当前位置: 首页 > >

供配电技术*题解答

发布时间:

《供配电技术》*题解答
刘介才 编





本*题解答是应采用本人编《供配电技术》教材的部分任课教师 的要求、并在出版社有关编辑的大力支持下编写的,供教师教学和批 改学生作业时参考。 由于*题中涉及的一些技术参数大多有一定的选取范围, 而从技 术图表上查得的数据也不可能绝对精确, 因此*题解答应着重注意其 解题的方法步骤,而答案不一定是唯一的,仅供参考。 本*题解答不宜在学生中传播,以免有的学生盲目抄袭,影响其 独立完成作业、培养解决技术问题的能力。 如有错误和不当之处,欢迎批评指正。


第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章



概论 *题解答―――――――――――――――――――― 供配电系统的主要电气设备 *题解答―――――――――― 电力负荷及其计算 *题解答―――――――――――――― 短路计算及电器的选择校验 *题解答―――――――――― 供配电系统的接线、结构及安装图 *题解答――――――― 供配电系统的保护 *题解答―――――――――――――― 供配电系统的二次回路及其自动装置与自动化 *题解答―― 电气照明 *题解答―――――――――――――――――― 安全用电 节约用电与计划用电 *题解答――――――――

第一章
1-1 (附图 1)

概论
图 1-20

*题解答

解: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6.3kV。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121kV。因此变 压器T1的额定电压应为6.3/121kV。 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110kV。 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 解: 发电机G的额定电压应比10kV线路额定电压高

5%,因此发电机G的额定电压应为10.5kV。 变压器T1的一次额定电压应与发电机G的额定电压相同, 故其 一次额定电压应为10.5kV。T1的二次额定电压应比35kV 线路额定电压高10%,故其二次额定电压应为38.5kV。因此 变压器T1的额定电压应为10.5/38.5kV。 变压器T2的一次额定电压应与35kV线路的额定电压相同, 即其一次额定电压应为35kV。 T2的二次额定电压应比6kV电 网电压高10%,即其二次额定电压应为6.6kV。因此变压器T 2的额定电压应为35/6.6kV。 变压器T3的一次额定电压应与10kV线路的额定电压相同,

即其一次额定电压应为10kV。 T3的二次额定电压应比220/ 380V电压高5%,即其二次额定电压应为10/0.4kV。 1-3 解:该变电所白天的电压偏差按式(1-4)计算为:
?U % ? 3 6 0V ? 3 8 0V 3 8 0V ? 1 0 0 % ? ? 5 .2 6 %

该 变 电 所 晚 上 的 电 压 偏 差 按 式 ( 1-4 ) 计 算 为 :
?U % ? 4 1 0V ? 3 8 0V 3 8 0V ? 1 0 0 % ? ? 7 .8 9 %

因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26% ? +7.89%。 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*车间变电所供电。 1-4 解 : 该 系 统 的 接 地 电 容 电 流 按 式 ( 1-3 ) 计 算 为 :
IC ? 1 0 ? (7 0 ? 3 5 ? 1 5) 350 A ? 17 A

由于 I 行方式。

C

?

30A,因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运

第二章
2-1

供配电系统的主要电气设备 *题解答

解 : 该 变 压 器 的 实 际 容 量 按 式 ( 2-1 ) 计 算 为 :
S T ? (1 ? 10 ? 20 100 ) ? 5 0 0 kV A ? 5 5 0 kV A

该变压器因昼夜负荷不均衡而允许的过负荷系数 KOL,可由日负 荷率 ? 系数 K
? 0.8

和日最大负荷持续时间 t ? 6 h查图2-6得日允许过负荷 。又由式(2-3)得:
? K OL ? 1 ? 550 ? 500 550 ? 1 .0 9

OL

? 1.09

因此该变压器冬季的正常过负荷能力 (最大出力) (2-5) 按式 计算为:
S T ( O L ) ? (1 .0 9 ? 1 .0 9 ? 1) ? 5 5 0 kV A ? 6 4 9 kV A

2-2 解:查附表1可得S9-1000/10型变压器的
U Z % ? 4 .5 %

,而S9-315/10型变压器的 U

Z

% ? 4%

。因此两台

变压器的阻抗标幺值由式(2-6)计算分别为: S9-1000/10型(T1) : S9-315/10型(T2) :
ZT1 ?
*

4 .? 5 1 0?0
5

5

k1 V0 A ? 4 . 5 1k 0 0A 0 V

ZT 2

*

?

4 ? 1 0 kV A 1 0 0 ? 3 1 5 kV A

? 1 2 .7

由于并列运行变压器之间的负荷是按其阻抗标幺值反比分配的, 因此S9-1000/10型变压器(T1)负担的负荷为:
S T 1 ? 1 3 0 0 kV A ? 1 2 .7 4 .5 ? 1 2 .7 ? 9 6 kV A

S9-315/10型变压器(T2)负担的负荷为:
S T 2 ? 1 3 0 0 kV A ? ? 3 4 0 kV A 4 .5 ? 1 2 .7 3 4 0 kV A ? 3 1 5 kV A 3 1 5 kV A 4 .5

该变压器(T2)过负荷达

? 1 0 0 % ? 7 .9 %



第三章

电力负荷及其计算

*题解答

3-1 解: (一)机床组计算负荷:查附表 9 得 K =0.18 ? 0.25(取
d

0.2), cos ?

? 0.5, tan ? ? 1.73, 因此

P30.1 ? 0 .2 ? 8 0 0 kW ? 1 6 0 kW Q 30.1 ? 160 kW ? 1.73 ? 277 k var
S 3 0 .1 ? 1 6 0 ? 2 7 7 kV A ? 3 2 0 kV A
2 2

I 3 0 .1 ?

3 2 0 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 486 A

(二)通风机组计算负荷:查附表 9 得 0.8), cos ?
? 0.8, tan ? ? 0.75, 因此

K d ? 0 .7 ? 0 .8

(取

P3 0 .2 ? 0 .8 ? 5 6 kW ? 4 4 .8 kW Q 30.2 ? 44.8 kW ? 0.75 ? 33.6 k var
S 3 0 .2 ? 4 4 .8 ? 3 3 .6 kV A ? 5 6 kV A
2 2

I 3 0 .2 ?

5 6 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 85 A

(三)车间总的计算负荷:取 K

?P

? 0 .9, K ? Q ? 0 .9 5, 因此

P3 0 . ? ? 0 .9 ? (1 6 0 ? 4 4 .8) kW ? 1 8 4 kW Q 30. ? ? 0.95 ? (277 ? 33.6) k var ? 295 k var
S 3 0 .? ? 1 8 4 ? 2 9 5 kV A ? 3 4 8 kV A
2 2

I 3 0 .? ?

3 4 8 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 529 A

3-2 解: (一)机床组的计算负荷:查附表 9 得 K 0.2), cos ?
? 0.5, tan ? ? 1.73 ,因此
d

? 0 .1 6 ? 0 .2

(取

P30.1 ? 2 0 0 kW ? 0 .2 ? 4 0 kW Q 30.1 ? 4 0 kW ? 1 .7 3 ? 6 9 .2 k var

(二)行车的计算负荷:查附表 9 得行车在 ?
Kd ? 0 . 1 ? 0 . (取 1 5

? 25%

时的

0.15), cos ?

? 0.5, tan ? ? 1.73 。而行车在 ? ? 15%

时的容

量为 5.1kW,故由式(3-12)得 ?

? 25%

时的容量为
0 .1 5 ? 3 .9 5 kW

Pe ? 2 ? 5 .1kW ?

