工厂供电习题答案

习题一1-1试述工业企业供电系统的构成。

答：（1）总降压变电所：工厂供电的枢纽，用于将35KV～110KV电源电压降为6～10KV，再由配电装置分别将电能送至配电所、车间变电所或高压用电设备。

由降压变压器，母线、开关设备、保护电器、测量电器等高低压配电装置组成。

（2）配电所：对大中型工厂，由于厂区大，负荷分散，常设置一个或多个配电所，用以中转电能，它只分配电能，但不改变电压。

（3）车间变电所：一个生产厂房或车间，根据情况可设置一个或多个车间变电所，将6～10KV电压降至380/220V电压，再送至各个低压用电设备。

（4）高压用电设备（5）低压用电设备1-2工业企业供电系统的常用额定电压等级及选取额定电压等级时应考虑的因素。

答：（1）330KV及以上（包括500KV、750KV）：用于大电力系统输电；（2）220KV及以下：用于城乡高压、中压及低压配电；（3）110KV、35KV：也用于大型工厂内部配电网；（4）6～10KV：一般用于工厂内部，但从经济技术综合比较，最好采用10KV，除非拥有相当数量的6KV设备；（5）380V/220V：工厂低压配电电压。

1-3统一规定各种电气设备的额定电压有什么意义？发电机、变压器、用电设备以及电网额定电压有无差别？差别的原因是什么？答：规定设备的额定电压有利于设备按系列制造，是设备正常工作时具有最好技术经济指标的电压。

（1）发电机的额定电压：考虑线路在输送负荷电流时产生的电压损失，应比电网电压高5％。

（2）变压器的额定电压：一次绕组——如果变压器直接与发电机相连，则同发电机额定电压相同，即高于电网电压5％；如果不与发电机直接相连，而是接于线路时，应与电网电压相同。

二次绕组——供电线路较长时，为弥补变压器满载时本身压降及线路压降，应比电网电压高10％；如果线路不长，只需补偿变压器满载压降，即高于电网电压5％。

（3）设备的额定电压：同电网电压相同。

1-4简述工厂供电系统电能质量的主要指标及其对用户的影响。

答：（1）电压质量：一般要求设备供电电压允许电压偏移不超过额定电压 5％。

当电压偏移较大时，对用户设备的危害很大，如白炽灯的电压低于额定电压时，发光效率降低，使人的身体健康受影响，高于额定电压时则灯泡经常损坏。

电动机电压降低时，转矩急剧减小，转速下降甚至停转，导致工厂产生废品甚至出现重大事故。

（2）频率质量：我国用电标准频率为50Hz ，偏移不能超过±0.5％。

频率降低时，所有用户的交流电动机转速都降低，因而许多工厂产量和质量都将不同程度受到影响。

（3）可靠性：根据用电负荷性质及在政治经济上的要求，将负荷分为三级。

对各级负荷，中断供电将造成不同程度的危害。

对一级负荷，将造成人身伤亡或重大的政治、经济损失；对二级负荷，将造成政治、经济上较大损失，或影响重要用电单位的正常工作；对三级负荷，将影响正常的生活和生产。

1-5 试述工厂供电设计的主要内容。

答：1）扩大初步设计阶段：（1）计算车间及全厂的计算负荷；（2）选择车间变电所位置及变压器容量、数量；（3）选定供电电源、电压等级及供电方式；（4）选择总降压变电所（配电所）位置、变压器台数及容量；（5）确定总降压变电所（配电所）接线图和厂区内的高压配电方案；（6）选择高压电器设备及配电网载流导体截面，并进行动、热稳定校验；（7）选择继电保护及供电系统的自动化方式，进行参数整定；（8）进行防雷、接地设计；（9）确定提高功率因数的补偿措施；（10）选定高压变电所的控制及调度方式；（11）核算建材与总投资。

