工厂供电-第四版-课后习题习题答案

第一章习题1-1试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。解：T1：6.3/121kv；WL1：110KV；WL2：35KV。1-2试确定图1-24所示供电系统中各发电机和各变压器的额定电压。解：G：10.5kV；T1：10.5/38.5kV；T2：35/6.6kV；T3：10/0.4kV。第二章习题2-2某机修车间,拥有冷加工机床52台，共200kw；行车一台，共5.1kw(ε=15%)；通风机4台，共5kw；点焊机3台，共10.5kw(ε=65%)。车间采用220/380v三相四线制（TN-C）配电。试确定该车间计算负荷P30、Q30、S30和I30。解：①对于冷加工机床，Pe=200kW，Kd=0.2,cos=0.5,tan=1.73P30(1)=KdPe=0.2×200kW=40kWQ30(1)=P30tan=40×1.73kvar=69.2kvar②对于行车组,Pe=PN25N=5.1%25%15=3.95Kw,Kd=0.15,cos=0.5,tan=1.73P30(2)=KdPe=0.15×3.95kW=0.59kWQ30(2)=P30tan=0.59×1.73=1.02kvar③对于通风机组,Pe=PN=5kW,Kd=0.8,cos=0.8,tan=0.75P30(3)=KdPe=0.8×5Kw=4kWQ30(3)=P30tan=4×0.75kvar=3kvar④对于点焊机组,Pe=PN100N=10.5×%100%65=8.47kW，Kd=0.35,cos=0.6,tan=1.33P30(4)=KdPe=0.35×8.47kW=2.96kWQ30(4)=P30tan=3.94kvar=3.94kvar取需要系数K∑p=0.9,K∑q=0.95总的有功计算负荷为：P30=（P30(1)+P30(2)+P30(3)+P30(4)）×K∑p=（40+0.59+4+2.96）×0.9=42.8（kW）总的无功计算负荷为：Q30=（Q30(1)+Q30(2)+Q30(3)+Q30(4)）×K∑q=（69.2+1.02+3+3.94）×0.95=77.3（kvar）视在计算负荷为：S30=223030QP=223.778.42=84.9视在电流为：I30=S30/3UN=84.9/(1.732×0.38)=1292-3有一380v三相线路，供电给35台小批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7.5kW，4kW3台，3kW12台。试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷P30、Q30、S30和I30。解：㈠需要系数法对于小批生产的冷加工机床电动机，取Kd=0.2，cos=0.5，tan=1.73P30=KdPe=0.2×85kW=17kWQ30=P30tan=17×1.73kvar=29.4kvarS30=P30/cos=17/0.5kv·A=34kv·AI30=S30/3UN=34/(1.732×0.38)A=51.7A㈡二项式法取b=0.14,c=0.4PX=P16=(7.5×4×3+3×)kW=22.5kWP30=KdPe=bPe+cPX=(0.14×85+0.4×22.5)kW=20.9kWQ30=P30tan=20.9×1.73kvar=36.2kvarS30=P30/cos=20.9/0.5kv·A=41.8kv·AI30=S30/3UN=41.8/(1.73×0.38)=63.8A第三章习题3-1解：画出短路计算电路如下：画图1.求k-1点处的短路电流和短路容量（Uc12=10.5kV）(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：37.03005.102211AMVkVSUXC②电缆线路电抗：X2=X0l=0.08×4Km=0.32③画出等效电路如下，计算其总阻抗为：69.032.037.0211-kXXX）（'画图（2）计算短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值：kA78.869.03kV5.103)1(131KCKXUI②短路次暂态电流和稳态电流：kA78.8'')3(1)3()3(KIII③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：kA39.22kA78.855.2''55.2i)3(3shI）（kA26.13kA78.851.1''51.1I)3(3shI）（④短路容量：AMVkAkVIUSKCK68.15978.85.1033)3(11)3(12.求k-2点处的短路电流和短路容量（Uc12=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：422111033.53004.0'AMVkVSUXC②电缆线路电抗：X2'=X0l212CCUU=0.08×4Km25.104.0=0.32③电力变压器的电抗：4222431009.08004.01005.4100%NCKSUUXX④画出等效电路如下，计算其总阻抗为：44444321)2(10015.1021009.01065.41033.5//''XXXXXK画图（2）计算短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值：kA4210015.103kV4.034)2(132KCKXUI②短路次暂态电流和稳态电流：kA42'')3(2)3()3(KIII③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：kA28.77kA4284.1''84.1i)3(3shI）（kA78.45kA4209.1''09.1I)3(3shI）（④短路容量：AMVkAkVIUSKCK29424.033)3(21)3(13-2解：(1)确定基准值取Sd=100MV·A，UC