因此其计算负荷为:
P30.2 ? 0.15 ? 3.95 kW ? 0.59 kW Q 30.2 ? 0.59 lW ? 1.73 ? 1.02 k var

(三)通风机组的计算负荷:查附表 9 得 0.8), cos ?
? 0.8, tan ? ? 0.75 ,因此

K d ? 0 .7 ? 0 .8

(取

P30.3 ? 0.8 ? 5 kW ? 4 kW Q 30.3 ? 4 kW ? 0.75 ? 3 k var

(四)点焊机组的计算负荷:查附表 9 得点焊机在 ?
K d ? 0 . 3 5 , c o s ? 0 . 6 , t a? ? ? n 1 . 3 3而点焊机在 ? ? 6 5 % 。

? 100%

时的

时的容量为 10. 5kW。

故由式(3-11)得 ?

? 100%

时的容量为:
0 .6 5 ? 8 .4 7 kW

Pe ? 1 0 .5 kW ?

因此其计算负荷为:
P30.4 ? 0.35 ? 8.47 kW ? 2.96 kW Q 30.4 ? 2 .9 6 kW ? 1 .3 3 ? 3 .9 4 k var

(五)车间总的计算负荷:取 K

?p

? 0.9, K ? q ? 0.95

,因此

P30 ?? ? 0 ? 9 ? 40 ? 0 ? 59 ? 4 ? 2 ? 96) kW ? 73 ? 3 kW (

Q 30 ?? ? 0 ? 95 ? 69 ? 2 ? 1 ? 02 ? 3 ? 3 ? 94)? 73 ? 3 k var (
S 3 0 ?? ? 4 2 ? 8 ? 7 3 ? 3 kV A ? 8 4 ? 9 kV A
2 2

I 3 0 ?? ?

8 4 ? 9 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 129 A

负荷计算表如书末*题 3-2 参考答案所列,此略。 3-3 解: (一)用需要系数法计算 查附表 9 得大批生产的金属冷加工机床电动机组的需要系数为
K d ? 0.18 ? 0.25(

取 0.25), cos ?

? 0.5, tan ? ? 1.73 。因此

P30 ? 0 .2 5 ? 1 0 5 kW ? 2 6 .3 kW Q 30 ? 2 6 .3 kW ? 1 .7 3 ? 4 5 .5 k var
S 30 ? 2 6 .3 ? 4 5 .5 kV A ? 5 2 .6 kV A
2 2

I 30 ?

5 2 .6 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 80 A

(二)用二项式法计算 查 附 表 9 得 二 项 式 系 数 b ? 0.14, c ? 0.5, 最 大 容 量 设 备 台 数
n ? 5 , c o?s ? 0 . 5 , t? n ? a 1.73 。因此

P30 ? 0.14 ? 105 kW ? 0.5 ? (7.5 kW ? 5.5 ? 1 ? 4 kW ? 2) ? 29 kW Q 3 0 ? 2 9 kW ? 1 .7 3 ? 5 0 .2 k var
S 30 ? 2 9 ? 5 0 .2 kV A ? 5 8 kV A
2 2

I 30 ?

5 8 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 8 8 .2 A

负荷计算表如书末*题 3-3 参考答案所列,此略。 3-4

解:单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配,因此 4 台 1kW 的可接于 A 相,3 台 1.5kW 的可接于 B 相,3 台 1.5kW 的可接于 C 相。 等效三相计算负荷按容量较大的 B 相负荷的 3 倍计算。 查附表 9 得 K
d

? 0 .7 , co s ? ? 1, tan ? ? 0, 因此 P3 0 ? 3 ? 0 .7 ? 4 .5 kW ? 9 .4 5 kW Q 30 ? 0 S 3 0 ? P3 0 ? 9 .4 5 kV A
9 .4 5 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

I 30 ?

? 1 4 .4 A

3-5 解: (一)弧焊机各相的计算负荷 1.将接于 AB 相间的 1 台 21kVA( ? 有功容量(kW) 。由附表 9 查得其 co s ? 其有功容量为:
PA B ? 2 1kV A ? 0 .3 5 ? 0 .6 5 ? 5 .8 8 kW
? 100% ? 65%

)换算成 ?

? 100%

时的

? 0 .3 5 ,因此按式(3-11)可得

2.将接于 BC 相间的 1 台 17kVA( ? 容量(kW) 。其 co s ?

)换算成相同 ? 的有功

? 0 .3 5 ,因此其有功容量为:

PB C ? 1 7 kV A ? 0 .3 5 ? 5 .9 5 kW

3.将接于 CA 相间的 2 台 10.3kVA( ? 有功容量(kW)。其 cos ?
? 0.35

? 50%

)换算成 ?

? 100%

时的

,因此其有功容量为:
0.5 ? 5.16 kW
? 0 .3 5

PC A ? 2 ? 10.3 kV A ? 0.35 ?

4. 弧焊机换算至各相的有功和无功容量: 由表 3-3 查得 co s ? 时的功率换算系数 p
AB ? A

? p B C ? B ? p C A ? C ? 1.27

,p

AB ? B

? p BC ?C ? pCA ? A

=-0.27

,q

AB ? A

? q B C ? B ? q C A ? C ? 1.05

,q

AB ? B

? q B C ? C ? q C A ? A ? 1.63

,因此由式(3-29) ?

式(3-34)可得各相的有功和无功容量为: A相
PA ? 1.27 ? 5.88 kW ? 0.27 ? 5.16 kW ? 6.08 kW Q A ? 1.05 ? 5.88 k var ? 1.63 ? 5.16 k var ? 14.58 k var

B相

PB ? 1.27 ? 5.95 kW ? 0.27 ? 5.88 kW ? 5.97 kW Q B ? 1.05 ? 5.95 k var ? 1.63 ? 5.88 k var ? 15.83 k var

C相

PC ? 1 .2 7 ? 5 .1 6 kW ? 0 .2 7 ? 5 .9 5 kW ? 4 .9 5 kW Q C ? 1.05 ? 5.16 k var ? 1.63 ? 5.95 k var ? 15.12 k var

5.弧焊机各相的有功和无功计算负荷: 查附表 9 得其 K A相
d

? 0.35

,因此各相的有功和无功计算负荷为:

P30. A (1) ? 0.35 ? 6.08 kW ? 2.13 kW

Q 3 0 . A (1) ? 0.35 ? 14.58 k var ? 5.10 k var

B相

P3 0 . B (1) ? 0 .3 5 ? 5 .9 7 kW ? 2 .0 9 kW

Q 3 0 . B (1) ? 0.35 ? 15.83 k var ? 5.54 k var

C相

P3 0 .C (1) ? 0 .3 5 ? 4 .9 5 kW ? 1 .7 3 kW

Q 3 0 .C (1) ? 0 .3 5 ? 1 5 .1 2 k var ? 5 .2 9 k var

(二)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: 查附表 9 得 K
d

? 0 .7 , co s ? ? 1, tan ? ? 0, 因此

P3 0 . A ( 2 ) ? 0.7 ? 2 ? 3 kW ? 4.2 kW Q 30. A ( 2 ) ? 0

2.B 相电热箱的有功和无功计算负荷:

P3 0 . B ( 2 ) ? 0.7 ? 6 kW ? 4.2 kW Q 30.B ( 2 ) ? 0

3.C 相电热箱的有功和无功计算负荷:
P3 0 .C ( 2 ) ? 0.7 ? 4.5 kW ? 3.15 kW Q 3 0 .C ( 2 ) ? 0

(三)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. A ? P30. A (1) ? P30. A ( 2 ) ? 2.13 kW ? 4.2 kW ? 6.33 kW

Q 3 0 . A ? Q 3 0 . A (1) ? Q 3 0 . A ( 2 ) ? 5.10 k var ? 0 ? 5.10 k var

B相

P3 0 . B ? P3 0 . B (1) ? P3 0 . B ( 2 ) ? 2 .0 9 kW ? 4 .2 kW ? 6 .2 9 kW

Q 3 0 . B ? Q 3 0 . B (1) ? Q 3 0 . B ( 2 ) ? 5.54 k var ? 0 ? 5.54 k var

C相

P3 0 .C ? P3 0 . C (1) ? P3 0 . C ( 2 ) ? 1 .7 3 kW ? 3 .1 5 kW ? 4 .8 8 kW

Q 30.C ? Q 30.C (1) ? Q 30. C ( 2 ) ? 5.29 k var ? 0 ? 5.29 k var

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:
P30 ? 3 P30. A ? 3 ? 6 .3 3 kW ? 1 9 kW Q 30 ? 3 Q 30. A ? 3 ? 5.10 k var ? 15.3 k var
S 30 ? 1 9 ? 1 5 .3 kV A ? 2 4 .5 kV A
2 2

I 30 ?

