刘介才供配电技术第三版课后习题解答

《供配电技术》习题解答 刘介才 编

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

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

第一章 概论 习题解答

１－１

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Ｔ２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%360V380V100%5.26% 380V

410V380V100%7.89% 380V该变电所晚上的电压偏差按式（1-4）计算为：U%

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，由临近车间变电所供电。 1-4

解：该系统的接地电容电流按式（1-3）计算为：

IC10(703515)A17A 350

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 供配电系统的主要电气设备

习题解答

2-1

解：该变压器的实际容量按式（2-1）计算为：

ST(11020)500kVA550kVA 100

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0.8和日最大负荷持续时间t6ｈ查图２－６得日允许过负荷系数KOL1.09。又由式（２－３）得：

1 KOL5505001.09 550

因此该变压器冬季的正常过负荷能力（最大出力）按式（２－５）计算为：

ST(OL)(1.091.091)550kVA649kVA

２－２

解：查附表１可得Ｓ９－１０００／１０型变压器的UZ%4.5%，而Ｓ９－３１５／１０型变压器的UZ%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）： Z*

T14.55k1V0A4. 51001k0V0A0

4105kVA12.7 100315kVAＳ９－３１５／１０型（Ｔ２）： Z*

T2

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：

ST11300kVA12.796kVA 4.512.7

Ｓ９－３１５／１０型变压器（Ｔ２）负担的负荷为：

4.5340kVA 4.512.7

340kVA315kVA100%7.9%。 该变压器（Ｔ２）过负荷达315kVAST21300kVA

第三章 电力负荷及其计算 习题解答

3-1

解：（一）机床组计算负荷：查附表9得Kd=0.180.25(取0.2),cos0.5,tan1.73,因此

P30.10.2800kW160kW

Q30.1160kW1.73

277kvar

S30.1

320kVA

I30.1486A (二)通风机组计算负荷:查附表9得Kd0.70.8(取0.8),cos0.8,tan0.75,因此

P30.20.856kW44.8kW

Q30.244.8kW0.7533.6kvar

S30.256kVA

I30.285A (三)车间总的计算负荷:取KP0.9,KQ0.95,因此

P30.0.9(16044.8)kW184kW

Q30.0.95(27733.6)kvar295kvar

S30.348kVA

I30.

3-2

解：（一）机床组的计算负荷：查附表9得Kd0.160.2（取0.2）,cos0.5,tan1.73,因此 529A

P30.1200kW0.240kW

Q30.140kW1.7369.2kvar

(二)行车的计算负荷:查附表9得行车在25%时的Kd0.10.(1取50.15),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

PkW3.95kW e25.1

因此其计算负荷为:

P30.20.153.95kW0.59kW

Q30.20.59lW1.731.02kvar

(三)通风机组的计算负荷:查附表9得Kd0.70.8(取0.8),cos0.8,tan0.75,因此

P30.30.85kW4kW

Q30.34kW0.753kvar

(四)点焊机组的计算负荷:查附表9得点焊机在100%时的

。而点焊机在65%时的容量为10．5kW。Kd0.35,cos0.6,tan1.33

故由式（3-11）得100%时的容量为：

Pe10.5kW8.47kW

因此其计算负荷为：

P30.40.358.47kW2.96kW

Q30.42.96kW1.333.94kvar

（五）车间总的计算负荷：取Kp0.9,Kq0.95，因此

P（400594296）kW733kW 3009

Q30095（6921023394）733kvar

S30849kVA

I30129A 负荷计算表如书末习题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Kd0.180.25(取0.25),cos0.5,tan1.73。因此

P300.25105kW26.3kW

Q3026.3kW1.7345.5kvar

S3052.6kVA

I3080A （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,cos0.5,tan1.73。因此

P300.14105kW0.5(7.5kW5.514kW2)29kW Q3029kW1.7350.2kvar

S3058kVA

I3088.2A 负荷计算表如书末习题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Kd0.7,cos1,tan0,因此

P3030.74.5kW9.45kW

Q300

S30P309.45kVA

I303-5

解：（一）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）。由附表9查得其cos0.35，因此按式（3-11）可得其有功容量为：

