《工廠供電-第三版》劉介才-課后習題詳細答案

《工廠供電》

、

第Afr二-版HrC

劉介才主編

課后習題解答

2014年8月

第一章習題解答

1-1試確定圖1-25所示供電系統(tǒng)中的變壓器T1和線路WLl、WL2的額定電壓

圖1-25習題1-1的供電系統(tǒng)

解：1.變壓器T1的一次側額定電壓：應與發(fā)電機G的額定電壓相同，即為kV。

變壓器T1的二次側額定電壓應比線路WL1末端變壓器T2的一次額定電壓高

10%,即為242kV。因此變壓器T1的額定電壓應為/242kV。

2.線路WL1的額定電壓:應與變壓器T2的一次額定電壓相同，即為220kV。

3.線路WL2的額定電壓:應為35kV,因為變壓器T2二次側額定電壓為kV,

正好比35kV高10%。

1-2試確定圖卜26所示供電系統(tǒng)中的發(fā)電機和各變壓器的額定電壓

圖1-26習題1-2的供電系統(tǒng)

解：1.發(fā)電機G的額定電壓應比6kV線路額定電壓高5%,因此發(fā)電機G的額定

電壓應為kV。

2.變壓器T1的額定電壓：一次額定電壓應與發(fā)電機G的額定電壓相同，因此

其一次額定電壓應為6kVoT1的二次額定電壓應比220/380V線路額定電壓高

10%,因此其二次額定電壓應為kV。因此變壓器T1的額定電壓應為6/kV。

3.變壓器T2的額定電壓；其一次額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同，即其

一次額定電壓應為kV。T2的二次額定電壓應比110kV電網電壓高10%,即其

二次額定電壓應為121kVo因此變壓器T2的額定電壓應為/121kVo

4.變壓器T3的額定電壓：其一次額定電壓應與110kV線路的額定電壓相同，即

其一次額定電壓應為110kV。T3的二次額定電壓應比10kV電壓高10%,即其

二次額定電壓應為11kVo因此變壓器T3的額定電壓應為110/11kV。

1-3某廠有若干車間變電所，互有低壓聯絡線相連。其中某一車間變電所裝有一

臺無載調壓型配電變壓器，其高壓繞組有+5%、0、-5%三個電壓分接頭，現調在

主接頭“0”的位置（即UG運行。但是白天生產時，低壓母線電壓只有360V

（額定電壓為380V）,而晚上不生產時，低壓母線電壓又高達415V。試問此變電

所低壓母線晝夜電壓偏差范圍（％）為多少宜采取哪些改善措施

解：1.變電所低壓母線晝夜的電壓偏差范圍：

該變電所白天的電壓偏差按式（1-2）計算為：

該變電所晚上的電壓偏差按式（1-2）計算為：

因此該變電所晝夜的電壓偏差范圍為％-

2.改善該變電所低壓側電壓質量的措施：

為了改善該變電所的電壓質量，該變電所主變壓器的主接頭宜切換至“-5%”

的位置運行，而晚上則宜切除主變壓器，投入低壓聯絡線，由臨近車間變電所供

電。

1-4某10kV電網，架空線路總長度40km,電纜線路總長度23km。試求次中性

點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的接地電容道路，并判斷此系統(tǒng)的中性點需

不需要改為經消弧線圈接地。

解：1.該系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的接地電容電流：

按式(1-7)計算為：

2.判斷該系統(tǒng)中性點是否需要改變運行方式：

由于，c<30A,因此該系統(tǒng)不必改為中性點經消弧線圈接地的運行方式。

第二章習題解答

2-1已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有額定電壓380V的三相電動機15kWl

臺，llkW3臺，臺,4kW15臺,其他更小容量電動機容量共35kWo試分別用需要系

數法和二項式法計算其時、030、S30和

解：1.用需要系數法計算

此機床組電動機的總容量為

查附錄表1中“小批生產的金屬冷加工機床電動機”項，得解=0.16~0.2(取)

