2016浙大远程-电气自动化-供配电实用技术离线作业答案-教学系统

第一章

1-1 电力系统如图1-1所示，试确定变压器T1的一、二次绕组的额定电压，线路WL1、WL2

的额定电压，WL1、WL2为远距离送电线路。

6.3KVGT1WL1T2WL2110KV/38.5KV

图1-1

答：

T1一次侧额定电压: UTI = 6.3kV； T1二次侧额定电压: UT2=110×1.1=121kV； WL1的额定电压：UWL1=110kV；

WL2的额定电压：UWL2=38.5/1.1=35 kV。

1-2 电力系统如图1-2所示，WL2、WL3、WL4为近距离配送线，WL1为远距离送电线路。试确定发电机和所有变压器的额定电压。

图1-2

答：

G1额定电压: UGI = 10*1.05=10.5kV； T1二次侧额定电压: UT12=35×1.1=38.5kV； T1一次侧额定电压: UT11=10.5kV； T2二次侧额定电压: UT22=6×1.05=6.3kV； T2一次侧额定电压: UT21=35kV；

T3二次侧要有中性点，否则没有相电压。 T3二次侧额定电压: UT32=380×1.05=400V/230V； T3一次侧额定电压: UT31=10kV；

1-3 如图1-3所示为某供电系统接线图，已知发电机电压为6.3KV，线路L2的额定电压为35KV，其他数据如图所注。试确定变压器T1的一、二次绕组的额定电压，变压器T2的二次绕组的额定电压及线路L1的额定电压。

图1-3

答：

T1二次侧额定电压: UT12=110×1.1=121kV； T1一次侧额定电压: UT11=6.3kV； T2二次侧额定电压: UT22=35×1.1=38.5kV； T2一次侧额定电压: UT21=110kV； L1的额定电压：UL1=110kV；

第二章

2－1 三相供电线路额定电压为380V，供电负荷是30台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为80kW，cos?＝0.7；试用需要系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。 答：

查表2-1得：冷加工车间负荷需要系数Kd=0.14~0.16，取Kd=0.15

Pc?Kd?PN?0.15?80?12kW Qc?Pctan??12?1.02?12.24kVar

Sc?Ic?PcSccos??120.7?17.14kVA

?17.14?26A

1.732?0.383UN2－2 某厂变电所装有一台S11－630/6型电力变压器，其二次侧（UN=380V）的有功计算

负荷为420kW，无功计算负荷为350kvar。试求变电所6KV侧的计算负荷及功率因数。如功率因数cos?未达到0.90，试求出380V侧需要并联补偿电容器的容量？并求出补偿后该厂的视在计算负荷值？ 答：

假设变压器为S11-MR型查附表1-6得： ?Pk?0.81kW

?PN?6.2kW Ud%?4.5 Ik%?0.27

变压器二次侧计算负荷为：

P30=420kWQ30=350kvar

S30=P302+Q302=546.7kVAS546.7故负荷率??30??0.868，因此变压器有功损耗为：

SN63022?PT??Pk??PN??0.81?6.2?0.868?4.59kW

变压器的无功损耗为：

?QT??Qk??QN?2??Ik%SNUd%SN2??100100

0.27?6304.5?630??0.8682?23.06kvar100100此时总计算负荷为：

'P30?P30??PT?420?4.59?424.59kW

??Q30??QT?350?23.06?373.06kvar Q30??S30??2??Q30??2?P30?565.2kVA

功率因数为：

cos????424.59P30??0.7512?0.9 ?S30565.2tan???0.8786

如要功率因数达到0.90，此时tan?s?tan(cos?10.9)?0.484 补偿电容器的容量为：

?Qc?P.59??0.8786?0.484??167.56kvar 30?tan??tan?s??424补偿后该厂的视在计算负荷为：

'P30S??471.8kVA

0.9''30

第三章

3－1 某工厂车间由10kV架空线路供电，导线采用LJ型铝绞线，且各干线界面相同，成三角形布置，线间几何均距为1m，允许电压损失百分数?U％＝5，各车间的负荷及各段线路长度如图3－1所示，环境温度不大于40℃。试选择架空线路的导线截面。

图3-1

答：

1.按计算电流选择截面 由图知：

线路最大负荷S?=（1000+j800）+（800+j600）+（1000+j600）=2800+j2000

Ic?Sc3UN??2800?2000?223?10?198.7A

查附表2-3知：LJ-70型导线40℃时载流量215A，满足线路计算负荷电流要求。 2.按电压损耗进行校验

查附表4-2知：LJ-70型导线导线几何均距为1m时

r0?0.46?/km，x0?0.344?/km

?u??1r0??Pili??x0??Qili?!0UN??1?0.46??1000?1.5?800?2?1000?2.5??0.344??800?1.5?600?2?600?2.5??!0?10?3.92%?5%符合电压损耗要求。