PAB21kVA0.35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5.16kW

4．弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表3-3查得cos0.35时的功率换算系数pABApBCBpCAC1.27，pABBpBCCpCAA=-0.27 14.4A

,qABAqBCBqCAC1.05,qABBqBCCqCA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5.88kW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

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:

查附表9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

（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

（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)2.13kW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 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24.5kVA

I30

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37.2A

R00.48/km。因此总电阻R0.48(/km)2km0.96。

而线路计算电流I3060.4A 因此该线路的有功功率损耗按式（3-35）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（3-36）为：

QWL360.420.72103kvar=7.88kvar

3.高压线路的年电能损耗计算

由Tmax4500h和cos0.86查图3-12得3000h。因此按式（3-53）可得线路的年电能损耗为：

Wa.WL360.420.963000103kWh=31.5103kWh

(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)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(3-42)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(3-56)计算,查附表1得PFe1.4kW,因此

Wa(1)1.4kW8760h12264kWh

全年的铜损按式(3-57)计算,查附表1得PCu7.5kW,而

S30P30/cos900kW/0.861046.5,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为:

WaWa(1)Wa(2)12264kWh19260kWh31524kWh31.5103kWh

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

S30.2546.7kVA

按式(3-42)得 PT0.01546.7kW5.467kW

按式(3-43)得 QT0.05546.7kvar27.34kvar

2.变电所一次侧的计算负荷:

P30.1420kW5.467kW426kW

Q30.1350kvar27.34kvar377kvar

3.变电所一次侧的功率因数:

因 tan1Q30.1377kvar0.885 P426kW30.1

故 cos0.75

(二)按一次侧cos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 tan2350kvar0.833 420kW

故 cos20.77

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(3-48)计算为

,kvar QCP30.2(tan2tan2)420kW(0.8290.426)170

3-8

解：（一）估算该厂的计算负荷

查附表11得Kd0.5,cos0.75,tan0.88,因此

P300.355840kW2044kW

Q302044kW0.881799kvar

S302044kW2725kVA

（二）计算该厂的年有功电能消耗量

一班制取年工作小时Ta8760h，年平均有功负荷系数0.75,由此可得年平均电能消耗量

Wp.a=0.752044kW2000h=3066103kW.h

3-9

解:(一)需装设的电容器容量和个数

cos0.65时,tan1.17;cos0.9时,tan0.48。因此按式（3-48）得电容器容量为：

, QCP30(tantan)2400kW(1.170.48)1656kvar

需装BWF10.5-30-1型电容器个数为: n1656/3056

(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:

,,P S3030/cos2400kW/0.92667kVA

而补偿前的视在计算负荷为:

S30P30/cos2400kW/0.653692kVA

因此补偿后减少的计算负荷为:

,3692kVA2667kVA1025kVA S30S30S30

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0.9）。

由上表可以看出，M 4的IstIN=135A-20A=115A为最大，因此该

线路的尖峰电流为：

Ipk0.9(351456)A135A229.5A

第四章 短路计算及电器的选择校验 习题解答

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

(3)(3)(3)10kV 母线和380V 母线的短路电流Ik(3)、I''(3)、I、ish、Ish 及短路

容量Sk(3)，并列出短路计算表。

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（Uc1=10.5kV）

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SocSoc500MVA，因此 Uc21(10.5kV)2 X10.22 Soc500MVA

2．架空线路的电抗：查表4-1得X00.35/km，因此

X20.35(/km)4km1.40

3．绘k1点短路的等效电路图如下：

4．短路电路总电抗：

X(k1)X1X2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：

Ik(3)13.74kA （2）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：

(3)Ik(3) I"(3)I13.74kA

（3）三相短路冲击电流：

(3)2.55I"(3)2.553.74kA9.54kA ish

（4）第一个周期三相短路全电流有效值：

(3)1.51I"(3)1.513.74kA5.65kA Ish

（5）三相短路容量：

Sk(3)c1Ik(3)1110.5kV3.74kA68.0MVA

（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（Uc20.4kV）

1．电力系统的电抗： Uc22(0.4kV)2 X3.2104 Soc500MVA'