,cos°=0.5,tan。=1.73,因此可求得：

1)有功計算負荷

按式(2-10)得

2)無功計算負荷

按式(2-11)得

3)視在計算負荷

按式(2-12)得

4)計算電流按式(2-13)得

2.用二項式法計算

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

而設備總容量為Pe=203kW

x臺最大容量的設備容量為

1)有功計算負荷

按式(2-21)得

2)無功計算負荷

按式(2-11)得

3)無功計算負荷

按式(2-12)得

4)計算電流按式(2-13)得

2-2某380V線路供電給1臺132kWY型電動機，其效率〃=91%,功率因數

cos0=0.9。試求該線路的計算負荷勺、。30、%和品。

解：此臺電動機功率為？=132KW,由于是單臺設備，

所以，/〃=132/0.91=145碗

2-3某機械加工車間的380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床組電動機30

臺共85kW(其中較大容量電動機有UkWl臺，臺，4kW6臺，其他為更小容量電動

機)。另外有通風機3臺，共5k%電葫蘆1個，3kW(s=40%)。試分別按需要系

數法和二項式法確定各組的計算負荷及總的計算負荷及、2心S3。和4。

解：1.用需要系數法計算

1)金屬切削機床組：

查附錄表1,取K〃=0.25,cos夕=0.5,tan夕=1.73,已知P?=85ZW因此

2)通風機組：查附錄表1,取K」=0.8,cos0=0.8,tan°=0.75,因此

3)電葫蘆組：查附錄表1,MX^=0.15,coscp=0.5,tan=1.73,￡=40%,因

此

因此380V線路上的總計算負荷為(取K“=O.95,K&=0.97)

2.用二項式法計算

先求各組的也和叱

1)金屬切削機床組：查附錄表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)通風機組：查附錄表1,取h=0.65,c=0.25,cos0=O.8,tan0=0.75,故

3)電葫蘆組：查附錄表1,取b=O.O6,c=O.2,cos0=O.5,tan0=1.73,故

折算到￡-25%時的心⑶’

以上各組設備中，附加負荷以叱⑴為最大，因此總計算負荷為

1.需要系數法計算結果列成電力負荷計算表。

序設備名稱臺設備容需要costan4>計算負荷

號數量系數

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

Pe/KWKd

1機床組3085

2通風機35435

3

3電葫蘆1

4總計34

5取心二

2.二項式法計算結果列成電力負荷計算表。

序設備名稱臺數設備容量二項式COStan計算負荷

號系數b/c6<b

PePxPeQ30S3013

n或

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

)

n/x

1機床組30/85

5

2通風機35

(k=25%)

3電葫蘆13<\=40%)

(€=40%)

4總計34

2-4現有9臺220V單相電阻爐，其中4臺4kW,3臺，2臺2kWo試合理分配上

列各電阻爐于220/380V的TN-C線路上，并計算其計算負荷%、烏。、和人。。

解：單相電阻爐按其容量盡可能三個相均衡分配，因此4臺4kW的可將3臺分別

接于A相，B相和C相，另一臺接于A相，3臺的可接于B相，2臺2kW的可接于

C相。

三個相負荷基本平衡，等效三相計算負荷按容量最大的B相負荷的3倍計算。

查附表1得K」=O.77,cos0=l,tanp=O,因此

2-5某220/380V線路上，接有如表2-5所列的用電設備。試確定該線路的計算

負荷Ao、。30、$30和，30°

表2-5習題2-5的負荷資料

設備名380V單頭手動弧焊機220V電熱箱

稱

接入相ABBCCAABC

序

設備臺112211

數

單臺設21kVA17kVA3kW6kW

備(￡(￡(e=50%)

容量=65%)=100%)

