1、莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2版 思考题与习题解答 提示 目 录 第一章 思考题与习题 . 1 第二章 思考题与习题 . 5 第三章 思考 题与习题 . 10 第四章 思考题与习题 . 15 第五章 思考题与习题 . 21 第六章 思考题与习题 . 27 第七章 思考题与习题 . 30 第八章 思考题与习题 . 33 第九章 思考题与习题 . 36 第十章 思考题与习题 . 39 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 1 第一章 思考题与习题 1-1 火 力发 电 站 、水 电站 及核电 站 的电力生产和能量转换过程有何异同？ 解答提示 ： 参见本章第一节 一、电
2、力系统的构成。 1-2 电力系统由哪几部分组成？各部分有何作用？电力系统的运行有哪些特点与要求？ 解答提示 ： 参见本章第一节 一、电力系统的构成；二、电力系统运行的特点与要求。 1-3 简述确定用户供配电系统电压等级的原则。为什么说在 负荷密度较高的地区 ， 20kV 电压等级 的 技术经济指标比 10kV 电压等级高 ？ 解答提示 ： 参见本章第二节 二、电力系统各级标称电压的适用范围。 与传统的 10kV 配电网相比， 20kV 配电网电压供电 容量 提高 1 倍 ，线路电压损失则下降 50%； 而 输送同等功率 时 ，线路能耗下降 75%，线路电压损失下降75%。 在负荷密度高的地区，
3、 由于 20kV 供电半径增大，可减少 110kV 变电站数量， 而设备 及线路 绝缘成本增加不多，总体建设投资减少 。 1-4 电力系统中性点 接地 方式主要有哪几种？ 试分析 当系统发生单相接地时在接地电流、非故障相电压、设备绝缘要求、向异相接地故障发展的可能性、接地故障的继电保护、接地故障时的供电中断情况等方面 的特点 ？ 解答提示 ： 参见本章第三节。各 系统发生单相接地时 的特点比较见下表： 项 目 不接地 系统 直接接地 系统 低电阻接地 系统 消弧线圈接地 系统 接地电流 小（对地电容电流） 最大（接近三相短路电流） 中等 （ 100A1000A） 最小（残流） 非故障相电压 大
4、， Un（线电压） 最小， 80%Un 80%100 Un 大， Un 设备绝缘要求 最高，全绝缘 最低，可采用分级绝缘 比不接地系统低 高，全绝缘 向异相接地故障发展的可能性 最大 最小 小 中 接地故障的继电保护 需要专门技术， 不够可靠 简单可靠 简单可靠 需要专门技术，通常只 作 用于信号 接地故障时的供电中断情况 在能够自然熄弧时， 不需跳闸 立即跳闸 立即跳闸 自然熄弧，但永久故障仍需跳闸 1-5 什么是低压配电 TN 系统 、 TT 系统 和 IT 系统 ？各有什么特点？ 各适用于什么场合？ 解答提示 ： 参见本章第三节 五、 低压配电系统导体的配置与系统接地 。 莫岳平、翁双安
5、编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 2 1-6 如何区别 TN-S 和 TN-C-S 系统？为什么 当电源采用 TN 系统时，从建 筑物总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路 应 采用 TN-S 系统 ？ 解答提示 ： 参见本章第三节 图 1-10。 当电源采用 TN 系统时，建筑物内必须采用 TN-S 系统，这是由于正常的负荷电流只应沿中 性导体 N 流回，不应使有的负荷电流沿 PE 导体 或与 PE 导体 有连接的导体流回，否则，这些电流会干扰正常运行的用电设备。 1-7 为什么 采用 TN-C-S 系统时，当 PE 导体与 N 导体从某点分开后不应再合并，且 N 导体不应再接
6、地 ？ 解答提示 ： 参见本章第三节 图 1-10。 当 PE 导体与 N 导体从某点分开后 ，若 再合并 或 N 导体再接地 ，则导致PE 导体或接地 导体中出现正常负荷电流的分流，引起电磁干扰 、 剩余电流保护 器 误动作 等 。 1-8 电力负荷分级的依据是什么？各级电力负荷对供电有何要求？ 解答提示 ： 参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求 。 1-9 常用应急电源有几种？各适用于什么性质的重要负荷？ 解答提示 ： 参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求 。 1-10 应急电源与备用电源有什么不同？为什么 GB 50052 2009 规定备用电源的负荷严禁接入应急供电系统？
