《工厂供电-第三版》刘介才-课后习题详细答案

《工厂供电》

、

第Afr二-版HrC

刘介才主编

课后习题解答

2014年8月

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WLl、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kV。

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/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kV,

正好比35kV高10%。

1-2试确定图卜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kV。

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6kVoT1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kV。因此变压器T1的额定电压应为6/kV。

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kV。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121kVo因此变压器T2的额定电压应为/121kVo

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11kVo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UG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

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：

该变电所晚上的电压偏差按式（1-2）计算为：

因此该变电所昼夜的电压偏差范围为％-

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：

2.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：

由于，c<30A,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15kWl

台，llkW3台，台,4kW15台,其他更小容量电动机容量共35kWo试分别用需要系

数法和二项式法计算其时、030、S30和

解：1.用需要系数法计算

此机床组电动机的总容量为

查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得解=0.16~0.2(取)

,cos°=0.5,tan。=1.73,因此可求得：

1)有功计算负荷

按式(2-10)得

2)无功计算负荷

按式(2-11)得

3)视在计算负荷

按式(2-12)得

4)计算电流按式(2-13)得

2.用二项式法计算

由附录表1查得力=0.14,c=0.4,x=5,cos0=O.5,tan0=L73。

而设备总容量为Pe=203kW

x台最大容量的设备容量为

1)有功计算负荷

按式(2-21)得

2)无功计算负荷

按式(2-11)得

3)无功计算负荷

按式(2-12)得

4)计算电流按式(2-13)得

2-2某380V线路供电给1台132kWY型电动机，其效率〃=91%,功率因数

cos0=0.9。试求该线路的计算负荷勺、。30、%和品。

解：此台电动机功率为？=132KW,由于是单台设备，

所以，/〃=132/0.91=145碗

2-3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UkWl台，台，4kW6台，其他为更小容量电动

机)。另外有通风机3台，共5k%电葫芦1个，3kW(s=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及、2心S3。和4。

解：1.用需要系数法计算

1)金属切削机床组：

查附录表1,取K〃=0.25,cos夕=0.5,tan夕=1.73,已知P«=85ZW因此

2)通风机组：查附录表1,取K」=0.8,cos0=0.8,tan°=0.75,因此

3)电葫芦组：查附录表1,MX^=0.15,coscp=0.5,tan=1.73,£=40%,因

此

因此380V线路上的总计算负荷为(取K“=O.95,K&=0.97)

2.用二项式法计算

先求各组的也和叱

1)金属切削机床组：查附录表1,取6=0.14,c=0.5,x=5,cos0=0.5,tane=1.73,

因止匕6匕I)=0.14x85%W=11.9AW

2)通风机组：查附录表1,取h=0.65,c=0.25,cos0=O.8,tan0=0.75,故

3)电葫芦组：查附录表1,取b=O.O6,c=O.2,cos0=O.5,tan0=1.73,故

折算到£-25%时的心⑶’

以上各组设备中，附加负荷以叱⑴为最大，因此总计算负荷为

1.需要系数法计算结果列成电力负荷计算表。

序设备名称台设备容需要costan4>计算负荷

号数量系数

Pe/KWQ30/kvaS30/(kVA)130/A

Pe/KWKd

1机床组3085

2通风机35435

3

3电葫芦1

4总计34

5取心二

2.二项式法计算结果列成电力负荷计算表。

序设备名称台数设备容量二项式COStan计算负荷

号系数b/c6<b

PePxPeQ30S3013

n或

/KW/KW/KW/kva/(kVAo/A

)

n/x

1机床组30/85

5

2通风机35

(k=25%)

3电葫芦13<\=40%)

(€=40%)

4总计34

2-4现有9台220V单相电阻炉，其中4台4kW,3台，2台2kWo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%、乌。、和人。。

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，B相和C相，另一台接于A相，3台的可接于B相，2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K」=O.77,cos0=l,tanp=O,因此

2-5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Ao、。30、$30和，30°

表2-5习题2-5的负荷资料

设备名380V单头手动弧焊机220V电热箱

称

接入相ABBCCAABC

序

设备台112211

数

单台设21kVA17kVA3kW6kW

备(£(£(e=50%)

容量=65%)=100%)

解：1.弧焊机各相的计算负荷

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COSQ=0.35,因此按式（2-15）可得其有功容量为：

