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1、 第 1章 電力系統(tǒng)概論 1-1 什么叫電力系統(tǒng)？為什么要建立電力系統(tǒng)？ 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、電力線路和電能用戶組成的一個整體。 為了充分利用動力資源， 降低發(fā)電成本， 發(fā)電廠往往遠離城市和電能用戶， 因此，這就需要輸送和分配電能，將發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)過升壓、輸送、降壓和分配，送到用戶。 1-2 供配電系統(tǒng)由那些部分組成？在什么情況下應設總降壓變電所或高壓配電所？ 供配電系統(tǒng)由總降變電所、高壓配電所、配電線路、車間變電所和用電設備組成。 總降壓變電所是企業(yè)電能供應的樞紐。它將 35kV ～ 110kV 的外部供電電源電壓降為

2、 6～ 10kV 高壓配電電壓，供給高壓配電所、車間變電所和高壓用電設備。高壓配電所集中接受 6～10kV 電壓，再分配到附近各車間變電所和高壓用電設備。 一般負荷分散、 廠區(qū)大的大型 企業(yè)設置高壓配電所。 1-3 發(fā)電機的額定電壓、用電設備的額定電壓和變壓器額定電壓是如何規(guī)定的？為什么？ 用電設備的額定電壓等于電力線路的額定電壓； 發(fā)電機的額定電壓較電力線路的額定電壓要 高 5% ；變壓器的一次繞組的額定電壓等于發(fā)電機的額定電壓 ( 升壓變壓器 )或電力線路的額 定電壓 (降壓變壓器 )；二次繞組的額定電壓較電力線路的額定電壓要高 10

3、% 或 5%(視線路的 電壓等級或線路長度而定 )。 額定電壓是能使電氣設備長期運行在經(jīng)濟效果最好的電壓， 它是國家根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展的需要及 電力的水平和發(fā)展的趨勢經(jīng)過全面技術經(jīng)濟分析后確定的。 1-4 電能的質量指標包括哪些？ 電能的質量指標是指電壓質量、頻率質量、供電可靠性。 1-5 什么叫電壓偏移，電壓波動和閃變？如何計算電壓偏移和電壓波動？ 電壓偏差是電壓偏離額定電壓的幅度。 電壓波動是指電壓的急劇變化。 周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象，成為閃變。 電壓偏差一般以百分數(shù)表示，即

4、 U U N 100 ，式中 U % 為電壓偏差百分數(shù)； U 為實際電壓； U N 為額定電壓。 U % U N 電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分數(shù)來表示，即 U U max U min U % U max U min 100 U N 式中， U 為電壓波動； U % 為電壓波動百分數(shù)； U max ， U min 為電壓波動的最大值和最 小值（ kV）； U N 為額定電壓（ kV）。 1-6 電力系統(tǒng)的中性點運行方式有哪幾種？中性點不接地電力系統(tǒng)和中性點直

5、接接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地時各有什么特點？ 電力系統(tǒng)的中性點運行方式有三種： 中性點不接地系統(tǒng)、 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性 點直接接地系統(tǒng)。 中性點不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時， 接地相對地電壓為零， 電容電流 為零，非接地相對地電壓升高為線電壓，電容電流增大 倍，但各相間電壓（線電壓）仍然 對稱平衡。 中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時， 通過中性點形成單相短路， 產(chǎn)生很大的短 路電流，中性點對地電壓仍為零，非接地相對地電壓也不發(fā)生變化。 1-7 電力負荷按對供電可靠性要求分幾類？對供電各有什么要求？ 電力負荷按對供電可

6、靠性可分為三類， 一級負荷， 二級負荷和三級負荷。 對供電的要求： 一 級負荷要求最嚴， 應由兩個獨立電源供電， 當一個電源發(fā)生故障時， 另一電源應不同時受到 損壞， 在一級負荷中的特別重要負荷， 除上述兩個獨立電源外， 還必須增設應急電源。 為保 證對特別重要負荷的供電， 嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。 二級負荷要求比一級負荷低， 應由兩回線路供電， 供電變壓器亦應有兩臺， 從而做到當電力變壓器發(fā)生故障或電力線路發(fā) 生常見故障時， 不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。 三級負荷要求最低， 沒有特殊要求， 一 般有單回路電力線路供電。

7、 1-8 試確定圖所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機 G 和變壓器 1T， 2T 和 3T 的額定電壓。 解： 發(fā)電機的額定電壓 U = 1.0 5×10KV = 10.5kV ; 變壓器 1T 的額定電壓一次側 U = 10.5kV ； 二次側 U = 1.1 × 35kV= 38.5kV ； 變壓器 2T 的額定電壓一次側 U = 35kV ； 二次側 U = 1.05 × 10kV= 10.5kV ； 變壓器 3T 的額定電壓一次