7、解答提示 ： 参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求 。备用电源与应急电源是两个完全不同用 途的电源。应急电源又称安全设施电源，是为了人体和家畜的健康和安全，以及避免对环境或其他设备造成损失的电源。从保证安全角度考虑， 备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。 1-11 什么是分布式电源？与一般中小型燃煤电厂有何区别？ 解答提示 ： 参见本章第五节。 1-12 简述 光伏电源系统 的关键技术及其在我国的应用情况。 解答提示 ： 参见本章第五节 二、太阳能光伏电源系统的应用 。上网了解 光伏电源系统 在我国的应用情况。 1-13 试确定图 1-17 所示电力系统中各变压器一、二次 绕组 的额定电
8、压。 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 3 解答提示 ： 参见本章 第二节 一、标准电压 。 T1 10.5 kV/121kV， T2 10.5 kV/0.4kV， T3 110 kV/10.5kV，T4 10 kV/0.4kV。 1-14 试确定图 1-13 所示大型用户供 配 电系统中总降压变压器和 配电 变压器一、二次侧的额定电压。 解答提示 ： 总降压变压器 35 110kV/6.3 10.5 kV，配电 变压器 6 10 kV/0.4 kV。 1-15 某 110/10kV 变电站 10kV 系统 中性点不接地， 现进行 10kV 电网改造，规划建设 钢
9、筋混凝土杆塔的架空线路 （无避雷线） 总长度 约 20km、 电缆线路总长度 约 20km，试估算 该 系统 在线路 发生单相接地故障时的接地电容电流，并判断其中性点是否需要改为 谐振 接地 方式 。 设变电站 10kV 电气装置增加的接地电容电流值约为线路计算值的16%。 解答提示 ： 参见本章第三节 一、中性点不接地系统 。 根据公式（ 1-2），线路 的接地电容电流 约 为-3C1 10 kV 2. 7 10 20 km 0. 1 20 km = 20 .5 4AI ， 整个 系统 的接地电容电流值约为 C1 =20.54A 1+16%I （ ） =23.83A ，大于 10A。 依据
10、GB/ T50064 2014 规定 ， 应采用 中性点谐振 接地方式。 1-16 当上题 110/10kV 变电站 10kV 系统采用谐振 接地 方式时，试确定消弧线圈容量。若再考虑变电站用电100kVA，则需要装设的连接消弧线圈的专用接地变压器（兼作站用变压器）的容量是多少？ 解答提示 ： 参见本章第三节 二、中性点谐振接地系统 。根据公式（ 1-5 ），消弧线圈的补偿容量为r 1 . 3 5 2 3 . 8 3 A 1 0 k V 3 = 1 8 5 . 7 4 k V AQ 。 再考虑变电站用电 100kVA，则需要装设的专用接地变压器容量 取 为 315 kVA。 1-17 某 城市
11、 110/20kV 变电站 20kV 系统全部由电缆线 路构成， 中性点 采用低电阻 接地 方式 ， 接地电阻为 20 欧。试计算该 20kV 电网的单相接地电流和接地电阻器消耗的功率是多少？ 图 1-17 习题 1-13 图 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 4 解答提示 ： 参见本章第三节 三 、中性点 电阻 接地系统 。 根据公式（ 1-8），该 20kV 电网的单相接地电流为3d 1 0k V 1 0 = 5 7 7 .3 7 A3 2 0I ， 根据公式（ 1-10 ） 和 公 式 （ 1-6 ）， 接 地 电 阻 器 消 耗 的 功 率 为r 1 0
12、k V1 . 0 5 5 7 7 . 3 7 A = 3 5 0 0 . 2 2 k W3P 。 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 5 第二章 思考题与习题 2-1 用电设备按工作制分哪几类？各有何工作特点？ 如何确定设备功率？ 解答提示 ： 参见本章第一节 二、用电设备工作制 及设备功率的计算 。 2-2 什么是负载持续率？为什么断续周期工作制设备功率与负载持续率有关？ 解答提示 ： 参见本章第一节 二、用电设备工作制及设备功率的计算 。 2-3 什么是计算负荷？确定计算负荷的有关系数有哪些？ 解答提示 ： 参见本章第一节 一、计算负荷概念 和 四、确定计算负荷
