(完整版)工厂供电_第四版课后习题习题答案

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1、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( =15%)； 通风机 4 台，共 5kw；点焊机 3 台，共 10.5kw( =65%)。车间采用 220/380v 三相 四线制（ TN-

2、C）配电。试确定该车间计算负荷P30、Q30、S30和 I30。 解： 对于冷加工机床， Pe=200kW，Kd=0.2,cos =0.5,tan =1.73 P30(1)=KdPe=0.2 200kW=40kW Q30(1)=P30tan =40 1.73kvar=69.2kvar 对于行车组 ,Pe=PN 25 N =5.1 %25 %15 =3.95Kw,Kd=0.15, cos =0.5, tan =1.73 P30(2)= KdPe=0.15 3.95kW=0.59 kW Q30(2)= P30tan =0.59 1.73=1.02kvar 对于通风机组 , Pe= PN=5 kW,

3、 Kd=0.8, cos =0.8, tan =0.75 P30(3)= KdPe=0.8 5Kw=4kW Q30(3)= P30tan =4 0.75kvar=3kvar 对 于 点 焊 机 组 ,Pe= PN 100 N =10.5 %100 %65 =8.47 kW ， Kd=0.35, cos =0.6, tan =1.33 P30(4)= KdPe=0.35 8.47 kW=2.96kW Q30(4)= P30tan =3.94 kvar=3.94 kvar 取需要系数 Kp=0.9,Kq=0.95 总的有功计算负荷为： P30=（P30(1)+P30(2)+P30(3)+P30(4

4、)） Kp =（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)） Kq =（69.2+1.02+3+3.94） 0.95 =77.3（kvar） 视在计算负荷为： S30= 22 3030 QP = 22 3.778 .42 =84.9 视在电流为： I30=S30/3UN=84.9/(1.7320.38)=129 2-3 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

5、和二项式法确定其计算负荷P30、Q30、S30和 I30。 解： 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 =1.73 P30=KdPe=0.2 85kW=17kW Q30=P30tan =17 1.73kvar=29.4kvar S30= P30/ cos =17/0.5kv A=34 kv A I30= S30/3UN=34/(1.7320.38)A=51.7A 二项式法 取 b=0.14,c=0.4 PX=P16=(7.5 4 3+3 )kW=22.5kW P30=KdPe=bPe+cPX =(0.1485+0.4 22.5)kW=20.9kW

6、 Q30=P30tan =20.9 1.73kvar=36.2kvar S30= P30/ cos =20.9/0.5 kvA=41.8 kv A I30= S30/3UN=41.8/(1.730.38)=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 电力系统的电抗：37.0 300 5 .10 22 1 1 AMV kV S U X C 电缆线路电抗： X2=X0l=0.08 4Km=0.32 画出等效电路如下，计算其总阻抗为：69.032.037.0 21 1

7、-k XXX ）（ 画图 （2）计算短路电流和短路容量 短路电流周期分量有效值：kA78.8 69.03 kV5 .10 3 )1( 1 3 1 K C K X U I 短路次暂态电流和稳态电流：kA78.8 )3( 1 )3( )3( K III 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(3 sh I ）（ kA26.13kA78. 851.1 51. 1I )3(3 sh I ）（ 短路容量：AMVkAkVIUS KCK 68.15978. 85.1033 )3( 11 )3( 1 2.求 k-2 点处的短路电流和短路容量（Uc12

8、=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： 4 2 2 1 1 1033. 5 300 4 .0 AMV kV S U X C 电缆线路电抗： X2=X0l 2 1 2 C C U U =0.08 4Km 2 5 .10 4.0 =0.32 电力变压器的电抗： 4 2 2 2 43 1009. 0 800 4.0 100 5 .4 100 % N CK S UU XX 画出等效电路如下，计算其总阻抗为： 4 4 44 4321 )2( 10015.10 2 1009.0 1065.41033.5 /XXXXX K 画图 （2）计算短路电流和短路容量 短路电流周期

9、分量有效值：kA42 10015.103 kV4 .0 3 4 )2( 1 3 2 K C K X U I 短路次暂态电流和稳态电流：kA42 )3( 2 )3( )3( K III 冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： kA28.77kA4284.1 84.1i )3(3 sh I ）（ kA78.45kA4209.1 09.1I )3(3 sh I ）（ 短路容量：AMVkAkVIUS KCK 29424 .033 )3( 21 )3( 1 3-2 解： (1)确定基准值 取 Sd=100MV A，UC1=10.5kV，UC2=0.4Kv 而kA kV AMV U S I c d d 5

10、0.5 5.103 100 3 1 1 kA kV AMV U S I c d d 144 4.03 100 3 2 2 (2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值：X1*=100MV A/ 300MV A=0.3 电缆线路电抗标幺值：X2*=0.08 4km 100MV A/ (10.5kV) 2=0.29 电力变压器的电抗标幺值：X3*=X4*=625. 5 800100 1005. 4 AkV AMV 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 计算总电抗标幺值为：)1( * KX X1*+X2*=0.3+0.

11、29=0.59 短路电流周期分量有效值：kA32.9 59.0 kA50. 5 )1( * 1d 3 1 K K X I I 其它三相短路电流： kA32.9 )3( 1 )3( )3( K III kA77.23kA32. 955. 2 55. 2i )3(3 sh I ）（ kA07.14kA32. 951.1 51. 1I )3( 3 sh I ）（ 短路容量：AMV AMV X S S K K .169 59.0 100 )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 计算总电抗标幺值为：)2( * KXX1*+X2*+X3*/X4*=

12、3.4025 短路电流周期分量有效值：kA42 4025.3 kA144 )2( * 2d 3 2 K K X I I 其它三相短路电流： kA42 )3( 2 )3( )3( K III kA28.77kA4284.1 84.1i )3(3 sh I ）（ kA78.45kA4209.1 09.1I )3( 3 sh I ）（ 短路容量：AMV AMV X S S K K 39.29 4025.3 100 )2( * d )3( 2 3-3 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

13、数大于 2。该母线 上装有一台 500kW 的同步电动机， cos =1 时，=94%。试校验此母线的短路动 稳定度。 解：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IK =42KA，ish=77,3kA；而接于 380V 母 线的感应电动机额定电流为：INM=500kW/( 3 380v10.94)=0.808kA 由于 INM0.01 IK=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：ishM=CKshM IN M=7.810.808=6.3Ka 因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为 F = 3 (ish + ishM)

14、2l10-7/a N/A2 = 3 (77.3+6.3)10320.910-7/0.2 =5447N 校验母线短路时的动稳定度 母线在 F 作用时的弯曲力矩为 M= F l/10=54470.9/10=490(NM) 母线的截面系数为w=b 2/6=(0.08)20.01/6=1.06710-5m3 故母线在三相短路时所受到的计算应力为： c=M/W=490NM/1.06710-5m3=45.910-7Mpa 硬铝母线（ LMY ）型的 a1=70Mpa 所以满足 a1=70Mpac=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

15、 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 ima t /c I = I K =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 ima t /c=42103 6.0 /87=374(mm 2) 而实际截面为 A=8010 mm2=800 mm 2 所以满足 AAmin 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

16、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=2.5520kA=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SN10-10型断路器进行校验下表： 序号装设地点电气条件SN10-10/1000-50 型断路器 项目数据项目数据结论 1 UN 6kA UN10Kv 合格 2 I30 313.78A IN1000A 合格 3 IK （3） 20kA I31.5kA 合格 4 ish(3)51kA imax80kA 合格 5 I(3)2tima 440 It