供配电第二版思考题与习题解答提示

莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版思考题与习题解答提示目 录第一章 思考题与习题.1第二章 思考题与习题.5第三章 思考题与习题.10第四章 思考题与习题.15第五章 思考题与习题.21第六章 思考题与习题.27第七章 思考题与习题.30第八章 思考题与习题.33第九章 思考题与习题.36第十章 思考 题与习题.39莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示1第一章 思考题与习题1-1 火力发电站、水电站及核电站的电力生产和能量转换过程有何异同？解答提示：参见本章第一节 一、电力系统的构成。1-2 电力系统由哪几部分组成？各部分有何作用？电力系统的运行有哪些特点与要求？解答提示：参见本章第一节 一、电力系统的构成；二、电力系统运行的特点与要求。1-3 简述确定用户供配电系统电压等级的原则。为什么说在负荷密度较高的地区，20kV 电压等级的技术经济指标比 10kV 电压等级高？解答提示：参见本章第二节 二、电力系统各级标称电压的适用范围。与传统的 10kV 配电网相比，20kV 配电网电压供电容量提高 1 倍，线路电压损失则下降 50%；而输送同等功率时，线路能耗下降 75%，线路电压损失下降75%。在负荷密度高的地区，由于 20kV 供电半径增大，可减少 110kV 变电站数量，而设备及线路绝缘成本增加不多，总体建设投资减少。1-4 电力系统中性点接地方式主要有哪几种？试分析当系统发生单相接地时在接地电流、非故障相电压、设备绝缘要求、向异相接地故障发展的可能性、接地故障的继电保护、接地故障时的供电中断情况等方面的特点？解答提示：参见本章第三节。各系统发生单相接地时的特点比较见下表：项 目 不接地系统 直接接地系统 低电阻接地系统 消弧线圈接地系统接地电流 小（对地电容电流） 最大（接近三相短路电流） 中等（100A1000A） 最小（残流）非故障相电压 大，U n（线电压） 最小，80% Un 80%100U n 大，U n设备绝缘要求 最高，全绝缘 最低，可采用分级绝缘 比不接地系统低 高，全绝缘向异相接地故障发展的可能性 最大 最小 小 中接地故障的继电保护 需要专门技术，不够可靠简单可靠 简单可靠 需要专门技术，通常只作用于信号接地故障时的供电中断情况在能够自然熄弧时，不需跳闸立即跳闸 立即跳闸 自然熄弧，但永久故障仍需跳闸1-5 什么是低压配电 TN 系统、TT 系统和 IT 系统？各有什么特点？各适用于什么场合？解答提示：参见本章第三节 五、低压配电系统导体的配置与系统接地。莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示21-6 如何区别 TN-S 和 TN-C-S 系统？为什么当电源采用 TN 系统时，从建筑物总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路应采用 TN-S 系统？解答提示：参见本章第三节 图 1-10。当电源采用 TN 系统时，建筑物内必须采用 TN-S 系统，这是由于正常的负荷电流只应沿中性导体 N 流回，不应使有的负荷电流沿 PE 导体或与 PE 导体有连接的导体流回，否则，这些电流会干扰正常运行的用电设备。1-7 为什么采用 TN-C-S 系统时，当 PE 导体与 N 导体从某点分开后不应再合并，且 N 导体不应再接地？解答提示：参见本章第三节 图 1-10。当 PE 导体与 N 导体从某点分开后，若再合并或 N 导体再接地，则导致PE 导体或接地导体中出现正常负荷电流的分流，引起电磁干扰、剩余电流保护器误动作等。1-8 电力负荷分级的依据是什么？各级电力负荷对供电有何要求？解答提示：参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求。1-9 常用应急电源有几种？各适用于什么性质的重要负荷？解答提示：参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求。1-10 应急电源与备用电源有什么不同？为什么 GB 500522009 规定备用电源的负荷严禁接入应急供电系统？解答提示：参见本章第四节 二、用电负荷分级及供电要求。备用电源与应急电源是两个完全不同用途的电源。应急电源又称安全设施电源，是为了人体和家畜的健康和安全，以及避免对环境或其他设备造成损失的电源。