2）将接于BC相间的1台17kVA（£=100%）换算成相同£的有功容量（kW）。

其cos@=0.35,因此其有功容量为：

3）将接于CA相间的2台（£=50%）换算成£=100%时的有功容量（kW）。其

cos0=0.35,因此其有功容量为：

4）弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表2-3查得cos0=Q35时的功率

换算系数

PAB-A=PBC-B=PCA-C=1-27,INFE>Z30=22A=0.27

QAB-A=QBC-B=QCA-C=105，qAB_B=qBC-c=QCA-A=L63

因此由式（2-29）式（2-34）可得各相的有功和无功容量为：

A相PA=1.27x5.88W-0.27x5.16kW=6.0SkW

B相耳=1.27x5.95攵W-0.27x5.88ZW=5.91kW

C相Pc=1.21x5A6kW-0.27x5.95kW=4.95ZW

5）弧焊机各相的有功和无功计算负荷：

查附录表1得其储=0.35,因此各相的有功和无功计算负荷为：

A相-n=0.35x6.08W=2.13W

B相A。8⑴=0.35x5.97kW=2.09AW

C相&c⑴=0.35x4.95kW=1.73KV

2.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K4=0.7,cos/=l,tan/=0,因此

2)B相电热箱的有功和无功计算负荷：

3)C相电热箱的有功和无功计算负荷：

3.线路上总的计算负荷

1)各相总的有功和无功计算负荷：

A相勺3=/.八⑴+/泊⑵=2.13AW+4.2AW=6.33攵W

B相勺.广勺毋⑴+勺下⑵=2O9ZW+4.2ZW=6.29W

C相F\(}C=Roan+%"⑵=1.73kW+3.15kW=4,SSkW

2)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：

2-6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，

Dynll联结，总的计算负荷为900kW,cose=0.86,7_=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4=0.48C/碗。因

此总电阻

R=0.48（。/七九）x2km=0.96Q。

线路计算电流为

因此该线路的有功功率损耗按式(2-36)为：

2)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

a—\m,故其线间几何均距%,=1.26〃=1.26m。查附录表12得X。=O.36C/km。线路

总电抗X=0.36(Q/h?7)x2hn=0.72Q。

因此线路的无功功率损耗按式(2-36)为：

3)高压线路的年电能损耗计算

由lax=4500h和cos°=0.86查图2—11得r=3OOOh。因此按式(2—47)可得线

路的年电能损耗为：

23

△叱M=3x60.4x0.96x3000x10-3kWh=x10

2.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

§30=//cos(p=90(UW/0.86=1MlkVA,故

2)变压器的无功功率损耗:按式(2-46)近似计算可得

3)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△成=1.4如V,因此

全年的铜损按式(2-51)计算,查附录表8得A%=7.5W,而

§30=//COS(P=900kW/0.86=1046.5)1164,r«3000/?,因止匕

由此可得变压器的年电能损耗按式(2-52)计算为：

2-7某降压变电所装有一台YynO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，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

变压器的负荷率£为：(3=S30/SN=924.5kVA/1000/rVA=0.925

查附录表1的变压器的△《=17003w,A%=10300W,/O=0.7%,UK=4.5%

按式(2-40)得

按式(2-44)得

2)变电所一次侧的计算负荷：

3)变电所一次侧的功率因数：

h625.5kvar_,

因tan6=三亚=-------=0.856

勺」730.5ZW

所以cos0=0.76

2.按一次侧cos。提高到，二次侧cos。提高到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:

580%var八…

Wtan0,=-------=0.81

2720&W

所以cos(p2=0.78

2)按cos。2提高到计算,低压侧需装设的并联电容器容量：按式(2-48)计算为

2-8某厂的有功计算负荷为4600kW,功率因数为。现拟在该厂高压配电所10kV

母线上装设型并联电容器，使功率因数提高到，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

cos.=0.75时,tan.=0.882；cos叫=0.9时,tan，=0.484。因此按式(2-59)得

电容器容量为：

需装BWF10.5-30-1型电容器个数为：

2.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：

而补偿前的视在计算负荷为：

因此补偿后减少的计算负荷为：

2-9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：

/102Kx£〃，式中K,建议取。)

表2-6习题2-9的负荷资料

参数电动机

MlM2M3M4M5

额定电流2030

/A

启动电流34140227165

/A

解：取勺=0.9,因此该线路的计算电流为

由上表可以看出，M3的面-/“=2274-32.4A=194.6A为最大，因此该线路的

尖峰电流为:

第三章习题解答

3-1有一地区变电站通过一条长7km的lOkV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YynO联结的S9-1000型变压器。已知地区变电站出口

断路器为SN1O-IO型。试用欧姆法计算该工厂变电所lOkV母线和380V母线的短

路电流优)、/⑶、/7、婢、璟及短路容量£%并列出短路计算表。

解：

1.计算k-1点处的短路电流和短路容量(Ucl=)

1)计算k-1短路电路中各元件的电抗及总电抗

①电力系统的电抗：X1=—=0.37Q

Ss300MVA=

②架空线路电抗：X2=Xol=(^/km)X7km=Q

③绘kT点短路的等效电路如下，计算其总阻抗为：

2)计算kT点短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：J产=〒生一=那二=215kA

K百x2.82Q

②短路次暂态电流和稳态电流：⑶=/，&=/0⑶=2.15kA

③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

④短路容量：

2)计算k-2点的短路电流和短路容量(Ucl=)

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：X1=^=(04ZV)=5.33x10-0

S%300MVA

②架空线路电抗：X；=Xolf^-l=(Q/km)X7kmf-1=35.4xl0^Q

J(10引

3

③电力变压器的电抗：Xs=X4=^^.^-==—X—=7.2xlO-Q

34

100SN1001000

④绘k-2点短路的等效电路如下：

计算其总阻抗为；

2）计算短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：〃20）=1°—=厂—二

x

V3X2vJ…-2）V376.73xW'Q

②短路次暂态电流和稳态电流：〃⑶=〃⑶=30.1kA

③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

④短路容量：SQF=6〃24-2⑶=百X0.48/X30.1乂=20.8MV-A

短路计算表如下表所示:

短路计算点短路电流/kA短路容量/MVA

k-l

k-2

3-2试用标幺制法重作习题3-1。

解：1.确定基准值

取Sd=100MV•A,&尸Uc尸，必2二二

100A/VA

而=5.5()比4

6X10.5&V

2.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:Xr=100MV•A/300MV•A=

2）架空线路电抗标幺值：X；=X7kmX100MV・A/2=

45100MVM

3）电力变压器的电抗标幺值：X=X；=X=4.5

3100xl000Z:VM

画出等效电路如下，

3.计算k-l点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

D计算总电抗标幺值为：x*z（K.i）=xr+x2*=+=

2）短路电流周期分量有效值：IK9=以」=注丝=2.15kA

X2Kf。8。8。

3）其它三相短路电流：

4）短路容量：

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

1）计算总电抗标幺值为：

小1144kA

X*g（K-2）=Xr+X2*+X3*，K-2=~——=------=30kA10mm200mm0.9mcos夕=1〃=94%

一X4.8IC

/7=36.5姑，嫖=67.2必算380V母线三相短路时所承受的最大电动力

由题可知，380V母线的短路电流/『）_36.5抬，埸）-67.2公；而接于380V母线的

同步电动机额定电流为：

IN・«=500kW/（6X380vX1X=

由于母线上接有大于lOOKw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=,因此该电动机的反馈电流冲击

值为:ish・M=CKsh・xIN・M=X1XkA=kA

因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为

272

F⑶二百（ish⑶+iSh-M）X107/aN/A

=V3+X103XX107

=4190N

2.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=^1/10=41^X0.9m/l0=377（N•m）

母线的截面系数为w=b76=2X6=X10V

故母线在三相短路时所受到的计算应力为：

6c=M/W=377N•M/X10W=

硬铝母线(LMY)型的6al二70Mpa

所以满足6al=70Mpa^5。=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，低压断路器的断路时间为。

试校验该母线的短路热稳定度。

解：最小允许截面心产二⑶几;/c

1^=1/3>=,由附录表11可得热稳定系数C=87

:=

而其中ti・a=tk+=top+t(w+=++

因此Amin=lJJt：ima/c=XJo,6m/(87Ay/s/mm)=325(mm2)

