工厂供电阶段练习一答案

工厂供电课程阶段练习一（第一章——第二章）
一填空题
→电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。

→变电所的功能是接受电能、变换电能和分配电能。

配电所的功能是接受电能和分配电能。

换流站的功能是用于交流电流和直流电能的相互转换。

→高压配电所集中接收6~10KV电压，再分配到附近各变电所和高压用电设备。

一般负荷分散、厂区大的大型企业需设置高压配电所。

→对供配电的基本要求是安全、可靠、优质、经济。

→如图所示，发电机G的额定电压为10.5KV，变压器1T的额定电压为10.5 /
38.5KV，变压器2T的额定电压为35 / 10.5KV，变压器3T的额定电压为10 /
0.4KV 。

→电力系统中性点的运行方式有四种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经电阻接地系统、中性点直接接地系统。

→中性点的运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘的要求和对供电可靠性的要求。

→我国3~63KV系统，一般采用中性点不接地运行方式；当3~10KV系统接地电流大于30A，20~63KV系统接地电流大于10A时，应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式；110KV及以上系统和1KV以下的低压系统，采用中性点直接接地运行方式。

→当中性点不接地系统的单相接地电流超过规定值时，为了避免产生断续电弧，引起过电压和造成短路，减小接地电弧电流，中性点应经消弧线圈接地。

→电能的质量指标为电压、频率和可靠性。

→电压偏离是电压偏移额定电压的幅度。

→电压波动是指电压的急剧变化。

→周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒服的现象，称为闪变。

→我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求划分为三类。

→一级负荷应由两个独立电源供电。

→二级负荷应由两回线路供电。

→按其工作制，电力负荷可分为连续工作制负荷、短时工作制负荷和反复短时工作制负荷。

→反复短时工作制负荷可用负荷持续率来表示。

→负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。

→日负荷曲线有两种绘制方法，分别是折线形负荷曲线和阶梯形负荷曲线。

→日负荷曲线是按时间的先后绘制的，年负荷曲线是按负荷的大小和累计的时间绘制的。

→导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。

→当设备台数多，总容量足够大，没有特大型用电设备时，计算负荷应该采用需要系数法。

→用二项式法进行负荷计算时，既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷。

→单相设备的总容量不超过15%时，单相设备可按照三相负荷平衡计算。

单相设备的总容量超过15%时，应把单相设备容量换算为等效的三项设备容量，再算出三相等效计算负荷。

→变压器的功率损耗可分为铁损和铜损。

→铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的损耗；铜损是变压器负荷电流在一、二次绕组中产生的损耗。

→尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1~2S的短时最大负荷电流。

→功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。

→功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。

→高压电容器组宜接成中性点不接地Y形，容量较小时宜接成△形接线，低压电容器组应接成△形接线。

→按并联电容器在用户供配电系统中的装设位置，并联电容器的补偿方式有3种：高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿。

其中补偿范围最大，补偿效果最好的是单独就地补偿；利用率最高，维护管理最方便的是高压集中补偿。

→并联电容器的控制方式是控制并联电容器的投切，有固定控制方式和自动控制装置两种。

二 简答题
→ 供配电系统有哪些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所和高压配电
所？
供配电系统由总降压变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成。

大型企业设总降压变电所。

一般负荷分散、厂区大的大型企业需设置高压配电说。

→ 电力系统中性点的运行方式有几种？中性点不接地电力系统和中性点直接
接地系统发生单相接地时各有什么特点？
四种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经电阻接地系统和中性点直接接地系统。

当发生单相接地故障时，中性点不接地系统接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高为线电压。

接地电流为正常运行时每相对地电容电流的三倍。

中性点直接接地系统，非接地相对地电压不发生变化。

→ 画出中性点不接地系统A 相发生单相接地时的相量图。

A
B C AB
I AC
I E
I C C C
B
C
U
→
B
B
U ' E
→ 什么叫自然功率因数，如何提高自然功率因数？
自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。

