《工厂供电》

第三版

刘介才主编

课后习题解答

第一章 习题解答

1

1-1 试确定图1-25所示供电系统中的变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压？

图1-25 习题1-1的供电系统

解：1.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10.5ｋＶ。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242ｋＶ。因此变压器Ｔ1的额定电压应为10.5／242ｋV。

2.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220ｋV。

3.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 试确定图1-26所示供电系统中的发电机和各变压器的额定电压？

图1-26 习题1-2的供电系统

解：1.发电机Ｇ的额定电压应比6ｋV线路额定电压高５％，因此发电机Ｇ的额定电压应为6.3ｋV。

2.变压器Ｔ1的额定电压：一次额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，因此其一次额定电压应为6ｋV。Ｔ1的二次额定电压应比220/380V线路额定电压高10％，因此其二次额定电压应为0.4ｋV。因此变压器Ｔ1的额定电压应为6／0.4ｋV。

3.变压器Ｔ2的额定电压：其一次额定电压应与发电机的额定电压相同，即其一次额定电压应为6.3ｋV。Ｔ2的二次额定电压应比110ｋV电网电压高10％，即其二次额定电压应为121ｋV。因此变压器Ｔ2的额定电压应为6.3／121ｋV。

4.变压器Ｔ3的额定电压：其一次额定电压应与110ｋV线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为110ｋV。Ｔ3的二次额定电压应比10kＶ电压高10％，即其二次额定电压应为11ｋV。因此变压器Ｔ3的额定电压应为110／11ｋV。

1-3 某厂有若干车间变电所，互有低压联络线相连。其中某一车间变电所装有一台无载调压型配电变压器，其高压绕组有+5%、0、—5% 三个电压分接头，现调在主接头“0”的位置（即U1 N ）运行。但是白天生产时，低压母线电压只有360V（额定电压为380V），而晚上不生产时，低压母线电压又高达415V。试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围（%）为多少？宜采取哪些改善措施？

2

解：1.变电所低压母线昼夜的电压偏差范围：

该变电所白天的电压偏差按式（1-2）计算为：

?U%?U?UN360V?380V??100%??5.26% UN380V该变电所晚上的电压偏差按式（1-2）计算为：

?U%?U?UN415V?380V??100%?9.21% UN380V因此该变电所昼夜的电压偏差范围为-5.26% - +9.21%。

2.改善该变电所低压侧电压质量的措施：

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，由临近车间变电所供电。

1-4 某10kV 电网，架空线路总长度40km，电缆线路总长度23km。试求次中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容道路，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。

解：1.该系统发生单相接地时的接地电容电流：

按式（1-7）计算为：

IC?UN(loh?35lcab)10?(40?35?23)??24.1A

3503502.判断该系统中性点是否需要改变运行方式：

由于IC?30A，因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式。

第二章 习题解答

2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有额定电压380V的三相电动机15kW1台，11kW3台，7.5kW8台,4kW15台,其他更小容量电动机容量共35kW。试分别用需要系数法和二项式法计算其P30、Q30、S30和I30。

解：1.用需要系数法计算

此机床组电动机的总容量为

Pe?15kW?11kW?3?7.5kW?8?4kW?15?35kW?203kW

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） ,

cos??0.5,tan??1.73,因此可求得:

3

1） 有功计算负荷

按式（2-10）得

P30?KdP30?0.2?203kW?40.6kW 2） 无功计算负荷

按式（2-11）得

Q30?P30tan??40.6kW?1.73?70.2kvar 3） 视在计算负荷

按式（2-12）得 S3030?Pcos??40.6kW0.5?81.2kVA 4）计算电流按式（2-13）得 IS3030?3U?81.2kVA?0.38kV?123.4A N3

2.用二项式法计算

由附录表1查得b?0.14,c?0.4,x?5,cos??0.5,tan??1.73。 而设备总容量为 Pe?203kW

x台最大容量的设备容量为

Px?P5?15kW?1?11kW?3?7.5kW?1?55.5kW 1） 有功计算负荷

按式（2-21）得

P30?bPe?cPx?0.14?203kW?0.4?55.5kW?50.6kW2）无功计算负荷

按式（2-11）得

Q30?P30tan??50.6kW?1.73?87.6kvar

3）无功计算负荷 按式（2-12）得 S3030?Pcos??50.6kW0.5?101.2kVA 4）计算电流按式（2-13）得 IS3030?3U?101.2kVA?153.8A N3?0.38kV

4

2-2 某380V线路供电给1台132kW Y型电动机，其效率??91%，功率因数cos??0.9。试求该线路的计算负荷P30、Q30、S30和I30。

解：此台电动机功率为Pe?132KW，由于是单台设备，

所以，P30?Pe/??132/0.91?145kw

Q30?P30?tan??145?tan(arcco?s0.9k) 70.2var S30?P3/s?145/0.?9k1V6 A10co? I30?S3/?0.3k8V?)0(3./?30.kV3?8 )A2451K61VA

2-3 某机械加工车间的380V线路上，接有流水作业的金属切削机床组电动机30台共85kW(其中较大容量电动机有11kW1台，7.5kW3台，4kW6台，其他为更小容量电动机)。另外有通风机3台，共5kW；电葫芦1个，3kW（??40%）。试分别按需要系数法和二项式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷P30、Q30、S30和I30。

解：1.用需要系数法计算

1）金属切削机床组：

查附录表1，取Kd?0.25,cos??0.5,tan??1.73，已知Pe?85kW因此

P30(1)?KdPe?0.25?85kW?21.3kW

Q30(1)?P30tan??21.3kW?1.73?36.8kvar S30?P30/cos??21.6/0.9?42.6kV.A

I30(1)?S30/(3?0.38kV)?42.6KVA/3?0.38kV)?64.7A

2） 通风机组：查附录表1，取Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75，因此 P30(2)?KdPe?0.8?5kW?4kW Q30(2)?P30tan??4kW?0.75?3kvar S30(2)?P30/cos??4/0.8?5kV.A

I30(2)?S30/(3?0.38kV)?5KVA/3?0.38kV)?7.6A

5

3）电葫芦组：查附录表1，取Kd?0.15,cos??0.5,tan此

??1.73，??40%，因

P 30(3)?KdPe0.4?0.15?3kW?0.4/0.25?0.57kW Q30(3)?P30tan??0.57?1.73?0.98kvar

S30(3)?P30/cos??0.57/0.5?1.14kV.A

I30(3)?S30/(3?0.38kV)?1.14KVA/3?0.38kV)?1.73A

因此380V线路上的总计算负荷为（取K?p?0.95,K?q?0.97）

P30?0.95?(21.3?4?0.57)kW?0.95?25.87kW?24.6kW Q30?0.97?(36.9?3?0.98)kvar?0.97?40.88kvar?39.6kvar S30? I30?2.用二项式法计算

先求各组的bPe和cPx

1）金属切削机床组：查附录表1，取b?01.4,24.62?39.62kVA?45.9kVA

45.9kVA?69.7A

3?0.38kVc05.,?5,cosx05a.,tn?17.3,????

