供配电习题课第1-2-3章_电力系统额定电压、电能质量、负荷计算

1、习 题 课2017.3.17 1-4 试确定下图的供配电系统中，试确定下图的供配电系统中，发电机、变压器和用电设备的额定电压。发电机、变压器和用电设备的额定电压。G T1T2T3T46kV110kV10kV0.38kV0.38kV（1）用电设备、电力线路、电力网）用电设备、电力线路、电力网线路额定电压电力网额定电压用电设备额定电压系统额定电压线路额定电压电力网额定电压用电设备额定电压系统额定电压（2）发电机）发电机发电机额定电压发电机额定电压105%系统额定电压系统额定电压 （3）变压器）变压器 一次绕组一次绕组 二次绕组二次绕组线路额定电压，接线路机系统额定电压，接发电%100%105路或负

2、荷系统额定电压，接短线路系统额定电压，接长线%105110确定额定电压的原则确定额定电压的原则MT1T2UN+5%+10%0%+5%G 1-4 试确定下图的供配电系统中发电机、变压器和试确定下图的供配电系统中发电机、变压器和用电设备的额定电压。用电设备的额定电压。kV 3 . 6kV%)51 (6GNVG T1T2T3T46kV110kV10kV0.38kV0.38kV发电机发电机G：变压器变压器T1:kV 3 . 6kV %)51 (6)1 (1NTV0.4kVkV 418. 0kV %)101 (38. 0)2(1NTV变压器变压器T2:kV 121kV %)101 (110)2(2NTV

3、kV 3 . 6kV %)51 (6)1(2NTV6.3kV6.3 kV /0.4 kV6.3 kV /121 kV变压器变压器T3：kV 110)1(3NTVkV 11kV %)101 (10)2(3NTV变压器变压器T4：kV 10)1(4NTVkV 4 . 0kV %)51 (38. 0)2(4NTV考虑到考虑到0.38kV电压等级线路不会太长：电压等级线路不会太长：G T1T2T3T46kV110kV10kV0.38kV0.38kV6.3kV6.3 kV /0.4 kV6.3 kV /121 kV110 kV /11 kV10 kV /0.4 kV用电设备：用电设备：0.38kV3kV

4、以上的额定电压以上的额定电压受电设备与系统受电设备与系统额定线电压额定线电压/kV供电设备额定线供电设备额定线电压电压/kV变压器额定线电压变压器额定线电压/kV一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组3610351102203305003.156.310.513.8*15.75*18*20*3及及3.156及及6.3 10及及10.513.815.751820351102203305003.15及及3.36.3及及6.610.5及及1138.5121242363第二章供配电系统的构成_习题 2-13 某高层建筑内设变电所一处，有两回某高层建筑内设变电所一处，有两回10kV电源进线，电源进线，拟选用拟

5、选用4台变压器中台变压器中： 2台台800kVA变压器变压器T1、T2向空调制冷机组供电，各有向空调制冷机组供电，各有5个出线回路，全部为三级负荷；个出线回路，全部为三级负荷； 1台台630kVA变压器变压器T3向动力设备供电，共有向动力设备供电，共有6个出线回个出线回路，其中路，其中2个回路为一级负荷中特别重要负荷，个回路为一级负荷中特别重要负荷，1个回路为个回路为一级负荷，一级负荷，2个回路为二级负荷，个回路为二级负荷，1个回路为三级负荷；个回路为三级负荷； 另另1台台1000kVA变压器变压器T4向照明设备供电，共有向照明设备供电，共有10个出线个出线回路，其中回路，其中3个回路为一级负

6、荷中特别重要负荷，个回路为一级负荷中特别重要负荷，2个回路个回路为一级负荷，为一级负荷，3个回路为二级负荷，个回路为二级负荷，2个回路为三级负荷；个回路为三级负荷； 同时设一同时设一350kW自备柴油发电机，向一级负荷中特别重自备柴油发电机，向一级负荷中特别重要负荷供电。要负荷供电。 试根据上述条件设计两种不同的变电站主结线，并比较试根据上述条件设计两种不同的变电站主结线，并比较优劣。优劣。 2台台800kVA变压器变压器T1、T2向空调制冷机组向空调制冷机组供电，各有供电，各有5个回路，全部为三级负荷。个回路，全部为三级负荷。T1800kVA三级负荷三级负荷10kV线路线路T2800kVA三

