工廠供配電系統(tǒng)計算題

1、4.1、某小批量生產(chǎn)車間 380v線路上接有接有金屬切削機床共20臺（其中，10KW的4臺，15KW的8臺，5kW的8臺），車間有380v電焊機2臺（每臺容量 18KVA ?n=65%, COS Y n=0.5）,車間有吊車一臺（12KW ?n=25%）,試計算此車間的設(shè)備容量。解：金屬切削機床的設(shè)備。金屬切削機床屬于長期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺金屬切削機床的總?cè)萘繛椋?Pei=E Pei=4 XI0+8 X 15+8 X 5=200KW 電焊機的設(shè)備容量。電焊機屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到? =100%，所以2臺電焊機的設(shè)備容量為：Pe2=2SNN COSY N=2 X

2、 18X J°.65 X 0.5=14.5KW 吊車的設(shè)備容量。吊車屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到 =25%，所以1臺吊車的容量為：Pe3=PN 25 =Pn=12KW 車間的設(shè)備總?cè)萘繛镻e=200+14.5+12=226.5KW4.2、用需要系數(shù)法計算第一題。解:金屬切削機床組的計算負(fù)荷取Kd=0.2 cos =0.5 tan =1.73P3o(1) = Kd Fe=0.2 X 142=28.4KWQ30=Ro tan =28.4X 1.73=49.1kvar30(1)電焊機組的計算負(fù)荷取Kd=0.35 cos =0.35 tan =2.68及0(2)= Kd

3、Pe=0.35X 16.1=5.&WQ30(2)= P50(2)tan =5.6X 2.68=15.0kvarS3o(2)= . P30(2)Q30(2) =16.0kVA30(2)吊車機組的計算負(fù)荷取Kd=0.15 cos =0.5 tan =1.730(3) = Kd Pe = 1.7KW30(3)=l30(3)tan=2.9kvarS30(3) =P30(3)2Q30©)=3.4kVAI 30(3)=S303Un=5.2A全車間的總計算負(fù)荷K =0.8F30= K巳=28.6KWQ30 = KQei=53.6kvarS30 = / P30Q30 =60.8kVAS130

4、=30 =92.4A3Un4.3、一機修車間的380v線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共60KW，其Kd1=0.2 ,COSP=0.5;另接通風(fēng)機 2 臺共 10KW， 其 Kd1=0.8，COS2=0.8 ;電爐 1 臺 5KW , Kd1=0.7,COS3=1.0;試求計算負(fù)荷(設(shè)同時系數(shù)為0.9)。Kd1=0.2, cos 些1.73, tan 1=1.73 貝UP30.1=K diPel=0.2 X60kw=12kwQ30.1=P 30.1tan .=12 kw X 1.73=20.8kvar 通風(fēng)機。Kd2=0.8, cos.2=0.8 , tan 舉0.75，貝UP30.2=K

5、 d2=P e2=0.8 X0kw=8kwQ30.2=P 30.2tan .=8 kw X 0.75=6kvar 電阻爐。Kd3=0.7, cos.3=1.0, tan 駐0 貝UP30.3=K d3Pe3=0.7 X5kw=3.5kwQ 30.3=0 總的計算負(fù)荷。P30=K eE P30.i=0.9 X2+8+3.5 ) kw=21.15kwQ30=K eEQ 30.i=0.9 x(20.8+6+0 ) kvar=24.1kvarS30= . P302 Q 30 232KVA130= =48.8AvJ3 0.384.4已知某一班制電器開關(guān)制造工廠共有用電設(shè)備容量4500kW,試估算該廠的計

6、算負(fù)荷。解：取 Kd=0.15 cos =0.75 tan =0.88F3o= Kd Pe= 1575 kwQ30 = P30 tan =1396kvar2Q30 =2098kVAI30= SUn=31877A 4、某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計算負(fù)荷為650kW無功計算負(fù)荷為800kvar。為了使工廠(變電所高壓側(cè))的功率因數(shù)不低于0.9,如在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償時，需裝設(shè)多少補償容量？ 補償后工廠變電所所選擇變壓器的容量有何變化?解: 補償前的變壓器容量和功率因數(shù)。變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為:0(2)= JP30(2)2Q30(2) =103