解：1.弧焊機各相的計算負荷

1）將接于AB相間的1臺21kVA（￡=65%）換算成￡=100%時的有功容量（kW）。

由附錄表1查得其COSQ=0.35,因此按式（2-15）可得其有功容量為：

2）將接于BC相間的1臺17kVA（￡=100%）換算成相同￡的有功容量（kW）。

其cos@=0.35,因此其有功容量為：

3）將接于CA相間的2臺（￡=50%）換算成￡=100%時的有功容量（kW）。其

cos0=0.35,因此其有功容量為：

4）弧焊機換算至各相的有功和無功容量：由表2-3查得cos0=Q35時的功率

換算系數

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）可得各相的有功和無功容量為：

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）弧焊機各相的有功和無功計算負荷：

查附錄表1得其儲=0.35,因此各相的有功和無功計算負荷為：

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.電熱箱各相的計算負荷

1)A相電熱箱的有功和無功計算負荷：

查附錄表1得K4=0.7,cos/=l,tan/=0,因此

2)B相電熱箱的有功和無功計算負荷：

3)C相電熱箱的有功和無功計算負荷：

3.線路上總的計算負荷

1)各相總的有功和無功計算負荷：

A相勺3=/.八⑴+/泊⑵=2.13AW+4.2AW=6.33攵W

B相勺.廣勺毋⑴+勺下⑵=2O9ZW+4.2ZW=6.29W

C相F\(}C=Roan+%"⑵=1.73kW+3.15kW=4,SSkW

2)總的等效三相計算負荷：由以上計算結果看出，A相的有功計算負荷最大,

因此取A相來計算總的等效三相計算負荷：

2-6有一條長2km的10kV高壓線路供電給兩臺并列運行的電力變壓器。高壓線

路采用LJ-70鋁絞線，等距水平架設，線距1m。兩臺變壓器均為S9-800/10型，

Dynll聯結，總的計算負荷為900kW,cose=0.86,7_=4500h。試分別計算此高壓

線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。

解：1.高壓線路的功率損耗和年電能損耗計算

1)LJ-70鋁絞線的電阻及其有功功率損耗：查附錄表3得4=0.48C/碗。因

此總電阻

R=0.48（。/七九）x2km=0.96Q。

線路計算電流為

因此該線路的有功功率損耗按式(2-36)為：

2)LJ-70鋁絞線的電抗及其無功功率損耗：由于線路為等距水平架設，線距

a—\m,故其線間幾何均距%,=1.26〃=1.26m。查附錄表12得X。=O.36C/km。線路

總電抗X=0.36(Q/h?7)x2hn=0.72Q。

因此線路的無功功率損耗按式(2-36)為：

3)高壓線路的年電能損耗計算

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

路的年電能損耗為：

23

△叱M=3x60.4x0.96x3000x10-3kWh=x10

2.變壓器的功率損耗和年電能損耗計算

1)變壓器的有功功率損耗:按式(2-45)近似計算，其中

§30=//cos(p=90(UW/0.86=1MlkVA,故

2)變壓器的無功功率損耗:按式(2-46)近似計算可得

3)變壓器的年電能損耗計算：

全年的鐵損按式(2-50)計算，查附錄表8得△成=1.4如V,因此

全年的銅損按式(2-51)計算,查附錄表8得A%=7.5W,而

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

由此可得變壓器的年電能損耗按式(2-52)計算為：

2-7某降壓變電所裝有一臺YynO聯結的S9-1000/10型電力變壓器，其二次側

(380V)的有功計算負號為720kW,無功計算負荷為580kvar。試求此變電所一次

側的計算負荷及其功率因數。如果功率因數未達到，問此變電所低壓母線上需裝

設多少容量的并聯電容器才能滿足要求［注：變壓器功率損耗按式(2-40)和式

(2-44)計算。］

解：1.變電所一次側的計算負荷和功率因數

1)變電所變壓器的視在計算負荷和變壓器功率損耗：

變壓器二次側的視在計算負荷為

變壓器的負荷率￡為：(3=S30/SN=924.5kVA/1000/rVA=0.925

查附錄表1的變壓器的△《=17003w,A%=10300W,/O=0.7%,UK=4.5%

按式(2-40)得

按式(2-44)得

2)變電所一次側的計算負荷：

3)變電所一次側的功率因數：

h625.5kvar_,

因tan6=三亞=-------=0.856

勺」730.5ZW

所以cos0=0.76

2.按一次側cos。提高到，二次側cos。提高到低壓側需裝設的并聯電容器容

量計算

1)現低壓側的功率因數:

580%var八…

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

2720&W

所以cos(p2=0.78

2)按cos。2提高到計算,低壓側需裝設的并聯電容器容量：按式(2-48)計算為

2-8某廠的有功計算負荷為4600kW,功率因數為。現擬在該廠高壓配電所10kV

母線上裝設型并聯電容器，使功率因數提高到，問需裝設多少個裝設電容器以

后，該廠的視在計算負荷為多少比未裝設電容器時的視在計算負荷減少了多少

解：1.需裝設的電容器容量和個數

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

電容器容量為：

需裝BWF10.5-30-1型電容器個數為：

2.無功補償后減少的視在計算負荷

無功補償后的視在計算負荷為：

而補償前的視在計算負荷為：

因此補償后減少的計算負荷為：

2-9某車間有一條380V線路，供電給表2-6所列5臺交流電動機。試計算該線

路的計算電流和尖峰電流。(提示：計算電流在此可近似地按下式計算：

/102Kx￡〃，式中K,建議取。)

表2-6習題2-9的負荷資料

參數電動機

MlM2M3M4M5

額定電流2030

/A

啟動電流34140227165

/A

解：取勺=0.9,因此該線路的計算電流為

由上表可以看出，M3的面-/“=2274-32.4A=194.6A為最大，因此該線路的

尖峰電流為:

第三章習題解答

3-1有一地區(qū)變電站通過一條長7km的lOkV架空線路供電給某工廠變電所，該

變電所裝有兩臺并列運行的YynO聯結的S9-1000型變壓器。已知地區(qū)變電站出口

斷路器為SN1O-IO型。試用歐姆法計算該工廠變電所lOkV母線和380V母線的短

路電流優(yōu))、/⑶、/7、婢、璟及短路容量￡%并列出短路計算表。

解：

1.計算k-1點處的短路電流和短路容量(Ucl=)