2 4 .5 ? 1 0 0 0V A 3 ? 3 8 0V

? 3 7 .2 A

3-6 解: (一)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 表 12 得

R 0 ? 0 .4 8 ? / km

。因此总电阻 R ? 0.48( ? / km ) ? 2 km ? 0.96 ? 。
30

而线路计算电流 I

?

9 0 0 kW 3 ? 1 0 kV ? 0 .8 6

? 6 0 .4 A

因此该线路的有功功率损耗按式(3-35)为:
? PW L ? 3 ? 6 0 .4 ? 0 .9 6 ? 1 0
2 ?3

kW ? 1 0 .5 kW

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 *架设,线距 a ? 1 m,故其线间几何均距 a 得X
0 av

? 1.26 a ? 1.26

m。查附表 12 。

? 0 .3 6 ? /

km。线路总电抗 X

? 0.36( ? / km ) ? 2 km ? 0.72 ?

因此线路的无功功率损耗按式(3-36)为:
? Q W L ? 3 ? 60.4 ? 0.72 ? 10
2 ?3

kvar=7.88kvar

3.高压线路的年电能损耗计算 由T
m ax

? 4 5 0 0 h 和 co s ? ? 0 .8 6 查图 3-12 得 ? ? 3000 h。 因此按式 (3-53)

可得线路的年电能损耗为:
? W a .W L ? 3 ? 6 0 .4 ? 0 .9 6 ? 3 0 0 0 ? 1 0
2 ?3

kWh=31.5 ? 1 0 kWh
3

(二)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(3-41)*似计算,其中
S 30 ? P30 / cos ? ? 900 kW / 0.86 ? 1047

kVA,故 kW

? PT ? 0 .0 1 S 3 0 ? 0.01 ? 1047 kV A ? 10.5

2.变压器的无功功率损耗:按式(3-42)*似计算可得
? Q T ? 0.05 S 30 ? 0.05 ? 1047 kV A ? 52.5

kvar

3.变压器的年电能损耗计算: 全年的铁损按式(3-56)计算,查附表 1 得 ? P
? W a (1) ? 1.4 kW ? 8760 h ? 12264 kW h
Fe

? 1.4

kW,因此

全年的铜损按式(3-57)计算,查附表 1 得 ? P
S 30 ? P30 / cos ? ? 900 kW / 0.86 ? 1046.5 , ? ? 3000 h,因此

Cu

? 7 .5

kW,而

? W a ( 2 ) ? 2 ? 7 .5 kW ? (

1 0 4 6 .5 2 ? 800

) ? 3000h ? 19360
2

kWh

由此可得变压器的年电能损耗为:
? W a ? ? W a (1) ? ? W a ( 2 ) ? 1 2 2 6 4 kW h ? 1 9 2 6 0 kW h ? 31524 kW h ? 31.5 ? 10
3

kWh

3-7 某降压变电所装有一台 Yyn0 联结的 S9-630/10 型电力变压 器,其 380V 二次侧的有功计算负荷为 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,问此变电所低压侧母线上需装设多少并联电容器容 量才能达到要求? 解:(一)变电所一次侧的计算负荷和功率因数 1.变电所变压器的功率损耗:变压器二次侧的计算负荷为
S 3 0 .2 ? 4 2 0 ? 3 5 0 kV A ? 5 4 6 .7 kV A
2 2

按式(3-42)得 按式(3-43)得

? PT ? 0 .0 1 ? 5 4 6 .7 kW ? 5 .4 6 7 kW ? Q T ? 0 .0 5 ? 5 4 6 .7 k var ? 2 7 .3 4 k var

2.变电所一次侧的计算负荷:
P30.1 ? 4 2 0 kW ? 5 .4 6 7 kW ? 4 2 6 kW Q 3 0 .1 ? 3 5 0 k var ? 2 7 .3 4 k var ? 3 7 7 k var

3.变电所一次侧的功率因数: 因 故
tan ? 1 ? Q 3 0 .1 P3 0 .1 ? 3 7 7 k var 4 2 6 kW ? 0 .8 8 5

co s ? ? 0 .7 5

(二)按一次侧 co s ? 提高到 0.90,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 故
2

tan ? 2 ?

3 5 0 k var 4 2 0 kW

? 0 .8 3 3

co s ? 2 ? 0 .7 7

2.按 co s ? 提高到 0.92 计算,低压侧需装设的并联电容器容量:按 式(3-48)计算为
Q C ? P3 0 .2 (tan ? 2 ? tan ? 2 ) ? 4 2 0 kW ? (0 .8 2 9 ? 0 .4 2 6 ) ? 1 7 0k var
,

3-8 解: (一)估算该厂的计算负荷 查附表 11 得 K
d

? 0 .5, co s ? ? 0 .7 5, tan ? ? 0 .8 8, 因此

P30 ? 0.35 ? 5840 kW ? 2044 kW Q 30 ? 2044 kW ? 0.88 ? 1799 k var S 30 ? 2 0 4 4 kW ? 2 7 2 5 kV A

(二)计算该厂的年有功电能消耗量 一班制取年工作小时 T 此可得年*均电能消耗量
W p .a
a

? 8 7 6 0 h,年*均有功负荷系数 ? ? 0.75, 由

=0.75 ? 2044kW ? 2000h=3066 ? 10 kW.h
3

3-9 解:(一)需装设的电容器容量和个数
co s ? ? 0 .6 5

时,

tan ? ? 1 .1 7

; cos ?

? 0.9

时,

tan ? ? 0 .4 8

。因此按式

(3-48)得电容器容量为:
Q C ? P3 0 (tan ? ? tan ? ) ? 2 4 0 0 kW (1 .1 7 ? 0 .4 8) ? 1 6 5 6 kvar
,

需装 BWF10.5-30-1 型电容器个数为: (二)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:

n ? 1656 / 30 ? 56

S 3 0 ? P3 0 / co s ? ? 2 4 0 0 kW / 0 .9 ? 2 6 6 7
, ,

kVA

而补偿前的视在计算负荷为:
S 30 ? P30 / cos ? ? 2400 kW / 0.65 ? 3692

kVA

因此补偿后减少的计算负荷为:
? S 3 0 ? S 3 0 ? S 3 0 ? 3692 kV A ? 2667 kV A ? 1025
,

kVA

3-10 某 380V 线路供电给下表所列的 4 台电动机。 试计算该线路 的尖峰电流(建议 K 电动机参数 额定电流 I 起动电流 I
N ?