从保证安全角度考虑，备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。1-11 什么是分布式电源？与一般中小型燃煤电厂有何区别？解答提示：参见本章第五节。1-12 简述光伏电源系统的关键技术及其在我国的应用情况。解答提示：参见本章第五节 二、太阳能光伏电源系统的应用。上网了解光伏电源系统在我国的应用情况。莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示31-13 试确定图 1-17 所示电力系统中各变压器一、二次绕组的额定电压。解答提示：参见本章第二节 一、标准电压。 T110.5 kV/121kV，T210.5 kV/0.4kV，T3110 kV/10.5kV，T410 kV/0.4kV。1-14 试确定图 1-13 所示大型用户供配电系统中总降压变压器和配电变压器一、二次侧的额定电压。解答提示：总降压变压器35110kV/6.310.5 kV，配电变压器610 kV/0.4 kV。1-15 某 110/10kV 变电站 10kV 系统中性点不接地，现进行 10kV 电网改造，规划建设钢筋混凝土杆塔的架空线路（无避雷线）总长度约 20km、电缆线路总长度约 20km，试估算该系统在线路发生单相接地故障时的接地电容电流，并判断其中性点是否需要改为谐振接地方式。设变电站 10kV 电气装置增加的接地电容电流值约为线路计算值的 16%。解答提示：参见本章第三节 一、中性点不接地系统。根据公式（1-2） ，线路的接地电容电流约为，整个系统的接地电容电流值约为-3C10kV2.710km.2=0.54AI=54A+6%（ ），大于 10A。依据 GB/ T500642014 规定，应采用中性点谐振接地方式。3.81-16 当上题 110/10kV 变电站 10kV 系统采用谐振接地方式时，试确定消弧线圈容量。若再考虑变电站用电100kVA，则需要装设的连接消弧线圈的专用接地变压器（兼作站用变压器）的容量是多少？解答提示：参见本章第三节 二、中性点谐振接地系统。根据公式（1-5） ，消弧线圈的补偿容量为。再考虑变电站用电 100kVA，则需要装设的专用接地变压器容量取为r1.3528A0kV3=185.74AQ315 kVA。图 1-17 习题 1-13 图莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示41-17 某城市 110/20kV 变电站 20kV 系统全部由电缆线路构成，中性点采用低电阻接地方式，接地电阻为 20 欧。试计算该 20kV 电网的单相接地电流和接地电阻器消耗的功率是多少？解答提示：参见本章第三节 三、中性点电阻接地系统。根据公式（1-8） ，该 20kV 电网的单相接地电流为， 根据公式（1-10）和公式（1-6 ） ，接地电阻器消耗的功率为3d10kV =57.3A2I。r.50.2kWP莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示5第二章 思考题与习题2-1 用电设备按工作制分哪几类？各有何工作特点？如何确定设备功率？解答提示：参见本章第一节 二、用电设备工作制及设备功率的计算。2-2 什么是负载持续率？为什么断续周期工作制设备功率与负载持续率有关？解答提示：参见本章第一节 二、用电设备工作制及设备功率的计算。2-3 什么是计算负荷？确定计算负荷的有关系数有哪些？解答提示：参见本章第一节 一、计算负荷概念和四、确定计算负荷的系数。2-4 试比较需要系数法、利用系数法和单位指标法的算法基础、特点、步骤、精度及适用场合。解答提示：参见本章第二节。需要系数法精度一般、用电设备台数少时误差较大；利用系数法精度高；单位指标法靠定性分析难以提高计算精度。2-5 什么是尖峰电流？尖峰电流与计算电流同为最大负荷电流，各在性质上和用途上有哪些区别？解答提示：参见本章第一节和第四节。2-6 在供配电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？解答提示：参见本章第五节 四、无功补偿装置的装设位置。2-7 通过哪些技术措施可降低供配电系统的电能损耗？解答提示：参见本章第七节 三、电能节约的技术措施。2-8 某设备机房共有 11 台 380V 的水泵，其中 2 台 7.5kW、3 台 5kW、6 台 15kW，试求该水泵设备组的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：参见例题 2-1，采用需要系数法。