1

2．架空线路的电抗： ' X2X0l(Uc220.4kV2)0.35(/km)4km()2.03103 Uc110.5kV

3．电力变压器的电抗：查附表1得UZ%4.5,因此 UZ%Uc224.5(0.4kV)2 X3X47.2103 100SN.T1001000kVA

4．绘k2点短路的等效电路图如下：

5．短路电路总电抗：

X37.210343 X(k2)XX3.2102.0310=5。95103 22'

1'2

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(3)238.8kA （2）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：

(3)Ik(3) I"(3)I238.8kA

（3）三相短路冲击电流：

(3)1.84I"(3)1.8438.8kA71.4kA ish

（4）第一个周期三相短路全电流有效值：

(3)1.09I"(3)1.0938.8kA42.3kA Ish

（5）三相短路容量：

(3) Sk(3)I2c2k20.4kV38.8kA26.9MVA

短路计算表如附录习题4-1参考答案所列，此略。

4-2 试用标幺制法重作习题4-1。

解：（一）确定基准值

取Sd100MVA，Ud1Uc110.5Kv，Ud2Uc20.4Kv，而

Id1

Id25.50Ka

144kA （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Soc500MVA，因此 X1Sd100MVA0.2 Soc500MVA

2．架空线路的电抗标幺值：查表4-1得X00.35/km，因此

 X2X0lSd100MVA0.35(/km)4km1.27 22Uc(10.5kV)

3．电力变压器的电抗标幺值：查附表1得UZ%4.5,因此  X3X4UZ%Sd4.5100MVA4.5 100SN1001000kVA

（三）绘短路等效电路图如下：

（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XX(k1)120.21.271.47

2．三相短路电流周期分量有效值：

Ik(3)1Id1

X(k1)5.50kA3.74kA 1.47

3．三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：

(3)Ik(3) I"(3)I13.74kA

4．三相短路冲击电流：

(3)2.55I"(3)2.553.74kA9.54kA ish

5．第一个周期三相短路全电流有效值：

(3)1.51I"(3)1.51

3.74kA5.65kA I

sh

6．三相短路容量：

Sk(3)c1Ik(3)1110.5kV3.74kA68.0MVA

（五）求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．总电抗标幺值：

 X(k2)X1X2X3/20.21.274.5/23.72

2.三相短路电流周期分量有效值： Ik(3)2Id2

X(k2)144kA38.7kA 3.72

3．三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：

(3)Ik(3) I"(3)I238.7kA

4．三相短路冲击电流：

(3)1.84I"(3)1.8438.7kA71.2kA ish

5．第一个周期三相短路全电流有效值：

(3)1.09I"(3)1.0938.7kA42.2kA Ish

6．三相短路容量：

(3) SSk(3)I2c2k20.4kV38.7kA26.8MVA

4-3 设某用户变电所380V母线的三相短路电流周期分量有效值Ik(3)36.5kA。而母线采用LMY-8010，水平平放。两相邻母线轴线间距离为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，cos1时，94%。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Ksh.M1，因此

ish.McKsh.MIN.M7.56.06kA 2．380V母线的三相短路冲击电流：

(3)1.84Ik(3)1.8436.5kA67.2kA ish

3．380V母线在三相短路时所受的最大电动力：

l(3)F(3)ishish.M)2

107N/A2 a

(67.2103A6.06103A)20.9m107N/A2 0.2m

=3526N

（二）校验母线短路时的动稳定度

1．380V母线在F(3)作用时的弯曲力矩： F(3)l3526N0.9m317Nm M1010

2．该母线的截面系数： b2h(0.08m)20.01m10.67106m3 W66

3．该母线在三相短路时受到的计算应力： cM317Nm629.710Pa=29.7MPa 63W10.6710m

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 设习题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。