7、1kVA因次未考慮無功補償時，主變壓器的容量選擇為1250kVA變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為巳0(2)cos (2)=0.63S30(2) 無功補償量。按相關(guān)規(guī)定，補償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9,即cos 0.9在變壓器低壓側(cè)進行補償時，因為考慮到變壓器的無功功率損耗遠(yuǎn)大于有功功率 損耗，所以在低壓側(cè)補償后的低壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9這里取補償后低壓側(cè)功率因數(shù)cos=0.92.因此低壓側(cè)需要裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：QC =650 x( tan arccos0.63-ta narccos0.92kvar=525kvar取 QC =530kvar。 補償后重新選擇變壓器容量。變電所低壓側(cè)

8、的視在計算負(fù)荷為:S30(2) =P30(2)(Q30(2)Qc)2 =704kVA因此無功功率補償后的主變壓器容量可選為800kVA。 補償后的工廠功率因數(shù)。補償后變壓器的功率損耗為PT 0.0l5S30(2)=0.015X 704kVA=10.6kWQt 0.06綣(2) =0.06X 704kVA=42.2kvar變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：130(1)=片 + P30(2) =661KVQ30(1) =QT + (Q30(2)QC ) =312kvarS30(1) = P30(1)2Q30(1) =731kVA補償后工廠的功率因數(shù)為:cos = 130(1)/=0.904> 0.9

9、滿足相關(guān)規(guī)定要求。無功補償前后的比較SN SN =450kVA由此可見，補償后主變壓器的容量減少了450kVA，不僅減少了投資，而且減少電費的支出，提高了功率因數(shù)。4.9 某工廠供電系統(tǒng)如圖4.7所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為 SN10-10H型。 試求工廠變電所高壓110kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的 三相短路電流和短路容量。圖4.7例4.9的短路計算電路解：求k-1點的三相短路電流和短路容量(Ud=10.5kV)a計算短路電路中各元件的電抗及總阻抗。電力系統(tǒng)的電抗X!:由附表3查得SN10-10H型斷路器的斷流容量 Soc=500MVA ,U 2ci (10.5k

10、V)2因此X1= =0.22soc500MVA架空線路的電抗X2:由表4.7得X0=0.35 /km，因此X2=X01=0.35 ( /km ) x 5km=1.75繪制k-1點短路的等效電路，如圖4.8所示，圖上標(biāo)出各元件的序號(分子)和 電抗值(分母)，并計算其總阻抗為：X (k 1= X1+ X2 =0.22+1.75=1.97b. 計算三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期分量有效值為:I =k 1- 3X (K 13 1.97Uc110.5kV=3.08kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為:=I =lK3)1=3.08kA三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值為：iSh =2.

11、551 =2.55X 3.08=7.85kA©=1.511 二 1.51 X 3.08=4.65kA三相短路容量為：Sk3i= .3Uc1lK3）1= -.3 10.5kV 3.08kA=56.0MVA 求k-2點的三相短路電流和短路容量（U=0.4kV）a計算短路電路中各元件的電抗及總阻抗。電力系統(tǒng)的電抗X1 :X1 =2 2U C2 = (0.4kV)禮500 MVA=3.2 X 10架空線路的電抗X2 :2Z1 擊=0.35(/km ) X 5km X0.4kV10.5kV2=2.54 X 10電力變壓器的電抗X3 :由附表2得Uk% 5%,因此:X3= X4 2Uk%UcSN

