工厂供电课后作业问题详解

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1、实用文档第一章1-1 试确定图1-23所示供电系统中变压器 T1和线路 WL1 WL2的额定电压。:2KMSJkV-* I图1-23 习题1-1的供电系统解:如果变压器的二次侧接高压线路，则其二次侧电压高于线路电压10% 一次侧与发电机（或电力线路）相联，则一次侧额定电压等于发电机（或电力线路）的额定电压，于是：因为 Ut2n =220/38.5kVu38 5所以 U皿勺=Ut2N1 = 220 kV; UWL2 =T2N2 = 35 kV(1+10%) 1.1冋 理：卩巧阳-U gN =10.5 kV; UT1N2 = 1 10% UWL1 = 1.1 220 = 242 kVUT1N =1

2、0.5/242 kV。1- 2试确定图1-24所示供电系统中发电机和各变压器的额定电压?T135KV6KV电网10KVT3220V/380V电网图1-24 习题1-2的供电系统解：如果变压器的二次侧接低压线路，则其二次侧电压高于线路电压5%二次侧接高压线路，则其二次侧电压高于线路电压10% 一次侧与发电机（或电力线路）相联，则一次侧额定电压等于发电机（或电力线路）的额定电压，发电机的额定电压高于线路额定电压的5%则有：发电机额定电压：Ugn = 1 *5%10 = 10.5 kV ；变压器 T1 的额定电压：Ut!二Ugn =10.5 kV； UT1N1 10% 35=38.5kV；UT1N

3、=10.5/38.5 kV；变压器 t2 的额定电压：52 =35 kV ； UT2N2 二 1 5% 6 = 6.3 kV ；Ut2n 35 / 6.3 kV；变压器T3的额定电压:Ut3N1 =10kV；UT3N2 = 15% 38CM =0.4kV；UT3N = 10/0.4 kV；第二章2- 1某大批生产的机械加工车间，拥有金属切削机床电动机容量共800kW通风机容量共56kW线路电压为380V。试分别确定各组和车间的计算负荷F30、Q30、&0和|30。解：(1)金属切削机床组的计算负荷：查附录表 1: Kd = .2， cos =0.5， tan =1.73 则0.2 800=16

4、0kWQ301 二 F301tan =160 1.73 = 276.8kVarP30 1160cos0.5二 320kVA(2 )通风机组的计算负荷:0.8 56 二 44.8kWQ30P30 244.8cos 0.8=56kVA:85.1A3 0.38查附录表 1: Kd =0.8，cos即=0.8，tan即=0.75 则=44.8 0.75 = 33.6kVar取同时系数Kyp=0.9，K、.q =0.95，于是车间的总计算负荷为:二 K、.pP30 1P30 2=0.9160 44.8= 184.3kWQ30=K q Q301 Q30 2 尸0.95 276.8 33.6 i=294.9

5、kVarS3。P0 Q；。184.32 294.92 = 347.8kVA= 528.4 AS30=347.830-3Un .3 0.38各个参数如下表:设备名称设备容量巳/kW需要系数KdCOSta n计算负荷P30/kWQo/kva rSWkVAI 30 / A切削机床8000.20.51.73160276.8320486.2通风机560.80.80.7544.833.65685.1车间K實P=0.9，K迂Q=0.95184.3294.9347.8528.42-3有一 380V三相线路，供电给 35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW其中较大容量的电动机有7.5kW 1台，4kW

6、 3台，3kW12台。试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷F30、Q30、Qo和I30。解: 1、采用需要系数法查附录表 1: Kd = ，2， cos =0.5， tan =1.73 则F30 =0.8 85 =17kWQ30 二F3otan =17 1.73 = 29.4kVar1734kVA0.530S30_343Un3 0.38=51.7 A2、采用二项式法查附录表 1: b=0.14，c=0.4，x=5，cos 0.5，tan 1.73则（1）x台最大容量的设备容量为PX =P5 =7.5 14 3 3 1 =22.5kW有功计算负何为:P30 二 bPe cFX =0.14