合理选择电动机的规格和型号 防止电动机长时间空载运行 保证电动机的检修质量 合理选择变压器的容量 交流接触器的节电运行。

→ 人工补偿功率因数的方法有哪几种？
并联电容器人工补偿 同步电动机补偿
动态无功功率补偿
三 计算题
→ 试确定发电机G 变压器2T 、3T 、线路1WL 和2WL 的额定电压。

发电机G 额定电压为10.5KV 变压器2T 额定电压为10.5/242KV 变压器3T 额定电压为220/10.5/121KV 1WL 额定电压为10KV 2WL 额定电压为0.38/0.22KV
→ 某车间380V 线路供电给下列设备：长期工作的设备有7.5KW 的电动机两台，
4KW 的电动机3台，3KW 的电动机10台；反复短时工作的设备有42KVA 的电焊机1台（85.0,62.0cos %,60===N N N ηϕε），10t 吊车1台（当负荷持续率为40%的条件下，其额定功率为39.6KW ，5.0cos =N ϕ）。

试确定它们的设备容量。

解：
对于长期工作的电动机有：KW P P N e 571033425.7=⨯+⨯+⨯== 对于电焊机有：KW S P P N N N N N
e 2.2062.0426.0cos %
100=⨯⨯===
ϕεεε 对于吊车有：KW P P P N N N N
e 506.394.022%
25=⨯⨯===
εεε → 某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152KW ，其中较大
容量的电动机有10KW1台、7KW2台、4.5KW5台、2.8KW10台；卫生用通
风机6台共6KW ，试分别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷。

解：
用需要系数法求解： 对于冷加工机床有：
KVar P Q KW P K P K C C e d C d 6.5273.14.30tan 4.301522.073.1tan ,5.0cos ,2.0111111111=⨯===⨯=====ϕϕϕ
对于通风机有：
KVar P Q KW P K P K C C e d C d 6.375.08.4tan 8.468.075.0tan ,8.0cos ,8.022*******=⨯===⨯=====ϕϕϕ
车间计算负荷：
A U S I KVA Q P S KVar
Q K K Q KW
P K P N C C C C C m
i ci di q C m
i ci p C 7.9038
.037
.5937.596.5068.316.50)6.36.52(9.068.31)8.44.30(9.0222
21
1=⨯==
=+=+==+⨯===+⨯==∑∑=∑=∑
用二项式法求解： 对于冷加工机床：
KW cP KW
bP x x c b x e 2.13)25.427110(4.0)(28.2115214.0)(5,73.1tan ,5.0cos ,5,4.0,14.011111111=⨯+⨯+⨯⨯==⨯=======∑ϕϕ
对于通风机：
KW
cP KW bP n
x x n x c b x e 75.0325.0)(9.3665.0)(32
,26,75.0tan ,8.0cos ,5,25.0,65.022222222=⨯==⨯===<======∑所以取ϕϕ
显然，两组用电设备中，第一组的附加负荷(cP x )1最大，故总计算负荷为 ：
A
U S I KVA Q P S KVar cP P b Q KW
cP P b P N C
C C C C m
i x i i e i C m
i x i e i C 52.111)38.034
.7334.736.6238.386.6273.12.13)75.09.373.128.21(tan )(tan 38.382.13)9.328.21()(222
2
max
1
max 1max =⨯===+=+==⨯+⨯+⨯=+==++=+=∑∑=∑=∑ϕϕ
某机修车间380V 线路上，接有冷加工机床电动机25台，共60KW ，相应的需要系数Kd1=0.2，tan φ1=1.73；通风机电动机2台，共5.6KW ，相应的需要系数Kd2=0.8，tan φ2=0.75；电阻炉1台，2KW 相应的需要系数Kd3=0.7，tan φ3=0 。