7、级负荷三级负荷10kV线路线路 1台台630kVA变压器变压器T3向动力设备供电，共有向动力设备供电，共有6个出个出线回路，其中线回路，其中2个回路为一级负荷中特别重要负荷，个回路为一级负荷中特别重要负荷，1个回路为一级负荷，个回路为一级负荷，2个回路为二级负荷，个回路为二级负荷，1个回路为个回路为三级负荷。三级负荷。三级三级负荷负荷10kV线路线路T3630kVA二级二级负荷负荷一级一级负荷负荷特别特别重要重要负荷负荷特别重要负荷需要三电源双回路特别重要负荷需要三电源双回路一级负荷需要双电源双回路一级负荷需要双电源双回路二级负荷需要双回路二级负荷需要双回路 1台台1000kVA变压器变压器T

8、4向照明设备供电，共有向照明设备供电，共有10个个出线回路，其中出线回路，其中3个回路为一级负荷中特别重要负荷，个回路为一级负荷中特别重要负荷，2个回路为一级负荷，个回路为一级负荷，3个回路为二级负荷，个回路为二级负荷，2个回路为个回路为三级负荷。三级负荷。三级三级负荷负荷10kV线路线路T41000kVA二级二级负荷负荷一级一级负荷负荷特别重特别重要负荷要负荷特别重要负荷需要三电源双回路特别重要负荷需要三电源双回路一级负荷需要双电源双回路一级负荷需要双电源双回路二级负荷需要双回路二级负荷需要双回路 350kW自备柴油发电机，向一级负荷自备柴油发电机，向一级负荷中特别重要负荷供电。中特别重要负

9、荷供电。350kW柴油发电机柴油发电机特别重要负荷特别重要负荷G 有有2回回10kV电源进线。拟选用电源进线。拟选用4台变压器。台变压器。T110kV电源电源T410kV电源电源T2T3G350kW柴油发电机柴油发电机方案方案1 有有2回回10kV电源进线。拟选用电源进线。拟选用4台变压器。台变压器。T110kV电源电源T410kV电源电源T2T3G350W柴油发电机柴油发电机方案方案2 有有2回回10kV电源进线。拟选用电源进线。拟选用4台变压器。台变压器。T110kV电源电源T410kV电源电源T2T3G350W柴油发电机柴油发电机方案方案3空调制冷机组空调制冷机组5个个 三级负荷三级负荷

10、空调制冷机组空调制冷机组5个个 三级负荷三级负荷特别特别重要重要负荷负荷2个个一级一级负荷负荷1个个二级二级负荷负荷2个个三级三级负荷负荷1个个特别特别重要重要负荷负荷2个个一级一级负荷负荷2个个二级二级负荷负荷3个个三级三级负荷负荷2个个T1T3T2T4WB1WB2VVS1VVS2方案方案4GWB3特别重要负荷特别重要负荷3个个2个个350kW第三章负荷预测与负荷计算_习题3-9 设某工厂断续运行工作制负荷有设某工厂断续运行工作制负荷有42kVA电焊机电焊机1台（额定台（额定暂载率暂载率r=60%，cosr= 0.62，r=0.85 ），），39.6kW吊车吊车1台（台（r=40%，cosr

11、= 0.85）。试确定它们的设备容量。）。试确定它们的设备容量。rrcPP1001（1 1）电焊机及电焊设备电焊机及电焊设备： 换算到暂载率换算到暂载率 100100时的额定功率。时的额定功率。rrrScoskW 73.2385. 062. 0426 . 0（2 2）电动机类负荷电动机类负荷： 换算到暂载率换算到暂载率 2525时的额定功率。时的额定功率。kW 09.504 . 06 .3922252rrrrcPPP（3）设备总容量：）设备总容量：kW 82.7309.5073.2321cccPPP3-10 某低压供电系统，供电给大批生产的冷加工机床电动机，某低压供电系统，供电给大批生产的冷加

12、工机床电动机，总容量共总容量共105kW，其中大容量电动机有，其中大容量电动机有7.5kW2台，台，5.5kW1台，台，4kW5台。试分别用需要系数法和二项式法计台。试分别用需要系数法和二项式法计算该线路的计算负荷，并对结果进行分析。算该线路的计算负荷，并对结果进行分析。（1）需要系数法）需要系数法单组设备的计算负荷，台数单组设备的计算负荷，台数3台，计算负荷考虑需要系数：台，计算负荷考虑需要系数：NidcPKP查表查表 附录附录1 ：用电设备组的需要系数：用电设备组的需要系数Kd 对于对于“大批生产的金属冷加工机床大批生产的金属冷加工机床”： 需要系数需要系数Kd=0.180.25 功率因数

13、功率因数cos=0.5用电设备总容量用电设备组的需要系数NidPKNidcPKPKd取0.18总功率： kW 9 .1810518. 0NdcPKPkW 105NiNPPcos=0.5， tan=1.73kvar 7 .3273. 19 .18tanccPQkVA 77.377 .329 .182222cccQPSA 38.5738. 0377.373rccUSI（2）二项式法）二项式法 单组用电设备组，台数单组用电设备组，台数3：PPPavcxNcPPbb,c 二项式系数；二项式系数； x容量最大的容量最大的x台。台。查附录查附录1: b=0.14，c=0.5, x=5kW 95.285 .

14、285 . 07 .14)245 . 525 . 7(5 . 010514. 0cP所有设备运行时的平均负荷所有设备运行时的平均负荷+容量最大的容量最大的x台投入时产生的台投入时产生的负荷负荷kvar 08.5073. 195.28tanccPQkVA 85.5708.5095.282222cccQPSA 8838. 0385.573rccUSIkW 95.28cP计算负荷：需要系数法与二项式法的比较需要系数法与二项式法的比较Pc /kWQc /kvarSc /kVAIc /A需要系数法需要系数法18.932.737.7757.38二项式法二项式法28.9550.0857.8588比较：比较：

15、 二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果要大得多。二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果要大得多。因此二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。因此二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。3-11某空调综合性大楼内有商场某空调综合性大楼内有商场6500m2，写字间，写字间7000m2，宾，宾馆馆8500m2，试估算其计算负荷。，试估算其计算负荷。SPc负荷密度法：负荷密度法：单位面积功率（负荷密度单位面积功率（负荷密度），），kW/m2 ；S 建筑面积，建筑面积，m2 。查查p87，表，表3-3：宾馆：宾馆：=0.070.08；商场：商场：=0.120.15； 办公楼

16、：办公楼：=0.070.08取宾馆取宾馆=0.07；商场；商场=0.12；办公楼；办公楼=0.07。kW 1865595490780850007. 0700007. 0650012. 0cPSPc3-12 某某26层住宅楼，其配电干线如图所示，每层层住宅楼，其配电干线如图所示，每层5户，每户户，每户均为四室户。求均为四室户。求A、B、C、D点的计算负荷。点的计算负荷。竖向干线为竖向干线为三相线路，水平配电线为单相线路三相线路，水平配电线为单相线路。住宅用电量指标法：住宅用电量指标法：NKPc住宅用电量指标住宅用电量指标 kW/户户N住宅用户住宅用户 K 住宅用电同时系数住宅用电同时系数NKPc

17、（1）户数）户数NNA=5户户; NB1=59=45户户; NB2=59=45户户; NB3=58=40户户;NC=1户户; ND=45+45+40=130户户; 查查p88表：表：3-6（2）住宅用电同时系数）住宅用电同时系数K K A=0.9;K B1=0.55; K B2=0.55; K B3=0.58;K C=1;K D=0.45; (3)住宅用电量指标住宅用电量指标 查查p88表：表：3-5四室户，四室户， =4kW/户。户。解：kW 234130445. 0kW 4141kW 8 .9240458. 0kW 9945455. 0kW 9945455. 0kW 18549 . 033

18、3222111DDcDCCcCBBcBBBcBBBcBAAcANKPNKPNKPNKPNKPNKP3-13 某供电系统的某供电系统的380/220V线路上，接有如表所列的用电设线路上，接有如表所列的用电设备，试求该线路上的计算负荷。备，试求该线路上的计算负荷。设备额定电压设备额定电压/V380220接入相别接入相别L1，L2L2，L3L3，L1L1，NL2，NL3，N设备台数设备台数/台台122221单台设备容量单台设备容量/kW231411435meePP3（1）单相设备接于相电压）单相设备接于相电压220V的等效三相设备容量的等效三相设备容量备容量。最大负荷所接的单相设mePeePP3（2

19、）单相设备接于同一线电压）单相设备接于同一线电压380V的等效三相设备容量的等效三相设备容量解：kW 5 .4828331eePP（1）单相设备接于同一线电压）单相设备接于同一线电压380V的等效三相设备容量的等效三相设备容量kW 22112 kW; 28142 kW; 23CABCABPPPkW 551 kW;632 kW; 842CBAPPP（2）单相设备接于相电压）单相设备接于相电压220V的等效三相设备容量的等效三相设备容量kW 248332meePPkW .52742 5 .4821eecPPP3-14 一条长一条长2km的的10kV架空线路（架空线路（ r0=0.5 /km; x0

20、=0.4 /km ）向一台）向一台SC8-1000/10/0.4的变压器供电，变压器联结的变压器供电，变压器联结组别为组别为Dyn11，变压器低压侧计算有功功率，变压器低压侧计算有功功率Pc=800kW，cos=0.9，Tmax=3500h。试分别计算。试分别计算10kV线路和变压器的线路和变压器的功率损耗和电能损耗。功率损耗和电能损耗。1、线路的功率损耗和电能损耗：、线路的功率损耗和电能损耗：(1) 线路的功率损耗线路的功率损耗kW 10332RIPcw23310 kvarwcQI XR,X线路中的每线路中的每相相电阻、电抗，电阻、电抗， ；Ic线路中的计算线路中的计算相相电流，电流，A；有

21、功损耗有功损耗无功损耗无功损耗根据已知：导线的单位长度参数：根据已知：导线的单位长度参数： r0=0.5 /km; x0=0.4 /km R=r0l=0.5 2=1 X=x0l=0.4 2=0.8 Ic低压侧：低压侧： Pc=800kW , , 9 . 0cos48. 0tankvar 38448. 0800tanccPQkVA 39.8873848002222cccQPSSc是低压侧的视在功率！要计算高压是低压侧的视在功率！要计算高压侧的计算电流，应折回高压侧！侧的计算电流，应折回高压侧！3ccrSIUkW 10332RIPcwkW 10332XIQcw2、变压器的功率损耗和电能损耗、变压器

22、的功率损耗和电能损耗(1) 变压器的功率损耗变压器的功率损耗 有功损耗有功损耗20)(rckTSSPPPcSrS0PkP变压器的变压器的计算计算负荷，负荷，kVA；变压器的变压器的额定额定容量，容量，kVA；变压器的变压器的空载空载有功损耗，有功损耗，kW；变压器的变压器的短路短路有功损耗，有功损耗，kW；SC8-1000/10/0.4变压器变压器查查p316p316附录附录1010：（计算值）kVA 39.887kVA 100010.3kWW10300 kW,8 . 1W18000crkSSPP20)(rckTSSPPPkW 91. 9100039.8873 .108 . 1)(220rck

23、TSSPPP无功损耗无功损耗100%00rSIQ 0QlQ100%rklSUQ %0I%kU20)(rclTSSQQQ变压器的变压器的空载空载无功损耗，无功损耗，kvar；变压器的变压器的短路短路无功损耗，无功损耗，kvar；变压器变压器空载电流空载电流百分比；百分比；变压器变压器短路电压短路电压百分比；百分比； 20)(100%100%rcrkrTSSSUSIQ20)(100%100%rcrkrTSSSUSIQ（计算值）kVA 39.887kVA 1000%6% %,1%0crkSSUIkvar 25.57)100039.887(1001000610010001)(100%100%220rc

24、rkrTSSSUSIQ查查p316p316附录附录1010：(2)(2)变压器年有功电能损耗变压器年有功电能损耗: :max20rckwTSSPtPWcSrS0PkP变压器的变压器的空载空载有功损耗，有功损耗，kWkW；变压器全年工作时间，变压器全年工作时间，h h；变压器的变压器的短路短路有功损耗，有功损耗，kWkW；变压器的变压器的计算计算负荷，负荷，kVAkVA；变压器的变压器的额定额定容量，容量，kVAkVA；变压器年最大负荷损耗小时数，变压器年最大负荷损耗小时数，h h。kW 8 . 10PkW 3 .10kPh 8760wtkVA 39.887cSkVA 1000rSmaxh 20

25、00maxwt20max2887.391.8 876010.32000100031989.7 kWhcTwkrSWPtPS 将计算结果整理如下：将计算结果整理如下：高压侧：高压侧： Pc=800+9.91=809.91 kW kvar 38448. 0800tanccPQ2222809.91441.25992.31 kVAcccSPQ10kV线路的计算电流：线路的计算电流：992.3157.29 A33 10ccrSIUkW 10332RIPcwkW 10332XIQcw低压侧：低压侧： Pc=800kW , 9.91 kWTP变压器的有功损耗：变压器的有功损耗：57.25 kvarTQ变压器