7、85 0.4 22.5 =11.9 9 = 20.9kW ;无功计算负何为:Q30=P30tan=20.9 1.73 = 36.2kVar ；视在计算负荷为:S30P30 二2：9 =41.8kVA ;cos0.5计算电流为：1,_ S30_41.8_ 635 A30一635A3Un3 0.38两种方法的计算结果如下表:计算方法计算系数costa n计算负荷Ki 或 b/cP30/kWQ/kva rSo/kVAI 30 / A走诵亥 需要系数法0.20.51.731729.43451.7二项式法0.14/0.40.51.7320.936.241.863.52-6某厂变电所装有一台630kVA变

8、压器，其二次侧（380V）的有功计算负荷为 420kW,无功计算负荷为350kvar。试求此变电所一次侧（10kV）的计算负荷及其功率因数。如果功率因 数未达到0.9，问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器的容量才能达到要求？解:补偿前的视在计算负荷：S30 2 J P：2 Q：0 24202 3502 =546.7kVA则变压器有功损耗损耗：PT ： 0.01&。=0.01 546.7 ： 5.5kW ;变压器无功损耗损耗：.：Qt : 0.05S3 0.05 546.7 : 27.3kVar ;于是，考虑变压器损耗之后的变压器一次侧母线的计算负荷为:P30 1 = P30/ - PT=4

9、20 5.5 二 425.5kW ；Q301 二 Q30 2-Q = 350 27.3 二 377.3kVar425.52 377.32 =568.7kVA568.73 0.38= 32.8A功率因数为：cos-P3l =经S30 1568.7二0.75 ： 0.9，不满足要求，故需要进行无功补偿。为使一次侧达到cos1达到0.9，则二次侧的COS2要达到0.92，于是取cos20.92，此时二次侧的功率因数为cos 2盘0.77。420则补偿的无功功率为:：2 一 ta n ：2 =420 ta narc cos0.77 - ta n arc cos0.92 】170kVar注：这里需校验2

10、-8某厂的有功计算负荷为 2400kW功率因数为0.65。现拟在工厂变电所10kV母线上装设 BWF10.5-30-1型并联电容器，使功率因数提高到 0.9。问需装设多少个并联电容器？装设了 并联电容器以后，该厂的视在计算负荷为多少？比未装设前视在计算负荷减少了多少？ 解：（1）并联电容器的个数：有题意可知，在 10kv高压侧进行补偿，补偿前的功率因数为cos即-0.65，补偿以后的功率因数为cos = 0.9，于是有：Qc 二 P3otan_tan I - 2400： Ltanarccos0.65_tanarc cos0.91= 2400 (1.17-0.48) 1656kVarn = Qc

11、656 =55.2，为了三相平衡，取n=57qc30(2) 无功补偿以后的视在计算负荷：补偿之前的无功计算负荷为：Q30 = F30 tan 二2400 1.17二2808kVar并联56个电容器以后，补偿的无功功率为：Qc =57 30 =1710kVar补偿后的无功计算负荷为：Q30二Q30 -Qc =2808 -1710 =1098kVar则补偿后的视在计算负荷为：So =厂Q!二.24002 10982 = 2639kVA补偿以后的功率因数为：cos 丄电二空0二0.909、0.91满足要求S302639(3) 补偿前后的视在计算负荷差值：补偿之前的视在计算负荷为：Sso =莹 =-2

12、40 =3692kVAcos0.65补偿前后的视在计算负荷差值为：.-：S3S3 S30 = 3692 - 2652二1040kVA第三章3- 1有一地区变电站通过一条长4km的10kV电缆线路供电给某厂装有两台并列运行的S9-800型(YynO联结)电力变压器的变电所。 地区变电站出口断路器的断流容量为 300MVA 试用欧姆法求该厂变电所 10kV高压母线上和380V低压母线上的短路电流|：3)、|、丨、iSh、I Sh和短路容量sk)，并列出短路计算表。解:根据题意得计算电流如下所示：:电源电缆线IS9-8001、求k-1点的三相短路电流和短路容量(LC1= 10.5 kv)(1) 计算

13、短路电路中各元件的电抗和总电抗1) 电力系统的电抗：有题意可知，U 2(10 5kV)2Soc=300MVLA 则 XSo/ 300MVA=0.36 ： 0.3712) 电缆线路的电抗：由表 3-1 查得X0=0.08 Q/km,因此 X2 = X0I = 0.08(，丨 / km) 4km=0.323) 绘k-1点短路的等效电路如下图所示，1 20.370.32 门k-11) k-1三相短路电流周期分量有效值:c1k -410.5kV3 0.69 1= 8.79kA然后计算电路的总电抗：Xg) =X1 X2 =0.37 0.32第-0.691 1(2).计算三相短路电流和短路容量2) .三相