8、側 U= 10kV ； 二次側 U= 1.05 ×0.38= 0.399kV ； 1-9 試確定圖中所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機 G，變壓器 2T， 3T 線路 1WL ， 2WL 的額定電壓。 解：發(fā)電機 G，額定電壓 U=1.05U1=10.5kV 變壓器 2T U1=U=10.5kV U2=1.1× 220=242kV故額定電壓為： 10.5/242 ； 變壓器 3T U1=220kV U2=1.1× 110=121

9、kV U3=1.05 × 10=10.5kV 線路 線路  1WL 2WL  的額定電壓為的額定電壓為  U=10kV U=0.38kV 1-10  試查閱相關資料或網(wǎng)上查閱，  找出去年我國的發(fā)電機裝機容量，  年發(fā)電量和年用電量。 答案（略） 1-11  畫出中性點不接地系統(tǒng)  A 相發(fā)生單相接地時的相量圖。

10、 第 2章 負荷預測 2-1 什么叫負荷曲線？有哪幾種？與負荷曲線有關的物理量有哪些？ 答：負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點和規(guī)律。 負荷曲線按負荷的功率性質不同，分有功負荷和無功負荷曲線；按時間單位的不同，分日負荷曲線和年負荷曲線；按負荷對象不同，分用戶，車間或某類設備負荷曲線。 與負荷曲線有關的物理量有： 年最大負荷和年最大負荷利用小時； 平均負荷和負荷系數(shù)。 2-2 什么叫年最大負荷利用小時？什么叫年最大負荷和年平均負荷？什么叫負荷系數(shù)？

11、 答：年最大負荷利用小時是指負荷以年最大負荷 Pmax 持續(xù)運行一段時間后， 消耗的電能 恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能，這段時間就是最大負荷利用小時。 年最大負荷 Pmax 指全年中負荷最大的工作班內(nèi) （為防偶然性， 這樣的工作班至少要在負 荷最大的月份出現(xiàn) 2～ 3 次） 30 分鐘平均功率的最大值，因此年最大負荷有時也稱為 30 分 鐘最大負荷 P30 。 負荷系數(shù) K L 是指平均負荷與最大負荷的比值。 2-3 什么叫計算負荷？為什么計算負荷通常采用 30min 最大負荷？正確確定計算負荷有何

12、意義？ 答：計算負荷是指導體中通過一個等效負荷時，導體的最高溫升正好和通過實際的變動 負荷時產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷。 導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為 (3~4) ， 為發(fā)熱時間常數(shù)。 對中小截面的導 體，其 約為 10min 左右，故截流倒替約經(jīng) 30min 后達到穩(wěn)定溫升值。但是，由于較大截 面的導體發(fā)熱時間常數(shù)往往大于 10min，30min 還不能達到穩(wěn)定溫升。 由此可見 ,計算負荷 Pc 實際上與 30min 最大負荷基本是相當?shù)摹? 計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)。計算符合的確定是否合理，將直接影響到電氣設

13、 備和導線電纜的選擇是否合理。 計算負荷不能定得太大， 否則選擇的電氣設備和導線電纜將 會過大而造成投資和有色金屬的浪費 ;計算負荷也不能定得太小，否則選擇的電氣設備和導 線電纜將會長期處于過負荷運行， 增加電能損耗， 產(chǎn)生過熱， 導致絕緣體過早老化甚至燒毀。 2-4 各工作制用電設備的設備容量如何確定 ? 答：長期工作制和短期工作制的設備容量就是該設備的銘牌額定功率，即 Pe=PN 反復短時工作制的設備容量是指某負荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。 2-5 需要系數(shù)的含義是什么 ? 答：所有用電設備的計算負荷并

14、不等于其設備容量 , 兩者之間存在一個比值關系， 因此需 要引進需要系數(shù)的概念 ,即： Pc K d Pe 。 式中， Kd 為需要系數(shù)； Pc為計算負荷； Pe 為設備容量。 形成該系數(shù)的原因有：用電設備的設備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個平 均效率；用電設備不一定滿負荷運行 ,因此引入符合系數(shù) KL ；用電設備本身及配電線路有功 率損耗，所以引進一個線路平均效率 wL ；用電設備組的所有設備不一定同時運行，故引入 一個同時系數(shù) K 。 2-6 確定計算負荷的估算法 . 需要系數(shù)法和二項式法各有什么特點？各適合哪些場合？

