工厂供电课后习题

?Wa?3ICR??3?1002?1.64?4792?235.8?106W?h?235.8?103kW?h

2-11 计算400kVA，10/0.4kV变压器中的电能损耗及功率损耗，SL=295kVA，TM.a=3500h，cos?解：参考变压器SL-400/10的参数（附录表1），?PCu.N.T22?0.8。

?6.7kW，?P0.T?1.75kW

根据年最大负荷利用小时数TM.a=3500h，查图2-7（24页），得到年最大负荷损耗时数??2400h，

2?SC??295?3???1.75?4000?6.7??2400?15.7?10kW ?WT.a??P0.TTgT+?PCu.N.T????S?400???N.T?其中变压器的年投入工作时数TgT按照两班工作制取4000h。

习题三

3-1 工厂供电系统设计的技术指标和经济指标是什么？

答：工厂供电系统设计的技术指标包括：可靠性；电能质量；运行、维护及修理的方便及灵活程度；自动化程

度；建筑设施的寿命；占地面积、新型设备的利用等。其中用于定量分析的主要指标包括电压损失百分比和功率因数。

工厂供电系统设计的经济指标：投资费和年运行费。 3-2 什么是标准回收期？它与用电设备本身的使用寿命有何不同？

答：标准回收期是根据国民经济发展，资金合理运用，由国家根据各部门的生产特点统一规定的回收期标准。

当两个方案，方案1一次性投资费用较低，而方案2年运行费用较低时，用回收期还衡量方案的优劣，回收期T?Z2?Z1。若回收期高于国家的标准回收期，则选用一次性投资费用较小的方法。否则，选用

F1?F2年运行费用较小的方法。

3-3 在进行技术经济方案比较时采用的最小开支法如何考虑货币时间价值？

答：在考虑货币的时间价值的情况下，需将一次性投资及年费用按利率i%影响折算至第m年，即

i%(1?i%)m?1Z0?KhZ?Z，

(1?i%)m?1?1F0?KhF??Kh(F1?F2)?Kh(?Ft(1?i%)t?1mm?t?t?m?1?F(1?i%)tn?(t?m))

而最小开支法，即是求两者的总费用优化z3-4 工厂变电所位置设置的原则是什么？

?Z0?F0?min

答：（1）变电所尽可能在负荷中心；（2）进出线方便；（3）运输条件要好；（4）应远离产生剧烈震动的大型设

备或车间，以保证变电所安全运行；（5）应选择地下水位较低的场所，以防止电缆沟内出现积水；（6）选择在各种污染源的上风侧；（7）应与其它建筑物有一定的防火间距。 3-5 变压器台数选择应考虑哪些因素？什么是明备用？什么是暗备用？

答：变压器的容量和数量的选择时，应考虑：（1）用电负荷的分类及不能供电中断的程度；（2）电源可供进线

的条件；（3）工厂负荷的均衡性，为减少电能损耗，有时需要选择两台变压器；（4）工厂中有无大型冲击负荷，如大型高压电动机、大型电炉等；（5）运输及建筑物高度等。

变压器的明备用是指两台变压器均按100%的负荷选择，一台工作，另一台备用。

变压器的暗备用是指两台变压器都按最大负荷的70%选择，正常情况下两台变压器都参加工作。

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3-6 什么是变电所的电气主接线？选择主接线时应注意哪些问题？

答：变电所的电气主接线图是指用于表示电能由电源分配至用户的主要电路，一般为单线。

选择主接线时应注意（1）根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性；（2）电气主接线具有一定的运行灵活性；（3）接线简单，运行方便；（4）在保证安全、可靠供电的基础上，力求经济；（5）结合工厂发展规划，留有扩建余地。

3-7 什么是工厂高压配电电路的基本接线方式？并就可靠性，经济性，灵活性等方面分析其优缺点。 答：厂区高压配电电路的基本接线方式包括放射式、树干式和环式。

放射式：优点包括（1）本线路上的故障不影响其他用户；（2）容易进行继电保护装置的整定，并易于实现自动化；（3）根据实际运行经验，即使在厂区内采用电缆的单回路放射式，可靠性也较高。但该方式每个车间变电所都要独立供电，高压开关设备也用的较多，且每台高压断路器都须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。

树干式：优点是降低投资费用和有色金属消耗量，使变、配电所的馈出线路减少，结构简化。缺点是供电可靠性较低，当干线发生故障或检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面适应性较差。

环式：是树干式的另一种型式，因此从投资和有色金属耗量都和树干式相近，而在可靠性上有所提高。但环式接线的应用受到厂区负荷中心位置已经电源情况的制约。

3-8 列表比较双电源单母线（不分段），分段单母线（用隔离开关及断路器分段），双母线（不分段）三种接线

方式在一路电源发生故障，一段母线发生故障，双母线检修时引出馈电线的停电范围及恢复供电时间长短。 答： 接线方式 一路电源故障 一段母线故障 母线 检修 停电范围 恢复时间 停电范围 恢复时间 停电范围 恢复时间 单母线 不停电 全部负荷 需等故障清除，较长 全部负荷 检修结束，较长 单母线分段 不停电 部分负荷 需等故障清除，较长 两部分负荷分别停电 检修结束，较长 双母线 不停电 无 母线切换时间 无 无 3-10 某厂总降压变电所，拟选用两台容量相同的变压器，已知最大负荷Smax一台变压器的过负荷能力，试选择变压器的容量及其规格型号。 解：按照暗备用选择变压器，每台按照70%最大负荷选择，即SL?5000kVA，平均负荷