而母线实际截面为A二800训2〉，产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(最大负荷时)。该

厂10kV进线上拟安装一台SNUHLO型少油断路器，其主保护动作时间为，断路器

断路时间为，其10kV母线上的/?=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

查附录12常用高压断路器的技术数据，可初步选取SN10-101/630Ao

2.断流能力的校验

少油户内高压断路SN10-10I/630A的断流能力16乂小于/俨=18乂，不满足

要求，故改选少油户内高压断路SN10-10II/1000A,其断流能力31.5ZA大于

/俨=18乂，满足要求。

3.短路动稳定度校验

80&A为少油户内高压断路SN10-1011/1000A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SN10-10H/1000A的热稳定电流和时间分别为、2s0

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：

所以短路发热假想时间为：4a=〃=l.ls

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/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25Co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)=­X780kVA=(468-546)kVA,因此初选容量为500kVA。

(2)2460kVA

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/的车间变电所，装有一台S9-L000/10型变压器。现负荷增长，计算

负荷达到1300kVAo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YynO

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二匕的，因此先计算其

阻抗标幺值。

查附录表81知S9315/10型变压器T1的Uk%=4,S9-1000/10型变压器

T2的Uk%=，Sd=105kVA,因此：

t^%^=(4X105kV-A)-r(100X315kV-A)=

IOOSN

US5

7：U=--=X10kV•A).(lOOXIOOOkV•A)=

IOOSN

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

45

S=1300kV・AX———=340kV・A

ri12.7+4.5

Sr2=1300kV・AX12,7^960kV・A

12.7+4.5

所以，S9-315/10型变压器T1将过负荷340-315-25kVA,将超过其额定容

量卓-2-5-k-V--,A-Xv110n0n%o/=%w

315kVAo

另外，从两台变压器的容量比来看，315kVA:1000kVA=l: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；其3级的二次绕组接电流继电器，其线圈消耗功率

15VAo电流互感器二次回路接线采用BV-500-lX2.5mm2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，LQJTO型电流互感器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30VAo而实际上级二次绕组连接的二次负荷为

3级绕组连接的二次负荷为S.)=15VAo

互感器二次绕组至仪表、继电器的连接线消耗的功率为:

二次回路接头的接触电阻取为&c'OJQ，其消耗功率为：

因此互感器级二次绕组的负荷为：

符合准确级要求。

互感器3级二次绕组的负荷为：

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）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120mm2的BLV-500型铝芯塑料线穿

PC管的允许电流&=160A>AoT50A,穿管内径为PC80mm。

线截面积的选择

按4>0.5^=0.5xl20/wz?选择，选&=70mm2。

线截面积的选择

按APE>O.54=0.5x120W=60加2选择,选=70mm2。

因此所选导线和穿线管为：BLV-500-3x120+1x70+PE70）-PC80。

5-2有一条380V的三相架空线路，配电给2台40kW、cos*=0.8、77=085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30。C。试选择该线路的相线和PEN线的LJ型铝绞线截面。

解：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；

查附录表20LJ型铝绞线的主要技术数据，截面积4=50,即2的LJ型铝绞

线在气温30℃的允许载流量&=2024,大于品=1794满足要求。

所以，按发热条件选择截面积4=50m加的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4=50〃加2的14型铝绞线

的线路电阻凡=0.66C/kw,电抗X0=0.33C/碗（线间几何均距为0.6m）。

2x40x0.66x70+2x40xtan（arccod0.8）x0.33x70_.二匚

=--------------------------------5-----------------x100%«4.13%<5%所

0.85X38O2

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16mM,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35〃皿2。所选Lj型铝绞线截

面积4=506加，满足机械强度条件的要求。

故选择LJ型铝绞线相线截面积4=50Wo

线的LJ型铝绞线截面积的选择

因为4=50m府>35皿4，所以之0.5A*=0.5x50=25mtn2

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/£=25〃"/；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APE=35/m/。

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,cos(p—0.9o当地环境温度为35Co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

由于cos*=0.9时sin。=0.0175,因此

2)变压器S9-500(T2)的功率损耗和负荷功率

3)计算线路的负荷电流

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=L15A/mm2,因此经济截面即为:

1.15*3=76.5"mi2\

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35mm2,因此选LJ-70

完全满足机械强度耍求。

4.校验导线的发热条件

查附录表20得LJ-70在35c时的电流Iai=233A>ho=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Ro=Q/Km,在线距热、=Xlm=L26nl时的Xo=Q

/Km。因此线路的电压损耗为：

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、cos=0.87片85.5%的Y型电动

机，各台电动机之间相距2叫线路全长50m。试按发热条件选择明敷的BLX-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。（建议勺取为）