12、=0.05X繪制k-2點短路的等效電路，如圖4.8所示，圖上標(biāo)出各元件的序號（分子）和 電抗值（分母），并計算其總阻抗為:(k 2)= X1 + X2+ X3/ X4=6.86X 10圖4.8例4.9的短路等效電路圖（歐姆法）b.計算三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期分量有效值為：Uc2-3X (K 2)0.4kV3 6.86 10 3=33.7kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為:(3) _ . (3)=Ik 1=33.7kA三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值為:i；h=1.84l =1.84X 3.08=62.0kAl；h =1.091 二 1.09X 3.08=36.7kA

13、三相短路容量為：&3)2=、3UdlK3)1= 3 0.4kV 33.7kA=23.3MVA在工程設(shè)計說明書中，往往只列短路計算表，如表4.8所示表4.8例4.9的短路計算表短路計算點三相短路電流（k A）三相短路容量（MVA）I (3)I kI "(3)I (3)i (3)i shI (3)丨shQ (3)S kK-13.083.083.087.854.6556.0K-233.733.733.762.036.723.3例4.10試用標(biāo)幺值法計算例4.9所示工廠供電系統(tǒng)中k-1點和k-2點的三相短路 電流和短路容量。解：確定基準(zhǔn)值。取 2=100MVA，Uci=10.5kV

14、Uc2 =0.4kV而ISdI d1100MVA =5.50kA.3UC1 , 3 10.5kVId2= Sd = 100MVA =144kAV3UC2 <3 0.4kV 計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值。a.電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值。由附表 3查得Soc =500MVA ,因此x；400MVAS)c=0.2500MVAb.架空線路的電抗標(biāo)幺值。由表查得 X。=0.35 /km，因此X；=X0I 貝=0.35uC(/km )x 5kmx 100MVA2=1.59(10.5kV)2c. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值。由附表2得Uk% 5%，因此x* = x4= Uk%Sd =5.0SN繪制短路等

15、效電路圖如圖4.9所示，圖上標(biāo)出各元件序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明短路計算點。圖4.9例4.10的短路等效電路圖（標(biāo)幺值法） 計算k-1點的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。a. 總阻抗標(biāo)幺值為：X （k 1）= Xi + X2 =0.2+1.59=1.79b. 三相短路電流周期分量有效值為：1 d1*X (k 1)5.50kA1.79=3.07kAc.其他三相短路電流為:I (3)=| =i =3.07kAi；h=2.55l =2.55X 3.07=7.83kA©=1.511 (3)=1.51X 3.07=4.64kA審=孚=型MYA=55.9MVAXK 11.79 計算k

16、-2點的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。b.總阻抗標(biāo)幺值為：X*（k 2）= X；+X； + X； X； =0.2+1.59+5/2=4.29b.三相短路電流周期分量有效值為:Ik（3）*d2=144kA=33.6kAX （k 2）4.29c.其他三相短路電流為:I（3）= I 二 IK3）2=33.6kAi；h=1.84l =1.84X 33.6=61.8kA|；h =1.091 =1.09 X 33.6=36.6kAd. 三相短路容量為：（3）Sd100 MVAS 2=亠=23.3MVAXk 24.294.25 一個大批量生產(chǎn)的機械加工車間，擁有380V金屬切割機床50臺，總

17、容量為650kW,試確定此車間的計算負(fù)荷。解：P30 = Kd Fe= 0.2X650=130kwQ30 = F30 tan =130 X 1.73=224.9kvar%= P302 Q302 = 1302 224.92 =259.8kVAI 30S303Un259.8,3 0.38=394.7A4.26有一 380V三相線路，供電給35臺小批量生產(chǎn)的冷加工機床電動機，總?cè)?量為85kW，其中較大容量的電動機有 7.5kW1臺，4kW3臺，3kW12臺，用需要 系數(shù)法確定確定其計算負(fù)荷。用二項式系數(shù)法確定其計算負(fù)荷。解：查表一得：Kd =0.2cos =0.5 tan =1.73P30 = K