因此 bPe(1)?0.14?85kW?11.9kW

cP)?18.75kW x(1)?0.5?(11kW?1?7.5kW?3?4kW?1 P30(1)?bPe(1)?cPx(1)?(11.9?18.75)kW?30.7kW Q30(1)?P30tan??30.7kW?1.73?53.1kvar S30(1)?P30/cos??30.7/0.5?61.4kV.A

I30(1)?S30/(3?0.38kV)?61.4KVA/3?0.38kV)?93.5A

2）通风机组：查附录表1，取b?0.65,c?0.25,cos??0.8,tan??0.75，故 bPe(2)?0.65?5kW?3.25kW cPx(2)?0.25?5kW?1.25kW

6

P30(2)?bPe(2)?cPx(2)?(3.25?1.25)kW?4.5kW

Q30(2)?P30tan??4.5kW?0.75?3.38kvar

S30(2)?P30/cos??4.5/0.8?5.63kV.A

I30(2)?S30/(3?0.38kV)?5.63KVA/3?0.38kV)?8.55A

3）电葫芦组：查附录表1，取b?0.06,c?0.2,cos??0.5,tan??1.73，故 bPe(3)?0.06?3kW?0.18kW cPx(3)?0.2?0.3?0.6kvar

P30(3)?bPe(3)?cPx(3)?(0.18?0.6)kW?0.78kW 折算到??25%时的P30(3)' P4030(3)'?P25?0.57?4030(3)25?0.985kW Q30(3)?P30tan??0.98kW?1.73?1.70kvar

S30(3)?P30/cos??0.985/0.5?1.97kV.A

I30(3)?S30/(3?0.38kV)?1.97KVA/3?0.38kV)?2.9A

cPx(1)为最大，因此总计算负荷为

P30??(bPe)i?(cPe)ma?x(11.9?3.25?0.18)kW?18.75kW?34.2kWQ30??(bPetan?)i?(cPx)matanx?max?(11.9?1.73?3.25?0.75?0.6?1.73)kvar?18.75?1.73kvar ?55.9kvar

S30?34.22?55.92kVA?65.5kVAI65.5kVA30?3?0.38kV?99.5A7

以上各组设备中，附加负荷以

1.需要系数法计算结果列成电力负荷计算表。 序号 设备名称 台数 设备容量Pe/KW 需要 系数 Kd cosφ tanφ Pe/KW 计算负荷 Q30/kva S30/(kVA) I30/A 1 2 3 机床组 通风机 电葫芦 30 3 1 85 5 3（ξ=40%） 0.25 0.8 0.25 （ξ=25%） 0.5 0.8 0.5 1.73 0.75 1.73 21.3 4 0.57 36.8 3 0.98 42.6 5 1.14 64.7 7.6 1.73 3.75 （ξ=40%） 0.54 25.9 24.6 40.8 38.8 45.9 69.7 4 5

总计 34 取K∑=0.95 2.二项式法计算结果列成电力负荷计算表。 序号 设备名称 台数 设备容量 Pe /KW Px /KW 二项式 系数b/c cosφ tanφ Pe /KW 计算负荷 Q30 /kva S30 /(kVA) I3 0/A n或 n/x 机床组 通风机 电葫芦 30/5 3 1 1 2 3 85 5 37.5 0.14/0.5 0.250.06/0.2 （ξ=25%） 0.5 0.5 1.73 30.7 0.75 4.5 53.1 3.38 61.4 5.63 1.97 93.5 8.55 2.99 0.56/0.25 0.8 3（ξ=40%） 3.75 （ξ=40%） 1.73 0.985 1.70 4 总计 34 0.54 34.2 55.9 65.5 99.5 2-4 现有9台220V单相电阻炉，其中4台4kW，3台1.5kW, 2台2kW。试合理分配上列各电阻炉于220/380V的TN-C线路上，并计算其计算负荷P30、Q30、S30和I30。 解：单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配，因此4台4kW的可将3台分别接于A相，B相和C相，另一台接于A相，3台1.5kW的可接于B相，2台2kW的可接于C相。

三个相负荷基本平衡，等效三相计算负荷按容量最大的B相负荷的3倍计算。

查附表1得Kd?0.77,cos??1,tan??0,因此

P30?3KdPe?3?0.77?4.5kW?10.4kW Q30?0

S30?P3010.4kW??10.4kVA cos?1S303?UN10.4kVA?16A3?0.38kV

I30?

8

2-5 某220/380V线路上，接有如表2-5所列的用电设备。试确定该线路的计算负荷P30、

Q30、S30和I30。

表2-5 习题2-5的负荷资料 设备名称 接入相序 设备台数 单台设备 容 量 380V单头手动弧焊机 AB 1 21kVA (ε=65%) BC 1 17kVA (ε=100%) CA 2 10.3kVA (ε=50%) 220V电热箱 A 2 3kW B 1 6kW C 1 4.5kW 解：1.弧焊机各相的计算负荷

1）将接于AB相间的1台21kVA（??65%）换算成??100%时的有功容量（kW）。由附录表1查得其cos??0.35，因此按式（2-15）可得其有功容量为：

PAB?21kVA?0.35?0.65?5.88kW

2）将接于BC相间的1台17kVA（??100%）换算成相同?的有功容量（kW）。其

cos??0.35，因此其有功容量为：

PBC?17kVA?0.35?5.95kW

3）将接于CA相间的2台10.3kVA(??50%)换算成??100%时的有功容量(kW)。其

cos??0.35，因此其有功容量为：

PCA?2?10.3kVA?0.35?0.5?5.16kW

4）弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表2-3查得cos??0.35时的功率换算系数

pAB?A?pBC?B?pCA?C?1.27，IN,FE?I30?22A?0.27 qAB?A?qBC?B?qCA?C?1.05,qAB?B?qBC?C?qCA?A?1.63

因此由式(2-29)式(2-34)可得各相的有功和无功容量为: A相 PA?1.27?5.88kW?0.27?5.16kW?6.08kW

QA?1.05?5.88kvar?1.63?5.16kvar?14.58kvar

B相 PB?1.27?5.95kW?0.27?5.88kW?5.97kW

QB?1.05?5.95kvar?1.63?5.88kvar?15.83kvar

C相 PC?1.27?5.16kW?0.27?5.95kW?4.95kW

9

QC?1.05?5.16kvar?1.63?5.95kvar?15.12kvar

5）弧焊机各相的有功和无功计算负荷:

查附录表1得其Kd?0.35，因此各相的有功和无功计算负荷为： A相 P30.A(1)?0.35?6.08kW?2.13kW

Q30.A(1)?0.35?14.58kvar?5.10kvar

B相 P30.B(1)?0.35?5.97kW?2.09kW

Q30.B(1)?0.35?15.83kvar?5.54kvar

C相 P30.C(1)?0.35?4.95kW?1.73kW

Q30.C(1)?0.35?15.12kvar?5.29kvar

2.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：

查附录表1得Kd?0.7,cos??1,tan??0,因此

P30.A(2)?0.7?2?3kW?4.2kW Q30.A(2)?0

2）B相电热箱的有功和无功计算负荷：

P30.B(2)?0.7?6kW?4.2kW Q30.B(2)?0

3）C相电热箱的有功和无功计算负荷：

P30.C(2)?0.7?4.5kW?3.15kW Q30.C(2)?0

3.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)?2.13kW?4.2kW?6.33kW

Q30.A?Q30.A(1)?Q30.A(2)?5.10kvar?0?5.10kvar

B相 P30.B?P30.B(1)?P30.B(2)?2.09kW?4.2kW?6.29kW

Q30.B?Q30.B(1)?Q30.B(2)?5.54kvar?0?5.54kvar

10

C相 P30.C?P30.C(1)?P30.C(2)?1.73kW?3.15kW?4.88kW

Q30.C?Q30.C(1)?Q30.C(2)?5.29kvar?0?5.29kvar

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?3P30.A?3?6.33kW?19kW Q30?3Q30.A?3?5.10kvar?15.3kvar S30?192?15.32kVA?24.5kVA I30?24.5?1000VA?37.2A

3?380V

2-6 有一条长2km的10kV高压线路供电给两台并列运行的电力变压器。高压线路采用LJ-70铝绞线，等距水平架设，线距1m。两台变压器均为S9-800/10型， Dyn11联结，总的计算负荷为900kW，cos??0.86,Tmax=4500h。试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损耗和年电能损耗。

解：1.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：查附录表3得R0?0.48?/km。因此总电阻

R?0.48(?/km)?2km?0.96?。

线路计算电流为

I30?900kW?60.4A

3?10kV?0.86因此该线路的有功功率损耗按式（2-36）为：

2?3 ?PWL?3?60.4?0.96?10kW?10.5kW

2）LJ-70铝绞线的电抗及其无功功率损耗：由于线路为等距水平架设，线距a?1m，故其线间几何均距aav?1.26a?1.26m。查附录表12得X0?0.36?/km。线路总电抗

X?0.36(?/km)?2km?0.72?。

因此线路的无功功率损耗按式（2-36）为：

?QWL?3?60.42?0.72?10?3kvar?7.88kvar

3）高压线路的年电能损耗计算

11

由Tmax?4500h和cos??0.86查图2-11得??3000h。因此按式（2-47）可得线路的年电能损耗为：

?Wa.WL?3?60.42?0.96?3000?10?3kWh=31.5?103kWh

2.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(2-45)近似计算,其中

S30?P30/cos??900kW/0.86?1047kVA,故

?PT?0.01S30?0.01?1047kVA?10.5kW

2）变压器的无功功率损耗:按式(2-46)近似计算可得

?QT?0.05S30?0.05?1047kVA?52.5kvar

3）变压器的年电能损耗计算:

全年的铁损按式(2-50)计算,查附录表8得?PFe?1.4kW，因此

?Wa(1)?1.4kW?8760h?12264kWh

全年的铜损按式(2-51)计算,查附录表8得?PCu?7.5kW,而

S30?P30/cos??900kW/0.86?1046.5kVA,??3000h，因此

?Wa(2)?2?7.5kW?(1046.52)?3000h?19360kWh 2?800由此可得变压器的年电能损耗按式(2-52)计算为:

?Wa??Wa(1)??Wa(2)?12264kWh?19260kWh?31524kWh?31.5?103kWh

2-7 某降压变电所装有一台Yyn0联结的S9-1000/10型电力变压器，其二次侧（380V）的有功计算负号为720kW，无功计算负荷为580kvar。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0.90，问此变电所低压母线上需装设多少容量的并联电容器才能满足要求？[注：变压器功率损耗按式（2-40）和式（2-44）计算。]

解：1.变电所一次侧的计算负荷和功率因数

1） 变电所变压器的视在计算负荷和变压器功率损耗: 变压器二次侧的视在计算负荷为

S30.2?7202?5802kVA?924.5kVA

变压器的负荷率β为：??S30SN?924.5kVA/1000kVA?0.925 查附录表1的变压器的 ?P1700w3?,P?103w000I?,0?k按式(2-40)得

12

0.KU7%?, 4.5%

2 ?PW?10300?0.9252W?10513W?10.5kW T??P0??Pk??1700按式(2-44)得

?QT?SN??I0%Uk%2??0.74.5?????1000kVA???0.9252??45.5kvar

?100100??100100?2）变电所一次侧的计算负荷:

P30.1?720kW?10.5kW?730.5kW Q30.1?580kvar?45.5kvar?625.5kvar

3）变电所一次侧的功率因数: 因 tan?1?Q30.1625.5kvar??0.856 P30.1730.5kW所以 cos??0.76

2.按一次侧cos?1提高到0.90，二次侧cos?2提高到0.92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 tan?2?580kvar?0.81

720kW所以 cos?2?0.78

2）按cos?2提高到0.92计算,低压侧需装设的并联电容器容量：按式(2-48)计算为

, QC?P30.2(tan?2?tan?2)?720kW?(0.803?0.426)?270kvar

2-8 某厂的有功计算负荷为4600kW,功率因数为0.75。现拟在该厂高压配电所10kV母线上装设 BWF10.5-40-1型并联电容器，使功率因数提高到 0.90，问需装设多少个？装设电容器以后，该厂的视在计算负荷为多少？比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少？

解：1.需装设的电容器容量和个数

cos??0.75时,tan??0.882;cos?'?0.9时,tan?'?0.484。因此按式（2-59）

得电容器容量为：

QC?P30(tan??tan?,)?4600kW(0.882?0.484)?1830kvar

需装BWF10.5-30-1型电容器个数为:

n?1830/40?45

2.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:

,, S30?P30/cos??4600kW/0.9?5111kVA

13

而补偿前的视在计算负荷为:

S30?P30/cos??4600kW/0.75?6133.3kVA

因此补偿后减少的计算负荷为:

, ?S30?S30?S30?6133.3kVA?5111kVA?1022.3kVA

2-9 某车间有一条380V线路，供电给表2-6所列5台交流电动机。试计算该线路的计算电流和尖峰电流。 （提示：计算电流在此可近似地按下式计算： I30?K??IN，式中K?建议取0.9。）

表2-6 习题2-9的负荷资料 参 数 电 动 机 M1 M2 M3 M4 额定电流/A 启动电流/A 解：取K??0.9，因此该线路的计算电流为

6.1 34 20 140 32.4 227 10.2 66.3 M5 30 165 I30?K??IN?0.9?(10.2?32.4?30?6.1?20)?88.8A

由上表可以看出，M3的Ist?IN?227A?32.4A?194.6A为最大，因此该线路的尖峰电流为：

Ipk??0.9??10.2?30?6.1?20?A?227A?286.7A

第三章 习题解答

3-1 有一地区变电站通过一条长7km的10kV架空线路供电给某工厂变电所，该变电所装有两台并列运行的Yyn0联结的S9-1000型变压器。已知地区变电站出口断路器为 SN10-I0

(3)型。试用欧姆法计算该工厂变电所10kV母线和380V母线的短路电流Ik、（3）(3)(3)及短路容量Sk(3)，并列出短路计算表。 I\、Iish、Ish?、

解：

14

1.计算k-1点处的短路电流和短路容量（Uc1=10.5kV） 1)计算k-1短路电路中各元件的电抗及总电抗

2①电力系统的电抗：X1?UC12?10.5kV?S??0.37? ?300MV?A②架空线路电抗：X2=X0l=0.35(Ω/km)×7km=2.45?

