《供配电技术》课后答案

1第一章1-5什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？答：电压偏差是电压偏离额定电压的幅度。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适的现象，成为闪变。电压偏差一般以百分数表示，即△U％＝（U－UN）／UN×100电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示，即&U=Umax－Umin&U%=（Umax－Umin）／UN×100式中，&U为电压波动；&U%为电压波动百分数；Umax，Umin为电压波动的最大值和最小值（KV）；UN为额定电压（KV）。1—6电力系统的中性点运行方式有哪几种？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？电力系统的中性点运行方式有三种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。中性点直接接地系统发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。第二章2-2年最大负荷Ｐmax——指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）３０分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为３０分钟最大负荷P30。年最大负荷利用小时Ｔmax———指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。平均负荷Pav————平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值。负荷系数KL————负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。2-3.什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?答:计算负荷是指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.导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t为发热时间常数.对中小截面的导体.其t约为10min左右,故截流倒替约经30min后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。计算负荷是供电设计计算的基本依据.计算符合的确定是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理.计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.2-19某工厂35/6kv总降压变电所，2-20分别供电给1~4号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。1~4号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840kw,Qc1=680kvar;Pc2=920kw,Qc2=750kvar;Pc3=850kw,Qc3=700kvar;Pc4=900kw,Qc4=720kvar;高压电动机每台容量为300kw，试计算该总降压变电所总的计算负荷（忽略线损）。解：由题意可知：水泵用的高压电动机假设同时系数K=0.9Kd=0.8b=0.65c=0.25Cosφ=0.8tanφ=0.75Pc0=Kd×Pe1=0.8×300×6=1440kwQc0=Pc0×tanφ=1440×0.75=1080kvarPe=K×(Pc0+Pc1+Pc2+Pc3+Pc4)=0.9×(1440+840+920+850+900)=4455kwQe=K×(Qc0+Qc1+Qc2+Qc3+Qc4)=0.9×(1080+680+750+700+720)=3537kvarSe=(P2e+Q2e)?=(44552+35372)?=5688.36Ice=Se/(3?×Un)=5688.36/(1.73×6)=548.01A2高压侧Pe1=Pe+0.015Se=4455+0.015×5688.36=4540.33kw高压侧Qe1=Qe+0.06Se=3537+0.06×5688.36=3878.3kvarSe1=(P2e1+Q2e1)?=(4540.332+3878.302)?=5971.25Ice1=Se1/(3?×Un)=5971.25/(1.73×35)=98.62A答：该总降压变电所高压侧总的计算负荷Pe1=4540.33kw，Qe1=3878.3kvar，Se1=5971.25，Ice1=98.62A2-21.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：需要系数法：查表A-1可得：冷加工机床：Kd1=0.2cosφ1=0.5tanφ1=1.73Pc1=0.2×152=30.4KWQc1=30.4×1.73=52.6KW通风机组：Kd2=0.8cosφ2=0.8tanφ2=0.75Pc2=0.8×6=4.8KWQc2=4.8×0.75=3.6KW车间的计算负荷:Pc=0.9×(30.4+4.8)=31.68KWQc=0.9×(52.6+4.8)=50.58KWSc=(Pe+Qe)=59.68KVAIce=Se/(3阶Un)=59.68/(1.732×0.38)=90.7A二项式法:查表A-1可得：冷加工机床:b1=0.14c1=0.4x1=5cosφ1=0.5tanφ1=1.73(bPe∑)1=0.14×152=21.28KW(cPx)1=0.4×(10+7×2+2×4.5)=13.2KW通风机组:b2=0.65c2=0.25x2=5cosφ2=0.8tanφ2=0.75因为n=6＜2x2,取x2=3.