《工厂供电》第六版习题解答不全.doc

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1、 高专工厂供电习题解答 刘介才 编 前 言 本习题解答是应采用本人编工厂供电高专教材的部分任课教师的要求、并在出版社有关编辑的大力支持下编写的，供教师教学和批改学生作业时参考。由于习题中涉及的一些技术参数大多有一定的选取范围,而从技术图表上查得的数据也不可能绝对精确，因此习题解答应着重注意其解题的方法步骤,而答案不一定是唯一的，仅供参考。本习题解答不宜在学生中传播,以免有的学生盲目抄袭,影响其独立完成作业、培养解决技术问题的能力。如有错误和不当之处,欢迎批评指正。 目 录第一章 工厂供电概论 习题解答-第三章 工厂的电力负荷及其计算 习题解答-第四章 短路电流计算及变配电所电气设备选择 习题解

2、答-第五章 工厂电力线路及其选择计算 习题解答-第六章 工厂供电系统的过电流保护 习题解答-第七章 工厂供电系统的二次回路和自动装置 习题解答-第八章 防雷、接地及电气安全 习题解答-第九章 节约用电、计划用电及供电系统的运行维护 习题解答-第一章 工厂供电概论习题解答1解:变压器1的一次侧额定电压应与发电机的额定电压相同，即为10.5k。变压器的二次侧额定电压应比线路L末端变压器T2的一次额定电压高1%，即为242kV。故变压器1的额定电压应为05/24kV。线路WL的额定电压应与变压器2的一次额定电压相同，即为220kV。线路WL2的额定电压应为5kV,因为变压器2二次侧额定电压为38.V

3、,正好比35kV高%。 解：发电机的额定电压应比6V线路额定电压高5,因此发电机的额定电压应为6.3k。变压器1的一次额定电压应与发电机G的额定电压相同,故其一次额定电压应为63V。T的二次额定电压应比5kV线路额定电压高10%，故其二次额定电压应为5kV。 因此变压器1的额定电压应为6.338.5k。变压器的一次额定电压应与35线路的额定电压相同,即其一次额定电压应为3kV。2的二次额定电压应比1kV电网电压高1，即其二次额定电压应为11kV。因此变压器2的额定电压应为/11V。变压器3的一次额定电压应与6k线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为6kV。的二次额定电压应比20/380电压高

4、5%,即其二次额定线电压应为0.4kV。因此变压器3的额定电压应为6 / .4V。3 解：该变电所白天的电压偏差按式（14)计算为：该变电所晚上的电压偏差按式（-4)计算为:因此该变电所昼夜的电压偏差范围为5.26+.89。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。14 解：该系统的接地电容电流按式（13）计算为: 由于0A,因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式。第三章工厂的电力负荷及其计算 习题解答解:(一)机床组计算负荷：查附表8得=0.18.5(取0.2）,因此(二)通风机组计

5、算负荷:查附表8得（取0.8),因此 (三)车间总的计算负荷:取因此 负荷计算表见书末习题3-1参考答案所列，此略。 3-2 解:(一)机床组的计算负荷：查附表,得（取0.2）,，因此 (二)起重机的计算负荷:查附表，得起重机在时的(取015)，。而起重机在时的容量为5.1kW，故由式(3-16)得时的容量为 因此其计算负荷为: (三)通风机组的计算负荷:查附表得（取.8),，因此 (四)点焊机组的计算负荷:查附表8得点焊机在时的。而点焊机在时的容量为105kW。故由式（-)得时的容量为: 因此其计算负荷为: （五)车间总的计算负荷：取，因此 负荷计算表如书末习题3-参考答案所列，此略。3 解

6、:（一)用需要系数法计算查附表8得小批生产的金属冷加工机床电动机组的需要系数为（取.2),。因此 （二）用二项式法计算查附表8得二项式系数,最大容量设备台数。因此 负荷计算表如书末习题3参考答案所列,此略。3- 解:单相加热器按其容量尽可能三个相均衡分配,因此一相装3台1的，另两相各装1台3W的。等效三相计算负荷按3k的3倍计算。查附表8得因此 3-5解：(一)弧焊机各相的计算负荷1将接于AB相间的1台2kVA（)换算成时的有功容量（kW)。由附表8查得其,因此按式（-1 ）可得其有功容量为: .将接于BC相间的1台17kVA（）换算成相同的有功容量（kW）。其,因此其有功容量为： 3将接于C

