《《供配電技術(shù)》唐志平第三版習(xí)題答案全.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《供配電技術(shù)》唐志平第三版習(xí)題答案全.doc（99頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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(gè)整體。 為了充分利用動(dòng)力資源，降低發(fā)電成本，發(fā)電廠往往遠(yuǎn)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(guò)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(yīng)設(shè)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(chē)間變電所和用電設(shè)備組成。 總降壓變電所是企業(yè)電能供應(yīng)的樞紐。它將 35kV～110kV 的外部供電電源電壓降為 6～ 10kV 高壓配電電壓，供給高壓配電所、車(chē)間變電所和高壓用電設(shè)

2、備。高壓配電所集中接受 6～10kV 電壓，再分配到附近各車(chē)間變電所和高壓用電設(shè)備。一般負(fù)荷分散、廠區(qū)大的大 型企業(yè)設(shè)置高壓配電所。 1-3 發(fā)電機(jī)的額定電壓、用電設(shè)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(shè)備的額定電壓等于電力線路的額定電壓；發(fā)電機(jī)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(jī)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%或 5%(視線 路的電壓等級(jí)或線路長(zhǎng)度而定)。 額定電壓是能使電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)效果最好的電壓，它是國(guó)家根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 及電力的水平

3、和發(fā)展的趨勢(shì)經(jīng)過(guò)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。 1-4 電能的質(zhì)量指標(biāo)包括哪些？ 電能的質(zhì)量指標(biāo)是指電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、供電可靠性。 1-5 什么叫電壓偏移，電壓波動(dòng)和閃變？如何計(jì)算電壓偏移和電壓波動(dòng)？ 電壓偏差是電壓偏離額定電壓的幅度。電壓波動(dòng)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(dòng)而造成人眼視覺(jué)不舒適的現(xiàn)象，成為閃變。 電壓偏差一般以百分?jǐn)?shù)表示，即 ，式中 為電壓偏差百分?jǐn)?shù)； 為實(shí)際電壓； 為額定電壓。%10NU????%U?UN 電壓波動(dòng)程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，即 maxin10NU???? 式中， 為電壓波動(dòng)； 為電壓波動(dòng)百分?jǐn)?shù)； ， 為電壓波動(dòng)

4、的最大值和最?%?maxUin 小值（kV） ； 為額定電壓（kV ） 。N 1-6 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有哪幾種？中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)和中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地時(shí)各有什么特點(diǎn)？ 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有三種：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中 性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相對(duì)地電壓為零，電容 電流為零，非接地相對(duì)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(duì)稱(chēng)平衡。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，通過(guò)中性點(diǎn)形成單相短路，產(chǎn)生很 大的短路電流，中性點(diǎn)對(duì)地電壓仍為零，非接地相對(duì)地電壓也不發(fā)生變化。 1-7 電力負(fù)荷按

5、對(duì)供電可靠性要求分幾類(lèi)？對(duì)供電各有什么要求？ 電力負(fù)荷按對(duì)供電可靠性可分為三類(lèi)，一級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。對(duì)供電的要求： 一級(jí)負(fù)荷要求最嚴(yán)，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一電源應(yīng)不同時(shí) 受到損壞，在一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，除上述兩個(gè)獨(dú)立電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。二級(jí)負(fù)荷要求比一級(jí) 負(fù)荷低，應(yīng)由兩回線路供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺(tái)，從而做到當(dāng)電力變壓器發(fā)生故障或 電力線路發(fā)生常見(jiàn)故障時(shí)，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。三級(jí)負(fù)荷要求最低，沒(méi)有 特殊要求，一般有單回路電力線路供電。 1-8 試確定圖所示供電系統(tǒng)中發(fā)電

6、機(jī) G 和變壓器 1T，2T 和 3T 的額定電壓。 解： 發(fā)電機(jī)的額定電壓 U = 1.0510KV = 10.5kV; 變壓器 1T 的額定電壓一次側(cè) U = 10.5kV； 二次側(cè) U = 1.135kV= 38.5kV； 變壓器 2T 的額定電壓一次側(cè) U = 35kV； 二次側(cè) U = 1.0510kV= 10.5kV； 變壓器 3T 的額定電壓一次側(cè) U= 10kV； 二次側(cè) U= 1.050.38= 0.399kV； 1-9 試確定圖中所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī) G，變壓器 2T，3T 線路 1WL，2WL 的額定電壓。 解：發(fā)電機(jī)

7、 G，額定電壓 U=1.05U1=10.5kV 變壓器 2T U1=U=10.5kV U2=1.1220=242kV 故額定電壓為：10.5/242； 變壓器 3T U1=220kV U2=1.1110=121kV U3=1.0510=10.5kV 線路 1WL 的額定電壓為 U=10kV 線路 2WL 的額定電壓為 U=0.38kV 1-10 試查閱相關(guān)資料或網(wǎng)上查閱，找出去年我國(guó)的發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量，年發(fā)電量和年用電量。 答案（略）

8、 1-11 畫(huà)出中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) A 相發(fā)生單相接地時(shí)的相量圖。 第 2 章 負(fù)荷預(yù)測(cè) 2-1 什么叫負(fù)荷曲線？有哪幾種？與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量有哪些？ 答：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點(diǎn)和 規(guī)律。 負(fù)荷曲線按負(fù)荷的功率性質(zhì)不同，分有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷曲線；按時(shí)間單位的不同， 分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對(duì)象不同，分用戶，車(chē)間或某類(lèi)設(shè)備負(fù)荷曲線。 與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量有：年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)；平均負(fù)荷和負(fù)荷系 數(shù)。 2-2 什么叫年最大負(fù)荷利用小時(shí)？什么叫年最大負(fù)荷和年平均負(fù)荷？什么叫負(fù)荷系數(shù)？ 答：年最大負(fù)荷利用小時(shí)是指負(fù)荷以年最大負(fù)荷 持

