工厂供电习题

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％。

1.6设备的额定电压：同电网电压相同。

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 NG 5.10~3.6)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.=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。

2,7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 av 21634781043.2.1.=++=++=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=+=+=2-8 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 K8.212808701715)12808701715()(222222=++++==∑∑ii eq PP 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=+=+=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。

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。

3-10 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kVA S 5000max =，平均负荷kVA S av 3300=，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kVA S S L 3500%70max =>以高压侧35kV ，低压侧10kV ，选择变压器型号SL 7-4000/35，其容量S N =4000kVA 每台变压器承担50%负荷，即2500kVA ，其占额定容量的百分比为%5.62%10040002500=⨯，基本满足经济性要求。

单台故障时。

填充系数为75.066.050003300max <===S S av α，符合要求 事故情况下，急救过负荷为%40%25400040005000<=-，负荷要求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。

因此标么值法适用于存在多电压等级的高压系统，而有名值适用于1KV 一下的低压系统。

4-5 计算如图所示供电系统中k 1和k 2点发生三相短路时的短路电流、冲击电流、冲击电流有效值和短路容量，以及在最小运行方式下k 2点的两相短路电流。

MVAS k 650)3(max .=MVAS k 400)3(min .=5.10%=∆k u 4%3.0==L NL X kAI解：（1）首先选择标么值折算的基准值MVA S j 100=；kV U I j 5.10.=，kA U S I I j j I j 5.55.1031003..=⨯== kV U II j 3.6.=，kA U S I IIj j II j 16.93.631003..=⨯==（2）计算各元件电抗标么值225.0/154.01512.142525.03164.14101.05系统阻抗：154.0650100max .*max .1===k j S S x ，25.0400100min .*min .1===k j S S x线路l 1：512.145.10100404.0220*2=⨯⨯==jIj U S lx x 变压器：525.0201001005.10100%.*3=⨯=∆=T N j k S S u x电抗器：164.13.61003.03610043100%22*4=⨯⨯⨯==jIIj NL NL L U S I U X x 线路l 2：101.03.61005.008.0220*5=⨯⨯==jII j U S l x x k 1点短路的总短路阻抗⎪⎩⎪⎨⎧=++=++==++=++=∑∑287.15525.0512.1425.0191.15525.0512.14154.0*3*2*min .1*min .1*3*2*max .1*max .1x x x x x x x x k 2点短路的总短路阻抗⎪⎩⎪⎨⎧=++=++==++=++=∑∑∑∑552.16101.0164.1287.15456.16101.0164.1191.15*5*4*min .1*min .2*5*4*max .1*max .2x x x x x x x x （3）短路电流标么值0658.0191.151)*3(max .1==k I0654.0287.151)*3(min .1==k I0608.0456.161)*3(max.2==k I0604.0552.161)*3(min.2==k I （4）短路电流有名值kA I I I jII k k 603.016.90658.0)*3(max .1)3(max .1=⨯=⋅= kA I I I jII k k 599.016.90654.0)*3(min .1)3(min .1=⨯=⋅= kA I I I jII k k 5566.016.90608.0)*3(max .2)3(max .2=⨯=⋅= kA I I I jII k k 5534.016.90604.0)*3(min .2)3(min .2=⨯=⋅=（5）冲击电流及短路容量 最大运行方式k 1点：⎪⎩⎪⎨⎧=⨯=⋅=⋅==⨯===⨯==MVAI S S S S kAI I kA I i k j k j k k sh k sh58.60658.0100911.0603.051.151.1538.1603.055.255.2)*3(max .1)*3(max .1)3(max .1)3(max .1)3(max .1)3(max .1)3(max .1 最小运行方式k 1点：⎪⎩⎪⎨⎧=⨯=⋅=⋅==⨯===⨯==MVA I S S S S kAI I kA I i k j k j k k sh k sh54.60654.0100905.0599.051.151.1528.1599.055.255.2)*3(min .1)*3(min .1)3(min .1)3(min .1)3(min .1)3(min .1)3(min .1 最大运行方式k 2点：⎪⎩⎪⎨⎧=⨯=⋅=⋅==⨯===⨯==MVA I S S S S kAI I kA I i k j k j k k sh k sh08.60608.0100841.05566.051.151.1419.15566.055.255.2)*3(max .2)*3(max .2)3(max .2)3(max .2)3(max .2)3(max .2)3(max .2 最小运行方式k 2点：⎪⎩⎪⎨⎧=⨯=⋅=⋅==⨯===⨯==MVA I S S S S kAI I kA I i k j k j k k sh k sh04.60604.01008356.05534.051.151.1411.15534.055.255.2)*3(min .2)*3(min .2)3(min.2)3(min .2)3(min .2)3(min .2)3(min .2 （6）最小运行方式下k 2点两相短路电流：kA I I k k 479.05534.02323)3(min .2)2(min .2=⨯==4-6 计算如图所示供电系统中k 1和k 2点的)3(k I 、)3(sh i 、)3(k S 及)2(k I ，并求出k 1点的)3(sh I 。