供配电系统教材课后1-4章习题解答

第2章习题参考答案

2-1 解释下列名词概念

(1)计算负荷:根据用电设备容量统计计算求出的,用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值

(2)负荷系数:用电负荷的平均负荷与其最大负荷的比值

(3)负荷持续率:表征断续周期工作制设备的工作特征,即一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值

(4)尖峰电流:指持续时间1~2s的短时最大负荷电流,主要是用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。

2-2 填空题

(1)断续周期工作制的设备时而工作,时而停歇,如此反复运行,其工作周期一般不超过 10 min; (2)在计算等效三相负荷时,如果既有线间负荷又有相负荷,应先将线间负荷换算为相负荷,然后各相负荷分别相加,选取最大相负荷乘 3 倍作为等效三相负荷。

2-3 单项选择题

(1)必须在用户对无功功率采取补偿措施,不是因为(C)

A.感应电动机约占全部负荷的50%以上,无功功率的数量不能忽视 B.送配电线路和变压器由于传输无功功率将造成电能损失和电压损失 C.电气设备在运行过程中要消耗无功功率 D.发电机多发无功以后,必将影响它的有功出力

(2)将功率因数从0.9提高到1.0所需的补偿容量,与从0.8提高到0.9所需补偿容量相比(B) A.一样多 B.更多些 C.少一些 D.不确定

(3)用电设备台数较多、各台设备容量相差不悬殊时,宜采用(C),一般用于干线.配变电所的负荷计算

A.二项式法 B.单位面积功率法 C.需要系数法 D.利用系数法

(4)用电设备台数较少,各台设备容量相差悬殊时宜采用(A),一般用于支干线和配电屏(箱)的负荷计算

A.二项式法 B.单位面积功率法 C.需要系数法 D.利用系数法 (5)电焊机的设备功率是指将额定功率换算到负载持续率为(D)时的有功功率。 A.15% B.25% C.50% D.100%

(6)在负荷计算中,单相负荷应均衡分配到三相上,当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的(A)时,全部按三相对称负荷计算

A.15% B.20% C.25% D.30% (7)无功功率通过线路电阻时(A) A.产生有功功率损耗 B.产生无功功率损耗 C.不产生有功功率损耗

D.既不产生有功功率损耗也不产生无功功率损耗

2-4 多项选择题

(1)关于计算负荷,正确的说法有(BCD) A.计算负荷的大小即设备容量之和

B.计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷 C.计算负荷可认为就是半小时最大负荷 D.计算负荷和实际变动负荷的最高温升是等值的 (2)有关需要系数的正确说法(BD)

A.断续周期工作,或者连续运行但负荷不稳定的用电设备,需要系数相对较大 B.连续稳定运行的用电设备,需要系数相对较大 C.连续稳定运行的用电设备,需要系数相对较小

D.断续周期工作,或者连续运行但负荷不稳定的用电设备,需要系数相对较小 (3)提高功率因数对用户供配电系统的好处(ACD)

A.减小线路电压损失 B.减小用电设备电流 C.减小线路电能损耗 D.减小变压器容量 (4)设备组负荷计算需要系数法, 影响需要系数大小的因素(ABCD) A.设备效率和线路损耗 B.设备操作工技能水平 C.设备台数 D.设备组工作性质

2-5 判断题

(1)无功功率是因为用电设备不需要这一部分功率而得名(×)

(2)从充分发挥供电设备的能力和提高供电效率来说,希望负荷系数越高、越趋近于1越好(√) (3)如果新用户的功率因数未达到规定,供电局可以拒绝接电(√)

2-6 回答下列问题

(1)负荷计算的目的与意义?

答:用户的用电设备品种繁多,数量大,工作情况复杂,实际用电负荷或所需电量,并不是用电设备容量的简单相加。如何根据用电设备资料正确估计计算负荷,直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大,将使电气设备和导线电缆选得过大,造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小,又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化甚至烧毁,同样要造成损失。由此可见,正确确定计算负荷意义重大。但是影响计算负荷的因素很多,虽然各类负荷的变化有一定规律可循,但仍难准确确定计算负荷大小。实际上,负荷也不是一成不变的,它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。

(2)提高功率因数有哪些积极意义?怎样提高功率因数?

答:提高功率因数将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低,既节约了电能,又提高了电压质量,而且可选较小容量的供电设备和导线电缆。 提高功率因数方法:并联电容器

(3)什么叫尖峰电流?尖峰电流的计算有什么用处?

答:尖峰电流指持续时间1~2s的短时最大负荷电流,主要是用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。

2-7 计算题

(1)已知某机修车间的金属切削机床组,有电压为380V的电动机30台,其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。

os??0.5,解:查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项,得Kd=0.16~0.2(取0.2),ctan??1.73。因此可求得

有功计算负荷 P30=0.2×120kW=24kW 无功计算负荷 Q30=24kW×1.73=41.52kvar 视在计算负荷 S30=24kW/0.5=48kVA

计算电流 I30?48kVA/(3?0.38kV)?72.93A

(2)某机械制造厂机修车间380V低压母线上引出的配电干线向下述设备供电:①冷加工机床:7.5kW 4台,4kW 6台 。②通风机:4.5 kW 3台。③水泵:2.8kW 2台。试确定各组和总的计算负荷(用需要系数法),结果用电力负荷计算表列出。