(3)Ik(3)36.5kA，并由附表14

查得解：已知I

C87mm2,tima0.5s0.05s0.05s0.6s。因此该母线的最小热稳定截面为：

Amin32420mm 而母线实际截面为8010mm2800mm2420mm2，因此该母线满足短路热稳定度的要求。

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电缆，芯线截面为50mm2。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Ik(3)2.1kA。试校验此电缆的短路热稳定度。

(3)Ik(3)2.1kA，并由附表14

查得C65mm2。而解：已知I

tima1.2s0.2s1.4s。因此该电缆的最小热稳定截面为：

Amin32238mm50mm 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。该线路首端的三相短路电流Ik(3)13kA。试选择该线路所装RT0型低压熔断器及其熔体的规格。

解：（一）RT0型熔断器熔体电流的选择

需满足的条件：

1． IN.FEI3056A

2． IN.FEKIpk0.5230A=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． UN.FUUN380V

选择UN.FU380V。

2． IN.FUIN.FE120A

查附表5，应选择IN.FU200A，即RT0-200型熔断器。

3．校验断流能力：查附表5，得 Ioc50A，而按式（4-66）要求 IocI"(3)Ik(3)13kA，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Ik(3)800A。试检验这两组熔断器能否实现保护选择性的要求。

解：用IN.FE1200A和Ik(3)800A查附表5的曲线得t17s。 用IN.FE2160A和Ik(3)800A查附表4的曲线得t22s。

由于t13t2，因此这两组熔断器能满足保护选择性的要求。

4-8 习题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IN.OR100AI3056A。其瞬时脱扣电流为300600A。现整定为4IN.OR400A1.35Ipk1.35230A=310A，满足要求。

4-9 某用户拥有有功负荷P30300kW,cos0.92。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Ik(3)20kA。试选择此高压断路器的规格。

解：该用户6kV进线上的计算电流为：

I3031.4A 又根据6kV母线上的Ik(3)20kA，初步选择SN10-10II/1000型断

路器。由附表2知，其IN1000AI3031.4A，Ioc31.5kAIk(3)20kA，满足要求。

该断路器的动稳定电流为80kA，2s热稳定电流为31.5kA。由于

(3)ish2.5520kA51kA80kA，满足短路动稳定度要求；而

Ik(3)2tima(20kA)2(0.9s0.2s)440(kA)2s(31.5kA)22s1985(kA)2s，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 习题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2.5mm2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)2m0.66VA 222.5mm53m/(mm)

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

也符合准确级要求。

第五章 供配电系统的接线、结构

及安装图 习题解答

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120mm2的BLV-500型铝芯塑料线穿PC管的允许电流Ial149AI30140A，穿管内径为PC80mm。

（二）N线截面的选择

按A00.5A0.5120mm260mm2选择，选A070mm2。

（三）PE线截面的选择

按APE0.5A0.5120mm260mm2选择，选APE70mm2。

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（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：

3 I3091.5A 查附表16-1，得30C时明敷的BLX-500型导线截面为25mm2时的 Ial102AI3091.5A，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

2.5mm2。现导线截面为25mm2，当然满足机械强度要求。

（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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。 由附表13查得BLX-500-325导线的电阻

。而线路的有功功率R01.31/km,X00.251/km（按线距100mm计）

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。

第六章供配电系统的保护 习题解答

6-1 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IL.max180A，Krel1.3,Kw1,Kre0.8,Ki200 /5=40，因此IopKrelKw1.31动作电流整定为8A。 IL.max180A7.3A。KreKi0.840

（二）速断电流的整定

,Ki200/540, 按式（6-19）计算，其中Ik.maxIk(3)21kA,Krel1.5,Kw1

因此IqbKrelKw1.51Ik.max1000A37.5A。因此速断电流倍数为： Ki40

Iqb37.5A4.5 Iop8A Kqb

（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

(3),Ki200/540,Iop8A,因此 Ik(2).min0.866Ik20.8661000A866A,Kw1

KwIk(2)1866A.min2.71.5 SpKiIop408A

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)0.866Ik(3),Ki40,Iqb37.5A,因此 10.8662800A2425A,Kw1

KwIk(2)12425A1.61.5 SpKiIqb4037.5A

但Sp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Ik(3)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）。