③绘k-1点短路的等效电路如下，计算其总阻抗为：

X??k-1??X1?X2?0.37?2.45?2.82?

2）计算k-1点短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：I?3?K?1?UC110.5kV3X??2.15kA?(K?1)3?2.82?②短路次暂态电流和稳态电流：I''(3)?I(3)(3)??IK?1?2.15kA ③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

i?3?(3)sh?2.55I''?2.55?2.15kA?5.48kA I?3?sh?1.51I''(3)?1.51?2.15kA?3.82kA

④短路容量：

S(3)(3)K?1?3UC1IK?1?3?10.5kV?2.15kA?39.3MV?A

2）计算k-2点的短路电流和短路容量（Uc1=0.4kV）

1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

U?0.4kV?2X'C12①电力系统的电抗：1?S??5.33?10?4? ?300MV?A

15

?UC2②架空线路电抗：X2'=X0l??U?C1??7 km ?=0.35(Ω/km)×?22?0.4??4??=35.4?10? ?10.5?2UK%UC24.50.42③电力变压器的电抗：X3?X4?????7.2?10?3?

100SN1001000④绘k-2点短路的等效电路如下：

计算其总阻抗为：

X?(K?2)?X1'?X2'?X3//X4?4?47.2?10?3?5.33?10??35.4?10???

2?76.73?10?4?2）计算短路电流和短路容量 ①短路电流周期分量有效值：IK?2?3??UC10.4kV??30.1kA ?43X(K?2)3?76.73?10??②短路次暂态电流和稳态电流：I''(3)?I?(3)?IK?2(3)?30.1kA ③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

ish???1.84I''(3)?1.84?30.1kA?55.4kA

3Ish???1.09I''(3)?1.09?30.1kA?32.8kA

3④短路容量：SK?1(3)?3UC2IK?2(3)?3?0.4kV?30.1kA?20.8MV?A

短路计算表如下表所示：

短路计算点 短 路 电 流 / kA Ik 2.15 30.1 (3)短路容量 / MVA (3) I''(3) I? 2.15 30.1 (3) ish 5.48 55.4 Ish 3.85 32.8 (3) Sk 39.3 20.8 (3)k-1 k-2 2.15 30.1

3-2 试用标幺制法重作习题3-1。

16

解：1.确定基准值

取 Sd=100MV·A，Ud1=UC1=10.5kV，Ud2=UC2=0.4kV

而 ISdd1?3U?100MV?Ac13?10.5kV?5.50kA

ISd100MV?Ad2?3U??144kA

c23?0.4kV2.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*

=100MV·A/300MV·A=0.33

2)架空线路电抗标幺值：X2*

=0.35×7km×100MV·A/(10.5kV)2=2.23 3)电力变压器的电抗标幺值：X3*

=X4*

=

4.5?100MV?A100?1000kV?A?4.5

画出等效电路如下，

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)计算总电抗标幺值为：X*?(K?1)?X1*

+X2*

=0.33+2.23=2.56 2)短路电流周期分量有效值：I?3?K?1?Id1X*?5.50kA0.808??2.15kA

?(K?1)3)其它三相短路电流：

I''(3)?I(3)??I(3)K?1?2.15kA

i?3?sh?2.55I''(3)?2.55?2.15kA?5.48kA

I?3?sh?1.51I''(3)?1.51?1.15A?3.85kA

4)短路容量：

S(3)3K?1?3UC1I??K?1?3?10.5kv?2.15kA?39.3MV?A4.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)计算总电抗标幺值为：

X*?(K?2)?X1*+X2*+X3*//X4*

=0.33Ω+2.23Ω+4.5/2Ω

17

=4.81Ω

2)短路电流周期分量有效值：IK?23)其它三相短路电流：

?3??Id2X*?(K?2)?144kA?30kA 4.81?I''(3)?I?(3)?IK?2(3)?30kA

ish???1.84I''(3)?1.84?30kA?55.2kA

3Ish???1.09I''(3)?1.09?30kA?32.7kA

34)短路容量：

SK?2(3)?3UC2IK?2???3?0.4kv?30kA?20.7MV?A

3 与习题3-1的计算结果基本相同。

2

3-3 某变电所380V侧母线采用80×10mm 铝母线，水平平放，两相邻母线轴线间距离为200mm,档距为0.9m,档数大于2。该母线上接有一台500kW同步电动机，cos??1 时，

(3)??94%。已知该母线三相短路时，由电力系统产生的Ik(3)?36.5kA,ish?67.2kA。试校

验此母线的短路动稳定度。

解：1.计算380V母线三相短路时所承受的最大电动力

(3)(3) 由题可知，380V母线的短路电流Ik?36.5kA,ish?67.2kA；而接于380V母线的同

步电动机额定电流为：

IN·M=500kW/(3×380v×1×0.94)=0.808kA

由于母线上接有大于100Kw的同步电动机，因此验算母线的短路动稳定度应计入同步电动机反馈电流的影响。查表3-3得C=7.8，因此该电动机的反馈电流冲击值为：ish·M=CKsh·M

IN·M=7.8×1×0.808 kA =6.3 kA

因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为

F⑶=3(ish⑶+ ish·M)2×10-7l/a N/A2

=3(67.2+6.3)×103×0.9×10-7/0.2 =4190N

2.校验母线短路时的动稳定度

母线在F⑶作用时的弯曲力矩为

M= F⑶l/10=4190N×0.9m/10=377(N·m)

22-53

母线的截面系数为 w=b/6=(0.08)×0.01/6=1.07×10m

故母线在三相短路时所受到的计算应力为：

18

бc=M/W=377N·M/1.07×10-5m3=35.2Mpa 硬铝母线（LMY）型的бa1=70Mpa

所以满足бa1=70Mpa≥бc=35.2MPa的条件。

故该母线满足短路动稳定度的要求。

3-4 设习题3-3所述380V母线的短路保护时间为0.5s，低压断路器的断路时间为0.05s。试校验该母线的短路热稳定度。 解：最小允许截面Amin=I∞

⑶

tima/c

I∞⑶= IK⑶=36.5kA，由附录表11可得热稳定系数c=87

而其中tima=tk+0.05s=top+toc+0.05=0.5s+0.05s+0.05s=0.6s

因此Amin=I∞

⑶

tima/c=36.5KA×0.6m/（87As/mm）=325(mm2)

2

2

而母线实际截面为A=800mm>Amin=325mm，故该母线完全满足短路热稳定度的要求。

第四章 习题解答

4-1 某厂的有功计算负荷为2500kW，功率因数经补偿后达到0.91（最大负荷时）。该厂10kV进线上拟安装一台SN10-10型少油断路器，其主保护动作时间为0.9s，断路器断路时间为

(3)