Sav?3300kVA，变压器满足正常运行时，工作于经济状态，又考虑一台变压器故障或检修情况下另

?70%Smax?3500kVA

2500?100%?62.5%，基本4000以高压侧35kV，低压侧10kV，选择变压器型号SL7-4000/35，其容量SN=4000kVA 每台变压器承担50%负荷，即2500kVA，其占额定容量的百分比为满足经济性要求。

Sav3300??0.66?0.75，符合要求 Smax50005000?4000?25%?40%，负荷要求 事故情况下，急救过负荷为

4000单台故障时。填充系数为??3-11 如图所示10kV配电电路中，AB段为架空线，BC段为电缆，长度已标在图上，设当地最热月份气温为

40℃，土壤0.8m深处为25℃。两台变压器均在额定状态下运行，且功率因数相同，试按发热条件来选择它们的截面。 解：

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A1kmB0.5km1000kVAC750kVA

以变压器容量估算线路BC段电流：IBC?7503?10?43.3A

根据发热条件选择导线-铝芯纸绝缘电缆，选择截面25mm2

忽略电缆的功率损耗，且功率因数相同，估算流过AB的总负荷为1000+750=1750kVA 则IBC?17503?10?101.04A

据此选择铜绞线TJ-25，截面积为25mm2

3-12 某车间380/220V供电线路带有分布负荷和集中负荷，其分布情况如图所示，试按发热条件选择导线（BLV

型绝缘线）截面并校验电压损失，线路采用明敷，周围环境温度为30℃。

20m30m60m分布负荷 0.5kW/mcos??0.7集中负荷 10kWcos??0.8

解：PC?0.5?60?10?40kW，QC?0.5?60?1.02?10?0.75?38.1kvar

22SC?PC?QC?402?38.12?55.24kVA

IC?55.243?0.38?83.93A

据此选择导线BLV套钢管三芯铝芯导线，截面积70mm2 其单位长度阻抗为R0?0.548m?/m，X0?0.06m?/m

分布负荷在线路上产生的电压损失近似为

?u1%?1210UN1?3?3??0.548?10?30?80?0.06?10?30.6?80??1.01 210?0.38?R0PCl?X0QCl?%

集中负荷电压损失

10.548?10?3?10?30?0.06?10?3?7.5?30?0.123 210?0.38总电压损失?u%??u1%??u2%?1.01?0.123?1.133?5 符合电压损失条件

?u2%???

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习题四

4-1 解释和说明下列术语的物理含义：无穷大功率电源，短路电流的周期分量，非周期分量，全电流，冲击电

流，短路容量，标么值，平均电压，负序电抗，复合序网络，短路电流的力稳定校验，热稳定校验，假想时间，短路温升。 答：

（1）无穷大功率电源：所谓无穷大功率电源，是指当电力系统的电源距离短路点的电气距离较远时，由短路

引起的电源送出功率的变化△S远小于电源所具有的功率S，即△S<< S，则该电源为无穷大功率电源。由于△P<

（2）短路电流的周期分量、非周期分量和全电流：短路电流的周期分量即稳态短路电流值，是短路进入稳定

后的电流值，也是短路电流瞬时值中的正弦分量，表达式为ikz?Ikmsin(?t????kl)。

?tT非周期分量是为抵消电流的突变而产生于线路中的衰减直流分量，该分量按指数衰减，当短路进入稳态后，该分量消失，表达式为ikf?(Imsin(???)?Ikmsin(???kl))e

周期分量和非周期分量共同组成短路全电流表达式。

（3）冲击电流：当短路满足短路前空载，短路电阻远小于电抗，并可忽略，且短路发生于某相电压瞬时值过

零时，短路电流的全电流将在短路后0.01秒时达到最大值，该最大值最大可达到大约2倍稳态短路电流，成为冲击电流。 （4）短路容量：Sk ?3UNIk定义为短路容量，三相短路容量用于校验所选断路器的断流能力或断开容量。

（5）标么值：进行运算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标么值法，

标么值的概念是

某量的标么值?该量的实际值（任意单位）

该量的基准值（与实际值同单位）（6）平均电压：对于任意电压等级的线路，线路上存在电压降，首端和末端电压不同，为保证末端电压为额

定电压，首端电压会人为调整至高于额定电压，最高可高出10%裕量，则线路首端和末端的平均电压为

Uav?1.05UN，105%线路电压等级。

（7）负序电抗：当供电系统中某处发生三相不对称短路时，短路点的三相电压不对称，可利用对称分量法将

这组电压分解为三组各自对称的正序、负序和零序分量。网络也可根据叠加原理分分解为正序、负序和零序网络，负序网络中的电抗成为负序电抗。

（8）复合序网络：针对不同短路故障的特点，即边界条件，可将正序、负序和零序网络相互连接为一个网络，

成为复合序网。

（9）短路电流的力稳定校验：即校验设备不会发生任何永久变形而维持正常工作。

（10）短路电流的热稳定校验：所谓热稳定校验，就是以导体的允许温度?N.max与短路温升达到的稳定温度?k相比，以满足?N.max??k条件为合格。

（11）假象时间：短路全电流由短路开始到被切除过程的发热量Qk，可以等值为短路稳态电流持续运行某一时

间的发热量，该时间称为短路电流的假想时间。假想时间包括周期分量的假想时间和非周期分量的假想时间。

（12）短路温升：短路由开始到被切除的过程非常短，该过程中热量来不及扩散，可被认为是一个绝热过程，

即短路电流产生的热量全部转化为载流体的温升，称为短路温升。

4-2 试说明采用有名值和标么值计算短路电流各有什么特点？这两种方法适用于什么场合？

答：与有名值不同，用标么值表示的三相系统的各物理量关系同单相系统的关系一样；另外，各电压等级分别

按照自身基准值折算出的标么值相同，即在标么值下不需要进行阻抗的电压等级折算。因此标么值法适用

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