13、的系数 。 2-4 试比较 需要系数法 、 利用系数法 和单位指标 法 的算法基础、特点、步骤、精度及 适用场合 。 解答提示 ： 参见本章第二节。 需要系数法 精度一般、用电设备台数少时误差 较 大； 利用系数法 精度高；单位指标 法 靠定性分析难以提高计算精度。 2-5 什么是尖峰电流？尖峰电流与计算电流同为最大负荷电流，各在性质上和用途上有哪些区别？ 解答提示 ： 参见本章第一节和第四节。 2-6 在供配电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？ 解答提示 ： 参见本章第五节 四、无功补偿装置的装设位置 。 2-7 通过哪些技术措施可降低供配电系统的电能损耗？ 解答提示
14、 ： 参见本章第七节 三、电能节约的技术措施 。 2-8 某设备机房共有 11 台 380V 的水泵，其中 2 台 7.5kW、 3 台 5kW、 6 台 15kW，试求该水泵设备组的计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 参见例题 2-1，采用需要系数法。查附录表 1，取 Kd 0.75、 cos 0.8、 tan 0.75。 计算可得 Pe 120kW， Pc=90 kW， Qc 67.5kvar， Sc 112.5kVA， Ic 170.93kVA。 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 6 2-9 某高校实训车间 380V 线路上，接有 小批
15、生产的金属 冷加工机床 40 台共 100kW，通风机 5 台共 7.5 kW，电阻炉 5 台共 8 kW， 试用需要系数法确定该车间 配电线路 的计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 参见例题 2-2， 计算 结果见 下表： 序号 用电设备 名称 台数 设备功率 e/kWP Kd cos tan 计算负荷 c/kWP c/kvarQ c/kVAS c/AI 1 冷加工机床 40 100 0.16 0.5 1.73 16 27.7 2 通风机 5 7.5 0.8 0.8 0.5 6 4.5 3 电阻炉 5 8 0.7 0.98 0.20 2.6 1.1 小 计 24.6 3
16、3.3 合计 取 p=0.95K ； q=0.97K 26.2 32.3 41.6 63.2 2-10 有一生产车间，拥有大批生产的金属冷加工机床电动机 52 台，共 200kW；桥式起重机 4 台，共 20.4kW（ 15%）； 通风机 10 台，共 15kW；点焊机 12 台，共 42.0kW（ 65%）。车间采用 220/380V 三相四线制供电。试用需要系数法确定该车间的计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 参见例题 2-2，计算结果见下表： 序号 用电设备 名称 台数 设备功率 e/kWP Kd cos tan 计算负荷 c/kWP c/kvarQ c/kVAS
17、c/AI 1 冷加工 机床电 动 机 52 200 0.16 0.5 1.73 32.0 55.4 2 桥式起重机 4 20.4（ 15%） 15.8（ 25%） 0.15 0.5 1.73 2.4 4.1 3 通风机 10 15 0.8 0.8 0.75 12.0 9.0 4 点 焊机 12 42（ 65%） 33.86（ 100%） 0.35 0.60 1.33 11.9 15.8 小 计 58.2 84.3 合计 取 p=0.92K ； q=0.95K 53.6 80.1 96.4 146.5 2-11 某公寓楼 200 户，每户设备功率按 6kW 计，另有公共照明 20kW，会所中央空