1)計算k-1短路電路中各元件的電抗及總電抗

①電力系統(tǒng)的電抗：X1=—=0.37Q

Ss300MVA=

②架空線路電抗：X2=Xol=(^/km)X7km=Q

③繪kT點短路的等效電路如下，計算其總阻抗為：

2)計算kT點短路電流和短路容量

①短路電流周期分量有效值：J產=〒生一=那二=215kA

K百x2.82Q

②短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：⑶=/，&=/0⑶=2.15kA

③沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：

④短路容量：

2)計算k-2點的短路電流和短路容量(Ucl=)

1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗

①電力系統(tǒng)的電抗：X1=^=(04ZV)=5.33x10-0

S%300MVA

②架空線路電抗：X；=Xolf^-l=(Q/km)X7kmf-1=35.4xl0^Q

J(10引

3

③電力變壓器的電抗：Xs=X4=^^.^-==—X—=7.2xlO-Q

34

100SN1001000

④繪k-2點短路的等效電路如下：

計算其總阻抗為；

2）計算短路電流和短路容量

①短路電流周期分量有效值：〃20）=1°—=廠—二

x

V3X2vJ…-2）V376.73xW'Q

②短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：〃⑶=〃⑶=30.1kA

③沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：

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

短路計算表如下表所示:

短路計算點短路電流/kA短路容量/MVA

k-l

k-2

3-2試用標幺制法重作習題3-1。

解：1.確定基準值

取Sd=100MV?A,&尸Uc尸，必2二二

100A/VA

而=5.5()比4

6X10.5&V

2.計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值

1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值:Xr=100MV?A/300MV?A=

2）架空線路電抗標幺值：X；=X7kmX100MV?A/2=

45100MVM

3）電力變壓器的電抗標幺值：X=X；=X=4.5

3100xl000Z:VM

畫出等效電路如下，

3.計算k-l點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量

D計算總電抗標幺值為：x*z（K.i）=xr+x2*=+=

2）短路電流周期分量有效值：IK9=以」=注絲=2.15kA

X2Kf。8。8。

3）其它三相短路電流：

4）短路容量：

4.計算k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量

1）計算總電抗標幺值為：

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母線三相短路時所承受的最大電動力

由題可知，380V母線的短路電流/『）_36.5抬，埸）-67.2公；而接于380V母線的

同步電動機額定電流為：

IN??=500kW/（6X380vX1X=

由于母線上接有大于lOOKw的同步電動機，因此驗算母線的短路動穩(wěn)定度應

計入同步電動機反饋電流的影響。查表3-3得C=,因此該電動機的反饋電流沖擊

值為:ish?M=CKsh?xIN?M=X1XkA=kA

因此母線在三相短路時所受到的最大電動力為

272

F⑶二百（ish⑶+iSh-M）X107/aN/A

=V3+X103XX107

=4190N

2.校驗母線短路時的動穩(wěn)定度

母線在F⑶作用時的彎曲力矩為

M=^1/10=41^X0.9m/l0=377（N?m）

母線的截面系數為w=b76=2X6=X10V

故母線在三相短路時所受到的計算應力為：

6c=M/W=377N?M/X10W=

硬鋁母線(LMY)型的6al二70Mpa

所以滿足6al=70Mpa^5。=的條件。

故該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。

3-4設習題3-3所述380V母線的短路保護時間為，低壓斷路器的斷路時間為。

試校驗該母線的短路熱穩(wěn)定度。

解：最小允許截面心產二⑶幾;/c

1^=1/3>=,由附錄表11可得熱穩(wěn)定系數C=87

:=

而其中ti?a=tk+=top+t(w+=++

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

而母線實際截面為A二800訓2〉，產325mm)故該母線完全滿足短路熱穩(wěn)定度的

要求。

第四章習題解答

4-1某廠的有功計算負荷為2500kW,功率因數經補償后達到(最大負荷時)。該

廠10kV進線上擬安裝一臺SNUHLO型少油斷路器，其主保護動作時間為，斷路器

斷路時間為，其10kV母線上的/?=18kA。試選擇此少油斷路器的規(guī)格。

解：1.額定電流的選取

該廠補償后高壓側的計算電流為

查附錄12常用高壓斷路器的技術數據，可初步選取SN10-101/630Ao

2.斷流能力的校驗

少油戶內高壓斷路SN10-10I/630A的斷流能力16乂小于/儼=18乂，不滿足

要求，故改選少油戶內高壓斷路SN10-10II/1000A,其斷流能力31.5ZA大于

/儼=18乂，滿足要求。

3.短路動穩(wěn)定度校驗

80&A為少油戶內高壓斷路SN10-1011/1000A的動穩(wěn)定電流標稱值，故滿足短

路動穩(wěn)定度的要求。

4.短路熱穩(wěn)定度校驗

高壓斷路SN10-10H/1000A的熱穩(wěn)定電流和時間分別為、2s0

因為實際短路時間為保護裝置的動作時間和斷路器的短路時間之和，即：

所以短路發(fā)熱假想時間為：4a=〃=l.ls

故滿足短路電流熱穩(wěn)定度的要求。

綜上所述，選擇高壓斷路器的規(guī)格為SN10-10II/1000A,

4-2某10/的車間變電所，總計算負荷為780kVA,其中一、二級負荷為460kVA。

當地年平均氣溫為25Co試初步選擇該車間變電所主變壓器的臺數和容量。

解：根據變電所有一、二級負荷的情況，確定選兩臺主變壓器。

每臺變壓器容量需滿足一下兩個條件：

(1)=-X780kVA=(468-546)kVA,因此初選容量為500kVA。

(2)2460kVA

考慮又當地年平均氣溫較高，又是室內運行，因此初步確定選兩臺630kVA

的變壓器并列運行。

4-3某10/的車間變電所，裝有一臺S9-L000/10型變壓器。現負荷增長，計算

負荷達到1300kVAo問增加一臺S9-315/10型變壓器與S9-1000/10型變壓器并列

運行，有沒有什么問題如果引起過負荷，將是哪一臺過負荷(變壓器均為YynO

聯結)

解：并列運行的變壓器之間的負荷分配是與阻抗標幺值成反二匕的，因此先計算其

阻抗標幺值。

查附錄表81知S9315/10型變壓器T1的Uk%=4,S9-1000/10型變壓器

T2的Uk%=，Sd=105kVA,因此：

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

IOOSN

US5

7：U=--=X10kV?A).(lOOXIOOOkV?A)=

IOOSN

由此可計算出兩臺變壓器在負荷達1300kVA時各臺負擔的負荷分別為

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型變壓器T1將過負荷340-315-25kVA,將超過其額定容

量卓-2-5-k-V--,A-Xv110n0n%o/=%w

315kVAo

另外，從兩臺變壓器的容量比來看，315kVA:1000kVA=l:3,超過了不允許

容量比1:3。

4-4某10kV線路上裝設有LQJ-10型電流互感器(A相和C相各一個)，其級的

二次繞組接測量儀表，其中電流表消耗功率3VA,有功電能表和無功電能表的每

一電流線圈均內消耗功率；其3級的二次繞組接電流繼電器，其線圈消耗功率

15VAo電流互感器二次回路接線采用BV-500-lX2.5mm2的銅芯塑料線，互感器至

儀表、繼電器的接線單向長度為2m。試檢驗此電流互感器是否符合要求

(提示：電流互感器級二次側接線如圖7-11所示，電流表接在兩組電流互感器的

公共連接線上，因此該電流表消耗的功率應由兩互感器各負擔一半。)

解：查附錄表16知，LQJTO型電流互感器級二次繞組的額定二次負荷為10VA,3

級二次繞組的額定二次負荷為30VAo而實際上級二次繞組連接的二次負荷為

3級繞組連接的二次負荷為S.)=15VAo

互感器二次繞組至儀表、繼電器的連接線消耗的功率為:

二次回路接頭的接觸電阻取為&c'OJQ，其消耗功率為：

因此互感器級二次繞組的負荷為：

符合準確級要求。

互感器3級二次繞組的負荷為：

也符合準確度的要求。

第五章習題解答

5-1試按發(fā)熱條件選擇220/380V、TN-S系統(tǒng)中的相線、中性線（N線）和保護

線（PE線）的截面及穿線的硬塑料管（PC）的內徑。已知線路的計算電流為150A,

敷設地點的環(huán)境溫度為25c擬用BLV型鋁芯塑料線穿硬塑料管埋地敷設。

解：1.相線截面積的選擇

查附錄表23-5得25c時5根截面積為120mm2的BLV-500型鋁芯塑料線穿

PC管的允許電流&=160A>AoT50A,穿管內徑為PC80mm。

線截面積的選擇

按4>0.5^=0.5xl20/wz?選擇，選&=70mm2。

線截面積的選擇

按APE>O.54=0.5x120W=60加2選擇,選=70mm2。

因此所選導線和穿線管為：BLV-500-3x120+1x70+PE70）-PC80。

5-2有一條380V的三相架空線路，配電給2臺40kW、cos*=0.8、77=085的電

動機。該線路長70m,線路的線間幾何均距為0.6m,允許電壓損耗為5%,該地區(qū)