0.2s，其10kV母线上的Ik=18kA。试选择此少油断路器的规格。

解：1.额定电流的选取

该厂补偿后高压侧的计算电流为

I30?P303UNcos??2500?157A

3?10?0.91查附录12 常用高压断路器的技术数据，可初步选取SN10-10Ⅰ/ 630A。

2.断流能力的校验

(3)少油户内高压断路SN10-10Ⅰ/ 630A的断流能力16kA小于Ik?18kA，不满足要求，(3)故改选少油户内高压断路SN10-10Ⅱ/ 1000A，其断流能力31.5kA大于Ik满足要?18kA，

求。

3.短路动稳定度校验

(3)ish?2.55Ik(3)?2.55?18kA?45.9kA?80kA

19

80kA为少油户内高压断路SN10-10Ⅱ/ 1000A的动稳定电流标称值，故满足短路动稳

定度的要求。

4.短路热稳定度校验

高压断路SN10-10Ⅱ/ 1000A的热稳定电流和时间分别为31.5kA、2s。 因为实际短路时间为保护装置的动作时间和断路器的短路时间之和，即：

tk?top?toc?0.9?0.2?1.1s?1s

所以短路发热假想时间为：tima?tk?1.1s

(3)2It2t?31.52?2?1984.5?(Ik)tima?182?1.1?356.4

故满足短路电流热稳定度的要求。

综上所述，选择高压断路器的规格为SN10-10Ⅱ/ 1000A。

4-2 某10/0.4kV的车间变电所，总计算负荷为780kVA，其中一、二级负荷为460kVA。 当地年平均气温为25C。试初步选择该车间变电所主变压器的台数和容量。

解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。 每台变压器容量需满足一下两个条件：

（1）SN.T=(0.6～0.7)×780kVA=(468～546)kVA，因此初选容量为500kVA。 （2）SN.T≥460kVA

考虑又当地年平均气温较高，又是室内运行，因此初步确定选两台630 kVA的变压器并列运行。

4-3 某10/0.4kV的车间变电所，装有一台S9-1000/10型变压器。现负荷增长，计算负荷达到1300kVA。问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？ （变压器均为Yyn0联结） 解：并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的，因此先计算其阻抗标幺值。

查附录表8-1知S9-315/10型变压器T1的Uk%=4，S9-1000/10型变压器T2的

5

Uk%=4.5，取Sd=10kVA，因此:

?Uk%Sd=(4×105kV·A)÷(100×315kV·A)=12.7 100SNUk%SdZ*T1==(4.5×105kV·A)÷(100×1000kV·A)=4.5

100SNZ*T1=

由此可计算出两台变压器在负荷达1300kVA时各台负担的负荷分别为

4.5 ST1=1300kV·A×=340kV·A

12.7?4.512.7 ST2=1300kV·A×=960kV·A

12.7?4.520

所以，S9-315/10型变压器T1将过负荷340-315=25kVA，将超过其额定容量

25kV?A×100%=7.9%。

315kV?A 另外，从两台变压器的容量比来看，315kVA:1000kVA=1:3，超过了不允许容量比1:3。

4-4 某10kV线路上装设有LQJ-10型电流互感器（A相和C相各一个），其0.5级的二次绕组接测量仪表，其中电流表消耗功率3VA，有功电能表和无功电能表的每一电流线圈均内消耗功率0.7VA；其3级的二次绕组接电流继电器，其线圈消耗功率15VA。电流互感器二次

2

回路接线采用BV-500-1×2.5mm 的铜芯塑料线，互感器至仪表、继电器的接线单向长度为2m。试检验此电流互感器是否符合要求？

（提示：电流互感器0.5级二次侧接线如图7-11所示，电流表接在两组电流互感器的公共连接线上，因此该电流表消耗的功率应由两互感器各负担一半。）

解：查附录表16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

S2(0.5)?0.5?3VA?2?0.7VA?2.9VA

3级绕组连接的二次负荷为S2(3)?15VA。

互感器二次绕组至仪表、继电器的连接线消耗的功率为：

22SWL?I2N?RWL?(5A)?3?2m?0.66VA

2.5mm2?53m/(??mm2)二次回路接头的接触电阻取为RXC?0.1?,其消耗功率为：

SXC?(5A)2?0.1??2.5VA

因此互感器0.5级二次绕组的负荷为:

S2(0.5)?2.9VA?0.66VA?2.5VA?6.06VA?S2N(0.5)?10VA

符合准确级要求。

互感器3级二次绕组的负荷为：

S2(3)?15VA?0.66VA?2.5VA?18.2VA?S2N(3)?30VA

也符合准确度的要求。

第五章 习题解答

5-1 试按发热条件选择220/380V、TN-S系统中的相线、中性线（N线）和保护线（PE线）

21

的截面及穿线的硬塑料管（PC）的内径。已知线路的计算电流为150A，敷设地点的环境温度为25?C，拟用BLV型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设。

解：1.相线截面积的选择

查附录表23-5得25C时5根截面积为120mm的BLV-500型铝芯塑料线穿PC管的

2?允许电流Ial?160A?I30?150A，穿管内径为PC80mm。

2.N线截面积的选择

22按A0?0.5A选择，选A0?70mm?0.5?120mm?60mm?2。

23.PE线截面积的选择

22按APE?0.5A??0.5?120mm?60mm选择，选APE?70mm

。

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

5-2 有一条380V的三相架空线路，配电给2台40kW、cos??0.8、??0.85的电动机。该线路长70m，线路的线间几何均距为0.6m，允许电压损耗为5%，该地区最热月平均最高气温为30C。试选择该线路的相线和PEN线的LJ型铝绞线截面。

解：1.LJ型铝绞线相线截面积的选择

1） 按发热条件选择

线路的计算电流为：

?I30?P2?40?1000??179A

3UNcos???3?380?0.8?0.85查附录表20 LJ型铝绞线的主要技术数据，截面积A??50mm2的LJ型铝绞线在气温30℃的允许载流量Ial?202A，大于I30?179A，满足要求。 所以，按发热条件选择截面积A??50mm2的LJ型铝绞线。 2）按允许电压损耗校验

查附录表3 LJ型铝绞线的主要技术数据，截面积A??50mm2的LJ型铝绞线的线路电阻R0?0.66?/km，电抗X0?0.33?/km（线间几何均距为0.6m）。

??U?

?U?(pR?qX)?100%

?100%?2UNUN22

?2?40?0.66?70?2?40?tan(arccos0.8)?0.33?70?100%?4.13%?5%

0.85?3802所以，满足允许电压损耗的要求。 3）按机械强度条件校验

查附录表18 一般低压架空LJ型铝绞线线路的最小截面积为16mm2，与铁路交叉跨越档内的架空LJ型铝绞线线路的最小截面积为35mm2。所选LJ型铝绞线截面积

A??50mm2，满足机械强度条件的要求。

故选择LJ型铝绞线相线截面积A??50mm2。 2.PE线的LJ型铝绞线截面积的选择

222因为A??50mm?35mm，所以APE?0.5A??0.5?50?25mm

故考虑机械强度条件以后，若为一般低压线路，则选择LJ型铝绞线PE线截面积

APE?25mm2；若为与铁路交叉跨越档内的线路，则选择LJ型铝绞线PE线截面积APE?35mm2。

5-3 试选择一条供电给图5-36所示两台低损耗配电变压器的10kV架空线路的LJ型铝绞线截面。全线截面一致。线路允许电压损耗为5%。两台变压器的年最大负荷利用小时数 均为4500h，cos??0.9。当地环境温度为35C。线路的三相导线作水平等距排列，线距1m。（注：变压器的功率损耗可按近似公式计算。）

?