9、續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，消耗的電maxP 能恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能，這段時(shí)間就是最大負(fù)荷利用小時(shí)。 年最大負(fù)荷 指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（為防偶然性，這樣的工作班至少要在maxP 負(fù)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(fù)荷有時(shí)也稱(chēng)為 30 分鐘最大負(fù)荷 。0 負(fù)荷系數(shù) 是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值。LK 2-3 什么叫計(jì)算負(fù)荷？為什么計(jì)算負(fù)荷通常采用 30min 最大負(fù)荷？正確確定計(jì)算負(fù)荷有何 意義？ 答：計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過(guò)一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過(guò)實(shí)際的變 動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。 導(dǎo)體通過(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定

10、溫升的時(shí)間大約為(3~4) ， 為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。對(duì)中小截面的? 導(dǎo)體，其 約為 10min 左右，故截流倒替約經(jīng) 30min 后達(dá)到穩(wěn)定溫升值。但是，由于較大? 截面的導(dǎo)體發(fā)熱時(shí)間常數(shù)往往大于 10min，30min 還不能達(dá)到穩(wěn)定溫升。由此可見(jiàn),計(jì)算負(fù) 荷 Pc 實(shí)際上與 30min 最大負(fù)荷基本是相當(dāng)?shù)摹?計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算符合的確定是否合理，將直接影響到電氣 設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否合理。計(jì)算負(fù)荷不能定得太大，否則選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電 纜將會(huì)過(guò)大而造成投資和有色金屬的浪費(fèi);計(jì)算負(fù)荷也不能定得太小，否則選擇的電氣設(shè)備 和導(dǎo)線電纜將會(huì)長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)

11、生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣體過(guò)早老化甚 至燒毀。 2-4 各工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定? 答：長(zhǎng)期工作制和短期工作制的設(shè)備容量就是該設(shè)備的銘牌額定功率，即 Pe=PN 反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)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(shè)備的計(jì)算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量,兩者之間存在一個(gè)比值關(guān)系，因此 需要引進(jìn)需要系數(shù)的概念,即： 。cdePK? 式中，K d 為需要系數(shù)；P c 為計(jì)算負(fù)荷；P e 為設(shè)備容量。 形成該系數(shù)的原因有：用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個(gè) 平均效率；用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行,因此引入符

12、合系數(shù) KL；用電設(shè)備本身及配電線路 有功率損耗，所以引進(jìn)一個(gè)線路平均效率 ；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行，wL? 故引入一個(gè)同時(shí)系數(shù) 。? 2-6 確定計(jì)算負(fù)荷的估算法.需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法各有什么特點(diǎn)？各適合哪些場(chǎng)合？ 答：估算法實(shí)為指標(biāo)法，其特點(diǎn)是進(jìn)行方案比較時(shí)很方便，適用于做任務(wù)書(shū)或初步設(shè)計(jì) 階段；需要系數(shù)法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，計(jì)算結(jié)果較符合實(shí)際，而長(zhǎng)期使用已積累了各種設(shè) 備的需要系數(shù)，是世界各國(guó)普遍采用的方法，適用于多組三相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷；二項(xiàng) 式法其特點(diǎn)是既考慮了用電設(shè)備的平均負(fù)荷，又考慮了幾臺(tái)最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷， 其計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果大得多，適用

13、于容量差別懸殊的用電設(shè)備的負(fù)荷 計(jì)算。 2-7 在確定多組用電設(shè)備總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流時(shí)，可否將各組的視在計(jì)算負(fù)荷和 計(jì)算電流分別直接相加？為什么？應(yīng)如何正確計(jì)算？ 答：不可以。需要考慮用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，因此在確定總計(jì)算負(fù) 荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷， 即： maxa()tantnceiPbcPQ?????????? 式中， 為各用電設(shè)備組的平均功率，其中 是各用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?)ei? eP? 為每組用電設(shè)備組中 臺(tái)容量較大的設(shè)備的附加負(fù)荷； 為附加負(fù)荷最大的一組xcPx max()c 設(shè)備的附加負(fù)荷； 為

14、最大附加負(fù)荷設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值。matn? 2-8 在接有單相用電設(shè)備的三相線路中, 什么情況下可將單相設(shè)備與三相設(shè)備綜合按三相 負(fù)荷的計(jì)算方法計(jì)算確定負(fù)荷? 而在什么情況下應(yīng)進(jìn)行單相負(fù)荷計(jì)算? 答: 單相設(shè)備應(yīng)盡可能地均勻分布在三相上 ,以使三相負(fù)荷保持平衡. a: 三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相總?cè)萘康?15%時(shí),單相設(shè)備可按三相負(fù)荷平 衡計(jì)算. b: 三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^(guò)三相總?cè)萘康?15%時(shí),應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等 效三相設(shè)備容量,再算出三相等效計(jì)算負(fù)荷. 2-9 如何分配單相（220 伏， 380 伏）用電設(shè)備，使計(jì)算負(fù)荷最?。咳绾螌蜗嘭?fù)荷簡(jiǎn)便地 換算成三

15、相負(fù)荷？ 答：可以用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法來(lái)分配用電設(shè)備； 這樣換算：⑴當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相總?cè)萘康?15%，單相設(shè)備按三相負(fù)荷平衡來(lái) 計(jì)算。⑵當(dāng)單相設(shè)備的總?cè)萘砍^(guò)三相總?cè)萘康?15%，應(yīng)該換成等效三相設(shè)備容量，再算 出三相等效計(jì)算負(fù)荷。 2-10 電力變壓器的有功功率和無(wú)功功率損耗各如何計(jì)算？其中哪些損耗是與負(fù)荷無(wú)關(guān)的？ 哪些損耗與負(fù)荷有關(guān)？按簡(jiǎn)化公式如何計(jì)算？ 解：有功功率損耗=鐵損+ 銅損= FeCuP?A 有功功率損耗為： 22cTFeCuFeCu0kNSP.NPcS????????????????AA 無(wú)功功率= 0QA

