工厂供电-刘介才版-课后习题答案

第一章1、工厂供电对工业生产有何重要作用?对工厂供电工作有哪些基本要求?重要作用:现代社会是建立在电能应用的基础之上的，电能在产品成本中所占的比重一般很小(除电化等工业外)，其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度。如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。基本要求：1、安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2、可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。3、优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。2、工厂供电系统包括哪些范围?变电所和配电所的任务有什么不同?什么情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式?工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统,包括工厂内的变配电所和所有的高低压供电线路。配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。3、什么叫电力系统、电力网和动力系统?建立大型电力系统有哪些好处?电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称为动力系统。建立大型电力系统或联合电网，可以更经济合理地利用动力资源，减少燃料运输费用，减少电能消耗，降低发电成本，保证供电质量（即电压和频率合乎规范要求），并大大提高供电可靠性。4、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求?工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。规定：频率偏差正负0.2Hz电压偏差正负5%电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示。5、三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式?中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点?中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。中性点非直接接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。中性点经阻抗接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。中性点直接接地系统单相接地时，另两相对地电压不变，变成单相接地短路。6、低压配电系统中的中性线(N线)、保护线(PE线)和保护中性线(PEN线)各有哪些功能?TN—C系统、TN—S系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用?中性线(N线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地。保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。TN—C系统：其中的N线与PE线全部合为一根PEN线。PEN线中可有电流通过，因此对某接PEN线的设备产生电磁干扰。主要于我国低压配电系统中应用最为普普遍，但不适于对安全和抗电磁干扰要求高的场所。TN—S系统：其中的N线与PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接PE线。主要用于对安全较高（如潮湿易触电的浴室和居民住宅等）的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所。TN-C-S系统：该系统的前一部分全部为TN-C系统，而后边有一部分为TN-C系统，有一部分则为TN-S系统，其中设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。主要用于安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所。TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。第二章—11、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求?一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。2、工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性?工作制分三类：（1）连续工作制，（2）断续周期工作制，（3）短时工作制负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续率表征断续周期工作制的设备的工作特性。%100Tt3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数?最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。年度最大负荷maxP：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合?计算负荷的方法：需要系数法：确定计算负荷的基本方法,常用。二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。5、什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用途?尖峰电流pkI是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。计算题1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用需要系数法求其计算负荷。解：此机床组电动机的总容量为105.11738435.7kWkWkWkWPekW5.120查附录表1得Kd=0.16~0.2(取0.2)，73.1tan,5.0cos有功计算负荷kWkWP1.245.1202.030无功计算负荷var7.4173.11.2430kkWQ视在计算负荷AkVkWS2.485.01.2430计算电流AkVAkVI2.7338.032.48302、某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW（其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷（1）金属切削机床组查附录表1，取Kd=0.2，73.1tan,5.0cosP30（1）=0.2×50=10kWQ30（1）=10×1.73=17.3kvar（2）通风机组Kd=0.8，75.0tan,8.0cosP30（2）=0.8×3=2.4kWQ30（2）=2.4×0.75=1.8kvar（3）电阻炉Kd=0.7，0tan,1cosP30（3）=0.7×2=1.4kWQ30（3）=0因此总的计算负荷为（取K∑p=0.95，K∑q=0.97）P30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1kWQ30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5kvarS30=AkVAkV7.225.181.1322I30=AkVAkV5.3438.037.22在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。序用电设备组名称台数n容量需要系数costan计算负荷号kWPeKdkWp30var30kQAkVS30AI301金属切削2050O.20.51.731017.3机床2通风机23O.80.80.752.41.83电阻炉120.7101.40235513.819.1车间总计取K∑p=0.95K∑q=0.9713.118.522.734.53、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用二项式法来确定机床组的计算负荷。解：由附录表1查得73.1tan,5.0cos,5,4.0,14.0xcb。设备总容量为Pe=120.5kW。x台最大容量的设备容量为Px=P5=7.5kW×3+4kW×2=30.5kW有功计算负荷为P30=0.14×120.5Kw+0.4×30.5Kw=29.1Kw无功计算负荷为Q30=29.1Kw×1.73=50.3kvar视在计算负荷为AkVkWS2.585.01.2930计算电流为AkVAkVI4.8838.032.58304、某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW（其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定机修车间380V线路的计算负荷。解：先求各组的ebP和xcP（1）金属切削机床组由附录表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，cos=0.5，tan=1.73，)1(ebP=0.14×50kw=7kW)1(xcP=0.4（7.5kw×1+4kw×3+2.2kw×1）=8.68kw（2）通风机组查附录表1得b=0.65，c=0.25，x=5，cos=0.8，tan=0.75，)2(ebP=0.65×3kw=1.95kw)2(xcP=0.25×3kw=0.75kw（3）电阻炉查附录表1得b=0.7，c=0，x=0，cos=1，tan=0，故)3(ebP=0.7×2kw=1.4kw)3(xcP=0以上各组设备中，附加负荷以)1(xcP为最大，因此总计算负荷为P30=（7+1.95+1.4）+8.68=19kwQ30=（7×17.3+1.95×0.75+0）+8.68×1.73=28.6kvarS30=AkVAkV3.346.281922I30=AkVAkV1.5238.033.34从计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得比较多，这也更为合理。按一般工程设计说明书要求，以上计算可列成下表所示电力负荷计算表。序用电设备组名称设备台数容量二项式系数costan计算负荷号总台数最大容量台数kWPekWPxbckWp30var30kQAkVS30AI30l切削机床2055021.7O．140.40.51.737+8.6812.1+15.02通风机25330.65O．250.8O.751.95+0.751.46+0.563电阻炉1O2O0.70101.40总计23551928.634.352.1第二章—25、如图所示220/380V三相四线制线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，1台20kW接于C相。另有380V单相对地焊机4台，其中2台14kW（ε=100%）接于AB相间，1台20kw（ε=100%）接于BC相间，1台30kW（ε=60%）接于CA相间。试求此线路的计算负荷。解：（1）电热干燥箱