? 0 .9 ) 。

M 1 35 148
st

M 2 14 85

M 3 56 160

M 4 20 135

/ A / A

st

由上表可以看出,M 4 的 I 线路的尖峰电流为:

? IN

=135A-20A=115A 为最大,因此该

I p k ? 0 .9 ? (3 5 ? 1 4 ? 5 6 ) A ? 1 3 5 A ? 2 2 9 .5 A

第四章 短路计算及电器的选择校验 *题解答
4-1 有一地区变电站通过一条长 4km 的 10kV 架空线路供电给某 用户装有两台并列运行的 Yyn0 联接的 S9-1000 型主变压器的变电所。 地区变电站出口断路器为 SN10-10II 型。 试用欧姆法求该用户变电所

10kV 母线和 380V 母线的短路电流 I 、 I
(3) k

''( 3 )

、 I 、i 、 I
(3) (3) ? sh

(3) sh

及短路

容量 S ,并列出短路计算表。
(3) k

解: (一)绘短路计算电路图如下: (附图 3) (二) 计算 k-1 点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电 流和短路电流( U =10.5kV)
c1

1.电力系统的电抗:查附表 2 可得 SN10-10II 型断路器的断流容 量S
oc

S o c ? 5 0 0 MVA,因此
X1 ? U c1 S oc
2

?

(1 0 .5 kV )

2

? 0 .2 2 ?

500 M VA

2.架空线路的电抗:查表 4-1 得 X

0

? 0 .3 5 ? /

km,因此

X 2 ? 0 .3 5( ? / km ) ? 4 km ? 1 .4 0 ?

3.绘 k ? 1 点短路的等效电路图如下: (附图 4) 4.短路电路总电抗:
X ? ( k ?1) ? X 1 ? X 2 ? 0.22 ? ? 1.4 ? ? 1.62 ?

5. k ? 1 点的三相短路电路和短路容量: (1)三相短路电流周期分量有效值:
I k ?1 ?
(3)

U c1 3 X ? ( k ? 1)

?

1 0 .5 kV 3 ? 1 .6 2 ?

? 3 .7 4

kA

(2)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:
I
"( 3 )

? I ? ? I k ?1 ? 3.74
(3) (3)

kA

(3)三相短路冲击电流:

i sh ? 2.55 I
(3)

"( 3 )

? 2.55 ? 3.74 kA ? 9.54

kA

(4)第一个周期三相短路全电流有效值:
I sh ? 1 .5 1 I
(3) "( 3 )

? 1 .5 1 ? 3 .7 4 kA ? 5 .6 5 kA

(5)三相短路容量:
S k ?1 ?
(3)

3U c 1 I k ? 1 ?
(3)

3 ? 1 0 .5 kV ? 3 .7 4 kA ? 6 8 .0 MVA

(三) 计算 k ? 2 点的三相短路电路中各元件的电抗及三相短路电 流和短路容量( U
c2

? 0.4 kV)

1.电力系统的电抗:
X1 ?
'

U c2 S oc

2

?

(0 .4 kV )

2

? 3 .2 ? 1 0

?4

?

500 M VA

2.架空线路的电抗:
X 2 ? X 0l (
'

U c2 U c1

) ? 0 .3 5( ? / km ) ? 4 km ? (
2

0 .4 kV 1 0 .5 kV

) ? 2 .0 3 ? 1 0
2

?3

?

3.电力变压器的电抗:查附表 1 得 U
X3 ? X4 ? U Z % ?U c 2
2

Z

% ? 4 .5, 因此
2

?

4 .5 100

?

(0 .4 kV )

? 7 .2 ? 1 0

?3

?

1 0 0 S N .T

1 0 0 0 kV A

4.绘 k ? 2 点短路的等效电路图如下: (附图 5) 5.短路电路总电抗:
X ?(k ?2) ? X 1 ? X 2 ?
' '

X3 2

? 3 .2 ? 1 0

?4

? ? 2 .0 3 ? 1 0

?3

??

7 .2 ? 1 0 2

?3

?

=5。95 ? 1 0

?3

?

6. k ? 2 点的三相短路电流和短路容量: (1)三相短路电流周期分量有效值:

Ik ?2 ?
(3)

U c2 3 X ?(k ?2)

?

0 .4 kV 3 ? 5 .9 5 ? 1 0
?3

?

? 3 8 .8

kA

(2)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:
I
"( 3 )

? I ? ? I k ? 2 ? 3 8 .8 kA
(3) (3)

(3)三相短路冲击电流:
i sh ? 1.84 I
(3) "( 3 )

? 1.84 ? 38.8 kA ? 71.4 kA

(4)第一个周期三相短路全电流有效值:
I sh ? 1.09 I
(3) "( 3 )

? 1.09 ? 38.8 kA ? 42.3

kA

(5)三相短路容量:
Sk ?2 ?
(3)

3U c 2 I k ? 2 ?
(3)

3 ? 0 .4 kV ? 3 8 .8 kA ? 2 6 .9

MVA

短路计算表如附录*题 4-1 参考答案所列,此略。 4-2 试用标幺制法重作*题 4-1。

解: (一)确定基准值 取S
d

? 100

MVA, U

d1

? U c 1 ? 10.5
Sd 3U d 1 Sd 3U d 2 ? ?

Kv, U

d2

? U c 2 ? 0 .4 Kv,而

Id1 ?

100 M VA 3 ? 1 0 .5 kV 100 M VA 3 ? 0 .4 kV

? 5 .5 0 Ka

Id 2 ?

? 1 4 4 kA

(二)计算短路电路中各元件的电抗标幺值 1.电力系统的电抗标幺值:查附表 2 得 SN10-10II 型断路器的
S o c ? 5 0 0 MVA,因此
X1 ?
?

Sd S oc

?

100 M VA 500M VA

? 0 .2

2.架空线路的电抗标幺值:查表 4-1 得 X

0

? 0 .3 5 ? /

km,因此

X 2 ? X 0l

?

Sd Uc
2

? 0 .3 5( ? / km ) ? 4 km ?

100 M VA (1 0 .5 kV )
2

? 1 .2 7

3.电力变压器的电抗标幺值:查附表 1 得 U
X3 ? X4 ?
? ?

Z

% ? 4 .5, 因此

U Z % ? Sd 100 S N

?

4 .5 100

?

100 M VA 1 0 0 0 kV A

? 4 .5

(三)绘短路等效电路图如下: (附图 6) (四)求 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) ? X 1 ? X 2 ? 0 .2 ? 1 .2 7 ? 1 .4 7
? ? ?

2.三相短路电流周期分量有效值:
I k ?1 ?
(3)

Id1 X ? ( k ? 1)
?

?

5 .5 0 kA 1 .4 7

? 3 .7 4

kA

3.三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:
I
"( 3 )

? I ? ? I k ?1 ? 3.74
(3) (3)

kA

4.三相短路冲击电流:
i sh ? 2 .5 5 I
(3) "( 3 )

? 2 .5 5 ? 3 .7 4 kA ? 9 .5 4

kA

5.第一个周期三相短路全电流有效值:
I sh ? 1 .5 1 I
(3) "( 3 )

? 1 .5 1 ? 3 .7 4 kA ? 5 .6 5 kA

6.三相短路容量:
S k ?1 ?
(3)

3U c 1 I k ? 1 ?
(3)

3 ? 1 0 .5 kV ? 3 .7 4 kA ? 6 8 .0 MVA

(五) k ? 2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路 求 容量

1.总电抗标幺值:
X ? ( k ? 2 ) ? X 1 ? X 2 ? X 3 / 2 ? 0.2 ? 1.27 ? 4.5 / 2 ? 3.72
? ? ? ?

2.三相短路电流周期分量有效值:
Ik ?2 ?
(3)

Id 2 X ?(k ?2)
?

?