16、 △Q 0 是變壓器空載時(shí)，由產(chǎn)生主磁通電流造成的，△Q 是變壓器負(fù)荷電流在一次， 二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無(wú)功損耗。 無(wú)功功率損耗為： 2c0ckT00NNSISU1??????????????????????AA％ ％ △P Fe 和△Q 0 是與負(fù)荷無(wú)關(guān)，△P Cu 和△Q 與負(fù)荷有關(guān) 簡(jiǎn)化公式： 20k2TNtIUS1???A％ ％（ ） 2-11 什么叫平均功率因數(shù)和最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)?各如何計(jì)算?各有何用途? 答:平均功率因數(shù)是指導(dǎo)在某一時(shí)間內(nèi)的平均功率因數(shù) ,也稱(chēng)加權(quán)平均功率因數(shù).最大負(fù)荷時(shí) 的功率因數(shù)是指在年最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù).平均功率因數(shù)計(jì)算功式:略 用途供電部門(mén)

17、能根據(jù)月平均功率因數(shù)來(lái)調(diào)整用戶的電費(fèi)電價(jià). 2-12 進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，有什么意義？如何確定無(wú)功補(bǔ)償容量？ 答：降低電能損耗, 降低電壓損失,提高供電設(shè)備利用率。 補(bǔ)償容量（1）采用固定補(bǔ)償 ，式中，Q cc 為補(bǔ)償容量；P av 為平cav1av2QPtgt??（ － ） 均有功負(fù)荷，P av =αPc 或 Wa/t，P c 為負(fù)荷計(jì)算得到的有功計(jì)算負(fù)荷，α 為有功負(fù)荷系數(shù)， Wa 為時(shí)間 t 內(nèi)消耗的電能； tgφav1 為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgφ av2 為補(bǔ)償后平 均功率因數(shù)角的正切值；tgφ av1－tgφ av2 稱(chēng)為補(bǔ)償率，可用△q c 表示（2）采用自

18、動(dòng)補(bǔ)償 Qcc=Pc（tgφ 1－tgφ 2） 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(dòng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào) 2、 防止電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行 3、 保證電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量 4、 合理選擇變壓器的容量 5、 交流接觸器的節(jié)電運(yùn)行 他們的基本原理是在不添置任何補(bǔ)償設(shè)備的情況下，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無(wú) 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(bǔ)償?shù)难b設(shè)有幾種？各有何特點(diǎn)？適用于什么場(chǎng)合？ 答：并聯(lián)電容器的補(bǔ)償?shù)难b設(shè)有一下幾種： 1、 高壓集中補(bǔ)償，指將高壓電容器組集中裝設(shè)在總降壓變電所的 6～10k

19、V 母線上。 該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所的 6～10kV 母線之前的供配電系統(tǒng)中由無(wú)功功 率產(chǎn)生的影響，而對(duì)無(wú)功功率在即也內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無(wú)法補(bǔ)償， 因此補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。但由于裝設(shè)集中，運(yùn)行條件 較好，維護(hù)管理方便，投資較少。且總降壓變電所 6～10kV 母線停電機(jī)會(huì)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(yīng)用相當(dāng)普遍。 2、 低壓集中補(bǔ)償，是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車(chē)間變電所或建筑物變電所的低壓 母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償車(chē)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(wú)功功率，對(duì)變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補(bǔ)償作用。

20、 但其補(bǔ)償范圍比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方式能使變壓器的視在功率減小， 從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì)。這種低壓電容器補(bǔ)償屏一般可 安裝在低壓配電室內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)安全方便。該補(bǔ)償方式在用戶中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 3、 單獨(dú)就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償） ，是指在個(gè)別功率因素較低的設(shè)備旁邊裝 設(shè)補(bǔ)償電容器組。該補(bǔ)償方式能補(bǔ)償安裝部位以前的所有設(shè)備，因此補(bǔ)償范圍最 大，效果最好。但投資較大，而且如果被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)行的話，電容器組也 被切除，電容器的利用率較低。同時(shí)存在小容量電容器的單位價(jià)格、電容器易受 到機(jī)械震動(dòng)及其他環(huán)境條件影響等缺點(diǎn)。所以這種補(bǔ)償方式適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行， 無(wú)功功率需

21、要較大，或距電源較遠(yuǎn)，不便于實(shí)現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合。 2-15 什么是尖峰電流？尖峰電流的計(jì)算有什么用處？ 答：尖峰電流是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù) 1～2 秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。 尖峰電流的計(jì)算可以提供選定用電設(shè)備的型號(hào)以及保護(hù)用電設(shè)備等。 2-16 某車(chē)間 380 伏線路供電給下列設(shè)備：長(zhǎng)期工作的設(shè)備有 7.5kW 的電動(dòng)機(jī) 2 臺(tái)，4kW 的電動(dòng)機(jī) 3 臺(tái)，3kW 的電動(dòng)機(jī) 10 臺(tái)；反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備有 42kVA 的電焊機(jī) 1 臺(tái)(額定 暫載率為 60%， =0.62， =0.85)，10t 吊車(chē) 1 臺(tái)(在暫載率為 40%的條件下，其額cosN?N? 定功率為 39.6kW， =0.5)

22、。試確定它們的設(shè)備容量。 解： 對(duì)于長(zhǎng)期工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量就是它們的額定功率，所以長(zhǎng)期工作設(shè)備的設(shè)備 容量為： e1 P7.52kW4310k57W????? 對(duì)于反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量為： 電焊機(jī)： e20.6.2. 吊車(chē)： 3 P439k501??? 所以，它們的總的設(shè)備容量為： ??e12e372. W27.3 k??總 2-17 已知有一汽車(chē)拖拉機(jī)廠每年生產(chǎn)拖拉機(jī) 2400 臺(tái)，汽車(chē) 1200 輛，試用估算法求該廠的 計(jì)算負(fù)荷。 解：查詢資料得知，生產(chǎn)拖拉機(jī)的單位產(chǎn)品耗電量為 5000～8000kWh，這里估算取 6500kWh/臺(tái)；生產(chǎn)汽車(chē)的單位產(chǎn)品耗電量為 1500