则(bPe∑)2=0.65×6=3.9KW(cPx)2=0.25×3=0.75KW显然在二组设备中第一组附加负荷(cPx)1最大故总计算负荷为：Pc=21.28+3.9+13.2=38.38KWQc=（21.28×1.73+3.9×0.75+13.2×1.73=62.56KvarSc=(Pe+Qe)=73.4KVAIc=Se/(3阶Un)=111.55A2-26某工厂35kV总降压变电所10kV侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar;2#车间580kW+j400kvar;3#车间630kW+j490kvar;4#车间475Kw+j335kvar(α=0.76,β=0.82,忽略线损)。试求：全厂计算负荷及平均功率因数；功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？若在10kV侧进行固定补偿，应装BW—10.5—16—1型电容器多少台？补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数。解：（1）P1=720Kw,Q1=510kvarP2=580Kw,Q2=400kvarP3=630kW,Q3=490kvarP4=475Kw,Q4=335kvar全厂计算负荷：P=kSp*Spc=2164.5kWQ=kSq*SQc=1561.5kvarcosF=cos(arctanF)=cos(35.88)=0.81（2）cosF0.9所以不满足，应补偿到0.9（3）Qcc=Pav(tanF1-tanF2)=394.27kvarn=Qcc/16=24(4)补偿后功率因数cosF=Pav/sav=0.92第三章33-3无限大容量三相短路时，短路电流如何变化？答：三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电流。短路电流周期分量按正弦规律变化，而非周期分量是按指数规律衰减，最终为零，又称自由分量。3---4产生最严重三相短路电流的条件是什么？答：（1）短路前电路空载或cosΦ=1；（2）短路瞬间电压过零，t=0时a=0度或180度；（3）短路回路纯电感，即Φk=90度。3---8电动机对短路电流有什么影响？答：供配电系统发生短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发动机一样，向短路点馈送短路电流，同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减。3-9在无限大容量系统中，两相短路电流与三相短路电流有什么关系？答：㈠在三相短路电流计算中记线路平均额定电压为Uav，短路回路阻抗用Zk表示。则有：三相短路电流Ip=Uav/1.732Zk……………①冲击电流ish⑶=1.414kshIp……………②其中ksh=1+e-0.01/τ为短路电路冲击系数㈡在两相短路电流计算中记Uav为短路点的平均额定电压，Zk为短路回路的一相总阻抗。则有：两相短路电流Ik=Uav/2Zk……………③冲击电流ish⑵=1.414kshIk……………④其中ksh=1+e-0.01/τ为短路电路冲击系数将①与②、③与④对比可得：Ik=0.866Ipish⑵=0.866ish⑶由以上分析可得：在无限大容量系统中，两相短路电流较三相短路电流小。3—14试求图3—20所示无限大容量系统中K点发生三相短路电流,冲击短路电流和短路容量,以及变压器2T一次流过的短路电流.各元件参数如下:变压器1T:SN=31.5MVA,UK%=10.5,10.5/121KV;变压器2T,3T:SN=15MVA,UK%=10.5,110/6.6KV;线路1WL,2WL:L=100KM,X=0.4O/KM电抗器L:UNL=6KV,INL=1.5KA,XNL%=8.解:(1)由图所示的短路电流计算系统图画出短路电流计算等校电路图,如图所示.由断路器断流容量估算系统电抗,用X表示.4(2)取基准容量Sd=100MVA,基准电压UD=UAV,基准电压是Ud1=121KV,Ud2=6.6KV,Ud3=6.6KV,则各元件电抗标夭值为变压器1TX1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333线路W1,W2X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=0.4*100*100/6.6/6.6=91.827变压器2T3TX4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=10.5*100/100/15=0.7电抗器;X6=Xl%*Uln*Sd/100/1.732/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/1.732/1.5/6.6/6.6=0.424当K点发生三相短路时:一短路回路总阻抗标夭值Xk=X1+(X2+X4+X6)//(X3+X5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)//(91.827+0.7)=0.355二K点所在电压基准电流Id=Sd/1.732/Ud=100/1.732/6.6=8.748三K短路电流各值为Ik*=1/Xk*=1/0.355=2.817Ik=Id*Ik*=8.748*2.817=24.64KAIsh*IK=1.84*24.64=45.34KASk=Sd/Xk*=100*2.817=281.7MVA(2)变压器2T一次流过的短路电流为:Ik2=Id*Ik2=8.748*2.817=24.64KA3.15试求图3-21所示系统中K点发生三相短路时的短路电流,冲击电流和短路容量.已知线路单位长度电抗X.=0.4Ω/km,其余参数见图所示.解:取基准容量Sd=100MVA,基准电压分别为Ud2=Ud7=121kv,Ud3=115.5kv,QF的断路容量Sos=1000MVA.X1*=Uk%*Sd/100SN=10.5*100/100/31.5=0.333X2*=X.LSd/Ud/Ud=60*0.4*100/121/121=0.164同理:X3*=0.4*10*100/115.5/115.5=0.0299X4*=10.5