26、的无功损耗：变压器的无功损耗：Qc=384+57.25=441.25 kvar 代入公式计算功率损耗：代入公式计算功率损耗：2323 310 3 57.291 109.85 kWwcPI R 有功损耗：2323 310 3 57.290.88 108.66 kvarwcQI X无功损耗：（2）线路的电能损耗）线路的电能损耗3max2103RIWcwmax年最大负荷损耗小时数，年最大负荷损耗小时数，h。查查p91图图3-12: 根据根据Tmax=3500h, 查得：查得：, 9 . 0cosh 2000max23max23 3 103 57.291 2000 1019692.86 kWhwcWI

27、 R 电能损耗：3-15 某变压器型号规格为某变压器型号规格为SC8-800/10/0.4，联结组别为，联结组别为Dyn11，变压器低压侧计算有功功率变压器低压侧计算有功功率Pc=620kW，计算无功功率，计算无功功率Qc=465kvar，若要求将变压器，若要求将变压器10kV侧的功率因数补偿至侧的功率因数补偿至0.9，问此时变压器低压侧母线上应并联多大容量的电容，问此时变压器低压侧母线上应并联多大容量的电容器？器？（1）补偿前的计算负荷和功率因数：）补偿前的计算负荷和功率因数：低压侧：低压侧：Pc1=620kW , Qc1=465kvar 75. 0620465tan8 . 0775620c

28、os111111ccccPQSPkVA 7754656202221211cccQPS由于补偿在低压侧进行，要将高压侧的功率因由于补偿在低压侧进行，要将高压侧的功率因数补偿到数补偿到0.90.9，需考虑变压器的损耗。，需考虑变压器的损耗。kW 59. 88007755 . 755. 1)(220rckTSSPPPkvar 65.54)800775(10080061008002 . 1)(100%100%220rcrkrTSSSUSIQSC8-800/10/0.4 变压器损耗：变压器损耗：无功损耗无功损耗有功损耗有功损耗变压器高压侧总的计算负荷：变压器高压侧总的计算负荷：kVA 57.81565.

29、51959.628kW 65.51965.54465kW 59.62859. 862022222221212cccTccTccQPSQQQPPP变压器高压侧的功率因数：变压器高压侧的功率因数：827. 059.62865.519tan77. 057.81559.628cos222222ccccPQSP（2）补偿后的功率因数）补偿后的功率因数48. 0tan9 . 0cos（3）确定补偿容量）确定补偿容量固定补偿：固定补偿：)tan(tan)tan(tan后前后前cavccPPQ。有功负荷系数，一般为75. 07 . 0 kvar 68.15248. 0827. 059.6287 . 0）（cc

30、Q3-16 如某变电站的计算负荷为如某变电站的计算负荷为2400kW，平均功率因数为，平均功率因数为0.67。 如果要使其低压侧功率因数提高到如果要使其低压侧功率因数提高到0.93，若在，若在0.4 kV侧固定侧固定补偿，需要补偿的容量为多少？如果采用补偿，需要补偿的容量为多少？如果采用BW0.4-14-3型三相型三相电容器电容器(Qr=14kvar),需装设多少个？补偿前后的视在功率分别需装设多少个？补偿前后的视在功率分别为多少？为多少？ 若在若在0.4kV侧自动补偿呢？侧自动补偿呢？1 1、0.4kV0.4kV侧固定补偿：侧固定补偿：)tan(tan)tan(tan后前后前cavccPPQ

31、。有功负荷系数，一般为75. 07 . 0 （1 1）补偿前：）补偿前：Pc1=2400kW 108. 1tan ,67. 0cos11（2 2）补偿后：）补偿后：395. 0tan ,93. 0cos22kvar 84.1197)395. 0108. 1 (24007 . 0)tan(tan后前cccPQ（3 3）固定补偿的补偿容量：）固定补偿的补偿容量：)tan(tan后前cccPQ（4）选择电容器组数：）选择电容器组数：采用采用BW0.4-14-3 型三相电容器：型三相电容器：Qr=14kvar组 56.851484.1197rccQQn取取n=87n=87kvar 12188714cc

32、Q（5 5）补偿前后的视在功率：）补偿前后的视在功率：补偿前：补偿前：kvar 2 .2659108. 12400tan111ccPQkVA 1 .35822 .265924002221211cccQPS补偿后：补偿后：kvar 2 .144112182 .265912ccccQQQkVA 5 .27992 .144124002222222cccQPS补偿后的实际平均功率因数：补偿后的实际平均功率因数：934. 01218108. 124007 . 024007 . 024007 . 0tancos22212ccavavavavavavQPPPSP2、0.4kV侧自动补偿：侧自动补偿：kvar 2 .1711)395. 0108. 1 (2400)tan(tan后前cccPQ（