15、 答：估算法實為指標法， 其特點是進行方案比較時很方便， 適用于做任務書或初步設計階 段；需要系數(shù)法的特點是簡單方便， 計算結果較符合實際， 而長期使用已積累了各種設備的 需要系數(shù)， 是世界各國普遍采用的方法， 適用于多組三相用電設備的計算負荷； 二項式法其 特點是既考慮了用電設備的平均負荷， 又考慮了幾臺最大用電設備引起的附加負荷， 其計算 的結果比按需要系數(shù)法計算的結果大得多，適用于容量差別懸殊的用電設備的負荷計算。 2-7 在確定多組用電設備總的視在計算負荷和計算電流時，可否將各組的視在計算負荷和 計算電流分別直接相加？

16、為什么？應如何正確計算？ 答：不可以。 需要考慮用電設備各組的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素， 因此在確定總計算負荷時，只能在各組用電設備中取一組最大的附加負荷，再加上各組用電設備的平均負荷，即： Pc  (bPe  )i  (cPx )max Qc  (bPe  tan  )i  (cPx )max  tan  max 式中， (bPe  )i  為各用電設備組的平均功率，其中  Pe  是各用電設備組的設備總容量；  cPx 為 每

17、組用電設備組中  x 臺容量較大的設備的附加負荷；  (cPx )max 為附加負荷最大的一組設備的 附加負荷；  tan  max 為最大附加負荷設備組的功率因數(shù)角的正切值。 2-8 在接有單相用電設備的三相線路中 , 什么情況下可將單相設備與三相設備綜合按三相 負荷的計算方法計算確定負荷 ? 而在什么情況下應進行單相負荷計算 ? 答: 單相設備應盡可能地均勻分布在三相上 ,以使三相負荷保持平衡 . a: 三相線路中單相設備的總容量不超過三相總容量的 15%時 ,單相設備可按三相負

18、荷平 衡計算  . b: 三相線路中單相設備的總容量超過三相總容量的 效三相設備容量 , 再算出三相等效計算負荷 .  15% 時 ,應把單相設備容量換算為等 2-9 如何分配單相（ 220 伏， 380 伏）用電設備，使計算負荷最??？如何將單相負荷簡便地 換算成三相負荷？ 答：可以用負荷密度法和需要系數(shù)法來分配用電設備； 這樣換算：⑴當單相設備的總容量不超過三相總容量的 計算。⑵當單相設備的總容量超過三相總容量的 出三相等效計算負荷。  15%，單相設備按三相負荷平衡來 1

19、5%，應該換成等效三相設備容量，再算 2-10 電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計算？其中哪些損耗是與負荷無關的？哪些損耗與負荷有關？按簡化公式如何計算？ 解：有功功率損耗 =鐵損 +銅損 = PFe PCu 有功功率損耗為： Sc 2 2 Sc PTPFe PCu PFe PCu .N SN P0 Pk SN 無功功率 = Q0 Q △ Q0 是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通電流造成的，△ Q 是變壓器負荷電流在一次， 二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功損耗。

20、無功功率損耗為： Sc I 0％ 2 U k％ Sc QTQ0 Q Q0 QNS SN 100 100 S N N △PFe 和△ Q0 是與負荷無關，△ PCu 和△ Q 與負荷有關 簡化公式： Pt P0 Pk 2 Q T I0％ U k％ 2 S（N ） 100 100 2-11 什么叫平均功率因數(shù)和最大負荷時功率因數(shù) ?各如何計算 ?各有何用途 ? 答: 平均功率因數(shù)是指導在某一時間內(nèi)的平

21、均功率因數(shù) ,也稱加權平均功率因數(shù) . 最大負荷時 的功率因數(shù)是指在年最大負荷時的功率因數(shù) .平均功率因數(shù)計算功式 :略 用途供電部門能根據(jù)月平均功率因數(shù)來調(diào)整用戶的電費電價 . 2-12 進行無功功率補償，提高功率因數(shù)，有什么意義？如何確定無功補償容量？ 答：降低電能損耗 , 降低電壓損失 ,提高供電設備利用率。 補償容量（ 1）采用固定補償 Q cc ，式中， Qcc 為補償容量； Pav 為平均 Pav（ tg av1－ tg av2） 有功負荷， Pav c 或 W a c 為負荷計算得到

22、的有功計算負荷， α為有功負荷系數(shù)， W a =αP /t， P 為時間 t 內(nèi)消耗的電能； tg φav1 為補償前平均功率因數(shù)角的正切值； tg φav2 為補償后平均功 率因數(shù)角的正切值； tg φ － tg φ 稱為補償率， 可用 △ q 表示（2）采用自動補償 Q （ tg φ av1 av2 c cc=Pc1 －tg φ2） 2-13 提高自然功率因素有哪些常用的方法？他們的基本原理是什么？ 答：提高自然功率因素的主要方法有： 1、 合理選擇電動機的規(guī)格、型號 2、 防止電動