图5-36 习题5-3的线路

解：1.计算线路负荷功率和电流

1） 变压器S9-1000（T1）的功率损耗和负荷功率

23

?P1?0.01SN.1?0.01?1000kVA?10KW

?q1?0.05SN.1?0.01?1000kVA?50Kvar

由于cos??0.9时sin??0.0175，因此

P1?1000kVA?0.9?10kW?910KW

q1?1000kVA?0.0175?50kvar?67.5Kvar

2） 变压器S9-500（T2）的功率损耗和负荷功率

?P2?0.01SN.1?0.01?500kVA?5KW

?q2?0.05SN.1?0.01?500kVA?25Kvar

P2?500kVA?0.9?5kW?455KW

q2?500kVA?0.0175?25Kvar?33.8Kvar

3） 计算线路的负荷电流

I30?P910kW?455kW1?P2??88A

3UNcos???3?10kV?0.0注：未计算线路的功率损耗

2.按经济电流密度选择导线截面积

查教材表5-8得LJ型导线在最大负荷利用小时为4500h时的经济电流密度

jec=1.15A/ mm2,因此经济截面即为：

Aec?I3088A??76.5mm2\\ 2jec1.15A/mm 可初步选LJ-70型铝绞线。

3.校验导向的机械强度

查附录表18得10kV铝绞线（LJ）的最小允许截面积为35 mm足机械强度要求。 4.校验导线的发热条件

查附录表20得LJ-70在35℃时的电流Ial=233A> I30=88A, 完全满足发热条件要求。 5.校验导线的电压损耗

查附录表3得LJ-70在50℃时的R0=0.45Ω/Km,在线距

2，因此选LJ-70完全满

aav=1.26×1m=1.26m

时的

24

X0=0.36Ω/Km。因此线路的电压损耗为：

?U?p1R1?p2R2??q1X1?q2X2

UN?(p1L1?p2L2)?R0?(q1L1?q2L2)?X2UN??(910kW?2km?455kW?2.5km)?0.45?/km?(67.5kvar?2km?33.8kW?2.5km)?0.36?/km?10kV?168V

?U168V??100%?1.68%??Ual%?5% UN10000V?U%?也满足允许电压损耗的要求。

因此，该选路选择LJ-70型铝绞线是正确的。

5-4 某380V的三相线路，供电给16台4kW、cos??0.87、??85.5%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 （环境温度为30C）并校验其机械强度，计算其电压损耗。（建议K?取为0.7）

解：1.按发热条件选择导线截面积

线路的计算电流为：

?16?4?103W?0.7 I30??91.5A

3?380V?0.87?0.855查附录表23-1，得30C时明敷的BLX-500型导线截面积为25mm时的

?2Ial?102A?I30?91.5A，即选择导线为BLX-500-3?25。

2.校验导线的机械强度

查附录表19，知室内明敷或穿管的绝缘铝线的最小允许截面积均为2.5mm。现导线

2截面积为25mm，当然满足机械强度要求。

23.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?4kW?64kW负荷集中在线路长50m-15m=35m的末端来计算其线路的电压损耗。

由附录表3查得BLX-500-3×25导线的电阻R0?1.31?/km（按温度50℃计），

25

。 X0?0.251?/km（按线距100mm计）

而线路的有功功率p?64kW；线路的无功功率q?64kW?0.57?36.5kvar。 因此

?U?pR?qX(64kW?1.31?/km?36.5kvar?0.251?/km)?35m??8.57V UN380V?U%?8.57V?100%?2.26%??Ual%?5% 380V 完全满足允许电压损耗要求。

第六章 习题解答

6-1 有一台电动机，额定电压为380V，额定电流为22A，启动电流为140A，该电动机端子处的三相短路电流周期分量有效值为16kA。试选择保护该电动机的RT0型熔断器及其熔体额定电流，并选择该电动机的配电线（采用BLV型导线穿硬塑料管）的导线截面及穿线管管径。环境温度按?30?C计。

解：1.选择熔体及熔断器的额定电流

IN,FE?I30?22A

且 IN,FE?KIpk?0.3?140?42A

因此由附录表15 RT0型低压熔断器的主要技术数据，可选RT0—100/50型熔断器，其中IN,FE?50A,IN,FU?100A。 2.校验熔断器的断流能力

查附录表15 ，RT0—100型熔断器的Ioc?50kA?16kA，因此该熔断器的断流能力是足够的。

3.选择导线截面积及穿线的硬塑料管内径

查附录表23-5 BLV型铝芯塑料绝缘线穿硬塑料管时的允许载流量，3根单芯线、环境温度30℃，截面为6mm时允许载流量27A，大于电动机额定电流为22A，满足发热条件要求，相应地选3根穿管管径20 mm。

26

2

校验机械强度，查附录表19 绝缘导线芯线的最小截面积，穿管敷设的铝芯绝缘导线的最小截面为2.5mm。现选为6mm，满足机械强度要求。 4.校验导线与熔断器保护的配合

因为该熔断器只作短路保护，且为穿管敷设，所以取KOL?2.5

2

2

IN,FE?50A?KOLIal?2.5?25?62.5A

因此满足配合要求。

综上所述，选RT0—100/50型熔断器，其中IN,FE?50A,IN,FU?100A。BLV-500型导线截面积为6mm，穿硬塑料管直径为20mm的。

(3)6-2 有一条380V线路，其I30?280A，Ipk?600A，线路首端Ik?7.8kA，末端

2

Ik(3)?2.5kA。试选择线路首端装设的DW16型低压断路器，选择和整定其瞬时动作的电磁

脱扣器，并检验其灵敏度。

解：1.脱扣器额定电流及低压断路器额定电流的选择

IN,OR?315A?I30?280A

查附录表13 DW16型低压断路器的主要技术数据，选型号DW16—630低压断路器，壳架等级电流IN,QF=630 A，脱扣器额定电流IN,OR=315 A。 2.瞬时过电流脱扣器动作电流的整定

对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型），Krel?1.35

Iop(o)?KrelIpk?1.35?600?810A

Iop(o)IN,OR?810?2.57 315查附录表13 DW16型低压断路器的主要技术数据，取瞬时动作整定电流

Iop(o)=3IN,OR=3×315=945A。

3.瞬时过电流脱扣器保护灵敏度的校验

Sp?Ik,minIop?2500?2.65?K?1.3，满足灵敏度的要求。 94527

4.断流能力的校验

查附录表13 DW16型低压断路器的主要技术数据，DW16—630低压断路器的极限分断能力为30kA（380V），对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型）