查附录表 1，取 Kd0.75、cos 0.8、tan 0.75。计算可得Pe 120kW，P c=90 kW，Q c67.5kvar，S c112.5kVA，I c170.93kVA。莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示62-9 某高校实训车间 380V 线路上，接有小批生产的金属冷加工机床 40 台共 100kW，通风机 5 台共 7.5 kW，电阻炉 5 台共 8 kW，试用需要系数法确定该车间配电线路的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：参见例题 2-2，计算结果见下表：计算负荷序号用电设备名称台数设备功率 e/kWPKd costanc/kWc/varc/kVASc/I1 冷加工机床 40 100 0.16 0.5 1.73 16 27.7 2 通风机 5 7.5 0.8 0.8 0.5 6 4.5 3 电阻炉 5 8 0.7 0.98 0.20 2.6 1.1 小计 24.6 33.3 合计 取 ；p=0.9Kq.726.2 32.3 41.6 63.22-10 有一生产车间，拥有大批生产的金属冷加工机床电动机 52 台，共 200kW；桥式起重机 4 台，共20.4kW（ 15% ） ；通风机 10 台，共 15kW；点焊机 12 台，共 42.0kW（ 65% ） 。车间采用 220/380V 三相四线制供电。试用需要系数法确定该车间的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：参见例题 2-2，计算结果见下表：计算负荷序号用电设备名称台数设备功率 e/kWKd ostanc/kWPc/varQc/kVASc/I1冷加工机床电动机52 200 0.16 0.5 1.73 32.0 55.4 2 桥式起重机 420.4（15%）15.8（25%）0.15 0.5 1.73 2.4 4.1 3 通风机 10 15 0.8 0.8 0.75 12.0 9.0 4 点焊机 1242（ 65%）33.86（100%）0.35 0.60 1.33 11.9 15.8 小计 58.2 84.3 合计 取 ；p=0.92Kq.553.6 80.1 96.4 146.5 2-11 某公寓楼 200 户，每户设备功率按 6kW 计，另有公共照明 20kW，会所中央空调 40kW3 套（通常用2 套，最热月可能用 3 套） ，生活水泵 20kW3 台（其中 1 台备用） ，电梯 10kW2 套。试用需要系数法确定该公寓楼的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：参见例题 2-3，备用设备功率不应计入。计算结果见下表：计算负荷序号用电设备名称台数设备功率 e/kWKd costanc/kWPc/varQc/kVASc/I1 居民用电 200 1200 0.45 0.9 0.48 540.0 261.5 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示72 公共照明 20 1 0.9 0.48 20.0 9.7 3 会所中央空调 3 120 0.7 0.8 0.75 84.0 63.0 4 生活水泵 2 40 0.8 0.8 0.75 32.0 24.0 5 电梯 2 20 0.5 0.6 1.33 10.0 13.3 小计 1400 686.0 371.6 合计 取 ；p=0.9Kq.30.44 617.4 345.5 707.5 1075.4 2-12 两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额定功率均为 180kW。第一组单台容量相同，每台为 4.5kW；第二组为 30kW4 台，20kW1 台，10kW2 台， 5kW4 台。试用利用系数法分别求这两组用电设备的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。并分析两组用电设备总额定功率相同而计算负荷不同的原因。解答提示：参见例题 2-4，计算结果比较见下表：计算负荷序号用电设备名称设备功率 e/kWKu tanPav Qav neq Km c/kWPc/varQc/kVASc/I1 第一组设备 180 0.12 1.73 21.6 37.37 40 1.45 31.3 54.2 62.6 95.1 2 第二组设备 180 0.12 1.73 21.6 37.37 7.5 2.64 57.0 98.7 114.0 173.2 第二组用电设备计算负荷较大，是因为台数少而各台设备功率相差悬殊所导致。