2）施工设计阶段：按照批准后的扩大初步设计，进行包括车间供电系统及照明等单项的施工图样绘制。

1-6 如图所示的电力系统，标出变压器一、二次侧及发电机的额定电压。

答：（1）发电机出口电压：KV KV U NG5.10~3.6)10~6(05.1==（2）变压器T1：一次侧电压同发电机相同——KV U U NG I T N 5.10~3.6.1.==；二次侧电压等级380V ，通常不会接长距离线路——KV KV U II T N 4.038.005.1.1.=⨯=（3）变压器T2：一次侧——KV U U NG I T N 5.10~3.6.2.==；二次侧接110kV ，通常为长距离线路——KV KV U II T N 1211101.1.2.=⨯= （4）变压器T3：一次侧——KV U I T N 110.3.=；二次侧KV U II T N 5.38.2.=；三次侧KV U III T N 11.2.=习题二2-1 什么是计算负荷，以不同时限确定的计算负荷如何换算？答：计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假想负荷。

用电设备的工作制可分为连续运行工作制、短时运行工作制、断续周期工作制。

为表征断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期之比，即负荷持续率(FC)表示。

对这类用电设备，在参与负荷计算时，从发热的观点来看，需将铭牌功率按公式折算，11/FC FC P P N N N =2-2 目前常用求计算负荷的时限是多长时间？理由是什么？答：为了求计算负荷，目前绘制负荷曲线采用的时间间隔t ∆为30min 。

其理由是——某一标准截面的导线，经过（3～4）0τ的时间，该导线才会达到它的稳定温升，0τ为对应于该导线巨截面的发热时间常数，0τ一般在10min 左右，因此取t ∆为30min 。

2-3 负荷曲线及其在求计算负荷中的作用。

答：所谓电力负荷曲线就是纵坐标为有功负荷P 或无功负荷Q ，横坐标为时间t ，每隔一定时间间隔t ∆绘制的负荷变化曲线。

以30min 为时间间隔，在最大负荷工作班测定的某一用电设备组的负荷曲线，其最大值定义为30P ，可用30P 求出的系数去计算新建或扩建工厂该用电设备组的计算负荷记为c P ，两者本是一个数值，只不过c P 来源于30P 的统计值而已。

2-4 简述求计算负荷的方法及其应用范围的评价。

答：1）计算负荷的估算法：在制定建厂规划或初步设计时，尚无具体设备参数和工艺加工流程，可采用估算法。

（1）单位产品耗电量法：已知企业的生产量n 及每一单位产品耗电量w ，则企业年电能耗量wn W n=，则最大有功负荷m n m T W P /=，m T 为最大负荷年利用小时数。

（2）车间生产面积负荷密度法：当已知车间生产面积负荷密度指标ρ（千瓦/平方米），则车间平均负荷A P avρ=。

2）计算负荷计算法：在技术设计阶段，当设备台数较多，容量差别不大时，可采用需要系数法；如果生产工艺稳定，则采用形状系数法较好；附加系数法考虑了设备不同容量，不同台数，以及投入工作随机性等因素对计算负荷结果产生的影响，因而不仅能够确定车间及全厂的计算负荷，也可以用来确定低压供电系统干线和支干线的计算负荷，但由于计算繁琐，以及精确计算在设计初期缺乏必要性等原因，该方法目前没有得到广泛的应用。

（1）需要系数法：将用电设备分组后，将有功、无功分别乘该组设备的需要系数后求和。

（2）形状系数法：将设备分组后，将有功、无功分别乘该组设备的利用系数，求和后再乘以形状系数。

（3）附加系数法：将用利用系数法求到的平均负荷用于计算用电设备组的加权利用系数，并求出等效台数，从而查得附加系数，求出计算负荷。

（4）二项式法：先假定计算负荷符合二项式格式，再求其系数。

2-5 试述在求计算负荷时，哪些系统元件需要在其上计算损耗？计算方法如何？这种方法用于求实际功率及电能损耗有无误差？ 答：（1）供电线路：l R I P c WL023=∆，l X I Q c WL 023=∆，由于企业供电系统线路一般不长，且多采用电缆供电，阻抗较小，在进行技术经济比较时，常常可以忽略不计。