解：1.按发热条件选择导线截面积

线路的计算电流为：

16x4x10^x0.7=915A

V3x380Vx0.87x0.855

查附录表23-1,得301时明敷的BLX-500型导线截面积为25mm2时的

Ial=102A>Z3O=91.5A,即选择导线为BLX-500-3x25。

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2.5廊20

现导线截面积为25mll1?,当然满足机械强度要求。

3.校验线路的电压损耗

由于16台妹W电动机均匀分布在30m长的线路上，因此可按16x4AW=644W

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BLX-500-3X25导线的电阻与=1.31C/%（按温度50℃计）,

X0=0.251Q/Q〃（按线距100mm计）。

而线路的有功功率P=64kW；线路的无功功率q=64KVx0.57=36.5kvaro

因此

,..pR+qX(64kWx1.3IQ/km+36.5kvarx0.25IQ/km)x35m__.,

At/=-------------=---------------------------------------------------------------------------=0o.57V

UN380V

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16kAo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

且INFE>KIpk=0.3xl40=42A

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〃尸£=504〃和=100A。

2.校验熔断器的断流能力

查附录表15,RT0-100型熔断器的〃=50公>16乂，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6面时允许载流量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20mmo

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2.5mni?。现选为6mm二满足机械强度要求。

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=2.5

因此满足配合要求。

综上所述，选RTO—100/50型熔断器，其中心用=504几网=1004。BLV-500

型导线截面积为6mm2,穿硬塑料管直径为20nini的。

6-2有一条380V线路，其4O=28OA,Zp,=600A,线路首端对=7.8乂，末端

I"2.5Mo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

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〃8二630A,脱扣器额定电流=315Ao

2.瞬时过电流脱扣器动作电流的整定

对动作时间在以上的万能式断路器（DW型），Krel=\.35

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

/叩（“）=3INOR=3X315=945Ao

3.瞬时过电流脱扣器保护灵敏度的校验

心=空12.65之K=1.3,满足灵敏度的要求。

〃q945

4.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）,对动作时间在以上的万能式断路器（DW型）

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〃,。尸315A,瞬

时动作脱扣器整定电流小。尸3，3=945A。

6-3某lOkV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，末端的三相短路电流周期

分量有效值为IkA。试整定该线路采用的GL15/1O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：10型电流继电器动作电流的整定

按式（6-38）计算,其中，2=唱=10004,K.=L3,K.,=1,（=200/5=40,

因此

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

按式（6-37）计算，其中/累=0.866/*=0.866x10004=8664。

Kw=1,&=200/5=40,Iop=8A

满足GB/T50062-2008规定，满足灵敏度的要求。

3.电流速断保护速断电流的整定

按式（6-40）计算，其中后短2=哨=100（乂，仁=1.5,t=1,

（二200/5=40,因此

因此，速断电流倍数：

4.电流速断保护灵敏度的校验

按式（6-41）计算，其中%）才.噌=0.866x2800=24254,跖=1,

5二200/5=40,〃=37.54,因此

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-L5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,动作电流整定为9A,前一级继电器的动作电流已整定为