7、A相间的2台10.3kVA（）换算成时的有功容量(k)。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33查得时的功率换算系数，=-7,因此由式(3-28)式(-3)可得各相的有功和无功容量为：相 相 C相 5.弧焊机各相的有功和无功计算负荷:查附表得其，因此各相的有功和无功计算负荷为：相 B相 C相 （二)电热箱各相的计算负荷1A相电热箱的有功和无功计算负荷:查附表8得因此 2B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: （三)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 相 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

8、算负荷最大，因此取A相来计算总的等效三相计算负荷： 36 解:(一)变电所一次侧(10kV)的计算负荷和功率因数1.变电所变压器的功率损耗：变压器二次侧的计算负荷为 按式(337)得 按式（-38)得 2变电所一次侧的计算负荷： 变电所一次侧的功率因数：因 故 (二)按一次侧（0kV)提高到090,低压侧(380V)需装设的并联电容器容量计算1现低压侧的功率因数:因 故 .按提高到0.92计算,低压侧需装设的并联电容器容量:按式(3-4)计算为 3-解：(一）估算该厂的计算负荷查附表，得因此 （二）计算该厂的年有功电能消耗量一班制取年工作小时=2000,年平均有功负荷系数年平均无功负荷系数,由

9、此可得年有功电能消耗量 0.75044kW20h=306kW.年无功电能消耗量 3- 解：（一）需装设的电容器容量和个数时,;时,。因此按式(3-42）得电容器容量为： kvr需装WF1.5-30-1型电容器个数为：考虑到单相电容器在三相电路中平均分配，选取7.(二)无功补偿后减少的视在计算负荷无功补偿后的无功计算负荷为： 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: kA因此补偿后减少的计算负荷为： 3 解; 由上表可以看出，M 的=2272.4A=19.A为最大，因此该线路的尖峰电流为： =27A而该线路的计算电流为: 8.2A第四章 短路电流计算及变配电所电气设备选择 习题解

10、答4-1 解:（一)绘短路计算电路图如下: (附图3）(二）计算k1点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路电流(=10.5V）1.电力系统的电抗:2.电缆线路的电抗：查表4-得m，因此 3.绘点短路的等效电路图如下:(附图4).短路电路总电抗： 5.点的三相短路电路和短路容量:(1)三相短路电流周期分量有效值: k （2)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： kA（3）三相短路冲击电流: =25kA（4)第一个周期三相短路全电流有效值: A13k(5）三相短路容量： V（三)计算点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电流和短路容量(kV）1电力系统的电抗： 电缆线路的电抗: 3.

11、电力变压器的电抗:查附表1得因此 绘点短路的等效电路图如下:（附图5)5短路电路总电抗： 点的三相短路电流和短路容量: （1)三相短路电流周期分量有效值： kA （2)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值: kA （3)三相短路冲击电流: kA （4）第一个周期三相短路全电流有效值： A (5）三相短路容量： MVA 短路计算表如附录习题-参考答案所列，此略。4-2 试用标幺制法重作习题4-1。解:(一）确定基准值取MV，kV，kV,而 kAk(二)计算短路电路中各元件的电抗标幺值1电力系统的电抗标幺值 2.电缆线路的电抗标幺值: 3电力变压器的电抗标幺值:查附表得因此 (三)绘短路等效电路图如

12、下：(附图)(四）求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.总电抗标幺值： 2.三相短路电流周期分量有效值： A3三相短路次暂态电流和稳态电流有效值: k4.三相短路冲击电流: A第一个周期三相短路全电流有效值： kA6三相短路容量: M(五)求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总电抗标幺值: .三相短路电流周期分量有效值: A3.三相短路次暂态电流和稳态电流有效值: kA4三相短路冲击电流： kA5.第一个周期三相短路全电流有效值： kA.三相短路容量: 4-3 解：(一)计算380V母线三相短路时所受的最大电动力由习题4-1知,38V母线的短路电流；而接于380

13、V母线的同步电动机的额定电流为kA 由于k，因此需计入该电动机的反馈冲击电流。该电动机的反馈冲击电流为kA因此38母线在三相短路时所受的最大电动力N (二)校验母线短路时的动稳定度380V母线在作用时的弯曲力矩: N该母线的截面系数: 因此该母线在三相短路时受到的计算应力为 P=458MPa而LMY型母线的允许应力为70P4.8Ma,故该母线满足短路动稳定度的要求。4-4 解：已知A,并由附表13查得。因此该母线的最小热稳定截面为: mm而母线实际截面为0,因此该母线满足短路热稳定度的要求。解:根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器,每台容量满足以下两个条件：（1） kVA（2）