（2）变压器：2....0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆TN cT N Cu T TSS P P P ，2...0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆T N cT N TT SS Q Q Q2-6 求计算负荷时，计算全厂功率因数的目的和方法如何？ 答：计算全厂功率因数可用于确定无功补偿容量。

单组设备功率因数为22cos ii i V W W +=ϕ，其中i W 为某组用电设备在最大负荷班内的有功电能消耗量，i V 为某组用电设备在最大负荷班内的无功电能消耗量。

多组用电设备或全厂自然功率因数正切的均权平均值，在设计阶段可以按下式计算++++=2211222111tan tan tan N x N x N x N x P K P K P K P K ϕϕϕ为简单起见，设计时也可以根据计算负荷求出功率因数22cos CC CQ P P +=ϕ2-7 试用形状系数法及附加系数法求计算负荷：kW P 8021⨯=，kW P 5022⨯=，4.0=X K ，8.0cos =ϕ；kW P 4013⨯=，kW P 1564⨯=，6.0=X K ，8.0cos =ϕ；14台电动机容量由7～14kW 不等，总容量为170kW ，2.0=X K ，65.0cos =ϕ 解：第一组： kW P P K P X av 104)502802(4.0)(211.=⨯+⨯⨯=+=，kVar tg P Q av av 7875.01041.1.=⨯=⋅=ϕ第二组： kW P P K P X av 78)156401(6.0)(432.=⨯+⨯⨯=+=，kVar tg P Q av av 5.5875.0782.2.=⨯=⋅=ϕ 第三组： kW P K P X av 341702.053.=⨯==，kVar tg P Q av av 75.39169.1343.3.=⨯=⋅=ϕ总平均负荷kW P P P P av av av av21634781043.2.1.=++=++=kVar Q Q Q Q av av av av 25.17675.395.58783.2.1.=++=++=计算负荷 kW P K P av z c 8.22621605.1=⨯==，kVar Q K Q av z c 0625.18525.17605.1=⨯== kVA Q P S c c c 72.2920625.1858.2262222=+=+=2）、附加系数法求上述用电设备加权利用系数查曲线2-8 试求配电站馈电线路的计算负荷，该线路供电给以下变电所；1号变电所：kW P N 17151=；kW P av 702=；var 300598k Q av -=，48=eq n 台2号变电所：kW P N 8701=；kW P av 597=；var 360k Q av =，18=eq n 台 3号变电所：kW P N 12801=；kW P av 668=；var 668k Q av =，15=eq n 台解：首先确定利用系数和等效台数51.038651967128087017156685977022121212211==++++=++++=++++=N N av av N N N X N X X P P P P P P P K P K K216280250140615170x i N iav XN iN i K P p K pP ⋅⋅⋅⋅===⨯+⨯+⨯+⨯+∑∑∑2160.39560==()22222222256056013.71422814.3170280250406151414i eq i P n P ====≅⎛⎫⨯+⨯++⨯+⨯ ⎪⎝⎭∑∑ 1.3f K =2 1.3216280.8c f av P K P KW⋅==⨯=∑226.80.75292.68e e P Cos S φ===280.80.88247.1varc c Q P Cos K φ=⨯=⨯=374c S KVA==8.212808701715)12808701715()(222222=++++==∑∑ii eq P P n 台 查图2-5（16页）曲线，得到K f =1.7kW P K P i av f C 9.334319677.1)668597702(7.1.=⨯=++⨯==∑ var 2.225413267.1)668360298(7.1.k Q K Q i av f C =⨯=++⨯==∑ kVA Q P S C C C 8.40322.22549.33432222=+=+=2-9年产50000台拖拉机的工厂，在规划工厂用电时，最大负荷估算为多少？答：采用单位产品耗电量法，查17页表2－5、2－6，拖拉机厂每生产一台拖拉机耗电5000～8000千瓦时，有功最大负荷年利用小时数为4960小时。