18、调 40kW 3 套（通常用 2套，最热月可能用 3 套），生活水泵 20kW 3 台（其中 1 台备用），电梯 10kW 2 套。 试用需要系数法确定该 公寓楼的计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 参见例题 2-3，备用设备功率 不应计入。计算结果见下表： 序号 用电设备 名称 台数 设备功率 e/kWP Kd cos tan 计算负荷 c/kWP c/kvarQ c/kVAS c/AI 1 居民用电 200 1200 0.45 0.9 0.48 540.0 261.5 2 公共照明 20 1 0.9 0.48 20.0 9.7 3 会所中央空调 3 120 0.7 0
19、.8 0.75 84.0 63.0 4 生活水泵 2 40 0.8 0.8 0.75 32.0 24.0 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 7 5 电梯 2 20 0.5 0.6 1.33 10.0 13.3 小 计 1400 686.0 371.6 合计 取 p=0.90K ； q=0.93K 0.44 617.4 345.5 707.5 1075.4 2-12 两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额定 功率 均为 180kW。第一组单台容量相同，每台为 4.5kW；第二组为 30kW4 台 ， 20kW1 台 ， 10kW2 台 ， 5kW4
20、台 。试用利用系数法分别求 这 两组用电设备的计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 并分析 两组用电设备总额定 功率相同而计算负荷不同的原因。 解答提示 ： 参见例题 2-4， 计算结果比较见下表： 序号 用电设备 名称 设备功率 e/kWP Ku tan Pav Qav neq Km 计算负荷 c/kWP c/kvarQ c/kVAS c/AI 1 第一组设备 180 0.12 1.73 21.6 37.37 40 1.45 31.3 54.2 62.6 95.1 2 第二组设备 180 0.12 1.73 21.6 37.37 7.5 2.64 57.0 98.7 114.0 173
21、.2 第二组 用电设备 计算负荷较大，是因为 台数少而各台设备功率相差悬殊 所 导致。 2-13 现有 9 台单相电烤箱，其中 1kW 4 台， 1.5kW 3 台， 2kW 2 台。试合理分配上述各电烤箱于 220/380V的线路上，并计算其等效三相计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。 最大负荷相 所接的单相设备功率 为 4.5 kW， 根据公式（ 2-26）， 其等效三相设备功率为 13.5 kW。查附录表 1 得 d 0.7K ， cos 0.98 ，tan 0.20 ，因 此，根据公式（ 2-12
22、）公式（ 2-15）， Pc=9.45kW、 Qc=1.89kvar、 Sc=9.64kVA、 Ic=14.65A。 2-14 某 6 层住宅楼有 4 个单元，每单元有 12 户，每户设备功率按 8kW 计。每户采用单相配电，每单元采用三相配电。试用需要系数法计算各 户、各 单元及整栋楼的计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 由于负荷 性质 单一， 均可 根据公式（ 2-12）公式（ 2-15）计算，查附录表 4 得 dK 值， cos 0.9 。 计算结果见下表： 序号 用电设备 名称 配电相 数 设备功率 e/kWP Kd cos tan 计算负荷 c/kWP c/kv
23、arQ c/kVAS c/AI 1 每户 1 8 1 0.9 0.48 8.0 3.9 8.9 40.5 2 每单元 3 96 0.95 0.9 0.48 91.2 44.2 101.3 154.0 3 整栋楼 3 384 0.55 0.9 0.48 211.2 102.3 234.7 356.7 2-15 某用户拟建一座 10/0.38kV 变电所，装设一台变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为 750kW，无功计算负荷为 720kvar。为 了使变电所高压侧功率因数不低于 0.9，如果在低压侧装设并联电容器补偿时，需装设多少补偿容量？并选择电容器组数及每组容量。 无功 补偿前 与无功补偿