解：1.后一级继电器KA2在Ik(3)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400A46A 75/546A5 9A

2.KA2继电器在Ik400A时的实际动作时间

查附表22曲线，在n25及10倍动作电流动作时间t20.5s时，

'0.6s。 实际动作时间t2

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。

4.KA1在Ik(3)400A时通过的电流及动作电流倍数

400A20A 100/5

20A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22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。

6-3 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

(3)Ik(3)12.86kA。车间变电所的380V母线的三相短路电流Ik222.3kA。

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IL.max2I1N.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：

I1N.T

通过高压配电线的最大负荷电流：

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57.7A 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1.5s0.7s0.8s。按 Ik'(3)850A(0.4/10.5)n225.4和t0.8s 查附表22，其10倍动作电流Iop(2)6A

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Krel1.5,Kw1,Ki160/532,而

Ik.maxIk(3)20.4/10.522.3kA0.4/10.50.85kA850A，因此 IqbKrelKw1.51Ik.max850A40A Ki32

Iqb

Iop(2)40A6.7 6A速断电流倍数 n

（四）过电流保护的灵敏系数

取Kw1,Ki160/532,而

(3)Ik(2).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。

（五）电流速断保护的灵敏系数

取Kw1,Ki160/532,而Ik(2)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。

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。烟囱上安装有一根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50m2.5m52.5m,hx10m,因此由式（6-29）可求得建筑物屋顶水平面上的保护半径为：

rx16.1m15m

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16.7 2510

（二）每根长2.5m、直径50mm钢管埋入地下（150.m）的接地电阻值 RE(1)150.m60 2.5m

（三）确定接地钢管数及接地方案

根据RE(1)/RE60/16.74，再考虑接地管之间的屏蔽效应，可初步选5根直径50mm、长2.5m的钢管一排打入地下,管间距离5m,管间用404mm2的扁钢相连。

（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：

Amin2500mm237mm2 70

现在连接扁钢截面为A404mm2160mm2Amin，因此满足短路热

稳定度要求。

第七章 供配电系统的二次回路及其

自动装置 习题解答

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。

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 电气照明 习题解答

8-1 某大件装配车间的面积为1030m2，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Eav200lx。 该车间的室空间比，由式（8-9）得： RCR5hRC(ab)5(50.50.75)(1030)2.5 ab1030

利用RCR2.5和c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4750lm。因此由式（8-11）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。

8-2 试用概算曲线法重作习题8-1。

f20%及h5m0.5m0.75m3.75m、解：根据c50%、w30%、

A1030m2300m2，查附表29的灯具概算曲线得N18（其

。而实际Eav200lx，因此实际灯数为： Eav100lx）

n200lx1836 100lx

与习题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。

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。

因此可按式（8-13）计算其导线截面（C7.74kWm/mm2）： AM4kW70m0.3kW120m13.6mm2 2CUal%7.74(kWm/mm)3

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 习题解答

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

解:(一)S9-500/10型变压器的经济负荷率

查附表1-1得其PW,PW,I0%1,UZ%4,因此按式0960k5100

(3-29)可得:

Q01500kVA5kvar5000var 100

4

500kVA20kvar20000var 100按式(3-40)可得: QN

由此按式(9-4)可求得此变压器

(T1)的经济负荷率:

Kec.T10.453 (二)S9-800/10型变压器的经济负荷率

查附表1-1得其PW,PW,I0%0.8,UZ%4.5,因此按01400k7500

式(3-39)可得:

Q00.8800kVA6.4kvar6400var 100

按式(3-40)可得:

QN4.5800kVA36kvar36000var 100

由此按式(9-4)可求得此变压器(T2)的经济负荷率

:

Kec.T20.429 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Kq0.1)

解：查附表1-1得S9-630/10型变压器的

PW,PW,I0%3,UZ%5,而 01300k5800

3630kVA18.9kvar18900var 100

5630kVA31.5kvar31500var QN100 Q0

因此按式（9-3）可求得变压器的经济负荷为：

Sec.T630kVA376kVA 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：

IN.C31.2A 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。

（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。

[注] 以上附图另寄。