18、d Pe= 0.2X 85=17kWQ30 = P30 tan =17 X 1.73=29.41kvarSj0= . P302 Q302 = 172 29.412 =34kVA1 303Un=51.6A3 0.38查表一得：取二項式系數(shù) b=0.14 c=0.4 x=5 cos =0.5 tan =1.73PX= F5=7.5X 1+4 X 3+3 X 2=22.5kWF30 =b P +c Px =0.14 X 85+0.4X 22.5=20.9kWQ30 = P3o tan=20.9 X 1.73=36.16kvar2S30 = . P30Q302 = 20.92 36.162 =41.7

19、7kVAI = S30_3Un41.77=63.46A.3 0.384.27 一機修車間，有冷加工機床30臺，設(shè)備總?cè)萘繛?50kW,電焊機5臺，共15.5kW（暫載率為65%）通風(fēng)機4臺，共4.8kW,車間采用380/220V線路供電， 試確定該車間的計算負(fù)荷。解：冷加工機床的計算負(fù)荷，查附表 1,取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：Kd =0.2cos =0.5 tan =1.73甌d = Kd R= 0.2X 150=30kWQ30=Ro tan =30 X 1.73=51.9kvarI 30(1)59.953 0.38Sw）= ； P302 Q302 = .302 51.92 =59.95kVA=

20、91.1A 電焊機的計算負(fù)荷。查附表1,取需要系數(shù)和功率因數(shù)為:Kd =0.35cos =0.35 tan =2.68Pj0(2)= Kd Pe . N = 0.35X 15.5X、0.65 =4.374kWQ3o(2)= Pjo tan =4.374X 1.73=51.9kvar 通風(fēng)機的計算負(fù)荷。查附表1,取需要系數(shù)和功率因數(shù)為:Kd =0.8cos =0.8 tan =0.75P3o（3）= Kd Pe= 0.8 X 4.8=3.84wQ30（3）= P30 tan =0.75X 3.84=2.88kvar 全車間總計算負(fù)荷根據(jù)表4.2,取同時系數(shù)k =0.8,所以全車間的計算負(fù)荷為:P

21、30= kPei=0.8X（ 30+4.374+3.84 =30.57kwQ30= kQei=0.8X（ 51.9+11.72+2.88 53.2=kvarSj0= P302 Q302 = . 30.572 53.22 =61.36kVAI 30S303Un61.36,3 0.38=93.23A4.28某工廠有功計算負(fù)荷為2200kW,功率因數(shù)為0.55,現(xiàn)計劃在10kV母線上安裝補償電容器，使功率因數(shù)提高到0.9,問電容器的安裝容量為多少？安裝電容器后工廠的視在負(fù)荷有何變化？ 解：需要安裝的電容器的容量為：QC =2200 X（ tan arccos0.55-ta narccos0.9=22

22、75.15kvar取 Qc =2275kvar補償前容量為Eo= 區(qū)=2200 =4000kVA cos 0.55P30cos=2444.4kVA補償后容量為：0.9減少了投資，減少電費支出，提高了功率因數(shù)4.29某工廠變電所裝有一臺630kVA變壓器，其二次側(cè)(380V)的有功計算負(fù)荷 為420kW,無功計算負(fù)荷為350kva。試求此變電所一次側(cè)(10KV)的計算負(fù)荷 及其功率因數(shù)。如果功率因數(shù)未達到0.9,問此變電所低壓母線上應(yīng)裝設(shè)多大并聯(lián)電容器容量才能滿足要求？解：S30P302 Q302 =546.72kVAPT 0.015 S 30 =0.015X 546.72kVA=8.2kWQt

23、 0.06 S 30 =0.06X 546.72kVA=32.8kvar變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：P30(1)= Pt + P30 =4282KWQ30 (1) = Qt + Q 30 =382.8kvars30(1) = P30 (1) Q30 (1) ! =574.36kVA補償前功率因數(shù)為：COS = P30 / S30 =0.75< 0.9補償電容為Qc = P30 X( tan arccos0.75-ta narccos0.92=191.5kvar取 Qc =190kvar補償后：S30(2)=P302(Q30 Qc)2 =449.45kVAPt 0.015S30(2)=0.0