在母线上装设人工补偿电容器Qco=10KVar 。

已知：同时系数K ∑=0.9，试求该线路上的计算负荷。

解：
冷加工机床组：
KVar
P Q KW P K P C C N d C 76.2073.12.1tan 12602.0111111=⨯===⨯==ϕ
通风机组：
KVar
P Q KW P K P C C N d C 36.375.048.4tan 48.46.58.0222222=⨯===⨯==ϕ
电阻炉：
KVar
P Q KW P K P C C N d C 004.1tan 4.127.0333333=⨯===⨯==ϕ
可得线路上的计算负荷为：
A
U S I KVA Q P S KVar Q Q K Q KW
P K P N
C C C C C CO Ci C Ci C 24.3038
.039.1939.19708.1109.16708.1110)36.376.20(9.009.16)4.148.412(9.0222
2
=⨯=
=
=+=+==-+⨯=-==++⨯==∑∑∑∑
某拖拉机制造厂年产量为5万台，最大有功负荷年利用小时数为4960，每生
产一台拖拉机耗电量（平均值）为6500千瓦时，试估算该厂的最大有功功率为为多少瓦？ 解：
KW T W P KWh KWh am W a a 2.655244960
103250010325005000065005
max max
5=⨯==⨯=⨯==
→ 有某工厂最大工作班负荷曲线得知：消耗的最大功率为52KW ，消耗的平均
功率为34KW ，全厂用电设备组的总额定功率为60KW ，试求该厂有功计算负荷、需要系数、年最大负荷利用小时数、有功负荷系数。

解：
有功计算负荷：KW P P C 52max == 需要系数：867.060
52
max ===
N x P P K 年最大负荷利用小时数：h P P T av 572852
8760
348760max max =⨯=⋅=
有功负荷系数：65.052
34
max ===
P P K av aL → 某用户35/6KV 总降压变电所，分别供电给1#~4#车间变电所及6台冷却水泵
用的高压电动机。

1#~4#车间变电所的计算负荷分别为：
KVar
Q KW P KVar Q KW P KVar Q KW P KVar Q KW P C C C C C C C C 72090070085075092068084044332211========，，，，
高压电动机每台容量为300KW ，试计算该总降压变电所的计算负荷。

注：高压电动机75.0tan ,8.0cos ,8.0===ϕϕd K 解： 电动机负荷：
KVar
P Q KW P K P C C N d C 108075.01440tan 144030068.0555=⨯===⨯⨯==ϕ
主变低压侧的计算负荷为：
A U S I KVA Q P S KVar Q K Q KW P K P N C C C C C Ci C Ci C 5476
35688
35688353744553537)1080720700750680(9.04455)1440900850920840(9.0222
2
=⨯==
=+=+==++++⨯===++++⨯==∑∑∑∑
主变的电能损耗：
KVar
S Q KW S P C T C T 28.341568806.006.032.855688015.0015.0=⨯==∆=⨯==∆
高压侧的计算负荷：
A U S I KVA Q P S KVar Q Q Q KW P P P N C C C C C C T C C T C 5.9835
323
.5971323.597128.387832.454028.3878353728.34132.4540445532.85222
2
=⨯==
=+=+==+=+∆==+=+∆=低低
→ 某车间采用10/0.4KV 变压器供电，低压负荷有生产用通风机5台共60KW
（Kd=0.8，tan φ=0.75），点焊机（%65=N ε）3台共10.5KW （Kd=0.35，tan φ=1.33），有连锁的连续运输机械8台共40KW （Kd=0.7，tan φ=0.88），5.1KW 的行车（%15=N ε）2台（Kd=0.15，tan φ=1.73）。