14、短路次暂态电流和稳态电流有效值：|=I谓=I兀=8.79kA3).三相短路冲击电流及其有效值:iS3)=2.551=2.55 8.79kA = 22.41kAlS3)=1.511=1.5M8.79kA = 13.27kA4).三相短路容量： d i3Uc1lk2 = 3 10.5kV 8.79kA = 159.85MVLA2.求k-2点的短路电流和短路容量(UC2= 0.4kV )(1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗1).电力系统的电抗：X!空汇5.3 10仃300MVA2).电缆线路的电抗：X2 =X0I3).电力变压器的电抗：由附录表uk%u34UC2S)c= 0.08(/km) 4k

15、m-0kVVl0.5kV 丿些a5查得U% = 4.5，因止匕1 =4.64 10九4)2 c2100Sn24.50.4kV上9 10- 9 10 11100 800kVA绘k-2点短路的等效电路如下图所示计算其总电抗:1 2445.3 10一门 4.64 10 门39 10儿k-2X y)=x1 X2 X3/X4X； X2X3X4X3 X4= 5.3 10 牛4.64 10 比5.48 102(2) 计算三相短路电流和短路容量1)三相短路电流周期分量有效值:I (3)Uc20.4kV3 5.48 10A 1-42.14kA2)三相短路次暂态电流和稳态电流：|-I (3I -42.14kA3)

16、三相短路冲击电流及其有效值:iS? =1.84l=1.84 42.14kA = 77.54kA lS3)=1.09l(3)=1.09 42.14kA = 45.93kA4)三相短路容量：sk3l3uc2lk? f 3 0.4kV 42.14kA = 25.2MVA在供电工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如下表所示:短路计算点三相短路电流/ kA三相短路容量/ MVA丨1 k| “丨1 O0.(3)i sh(3)1 sh(3)Skk-18.798.798.7922.4113.27159.85k-242.1442.1442.1477.5445.9325.23-2使用标幺值法重做题 3-2。 解

17、: (1)确定基准值：取Sd =100MVA,Udi 二Ud =10.5kV,Ud2 二Uc2 =0.4kVsk3)r3UcIk33UcJ=字X = X =I diSd100 MVA :- 5.50kA ,3 10.5kVI d2Sd100MVA =144kA.3 0.4kV1)2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值：X,主二100MVA二0.33Soc 300 MVA电缆线路的电抗标幺值：由表3-1查得，X0 =0.081 /kmX2yX0lg =0.08/km) 4km 卫0MVA2 =0.29Uc1(10.5kV)3) 电力变压器的电抗标幺值：查附录表 5得Uk%=

18、4.5Uk%Sd100SN4.5 100 103kVA100 800kVA二 5.625绘短路等效电路图如下图所示。并标出短路计算点k-1和k-2 。10.335.625(3) 计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值：X5k书 X2 =0.33 0.29 = 0.622) 三相短路电流周期器分量有效值：|啓=8.87kAXe4)0.623) 三相短路次暂态电流和稳态电流：|=1(3) =1兀=8.87kA4)三相短路冲击电流及其有效值:iS3)=2.55|=2.55 8.87kA = 22.62kAlS3)=1.511=1.5M8.87kA = 13.39k

19、A5)三相短路容量：Sk3jJ JOOMVA J61.3MVA0.62(4) 计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量5 6251) 总电抗标幺值：X；(kt)=Xr + X2+Xf/X4 = 0.33 + 0.29+=3.432) 三相短路电流周期分量有效值：1= 心 =144kA=42kAX/)3.433) 三相短路次暂态电流和稳态电流：I=|(3)=|兀=42kAiS3)=1.841=1.84x42kA = 77.28kA4) 三相短路冲击电流及其有效值：1,3)=1.091(3) =1.09%42kA = 45.78kA5) 三相短路容量：skI= 100MVA =29.15MVAX 来-3.43短路计算点三相短路电流/ kA三相短路容量/ MVA1 (3)1 kI ”| (3)1 oO.(3)i sh(3)1 sh(3)Skk-18.878.878.8722.6213.39161.3k-242424277.2845.7829.15通过比较，题3-2的计算结果与题3-1基本相同3-33-45-15-3