最熱月平均最高氣溫為30。C。試選擇該線路的相線和PEN線的LJ型鋁絞線截面。

解：型鋁絞線相線截面積的選擇

1）按發(fā)熱條件選擇

線路的計算電流為；

查附錄表20LJ型鋁絞線的主要技術數據，截面積4=50,即2的LJ型鋁絞

線在氣溫30℃的允許載流量&=2024,大于品=1794滿足要求。

所以，按發(fā)熱條件選擇截面積4=50m加的LJ型鋁絞線。

2）按允許電壓損耗校驗

查附錄表3LJ型鋁絞線的主要技術數據，截面積4=50〃加2的14型鋁絞線

的線路電阻凡=0.66C/kw,電抗X0=0.33C/碗（線間幾何均距為0.6m）。

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

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

0.85X38O2

以，滿足允許電壓損耗的要求。

3）按機械強度條件校驗

查附錄表18一般低壓架空LJ型鋁絞線線路的最小截面積為16mM,與鐵路

交叉跨越檔內的架空LJ型鋁絞線線路的最小截面積為35〃皿2。所選Lj型鋁絞線截

面積4=506加，滿足機械強度條件的要求。

故選擇LJ型鋁絞線相線截面積4=50Wo

線的LJ型鋁絞線截面積的選擇

因為4=50m府>35皿4，所以之0.5A*=0.5x50=25mtn2

故考慮機械強度條件以后，若為一般低壓線路，則選擇LJ型鋁絞線PE線截

面積/￡=25〃"/；若為與鐵路交叉跨越檔內的線路，則選擇LJ型鋁絞線PE線截

面積APE=35/m/。

5-3試選擇一條供電給圖5-36所示兩臺低損耗配電變壓器的10kV架空線路的

LJ型鋁絞線截面。全線截面一致。線路允許電壓損耗為5%。兩臺變壓器的年最大

負荷利用小時數

均為4500h,cos(p—0.9o當地環(huán)境溫度為35Co線路的三相導線作水平等距排列,

線距1m。(注：變壓器的功率損耗可按近似公式計算。)

圖5-36習題5-3的線路

解：1.計算線路負荷功率和電流

1)變壓器S9-1000(T1)的功率損耗和負荷功率

由于cos*=0.9時sin。=0.0175,因此

2)變壓器S9-500(T2)的功率損耗和負荷功率

3)計算線路的負荷電流

注：未計算線路的功率損耗

2.按經濟電流密度選擇導線截面積

查教材表5-8得LJ型導線在最大負荷利用小時為4500h時的經濟電流密

度jec=L15A/mm2,因此經濟截面即為:

1.15*3=76.5"mi2\

可初步選LJ-70型鋁絞線。

3.校驗導向的機械強度

查附錄表18得10kV鋁絞線(LJ)的最小允許截面積為35mm2,因此選LJ-70

完全滿足機械強度耍求。

4.校驗導線的發(fā)熱條件

查附錄表20得LJ-70在35c時的電流Iai=233A>ho=88A,完全滿足發(fā)熱條件

要求。

5.校驗導線的電壓損耗

查附錄表3得LJ-70在50℃時的Ro=Q/Km,在線距熱、=Xlm=L26nl時的Xo=Q

/Km。因此線路的電壓損耗為：

也滿足允許電壓損耗的要求。

因此，該選路選擇LJ-70型鋁絞線是正確的。

5-4某380V的三相線路，供電給16臺4kW、cos=0.87片85.5%的Y型電動

機，各臺電動機之間相距2叫線路全長50m。試按發(fā)熱條件選擇明敷的BLX-500型

導線截面

（環(huán)境溫度為30C）并校驗其機械強度，計算其電壓損耗。（建議勺取為）

解：1.按發(fā)熱條件選擇導線截面積

線路的計算電流為：

16x4x10^x0.7=915A

V3x380Vx0.87x0.855

查附錄表23-1,得301時明敷的BLX-500型導線截面積為25mm2時的

Ial=102A>Z3O=91.5A,即選擇導線為BLX-500-3x25。

2.校驗導線的機械強度

查附錄表19,知室內明敷或穿管的絕緣鋁線的最小允許截面積均為2.5廊20

現導線截面積為25mll1?,當然滿足機械強度要求。

3.校驗線路的電壓損耗

由于16臺妹W電動機均勻分布在30m長的線路上，因此可按16x4AW=644W

負荷集中在線路長50m-15m=35m的末端來計算其線路的電壓損耗。

由附錄表3查得BLX-500-3X25導線的電阻與=1.31C/%（按溫度50℃計）,

X0=0.251Q/Q〃（按線距100mm計）。

而線路的有功功率P=64kW；線路的無功功率q=64KVx0.57=36.5kvaro

因此

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

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

UN380V

完全滿足允許電壓損耗要求。

第六章習題解答

6-1有一臺電動機，額定電壓為380V,額定電流為22A,啟動電流為140A,該

電動機端子處的三相短路電流周期分量有效值為16kAo試選擇保護該電動機的

RT0型熔斷器及其熔體額定電流，并選擇該電動機的配電線(采用BLV型導線穿

硬塑料管)的導線截面及穿線管管徑。環(huán)境溫度按+30C計。

解：1.選擇熔體及熔斷器的額定電流

且INFE>KIpk=0.3xl40=42A

因此由附錄表15RT0型低壓熔斷器的主要技術數據，可選RT0-100/50型

熔斷器，其中〃尸￡=504〃和=100A。

2.校驗熔斷器的斷流能力

查附錄表15,RT0-100型熔斷器的〃=50公>16乂，因此該熔斷器的斷流

能力是足夠的。

3.選擇導線截面積及穿線的硬塑料管內徑

查附錄表23-5BLV型鋁芯塑料絕緣線穿硬塑料管時的允許載流量，3根單芯

線、環(huán)境溫度30℃,截面為6面時允許載流量27A,大于電動機額定電流為22A,

滿足發(fā)熱條件要求，相應地選3根穿管管徑20mmo

校驗機械強度，查附錄表19絕緣導線芯線的最小截面積，穿管敷設的鋁芯

絕緣導線的最小截面為2.5mni??，F選為6mm二滿足機械強度要求。

4.校驗導線與熔斷器保護的配合

因為該熔斷器只作短路保護，且為穿管敷設，所以取=2.5

因此滿足配合要求。

綜上所述，選RTO—100/50型熔斷器，其中心用=504幾網=1004。BLV-500

型導線截面積為6mm2,穿硬塑料管直徑為20nini的。

6-2有一條380V線路，其4O=28OA,Zp,=600A,線路首端對=7.8乂，末端

I"2.5Mo試選擇線路首端裝設的DW16型低壓斷路器，選擇和整定其瞬時動作

的電磁脫扣器，并檢驗其靈敏度。

解：1.脫扣器額定電流及低壓斷路器額定電流的選擇

查附錄表13DW16型低壓斷路器的主要技術數據，選型號DW16-630低壓斷

路器，殼架等級電流〃8二630A,脫扣器額定電流=315Ao

2.瞬時過電流脫扣器動作電流的整定

對動作時間在以上的萬能式斷路器（DW型），Krel=\.35

查附錄表13DW16型低壓斷路器的主要技術數據，取瞬時動作整定電流

/叩（“）=3INOR=3X315=945Ao

3.瞬時過電流脫扣器保護靈敏度的校驗

心=空12.65之K=1.3,滿足靈敏度的要求。

〃q945

4.斷流能力的校驗

查附錄表13DW16型低壓斷路器的主要技術數據，DW16-630低壓斷路器的

極限分斷能力為30kA（380V）,對動作時間在以上的萬能式斷路器（DW型）

故，滿足斷流能力的要求。

綜上所述，選型號DW16-630低壓斷路器，脫扣器額定電流〃,。尸315A,瞬

時動作脫扣器整定電流小。尸3，3=945A。

6-3某lOkV線路，采用兩相兩繼電器式接線的去分流跳閘方式的反時限過電流

保護裝置，電流互感器的變流比為200/5A,線路的最大負荷電流（含尖峰電流）

為180A,線路首端的三相短路電流周期分量有效值為，末端的三相短路電流周期

分量有效值為IkA。試整定該線路采用的GL15/1O型電流繼電器的動作電流和速

斷電流倍數，并檢驗其保護靈敏度。

解：10型電流繼電器動作電流的整定

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

因此

根據GL—15/10型電流繼電器的規(guī)格，動作電流整定為8A。

2.過電流保護靈敏度的校驗

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

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