24、后变电所高压侧 的 计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic 各为莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 8 多少 ？ 解答提示 ： 参见例题 2-5， 计算结果见下表： 计算点 计算负荷 Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA Ic/A cos 无功功率 补偿前 变电所低压侧 计算负荷 750.0 720.0 1039.7 1580.3 0.72 配电变压器功率损耗 10.4 52.0 变电所高压侧 计算负荷 760.4 772.0 1083.6 62.5 0.70 低压集中 补偿容量 Qr.C/kvar Qr.C 750（ tan arccos0.72 tan a
25、rccos0.92） 403.5 实际取 20 组 20 kvar 400 kvar 400 无功功率 补偿 后 变电所低压侧 计算负荷 750.0 320.0 815.4 1239.4 0.92 配电变压器功率损耗 8.2 40.8 变电所高压侧 计算负荷 758.2 360.8 839.6 48.4 0.90 2-16 某 35/10kV 总降压变电所， 10kV 母线上 接有 下列负荷： 1#车间 配电 变电所 1700kW j800kvar； 2#车间 配电 变电所 1840kW j900kvar； 3#车间 配电 变电所 1560kW j760kvar； 4#车间 配电 变电所 17
26、60kW j840kvar。 5#空压机房有 4 台 10kV 空气压缩机共 1000kW（ Kd=0.75， cos =0.80）。 10kV 母线侧安装的无功补偿装置容量为 1200 kvar。试计算该总降压变电所 35kV 侧 的 计算负荷 Pc、 Qc、 Sc 和 Ic。 解答提示 ： 参 见本章第六节 ， 计算结果见下表： 序号 用电设备 名称 设备功率 e/kWP Kd cos 计算负荷 c/kWP c/kvarQ c/kVAS c/AI 1 1#车间 配电 变电所 0.90 1700 800 1878.8 108.5 2 2#车间 配电 变电所 0.90 1840 900 204
27、8.3 118.3 3 3#车间 配电 变电所 0.90 1560 760 1735.3 100.2 4 4#车间 配电 变电所 0.90 1760 840 1950.2 112.6 5 5#空压机房 1000 0.75 0.80 750 562.5 937.5 54.1 小 计 7610.0 3862.5 合计 取 p=0.85K ； q=0.93K 0.87 6468.5 3592.1 7399.0 427.2 无功功率补偿 1200 总降压变电所 35kV 侧 0.94 6468.5 2392.1 6896.6 398.2 2-17 已知题 2-15 中变电所的变压器型号为 S11-10
28、00/10， Dyn11 联结。 变压器技术数据见附录表 14。 若该变电所年最大负荷利用小时数 Tmax 5000h，试求该变压器在无功补偿前后的年 有功 电能损耗。 解答提示 ： 根据公式（ 2-40）和公式（ 2-53）， 计算结果见下表： 计算点 变压器功率损耗 Sr.T=1000kVA Sc/kVA c PT/kW cos Tmax /h Wa/kWh 0/kWP k/kWP 补偿前 1.15 10.3 1039.7 1.04 12.29 0.72 5000 3700 51294 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解 答提示 9 补偿后 1.15 10.3 815.
29、4 0.82 7.99 0.92 5000 3400 33621 2-18 某变电所 有两台 Dyn11 联结的 SCB10-1000/10 型变压器并列运行，而目前变电所负荷只有 800kVA。问是采用一台变压器运行还是两台运行较为经济合理？（取 Kq 0.04） 解答提示 ： 根据公式（ 2-41）、公式（ 2-42）和公式（ 2-56）， 变电所负荷 稳定， KT =1。 计算结果见下表： 变压器功率损耗 Sr.T=1000kVA 0/kvarQ k/kvarQ KT Kq Scr /kVA Sc /kVA 0/kWP k/kWP %0I k%U 1.77 8.13 0.9 6.0 9 60 1 0.04 633 800 当实际负荷大于临界负荷 ， 采用 两 台变压器运行较为经济合理 。