24、15X 449.45kVA=6.74kWQt 0.06氐=0.06X 449.45kVA=26.74kar變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：巳0(1)=+ P3 0(2)=426.74KWQ30(1)= Qt + (Q30(2) Qc) =186.97kvarS30(1) =P3o(1)Q30(1) =465.93kVA補償后工廠的功率因數(shù)為:cos (1)=P3o(1)/ S30(1) =0.92 4.30有一地區(qū)變電所通過一條長 4km的10kV電纜線路供電給某工廠一個裝有兩臺并列運行的SL7-800型變壓器的變電所，地區(qū)變電所出口處斷路器斷流容量為300MVA。試用標(biāo)幺值法求該廠變電所10kV的

25、高壓側(cè)和380V低壓側(cè)的短路電流 ish、I shIk、Sk等，并列出短路計算表。Sd解：確定基準(zhǔn)值。取 S=100MVA，Ud=10.5kV Uc2 =0.4kVId1='d = 100MVA =5.50kASdV3UC1 <3 10.5kVId2=-= 100MVA =144kA、3Uc2 3 0.4kV 計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值。a. 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值。由附表 3查得Soc =300MVA ,因此X；壬型MVA=0.33乂 300 MVAb. 架空線路的電抗標(biāo)幺值。由表查得Xg =0.08 /km，因此X；=X°l%=0.08( /km )X 4k

26、m=0.2920 UC(10.5kV)2c. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值。由附表2得Uk% 5%，因此* U k % Sd十25繪制短路等效電路圖如下圖所示，圖上標(biāo)出各元件序號和電抗標(biāo)幺值， 并標(biāo)明 短路計算點6.25/wv 計算k-1點的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。c.總阻抗標(biāo)幺值為：X*(k 1)= X；+ X； =0.33+0.29=0.62b.三相短路電流周期分量有效值為：1畀=X (k i)5.50kA=8.87kA0.62c.其他三相短路電流為:I =I 二 iK3)i =8.87kAi；h=2.55l =2.55X 8.87=22.62kAl3h =1.511 =1

27、.51 X 8.87=13.39kA霑= -SL = 100MVa=161.3MVAXk 10.62 計算k-2點的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。d. 總阻抗標(biāo)幺值為：X*(k 2)= X；+X2 + X3 X4 =0.2+1.59+6.25/2=3.75b.三相短路電流周期分量有效值為：Ik32 =Id2*X (k 2)144kA3.75=38.4kAC.其他三相短路電流為:I =I =lK3)2=38.4kAi；h=1.84l =1.84X 38.4=70.66kAl；h =1.091 =1.09X 38.4=41.86kA丹是愕“A短路計 算點三相短路電流(k A)三相短

28、路容量(MVA )I (3)I kI "I (3)(3)i shI shQ (3) S kK-18.878.878.8713.3922.62161.3K-238.438.438.441.8670.6626.67例5.1有一條采用BLX-500型鋁心橡皮線明敷的220/380V的TN-S線路，計算電流為50A，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡?氣溫為+30 °C。試按發(fā)熱 條件選擇此線路的導(dǎo)線截面。解：此TN-S線路為含有N線和PE線的三相五線制線路，因此，不 僅要選擇相線，還要選擇中性線和保護線。 相線截面的選擇。查附表 8知環(huán)境溫度為30C時明敷的BLX-500 型截面為100mm2的