1 4 4 kA 3 .7 2

? 3 8 .7

kA

3.三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:
I
"( 3 )

? I ? ? I k ? 2 ? 3 8 .7 kA
(3) (3)

4.三相短路冲击电流:
i sh ? 1 .8 4 I
(3) "( 3 )

? 1 .8 4 ? 3 8 .7 kA ? 7 1 .2

kA

5.第一个周期三相短路全电流有效值:
I sh ? 1.09 I
(3) "( 3 )

? 1.09 ? 38.7 kA ? 42.2 kA

6.三相短路容量: SS 4-3 值I
(3) k

(3) k ?2

?

3U c 2 I k ? 2 ?
(3)

3 ? 0 .4 kV ? 3 8 .7 kA ? 2 6 .8 MVA

设某用户变电所 380V 母线的三相短路电流周期分量有效 LMY-80 ? 10,水**放。两相邻母线轴线

? 3 6 .5 kA。而母线采用

间距离为 200mm, 档距为 0.9m, 档数多于 2。 该母线上装有一台 500kW 的同步电动机, co s ?
? 1 时, ? ? 9 4 %

。试校验此母线的动稳定度。

解: (一)计算 380V 母线三相短路时所受的最大电动力 1.同步电动机的反馈冲击电流:查表 4-3 得 c ? 7.5, 而 K 因此
i sh . M ? c ? K sh . M ? I N . M ? 7 .5 ? 5 0 0 kW 3 ? 3 8 0V ? 0 .9 4 ? 6 .0 6
sh . M

? 1,

kA

2.380V 母线的三相短路冲击电流:
i sh ? 1 .8 4 I k
(3) (3)

? 1 .8 4 ? 3 6 .5 kA ? 6 7 .2 kA

3.380V 母线在三相短路时所受的最大电动力:
F
(3)

?
?

3 ( i sh ? i sh . M ) ?
(3) 2
3

l a

? 10

?7

N /A
3

2

3 ? (6 7 .2 ? 1 0 A ? 6 .0 6 ? 1 0 A ) ?
2

0 .9 m 0 .2 m

? 10

?7

N /A

2

=3526N (二)校验母线短路时的动稳定度 1.380V 母线在 F 作用时的弯曲力矩:
(3)

M ?

F

(3)

l

?

3 5 2 6 N ? 0 .9 m 10

? 317

N? m

10

2.该母线的截面系数:
W ? b h 6
2

?

(0 .0 8 m ) ? 0 .0 1 m
2

? 1 0 .6 7 ? 1 0

?6

m

3

6

3.该母线在三相短路时受到的计算应力:
?c ?
M W ? 317 N ? m 1 0 .6 7 ? 1 0
?6

m

3

? 2 9 .7 ? 1 0

6

Pa=29.7MPa

而 LMY 型母线的允许应力为 70MPa>29.7MPa,因此该母线满足短 路动稳定度的要求。 4-4 设*题 4-3 所述 380V 母线的短路保护动作时间为 0.5s,低

压断路器的断路时间为 0.05s。试校验此母线的热稳定度。 解:已知 I
(3) ?

? Ik
2

(3)

? 36.5 kA,并由附表

14 查得

C ? 8 7 A s / m m , t im a ? 0 .5 s ? 0 .0 5 s ? 0 .0 5 s ? 0 .6 s 。因此该母线的最小

热稳定截面为:
A m in ? 3 6 .5 ? 1 0 A
3

87 A s / m m

2

?

0 .6 s ? 4 2 0

mm

2

而母线实际截面为 80 ? 10 m m 短路热稳定度的要求。

2

? 800 m m ? 4 2 0 m m
2

2

,因此该母线满足

4-5

某用户变电所 10kV 高压进线采用三相铝芯聚氯乙烯绝缘
2

电缆,芯线截面为 50mm 。已知该电缆首端装有高压少油断路器,其 继电保护动作时间为 1.2s。电缆首端的三相短路电流 I 校验此电缆的短路热稳定度。 解:已知 I
(3) ? (3) k

? 2 .1 kA。试

? Ik

(3)

? 2 .1 kA,并由附表

14 查得 C

? 65 A s / m m

2

。而

t im a ? 1 .2 s ? 0 .2 s ? 1 .4 s。因此该电缆的最小热稳定截面为:
2 .1 ? 1 0 A
3

A m in ?

65 A s / m m

2

?

1 .4 s ? 3 8 m m ? 5 0 m m
2

2

由此可知该电缆满足短路热稳定度的要求。 4-6 某 220/380V 线路的计算电流为 56A,尖峰电流为 230A。该
(3) k

线路首端的三相短路电流 I 断器及其熔体的规格。

? 1 3 kA。 试选择该线路所装

RT0 型低压熔

解: (一)RT0 型熔断器熔体电流的选择 需满足的条件: 1. 2.
I N . F E ? I 30 ? 5 6 A
I N . F E ? K I p k ? 0 .5 ? 2 3 0 A=115A

因此熔体电流选择 120A。 (二)RT0 型熔断器规格的选择 需满足的条件: 1. 选择 U 2. 查附表 5,应选择 I
N .FU

U N .FU ? U N ? 3 8 0 ? 3 8 0 V。 I N . F U ? I N . F E ? 120 ? 2 0 0 A,即

V

A

N .FU

RT0-200 型熔断器。

3.校验断流能力:查附表 5,得 求
I oc ? I
"( 3 )

I o c ? 5 0 A,而按式(4-66)要

? Ik

(3)

? 1 3 kA,因此

RT0-200 型熔断器熔体电流需选

120A。 4-7 某 220/380V 线路的前一熔断器为 RT0 型,其熔体电流为

200A;后一熔断器为 RM10 型,其熔体电流为 160A。在后一熔断器出 口发生三相短路的 I 性的要求。 解:用 I 用I
N .FE 2 N .FE 1
(3) k

? 8 0 0 A。 试检验这两组熔断器能否实现保护选择

? 200

A 和I
(3) k

(3) k

? 800 A

查附表 5 的曲线得 t
2

1

? 7 s。

? 160

A 和I

? 800 A

查附表 4 的曲线得 t

?2

s。

由于 t

1

? 3t 2

,因此这两组熔断器能满足保护选择性的要求。

4-8 *题 4-6 所述线路如改装 DW16 型低压断路器。试选择该断 路器及其瞬时过电流脱扣器的电流规格,并整定脱扣器的动作电流。 解:查附表 3 得 DW16-630 型断路器,选其脱扣器额定电流
I N .O R ? 100A ? I 3 0 ? 4 I N .O R ?

56A。其瞬时脱扣电流为 300 ? 600A。现整定为
pk

400A ? 1 .3 5 I

? 1 .3 5 ? 2 3 0 A=310A,满足要求。

4-9

某用户拥有有功负荷 P

30

? 3 0 0 kW , co s ? ? 0 .9 2 。该用户

6kV 进

线上拟装设一台 SN10-10 型高压断路器,其主保护动作时间为 0.9s, 断路器断路时间为 0.2s,6kV 母线上的 I 器的规格。 解:该用户 6kV 进线上的计算电流为:
I 30 ? 3 0 0 kW 3 ? 6 kV ? 0 .9 2 ? 3 1 .4
(3) k

? 20

kA。试选择此高压断路

A

又根据 6kV 母线上的 I

(3) k

?