23、機空載運行 3、 保證電動機的檢修質量 4、 合理選擇變壓器的容量 5、 交流接觸器的節(jié)電運行 他們的基本原理是在不添置任何補償設備的情況下， 采用科學措施減少用電設備的無功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總功率因素提高。 2-14 并聯(lián)電容器的補償?shù)难b設有幾種？各有何特點？適用于什么場合？ 答：并聯(lián)電容器的補償?shù)难b設有一下幾種： 1、 高壓集中補償，指將高壓電容器組集中裝設在總降壓變電所的 6～10kV 母線上。 該補償方式只能補償總降壓變電所的 6～ 10kV 母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功 率產(chǎn)生的影響，而對無功功率

24、在即也內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無法補償， 因此補償范圍最小，經(jīng)濟效果較后兩種補償方式差。但由于裝設集中，運行條件 較好，維護管理方便，投資較少。且總降壓變電所 6～ 10kV 母線停電機會少，因 此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業(yè)中應用相當普遍。 2、 低壓集中補償，是指將低壓電容器集中裝設在車間變電所或建筑物變電所的低壓 母線上。該補償方式只能補償車間變電所或建筑物變電所低壓母線前變電器和高 壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率， 對變電所低壓母線后的設備則不起補償作用。 但其補償范圍比高壓集中補償要大， 而且該補償方式能使變壓器的視在

25、功率減小， 從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟。這種低壓電容器補償屏一般可 安裝在低壓配電室內(nèi)，運行維護安全方便。該補償方式在用戶中應用相當普遍。 3、 單獨就地補償 （個別補償或分散補償） ，是指在個別功率因素較低的設備旁邊裝設 補償電容器組。 該補償方式能補償安裝部位以前的所有設備， 因此補償范圍最大，效果最好。但投資較大，而且如果被補償?shù)脑O備停止運行的話，電容器組也被切 除，電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器易受到機械震動及其他環(huán)境條件影響等缺點。所以這種補償方式適用于長期穩(wěn)定運行，無功功率需要較大，或距電源較

26、遠，不便于實現(xiàn)其他補償?shù)膱龊稀? 2-15 什么是尖峰電流？尖峰電流的計算有什么用處？ 答：尖峰電流是指單臺或多臺用電設備持續(xù) 1～2 秒的短時最大負荷電流。 尖峰電流的計算可以提供選定用電設備的型號以及保護用電設備等。 2-16 某車間 380 伏線路供電給下列設備： 長期工作的設備有 7.5kW 的電動機 2 臺，4kW 的 電動機 3 臺， 3kW 的電動機 10 臺；反復短時工作的設備有 42kV A 的電焊機 1 臺 (額定暫載 率為 60% ， cos N =0.62， N =0.85) ， 10t 吊車 1 臺

27、 (在暫載率為 40% 的條件下，其額定功 率為 39.6kW ， cos N =0.5)。試確定它們的設備容量。 解： 對于長期工作制的設備，其設備容量就是它們的額定功率，所以長期工作設備的設備容量為： Pe1 7.5 2kW 4 3kW 3 10kW 57kW 對于反復短時工作制的設備，其設備容量為： 電焊機：  Pe2  0.6 42 0.62kW  20.2 kW 吊車：  Pe3  2  0.4 39.6kW  50.1kW 所以，它

28、們的總的設備容量為： P總  Pe1  Pe2  Pe3  57 20.2  50.1 kW  127.3 kW 2-17 已知有一汽車拖拉機廠每年生產(chǎn)拖拉機 2400 臺，汽車 1200 輛，試用估算法求該廠的 計算負荷。 解：查詢資料得知， 生產(chǎn)拖拉機的單位產(chǎn)品耗電量為 5000～ 8000kWh，這里估算取 6500kWh/ 臺；生產(chǎn)汽車的單位產(chǎn)品耗電量為 1500～ 2500kWh，這里估算取 2000kWh/輛。 年最大負荷利用小時數(shù)取 4960h。 Wa1 a1m1 2400 65

29、00kWh 15600000kWh Wa 2 a2 m2 1200 2000kWh 2400000 kWh Wa1Wa2 15600000 2400000 Pc kW 4394.53kW Tmax 4096 2-18 某廠金工車間的生產(chǎn)面積為 60m×32m,試用估算法估算該車間的平均負荷。 解：查表可知負荷密度指標 0.1kW / m2 S 60m 32m 1920m 2 Pav S 0.1 1920kW 192 kW 答：用估算法估算該車間的平均負荷為 192 kW 2-

30、19 某工廠 35/6kV 總降壓變電所， 分別供電給 壓電動機。 1～ 4 號車間變電所的計算負荷分別為：  1～ 4 號車間變電所及 6 臺冷卻水泵用的高 Pc1=840kW ，Q c1=680kvar ；Pc2=920 kw ， Qc2=750 kvar ； Pc3=850 kw ， Q c3=700 kvar ； Pc4=900 kw ， Q c4=720 kvar 。高壓電動機每臺 容量為 300 kW ，試計算該總降壓變電所總的計算負荷（忽略線損）。 解：由題意可知：水泵用的高壓電動機 假設同時系數(shù) K=0.9 K d 0.

31、8,b 0.65,cos 0.8, tan 0.75 Pc0 kd pe1 0.8 300 6 1440kW Qc 0 Pc0 tan 1440 0.75k var 1080k var Pe K Pc 0 Pc 1 Pc 2 P c 3 P c 4 0. 9 1 4 4 0 8 4 0 9 2 0 8 5 0 9 0 0 k W 4 4 5 5 k W Qe K Qc 0 Qc 1 Q c 2 Q c 3 Q c 4 0. 9 10 8 0 6 8 0 7 5 0 7 0

32、 0 7 2 0 k v ar 3 5 3 7 Se Pe2 Qe2 (44522 35372)VA 5688.36 KVA Se 5688.36 I ce 3 U n 1.73 6 A 548.01A 高壓側 Pe1 Pe 0.015Se 4540.33kW 高壓側 Qe1 Qe 0.06 Se 3878.3 k var Se1 Pe12 Qe12 5971.25kVA I ce1 Se1 98.62 A 3 U n 答：該總降壓變電所高壓側總的計算負荷 Pe1=

33、4540.33 kw ，Qe1=3878.3 kvar ， Se1=5971.25， I ce1=98.62A 2-20 某車間采用一臺 10/0.4kV 變壓器供電，低壓負荷有生產(chǎn)用通風機 5 臺共 60kW，點焊 機（ =65%） 3 臺共 10.5kW，有連鎖的連續(xù)運輸機械 8 臺共 40kW， 5.1kW 的行車（ =15%） 2 臺。試確定該車間變電所低壓側的計算負荷。 解：通風機 K d 1 0.8,cos 1 0.8, tan 1 0.75 Pc1 K d1Pe1 0.8 60kW 48kW

34、 Qc1 Pc1 tan 1 48 1.73k var 83.04k var 點焊機 K d 2 0.35,cos 2 0.6, tan 2 1.33 Pe 2 2 PN 2 0.65 10.5 kW 8.47kW Pc 2 K d 2Pe2 0.35 8.47 kW 2.96kW Qc 2 Pc 2 tan 2 2.96 1.33k var 3.94k var 有連鎖的連續(xù)運輸機械 K d 3 0.7,c

35、os 3 0.75, tan 3 0.88 Pc 3 K d 3Pe3 0.7 40kW 28kW Qc 3 Pc 3 tan 3 28 0.88k var 24.64k var 行車 K d 4 0.15,cos 4 0.5, tan 4 1.73 Pe 4 4 PN 4 0.15 10.2 kW 3.95kW Pc 4 K d 4Pe4 0.15 3.95 kW 0.59kW Qc 4 Pc4 ta

36、n 4 0.59 1.73k var 1.03k var 同時系數(shù)取 K p , K q 0.9 車間計算負荷為： Pc K p Pci 0.9 (48 2.96 28 0.59) kW 71.60kW Qc K q Pci 0.9 (83.04 3.94 24.64 1.03)k var 101.39k var Sc Pc2 Qc2 124.12 kVA I c Sc 124

37、.12 A 179.16 A 3U N 3 0.4 2-21 某車間設有小批量生產(chǎn)冷加工機床電動機 40 臺，總容量 152kW ，其中較大容量的電 動機有 10kW 1 臺、 7kW 2 臺、 4.5kW 5 臺、 2.8kW 10 臺；衛(wèi)生用通風機 6 臺共 6kW 。試 分別用需要系數(shù)法和二項式法求車間的計算負荷。 解：需要系數(shù)法：查表 A-1 可得： 冷加工機床： K d1 0.2,cos 1

38、 0.5, tan 1 1.73 Pc1 0.2 152kW 30.4kW Qc1 30.4 1.73kW 52.6kW 通風機組： K d2 0.8?,cos 2 0.8,tan 2 0.75 Pc2 0.8 6kW 4.8kW Qc2 4.8 0.75kW 3.6kW 車間的計算負荷 : Pc 0.9 30.4 4.8 kW 31.68kW

39、 Qc 0.9 52.6 4.8 kW 50.58kW Sc Pe 2 Qe 2 59.68kVA Ice Se 3U N 59.68/ (1.732 0.38) 90.7A 二項式法 : 查表 A-1 可得： 冷加工機床 :b 0.14, c 0.4, x 5,cos 1 0.5, tan 1 1.73 1 1 1 (bPe

40、 )1 0.14 152kW 21.28kW cPx 1 0.4 10 7 2 2 4.5 kW 13.2kW 通風機組 : b2 0.65,c2 0.25, x2 5,cos 2 0.8, tan 2 0.75 因為 n=6 ＜2x2 ,取 x2=3. 則 (bPe )2 0.65 6kW 3.9kW cPx 2 0.25 3kW 0.75kW 顯然在二組設備中

41、第一組附加負荷 (cP x 1 最大 ) 故總計算負荷為： Pc (21.28 3.9 13.2kW) 38.38kW Qc （21.28 1.73 3.9 0.75 13.2 1.73)kvar 62.56kvar S P 2 Q 2 73.4kVA c e e Ic

42、Se / ( 3UN ) 111.55A 2-22 某 220/380V 三相四線制線路上接有下列負荷： 220V 3kW 電熱箱 2 臺接于 A 相， 6kW1 臺接于 B 相， 4.5kW 1 臺接于 C 相； 380V 20kW（ =65%）單頭手動弧焊機 1 臺接于 AB相， 6kW（ =10%） 3 臺接于 BC 相， 10.5kW（ =50%） 2 臺接于 CA相。試求該線路的計算負荷。 解：（ 1）電熱箱的各相計算負荷 查表 A-1 得， Kd 0.7,cos 1

43、,tan 0 ，因此各相的有功計算負荷為： A 相 PcA1 K d PeA 0.7 3 2kW 4.2kW B 相 PcB1 K d PeB 0.7 6 1kW 4.2kW C 相 PcC1 K d PeC 0.7 4.5 1kW 3.15kW （2）單頭手動弧焊機的各相計算負荷 查表 A-1 得， Kd 0.35,cos 0.35, tan 2.68 ；查表 2-4 得， cos 0.35 時，則 pAB A

44、 pBC B pCA C 1.27 pAB B pBC C pCA A 0.27 qAB A qBC B qCA C 1.05 qAB B qBC C qCA A 1.63 將各相換算成 100% 的設備容量，即： PAB N1 PN1 0.65 20kW 16.12kW PBC N2PN2 0.1 6 3kW 5.69kW PCA N3PN3 0.5 10.5 2kW 14.85kW 各相的設備容量為 PeA pAB A PAB pCA A PCA [1.27 16.12 (

45、0.27 14.85)] kW 16.46kW A 相 QeA qAB A PAB qCA APCA (1.05 16.12 1.63 14.85)kW 41.13k var PeB pBC B PBC pAB B PAB [1.05 5.69 ( 0.27) 16.12] 1.62kW B 相 QeB qBC B PBC qAB B PAB (1.27 5.69 1.63 16.12) k var 3

46、3.50k var PeC pCA C PCA pBC C PBC [1.27 14.85 ( 0.27) 5.69] kW 17.32kW C 相 QeC qCA C PCA qBC C PBC (1.05 14.85 1.63 5.69) k var 24.87k var 各相的計算負荷為 PcA 2 Kd PeA 0.7 16.46kW 11.52kW A 相

47、 QcA2 K d QeA 0.7 41.13k var 28.79kW PcB 2 K d PeB 0.7 1.62kW 1.13kW B 相 QcB2 K d QeB 0.7 33.50k var 23.45kW PcC 2 K d PeC 0.7 17.32kW 12.12kW C 相 QcC2 K d QeC 0.7

48、 24.87k var 17.41kW （3）各相總的計算負荷為（設同時系數(shù)為 0.95 ） PcA K ( PcA1 PcA2 ) 0.95 (4.2 11.52) kW 14.93kW A 相 QcA K (QcA1 QcA2 ) 0.95 (0 28.79) kW 27.35kW PcB K ( PcB1 PcB2 ) 0.95 (4.2 1.62) kW 5.53kW B 相

49、 QcB K (QcB1 QcB 2 ) 0.95 (0 33.50) kW 31.83kW PcC K ( PcC1 PcC 2 ) 0.95 (3.15 12.12) kW 14.51kW C 相 QcC K (QcC1 QcC 2 ) 0.95 (0 17.41)kW 16.54kW （4）總的等效三相計算負荷 因為 A 相的有功計算負最大，所以 P

50、c m PcA 14.93kW ,Qc m QcA 27.35k var ，則 Pc 3Pc m 3 14.93kW 44.79kW Qc 3Qc m 3 27.35k var 82.05k var Sc 44.792 82.052 KVA 93.48KVA I c Sc 93.48 A 142.03A 3U N 3 0.38 2-23 某廠機械工車間變電所供電電壓 10kV，低壓側負荷擁有金屬切削機床容量共 920kW， 通風機容量共 56kW，起重機

51、容量共 76kW（ =15%）, 照明負荷容量 42kW（白熾燈），線路額 定電壓 380V。試求： （ 1）該車間變電所高壓側（ 10kV）的計算負荷 P , Q , S , I 及 cos c c c c （2）若車間變電所低壓側進行自動補償，功率因數(shù)補償?shù)? 0.95 ，應裝 BW0.4-28-3 型電容 器多少臺？ （ 3）補償后車間高壓側的計算負荷 Pc ,Qc , Sc

52、, I c及 cos ，計算視在功率減小多少？ 解：（ 1）查表 A-1 K d1 0.2,cos 1 0.5,tan 1 1.73 小批量金屬切削機床： Pc1 K d1 Pe1 0.2 920kW 184kW Qc1 Pc1 tan 1 184 1.73k var 318.32k var K d 2 0.8,cos 2 0.8,tan 2 0.75 通風機： Pc2 K d 2 Pe2 0.

53、8 56kW 44.8kW Qc2 Pc2 tan 2 44.8 0.75k var 33.6k var K d 3 0.2,cos 3 0.5, tan 3 1.73 起重機： Pc3 2Kd 3 3 Pe3 0.4 0.15 76kW 11.78kW Qc3 Pc3 tan 3 11.78 1.73k var 20.38k var 照明： Pc4 42kW Qc1 0k var

54、 總的計算負荷為（設同時系數(shù)為 0.95 ） Pc K (Pc1 Pc 2Pc3 Pc4 ) 0.95 (184 44.8 11.78 42)kW 268.45kW Qc K (Qc1 Qc2 Qc3 Qc4 ) 0.95 (318.32 33.6 20.38 0)k var 353.69k var Sc Pc2 Qc2 444.03kVA Pc cos 1 0.60 Sc 變壓器的功率損耗為

55、 PT 0.015Sc 0.015 444.03 kW 6.66kW QT 0.06 Sc 0.06 444.03k var 26.64k var 變電所高壓側總的計算負荷為 Pc ' Pc PT 275.11kW Qc ' Qc QT 380.33k var Sc ' Pc '2 Qc '2 469.40kVA I c ' Sc ' 469.40 A 27.10A 3U N 3 10 變電所高壓側的功率因數(shù)為 cos Pc ' ' 0.586 Sc ' （ 2） Qcc P

56、c '(tan 1 tan 0 ) 268.45 [tan(arccos0.60) tan(arccos0.95)] 268.45k var n 268.45 10 28 實際補償容量為 280kvar （3）變電所低壓側視在計算負荷為 Sc' 1 Pc2 (Qc Qcc) 2 278.38kVA PT' 0.015 278.38kW 4.18kW Q ' 0.06 278.38k var 16.70k var T 變電所高壓側總的計算負荷為 P' P' P'

57、268.45 4.18 272.63kW c 2 c1 T Qc' 2 Qc' 1 QT' 353.69 280 16.70 90.29k var Sc' 2 Pc'22 Qc'22 287.19 kVA S 469.4 287.19 182.21kVA 變電所高壓側的功率因數(shù)為 Pc'2 cos ' Sc'2 0.95 2-24 某廠 10kV 母線上的有功計算負荷為 320kW，平均功率因數(shù)為 0.67 。如果要使平均功 率因數(shù)提高到 0.9 ，在 10kV

58、母線上固定補償， 則需要裝設 BW型并聯(lián)電容器的總容量是多少？ 并選擇電容器的型號和個數(shù)。 解： tan av1 tan(arccos0.67) 1.1080 tan av 2 tan(arccos0.9) 0.4843 Qcc Pav (tan av1 tan av 2 ) K aL Pc (tan av1 tan av 2 ) =0.75 320 (1.1080-0.4843)kvar =149.688kvar n=Qcc / qcN 149.688/10=15 考慮到三相均衡分配，每相裝設 5 個，此時并聯(lián)電容器的

59、實際補償容量為 150kvar 。選擇 BW-10.5-10-1 型電容器 15 個。 2-25 某工具廠全年消耗的電能 Wa 為 2500 萬度， Wr 為 2100 萬度，供電電壓為 10kV。其平均 有功功率和平均功率因數(shù)是多少？欲將功率因數(shù)提高到 0.9 ，需裝設 BWF10.5-30-1 并聯(lián)電 容器多少臺？ 解： Pav Wa / t 2.5 10 7 / 8760 2853.88kW tan cos  av1 av1  2100 / 2500 0.84 cos(arctan0.84) 0.77

60、 Qcc Pav (tan av1 tan av 2 ) =2853.88 (0.84-0.4843)kvar =1015.13kvar n=Qcc / qcN 1015.13/30=34 考慮到三相平衡應裝設 36 臺，每相 12 臺。 2-26 某工廠 35kV 總降壓變電所 10kV 側計算負荷為： 1#車間 720kW+j510kvar; 2#車間 580kW+j400kvar; 3# 車間 630kW+j490kvar; 4# 車間 475Kw+j335kvar( α =0.76,β =0.82,忽略 線損 )。試求： （ 1

61、）全廠計算負荷及平均功率因數(shù)； （ 2）功率因數(shù)是否滿足供用電規(guī)程？若不滿足，應補償?shù)蕉嗌伲? （ 3）若在 10kV 側進行固定補償，應裝 BW — 10.5— 16—1 型電容器多少臺？ （ 4）補償后全廠的計算負荷及平均功率因數(shù)。解： (1) P 720kW ,Q 510k var 1 1 P2 580kW ,Q2 400k var P3 630kW ,Q3 490k var P4 475kW ,Q4 335k var 全廠計算負荷： P kSp Spc 2164.5kW Q kSp SQc 1561.

62、5k var cosF cos(arctanF ) cos(31.88 ) 0.81 （2） cosF 0.9 所以不滿足，應補償?shù)?0.9 （ 3） Qcc Pav (tan F1 tan F2 ) 394.27 k var n Qcc /16 24 ( 4 ) 補償后功率因數(shù) cosF Pav / sav 0.92 第 3 章 短路電流計算 3-1 什么叫短路 ?短路的類型有哪些 ?造成短路的原因是什么 ?短路有什么危害 ? 答： 短路是不同相之間，相對中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗

63、連接 . 短路種類有三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路 . 短路的原因主要有設備長期運行， 絕緣自然老化， 操作過電壓， 雷電過電壓， 絕緣受到機械 損傷等 . 短路的危害： 1 短路產(chǎn)生很大的熱量，導體溫度身高，將絕緣損壞。 2 短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電器設備受到機械損壞。 3 短路使系統(tǒng)電壓嚴重減低，電器設備正常工作受到破壞。 4 短路造成停電，給國家經(jīng)濟帶來損失，給人民生活帶累不便。 5 嚴重的短路將影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運行的同步發(fā)電機失去同步，嚴重的可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。 6 單相短路產(chǎn)生的不平橫

64、磁場， 對附近的通信線路和弱電設備產(chǎn)生嚴重的電磁干擾， 影響其 正常工作。 3-2 什么叫無限大容量系統(tǒng) ?它有什么特征 ?為什么供配電系統(tǒng)短路時， 可將電源看做無限大 容量系統(tǒng) ? 答：無限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗和容量無限大的系統(tǒng) .它的特征有： 系統(tǒng)的容量無限大 .系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過程中維持不變 . 實際上，任何電力 系統(tǒng)都有一個確定的容量， 并有一定的內(nèi)部阻抗 .當供配電系統(tǒng)容量較電力系統(tǒng)容量小得多， 電力系統(tǒng)阻抗不超過短路回路總阻抗的 5%~10% ，或短路點離電源的電氣距離足夠遠， 發(fā)生短路

65、時電力系統(tǒng)母線降低很小，此時可將電力系統(tǒng)看做無限大容量。 3-3 無限大容量三相短路時，短路電流如何變化？ 答：三相短路后，無源回路中的電流由原來的數(shù)值衰減到零；有源回路由于回路阻抗減小， 電流增大， 但由于回路內(nèi)存在電感， 電流不能發(fā)生突變， 從而產(chǎn)生一個非周期分量電流， 非 周期分量電流也不斷衰減， 最終達到穩(wěn)態(tài)短路電流。 短路電流周期分量按正弦規(guī)律變化， 而 非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減，最終為零，又稱自由分量。 3-4 產(chǎn)生最嚴重三相短路電流的條件是什么？ 答：（ 1）短路前電路空載或 cosΦ=1； （2）短路

66、瞬間電壓過零， t=0 時 a=0 度或 180 度； （3）短路回路純電感，即 Φk=90 度。 3-5 什么是次暫態(tài)短路電流 ? 什么是沖擊短路電流 ? 什么是穩(wěn)態(tài)短路電流 ? 它們與短路電 流周期分量有效值有什么關系 ? 答： 次暫態(tài)短路電流是短路電流周期分量在短路后第一個周期的有效值  . 沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時值  .  高壓系統(tǒng)  K sh  1.8,ish  2.55 I  '', I  sh  1.51I ''， 低壓系統(tǒng)  K sh  1.3,ish  1.84 I '', I sh  1.09I '' 穩(wěn)態(tài)短路電流是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流  .無限大容量系統(tǒng)  I ''  I P  I  ，高 壓系統(tǒng)  ish  2