试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。

解： 通风机：
KVar
P Q KW P K P C C d C 3675.048tan 48608.011e 1=⨯===⨯==ϕ
点焊机：
KVar
P Q KW P K P K P C C N N d e d C 94.333.196.2tan 96.25.1065.035.0222=⨯===⨯⨯===ϕε
连续运输机械：
KVar
P Q KW
P K P C C d C 64..2488.028tan 28407.033e 3=⨯===⨯==ϕ
行车：
KVar
P Q KW P K P K P C C N N d e d C 03.173.159.0tan 59.01.515.015.022444=⨯===⨯⨯⨯===ϕε
可得变压器低压侧计算负荷为：
A U S I KVA Q P S KVar Q K Q KW P K P N C C C C C Ci C Ci C 53.15038
.0307
.99307.9905.5955.7905.59)03.164.2494.336(9.055.79)59.02896.248(9.0222
2
=⨯==
=+=+==+++⨯===+++⨯==∑∑∑∑
→ 某厂机械加工车间变电所供电电压10KV ，低压侧负荷拥有金属切削机床容量
共920KW ，通风机容量共56KW ，起重机容量共76KW （%15=N ε），照明负荷容量42KW （白炽灯），线路额定电压380V 。

试求：
（1）该车间变电所高压侧（10KV ）的计算负荷1cos ,,,,1111ϕC C C C I S Q P
（2）若车间变电所低压侧进行自动补偿，低压侧补偿后功率因数0.95，应装BW0.4-28-3型电容器多少台？
（3）补偿后车间高压侧的计算负荷ϕcos ,,,,C C C C I S Q P
，计算视在功率减小多少？
解：（1）
补偿前车间计算负荷：
金属切削机床：KVar
P Q KW P K P K C C e d C d 32.31873.1184tan 1849202.073
.1tan ,5.0cos ,2.0=⨯===⨯=====ϕϕϕ
通风机：KVar
P Q KW P K P K C C e d C d 6.3375.08.44tan 8.44568.075
.0tan ,8.0cos ,8.0=⨯===⨯=====ϕϕϕ 起重机：KVar
P Q KW P K P K P K C C N d e d C d 28.1573.183.8tan 83.87615.015.02273
.1tan ,5.0cos ,15.0=⨯===⨯⨯⨯======ϕεϕϕ
照明：KW P K P K e d C d 424211
cos ,1=⨯====ϕ
补偿前车间总计算负荷：
606.04.41567.2512cos 15.63138
.034.41534.41548.33067.25148.330)28.156.3332.318(9.067.251)4283.88.44184(9.02222221
21
2===
=⨯===+=+==++⨯===+++⨯==∑∑=∑=∑C C N C C C C C m i ci di q C m
i ci p C S P A U S I KVA
Q P S KVar
Q K K Q KW
P K P ϕ
忽略线路损耗，车间计算负荷即为变压器低压侧的计算负荷。

变压器高压侧计算负荷的计算：
59.011.4399.2571cos 35.2510
311.439311.4394.3559.2574.35592.2448.3309.25723.667.25192.244.41506.006.023.64.415015.0015.0112221211212122===
=⨯===+=+==+=∆+==+=∆+==⨯==∆=⨯==∆C C N C C C C C T C C T C C C T C T S P A U S I KVA
Q P S KVar
Q Q Q KW
P P P KVar
S Q KW
S P ϕ （2）
)84.8(928
64.2472864.247)95.0arccos tan 606.0arccos (tan 67.251)95.0arccos tan arccos (tan )tan (tan 2
221
12====-⨯=-='-=CC C C C C CC Q n KVar
S P P P Q ϕϕ
需装设9台BW0.4-28-3型电容器，实际补偿容量为252KVar
（3）
94.046.27262.255cos 73.1510
346.272346.2723.9462.2553.9482.1525248.33062.25595.367.25182.1562.26306.006.095.362.263015.0)25248.330(67.251015.0015.011111222121121212222==''='=⨯='='=+='+'='=+-='∆+'='=+='∆+'='=⨯='='∆=⨯=-+⨯='='∆C C N C C
C C C
T C C
T C C
C T
C
T S P A U S I KVA Q P S KVar Q Q Q KW P P P KVar S Q KW
S P ϕ
某厂10KV 母线上的有功计算负荷为2300KW ，平均功率因数为0.67.如果要
使平均功率因数提高到0.9，在10KV 母线上固定补偿，则需装设BW 型并联电容器的总容量是多少？并选择电容器的型号和个数。