20kA,初步选择 SN10-10II/1000 型断

路器。由附表 2 知,其 I 满足要求。

N

? 1000 A ? I 30 ? 31.4 A

,I

oc

? 3 1 .5 kA ? I k

(3)

? 2 0 kA ,

该断路器的动稳定电流为 80kA,2s 热稳定电流为 31.5kA。由于
i sh ? 2 .5 5 ? 2 0 kA ? 5 1 kA ? 8 0 kA ,满足短路动稳定度要求;而
(3)

Ik

(3) 2

? t im a ? (20 kA ) ? (0.9 s ? 0.2 s ) ? 440( kA ) ? s ? (31.5 kA ) ? 2 s ? 1985( kA ) ? s
2 2

2

2

,也

满足短路热稳定度要求。因此选择 SN10-10II/1000 型断路器是合格 的。 4-10 *题 4-9 所示 6kV 进线上装设有两个 LQJ-10 型电流互感

器(A、C 相各一个) ,其 0.5 级的二次绕组接测量仪表,其中 1T1-A 型电流表消耗功率 3VA,DS2 型有功电能表和 DX2 型无功电能表的每一 电流线圈均消耗 0.7VA;其 3 级的二次绕组接 GL-15 型电流继电器,其 线圈消耗功率 15VA。 电流互感器二次回路接线采用 BV-500-1 ? 2.5mm
2

的铜芯塑料线。互感器至仪表、继电器的连线单向长度为 2m。试校 验此电流互感器是否符合准确级要求。 解:查附表 18 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 S 组连接的二次负荷为 S
2 (3) 2 ( 0 .5 )

? 0 .5 ? 3V A ? 2 ? 0 .7V A ? 2 .9V A 。3

级绕

? 1 5V A 。

互感器二次绕组至仪表、继电器的连接线消耗的功率为:
S W L ? I 2 N ? RW L ? (5 A ) ?
2 2

3 ? 2m 2 .5 m m ? 5 3 m /( ? ? m m )
2 2

? 0 .6 6V A

二次回路接头的接触电阻取为 R
2

XC

? 0 .1? , 其消耗功率为:

S X C ? (5 A ) ? 0.1? ? 2.5V A

因此互感器 0.5 级二次绕组的负荷为:
S 2 ( 0 .5 ) ? 2 .9V A ? 0 .6 6V A ? 2 .5V A ? 6 .0 6V A ? S 2 N ( 0 .5 ) ? 1 0V A

符合准确级要求。 互感器 3 级二次绕组的负荷为:
S 2 ( 3 ) ? 1 5V A ? 0 .6 6V A ? 2 .5V A ? 1 8 .2V A ? S 2 N ( 3 ) ? 3 0V A

也符合准确级要求。

第五章 供配电系统的接线、结构 及安装图 *题解答
5-1 试按发热条件选择 220/380V 的 TN-S 线路中的相线、N 线 和 PE 线的导线截面(导线均采用 BLV-500 型)和埋地敷设的穿线硬 塑料管(PC)的内径。已知该线路的计算电流为 140A,敷设地点环 境温度为 30 C。
?

解: (一)相线截面的选择 查附表 16-5 得 30 C 时 5 根截面为 120mm 的 BLV-500 型铝芯塑
? 2

料线穿 PC 管的允许电流 I

al

? 1 4 9 A ? I 30 ? 1 4 0 A

,穿管内径为 PC80mm。

(二)N 线截面的选择 按A
0

? 0 .5 A? ? 0 .5 ? 1 2 0 m m ? 6 0 m m
2

2

选择,选 A

0

? 70

mm 。
2

(三)PE 线截面的选择 按A
PE

? 0 .5 A? ? 0 .5 ? 1 2 0 m m ? 6 0 m m
2

2

选择,选 A

PE

? 7 0 mm

2



因此所选导线和穿线管为: BLV-500-3 ? 120-1 ? 70+PE70) -PC80。 5-2
? ? 8 5 .5 %

有一条 380V 的三相线路,供电给 16 台 4kW、cos ?

? 0 .8 7



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 BLX-500 型导线截面(已知当地环境温度为 30 C) ,并校验其机械强度和电压损耗(允许电压损耗为 5%) 。
?

解: (一)按发热条件选择导线截面 线路的计算电流为:
I 30 ? 1 6 ? 4 ? 1 0 W ? 0 .7
3

3 ? 3 8 0V ? 0 .8 7 ? 0 .8 5 5
?

? 9 1 .5 A

查附表 16-1, 30 C 时明敷的 BLX-500 型导线截面为 25mm 时的 得
2

I al ? 1 0 2 A ? I 30 ? 9 1 .5 A

,即选择导线为 BLX-500-3 ? 25。

(二)校验导线的机械强度 查附表 21,知室内明敷或穿管的绝缘铝线的最小允许截面均为 2.5mm 。现导线截面为 25mm ,当然满足机械强度要求。
2 2

(三)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 16 ? 4 kW
? 6 4 kW

负荷集中在线路长 50m-15m=35m 的末端来计算其线路 由附表 13 查得 BLX-500-3 ? 25 导线的电阻 (按线距 100mm 计) 。而线路的有功功率

的电压损耗。

R 0 ? 1 .3 1? / km , X 0 ? 0 .2 5 1? / km

p ? 64 kW;线路的无功功率 q ? 64 kW ? 0.57 ? 36.5 kvar。因此
pR ? qX UN (6 4 kW ? 1 .3 1? / km ? 3 6 .5 k var ? 0 .2 5 1 ? / km ) ? 3 5 m 3 8 0V

?U ?

?

? 8 .5 7

V

?U % ?

8 .5 7 V 3 8 0V

? 1 0 0 % ? 2 .2 6 % ? ? U a l % ? 5 %

完全满足允许电压损耗要求。

第六章供配电系统的保护
6-1

*题解答

某 10kV 线路, 采用两相两继电器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,末端为 1kA。试整定该线路采用的 GL-15/10 型 电流继电器的动作电流和速断电流倍数,并校验其保护灵敏度。 解: (一)GL15/10 型继电器动作电流的整定 按式 (6-9) 计算, 其中 I /5=40, 因此 I
op

L . m ax

? 1 8 0 A, rel ? 1.3, K w ? 1, K re ? 0.8, K i ? K
? 1 8 0 A ? 7 .3

200

?

K rel K w K re K i

I L . m ax ?

1 .3 ? 1 0 .8 ? 4 0

A。 动作电流整定为 8A。

(二)速断电流的整定 按式 (6-19) 计算, 其中 I 因此 I
qb

k . m ax

? I k ? 2 ? 1kA , K rel ? 1.5, K w ? 1, K i 200 / 5 ? 40,
(3)

?

K rel K w Ki

I k . m ax ?

1 .5 ? 1 40

? 1 0 0 0 A ? 3 7 .5

A。因此速断电流倍数为:

K qb ?

I qb I op

?

3 7 .5 A 8A

? 4 .5

(三)保护灵敏度的校验 1.过电流保护灵敏度的校验:按式(6-16)计算,其中
I k . m in ? 0 .8 6 6 I k ? 2 ? 0 .8 6 6 ? 1 0 0 0 A ? 8 6 6 A , K w ? 1, K i ? 2 0 0 / 5 ? 4 0, I o p ? 8 A , 因此
(2) (3)

Sp ?

K w I k . m in K i I op

(2)

?

1? 866 A 40 ? 8 A

? 2 .7 ? 1 .5

满足保护灵敏度要求。 2.速断电流保护灵敏度的校验:按式(6-20)计算,其中
Ik
(2)

? 0 .8 6 6 I k ?1 ? 0 .8 6 6 ? 2 8 0 0 A ? 2 4 2 5 A , K w ? 1, K i ? 4 0, I q b ? 3 7 .5 A , 因此
(3)

Sp ?

K wIk

(2)

?