14、kA因此初步确定选两台变压器，每台变压器容量为630kA。- 解：该厂补偿后的计算电流为 A因此根据附录表中SN1010型断路器规格,可初步选SN1-1型,其A。查附录表3得S1-10I型断路器的开断电流k,动稳定电流峰值kA。其,不满足要求, 因此改选N1-10II型断路器,其选择校验结果如下表所列,完全合格。故高压断路器规格选为N10-10II100-00型。序号 装设地点的电气条件 SN00II型断路器项目 数 据 项 目 数 据结论1 6kV 10k合格2 14A 000A合格3 20A 31.5kA合格4 2520kA=51kA 80A合格5 合格第五章工厂电力线路及其选择计算 习题

15、解答5 解:查附录表12得25时4根BL-50型铝芯塑料线穿钢管(SC)时,相线截面为的允许电流，穿线钢管内径为mm。PN线截面按选为50。因此所选导线和穿线钢管为： BLV500（395+50）S 7。52 解:查附录表9-5得时5根BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料管（C)时，相线截面为120的允许电流。5根线穿管(PC）直径为0mm。其N线截面按,选为。其PE线截面按,也选为0。因此所选结果为BLV-500-(317PE70)-PC80。5-3解: (一)按发热条件选择导线截面积线路的计算电流为 A查附录表6得C时架空敷设的相线为J-50时,其允许电流A,满足发热条件要求。而其EN线截面

16、不小于相线截面的50%，因此PEN线采用J-5。（二)校验导线的机械强度查附录表4，得8V架空铝绞线的最小允许截面积为6，因此采用LJ35025的架空线路满足机械强度要求。（三)校验线路的电压损耗由附录表2查得：LJ-5的每相电阻线间几何均距为600mm时，L-50的每相电抗。线路全长m。又时,。因此k。由此可求得线路的电压损耗为 V 由此可见，采用LJ-350+5的四根架空导线完全满足允许电压损耗的要求。5- 解：(一)计算线路的负荷功率和电流1. 变压器S-100（）的功率损耗和负荷功率 kW kvar由于时,因此 W 2. 变压器9-500（2）的功率损耗和负荷功率 3. 计算线路的负荷

17、电流 A（二）按经济电流密度选择导线截面查表53得LJ型导线在年最大负荷利用小时为4500时的经济电流密度。因此该线路导线的经济截面为 mm可初步选L70型铝绞线。(三)校验导线的机械强度查附录表14，知10铝绞线（LJ)的最小允许截面为 因此选-70完全满足机械强度要求。(四）校验导线的发热条件查附录表1得J7在时的 。满足发热条件要求。（五)校验线路的电压损耗查附录表12,得LJ-7在50时，；在线距时,。因此线路的电压损耗为 也满足电压损耗的要求,选LJ70是正确的。55 解：(一)按发热条件选择导线截面线路的计算电流为 A查附录表19-得C时明敷的BLX-500型导线截面为25mm时的

18、02AA，即选择导线为B-50-325。(二)校验导线的机械强度查附录表1,知室内明敷或穿管的绝缘铝线的最小允许截面均为2.5m。现导线截面为25m，完全满足机械强度要求。（三)校验线路的电压损耗由于6台4W电动机均匀分布在0m长的线路上，因此可按14W=64k负荷集中在线路长50m-15=5m的末端来计算其线路的电压损耗。 由附录表1查得BLX-0032导线的电阻(按导线温度C计)，（按线距100m计）。而线路的有功功率kW,线路的无功功率kvr。因此线路的电压损耗为=8.57V 完全满足允许电压损耗的要求。第六章 工厂供电系统的过电流保护习题解答 61 解:（一)熔断器及其熔体额定电流的选

19、择熔体额定电流需满足下列两个条件:（1) (2) 查附录表5,选 A,A,即选 RT0-10/50型熔断器。熔断器断流能力的校验：查附录表5,得其 kAkA。满足要求。(二)配电线路导线截面及穿线塑料管内径的选择查附录表195,C时三根单芯线穿塑料管内径6mm的BLV-50型导线的。塑料管（P)内径为20m。即选择的导线和穿线管型号规格为 BLV-00-16m-P20m。62 解：(一)低压断路器的选择查附录表6得,DW6-3型断路器过电流脱扣器,选其。而脱扣电流整定为的3倍，即 (二）断路器过电流保护灵敏度的检验 满足保护灵敏度的要求。63 解:(一)GL15/10型电流继电器动作电流的整定