5Ao前一级的电流互感器变流比为100/5A,后一级的电流互感器变流比为75/5Ao

后一级线路首端的对）=

400Ao试整定前一级继电器的10倍动作电流的动作时间（取加=O.7s）。

解：1.后一级继电器KA2在/俨=400A时通过的电流及动作电流倍数

通过的电流：/"=与泮=46/1

动作电流倍数：叼=幽。5

94

继电器在/f）=400A时的实际动作时间

查附路表24曲线，在马=5及10倍动作电流动作时间72=0.5$时，实际动作

时间&®0.6so

3.前一级继电器KA1的实际动作时间

按Az=0.7s计,KA1的实际动作时间乙=0.6s+0.7s=1.35。

在/?=400/1时通过的电流及动作电流倍数

通过的电流：4（,）=理丝=204

动作电流倍数：^=—=4

5A

5.前一级继电器KA1的10培动作电流动作时间

按实际动作时间=1.3s和动作电流倍数〃।=4去查附表21曲线，得其10倍动

作电流动作时间应为年Q8s,即前一级继电器的10倍动作电流动作时间应整定

为。

6-5某工厂10kV高压配电所有一条高压配电线供电给一车间变电所。该高压配

电线首端拟装设由GL-15型电流继电器组成的反时限过电流保护，两相两继电器

式接线。已知安装的电流互感器变流比为160/5A。高压配电所的电源进线上装设

的定时限过电流保护的动作时间整定为。高压配电所母线的^=2.86姑，车间变

电所的380V母线的/22.34。车间变电所的一台主变压器为S9-1000型。试整

定供电给该车间变电所的高压配电线首端装设的GL-15型电流继电器的动作电流

和动作时间及电流速断保护的速断电流倍数，并检验其灵敏度。（建议变压器的

^L.max）

解：1.高压配电线首端GL-15型电流继电器动作电流的整定

变压器一次额定电流：WOO^4=577A

yJ3x\OkV

通过高压配电线的最大负荷电流：

取Km=1.3,Kw=1,Kre=0.8,K,=160/5=32,因此

故GL-15/10型继电器动作电流整定为6Ao

2.该继电器的10倍动作电流动作时间的整定

在02短路时继电器的实际动作时间f=1.5s-0.7s=O.8s。按

△=223=5.4和"0.8s

-/卯⑵6A

查附录表24,其10倍动作电流动作时间应整定为。但该继电器作为终端保护

继电器，按通常规定，其动作时间可整定为。

3.该继电器速断电流的整定

取Krel=1.5,Kw=1,&=160/5=32,而

4加稣=A3xO.4/10.5=223kAxO.4/10.5=0.85M=8504,因此

速断电流倍数〃=工"=照=6.7

,秋⑵6A

4.过电流保护的灵敏系数

取=1,K,=160/5=32,而松=0.866堪x(0.4/10.5)=0.866x8504=736A，

/利=6人，因此

满足过电流保护灵敏度要求。

5.电流速断保护的灵敏系数

取Kw=1,Ki=160/5=32,而炉=0.866噌=0.866x2860A=2477A,

&=40A,因此

基本满足电流速断保护灵敏度的要求。

第七章习题解答

7-1某供电给高压并联电容器组的线路上，装有一只无功电能表和三只电流表，

如图7-30a所示。试按中断线表示法在图7-30b上标出图7-30a的仪表和端子排

的端子标号。

图7-30习题7-1的原理电路图和安装接线图

a）原理电路图b）安装接线图（待标号）

答：PA1:1-X:1;PA1:2-PJ:1;PA2:1-X:2;PA2:2-PJ:6;PA3:1-X:3（X:3与X:4

并联后接地）；

PA3:2-PJ:8;PJ:1-PA1:1;PJ:2-X:5;PJ:3-PJ:8;PJ:4-X:7;PJ:6-PA2:2;

PJ:7-X:9;PJ:8-PJ:3与PA3:2;X:1-PA1:1;X:2-PA2:1;X:3-PA3:1;X:4左端与

X:3左端并联后接地,右端空；X:5-PJ:2;X:7-PJ:4;X:9-PJ:7O

第八章习题解答

8-1有一座第二类防雷建筑物，高10m,其屋顶最远的一角距离一高50m的烟囱

15m远。该烟囱上装有一根2.5m高的避雷针.试验算此避雷针能否保护该建筑物。

解:查表8T得二类防雷建筑物的滚动半径为45m,而h=50w+2.5m=52.5/w,hx=10九

因此由式（8-2）可求得建筑物屋顶水平面上的保护半径为:

因此烟囱上的避雷针能保护这一建筑物。

8-2有一台630kVA的配电变压器低压中性点需进行接地，可利用的变电所钢筋

混凝土基础的自然接地体电阻为120。试确定需补充的人工接地体的接地电阻值

及人工接地的垂直埋地钢管、连接扁钢和布置方案。已知接地处的土壤电阻率为

100Q",单相短路电流可达，短路电流持续时间为。

解：1,需补充的人工接地体的接地电阻计算

查附录表26得允许的接地电阻RW4；

已知可利用的自然接地体电阻RE(血产12；

因此，需要补充的人工接地体的电阻

=

RE(nan)RE<nat>Rb：/(Rfi(nat)—R|：)=12X4/(12—4)-6

2.计算单根接地体长2.5m,直径50mm的钢管埋入地下(P=100?m)的接地电

阻

RE⑴=P/1=100/=40

3.确定接地方案

根据〃==些*7,可初步选7根长2.