1? 2425 A 4 0 ? 3 7 .5 A

? 1 .6 ? 1 .5

K i I qb

但S

p

? 2, 因此只能说基本满足速断保护灵敏度的要求。

6-2

现有前后两级反时限过电流保护,都采用 GL-15 型过电流

继电器,前一级按两相两继电器接线,后一级按两相电流差接线。后 一级继电器的 10 倍动作电流的动作时间已整定为 0.5s,动作电流已 整定为 9A,而前一级继电器的动作电流已整定为 5A。前一级 电流互 感器的电流比为 100/5A,后一级电流互感器的电流比为 75/5A。后一 级线路首端的 I
(3) k

? 400

A。试整定前一级继电器的 10 倍动作电流的动

作时间(取 ? t ? 0.7 s) 。 解:1.后一级继电器 KA2 在 I 倍数 通过的电流: 动作电流倍数: 2.KA2 继电器在
Ik
(3) (3) k

? 400

A 时通过的电流及动作电流

I k ( KA 2) ?

3 ? 400 A 75 / 5

? 46

A

n2 ?
? 400
?5

46 A 9A

?5

A 时的实际动作时间 及 10 倍动作电流动作时间 t
2

查附表 22 曲线,在 n 实际动作时间 t
' 2

2

? 0 .5 s

时,

? 0.6

s。

3.前一级继电器 KA1 的实际动作时间 按 ? t ? 0.7 s 计,KA1 的实际动作时间 t 4.KA1 在 I
(3) k ' 1

? 0 .6 s ? 0 .7 s ? 1 .3 s。

? 400

A 时通过的电流及动作电流倍数
I k ( K A 1) ? ? 20 100 / 5 20 A n1 ? ? 4 5A 400 A

通过的电流: 动作电流倍数:

A

5.前一级继电器 KA1 的 10 倍动作电流动作时间 按实际动作时间 t
' 1

? 1 .3 s

和动作电流倍数 n

1

? 4 去查附表

22 曲线,

得其 10 倍动作电流动作时间应为 t ? 0.8 s, 即前一级继电器的 10 倍动 作电流动作时间应整定为 0.8s。 6-3 某企业 10kV 高压配电所有一回高压配电线供电给一车间

变电所。 该高压配电线拟装设由 GL-15 型电流继电器组成的反时限过 电流保护和电流速断保护,两相两继电器接线。已知安装的电流互感 器电流比为 160/5A。高压配电所的电源进线上装设的定时限过电流 保护的动作时间已整定为 1.5s。高压配电所母线的三相短路电流
I k ? 1 ? 2 .8 6
(3)

kA。车间变电所的 380V 母线的三相短路电流 I

(3) k ?2

? 2 2 .3 kA。

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 时间及其速断电流倍数,并检验其灵敏度(建议变压器 I
L . m ax

? 2 I 1 N .T

) 。

解: (一)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:
I 1 N .T ? 1 0 0 0 kV A 3 ? 1 0 kV ? 5 7 .7

A

通过高压配电线的最大负荷电流:
I L . m ax ? 2 I 1 N .T ? 2 ? 57.7 A ? 115.4

A

取K

rel

? 1.3, K w ? 1, K re ? 0.8, K i ? 160 / 5 ? 32
I op ( 2 ) ? K rel K w K re K i I L . m ax ? 1 .3 ? 1 0 .8 ? 3 2

,因此 A

? 1 1 5 .4 A ? 5 .8 6

故 GL-15/10 型继电器动作电流整定为 6A。 (二)该继电器的 10 倍动作电流动作时间的整定 在 k ? 2 短路时继电器的实际动作时间 t ? 1.5 s ? 0.7 s ? 0.8 s。按
n2 ? Ik ?2 I op ( 2 )
'( 3 )

?

8 5 0 A ? (0 .4 / 1 0 .5) 6A

? 5 .4 和 t ? 0.8 s

查附表 22,其 10 倍动作电流

动作时间应整定为 1.1s。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 0.5s。 (三)该继电器速断电流的整定 取K
(3)

rel

? 1 .5, K w ? 1, K i ? 1 6 0 / 5 ? 3 2, 而

I k . m ax ? I k ? 2 ? 0.4 / 10.5 ? 22.3 kA ? 0.4 / 10.5 ? 0.85 kA ? 850
I qb ? K rel K w Ki I k . m ax ? 1 .5 ? 1 32 ? 850 A ? 40

A,因此

A

速断电流倍数

n ?

I qb I op ( 2 )

?

40 A 6A

? 6 .7

(四)过电流保护的灵敏系数 取K
(2)

w

? 1, K i ? 1 6 0 / 5 ? 3 2, 而
(3)

I k . m in ? 0 .8 6 6 I k ? 2 ? (0 .4 / 1 0 .5) ? 0 .8 6 6 ? 8 5 0 A ? 7 3 6

A, I

op

?6

A,因此

Sp ?

1? 736 A 32 ? 6 A

? 3 .8 ? 1 .5

满足过电流保护灵敏度要求。 (五)电流速断保护的灵敏系数 取K
w

? 1, K i ? 1 6 0 / 5 ? 3 2, 而 I k

(2)

? 0.866 I k ?1 ? 0.866 ? 2860 A ? 2477
(3)

A,

I q b ? 4 0 A,因此

Sp ?

1? 2477 A 32 ? 40 A

? 1 .9 2 ? 2

基本满足电流速断保护灵敏度的要求。 6-4 某用户有一座二类防雷建筑物,高 10m,其屋顶最远的一

角距离高 50m 的烟囱有 15m 远。 烟囱*沧坝幸桓 2.5m 高的避雷针。 试检验此避雷针能否保护这座建筑物。 解:查表 6-2 得二类防雷建筑物的滚动半径为 45m,而

h ? 5 0 m ? 2 .5 m ? 5 2 .5 m , h x ? 1 0 m , 因此由式(6-29)可求得建筑物屋顶水*

面上的保护半径为:
rx ? 5 2 .5 ? (2 ? 4 5 ? 5 2 .5) m ? 1 0 ? (2 ? 4 5 ? 1 0 ) m ? 1 6 .1 m ? 1 5 m

因此烟囱上的避雷针能保护这一建筑物。 6-5 有一 50kVA 的配电变压器低压中性点需进行接地。已知可

利用的自然接地体电阻为 25 ? ,而接地电阻要求不大于 10 ? 。试确 定垂直接地体的钢管和连接扁钢尺寸。已知该地的土壤电阻率为 150 ? .m,单相短路电流可达 2.5kA,短路电流持续时间可达 1.1s。 解: (一)需补充的人工接地电阻值
RE ? 25? ? 10? 25? ? 10? ? 1 6 .7 ?
? 1 5 0 ? .m

(二)每根长 2.5m、直径 50mm 钢管埋入地下( ? 地电阻值
R E (1) ? 1 5 0 ? .m 2 .5 m ? 60?

)的接

(三)确定接地钢管数及接地方案 根据 R
E (1)

/ R E ? 6 0 / 1 6 .7 ? 4

,再考虑接地管之间的屏蔽效应,可初

步选 5 根直径 50mm、 2.5m 的钢管一排打入地下,管间距离 5m,管间 长 用 40 ? 4 m m 的扁钢相连。
2

(四)接地装置的短路热稳定度校验 按式(6-49)计算其满足单相短路热稳定度的最小允许截面:
A m in ? Ik
(1)

tk

?