20、 由，可得 A因此动作电流整定为8A。 (二）速断电流的整定 由,可得速断电流为因此速断电流倍数为： (三）保护灵敏度的检验（1)过电流保护灵敏度的检验由 可得过电流保护灵敏度为 满足保护灵敏度要求。 （）速断电流保护灵敏度的检验由可得速断保护灵敏度为 但因此只能说基本满足速断保护灵敏度的要求。-4 解：(一)后一级继电器K2在A时通过的电流及动作电流倍数通过的电流: 动作电流倍数： （二)KA2继电器在A时的实际动作时间查附录表2的动作特性曲线,在及10倍动作电流动作时间s时,实际动作时间s。(三)前一级继电器A1的实际动作时间按s计，1的实际动作时间s。(四）KA1在A时通过的电流及动作电

21、流倍数通过的电流: 动作电流倍数： (五)前一级继电器KA1的0倍动作电流动作时限按实际动作时间s和动作电流倍数去查附录表20曲线，得其10倍动作电流动作时限应为s，即前一级继电器的0倍动作电流动作时限应整定为0.。65 解:(一)高压配电线首端L-15型电流继电器动作电流的整定变压器一次额定电流： A通过高压配电线的最大负荷电流： 取,因此 A故GL-51型继电器动作电流整定为A。（二）该继电器的10倍动作电流动作时限的整定在短路时继电器的实际动作时间s。按和s 查附录表0，其10倍动作电流动作时限应整定为1.s。但该继电器作为终端保护继电器,按通常规定,其动作时间可整定为0.5s。(三）该

22、继电器速断电流的整定取而A，因此速断电流 A速断电流倍数 (四)过电流保护的灵敏系数取而A，A,因此 满足过电流保护灵敏度要求。（五）电流速断保护灵敏度的检验取而,A，因此 基本满足电流速断保护灵敏度的要求。第七章 工厂供电系统的二次回路和自动装置 习题解答7-1 解:将端子代号直接标注在图上。P1:1标X:1;A1：2标PJR:； PA2：1标X:;2：2标JR：6; PA3：标X：3; PA3：2标R:8; R：1标P1：2； PJR：2标X：5；PJR:3标PJR：8； PR:标X:7; PJR：6标PA2：2; PJR:标X:9；PJR:8标PJR:3和PA3:2;X：1标PA1：1;

23、 X:2标A2:2； ：3标PA3:;X:4 与X:3并联后接地;X:5标PJR:2; X：标JR:4； X:标JR:7。 第八章 防雷、接地与电气安全 习题解答81解：查表8-1得二类防雷建筑物的滚球半径为45,而，因此可求得建筑物屋顶水平面上的保护半径为： 因此该烟囱上的避雷针能保护这一建筑物。8-2 解:（一)需补充的人工接地电阻值查附录表23可知，630kVA的配电变压器低压中性点的接地电阻值要求不大于4，因此需补充的人工接地电阻值为 (二)每根直径0m、长2.5m的钢管垂直打入地下的接地电阻值 （三)确定接地钢管数及接地布置方案根据40/6 ，可初步考虑用根上述钢管打入地下，用4m4

24、mm的扁钢连接,围成一圈，管间距离5m。（四)接地装置的短路热稳定度校验由式（8-3)可求得满足短路热稳定度的连接扁钢最小允许截面积： 现在连接扁钢的截面积为,因此满足短路热稳定度的要求。 第九章 节约用电、计划用电及供电系统的运行维护 习题解答9-1 解:查附录表1得S9-10000型变压器(Yyn0联结）的有关技术数据:,。 因此由式(9-2）得 kvar 由式(9-）得 kar 取,由此由式（9-4)可得变压器的经济负荷： 40kV 因此变压器的经济负荷率为： 92 解：查附表1-1得S9-0/0型变压器的而 因此按式（)可求得变压器的经济负荷为： 由于变电所负荷520kV大于经济负荷3VA,因此以两台变压器并列运行比较经济合理。93 解:(一）选择电流互感器的电流比并联电容器采用联时一次侧的电流为： 由于电流互感器一次电流一般应为的1.52倍，因此电流互感器的电流比宜选为75A。（二)整定GL1型电流继电器的动作电流按式(-11）计算其动作电流，取因此 A故继电器的动作电流整定为5A。