解:先求各组的计算负荷

(1)冷加工机床组设备总容量:Pe(1)??7.5?4?4?6?kW?54kW

查附录表1,取Kd?0.2,cos??0.5,tan??1.73,故

P30(1)?0.2?54kW?10.8kW, Q30(1)?10.8kW?1.73?18.684kva r(2)通风机组。查附录表1,取Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75,故 P30(2)?0.8?3?4.5kW?10.8kW, Q30(2)?10.8kW?0.75?8.1kvar

(3)水泵炉。查附录表1,取Kd?0.7,cos??0.8,tan??0.75,故 P30(3)?0.7?2?2.8kW?3.92kW,Q30(3)?3.92kW?0.75?2.94kvar 因此总计算负荷为(K?p?0.95,K?q?0.97)

P30?0.95?(10.8?10.8?3.92)kW?24.244kW

Q30?0.97?(18.684?8.1?2.94)kvar?28.832kvar S30?24.2442?28.8322kV?A?37.67kVA

(3)一机修车间的380V线路上,接有金属切削机床电动机20台共50kW,其中较大容量电动机有7.5kW 2台,4kW 2台,2.2kW 8台;另接通风机2台共2.4kW;电阻炉1台2kW。试用二项式法求计算负荷。

解:1)机床组。由附录表1查得b=0.14,c=0.4,x=5,cos??0.5,tan??1.73。 x台最大容量的设备容量为:Px?P5?7.5kW?2?4kW?2?2.2kW?1?25.2kW 有功计算负荷为:P30?0.14?50kW?0.4?25.2kW?7kW?10.08kW 无功计算负荷为:Q30?(7kW?10.08kW)?1.73?12.11kvar?17.44kvar 2)通风机组。由附录表1查得b=0.65,c=0.25,x=5,cos??0.8,tan??0.75。 x台最大容量的设备容量为:Px?P5?Pe?2.4kW

有功计算负荷为:P30?0.65?2.4kW?0.25?2.4kW?1.56kW?0.6kW 无功计算负荷为:Q30??1.56kW?0.6kW??0.75?1.17kvar?0.45kvar 3)电阻炉组。由附录表1查得b=0.7,c=0.3,x=2,cos??0.95,tan??0.33。 x台最大容量的设备容量为:Px?P2?Pe?2kW

有功计算负荷为:P30?0.7?2kW?0.3?2kW?1.4kW?0.6kW

无功计算负荷为:Q30??1.4kW?0.6kW??0.33?0.46kvar?0.20kvar 由以上结果知,机床组的附加负荷最大,因此车间总计算负荷:

P30??(bPe)i?(cPx)max??7?1.56?1.4?kW?10.08kW?20.04kW Q30??(bP12.11?1.17?1.4?kvar?17.44kvar?32.12kvar etan?)i?(cPx)maxtan?max??S30?20.042?32.122kV?A?37.86kVA

I30?37.86kVA/(3?0.38kV)?57.52A

(4)某用户最大负荷月的有功用电量为75000kWh,无功用电量为69000kvarh,该用户为两班制生产。问该用户的月平均功率因数是多少?欲将功率团数提高到0.90,问需要装设电容器组的总容量应当是多少? 解:cos??WpW?W2p2q?7500075000?6900022?0.74

用户为两班制生产,即每日生产16h,每月计30个工作日,每月生产16×30=480 h。 最大负荷月的有功用电量为75000kW.h,即

P30?Pmax?Wa/Tmax?则所需无功补偿

75000kW.h?156.25kW

480hQC?P30(tan??tan?')?15.625??tanarccos0.74?tanarccos0.90??68.75kvar

(5)某厂拟建一降压变电所,装设一台10/0.4kV的低损耗变压器。已求出变电所低压侧有功计算负荷为540kW,无功计算负荷为730kvar。遵照规定,其高压侧功率因数不得低于0.9, 问此变电所需在低压侧补偿多少无功功率?

解:1)补偿前的变压器的容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为

S30(2)?5402?7302kVA?908.02kVA

变电所低压侧功率因数为:cos?(2)?540/908.02?0.60 按SN.T?S30(2)条件选择主变容量,应选为1000kVA。

2)无功补偿容量。按规定,变电所高压侧功率因数应为0.90以上,即cos?(1)?0.90。考虑到变压器的无功功率损耗?QT远大于有功功率损耗?PT,一般?QT?(4~5)?PT,因此在变压器低压侧补偿时,要使变电所高压侧功率因数达到0.90以上,低压侧补偿后的功率因数应高于0.90,这里取

cos?(?2)?0.92。

低压侧需装设的并联电容器容量为

QC?540?(tanarccos0.60?tanarccos0.92)kvar?490kvar

查附录表7,选择自愈式低压并联电容器BSMJ0.4-20-3,台数n?490/20?24.5,取n?25,则

实际补偿容量为

QC?25?20kvar?500kvar

3)补偿后的变压器容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为

'S305402?(730?500)2kVA?587kVA (2)?因此无功补偿后主变压器容量可选为630kVA(参考附录表8)。 变压器功率消耗为

'?PS30kVA?8.81kW T?0.015(2)?0.015?587

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