2500 ? 70

1 .1

m m ? 37
2

mm
2

2

70

现在连接扁钢截面为 A ? 4 0 ? 4 m m 稳定度要求。

2

? 1 6 0 m m ? A m in

, 因此满足短路热

第七章 供配电系统的二次回路及其 自动装置 *题解答
某供电给高压并联电容器的线路上, 装有一只无功电能表和三 只电流表,如图 7-23 所示。试按中断线表示法(即相对标号法)在 图 7-23(b)上标注出图 7-23(a)所示的仪表和端子排的端子代号。 (附图 7) 图 7-23(a)

(附图 8)

图 7-23(b)

解:将端子代号直接标注在图 7-23(b)上。PA1:1 标 X:1; PA1:2 标 PJR:1; PA2:1 标 X:2;PA2:2 标 PJR:6; PA3:1 标 X:3; PA3:2 标 PJR:8; PJR:1 标 PA1:2; PJR:2 标 X:5; PJR: 3 标 PJR:8; PJR:4 标 X:7; PJR:6 标 PA2:2; PJR:7 标 X:9; PJR:8 标 PJR:3 和 PA3:2; X:1 标 PA1:1; X:2 标 PA2:2; X:3 标 PA3:1; X:4 与 X:3 并联后接地; X:5 标 PJR:2; X:7 标 PJR:4; X:9 标 PJR:7。

第八章
8-1

电气照明

*题解答
2

某大件装配车间的面积为 10 ? 30m ,顶棚离地 5m,工作面

离地 0.75m。现拟采用 GC1-A-2G 型工厂配照灯(装 GGY-125 型荧光 高压灯)作为车间一般照明。灯从顶棚吊下 0.5m。车间顶棚、墙壁 和地面的反射比分别为 50%、30%和 20%,减光系数(维护系数)可取

0.7。试用利用系数法确定灯数,并进行合理布置。 解:查附表 27 得此车间工作面上标准照度应为 E 该车间的室空间比,由式(8-9)得:
RCR ? 5 hRC ( a ? b ) a ?b
c av

? 2 0 0 lx



?

5 ? (5 ? 0 .5 ? 0 .7 5) ? (1 0 ? 3 0 ) 10 ? 30

? 2 .5

利用 R C R ? 2.5 和 ?

? 50%

、?

w

? 30%

、?

f

? 20%

查附表 29 得灯具

利用系数 u ? 0.47 ,该灯的光通量 ? 得灯数:
n ? E av ? A u ? K ?? ?

? 4750 lm。因此由式(8-11)可求

200 ? 10 ? 30 0 .4 7 ? 0 .7 ? 4 7 5 0

? 38

可选用 36 盏灯均匀矩形布置, 车间纵向每隔 3m 一排安装 4 盏灯, 共 9 排,每排中间灯距 2.5m,边灯距墙壁 1.25m。 8-2 试用概算曲线法重作*题 8-1。
c

解: 根据 ?
2

? 50%
2

? 、

w

? 30%

? 、

f

? 20%

及 h ? 5 m ? 0.5 m ? 0.75 m ? 3.75 m、
? 1 8 (其

A ? 10 ? 30 m ? 300 m

,查附表 29 的灯具概算曲线得 N
av

E a v ? 1 0 0 lx

) 。而实际 E
n ?

? 2 0 0 lx

,因此实际灯数为:

2 0 0 lx 1 0 0 lx

? 18 ? 36

与*题 8-1 结果相同。 8-3 试选择图 8-30 所示 220V 照明线路的 BLV-500 型导线截面。 已知全线导线截面一致,明敷,全线允许电压损耗为 3%。该地环境 温度为+30 C。
?

(附图 9)

图 8-30
? 5(W / m ) ? 60 m ? 300 W

解:将线路末端 60m 长的均匀分布负荷 p

2



集中于该分布负荷线段的中点,即以上线路改为下图所示。

(附图 10) 因此可按式(8-13)计算其导线截面( C
A? ?M C ? ? U al % ? 7 .7 4 ( kW ? m / m m ) ? 3
2

? 7 .7 4 kW ? m / m m

2

) :

4 kW ? 7 0 m ? 0 .3 kW ? 1 2 0 m

? 1 3 .6 m m

2

故选用 BLV-500-1 ? 16 型铝芯塑料导线。

第九章 安全用电、节约用电和 计划用电 *题解答
9-1 试分别计算 S9-500/10 型配电变压器(均为 Yyn0 联结)的
q

经济负荷率(取 K

? 0 .1 ) 。

解:(一)S9-500/10 型变压器的经济负荷率 查附表 1-1 得其 ? P (3-29)可得:
?Q0 ? 1 100 ? 5 0 0 kV A ? 5 k var ? 5 0 0 0 var
0

? 9 6 0W , ? Pk ? 5 1 0 0W , I 0 % ? 1, U Z % ? 4, 因此按式

按式(3-40)可得:
?QN ? 4 100 ? 5 0 0 kV A ? 2 0 k var ? 2 0 0 0 0 var

由此按式(9-4)可求得此变压器(T1)的经济负荷率:
K ec .T 1 ? ? P0 ? K q ? Q 0 ? Pk ? K q ? Q N ? 9 6 0 ? 0 .1 ? 5 0 0 0 5 1 0 0 ? 0 .1 ? 2 0 0 0 0 ? 0 .4 5 3

(二)S9-800/10 型变压器的经济负荷率 查附表 1-1 得其 ? P 式(3-39)可得:
?Q0 ? 0 .8 100 ? 8 0 0 kV A ? 6 .4 k var ? 6 4 0 0 var
0

? 1 4 0 0W , ? Pk ? 7 5 0 0W , I 0 % ? 0 .8, U Z % ? 4 .5, 因此按

按式(3-40)可得:

?QN ?

4 .5 100

? 8 0 0 kV A ? 3 6 k var ? 3 6 0 0 0 var

由此按式(9-4)可求得此变压器(T2)的经济负荷率:
K ec .T 2 ? ? P0 ? K q ? Q 0 ? Pk ? K q ? Q N ? 1 4 0 0 ? 0 .1 ? 6 4 0 0 7 5 0 0 ? 0 .1 ? 3 6 0 0 0 ? 0 .4 2 9

9-2

某变电所有两台 Dyn11 联结的 S9-630/10 型配电变压器并

列运行,而变电所负荷只有 520kVA。问是采用一台还是两台运行比较 经济合理?(取 K
q

? 0 .1)

解:查附表 1-1 得 S9-630/10 型变压器的
? P0 ? 1 3 0 0W , ? Pk ? 5 8 0 0W , I 0 % ? 3, U Z % ? 5, 而

?Q0 ? ?QN ?

3 100 5 100

? 6 3 0 kV A ? 1 8 .9 k var ? 1 8 9 0 0 var ? 6 3 0 kV A ? 3 1 .5 k var ? 3 1 5 0 0 var

因此按式(9-3)可求得变压器的经济负荷为:
S ec .T ? 6 3 0 kV A ? 1 3 0 0 ? 0 .1 ? 1 8 9 0 0 5 8 0 0 ? 0 .1 ? 3 1 5 0 0 ? 3 7 6 kV A

由于变电所负荷 520kVA 大于经济负荷 376kVA,因此以两台变压 器并列运行比较经济合理。 9-3 现有 BWF10.5-30-1 型并联电容器 18 台,采用高压断路器

控制, 并采用 GL15 型电流继电器的两相两继电器接线的过电流保护。 试选择电流互感器的电流比,并整定 GL15 型继电器的动作电流。 解: (一)选择电流互感器的电流比 并联电容器采用 Y 联时一次侧的电流为:
I N .C ? 3 0 k var ? 1 8 3 ? 1 9 kV ? 3 1 .2

A 的 1.5 ? 2 倍,因此电流互

由于电流互感器一次电流一般应为 I

N .C

感器的电流比宜选为 75/5A。 (二)整定 GL15 型电流继电器的动作电流 按式(9-12)计算其动作电流,取 K 此
I op ? K rel K w Ki ? I N .C ? 2 .5 ? 1 15
rel

? 2.5, K w ? 1, K i ? 75 / 5 ? 15. 因

? 3 1 .2 A ? 5 .2

A

故继电器的动作电流整定为 5A。

[注] 以上附图另寄。




友情链接: