工厂供电刘介才第五版课后习题答案
更新时间:2024-05-10 00:06:01 阅读量: 综合文库 文档下载
第一章
1-1 试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。
图1-23 习题1-1的供电系统
解:如果变压器的二次侧接高压线路,则其二次侧电压高于线路电压10%,一次侧与发电
机(或电力线路)相联,则一次侧额定电压等于发电机(或电力线路)的额定电压,于是:
因为UT2N?220/38.5kV
所以UWL1?UT2N1?220kV; UWL2?UT2N238.5??35 kV
?1?10%?1.1同理:UT1N1?UGN?10.5kV;UT1N2??1?10%?UWL1?1.1?220?242 kV,
UT1N?10.5/242 kV。
1-2 试确定图1-24所示供电系统中发电机和各变压器的额定电压?
T135KVT26KV电网T3220V/380V电网G10KV
图1-24 习题1-2的供电系统
解:如果变压器的二次侧接低压线路,则其二次侧电压高于线路电压5%,二次侧接高压线
路,则其二次侧电压高于线路电压10%;一次侧与发电机(或电力线路)相联,则一次侧额定电压等于发电机(或电力线路)的额定电压,发电机的额定电压高于线路额定电压的5%。则有:
发电机额定电压:UGN??1?5%??10?10.5 kV;
变压器T1的额定电压:UT1N1?UGN?10.5kV;UT1N2??1?10%??35?38.5kV;
UT1N?10.5/38.5kV;
变压器T2的额定电压:UT2N1?35kV;UT2N2??1?5%??6?6.3kV;
UT2N?35/6.3kV;
变压器T3的额定电压:UT3N1?10kV;UT3N2??1?5%??380V?0.4kV;
UT3N?10/0.4kV;
1
第二章
2-1某大批生产的机械加工车间,拥有金属切削机床电动机容量共800kW,通风机容量共
56kW,线路电压为380V。试分别确定各组和车间的计算负荷P30、Q30、S30和I30。
解:(1)金属切削机床组的计算负荷:
查附录表1:Kd?0.2,cos??0.5,tan??1.73则
P?0.2?800?160kW 30?1?Q30?1??Ptan??160?1.73?276.8kVar 30?1?S30?1??P30?1?cos??160?320kVA 0.5I30?1??S30?1?3UN?320?486.2A
3?0.38(2)通风机组的计算负荷:
查附录表1:Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75则
P?0.8?56?44.8kW 30?2?Q30?2??Ptan??44.8?0.75?33.6kVar 30?2?S30?2??P30?2?cos??44.8?56kVA 0.8I30?2??S30?2?3UN?56?85.1A
3?0.38?0.9,K?Q?0.95,于是车间的总计算负荷为:
取同时系数K?PP30?K?P?P30?1??P30?2??0.9??160?44.8??184.3kW
301302Q30?K?Q????Q???Q????0.95??276.8?33.6??294.9kVar
?347.8?528.4A
3?0.3822S30?P30?Q30?184.32?294.92?347.8kVA
I30?
S303UN2
各个参数如下表: 设备 名称 切削机床 通风机 车间 设备容量Pe/kW 800 56 需要系数 Kd 0.2 0.8 cos? 0.5 0.8 tan? 1.73 0.75 计算负荷 P30/kW Q30/kvar276.8 33.6 294.9 S30/kVA 320 56 347.8 I30 / A 486.2 85.1 528.4 160 44.8 184.3 K?P?0.9,K?Q?0.95 2-3有一380V三相线路,供电给35台小批生产的冷加工机床电动机,总容量为85kW,其
中较大容量的电动机有7.5kW 1台,4kW 3台,3kW 12台。试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷P30、Q30、S30和I30。
解:1、采用需要系数法
查附录表1:Kd?0.2,cos??0.5,tan??1.73则
P30?0.8?85?17kW
Q30?P30tan??17?1.73?29.4kVar
S30?P3017??34kVA cos?0.5I30?S303UN?34?51.7A
3?0.382、采用二项式法
查附录表1:b?0.14,c?0.4,x?5,cos??0.5,tan??1.73则 (1)x台最大容量的设备容量为
Px?P5?7.5?1?4?3?3?1?22.5kW
?有功计算负荷为:P30?bPe?cPx?0.14?85?0.4?22.5?11.9?9?20.9kW; ??P?无功计算负荷为:Q3030tan??20.9?1.73?36.2kVar;
??视在计算负荷为:S30?P3020.9??41.8kVA; cos?0.5??计算电流为:I30?S303UN?41.8?63.5A
3?0.38两种方法的计算结果如下表:
3
计算 方法 需要系数法 二项 式法 计算系数 Kd或b/c 0.2 0.14/0.4 cos? tan? P30/kW 计算负荷 Q30/kvar S30/kVA I30 / A 0.5 0.5 1.73 1.73 17 20.9 29.4 36.2 34 41.8 51.7 63.5 2-6某厂变电所装有一台630kVA变压器,其二次侧(380V)的有功计算负荷为420kW,无功
计算负荷为350kvar。试求此变电所一次侧(10kV)的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未达到0.9,问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器的容量才能达到要求?
2222解:补偿前的视在计算负荷:S30?2??P30?Q?420?350?546.7kVA 30?2??2?则变压器有功损耗损耗:?PT?0.01S30?0.01?546.7?5.5kW; 变压器无功损耗损耗:?QT?0.05S30?0.05?546.7?27.3kVar; 于是,考虑变压器损耗之后的变压器一次侧母线的计算负荷为:
P?P??PT?420?5.5?425.5kW; 30?1?30?2?Q30?1??Q30?2???QT?350?27.3?377.3kVar
2222S30?1??P?Q?425.5?377.3?568.7kVA 30?1?30?1?I30?1??S30?1?3UN?568.7?32.8A
3?0.38P30?1?S30?1??425.5?0.75?0.9,不满足要求,故需要进行无功补偿。 568.7功率因数为:cos?1?为使一次侧达到cos??1?达到0.9,则二次侧的cos???2?要达到0.92,于是取,此时二次侧的功率因数为cos??2??cos???2??0.92则补偿的无功功率为:
P30?2?S30?2??420?0.77。 546.7??QC?P30?2???tan??2??tan??2???420??tanarccos0.77?tanarccos0.92??170kVar注:这里需校验
2-8某厂的有功计算负荷为2400kW,功率因数为0.65。现拟在工厂变电所10kV母线上装设BWF10.5-30-1型并联电容器,使功率因数提高到0.9。问需装设多少个并联电容器?装设了并联电容器以后,该厂的视在计算负荷为多少?比未装设前视在计算负荷减少了多少?
解:(1)并联电容器的个数:
有题意可知,在10kv高压侧进行补偿,补偿前的功率因数为cos??0.65,补偿以后
4
的功率因数为cos???0.9,于是有:
QC?P30?tan??tan????2400??tanarccos0.65?tanarccos0.9??2400?(1.17?0.48)?1656kVar
n?QC1656??55.2,为了三相平衡,取n?57 qc30(2)无功补偿以后的视在计算负荷:
补偿之前的无功计算负荷为:Q30?P30tan??2400?1.17?2808kVar
??57?30?1710kVar 并联56个电容器以后,补偿的无功功率为:QC??Q30?QC??2808?1710?1098kVar 补偿后的无功计算负荷为:Q30??则补偿后的视在计算负荷为:S30补偿以后的功率因数为:cos????(3)补偿前后的视在计算负荷差值:
补偿之前的视在计算负荷为:S30?22P30?Q?24002?10982?2639kVA 30?P302400??0.909?0.91满足要求 ?S302639P302400??3692kVA cos?0.65??3692?2652?1040kVA 补偿前后的视在计算负荷差值为:?S30?S30?S30
5
第三章
3-1 有一地区变电站通过一条长4km的10kV电缆线路供电给某厂装有两台并列运行的S9-800型(Yyn0联结)电力变压器的变电所。地区变电站出口断路器的断流容量为300MVA。
(3)I试用欧姆法求该厂变电所10kV高压母线上和380V低压母线上的短路电流Ik、(3)(3)(3)、Ish和短路容量Sk,并列出短路计算表。 ish\(3)、、I?解:根据题意得计算电流如下所示:
S9-800k-1(Yyn0)k-2?电源G电缆线l?4km10kVS9-800(Yyn0)380V
1、求k-1点的三相短路电流和短路容量(Uc1= 10.5 kv) (1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1)电力系统的电抗:
Uc21(10.5kV)2有题意可知,Soc?300MVA则X1???0.367??0.37?
Soc300MVA2)电缆线路的电抗:由表3-1查得X0=0.08Ω/km,因此X2?X0l?0.08(?/km)?4km?0.32? 3)绘k-1点短路的等效电路如下图所示,
10.37?20.32?k-1
然后计算电路的总电抗:X?(k?1)?X1?X2?0.37??0.32??0.69?(2).计算三相短路电流和短路容量
(3)1) k-1三相短路电流周期分量有效值:Ik?1?
