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
2、- 第四章 短路 电流计算及变配电所电气设备选择 习题解答 - 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 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 10.5kV。变压器 1 的二次侧额定电 压应比线路 L1 末端变压器2 的一次额定电压高 10，即为 242kV。故变压器 1 的额定电压应为 10.5 242kV。 线
3、路 WL1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 L2 的额定电压应为 35kV，因为变压器 T2 二次侧额定电压为38.5kV，正好比 35kV 高。 解： 发电机的额定电压 应比 6线路额定电压高，因此发电机的额定电压应为 6.3。 变压器的一次 额定电压应与发电机的额定电压相同，故其一次额定电压应为 6.3。 的二次额定电压 应比 35线路额定电压高，故其二次额定电压应为 38.5。 因此变压器的额定电压应为6.3 38.5。 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 35kV。的二次额定电压应比 10kV电网电压高，即其二
4、次额定电压应为 11kV。因此变压器的额定电压应为 35 11kV。 变压器的一次额定电压应与 6kV 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 220 380电压高，即其二次额定 线 电压应为 0.4kV。 因此变压器 T 3 的额定电压应为 6 / 0.4kV。 解： 该变电所白天的电压偏差按式（ 1-4）计算为： 3 6 0 3 8 0% 1 0 0 % 5 . 2 6 %380VVU V 该 变 电 所 晚 上 的 电 压 偏 差 按 式 （ 1-4 ） 计 算 为 ：4 1 0 3 8 0% 1 0 0 % 7 . 8 9 %380VVU V 因此该变电
5、所昼夜的电压偏差范围为 -5.26% +7.89%。 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。 1-4 解： 该 系 统 的 接 地 电 容 电 流 按 式 （ 1-3 ） 计 算 为 ：1 0 ( 4 0 3 5 2 5 ) 2 6 . 1350CI A A 由于 CI 30A，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 3-1 解：（一）机床组计算负荷：查附表 8 得 dK =0.18 0.25(取0.2),c o s 0 .5
6、 , ta n 1 .7 3 ,因此 30.1 0 .2 8 0 0 1 6 0P kW kW 30.1 1 6 0 1 . 7 3 2 7 7 v a rQ k W k 2230.1 16 0 27 7 32 0S k VA k VA 3 0 .1 3 2 0 1 0 0 0 4863 3 8 0 VAIAV( 二 ) 通 风 机 组 计 算 负 荷 : 查附表 8 得 0.7 0.8dK ( 取0.8), c o s 0 .8 , ta n 0 .7 5 ,因此 3 0 .2 0 .8 5 6 4 4 .8P kW kW 3 0 . 2 4 4 . 8 0 . 7 5 3 3 . 6 v
7、a rQ k W k 2230 .2 44.8 33.6 56S k VA k VA 3 0 .2 5 6 1 0 0 0 853 3 8 0VAIAV(三 )车间总的计算负荷 :取 0 .9 , 0 .9 5,PQKK因此 30. 0 . 9 (1 6 0 4 4 . 8 ) 1 8 4P k W k W 30. 0 . 9 5 ( 2 7 7 3 3 . 6 ) v a r 2 9 5 v a rQ k k 2230. 184 295 348S k VA k VA 30. 3 4 8 1 0 0 0 5293 3 8 0 VAIAV 负荷计算表见书 末 习题 3-1参考答案 所列 ，此略。
8、 3-2 解：（一）机床组的计算负荷：查附表 8， 得 0.16 0.2dK （取0.2） , c o s 0 .5 , ta n 1 .7 3,因此 30.1 2 0 0 0 .2 4 0P kW kW 3 0 .1 4 0 1 .7 3 6 9 .2 v a rQ kW k (二 )起重机 的计算负荷 :查附表 8， 得 起重机 在 25% 时的0.1 0.15dK (取 0.15),c o s 0 .5 , ta n 1 .7 3。而起重机 在 15% 时的容量为5.1kW,故 由式 (3-16)得 25% 时的容量为 2 5 . 1 0 . 1 5 3 . 9 5eP k W k W
9、因此其计算负荷为 : 30.2 0 . 1 5 3 . 9 5 0 . 5 9P k W k W 3 0 .2 0 .5 9 1 .7 3 1 .0 2 v a rQ lW k ( 三 ) 通 风 机 组 的 计 算 负 荷 : 查 附 表 8 得 0.7 0.8dK ( 取0.8),c o s 0 .8 , ta n 0 .7 5,因此 3 0 .3 0 .8 5 4P kW kW 3 0 .3 4 0 .7 5 3 v a rQ kW k (四 )点焊机组的计算负荷 :查附表 8 得点焊机在 100% 时的0 . 3 5 , c o s 0 . 6 , t a n 1 . 3 3dK 。而
10、点焊机在 65% 时的容量为 10 5kW。故由式（ 3-11）得 100% 时的容量为： 1 0 . 5 0 . 6 5 8 . 4 7eP k W k W 因此其计算负荷为： 30.4 0 . 3 5 8 . 4 7 2 . 9 6P k W k W 30.4 2 . 9 6 1 . 3 3 3 . 9 4 v a rQ k W k （五）车间总的计算负荷：取 0 .9, 0 .9 5pqKK， 因此 30 0 9 4 0 0 5 9 4 2 9 6 7 3 3P k W k W （ ） 30 0 9 5 6 9 2 1 0 2 3 3 9 4 7 3 3 v a rQk （ ） 2230