1=10.5kV，UC2=0.4Kv而kAkVAMVUSIcdd50.55.103100311kAkVAMVUSIcdd1444.03100322(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*=100MV·A/300MV·A=0.3②电缆线路电抗标幺值：X2*=0.08×4km×100MV·A/(10.5kV)2=0.29③电力变压器的电抗标幺值：X3*=X4*=625.58001001005.4AkVAMV画出等效电路如下，“画图”（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：)1(*KXX1*+X2*=0.3+0.29=0.59②短路电流周期分量有效值：kA32.959.0kA50.5)1(*1d31KKXII③其它三相短路电流：kA32.9'')3(1)3()3(KIIIkA77.23kA32.955.2''55.2i)3(3shI）（kA07.14kA32.951.1''51.1I)3(3shI）（④短路容量：AMVAMVXSSKK.16959.0100)1(*d)3(1（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路容量①计算总电抗标幺值为：)2(*KXX1*+X2*+X3*//X4*=3.4025②短路电流周期分量有效值：kA424025.3kA144)2(*2d32KKXII③其它三相短路电流：kA42'')3(2)3()3(KIIIkA28.77kA4284.1''84.1i)3(3shI）（kA78.45kA4209.1''09.1I)3(3shI）（④短路容量：AMVAMVXSSKK39..294025.3100)2(*d)3(23-3设习题3-1所述工厂变电所380v侧母线采用80×10mm2的LMY铝母线，水平平放，两相相邻母线轴线间距为200mm，档距为0.9m，档数大于2。该母线上装有一台500kW的同步电动机，cos=1时，η=94%。试校验此母线的短路动稳定度。解：⑴计算母线短路时所受的最大电动力由题3-1可知，380v母线的短路电流IK⑶=42KA，ish⑶=77,3kA；而接于380V母线的感应电动机额定电流为：IN·M=500kW/(3×380v×1×0.94)=0.808kA由于IN·M0.01IK⑶=0.42，所以要计入感应电动机反馈电流的影响。该电动机的反馈电流冲击值为：ish·M=CKsh·MIN·M=7.8×1×0.808=6.3Ka因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为F⑶=3(ish⑶+ish·M)2·l×10-7/aN/A2=3[(77.3+6.3)×103]2×0.9×10-7/0.2=5447N⑵校验母线短路时的动稳定度母线在F⑶作用时的弯曲力矩为M=F⑶l/10=5447×0.9/10=490(N·M)母线的截面系数为w=b2/6=(0.08)2×0.01/6=1.067×10-5m3故母线在三相短路时所受到的计算应力为：бc=M/W=490N·M/1.067×10-5m3=45.9×10-7Mpa硬铝母线（LMY）型的бa1=70Mpa所以满足бa1=70Mpa≥бc=45.9Mpa的条件。3-4设习题所述380V母线短路保护动作时间为0.05s，低压断路器的短路时间为0.05s。试校验此母线的短路热稳定度。解：最小允许截面Amin=I∞⑶imat/cI∞⑶=IK⑶=42kA，由附录表7可得c=87而tima=tk+0.05s=top+toc+0.05=0.5+0.05+0.05=0.6s所以Amin=I∞⑶imat/c=42×103×6.0/87=374(mm2)而实际截面为A=80×10mm2=800mm2所以满足A≥Amin的短路热稳定度要求。第四章习题4-1某厂的有功计算负荷为3000kW，功率因素经补偿后达到0.92。该厂6kV进线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s，断路器断路时间为0.2s。该厂高压配电所6kV母线上的Ik（3）=20k。试选择该高压断路器的规格。解：由题意可得，计算容量S30=P30/cos∅=3000/0.92=3260.87kV∴I30=S30/(3UN)=3260.87/(3×6)kV=313.78A而冲击电流ish(3)=2.55Ik=2.55×20kA=51kA又I∝(3)2tima=(20kA)2×(0.9s+0.2s)=440由以上计算，并根据我国生产的高压户内少油断路器型式，初步选用SN10-10型。下面根据以上计算，对SN10-10Ⅱ型断路器进行校验下表：序号装设地点电气条件SN10-10Ⅱ/1000-50型断路器项目数据项目数据结论1UN6kAUN10Kv合格2I30313.78AIN1000A合格3IK（3）20kAI∝31.5kA合格4ish(3)51kAimax80kA合格5I∝(3)2tima440It2t31.5424=3969合格所以，应该选择SN10-10Ⅱ/1000-50型高压户内少油断路器。4-2某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780kV·A，其中一、二级负荷有460kV·A。试初步选择变电所主变压器的台数和容量。已知当地的年平均气温为+25℃。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SN·T=(0.6-0.7)×780kV·A=(468-546)kV·A,因此初选容量为500kV·A，又当地的年平均气温为+25℃，所以，实际容量为：TNarT)S100208%(1S－－－=（0.92-0.05）×500kV·A=435kV·A460kV·A,不满足一、二级负荷要求，因此不合适。4-3某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有S9-1000/10型变压器一台。现负荷