(3)Ioc?30kA?Ik?7.8kA

故，满足断流能力的要求。

综上所述，选型号DW16—630低压断路器，脱扣器额定电流IN,OR=315 A，瞬时动作脱扣器整定电流Iop(o)=3IN,OR=945A。

6-3 某10kV线路，采用两相两继电器式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，末端的三相短路电流周期分量有效值为1kA。试整定该线路采用的GL15/10型电流继电器的动作电流和速断电流倍数，并检验其保护灵敏度。

解：1.GL15/10型电流继电器动作电流的整定

(3)按式（6-38）计算，其中Ik,min,2?IkKrel?1.3,Kw?1，Ki?200/5?40，A，-2?1000因此

Iop?KrelKw1.3?1IL,max??180A?7.3A KreKi0.8?40根据GL—15／10型电流继电器的规格，动作电流整定为8A。 2.过电流保护灵敏度的校验

（2）(3)按式（6-37）计算，其中IIkA?866A。 k,min,2?0.866-2?0.866?1000Kw?1，Ki?200/5?40，Iop?8A

2)KwIk(，min,2Sp??KiIop323)KwIk(，min,2?KiIop32?1?1000?2.7?2

40?8满足GB/T50062-2008规定，满足灵敏度的要求。

3.电流速断保护速断电流的整定

（2）(3)按式（6-40）计算，其中IA，Krel?1.5,Kw?1， k,max,2?Ik-2?1000Ki?200/5?40，因此

28

Iqb?KrelKw1.5?1Ik,max??1000?37.5A Ki40因此，速断电流倍数：

nqb?4.电流速断保护灵敏度的校验

IqbIop?37.5A?4.7 8A（2）(3)按式（6-41）计算，其中I?0.866IA， Kw?1， kk-1?0.866?2800?2425Ki?200/5?40，Iqb?37.5A,因此

Sp?)KwIk(2,min,1KiIqb?1?2425?1.6?2

40?37.5速断保护灵敏度稍低于新标准规定值的要求。

6-4 现有前后两级反时限过电流保护，均采用GL-15型过电流继电器，前一级采用两相两继电器接线，后一级采用两相电流差接线。后一级继电器的10倍动作电流的动作时间已整定为0.5s,动作电流整定为9A，前一级继电器的动作电流已整定为5A。前一级的电流互感

(3)器变流比为100/5A，后一级的电流互感器变流比为75/5A。后一级线路首端的Ik?

400A。试整定前一级继电器的10倍动作电流的动作时间（取?t?0.7s）。

(3)解：1.后一级继电器KA2在Ik?400A时通过的电流及动作电流倍数

通过的电流： Ik(KA2)?动作电流倍数： n2?2.KA2继电器在

3?400A?46A 75/546A?5 9AIk(3)?400A时的实际动作时间

查附路表24曲线，在n2?5及10倍动作电流动作时间t2?0.5s时，实际动作时间

't2?0.6s。

3.前一级继电器KA1的实际动作时间

'按?t?0.7s计，KA1的实际动作时间t1?0.6s?0.7s?1.3s。 (3)4.KA1在Ik?400A时通过的电流及动作电流倍数

29

400A?20A 100/520A?4 动作电流倍数： n1?5A通过的电流： Ik(KA1)?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t1?1.3s和动作电流倍数n1?4去查附表21曲线，得其10倍动作电

流动作时间应为t?0.8s，即前一级继电器的10倍动作电流动作时间应整定为0.8s。

6-5 某工厂10kV高压配电所有一条高压配电线供电给一车间变电所。该高压配电线首端拟装设由GL-15型电流继电器组成的反时限过电流保护，两相两继电器式接线。已知安装的电流互感器变流比为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

(3)时间整定为1.5s。高压配电所母线的Ik?1?2.86kA，车间变电所的380V母线的

Ik(3)?2?22.3A。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电流速断保护的速断电流倍数，并检验其灵敏度。（建议变压器的IL.max?2I1N.T）

解：1.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： I1N.T?通过高压配电线的最大负荷电流：

1000kVA?57.7A

3?10kV IL.max?2I1N.T?2?57.7A?115.4A

取Krel?1.3,Kw?1,Kre?0.8,Ki?160/5?32，因此

Iop(2)?KrelKw1.3?1IL.max??115.4A?5.86A KreKi0.8?32故GL-15/10型继电器动作电流整定为6A。

2.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?1.5s?0.7s?0.8s。按

Ik'(3)850A?(0.4/10.5) n2??2??5.4和t?0.8s

Iop(2)6A查附录表24，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。 3.该继电器速断电流的整定

30

取Krel?1.5,Kw?1,Ki?160/5?32,而

(3)Ik.max?Ik?2?0.4/10.5?22.3kA?0.4/10.5?0.85kA?850A，因此

Iqb?KrelKw1.5?1Ik.max??850A?40A Ki32速断电流倍数 n?IqbIop(2)?40A?6.7 6A4.过电流保护的灵敏系数

取Kw?1,Ki?160/5?32,而

(2)(3)Ik.min?0.866Ik?2?(0.4/10.5)?0.866?850A?736A，Iop?6A，因此

Sp?1?736A?3.8?1.5 32?6A满足过电流保护灵敏度要求。 5.电流速断保护的灵敏系数

(2)取Kw?1,Ki?160/5?32,而Ik?0.866Ik(3)?1?0.866?2860A?2477A，

Iqb?40A，因此

Sp?1?2477A?1.92?2

32?40A基本满足电流速断保护灵敏度的要求。

第七章 习题解答

7-1 某供电给高压并联电容器组的线路上，装有一只无功电能表和三只电流表，如图7-30a所示。试按中断线表示法在图7-30b上标出图7-30a的仪表和端子排的端子标号 。

31

图7-30 习题7-1的原理电路图和安装接线图

a) 原理电路图 b)安装接线图（待标号）

答： PA1:1-X:1; PA1:2-PJ:1; PA2:1-X:2; PA2:2-PJ:6; PA3:1-X:3(X:3与X:4并联后接地);

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与PA3:2; X:1-PA1:1;X:2-PA2:1; X:3-PA3:1; X:4左端与X:3左端并联后接地，右端空； X:5-PJ:2;X:7-PJ:4; X:9-PJ:7。

第八章 习题解答

8-1 有一座第二类防雷建筑物，高10m，其屋顶最远的一角距离一高50m的烟囱15m 远。该烟囱上装有一根2.5m 高的避雷针.试验算此避雷针能否保护该建筑物。

解：查表8-1得二类防雷建筑物的滚动半径为45m，而h?50m?2.5m?52.5m,hx?10m,因此由式（8-2）可求得建筑物屋顶水平面上的保护半径为：

32

rx?h(2hr?h)?hx(2hr?hx)?52.5?(2?45?52.5)m?10?(2?45?10)m ?16.1m?15m因此烟囱上的避雷针能保护这一建筑物。

8-2 有一台630kVA的配电变压器低压中性点需进行接地，可利用的变电所钢筋混凝土基础的自然接地体电阻为12?。试确定需补充的人工接地体的接地电阻值及人工接地的垂直埋地钢管、连接扁钢和布置方案。已知接地处的土壤电阻率为100?.m，单相短路电流可达2.8kA，短路电流持续时间为0.7s。

解：1.需补充的人工接地体的接地电阻计算

查附录表26得允许的接地电阻RE≤4?；

已知可利用的自然接地体电阻RE（nat）=12?； 因此，需要补充的人工接地体的电阻

RE（man）=RE（nat）?RE /（RE（nat）- RE）=12×4/（12－4）=6?