Uc110.5kV??8.79kA
3X?(k?1)3?0.69?(3)(3)?I??Ik?1?8.79kA
2).三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:I\3).三相短路冲击电流及其有效值:
(3)ish?2.55I\?2.55?8.79kA?22.41kAI(3)sh?1.51I\?1.51?8.79kA?13.27kA
(3)(3)4).三相短路容量:Sk?3UI?1c1k?1?3?10.5kV?8.79kA?159.85MVA
6
2. 求k-2点的短路电流和短路容量(Uc2= 0.4kV ) (1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗
Uc22(0.4kV)21).电力系统的电抗:X???5.3?10?4?
Soc300MVA'1?U??0.4kV?'?42). 电缆线路的电抗:X2?X0l?c2??0.08(?/km)?4km????4.64?10?
?10.5kV??Uc1?3). 电力变压器的电抗:由附录表5查得Uk%=4.5,因此
22Uk%Uc224.5?0.4kV?X3?X4????9?10?6k??9?10?3?
100SN100800kVA4) 绘k-2点短路的等效电路如下图所示
2125.3?10?4?4.64?10?4?39?10?3?49?10?3?k-2
计算其总电抗:
''X?(k?2)?X1'?X2?X3//X4?X1'?X2??3X3X4X3?X4?5.3?10?4??4.64?10?4??(2) 计算三相短路电流和短路容量
(3)1) 三相短路电流周期分量有效值:Ik?2?9?10??5.48?10?3?2
Uc20.4kV??42.14kA ?33X?(k?2)3?5.48?10?(3)(3)2)三相短路次暂态电流和稳态电流:I\?I??Ik?2?42.14kA
(3)ish?1.84I\?1.84?42.14kA?77.54kA(3)Ish?1.09I\?1.09?42.14kA?45.93kA3)三相短路冲击电流及其有效值:
(3)(3)4)三相短路容量:SkUc2Ik?2?3?2?3?0.4kV?42.14kA?25.2MVA
在供电工程设计说明书中,往往只列短路计算表,如下表所示:
三相短路电流 / kA 短路计算点 三相短路容量 / MVA Ik(3) 8.79 42.14 I??(3) 8.79 42.14 (3) I?ish 22.41 77.54 (3)Ish 13.27 45.93 (3)Sk 159.85 25.2 (3)k-1 k-2
8.79 42.14 7
3-2 使用标幺值法重做题3-2。 解:(1)确定基准值:取
Sd?100MVA,Ud1?Uc1?10.5kV,Ud2?Uc2?0.4kV
Sk(3)?3UcIk(3)?3UcIdSd ???X?X?Id1?Id2?Sd100MVA??5.50kA3Ud13?10.5kVSd100MVA??144kA3Ud23?0.4kVSd100MVA??0.33 Soc300MVA
(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:X1??2)电缆线路的电抗标幺值: 由表3-1查得,X0?0.08?/km
?X2?X0lSd100MVA?0.08(?/km)?4km??0.29 2Uc21?10.5kV?3)电力变压器的电抗标幺值:查附录表5得Uk%?4.5
Uk%Sd4.5?100?103kVAX?X???5.625
100SN100?800kVA?3?4绘短路等效电路图如下图所示。并标出短路计算点k-1和k-2。
10.3320.29k-135.62545.625k-2
(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) 总电抗标幺值:X?(k?1)?X1?X2?0.33?0.29?0.62 2) 三相短路电流周期器分量有效值:Ik?1?3) 三相短路次暂态电流和稳态电流:I\(3)???Id1?X?(k?1)?5.50kA?8.87kA 0.62(3)(3)?I??Ik?1?8.87kA
4) 三相短路冲击电流及其有效值:
(3)ish?2.55I\?2.55?8.87kA?22.62kAI(3)sh?1.51I\?1.51?8.87kA?13.39kA
8
5)三相短路容量:Sk?1?(3)Sd?X?(k?1)?100MVA?161.3MVA
0.625.625?3.43 2(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) 总电抗标幺值:X?(K?2)?X1?X2?X3//X4?0.33?0.29?2) 三相短路电流周期分量有效值:Ik?2?(3)?????Id2?X?(k?2)?144kA?42kA 3.43(3)(3)3) 三相短路次暂态电流和稳态电流:I\?I??Ik?2?42kA
4) 三相短路冲击电流及其有效值:
(3)ish?1.84I\?1.84?42kA?77.28kAI(3)sh?1.09I\?1.09?42kA?45.78kA
5)三相短路容量:Sk?2?(3)Sd?X?(k?2)?100MVA?29.15MVA
3.43三相短路容量 / MVA 三相短路电流 / kA 短路计算点 Ik(3) 8.87 42 I??(3) 8.87 42 (3) I?ish 22.62 77.28 (3)Ish 13.39 45.78 (3)Sk 161.3 29.15 (3)k-1 k-2 8.87 42 通过比较,题3-2的计算结果与题3-1基本相同
3-3 3-4 5-1 5-3
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