82.0=aL K
解：
5.7316
86.10761686.1076)
484.0108.1(230082.0)
9.0arccos tan 67.0arccos (tan )tan (tan ====-⨯⨯=-='-=CC C aL av
av av CC Q n KVar
P K P Q ϕϕ
每相25个电容。

某工具厂全年消耗的电能Wa 为2500万度，Wr 为2100万度，供电电压为
10KV 。

其平均有功功率和平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，需装设BWF10.5-30-1并联电容器多少台？
解： 79.3330
75.10131675.1013)
484.0839.0(88.2853)9.0arccos tan 766.0arccos (tan 88.2853)tan (tan 766.0)25
21(11)(11cos 88.28538760
10250087602
25
====-⨯=-⨯='-==+=+==⨯==CC av
av av CC a r av a av Q n KVar
P Q W W KW W P ϕϕϕ
取BWF10.5-30-1电容36台，每相12台。

某工厂35KV 总降压变电所10KV 侧计算负荷为1#车间KVar j KW 510720+；2#车间KVar j KW 400580+；3#车间KVar j KW 490630+；4#车间
KVar j KW 335475+。

（82.0,76.0==rL aL K K 忽略线损）试求： 1) 全厂计算负荷及平均功率因数
2) 功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？
3) 若在10KV 侧进行固定补偿，应装BW-10.5-16-1型电容器多少台？
4) 补偿后全厂计算负荷和平均功率因数
解：1）
709.0)34.220776.035.203482.0(11)(11cos 5.4935
382.3001382.300135.203434.220735.203435.171186334.220784.425.216435.17184.285506.006.084.4284.2855015.0015.0732.0)5.216476.0186382.0(11)(11cos 89.16410
384.2855384.285518635.21641863)335490400510(9.05.2164)475630580720(9.022
1121211
111222121121212222
2
222222
22222221
21
2⨯⨯+=+=+==⨯===+=+==+=∆+==+=∆+==⨯==∆=⨯==∆⨯⨯+=+=+==⨯===+=+==+++⨯===+++⨯==∑∑=∑=∑C aL C rL av av av av N C C C C C T C C T C C C T C T C aL C rL av av av av N C C C C C m i ci q C m
i ci p C P K Q K Q P P A U S I KVA Q P S KVar Q Q Q KW P P P KVar S Q KW S P P K Q K Q P P A U S I KVA Q P S KVar
Q K Q KW
P K P ϕϕ
2）
应补偿到0.9
3）
5216
76.8301676.830)
426.0931.0(06.1645)92.0arccos tan 732.0arccos (tan 5.216476.0)tan (tan )tan (tan 22====-⨯=-⨯⨯='-='-=CC av
av C aL av
av av CC Q n KVar
P K P Q ϕϕϕϕ
需要装设54台
实际补偿的容量为 864KVar
4）
906.078116721672cos 781864)1431863(82.0)(1672220076.09.4135
324793247911422200114286404.1431863220046.355.216404.143238406.006.076.352384015.0015.02384)8641863(5.216422212111111111222121121212222222
22=+='+''='=-+⨯=-'∆+='=⨯='='=⨯='='=+='+'='=-+=-∆+='=+='∆+'='=⨯='='∆=⨯='='∆=-+=-+='av av av
av C rL av C aL av
N C C
C C C
CC T C C
T C C C T
C
T CC C C C Q P P KVar QCC Q Q K Q KW P K P A U S I KVA Q P S KVar Q Q Q Q KW P P P KVar S Q KW S P KVA Q Q P S ϕ）（。