滿足GB/T50062-2008規(guī)定，滿足靈敏度的要求。

3.電流速斷保護速斷電流的整定

按式（6-40）計算，其中后短2=哨=100（乂，仁=1.5,t=1,

（二200/5=40,因此

因此，速斷電流倍數：

4.電流速斷保護靈敏度的校驗

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

5二200/5=40,〃=37.54,因此

速斷保護靈敏度稍低于新標準規(guī)定值的要求。

6-4現有前后兩級反時限過電流保護，均采用GL-L5型過電流繼電器，前一級采

用兩相兩繼電器接線，后一級采用兩相電流差接線。后一級繼電器的10倍動作電

流的動作時間已整定為,動作電流整定為9A,前一級繼電器的動作電流已整定為

5Ao前一級的電流互感器變流比為100/5A,后一級的電流互感器變流比為75/5Ao

后一級線路首端的對）=

400Ao試整定前一級繼電器的10倍動作電流的動作時間（取加=O.7s）。

解：1.后一級繼電器KA2在/儼=400A時通過的電流及動作電流倍數

通過的電流：/"=與泮=46/1

動作電流倍數：叼=幽。5

94

繼電器在/f）=400A時的實際動作時間

查附路表24曲線，在馬=5及10倍動作電流動作時間72=0.5$時，實際動作

時間&?0.6so

3.前一級繼電器KA1的實際動作時間

按Az=0.7s計,KA1的實際動作時間乙=0.6s+0.7s=1.35。

在/?=400/1時通過的電流及動作電流倍數

通過的電流：4（,）=理絲=204

動作電流倍數：^=—=4

5A

5.前一級繼電器KA1的10培動作電流動作時間

按實際動作時間=1.3s和動作電流倍數〃?=4去查附表21曲線，得其10倍動

作電流動作時間應為年Q8s,即前一級繼電器的10倍動作電流動作時間應整定

為。

6-5某工廠10kV高壓配電所有一條高壓配電線供電給一車間變電所。該高壓配

電線首端擬裝設由GL-15型電流繼電器組成的反時限過電流保護，兩相兩繼電器

式接線。已知安裝的電流互感器變流比為160/5A。高壓配電所的電源進線上裝設

的定時限過電流保護的動作時間整定為。高壓配電所母線的^=2.86姑，車間變

電所的380V母線的/22.34。車間變電所的一臺主變壓器為S9-1000型。試整

定供電給該車間變電所的高壓配電線首端裝設的GL-15型電流繼電器的動作電流

和動作時間及電流速斷保護的速斷電流倍數，并檢驗其靈敏度。（建議變壓器的

^L.max）

解：1.高壓配電線首端GL-15型電流繼電器動作電流的整定

變壓器一次額定電流：WOO^4=577A

yJ3x\OkV

通過高壓配電線的最大負荷電流：

取Km=1.3,Kw=1,Kre=0.8,K,=160/5=32,因此

故GL-15/10型繼電器動作電流整定為6Ao

2.該繼電器的10倍動作電流動作時間的整定

在02短路時繼電器的實際動作時間f=1.5s-0.7s=O.8s。按

△=223=5.4和"0.8s

-/卯⑵6A

查附錄表24,其10倍動作電流動作時間應整定為。但該繼電器作為終端保護

繼電器，按通常規(guī)定，其動作時間可整定為。

3.該繼電器速斷電流的整定

取Krel=1.5,Kw=1,&=160/5=32,而

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

速斷電流倍數〃=工"=照=6.7

,秋⑵6A

4.過電流保護的靈敏系數

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

/利=6人，因此

滿足過電流保護靈敏度要求。

5.電流速斷保護的靈敏系數

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

&=40A,因此

基本滿足電流速斷保護靈敏度的要求。

第七章習題解答

7-1某供電給高壓并聯電容器組的線路上，裝有一只無功電能表和三只電流表，

如圖7-30a所示。試按中斷線表示法在圖7-30b上標出圖7-30a的儀表和端子排

的端子標號。

圖7-30習題7-1的原理電路圖和安裝接線圖

a）原理電路圖b）安裝接線圖（待標號）

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

并聯后接地）；

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與PA3:2;X:1-PA1:1;X:2-PA2:1;X:3-PA3:1;X:4左端與

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

第八章習題解答

8-1有一座第二類防雷建筑物，高10m,其屋頂最遠的一角距離一高50m的煙囪

15m遠。該煙囪上裝有一根2.5m高的避雷針.試驗算此避雷針能否保護該建筑物。

解:查表8T得二類防雷建筑物的滾動半徑為45m,而h=50w+2.5m=52.5/w,hx=10九

因此由式（8-2）可求得建筑物屋頂水平面上的保護半徑為:

因此煙囪上的避雷針能保護這一建筑物。

8-2有一臺630kVA的配電變壓器低壓中性點需進行接地，可利用的變電所鋼筋

混凝土基礎的自然接地體電阻為120。試確定需補充的人工接地體的接地電阻值

及人工接地的垂直埋地鋼管、連接扁鋼和布置方案。已知接地處的土壤電阻率為

100Q",單相短路電流可達，短路電流持續(xù)時間為。

解：1,需補充的人工接地體的接地電阻計算

查附錄表26得允許的接地電阻RW4；

已知可利用的自然接地體電阻RE(血產12；

因此，需要補充的人工接地體的電阻

=

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

2.計算單根接地體長2.5m,直徑50mm的鋼管埋入地下(P=100?m)的接地電

阻

RE⑴=P/1=100/=40

3.確定接地方案

根據〃==些*7,可初步選7根長2.