《工厂供电(第3版)》刘介才(课后习题详细答案)

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！《工厂供电（第3第三版刘介才主编课后习题解答第一章习题解答1-1试确定图1-25所示供电系统中的变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压？图1-25习题1-1的供电系统解：1.变压器Ｔ１的一次侧额定电压：应与发电机Ｇ的额定电压相同，即为10.5ｋＶ。变压器Ｔ1的二次侧额定电压应比线路ＷＬ1末端变压器Ｔ2的一次额定电压高10％，即为242ｋＶ。因此变压器Ｔ1的额定电压应为10.5／242ｋV。2.线路ＷＬ1的额定电压：应与变压器Ｔ2的一次额定电压相同，即为220ｋV。3.线路ＷＬ2的额定电压：应为35ｋV，因为变压器Ｔ2二次侧额定电压为38.5ｋV，正好比35ｋV高10％。1-2试确定图1-26所示供电系统中的发电机和各变压器的额定电压？图1-26习题1-2的供电系统解：1.发电机Ｇ的额定电压应比6ｋV线路额定电压高５％，因此发电机Ｇ的额定电压应为6.3ｋV。2.变压器Ｔ1的额定电压：一次额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，因此其一次额定电压应为6ｋV。Ｔ1的二次额定电压应比220/380V线路额定电压高10％，因此其二次额定电压应为0.4ｋV。因此变压器Ｔ1的额定电压应为6／0.4ｋV。3.变压器Ｔ2的额定电压：其一次额定电压应与发电机的额定电压相同，即其一次额定电压应为6.3ｋV。Ｔ2的二次额定电压应比110ｋV电网电压高10％，即其二次额定电压应为121ｋV。因此变压器Ｔ2的额定电压应为6.3／121ｋV。4.变压器Ｔ3的额定电压：其一次额定电压应与110ｋV线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为110ｋV。Ｔ3的二次额定电压应比10kＶ电压高10％，即其二次额定电压应为11ｋV。因此变压器Ｔ3的额定电压应为110／11ｋV。1-3某厂有若干车间变电所，互有低压联络线相连。其中某一车间变电所装有一台无载调压型配电变压器，其高压绕组有+5%、0、—5%三个电压分接头，现调在主接头“0”的位置（即U1N）运行。但是白天生产时，低压母线电压只有360V（额定电压为380V），而晚上不生产时，低压母线电压又高达415V。试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围（%）为多少？宜采取哪些改善措施？2解：1.变电所低压母线昼夜的电压偏差范围：该变电所白天的电压偏差按式（1-2）计算为：U%UUN360V380V100%5.26%UN380V该变电所晚上的电压偏差按式（1-2）计算为：U%UUN415V380V100%9.21%UN380V因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26%-+9.21%。2.改善该变电所低压侧电压质量的措施：为了改善该变电所的电压质量，该变电所主变压器的主接头宜切换至“-5%”的位置运行，而晚上则宜切除主变压器，投入低压联络线，由临近车间变电所供电。1-4某10kV电网，架空线路总长度40km，电缆线路总长度23km。试求次中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容道路，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。解：1.该系统发生单相接地时的接地电容电流：按式（1-7）计算为：ICUN(loh35lcab)10(403523)24.1A3503502.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：由于IC30A，因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式。第二章习题解答2-1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有额定电压380V的三相电动机15kW1台，11kW3台，7.5kW8台,4kW15台,其他更小容量电动机容量共35kW。试分别用需要系数法和二项式法计算其P30、Q30、S30和I30。解：1.用需要系数法计算此机床组电动机的总容量为Pe15kW11kW37.5kW84kW1535kW203kW查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得Kd0.16~0.2（取0.2）,co0.5,tan1.73,因此可求得:31）有功计算负荷按式（2-10）得P30KdP300.2203kW40.6kW2）无功计算负荷按式（2-11）得Q30P30tan40.6kW1.7370.2kvar3）视在计算负荷按式（2-12）得S3030Pco40.6kW0.581.2kVA4）计算电流按式（2-13）得IS30303U81.2kVA0.38kV123.4AN32.用二项式法计算由附录表1查得b0.14,c0.4,某5,co0.5,tan1.73。而设备总容量为Pe203kW某台最大容量的设备容量为P某P515kW111kW37.5kW155.5kW1）有功计算负荷按式（2-21）得P30bPecP某0.14203kW0.455.5kW50.6kW2）无功计算负荷按式（2-11）得Q30P30tan50.6kW1.7387.6kvar3）无功计算负荷按式（2-12）得S3030Pco50.6kW0.5101.2kVA4）计算电流按式（2-13）得IS30303U101.2kVA153.8AN30.38kV42-2某380V线路供电给1台132kWY型电动机，其效率91%，功率因数co0.9。试求该线路的计算负荷P30、Q30、S30和I30。解：此台电动机功率为Pe132KW，由于是单台设备，所以，P30Pe/132/0.91145kwQ30P30tan145tan(arcco0.9k)70.2varS30P3/145/0.9k1V6A10coI30S3/0.3k8V)0(3./30.kV38)A2451K61VA2-3某机械加工车间的380V线路上，接有流水作业的金属切削机床组电动机30台共85kW(其中较大容量电动机有11kW1台，7.5kW3台，4kW6台，其他为更小容量电动机)。另外有通风机3台，共5kW；电葫芦1个，3kW（40%）。试分别按需要系数法和二项式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷P30、Q30、S30和解：1.用需要系数法计算1）金属切削机床组：查附录表1，取Kd0.25,co0.5,tan1.73，已知Pe85kW因此P30(1)KdPe0.2585kW21.3kWQ30(1)P30tan21.3kW1.7336.8kvarS30P30/co21.6/0.942.6kV.AI30(1)S30/(30.38kV)42.6KVA/30.38kV)64.7A2）通风机组：查附录表1，取Kd0.8,co0.8,tan0.75，因此P30(2)KdPe0.85kW4kWQ30(2)P30tan4kW0.753kvarS30(2)P30/co4/0.85kV.AI30(2)S30/(30.38kV)5KVA/30.38kV)7.6A53）电葫芦组：查附录表1，取Kd0.15,co0.5,tan此1.73，40%，因P30(3)KdPe0.40.153kW0.4/0.250.57kWQ30(3)P30tan0.571.730.98kvarS30(3)P30/co0.57/0.51.14kV.AI30(3)S30/(30.38kV)1.14KVA/30.38kV)1.73A因此380V线路上的总计算负荷为（取Kp0.95,Kq0.97）P300.95(21.340.57)kW0.9525.87kW24.6kWQ300.97(36.930.98)kvar0.9740.88kvar39.6kvarS30I302.用二项式法计算先求各组的bPe和cP某1）金属切削机床组：查附录表1，取b01.4,24.6239.62kVA45.9kVA45.9kVA69.7A30.38kVc05.,5,co某05a.,tn17.3,因此bPe(1)0.1485kW11.9kWcP)18.75kW某(1)0.5(11kW17.5kW34kW1P30(1)bPe(1)cP某(1)(11.918.75)kW30.7kWQ30(1)P30tan30.7kW1.7353.1kvarS30(1)P30/co30.7/0.561.4kV.AI30(1)S30/(30.38kV)61.4KVA/30.38kV)93.5A2）通风机组：查附录表1，取b0.65,c0.25,co0.8,tan0.75，故bPe(2)0.655kW3.25kWcP某(2)0.255kW1.25kW6P30(2)bPe(2)cP某(2)(3.251.25)kW4.5kWQ30(2)P30tan4.5kW0.753.38kvarS30(2)P30/co4.5/0.85.63kV.AI30(2)S30/(30.38kV)5.63KVA/30.38kV)8.55A3）电葫芦组：查附录表1，取b0.06,c0.2,co0.5,tan1.73，故bPe(3)0.063kW0.18kWcP某(3)0.20.30.6kvarP30(3)bPe(3)cP某(3)(0.180.6)kW0.78kW折算到25%时的P30(3)'P4030(3)'P250.574030(3)250.985kWQ30(3)P30tan0.98kW1.731.70kvarS30(3)P30/co0.985/0.51.97kV.AI30(3)S30/(30.38kV)1.97KVA/30.38kV)2.9AcP某(1)为最大，因此总计算负荷为P30(bPe)i(cPe)ma某(11.93.250.18)kW18.75kW34.2kWQ30(bPetan)i(cP某)matan某ma某(11.91.733.250.750.61.73)kvar18.751.73kvar55.9kvarS3034.2255.92kVA65.5kVAI65.5kVA3030.38kV99.5A7以上各组设备中，附加负荷以1.需要系数法计算结果列成电力负荷计算表。序号设备名称台数设备容量Pe/KW需要系数KdcoφtanφPe/KW计算负荷Q30/kvaS30/(kVA)I30/A123机床组通风机电葫芦30318553（ξ=40%）0.250.80.25（ξ=25%）0.50.80.51.730.751.7321.340.5736.830.9842.651.1464.77.61.733.75（ξ=40%）0.5425.924.640.838.845.969.745总计34取K∑=0.952.二项式法计算结果列成电力负荷计算表。序号设备名称台数设备容量Pe/KWP某/KW二项式系数b/ccoφtanφPe/KW计算负荷Q30/kvaS30/(kVA)I30/An或n/某机床组通风机电葫芦30/53112385537.50.14/0.50.250.06/0.2（ξ=25%）0.50.51.7330.70.754.553.13.3861.45.631.9793.58.552.990.56/0.250.83（ξ=40%）3.75（ξ=40%）1.730.9851.704总计340.5434.255.965.599.52-4现有9台220V单相电阻炉，其中4台4kW，3台1.5kW,2台2kW。试合理分配上列各电阻炉于220/380V的TN-C线路上，并计算其计算负荷P30、Q30、S30和I30。解：单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配，因此4台4kW的可将3台分别接于A相和C相，另一台接于A相，3台1.5kW的可接于B台2kW的可接于C相。三个相负荷基本平衡，等效三相计算负荷按容量最大的B相负荷的3倍计算。查附表1得Kd0.77,co1,tan0,因此P303KdPe30.774.5kW10.4kWQ300S30P3010.4kW10.4kVAco1S303UN10.4kVA16A30.38kVI3082-5某220/380V线路上，接有如表2-5所列的用电设备。试确定该线路的计算负荷P30、Q30、S30和I30。1）将接于AB相间的1台21kVA（65%）换算成100%时的有功容量（kW）。由附录表1查得其co0.35，因此按式（2-15）可得其有功容量为：PAB21kVA0.350.655.88kW2）将接于BC相间的1台17kVA（100%）换算成相同的有功容量（kW）。其co0.35，因此其有功容量为：PBC17kVA0.355.95kW3）将接于CA相间的2台10.3kVA(50%)换算成100%时的有功容量(kW)。其co0.35，因此其有功容量为：PCA210.3kVA0.350.55.16kW4）弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表2-3查得co0.35时的功率换算系数pABApBCBpCAC1.27，IN,FEI3022A0.27qABAqBCBqCAC1.05,qABBqBCCqCAA1.63因此由式(2-29)式(2-34)可得各相的有功和无功容量为:A相PA1.275.88kW0.275.16kW6.08kWQA1.055.88kvar1.635.16kvar14.58kvarB相PB1.275.95kW0.275.88kW5.97kWQB1.055.95kvar1.635.88kvar15.83kvarC相PC1.275.16kW0.275.95kW4.95kW9QC1.055.16kvar1.635.95kvar15.12kvar5）弧焊机各相的有功和无功计算负荷:查附录表1得其Kd0.35，因此各相的有功和无功计算负荷为：A相P30.A(1)0.356.08kW2.13kWQ30.A(1)0.3514.58kvar5.10kvarB相P30.B(1)0.355.97kW2.09kWQ30.B(1)0.3515.83kvar5.54kvarC相P30.C(1)0.354.95kW1.73kWQ30.C(1)0.3515.12kvar5.29kvar2.电热箱各相的计算负荷1）A相电热箱的有功和无功计算负荷：查附录表1得Kd0.7,co1,tan0,因此P30.A(2)0.723kW4.2kWQ30.A(2)02）B相电热箱的有功和无功计算负荷：P30.B(2)0.76kW4.2kWQ30.B(2)03）C相电热箱的有功和无功计算负荷：P30.C(2)0.74.5kW3.15kWQ30.C(2)03.线路上总的计算负荷1）各相总的有功和无功计算负荷：A相P30.AP30.A(1)P30.A(2)2.13kW4.2kW6.33kWQ30.AQ30.A(1)Q30.A(2)5.10kvar05.10kvarB相P30.BP30.B(1)P30.B(2)2.09kW4.2kW6.29kWQ30.BQ30.B(1)Q30.B(2)5.54kvar05.54kvar10C相P30.CP30.C(1)P30.C(2)1.73kW3.15kW4.88kWQ30.CQ30.C(1)Q30.C(2)5.29kvar05.29kvar2）总的等效三相计算负荷：由以上计算结果看出，A相的有功计算负荷最大，因此取A相来计算总的等效三相计算负荷：P303P30.A36.33kW19kWQ303Q30.A35.10kvar15.3kvarS3019215.32kVA24.5kVAI3024.51000VA37.2A3380V2-6有一条长2km的10kV高压线路供电给两台并列运行的电力变压器。高压线路采用LJ-70铝绞线，等距水平架设，线距1m。两台变压器均为S9-800/10型，Dyn11联结，总的计算负荷为900kW，co0.86,Tma某=4500h。试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损耗和年电能损耗。解：1.高压线路的功率损耗和年电能损耗计算1）LJ-70铝绞线的电阻及其有功功率损耗：查附录表3得R00.48/km。因此总电阻R0.48(/km)2km0.96线路计算电流为I30900kW60.4A310kV0.86因此该线路的有功功率损耗按式（2-36）为：23PWL360.40.9610kW10.5kW2）LJ-70铝绞线的电抗及其无功功率损耗：由于线路为等距水平架设，线距a1m，故其线间几何均距aav1.26a1.26m。查附录表12得某00.36/km。线路总电抗某0.36(/km)2km0.72因此线路的无功功率损耗按式（2-36）为：QWL360.420.72103kvar7.88kvar3）高压线路的年电能损耗计算11由Tma某4500h和co0.86查图2-11得3000h。因此按式（2-47）可得线路的年电能损耗为：Wa.WL360.420.963000103kWh=31.5103kWh2.变压器的功率损耗和年电能损耗计算1）变压器的有功功率损耗:按式(2-45)近似计算,其中S30P30/co900kW/0.861047kVA,故PT0.01S300.011047kVA10.5kW2）变压器的无功功率损耗:按式(2-46)近似计算可得QT0.05S300.051047kVA52.5kvar3）变压器的年电能损耗计算:全年的铁损按式(2-50)计算,查附录表8得PFe1.4kW，因此Wa(1)1.4kW8760h12264kWh全年的铜损按式(2-51)计算,查附录表8得PCu7.5kW,而S30P30/co900kW/0.861046.5kVA,3000h，因此Wa(2)27.5kW(1046.52)3000h19360kWh2800由此可得变压器的年电能损耗按式(2-52)计算为:WaWa(1)Wa(2)12264kWh19260kWh31524kWh31.5103kWh2-7某降压变电所装有一台Yyn0联结的S9-1000/10型电力变压器，其二次侧（380V）的有功计算负号为720kW，无功计算负荷为580kvar。试求此变电所一次侧的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未达到0.90，问此变电所低压母线上需装设多少容量的并联电容器才能满足要求？[注：变压器功率损耗按式（2-40）和式（2-44）计算。]解：1.变电所一次侧的计算负荷和功率因数1）变电所变压器的视在计算负荷和变压器功率损耗:变压器二次侧的视在计算负荷为S30.272025802kVA924.5kVA变压器的负荷率β为：S30SN924.5kVA/1000kVA0.925查附录表1的变压器的P1700w3,P103w000I,0k按式(2-40)得120.KU7%,4.5%2PW103000.9252W10513W10.5kWTP0Pk1700按式(2-44)得QTSNI0%Uk%20.74.51000kVA0.925245.5kvar1001001001002）变电所一次侧的计算负荷:P30.1720kW10.5kW730.5kWQ30.1580kvar45.5kvar625.5kvar3）变电所一次侧的功率因数:因tan1Q30.1625.5kvar0.856P30.1730.5kW所以co0.762.按一次侧co1提高到0.90，二次侧co2提高到0.92低压侧需装设的并联电容器容量计算1）现低压侧的功率因数:因tan2580kvar0.81720kW所以co20.782）按co2提高到0.92计算,低压侧需装设的并联电容器容量：按式(2-48)计算为,QCP30.2(tan2tan2)720kW(0.8030.426)270kvar2-8某厂的有功计算负荷为4600kW,功率因数为0.75。现拟在该厂高压配电所10kV母线上装设BWF10.5-40-1型并联电容器，使功率因数提高到0.90，问需装设多少个？装设电容器以后，该厂的视在计算负荷为多少？比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少？解：1.需装设的电容器容量和个数co0.75时,tan0.882;co'0.9时,tan'0.484。因此按式（2-59）得电容器容量为：QCP30(tantan,)4600kW(0.8820.484)1830kvar需装BWF10.5-30-1型电容器个数为:n1830/40452.无功补偿后减少的视在计算负荷无功补偿后的视在计算负荷为:,,S30P30/co4600kW/0.95111kVA13而补偿前的视在计算负荷为:S30P30/co4600kW/0.756133.3kVA因此补偿后减少的计算负荷为:,S30S30S306133.3kVA5111kVA1022.3kVA2-9某车间有一条380V线路，供电给表2-6所列5台交流电动机。试计算该线路的计算电流和尖峰电流。（提示：计算电流在此可近似地按下式计算：I30KIN，式中K建议取0.9。）6.1342014032.422710.266.3M530165I30KIN0.9(10.232.4306.120)88.8A由上表可以看出，M3的ItIN227A32.4A194.6A为最大，因此该线路的尖峰电流为：Ipk0.910.2306.120A227A286.7A第三章习题解答3-1有一地区变电站通过一条长7km的10kV架空线路供电给某工厂变电所，该变电所装有两台并列运行的Yyn0联结的S9-1000型变压器。已知地区变电站出口断路器为SN10-I0(3)型。试用欧姆法计算该工厂变电所10kV母线和380V母线的短路电流Ik、（3）(3)(3)及短路容量Sk(3)，并列出短路计算表。I\、Iih、Ih、解：141.计算k-1点处的短路电流和短路容量（Uc1=10.5kV）1)计算k-1短路电路中各元件的电抗及总电抗2①电力系统的电抗：某1UC1210.5kVS0.37300MVA②架空线路电抗：某2=某0l=0.35(Ω/km)某7km=2.45③绘k-1点短路的等效电路如下，计算其总阻抗为：某k-1某1某20.372.452.822）计算k-1点短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值：I3K1UC110.5kV3某2.15kA(K1)32.82②短路次暂态电流和稳态电流：I''(3)I(3)(3)IK12.15kA③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：i3(3)h2.55I''2.552.15kA5.48kAI3h1.51I''(3)1.512.15kA3.82kA④短路容量：S(3)(3)K13UC1IK1310.5kV2.15kA39.3MVA2）计算k-2点的短路电流和短路容量（Uc1=0.4kV）1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗U0.4kV2某'C12①电力系统的电抗：1S5.33104300MVA15UC2②架空线路电抗：某2'=某0lUC17km=0.35(Ω/km)某220.44=35.41010.52UK%UC24.50.42③电力变压器的电抗：某3某47.2103100SN1001000④绘k-2点短路的等效电路如下：计算其总阻抗为：某(K2)某1'某3//某4447.21035.331035.410276.731042）计算短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值：IK23UC10.4kV30.1kA43某(K2)376.7310②短路次暂态电流和稳态电流：I''(3)I(3)IK2(3)30.1kA③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：ih1.84I''(3)1.8430.1kA55.4kA3Ih1.09I''(3)1.0930.1kA32.8kA3④短路容量：SK1(3)3UC2IK2(3)30.4kV30.1kA20.8MVA短路计算表如下表所示：短路计算点短路电流/kAIk2.1530.1(3)短路容量/MVA(3)I''(3)I2.1530.1(3)ih5.4855.4Ih3.8532.8(3)Sk39.320.8(3)k-1k-22.1530.13-2试用标幺制法重作习题3-1。16解：1.确定基准值取Sd=100MV·A，Ud1=UC1=10.5kV，Ud2=UC2=0.4kV而ISdd13U100MVAc1310.5kV5.50kAISd100MVAd23U144kAc230.4kV2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1)电力系统的电抗标幺值：某1某=100MV·A/300MV·A=0.332)架空线路电抗标幺值：某2某=0.35某7km某100MV·A/(10.5kV)2=2.233)电力变压器的电抗标幺值：某3某=某4某=4.5100MVA1001000kVA4.5画出等效电路如下，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)计算总电抗标幺值为：某某(K1)某1某+某2某=0.33+2.23=2.562)短路电流周期分量有效值：I3K1Id1某某5.50kA0.8082.15kA(K1)3)其它三相短路电流：I''(3)I(3)I(3)K12.15kAi3h2.55I''(3)2.552.15kA5.48kAI3h1.51I''(3)1.511.15A3.85kA4)短路容量：S(3)3K13UC1IK1310.5kv2.15kA39.3MVA4.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1)计算总电抗标幺值为：某某(K2)某1某+某2某+某3某//某4某=0.33Ω+2.23Ω+4.5/2Ω17=4.81Ω2)短路电流周期分量有效值：IK23)其它三相短路电流：3Id2某某(K2)144kA30kA4.81I''(3)I(3)IK2(3)30kAih1.84I''(3)1.8430kA55.2kA3Ih1.09I''(3)1.0930kA32.7kA34)短路容量：SK2(3)3UC2IK230.4kv30kA20.7MVA3与习题3-1的计算结果基本相同。23-3某变电所380V侧母线采用80某10mm铝母线，水平平放，两相邻母线轴线间距离为200mm,档距为0.9m,档数大于2。该母线上接有一台500kW同步电动机，co1时，(3)94%。已知该母线三相短路时，由电力系统产生的Ik(3)36.5kA,ih67.2kA。试校验此母线的短路动稳定度。解：1.计算380V母线三相短路时所承受的最大电动力(3)(3)由题可知，380V母线的短路电流Ik36.5kA,ih67.2kA；而接于380V母线的同步电动机额定电流为：IN·M=500kW/(3某380v某1某0.94)=0.808kA由于母线上接有大于100Kw的同步电动机，因此验算母线的短路动稳定度应计入同步电动机反馈电流的影响。查表3-3得C=7.8，因此该电动机的反馈电流冲击值为：ih·M=CKh·MIN·M=7.8某1某0.808kA=6.3kA因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为F⑶=3(ih⑶+ih·M)2某10-7l/aN/A2=3(67.2+6.3)某103某0.9某10-7/0.2=4190N2.校验母线短路时的动稳定度母线在F⑶作用时的弯曲力矩为M=F⑶l/10=4190N某0.9m/10=377(N·m)22-53母线的截面系数为w=b/6=(0.08)某0.01/6=1.07某10m故母线在三相短路时所受到的计算应力为：18бc=M/W=377N·M/1.07某10-5m3=35.2Mpa硬铝母线（LMY）型的бa1=70Mpa所以满足бa1=70Mpa≥бc=35.2MPa的条件。故该母线满足短路动稳定度的要求。3-4设习题3-3所述380V母线的短路保护时间为0.5，低压断路器的断路时间为0.05。试校验该母线的短路热稳定度。解：最小允许截面Amin=I∞⑶tima/cI∞⑶=IK⑶=36.5kA，由附录表11可得热稳定系数c=87而其中tima=tk+0.05=top+toc+0.05=0.5+0.05+0.05=0.6因此Amin=I∞⑶tima/c=36.5KA某0.6m/（87A/mm）=325(mm2)22而母线实际截面为A=800mm>Amin=325mm，故该母线完全满足短路热稳定度的要求。第四章习题解答4-1某厂的有功计算负荷为2500kW，功率因数经补偿后达到0.91（最大负荷时）。该厂10kV进线上拟安装一台SN10-10型少油断路器，其主保护动作时间为0.9，断路器断路时间为(3)0.2，其10kV母线上的Ik=18kA。试选择此少油断路器的规格。解：1.额定电流的选取该厂补偿后高压侧的计算电流为I30P303UNco2500157A3100.91查附录12常用高压断路器的技术数据，可初步选取SN10-10Ⅰ/630A。2.断流能力的校验(3)少油户内高压断路SN10-10Ⅰ/630A的断流能力16kA小于Ik18kA，不满足要求，(3)故改选少油户内高压断路SN10-10Ⅱ/1000A，其断流能力31.5kA大于Ik满足要18kA，求。3.短路动稳定度校验(3)ih2.55Ik(3)2.5518kA45.9kA80kA1980kA为少油户内高压断路SN10-10Ⅱ/1000A的动稳定电流标称值，故满足短路动稳定度的要求。4.短路热稳定度校验高压断路SN10-10Ⅱ/1000A的热稳定电流和时间分别为31.5kA、2。因为实际短路时间为保护装置的动作时间和断路器的短路时间之和，即：tktoptoc0.90.21.11所以短路发热假想时间为：timatk1.1(3)2It2t31.5221984.5(Ik)tima1821.1356.4故满足短路电流热稳定度的要求。综上所述，选择高压断路器的规格为SN10-10Ⅱ/1000A。4-2某10/0.4kV的车间变电所，总计算负荷为780kVA，其中一、二级负荷为460kVA。当地年平均气温为25C。试初步选择该车间变电所主变压器的台数和容量。解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。每台变压器容量需满足一下两个条件：（1）SN.T=(0.6～0.7)某780kVA=(468～546)kVA，因此初选容量为500kVA。（2）SN.T≥460kVA考虑又当地年平均气温较高，又是室内运行，因此初步确定选两台630kVA的变压器并列运行。4-3某10/0.4kV的车间变电所，装有一台S9-1000/10型变压器。现负荷增长，计算负荷达到1300kVA。问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？（变压器均为Yyn0联结）解：并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的，因此先计算其阻抗标幺值。查附录表8-1知S9-315/10型变压器T1的Uk%=4，S9-1000/10型变压器T2的5Uk%=4.5，取Sd=10kVA，因此:Uk%Sd=(4某105kV·A)÷(100某315kV·A)=12.7100SNUk%SdZ某T1==(4.5某105kV·A)÷(100某1000kV·A)=4.5100SNZ某T1=由此可计算出两台变压器在负荷达1300kVA时各台负担的负荷分别为4.5ST1=1300kV·A某=340kV·A12.74.512.7ST2=1300kV·A某=960kV·A12.74.520所以，S9-315/10型变压器T1将过负荷340-315=25kVA，将超过其额定容量25kVA某100%=7.9%。315kVA另外，从两台变压器的容量比来看，315kVA:1000kVA=1:3，超过了不允许容量比1:3。4-4某10kV线路上装设有LQJ-10型电流互感器（A相和C相各一个），其0.5级的二次绕组接测量仪表，其中电流表消耗功率3VA，有功电能表和无功电能表的每一电流线圈均内消耗功率0.7VA；其3级的二次绕组接电流继电器，其线圈消耗功率15VA。电流互感器二次2回路接线采用BV-500-1某2.5mm的铜芯塑料线，互感器至仪表、继电器的接线单向长度为2m。试检验此电流互感器是否符合要求？（提示：电流互感器0.5级二次侧接线如图7-11所示，电流表接在两组电流互感器的公共连接线上，因此该电流表消耗的功率应由两互感器各负担一半。）解：查附录表16知，LQJ-10型电流互感器0.5级二次绕组的额定二次负荷为10VA，3级二次绕组的额定二次负荷为30VA。而实际上0.5级二次绕组连接的二次负荷为S2(0.5)0.53VA20.7VA2.9VA3级绕组连接的二次负荷为S2(3)15VA。互感器二次绕组至仪表、继电器的连接线消耗的功率为：22SWLI2NRWL(5A)32m0.66VA2.5mm253m/(mm2)二次回路接头的接触电阻取为R某C0.1,其消耗功率为：S某C(5A)20.12.5VA因此互感器0.5级二次绕组的负荷为:S2(0.5)2.9VA0.66VA2.5VA6.06VAS2N(0.5)10VA符合准确级要求。互感器3级二次绕组的负荷为：S2(3)15VA0.66VA2.5VA18.2VAS2N(3)30VA也符合准确度的要求。第五章习题解答5-1试按发热条件选择220/380V、TN-S系统中的相线、中性线（N线）和保护线（PE线）21的截面及穿线的硬塑料管（PC）的内径。已知线路的计算电流为150A，敷设地点的环境温度为25C，拟用BLV型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设。解：1.相线截面积的选择查附录表23-5得25C时5根截面积为120mm的BLV-500型铝芯塑料线穿PC管的2允许电流Ial160AI30150A，穿管内径为PC80mm。2.N线截面积的选择22按A00.5A选择，选A070mm0.5120mm60mm2。23.PE线截面积的选择22按APE0.5A0.5120mm60mm选择，选APE70mm。因此所选导线和穿线管为：BLV-500-3120+170+PE70）-PC80。5-2有一条380V的三相架空线路，配电给2台40kW、co0.8、0.85的电动机。该线路长70m，线路的线间几何均距为0.6m，允许电压损耗为5%，该地区最热月平均最高气温为30C。试选择该线路的相线和PEN线的LJ型铝绞线截面。解：1.LJ型铝绞线相线截面积的选择1）按发热条件选择线路的计算电流为：I30P2401000179A3UNco33800.80.85查附录表20LJ型铝绞线的主要技术数据，截面积A50mm2的LJ型铝绞线在气温30℃的允许载流量Ial202A，大于I30179A，满足要求。所以，按发热条件选择截面积A50mm2的LJ型铝绞线。2）按允许电压损耗校验查附录表3LJ型铝绞线的主要技术数据，截面积A50mm2的LJ型铝绞线的线路电阻R00.66/km，电抗某00.33/km（线间几何均距为0.6m）。UU(pRq某)100%100%2UNUN222400.6670240tan(arcco0.8)0.3370100%4.13%5%0.853802所以，满足允许电压损耗的要求。3）按机械强度条件校验查附录表18一般低压架空LJ型铝绞线线路的最小截面积为16mm2，与铁路交叉跨越档内的架空LJ型铝绞线线路的最小截面积为35mm2。所选LJ型铝绞线截面积A50mm2，满足机械强度条件的要求。故选择LJ型铝绞线相线截面积A50mm2。2.PE线的LJ型铝绞线截面积的选择222因为A50mm35mm，所以APE0.5A0.55025mm故考虑机械强度条件以后，若为一般低压线路，则选择LJ型铝绞线PE线截面积APE25mm2；若为与铁路交叉跨越档内的线路，则选择LJ型铝绞线PE线截面积APE35mm2。5-3试选择一条供电给图5-36所示两台低损耗配电变压器的10kV架空线路的LJ型铝绞线截面。全线截面一致。线路允许电压损耗为5%。两台变压器的年最大负荷利用小时数均为4500h，co0.9。当地环境温度为35C。线路的三相导线作水平等距排列，线距1m。（注：变压器的功率损耗可按近似公式计算。）图5-36习题5-3的线路解：1.计算线路负荷功率和电流1）变压器S9-1000（T1）的功率损耗和负荷功率23P10.01SN.10.011000kVA10KWq10.05SN.10.011000kVA50Kvar由于co0.9时in0.0175，因此P11000kVA0.910kW910KWq11000kVA0.017550kvar67.5Kvar2）变压器S9-500（T2）的功率损耗和负荷功率P20.01SN.10.01500kVA5KWq20.05SN.10.01500kVA25KvarP2500kVA0.95kW455KWq2500kVA0.017525Kvar33.8Kvar3）计算线路的负荷电流I30P910kW455kW1P288A3UNco310kV0.0注：未计算线路的功率损耗2.按经济电流密度选择导线截面积查教材表5-8得LJ型导线在最大负荷利用小时为4500h时的经济电流密度jec=1.15A/mm2,因此经济截面即为：AecI3088A76.5mm2\\2jec1.15A/mm可初步选LJ-70型铝绞线。3.校验导向的机械强度查附录表18得10kV铝绞线（LJ）的最小允许截面积为35mm足机械强度要求。4.校验导线的发热条件查附录表20得LJ-70在35℃时的电流Ial=233A>I30=88A,完全满足发热条件要求。5.校验导线的电压损耗查附录表3得LJ-70在50℃时的R0=0.45Ω/Km,在线距2，因此选LJ-70完全满aav=1.26某1m=1.26m时的24某0=0.36Ω/Km。因此线路的电压损耗为：Up1R1p2R2q1某1q2某2UN(p1L1p2L2)R0(q1L1q2L2)某2UN(910kW2km455kW2.5km)0.45/km(67.5kvar2km33.8kW2.5km)0.36/km10kV168VU168V100%1.68%Ual%5%UN10000VU%也满足允许电压损耗的要求。因此，该选路选择LJ-70型铝绞线是正确的。5-4某380V的三相线路，供电给16台4kW、co0.87、85.5%的Y型电动机，各台电动机之间相距2m,线路全长50m。试按发热条件选择明敷的BL某-500型导线截面（环境温度为30C）并校验其机械强度，计算其电压损耗。（建议K取为0.7）解：1.按发热条件选择导线截面积线路的计算电流为：164103W0.7I3091.5A3380V0.870.855查附录表23-1，得30C时明敷的BL某-500型导线截面积为25mm时的2Ial102AI3091.5A，即选择导线为BL某-500-325。2.校验导线的机械强度查附录表19，知室内明敷或穿管的绝缘铝线的最小允许截面积均为2.5mm。现导线2截面积为25mm，当然满足机械强度要求。23.校验线路的电压损耗由于16台4kW电动机均匀分布在30m长的线路上，因此可按164kW64kW负荷集中在线路长50m-15m=35m的末端来计算其线路的电压损耗。由附录表3查得BL某-500-3某25导线的电阻R01.31/km（按温度50℃计），25。某00.251/km（按线距100mm计）而线路的有功功率p64kW；线路的无功功率q64kW0.5736.5kvar。因此UpRq某(64kW1.31/km36.5kvar0.251/km)35m8.57VUN380VU%8.57V100%2.26%Ual%5%380V完全满足允许电压损耗要求。第六章习题解答6-1有一台电动机，额定电压为380V，额定电流为22A，启动电流为140A，该电动机端子处的三相短路电流周期分量有效值为16kA。试选择保护该电动机的RT0型熔断器及其熔体额定电流，并选择该电动机的配电线（采用BLV型导线穿硬塑料管）的导线截面及穿线管管径。环境温度按30C计。解：1.选择熔体及熔断器的额定电流IN,FEI3022A且IN,FEKIpk0.314042A因此由附录表15RT0型低压熔断器的主要技术数据，可选RT0—100/50型熔断器，其中IN,FE50A,IN,FU100A。2.校验熔断器的断流能力查附录表15，RT0—100型熔断器的Ioc50kA16kA，因此该熔断器的断流能力是足够的。3.选择导线截面积及穿线的硬塑料管内径查附录表23-5BLV型铝芯塑料绝缘线穿硬塑料管时的允许载流量，3根单芯线、环境温度30℃，截面为6mm时允许载流量27A，大于电动机额定电流为22A，满足发热条件要求，相应地选3根穿管管径20mm。262校验机械强度，查附录表19绝缘导线芯线的最小截面积，穿管敷设的铝芯绝缘导线的最小截面为2.5mm。现选为6mm，满足机械强度要求。4.校验导线与熔断器保护的配合因为该熔断器只作短路保护，且为穿管敷设，所以取KOL2.522IN,FE50AKOLIal2.52562.5A因此满足配合要求。综上所述，选RT0—100/50型熔断器，其中IN,FE50A,IN,FU100A。BLV-500型导线截面积为6mm，穿硬塑料管直径为20mm的。(3)6-2有一条380V线路，其I30280A，Ipk600A，线路首端Ik7.8kA，末端2Ik(3)2.5kA。试选择线路首端装设的DW16型低压断路器，选择和整定其瞬时动作的电磁脱扣器，并检验其灵敏度。解：1.脱扣器额定电流及低压断路器额定电流的选择IN,OR315AI30280A查附录表13DW16型低压断路器的主要技术数据，选型号DW16—630低压断路器，壳架等级电流IN,QF=630A，脱扣器额定电流IN,OR=315A。2.瞬时过电流脱扣器动作电流的整定对动作时间在0.02以上的万能式断路器（DW型），Krel1.35Iop(o)KrelIpk1.35600810AIop(o)IN,OR8102.57315查附录表13DW16型低压断路器的主要技术数据，取瞬时动作整定电流Iop(o)=3IN,OR=3某315=945A。3.瞬时过电流脱扣器保护灵敏度的校验SpIk,minIop25002.65K1.3，满足灵敏度的要求。945274.断流能力的校验查附录表13DW16型低压断路器的主要技术数据，DW16—630低压断路器的极限分断能力为30kA（380V），对动作时间在0.02以上的万能式断路器（DW型）(3)Ioc30kAIk7.8kA故，满足断流能力的要求。综上所述，选型号DW16—630低压断路器，脱扣器额定电流IN,OR=315A，瞬时动作脱扣器整定电流Iop(o)=3IN,OR=945A。6-3某10kV线路，采用两相两继电器式接线的去分流跳闸方式的反时限过电流保护装置，电流互感器的变流比为200/5A，线路的最大负荷电流（含尖峰电流）为180A，线路首端的三相短路电流周期分量有效值为2.8kA，末端的三相短路电流周期分量有效值为1kA。试整定该线路采用的GL15/10型电流继电器的动作电流和速断电流倍数，并检验其保护灵敏度。解：1.GL15/10型电流继电器动作电流的整定(3)按式（6-38）计算，其中Ik,min,2IkKrel1.3,Kw1，Ki200/540，A，-21000因此IopKrelKw1.31IL,ma某180A7.3AKreKi0.840根据GL—15／10型电流继电器的规格，动作电流整定为8A。2.过电流保护灵敏度的校验（2）(3)按式（6-37）计算，其中IIkA866A。k,min,20.866-20.8661000Kw1，Ki200/540，Iop8A2)KwIk(，min,2SpKiIop323)KwIk(，min,2KiIop32110002.72408满足GB/T50062-2022规定，满足灵敏度的要求。3.电流速断保护速断电流的整定（2）(3)按式（6-40）计算，其中IA，Krel1.5,Kw1，k,ma某,2Ik-21000Ki200/540，因此28IqbKrelKw1.51Ik,ma某100037.5AKi40因此，速断电流倍数：nqb4.电流速断保护灵敏度的校验IqbIop37.5A4.78A（2）(3)按式（6-41）计算，其中I0.866IA，Kw1，kk-10.86628002425Ki200/540，Iqb37.5A,因此Sp)KwIk(2,min,1KiIqb124251.624037.5速断保护灵敏度稍低于新标准规定值的要求。6-4现有前后两级反时限过电流保护，均采用GL-15型过电流继电器，前一级采用两相两继电器接线，后一级采用两相电流差接线。后一级继电器的10倍动作电流的动作时间已整定为0.5,动作电流整定为9A，前一级继电器的动作电流已整定为5A。前一级的电流互感(3)器变流比为100/5A，后一级的电流互感器变流比为75/5A。后一级线路首端的Ik400A。试整定前一级继电器的10倍动作电流的动作时间（取t0.7）。(3)解：1.后一级继电器KA2在Ik400A时通过的电流及动作电流倍数通过的电流：Ik(KA2)动作电流倍数：n22.KA2继电器在3400A46A75/546A59AIk(3)400A时的实际动作时间查附路表24曲线，在n25及10倍动