-47)可得线路的年电能损耗为:kWh=31.5kWh2.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 ,故 2)变压器的无功功率损耗:按式(2-46)近似计算可得 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,因此 全年的铜损按式(2-51)计算,查附录表8得,而,因此 由此可得变压器的年电能损耗按式(2-52)计算为: 2-7 某降压变电所装有
14、一台Yyn0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 变压器的负荷率为:查附录表1的变压器的 按式(2-40)得 按式(2-44)得 2)变电所一次侧的计算负荷: 3)变电所一次侧的功率因数:因 所以 2.按一次侧提高
15、到0.90,二次侧提高到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:因 所以 2)按提高到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 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时,;时,。因此按式(2-59)得电容器容量为: 需装BWF10.5-30-1型电容器个数为: 2.无功补偿后减少的视在计
16、算负荷无功补偿后的视在计算负荷为: 而补偿前的视在计算负荷为: 因此补偿后减少的计算负荷为: 2-9 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: ,式中建议取0.9。)表2-6 习题2-9的负荷资料 参 数 电 动 机 M1 M2 M3 M4 M5额定电流/A6.12032.410.230启动电流/A 3414022766.3165解:取,因此该线路的计算电流为由上表可以看出,M3的为最大,因此该线路的尖峰电流为: 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
17、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、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(Uc1=10.5kV)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:架空线路电抗:X2=X0l=0.35(/km)7km=2.45绘k-1点短路的等效电路如下,计算其总阻抗为:2)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:短路次暂态电流和稳态电流:冲击电流及第一个周期短路全电流有效值: 短路容量: 2)计算k-2点的
18、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电力系统的电抗: 架空线路电抗:X2=X0l=0.35(/km)7 km =电力变压器的电抗: 绘k-2点短路的等效电路如下:计算其总阻抗为:2)计算短路电流和短路容量短路电流周期分量有效值:短路次暂态电流和稳态电流:冲击电流及第一个周期短路全电流有效值:短路容量: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 k-12.152.15 2.15 5.48 3.85 39.3k-2 30.1 30.130.1 55.4 32.8 20.83-2 试用标幺制法重作习题3-1。解:1.确定基
19、准值 取 Sd=100MVA,Ud1=UC1=10.5kV,Ud2=UC2=0.4kV而 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:X1*=100MVA/300MVA=0.332)架空线路电抗标幺值:X2*=0.357km100MVA/(10.5kV)2=2.233)电力变压器的电抗标幺值:X3*=X4*=画出等效电路如下,3.计算k-1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:X1*+X2*=0.33+2.23=2.562)短路电流周期分量有效值:3)其它三相短路电流:4)短路容量:4.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
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