11、 42 8 73 3 84 9S k V A k V A 30 8 4 9 1 0 0 0 1293 3 8 0 VAIAV 负荷计算表如书末习题 3-2参考答案所列 ，此略。 3-3 解 ： （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0.16 0.2dK （ 取 0.2), c o s 0 .5 , ta n 1 .7 3。因此 30 0 .2 8 5 1 7P kW kW 30 1 7 1 .7 3 2 9 .4 v a rQ kW k 2230 17 29 .4 34S kVA 30 3 4 1 0 0 0 5 1 .73 3 8 0VAIAV（
12、二）用二项式法计算 查附表 8 得 二项 式 系 数 0.14 0.4bc， ， 最 大 容量 设 备 台数5 , c o s 0 .5 , t a n 1 .7 3n 。因此 30 0 . 1 4 8 5 0 . 4 7 . 5 4 3 3 1 2 0 . 9P k W k W k W k W k W （ ） 30 2 0 . 9 1 . 7 3 3 6 . 2 v a rQ k W k 2230 20.9 36.2 41.8S k VA 30 4 1 .8 1 0 0 0 6 3 .53 3 8 0 VAIAV负荷计算表如书末习题 3-3参考答案所列，此略。 3-4 解：单相加热器 按其容
13、量尽可能三个相均衡分配，因此 一相装 3台 1kW 的，另两相各装 1台 3kW 的 。 等效三相计算负荷 按 3kW 的 3倍计算。 查附表 8 得 0 .7 , c o s 1 , ta n 0 ,dK 因此 30 0 .7 3 3 6 .3P kW kW 30 0Q 30 30 6.3S P kVA 30 6 .3 1 0 0 0 9 .5 73 3 8 9VAIAV3-5 解：（一）弧焊机 各相的计算负荷 1将接于 AB 相间的 1 台 21kVA（ 65% ） 换算成 100% 时的有功容量（ kW）。由附表 8 查得其 cos 0.35 ，因此按式（ 3-1 5）可得其有功容量为：
14、 2 1 0 . 3 5 0 . 6 5 5 . 8 8ABP k V A k W 2将接于 BC 相间的 1台 17kVA（ 100% ）换算成相同 的有功容量（ kW）。其 cos 0.35 ，因此其有功容量为： 1 7 0 .3 5 5 .9 5BCP kV A kW 3将接于 CA 相间 的 2 台 10.3kVA( 50% )换算成 100% 时的有功容量 (kW)。其 cos 0.35 ，因此其有功容量为： 2 1 0 . 3 0 . 3 5 0 . 5 5 . 1 6CAP k V A k W 4弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表 3-3 查得 cos 0.35 时的功率换算
15、系数 1 .2 7A B A B C B C A Cp p p ， AB B BC C CA Ap p =-0.27 , 1 .0 5A B A B C B C A Cq q q , 1 .6 3A B B B C C C A Aq q ,因此由式 (3-28) 式 (3-33)可得各相的有功和无功容量为 : A 相 1 . 2 7 5 . 8 8 0 . 2 7 5 . 1 6 6 . 0 8AP k W k W k W 1 . 0 5 5 . 8 8 v a r 1 . 6 3 5 . 1 6 v a r 1 4 . 5 8 v a rAQ k k k B 相 1 . 2 7 5 . 9
16、5 0 . 2 7 5 . 8 8 5 . 9 7BP k W k W k W 1 . 0 5 5 . 9 5 v a r 1 . 6 3 5 . 8 8 v a r 1 5 . 8 3 v a rBQ k k k C 相 1 . 2 7 5 . 1 6 0 . 2 7 5 . 9 5 4 . 9 5CP k W k W k W 1 . 0 5 5 . 1 6 v a r 1 . 6 3 5 . 9 5 v a r 1 5 . 1 2 v a rCQ k k k 5.弧 焊机各相的有功和无功计算负荷 : 查附表 8 得其 0.35dK ，因此各相的有功和无功计算负荷为： A 相 3 0 . (
17、 1 ) 0 . 3 5 6 . 0 8 2 . 1 3AP k W k W 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 1 4 . 5 8 v a r 5 . 1 0 v a rAQ k k B 相 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 5 . 9 7 2 . 0 9BP k W k W 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 1 5 . 8 3 v a r 5 . 5 4 v a rBQ k k C 相 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 4 . 9 5 1 . 7 3CP k W k W 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 1 5 . 1 2 v a r 5 . 2 9 v a r
18、CQ k k （二） 电热箱各相的计算负荷 1 A 相电热箱的有功和无功计算负荷： 查附表 8 得 0 .7 , c o s 1 , ta n 0 ,dK 因此 3 0 . ( 2 ) 0 .7 2 3 4 .2AP kW kW 30. (2) 0AQ 2 B 相电热箱的 有功和无功计算负荷： 3 0 . ( 2 ) 0 .7 6 4 .2BP kW kW 30. (2) 0BQ 3 C 相电热箱的有功和无功计算负荷： 3 0 . ( 2 ) 0 .7 4 .5 3 .1 5CP kW kW 30. (2) 0CQ （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 3 0 .