29、鋁心橡皮絕緣導(dǎo)線的Ia1 =60A > 130 =50A，滿足發(fā) 熱條件。因此相線截面選A =10mm2。 N線的選擇。按A > 0.5A，選擇A0 =6 mm2。 PE線的選擇。由于A V 16mm2，故選ApE = A =10mm2。所選導(dǎo)線的型號規(guī)格表示為：BLX-500-(3X 10+ 1X 6+ PE10)。例5.2上例所示TN-S線路，如采用BLV-500型鋁心絕緣線穿硬塑料管埋地敷設(shè)，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?25C。試按發(fā)熱條件選擇引線的導(dǎo)線截面及穿管內(nèi)徑。解：查附表10可知+25T時5根單心線穿硬塑料管的BLV-500型導(dǎo)線截面為 25mm2的導(dǎo)線的允許載流量 =

30、57A > 130 =50A。因此，按發(fā)熱條件，相線截面可選為 25mm2。N線截面按A。> 0.5A，選擇人=16 mm2。PE線的選擇按ApE > 16mm2，選為16mm2。穿管的硬塑料管內(nèi)徑選為40mm。選擇的結(jié)果表示為：BLV-500-(3X 25+ 1 X 16+ PE16)-VG50其中 VG為硬塑料管代號。例5.3有一條LJ型鋁絞線架設(shè)的5km長的10kV架空線路，計算負(fù)荷 為1380kW, COS =0.7, Tmax=4800h，試選擇其經(jīng)濟截面，并校驗其發(fā)熱條件 和機械強度。(3 X 10kVX 0.7) =114A解：(1)選擇經(jīng)濟截面130= F30

31、 /( 3 U N cos )=1380kW/由表 5.1 查得 jec=1.51A/mm2，故2 2他=114人/ (1.51A/ mm ) =99 mm因此初選的標(biāo)準(zhǔn)截面為95mm2，即LJ-95型鋁絞線。(2) 校驗發(fā)熱強度。查附表7得LJ-95型鋁絞線的載流量(室外25C 時)Ia1=325A> I30=114A，因此滿足發(fā)熱條件。(3) 校驗機械強度。查附表5.1得10kV架空鋁絞線的最小截面Amin =35 mm2 < A=95 mm2，因此所選LJ-95型鋁絞線也滿足機械強度要求。例5.4試檢驗例5.3所選LJ-95型鋁絞線是否滿足允許電壓損耗 5%的 要求。已知該線

32、路導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1m。解：由例 5.3知 Ro=138OkW, cos =0.7，因此tan =1， Q30 = P30 tan =1380kvar又根據(jù)題目條件查附表 7,得 =0.365 /km, X0 =0.34 /km。故線路的電壓損耗百分值為：U % X 100%= 483V X 100%=4.83%UN10000V它小于Ual%=5%,因此所選LJ-95型鋁絞線滿足電壓損耗要求.例5.5某220/380V線路，線路全長75m,采用BLX-500-(3X 25+ 1X 16)的橡皮絕緣導(dǎo)線明敷，在距線路首端 50m處，接有7kW說的電阻性負(fù)荷，在末端接有28KW的電阻性

33、負(fù)荷，試計算全線路的電壓損耗百分值。解：查表 5.3可知 C=46.2kWm/mm2，而M 7kWX 50m+28kWX 75m=2450kWm即戒=衛(wèi)=2450%=2.12%CA (46.2 25)例5.6某220/380V的TN-C線路，如圖5.3所示，線路擬采用 BLX 導(dǎo)線明敷，環(huán)境溫度為 35C，允許電壓損耗為5%,試確定該導(dǎo)線截面。圖5.3例5.6的線路解：(1)線路的等效變換。將圖5.3( a)所示的帶均勻分布負(fù)荷的線路等效為圖5.3 (b)所示的帶集中負(fù)荷的線路。原集中負(fù)荷p,=20kW,cos ,=0.8，因此qi = pi tan ,=20x( arccos0.8 kvar=15kvar將原分布負(fù)荷變換為集中負(fù)荷P2 =0.5 x( kW/m ) x 60m=30kW,cos 2=0.7，因此q2 = p2 tan 2=30x tan (arccos0.7 kvar=30kvar(2)按