23、～2500kWh，這里估算取 2000kWh/輛。 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)取 4960h。124065160aWmkWhkh???2 24 12max560240439.59cWPkWkT???? 2-18 某廠金工車(chē)間的生產(chǎn)面積為 60m32m,試用估算法估算該車(chē)間的平均負(fù)荷。 解：查表可知負(fù)荷密度指標(biāo) 220.1/S6390k???av P.1 kW? 答：用估算法估算該車(chē)間的平均負(fù)荷為 192 kW 2-19 某工廠 35/6kV 總降壓變電所，分別供電給 1～4 號(hào)車(chē)間變電所及 6 臺(tái)冷卻水泵用的 高壓電動(dòng)機(jī)。1～4 號(hào)車(chē)間變電所的計(jì)算負(fù)荷分別為：P c1=840kW，Q c1=680k

24、var；P c2=920 kw，Q c2=750 kvar；P c3=850 kw，Q c3=700 kvar； Pc4=900 kw，Q c4=720 kvar。高壓電動(dòng) 機(jī)每臺(tái)容量為 300 kW，試計(jì)算該總降壓變電所總的計(jì)算負(fù)荷（忽略線損） 。 解：由題意可知：水泵用的高壓電動(dòng)機(jī) 假設(shè)同時(shí)系數(shù) K=0.9 0.8,.65,cos0.8,tan.75dKb??? 1314cePkpkW??0tan4.7vararQ ????ec01c23c4PKP0.918409250kW45 ?????????Q672var37kar2(57)5.3eSVAK68.348.0113ecnIU???

25、? 高壓側(cè) 10.540.eePSkW? 高壓側(cè) 211 6387var9.25eeQVA?1.3cenSIU? 答：該總降壓變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷 Pe1=4540.33 kw，Q e1=3878.3 kvar ，S e1=5971.25，I ce1=98.62A 2-20 某車(chē)間采用一臺(tái) 10/0.4kV 變壓器供電，低壓負(fù)荷有生產(chǎn)用通風(fēng)機(jī) 5 臺(tái)共 60kW，點(diǎn)焊 機(jī)（ =65%）3 臺(tái)共 10.5kW，有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械 8 臺(tái)共 40kW，5.1kW 的行車(chē)? （ =15%）2 臺(tái)。試確定該車(chē)間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。 解：通風(fēng)機(jī) 1110.8,cos.,tan0.75dK?

26、??11648tan.73vr.rcePkWQk? 點(diǎn)焊機(jī) 2220.35,cos0,tan13d???226.8.4.84796tan91.3var.reNcdekPKQ??A 有連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械 330,cos75,tan0.8d???330.7428tan.var4.6rcdekWPk??? 行車(chē) 44.15,cos,tn173dK??440..2.9539tan.517var.03reNcdekPQ????A 同時(shí)系數(shù)取 ,pqK?? 車(chē)間計(jì)算負(fù)荷為： 20.9(482.60.59)71.60343var.39var1.479.630.cpciqiccNPkWQ kSkVAIU???

27、?????? 2-21 某車(chē)間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī) 40 臺(tái)，總?cè)萘?152kW，其中較大容量的電 動(dòng)機(jī)有 10kW 1 臺(tái)、7kW 2 臺(tái)、4.5kW 5 臺(tái)、2.8kW 10 臺(tái)；衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī) 6 臺(tái)共 6kW。試 分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法求車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷。 解：需要系數(shù)法：查表 A-1 可得： 冷加工機(jī)床： d111K0.,cos.,tan.73??? 10.2530.434726cPkWQk??? 通風(fēng)機(jī)組： d2 2K.8 ,cos.,tan0.75?? c2P0.6k4753.??? 車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷: ??c2ceN.93.8W1.6kQ05645

28、08SP .VAI3U9/(1732.)9.7????? 二項(xiàng)式法: 查表 A-1 可得： 冷加工機(jī)床: 111110.4,.,5cos0.,tan.73bcx???????ex1(P)52kW8c.7.k3.2???? 通風(fēng)機(jī)組: 222206,,5,cos08,tan.75bcx??? 因?yàn)?n=6＜2x 2 ,取 x2=3.則??ex2(P).5k3.9c7?? 顯然在二組設(shè)備中 第一組附加負(fù)荷(cP x)1 最大 故總計(jì)算負(fù)荷為： c2ceNP(1.839.kW)38.Q70527)kvar62.5arS .4VAI /(U)1???????（ 2-22 某 220/380V 三相四線

29、制線路上接有下列負(fù)荷：220V 3kW 電熱箱 2 臺(tái)接于 A 相，6kW1 臺(tái)接于 B 相，4.5kW 1 臺(tái)接于 C 相；380V 20kW（ =65%）單頭手動(dòng)弧焊機(jī) 1 臺(tái)接于 AB 相，? 6kW（ =10%）3 臺(tái)接于 BC 相，10.5kW（ =50%）2 臺(tái)接于 CA 相。試求該線路的計(jì)算負(fù)荷。? 解：（1）電熱箱的各相計(jì)算負(fù)荷 查表 A-1 得， ，因此各相的有功計(jì)算負(fù)荷為：0.7,cos1,tan0dK??? A 相 1324.ceAPkW? B 相 10.7614.2cdeBPKkW??? C 相 53Ck （2）單頭手動(dòng)弧焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷 查表 A-1 得， ；查表

30、2-4 得， 時(shí)，則0.3,cos.,tan2.68d???cos0.35??127.5.63ABCBAABCAppqq?????? 將各相換算成 的設(shè)備容量，即：10%?23.21.63590.54.8NBCAPkWk???? 各相的設(shè)備容量為 A 相 [1.276.(0.2714.85)]6.4(0533vareABCAPpPkWQq???????? B 相 [.9(.).].2(12761ar50reBABC kk???? C 相 [.4.85(0.27).69]17.3(03vr248areABCPpPQq???????? 各相的計(jì)算負(fù)荷為 A 相 20.7164..3var2879c

31、deAKkWk??? B 相 2..07.5r45cdeBPQk C 相 2.132.14.8var7cdeCKkW??? （3）各相總的計(jì)算負(fù)荷為（設(shè)同時(shí)系數(shù)為 0.95） A 相 12 ()0.95(.2)4.935ccAcP kQ??????? B 相 12 ().(4.16).0953083ccBcKkWk? C 相 12 ()0.95(3.12.)14.576ccCcPKkWQ??????? （4）總的等效三相計(jì)算負(fù)荷 因?yàn)?A 相的有功計(jì)算負(fù)最大，所以 ，則.9,27.35varcmAcmcAPkQk??22314.93.75var80ar.78.0.4133.cmcNPkWQkS

32、KVIAU?????? 2-23 某廠機(jī)械工車(chē)間變電所供電電壓 10kV，低壓側(cè)負(fù)荷擁有金屬切削機(jī)床容量共 920kW， 通風(fēng)機(jī)容量共 56kW，起重機(jī)容量共 76kW（ =15%）,照明負(fù)荷容量 42kW（白熾燈） ，線路? 額定電壓 380V。試求： （1）該車(chē)間變電所高壓側(cè)（10kV）的計(jì)算負(fù)荷 ,,coscPQSI?及 （2）若車(chē)間變電所低壓側(cè)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?0.95，應(yīng)裝 BW0.4-28-3 型電容 器多少臺(tái)？ （3）補(bǔ)償后車(chē)間高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 ，計(jì)算視在功率減小多少？,,cscI及 解：（1）查表 A-1 小批量金屬切削機(jī)床： 1110.2,os.5,tan.739

33、084tan.vr.2vardceKPkWQk???? 通風(fēng)機(jī)： 222.8,s,ta5.56.ta407r3.6ardcekPk???? 起重機(jī)： 3330.,os.,tan12..78tan1.783vr20ardceKWQkk??? 照明： 410vrcPkW 總的計(jì)算負(fù)荷為（設(shè)同時(shí)系數(shù)為 0.95） 12341()0.95(184.17842)68.453260.3var39var.cos0.6ccccccPKPkWkQQSkVA????????? 變壓器的功率損耗為 .5.14.036.06var24arTcPSkWQ???? 變電所高壓側(cè)總的計(jì)算

34、負(fù)荷為 2 7.38ar469.0 271cTccNkSPVAIU????? 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 cos0.586cPS?? （2） 10(tant)2.45[tan(rcos0.6)tan(rcos0.95)]268.4var68.45cQ k??????? 實(shí)際補(bǔ)償容量為 280kvar （3）變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為 221()78.30.5.416var6.0arcccTSPkVAWQk?????? 變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為 21228.27.335919.var.469.7cTcc kSPkVA?????? 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 2cos0.5cS?? 2-24 某廠

35、10kV 母線上的有功計(jì)算負(fù)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 母線上固定補(bǔ)償，則需要裝設(shè) BW 型并聯(lián)電容器的總?cè)萘渴嵌?少？并選擇電容器的型號(hào)和個(gè)數(shù)。 解： 1tant(arcos0.67)1.8v???294312(tatn)=0.753.08-.kvar1496kvrn/./1=5cvvavLcNQPKq??? 考慮到三相均衡分配，每相裝設(shè) 5 個(gè)，此時(shí)并聯(lián)電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量為 150kvar。選擇 BW-10.5-10-1 型電容器 15 個(gè)。 2-25 某工具廠全年消耗的電能 Wa為 2500 萬(wàn)度，W r為 2100

36、萬(wàn)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(shè) BWF10.5-30-1 并聯(lián) 電容器多少臺(tái)？ 解： 7/2.510/86253.8avPt k???112tn4cos(rctan.).t=2853.0.-83kvr1kvrn/./=4avvcNQq????? 考慮到三相平衡應(yīng)裝設(shè) 36 臺(tái)，每相 12 臺(tái)。 2-26 某工廠 35kV 總降壓變電所 10kV 側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：1#車(chē)間 720kW+j510kvar; 2#車(chē)間 580kW+j400kvar; 3#車(chē)間 630kW+j490kvar; 4#車(chē)間 475Kw+j335kvar(α

37、=0.76, β=0.82,忽略 線損)。試求： （1）全廠計(jì)算負(fù)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(yīng)補(bǔ)償?shù)蕉嗌伲?（3）若在 10kV 側(cè)進(jìn)行固定補(bǔ)償，應(yīng)裝 BW—10.5—16—1 型電容器多少臺(tái)？ （4）補(bǔ)償后全廠的計(jì)算負(fù)荷及平均功率因數(shù)。 解：(1)1122334470,5var806,9rPkWQk? 全廠計(jì)算負(fù)荷： 2164.5varcos(arctn)os(3.8)0.1SpcQPkkWF???? （2） 0.9? 所以不滿足，應(yīng)補(bǔ)償?shù)?0.9 （3） 12(tant)34.7var/64cvPFkQ??? ( 4 ) 補(bǔ)償后功率因數(shù) avcos

38、P/0.92 第 3 章 短路電流計(jì)算 3-1 什么叫短路?短路的類(lèi)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(duì)中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接. 短路種類(lèi)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(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化，操作過(guò)電壓，雷電過(guò)電壓，絕緣受到機(jī) 械損傷等. 短路的危害： 1 短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度身高，將絕緣損壞。 2 短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電器設(shè)備受到機(jī)械損壞。 3 短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重減低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。 4 短路造成停電，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，給人民生活帶累不便。 5 嚴(yán)重的短路將影響電

39、力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，嚴(yán)重的 可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。 6 單相短路產(chǎn)生的不平橫磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響 其正常工作。 3-2 什么叫無(wú)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(shí)，可將電源看做無(wú)限 大容量系統(tǒng)? 答：無(wú)限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒(méi)有內(nèi)部阻抗和容量無(wú)限大的系統(tǒng).它的特征有： 系統(tǒng)的容量無(wú)限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過(guò)程中維持不變.實(shí)際上，任何電力 系統(tǒng)都有一個(gè)確定的容量，并有一定的內(nèi)部阻抗.當(dāng)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(guò)短路回路總阻抗的 5%~10%，或短路點(diǎn)離電

40、源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，發(fā) 生短路時(shí)電力系統(tǒng)母線降低很小，此時(shí)可將電力系統(tǒng)看做無(wú)限大容量。 3-3 無(wú)限大容量三相短路時(shí)，短路電流如何變化？ 答：三相短路后，無(wú)源回路中的電流由原來(lái)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(gè)非周期分量電流， 非周期分量電流也不斷衰減，最終達(dá)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(chēng)自由分量。 3-4 產(chǎn)生最嚴(yán)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）短路瞬間電壓過(guò)零，t=0 時(shí) a=0 度或 180 度； （3）短

41、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(guān)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(gè)周期的有效值. 沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值. 高壓系統(tǒng) ，1.8,2.5,1.shshshKiII?? 低壓系統(tǒng) 1.3,.84,1.09shshshKiII?? 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(wú)限大容量系統(tǒng) ，PII? 高壓系統(tǒng) ，低壓系統(tǒng)2.5,.shshiII.84,1.09shshiI? 3-6 什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？ 答：用相對(duì)值表示元件的

42、物理量，稱(chēng)為標(biāo)幺值。任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值 成為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒(méi)有單位。 基準(zhǔn)值的選取是任意的，但為了計(jì)算方便，通常取 100MVA 為基準(zhǔn)容量，取線路平均額定 電壓為基準(zhǔn)電壓，即 。1.05davNU?? 3-7 如何計(jì)算三相短路電路？ 答：① 根據(jù)短路計(jì)算要求畫(huà)出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計(jì)算有關(guān) 的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)。 ②畫(huà)出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓表示，并 標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值。 ③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)幺值 ④等效電路化簡(jiǎn)，求出短路

43、回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡(jiǎn)化時(shí)電路的各種簡(jiǎn)化方法都可以使用， 如串聯(lián)、并聯(lián)、Δ-Y 或 Y-Δ 變換、等電位法等。 ⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電流標(biāo)幺值，再計(jì)算短路各量，即短路電 流、沖擊短路電流和三相短路容量。 3-8 電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降 為零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電 動(dòng)機(jī)將和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短 路電流很快衰減。 3-9 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？ 答：㈠ 在

44、三相短路電流計(jì)算中 記線路平均額定電壓為 ，avU 短路回路阻抗用 表示。kZ 則有：三相短路電流 ……………①p avkI/1.732? 沖擊電流 ……………②shshpi4I⑶ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? ㈡ 在兩相短路電流計(jì)算中 記 為短路點(diǎn)的平均額定電壓，avU 為短路回路的一相總阻抗。kZ 則有：兩相短路電流 ……………③avkU I2Z? 沖擊電流 ……………④shshki1.4I⑵ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? 將①與②、③與④對(duì)比可得：

45、 .86kpII0.86 shshii?⑵ ⑶ 由以上分析可得： 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。 3-10 什么是短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)？如何計(jì)算？ 短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和產(chǎn)生很高的溫度，稱(chēng) 為短路的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。 短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時(shí)，短路沖擊電流流過(guò)導(dǎo)體瞬間，導(dǎo) 線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。 1． 兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 式中 a 為兩平行導(dǎo)線間距；l 為導(dǎo)線長(zhǎng)；K f為形狀系數(shù)，圓形，712/0fFKilaN???（ ） （ ） 管形導(dǎo)體 Kf=1。 2． 三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 ??

46、?273/10fmFIlaN??? 式中 Im為線電流幅值；K f為形狀系數(shù)。 3.短路電流的電動(dòng)力 三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為 (3)(3)27/10()fshFKilaN??? 兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為 (2)(2)7/()fshkil? 兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為 (2) (3)/shshii? 兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力的關(guān)系為 23(/)F（ ） （ ） 備注：K f為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體 Kf=1；矩形導(dǎo)體根據(jù)(a-b)/(b+h)和 m=(b/h)查表可 得。 3-11 什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計(jì)算？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路

47、時(shí)，短路電流非常大。短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很 高的溫度，稱(chēng)為熱效應(yīng)。 短路發(fā)熱和近似為絕熱過(guò)程，短路時(shí)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo) 體的電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下： 12 0.4KLtIRdcm???? 將 代入上式，得0(1)/,(),sRscl??????????2001.[/](1)KLtkItclsd????????? 整理上式后 21002ln().4.4KKL LtK LcIdd AS ??????????????????? 式中，ρ 是導(dǎo)體 0℃時(shí)的電阻率 ；α 為 ρ 0 的溫度系數(shù)；c 0 為導(dǎo)體 0℃時(shí)的2(/)mk?A 比熱

48、容；β 為 c0 的溫度系數(shù)；γ 為導(dǎo)體材料的密度；S 為導(dǎo)體的截面積（mm2 ） ；l 為導(dǎo) 體的長(zhǎng)度（km） ；I Kt 為短路全電流的有效值(A)；A K 和 AL 為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對(duì)某 導(dǎo)體材料，A 值僅是溫度的函數(shù)，即 A=f(θ). 短路電流產(chǎn)生的熱量的計(jì)算式： ??Kt22imat0Idt??? 短路發(fā)熱假想時(shí)間可按下式計(jì)算： 2imaKIt.5????????? 式中，t K 為短路持續(xù)時(shí)間，它等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 top 和短路器短路時(shí)間 toc 之和，即 imaopc Tt?? 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于 I″=I ∞ ，所以上式變?yōu)閕aKt0.5 導(dǎo)體短路發(fā)

49、熱系數(shù) AK 2KLimaAtSI??? 式中，S 為導(dǎo)體的截面積（mm 2） ，I ∞ 為穩(wěn)態(tài)短路電流（A） ，t ima 為短路發(fā)熱假想時(shí)間（s）. 短路熱穩(wěn)定最小截面 Smin (3)miniaKLtI???A 3-12 試求圖 3-18 所示供電系統(tǒng)中 K1 和 K2 點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？ 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分別是 Ud1=37kV，U d2=6.3kV。 各元件標(biāo)幺值為： 線路 1WL 2*10210.48.5637dXl???A 變壓器 T *2%6.5.kdNS （1）K 1 點(diǎn)三相短

50、路時(shí)**1.11*0.51.5637.90.5262.6.753090.1.52dKdshKKXSIkAUIkiIAkSMVX?????? （2）K 2 點(diǎn)三相短路時(shí) **212*2*2.2*0.56.3126943..16940.32.98.51.8.6KdKdshKXSI kAUIkiASMVAX??????? 3-13 試求圖 3-19 所示供電系統(tǒng)中 K1 和 K2 點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？ 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分別是 Ud1=10.5kV，U d2=0.4kV。 各元件標(biāo)幺值為： 系統(tǒng) S *1

51、0.52X? 線路 WL 2*01210.3.875dSl??A 變壓器 1T,2T *34%4..kdNUX?A (1)K1 點(diǎn)三相短路 2***1.11*1.750.3.7.50242.1.7.35KdKdshKKSIkAUXIkiIASMV??????? (2) K2 點(diǎn)三相短路 134**2*2*2.2*/.625013.763.5140.239.8182657.3.65KdKdshKKXXSIkAUI kkAiISMVAX??????? 3-14 試求圖 3—20 所示無(wú)限大容量系統(tǒng)中 K 點(diǎn)發(fā)生三相短路電流，沖擊短路電流和短路 容量，以及變壓器 2T 一次流過(guò)的短路電流 .各元件參

52、數(shù)如下： 變壓器 1T：S N=31.5MVA，U K%=10.5，10.5/121kV； 變壓器 2T，3T：S N=15MVA，U K%=10.5，110/6.6kV； 線路 1WL，2WL：L=100km，X 0=0.4Ω/km 電抗器 L：U NL=6kV，I NL=1.5kA，X NL%=8。 解：(1)由圖所示的短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖畫(huà)出短路電流計(jì)算等校電路圖，如圖所示.由斷 路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用 X 表示. (2)取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 UD=UAV，基準(zhǔn)電壓是 Ud1=121kV，U d2=6.6kV，U d3=6.6kV，則各元件電抗標(biāo)幺值為 變壓器 1

53、T： ??????1kdnX%/0S/10.5/0/31.5????? 線路 W1，W2： 2231L987 變壓器 2T 3T： 45kd/.A 電抗器； llnd62X%US0.410.73I???A 當(dāng) K 點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)： 一 短路回路總阻抗標(biāo)幺值 ???????124635/0.391.8270.4/91.8270.35kXXX??????? 二 K 點(diǎn)所在電壓基準(zhǔn)電流ddIS/.73U8. 三 K 短路電流各值為 1//0.52.1787446..6.3/8.shkkdkdkIXkASMV??? (2) 變壓器 2T 一次流過(guò)的短路電流為：228.74.124.6kdkI

54、kA???A 3.15 試求圖 3-21 所示系統(tǒng)中 K 點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流，沖擊電流和短路容量.已 知線路單位長(zhǎng)度電抗 X.=0.4Ω /km，其余參數(shù)見(jiàn)圖所示. 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓分別為 Ud2=Ud7=121kV，U d3=115.5kV，QF 的斷路 容量 Sos=1000MVA。*1kdN222LXU%/01.50/31.506464????A 同理： *234*5doc6*270./15.09XS//..201/0.5???? 計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值： ??****k1267345X/X0.726??? 計(jì)算 K 點(diǎn)所在電壓的基準(zhǔn)電流： ddIS

55、.3U.49kA? 計(jì)算 K 點(diǎn)短路電流各值： **kk//05 *kdshk*kdI10496.72.6189kA.25I8S/X/.4.MV???A 3-16 在題 3-12 中，若 6kV 的母線接有一臺(tái) 400kW 的同步電動(dòng)機(jī)， cosφ=0.95，η=0.94，試求 K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊短路電流。 解： . *.....406.71.22567952.0(5394).34MNshshNMSIAUEikI AXik??????? 第 3 章 短路電流計(jì)算 3-1 什么叫短路?短路的類(lèi)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(duì)中線或地線之間的

56、直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接. 短路種類(lèi)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(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化，操作過(guò)電壓，雷電過(guò)電壓，絕緣受到機(jī) 械損傷等. 短路的危害： 1 短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度身高，將絕緣損壞。 2 短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電器設(shè)備受到機(jī)械損壞。 3 短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重減低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。 4 短路造成停電，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，給人民生活帶累不便。 5 嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，嚴(yán)重的 可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。 6 單相短路產(chǎn)生的不平橫磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾

57、，影響 其正常工作。 3-2 什么叫無(wú)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(shí)，可將電源看做無(wú)限 大容量系統(tǒng)? 答：無(wú)限大容量系統(tǒng)的指端電壓保持恒定，沒(méi)有內(nèi)部阻抗和容量無(wú)限大的系統(tǒng).它的特征有： 系統(tǒng)的容量無(wú)限大.系統(tǒng)阻抗為零和系統(tǒng)的端電壓在短路過(guò)程中維持不變.實(shí)際上，任何電力 系統(tǒng)都有一個(gè)確定的容量，并有一定的內(nèi)部阻抗.當(dāng)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(guò)短路回路總阻抗的 5%~10%，或短路點(diǎn)離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，發(fā) 生短路時(shí)電力系統(tǒng)母線降低很小，此時(shí)可將電力系統(tǒng)看做無(wú)限大容量。 3-3 無(wú)限大容量三相短路時(shí)，短路電流如何變化？ 答：三相短路后，無(wú)源回路中

58、的電流由原來(lái)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(gè)非周期分量電流， 非周期分量電流也不斷衰減，最終達(dá)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(chēng)自由分量。 3-4 產(chǎn)生最嚴(yán)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）短路瞬間電壓過(guò)零，t=0 時(shí) 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(guān)系? 答： 次

59、暫態(tài)短路電流是短路電流周期分量在短路后第一個(gè)周期的有效值. 沖擊短路電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值. 高壓系統(tǒng) ，1.8,2.5,1.shshshKiII?? 低壓系統(tǒng) 1.3,.84,1.09shshshKiII?? 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(wú)限大容量系統(tǒng) ，PII? 高壓系統(tǒng) ，低壓系統(tǒng)2.5,.shshiII.84,1.09shshiI? 3-6 什么叫標(biāo)幺值？如何選取基準(zhǔn)值？ 答：用相對(duì)值表示元件的物理量，稱(chēng)為標(biāo)幺值。任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值 成為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒(méi)有單位。 基準(zhǔn)值的選取是任意的，但為了計(jì)算方便，通常取 100MVA 為基準(zhǔn)容量，取線

60、路平均額定 電壓為基準(zhǔn)電壓，即 。1.05davNU?? 3-7 如何計(jì)算三相短路電路？ 答：① 根據(jù)短路計(jì)算要求畫(huà)出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應(yīng)包含所有與短路計(jì)算有關(guān) 的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)。 ②畫(huà)出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓表示，并 標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值。 ③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)幺值 ④等效電路化簡(jiǎn)，求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值，簡(jiǎn)化時(shí)電路的各種簡(jiǎn)化方法都可以使用， 如串聯(lián)、并聯(lián)、Δ-Y 或 Y-Δ 變換、等電位法等。 ⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電流標(biāo)幺值

61、，再計(jì)算短路各量，即短路電 流、沖擊短路電流和三相短路容量。 3-8 電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流有什么影響？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降 為零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電 動(dòng)機(jī)將和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短 路電流很快衰減。 3-9 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流與三相短路電流有什么關(guān)系？ 答：㈠ 在三相短路電流計(jì)算中 記線路平均額定電壓為 ，avU 短路回路阻抗用 表示。kZ 則有：三相短路電流 ……………①p avkI/1.732

62、? 沖擊電流 ……………②shshpi4I⑶ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? ㈡ 在兩相短路電流計(jì)算中 記 為短路點(diǎn)的平均額定電壓，avU 為短路回路的一相總阻抗。kZ 則有：兩相短路電流 ……………③avkU I2Z? 沖擊電流 ……………④shshki1.4I⑵ 其中 為短路電路沖擊系數(shù)shk1e0./???? 將①與②、③與④對(duì)比可得： .86kpII0.86 shshii?⑵ ⑶ 由以上分析可得： 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流較三相短路電流小。 3-10 什么是短路電流的電動(dòng)力

63、效應(yīng)？如何計(jì)算？ 短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和產(chǎn)生很高的溫度，稱(chēng) 為短路的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。 短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)是當(dāng)電路短路時(shí)，短路沖擊電流流過(guò)導(dǎo)體瞬間，導(dǎo) 線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。 3． 兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 式中 a 為兩平行導(dǎo)線間距；l 為導(dǎo)線長(zhǎng)；K f為形狀系數(shù)，圓形，712/0fFKilaN???（ ） （ ） 管形導(dǎo)體 Kf=1。 4． 三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 ???273/10fmFIlaN??? 式中 Im為線電流幅值；K f為形狀系數(shù)。 3.短路電流的電動(dòng)力 三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為 (3)(3)27/10()f

64、shFilaN??? 兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為 (2)(2)7/()fshkil? 兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為 (2) (3)/shshii? 兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力的關(guān)系為 23(/)F（ ） （ ） 備注：K f為形狀系數(shù)，圓形，管形導(dǎo)體 Kf=1；矩形導(dǎo)體根據(jù)(a-b)/(b+h)和 m=(b/h)查表可 得。 3-11 什么是短路電流的熱效應(yīng)？如何計(jì)算？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流非常大。短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很 高的溫度，稱(chēng)為熱效應(yīng)。 短路發(fā)熱和近似為絕熱過(guò)程，短路時(shí)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo) 體的

65、電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程如下： 12 0.4KLtIRdcm???? 將 代入上式，得0(1)/,(),sRscl??????????2001.[/](1)KLtkItclsd????????? 整理上式后 21002ln().4.4KKL LtK LcIdd AS ??????????????????? 式中，ρ 是導(dǎo)體 0℃時(shí)的電阻率 ；α 為 ρ 0 的溫度系數(shù)；c 0 為導(dǎo)體 0℃時(shí)的2(/)mk?A 比熱容；β 為 c0 的溫度系數(shù)；γ 為導(dǎo)體材料的密度；S 為導(dǎo)體的截面積（mm2 ） ；l 為導(dǎo) 體的長(zhǎng)度（km） ；I Kt 為短路全電流的有效值(A)；A K 和

66、AL 為短路和正常的發(fā)熱系數(shù)，對(duì)某 導(dǎo)體材料，A 值僅是溫度的函數(shù)，即 A=f(θ). 短路電流產(chǎn)生的熱量的計(jì)算式： ??Kt22imat0Idt??? 短路發(fā)熱假想時(shí)間可按下式計(jì)算： 2imaKIt.5????????? 式中，t K 為短路持續(xù)時(shí)間，它等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 top 和短路器短路時(shí)間 toc 之和，即imaopc Tt?? 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路，由于 I″=I ∞ ，所以上式變?yōu)閕aKt0.5 導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù) AK 2KLimaAtSI??? 式中，S 為導(dǎo)體的截面積（mm 2） ，I ∞ 為穩(wěn)態(tài)短路電流（A） ，t ima 為短路發(fā)熱假想時(shí)間（s）. 短路熱穩(wěn)定最小截面 Smin (3)miniaKLtI???A 3-12 試求圖 3-18 所示供電系統(tǒng)中 K1 和 K2 點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流、沖擊短路 電流和短路容量？ 解：取基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=Uav，兩個(gè)電壓基準(zhǔn)電壓分別是 Ud1=37kV，U d2=6.3k