2.计算单根接地体长2.5m,直径50mm的钢管埋入地下（ρ=100?m）的接地电阻

RE（1）=ρ/ l =100/2.5=40?

3.确定接地方案 根据n?RE(1)RE(man)?40??7，可初步选7根长2.5m,直径50mm的钢管打入地下，管6?间距离为5m, 管间用40 mm×4mm的扁钢连接。

4. 校验接地装置的短路热稳定度

Amin?Ik(1)tk0.72

?2.8?1000?33.47mm2?40mm?4mm?160mm 7070满足热稳定度的要求。

第九章 习题解答

9-1 试分别计算S9-500/10型和S9-800/10型配电变压器（均Yyn0联结）的经济负荷率（取。 Kq=0.1）

33

解:1.S9-500/10型变压器的经济负荷率

查附录表8得其?P0?960W,?Pk?5100W,I0%?1.0,UZ%?4,因此按式(2-41)可得:

?Q0?按式(2-42)可得:

I0%1SN??500kVA?5kvar?5000var 100100Uk%4SN??500kVA?20kvar?20000var 100100 ?QN?由此按式(9-3)可求得此变压器的经济负荷率:

Kec.T1??P0?Kq?Q0?Pk?Kq?QN?960?0.1?5000?0.45

5100?0.1?20000变压器的经济负荷为

Sec?0.45?500?225kVA 2.S9-800/10型变压器的经济负荷率

查附录表8得其?P0?1400W,?Pk?7500W,I0%?0.8,UZ%?4.5,因此按式(2-41)可得:

?Q0?按式(2-42)可得:

I0%0.8SN??800kVA?6.4kvar?6400var 100100Uk%4.5SN??800kVA?36kvar?36000var 100100 ?QN?由此按式(9-3)可求得此变压器的经济负荷率:

Kec.T1??P0?Kq?Q0?Pk?Kq?QN?1400?0.1?6400?0.43

7500?0.1?36000变压器的经济负荷为

Sec?0.43?800?344kVA

9-2 某变电所有两台Dyn11联结的S9-630/10型变压器并列运行，而变电所负荷现在只有520kVA。问是采用一台还是两台运行较为经济合理？（取Kq=0.1）

解：查附录表3得S9-630/10型变压器的?P0?1300W,?Pk?5800W,I0%?3,UZ%?5,而

3?630kVA?18.9kvar?18900var 1005?630kVA?31.5kvar?31500var ?QN?100 ?Q0?34

因此按式（9-4）可求得两台变压器的经济运行的临界负荷为：

Sec.T?630kVA?1300?0.1?18900?376kVA

5800?0.1?31500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 BWF10.5-30-1型并联电容器18台，Y形接线，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变流比，并整定GL15型电流继电器的动作电流。

解：1.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：

IN.C?30kvar?18?31.2A

3?10kV由于电流互感器一次电流一般应为IN.C的1.5～2倍，因此电流互感器的电流比宜选为75/5A。

2.整定GL15型电流继电器的动作电流

按式（9-9）计算其动作电流，取Krel?2.5,Kw?1,Ki?75/5?15,因此

Iop?KrelKw2.5?1?IN.C??31.2A?5.2A Ki15故继电器的动作电流整定为5A。

第十章 习题解答

10-1 某大件装配车间的面积为10×30m2，顶棚离地高度为5m，工作面离地0.75m,拟采用GC1-A-2G型工厂配照灯(装220V\\125W高压汞灯)作为车间照明。灯从顶棚吊下0.5m。车间反射比为?c?50%,?c?50%,?w?30%,?f?20% 。减光系数可取0.7。试用利用系数法确定灯数，并进行布置。 解：根据车间的建筑结构，灯具宜悬挂在桁架上。如果灯具下吊0.55m,则灯具的悬挂高度(在工作面上的高度)亦即“室空间高度”为

hRC?5m?0.55?0.75m?3.7m

该车间的室空间比，由式（10-9）得：

35

RCR?5hRC(a?b)5?3.7?(10?30)??2.47 a?b10?30利用RCR?2.47和?c?50%、?w?30%、?f?20%查附录表35得灯具利用系数u?0.47，该灯的光通量??4750lm，灯具减光系数K=0.7。又有附录表33查的大件装配车间标准照度值为Eav=200lx,因此由式（10-11）可求得灯数：

n?Eav?A200?10?30??38 u?K??0.47?0.7?4750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。

10-2 试用概算曲线法重作习题10-1。

解：根据?c?50%、?w?30%、?f?20%及h?5m?0.55m?0.75m?3.7m、

A?10?30m2?300m2，查附录图表35的灯具概算曲线得N?18（其Eav?100lx）。

而实际Eav?200lx，因此实际灯数为：

n?200lx?18?36 100lx与习题1结果相近。

10-3 试选择图10-33所示照明线路的导线截面。已知线路额定电压为220V（单相），全线

均采用同一BLV-500型铝芯塑料线明敷，线路长度和负荷标注如图。假设全线允许电压降为3%，该地环境温度为+30℃。

图10-33 习题3的照明线路

解：将线路末端60m长的均匀分布负荷p2?5(W/m)?60m?300W，集中于该分布负荷线段的中点，即以上线路改为下图所示。

36

因此可按式（5-22）计算其导线截面 表5-9得C?7.74kW?m/mm2：

A??M4kW?70m?0.3kW?120m2 ??13.6mm2C??Ual%7.74(kW?m/mm)?3故选用BLV-500-1 ?16型铝芯塑料导线。

10-4 有一220/380V照明系统，如图10-34所示。全线允许电压降为3%。线路采用BLV

型铝芯塑料线明敷。试选择该线路AB段、BC段、BD段和DE段的导线截面。

图10-34 习题10-4的照明线路

解：1. 化简上述线路图

按照均匀分布负荷可可集中于均匀分布线段中点的原理可简化接线图如下：

37

2.计算各段线路的功率矩 AB段 MAB?9kW?10m0?9kW00.m

BC段 MBC?2kW?10m0?2kW00.m

BD段 MBD?4kW?50m?200kW.m

DE段 MDE?2kW?65m?130kW.m 3. 选择AB段的导线

A??M???M'MAB??4?1MBC??4?2MBDABC?U%?alC?Ual% ?900?1.83?200?1.37?20046.2?3mm2

?11.6mm2因此，AB段的选为BLV-500-(3×16+1×16)。 4. 选择BC段的导线

A?M?BCC?U?200BC3mm2?8.61mm2 alB??%7.74?因此，BC段的选为BLV-500-2×16。

5. 选择BD段的导线

ABD3?1BD?M???MDE200C?U??1.33?130mm2?6.1mm2alB?? .5?3因此，BD段的选为BLV-500-(2×10+1×10)。 (按照附录表18-室外线路??15m时，A≦10mm2)

38