3－2. 由地面变电站架设一条10kV架空线路向两个矿井供电，导线采用LJ型铝绞线，成三角形布置，导线几何均距为1m，线路长度及各矿井的负荷如图3-2所示，各段干线的截面均为35mm2，试计算线路的电压损失。

500m地面电站1000m井下11000kvACOSψ＝0.8图 3－2

井下2600kvACOSψ＝0.9

答:

p1?s1cos?1?1000?0.8?800?kW?

p2?s2cos?2?600?0.9?540?kW?

q1?s1sin?1?60k0va r q2?s2sin?2?26k4va r

查表可知，截面为35mm2 ，导线几何均距为1m的LJ型铝绞线

r0?0.92?/km,x0?0.365?/km

1?u?210UN?2?2?rpL?xqL?0?ii0?ii?%i?1?i?1?

1%?0.92??800?0.5?540?1.5??0.365??600?0.5?264?1.5??2??10?10?1.37%

第四章

4－1 如图4－1电路中，三相短路发生在k－1或k－2点。试计算这两种情况下的短路冲击电流（ish）及短路电流的最大有效值（Iz）。求解时假设Ksh＝1.8。变压器T的参数：S＝30MV·A，ud％＝7.5；电抗器的参数：ULN＝6.3kV, ILN=0.3kA, ?LR％=4。线路电阻忽略不计。

115kv115kv40km0.4Ω/kmT6.3KV6.3KVT0.5Km 0.08Ω/Km0.5Km 0.08Ω/Km40km0.4Ω/kmK-1K-1图4-1

答:

①设定基准容量为：Sj?100MVA ②基准电压为：Uj?Uav?6.3kV

③基准电流为：Ijj?S3U?9.16kA

j④计算供电系统各元件阻抗的标幺值

架空线：

X*Sj1??01l1U2?0.4?40?100av11152?0.12 变压器：X*2??ud0?Sj7.5100S?100?30?0.25

Nj电抗器：

X*3??LR%UNIj100?U??46.3jIN100?6.3?9.160.3?1.22

电缆：X*SjU20.5?1004??02l2?0.08?av26.32?0.1 ⑤求电源点至短路点的总阻抗

k(3)***1点短路：X?1?X1?X2?0.37 k(3)2

点短路：X*?2?X***?1?X3?X4?1.69 ⑥求k(3)1点短路电流的周期分量，冲击电流及有效值

I(3)Ijz1?X*?9.16?10.37?24.76kA i(3)(3)sh1?2.55Iz1?63.13kA

K-2K-2 Ic1?1.51Iz1?37.4kA S(3)(3)(3)(3)k1?Sj*X?1?100?270.3MV?A 0.37⑦求k2点短路电流的周期分量，冲击电流及有效值

Iz(3)2?Ij*X?2?9.16(3)(3)?5.42kA ish2?2.55Iz2?13.82kA

1.69I

(3)c2?1.51I(3)z2?8.18kA S(3)k2?Sj*X?2?100?59.2MV?A 1.69(3)4-2 供电系统如图4—2所示，试求图中k1、k2点发生三相短路时的短路参数（Ik1、I?2、(3)(3)(2)ish1、Sk1）以及在最小运行方式下k2点的两相短路电流Ik。

(3)

图4-2

答:

①设定基准容量为：Sj?100MVA ②基准电压为：Uj?10.5kV

?100?5.5kA

③基准电流为：Ij?Sj3Uj3?10.5④计算供电系统各元件阻抗的标幺值

?smax系统最大运行方式：

X?SjSkmaxSjSkmin?100?0.333 300100?0.5 200系统最小运行方式：

Xs?min?Sj2Uav?架空线：

Xl?1?x0l1?0.4?5?100?0.146 372变压器：

?XT?uk%Sj7.5100???0.75

100STN10010电抗器：

?XLR?uLR%UNIj4105.5????0.524

100UavINLR10010.50.4Sj2Uav

电缆：Xl2??x0l1?0.08?1?100?0.073 210.5⑤求电源点至短路点的总阻抗 k-1点三相短路：

????X?1?Xsmax?Xl1?XT?0.333?0.146?0.75?1.229 ??????X?2?Xsmax?Xl1?XT?XLR?Xl2k-2点三相短路：

?0.333?0.146?0.75?0.524?0.073?1.826??????X??X?X?X?X?X2minsminl1TLRl2

最小运行方式k-2点二相短路：

?0.5?0.146?0.75?0.524?0.073?1.993

⑥求k-1点、k-2点三相短路参数 k-1点：Iz1(3)(3)?I??IjX??1?5.51.229?4.475kA

?3?3?ish?2.55Iz?1?2.55?4.475?11.41kA

3)Sk(1?