2-13 现有 9 台单相电烤箱，其中 1kW4 台， 1.5kW3 台， 2kW2 台。试合理分配上述各电烤箱于220/380V 的线路上，并计算其等效三相计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。最大负荷相所接的单相设备功率为 4.5 kW，根据公式（ 2-26） ，其等效三相设备功率为 13.5 kW。查附录表 1 得 ， ，d0.7Kcos.98， 因 此 ， 根 据 公 式 （ 2-12） 公 式 （ 2-15） ， Pc=9.45kW、 Qc=1.89kvar、S c=9.64kVA、I c=14.65A。tan0.22-14 某 6 层住宅楼有 4 个单元，每单元有 12 户，每户设备功率按 8kW 计。每户采用单相配电，每单元采用三相配电。试用需要系数法计算各户、各单元及整栋楼的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：由于负荷性质单一，均可根 据 公 式 （ 2-12） 公 式 （ 2-15） 计 算 ， 查 附 录 表 4 得 值 ， 。 计dKcos0.9算结果见下表：计算负荷序号用电设备名称配电相数设备功率 e/kWPKd costanc/kWPc/varQc/kVASc/I1 每户 1 8 1 0.9 0.48 8.0 3.9 8.9 40.52 每单元 3 96 0.95 0.9 0.48 91.2 44.2 101.3 154.0 3 整栋楼 3 384 0.55 0.9 0.48 211.2 102.3 234.7 356.7 莫岳平、翁双安编著供配电工程第 2 版 思考题与习题解答提示82-15 某用户拟建一座 10/0.38kV 变电所，装设一台变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为 750kW，无功计算负荷为 720kvar。为了使变电所高压侧功率因数不低于 0.9，如果在低压侧装设并联电容器补偿时，需装设多少补偿容量？并选择电容器组数及每组容量。无功补偿前与无功补偿后变电所高压侧的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic 各为多少？解答提示：参见例题 2-5，计算结果见下表：计算负荷计算点Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA Ic/A cos变电所低压侧计算负荷 750.0 720.0 1039.7 1580.3 0.72配电变压器功率损耗 10.4 52.0无功功率补偿前变电所高压侧计算负荷 760.4 772.0 1083.6 62.5 0.70低压集中补偿容量 Qr.C/kvarQr.C750（tan arccos0.72tan arccos0.92）403.5实际取 20 组20 kvar400 kvar400变电所低压侧计算负荷 750.0 320.0 815.4 1239.4 0.92配电变压器功率损耗 8.2 40.8无功功率补偿后变电所高压侧计算负荷 758.2 360.8 839.6 48.4 0.902-16 某 35/10kV 总降压变电所，10kV 母线上接有下列负荷：1#车间配电变电所 1700kWj800kvar；2#车间配电变电所 1840kWj900kvar；3#车间配电变电所 1560kWj760kvar；4#车间配电变电所 1760kWj840kvar。5#空压机房有 4 台 10kV 空气压缩机共 1000kW（K d=0.75，cos =0.80） 。10kV 母线侧安装的无功补偿装置容量为1200 kvar。试计算该总降压变电所 35kV 侧的计算负荷 Pc、Q c、S c 和 Ic。解答提示：参见本章第六节，计算结果见下表：计算负荷序号用电设备名称设备功率 e/kWPKd osc/kWc/varQc/kVASc/I1 1#车间配电变电所 0.90 1700 800 1878.8 108.52 2#车间配电变电所 0.90 1840 900 2048.3 118.33 3#车间配电变电所 0.90 1560 760 1735.3 100.24 4#车间配电变电所 0.90 1760 840 1950.2 112.65 5#空压