19、 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 2 . 1 3 4 . 2 6 . 3 3A A AP P P k W k W k W 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 5 . 1 0 v a r 0 5 . 1 0 v a rA A AQ Q Q k k B 相 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 2 . 0 9 4 . 2 6 . 2 9B B BP P P k W k W k W 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 5 . 5 4 v a r 0 5 . 5 4 v a rB B BQ Q Q k k C 相 3
20、 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 1 . 7 3 3 . 1 5 4 . 8 8C C CP P P k W k W k W 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 5 . 2 9 v a r 0 5 . 2 9 v a rC C CQ Q Q k k 2总的等效三相计算负荷： 由以上计算结果看出， A 相的有功计算负荷最大，因此取 A 相来计算总的等效三相计算负荷： 3 0 3 0 .3 3 6 . 3 3 1 9AP P k W k W 3 0 3 0 .3 3 5 . 1 0 v a r 1 5 . 3 v a rAQ Q k k 2230 1
21、9 15.3 24.5S k VA k VA 30 2 4 .5 1 0 0 0 3 7 .23 3 8 0 VAIAV3-6 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 2230.2 42 0 35 0 54 6. 7S k V A k V A 按式 (3-37)得 0 . 0 1 5 4 6 . 7 5 . 4 6 7TP k W k W 按式 (3-38)得 0 . 0 5 5 4 6 . 7 v a r 2 7 . 3 4 v a rTQ k k 2.变电所一次侧的计算负荷 : 3 0 . 1 4 2 0 5 .
22、 4 6 7 4 2 5 . 5P k W k W k W 3 0 . 1 3 5 0 v a r 2 7 . 3 4 v a r 3 7 7 v a rQ k k k 3.变电所一次侧的功率因数 : 因 30 . 11 30 . 1 3 7 7 v a rta n 0 .8 8 5425.5Q kP k W 故 1cos 0.75 (二 )按一次侧 (10kV) 1cos 提高到 0.90,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 2 3 5 0 v a rta n 0 .8 3 3420 kkW 故 2cos 0.77 2.按 2cos 提高到 0.9
23、2 计算 ,低压侧需装设的并联电容器容量 :按式(3-42)计算为 3 0 . 2 2 1( t a n t a n ) 4 2 0 ( 0 . 8 3 3 0 . 4 2 6 ) 1 7 0CQ P k W k V A 3-7 解： （一）估算该厂的计算负荷 查附表 9,得 0 . 3 5 , c o s 0 . 7 5 , t a n 0 . 8 8 ,dK 因此 30 0 . 3 5 5 8 4 0 2 0 4 4P k W k W 30 2 0 4 4 0 . 8 8 1 7 9 9 v a rQ k W k 30 2 0 4 4 2 7 2 5S kW kV A （二）计算该厂的年有
24、功 电能消耗量 一班制取年 工作小时 aT =2000h，年平均有功负荷系数 0.75, 年平均无功负荷系数 0.8 ,由此可得年有功 电能消耗量 .paW =0.752044kW2000h=3066 310 kW.h 年 无功电能消耗量 3. 0 . 8 1 7 9 9 v a r 2 0 0 0 2 8 7 8 1 0 v a rqaW k h k h 3-8 解 :(一 )需装设的电容器容量和个数 cos 0.65 时 ,tan 1.17 ;cos 0.9 时 ,tan 0.48 。因此按式（ 3-42）得电容器容量为： ,30 ( t a n t a n ) 2 4 0 0 ( 1 . 1 7 0 . 4 8 ) 1 6 5 6CQ P k W kvar 需装 BWF10.5-30-1型电容器个数为 : 1656 / 30 56n 考虑到 单相电容器在三相电路中平均分配 ,选 取 n =57. (二 )无功补 偿后 减少 的视在计算负荷