SjX??1?100?81.37MVA

1.229?5.5?3.012kA

k-2点：Iz1(3)(3)?I??IjX??21.826

?3??ish?2.55Iz?3kA 2?2.55?3.012?7.6813)Sk(1?

SjX??2?100?54.77MVA

1.826⑦求最小运行方式下k-2点两相短路电流

3)Iz(1?IjX??2min?5.51.993?2.76kA

Ik?2??3?3?Iz1?0.866?2.76?2.39kA 24－3 系统如图4－3所示，试提出选择、校验图示系统中高压断路器QF1、QF2和高压隔离开关QS1、QS2的参数，并简要说明选择时应如何考虑这些参数。

图4-3

答：

QF1、QF2选择：考虑额定电压、额定电流、动热稳定及断流能力；

QS1、QS2选择：考虑额定电压、额定电流、动热稳定。不需进行短路校验。 选择时，请参见教程P95-P98相关内容。

第五章

5－1 某供电系统如图5-1所示，1）若在QF处设置定时限过电流保护，电流互感器采用非全星形结线，变流比为100/5，tj＝1.2s，试求其保护整定值。2)若在QF处设置电流速断保护，试进行整定计算，并说明变压器低压侧母线发生三相金属性短路，QF处的速断保护是否动作？为什么？3）画出过电流保护与速断保护配合原理接线示意图。

10kv/0.4kvQFT1.2kmQF1QF2QS21X0=0.4Ω/kmSSkmax=200MVAS9=1000/10kmin=150MVA图5-1

Δuk%=4答：

选DL型电流继电器，10kV供电线路电流互感器可用非全星形联接

①设定基准容量为：Sj1?200MVA 计算供电系统各元件阻抗的标幺值： 电源：S*200kmax?200MVA，XNmax1?200?1 电缆：X*Sjmax1??01l1U2?0.4?1.2?200av110.52?0.87 变压器：X*%max2??ud100?SjS?4200100?1?8 NT②设定基准容量为：Sj2?150MVA 计算供电系统各元件阻抗的标幺值： 电源：Skmin?150MVA，X*150Nmin1?150?1 电缆：X*min1??01lSj1U2?0.4?1.2?150av110.52?0.65 变压器：X*?ud%min2?100?SjS?4?150?6 NT1001③最大运行方式下末端和首端的短路电流计算：

Uav1?10.5kV，Ij1?2003?10.5?11kA

末端：X**?2?X*?1?Xmax1?1.87

Ik1?ma?x(3)11kA?5.88kA 1.87*首端：X*?XN max?11? Ik2?ma?x(3)11kA?11kA 1④最小运行方式下末端和首端的短路电流计算：

Uav1?10.5kV，Ij1?150?8.25kA

3?10.5*末端：X*?X*?Xmin1?1.65 21??? Ik1?min?(3)8.2kA5?5kA 1.65*首端：X*?XN min?11? Ik2?min(3)8.2kA5?8.2kA5 1⑤过电流保护整定计算：

线路负荷计算电流按变压器额定电流计算 Ic?SN1000??57.7A 3UN3?10kkkstM1.2?1.5Ic??57.7?122.3A kre0.85IopKn?122.3?6.1A取6.5A 20 Iop? IopK? 则Iop?20?6.5?130A

灵敏度校验：

?Ik?22min?3?3?Ik2min?0.866?5?4.33kA 2?Ik?24.33?10002min ks?满足灵敏性要求 ??33.3?1.5Iop130⑥速断保护装置动作电流整定计算如下： 一次动作电流（选用DL型）

Iop?KkIk(3)1?max?1.25?5.88?7.35kA

继电器2KA的动作电流

IopK?IopKn?7350?367.5A 20速断保护的灵敏度检验

?Ik?20.866?11?10002minks???1.3满足灵敏度要求

Iop7350⑦变压器低压侧母线发生三相短路，QF处速断保护不应动作。应由下一级保护QF1速断动作，方能满足选择性要求。

⑧过流保护与速断保护配合原理图如下

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