供配电技术 王玉华 课后答案

第一章

1-1填空题

1、发电机、变压器、输配电线路和用户 2、变压器和输配电线路。3、枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。 4、很_小__，小接地电流系统___。5、有高压网络、中压网络和低压网络。 6、____火力发电厂__、_水力发电厂_、__核电厂_和_新能源发电厂_。7、___1000~1500___、输送距离__150~850___。8、_直流与交流_。9、_电压__和_频率。10、__煤____、_油_和天然气__。 1-2选择题

11、（ A. ）。12、（ D. ）。13、（ C ）。14、（ B. ）。15、（C ）。 16、（ A ）。17、（ B. ）。18、（ A ）。19、（ C． ）。20、 ( B. ) 。 1-3问答题

21、由发电机、变压器、输配电线路和用户组成的整体称为电力系统。起着生产、分配、输送和消耗电能的作用。

22、输煤带将煤输送到煤斗中再经过磨煤机磨成细煤粉，在热空气的作用下由排粉风机抽出并送入锅炉的燃烧室内燃烧。助燃空气由送风机送进空气预热器变为热空气。其中一部分进入磨煤机用以干燥和输送煤粉，另一部分进入燃烧室助燃。燃烧放出的热量一部分被燃烧室四周的水冷壁吸收，一部分加热燃烧室顶部和烟道出口处的过热器中的蒸汽。余下的热量被烟气带着经省煤器、空气预热器并传递给此设备内的水和空气。烟气冷却后经除尘器净化处理，通过引风机进入烟道排入大气。净化后的给水先进入省煤器预热，再进入汽包后流入水冷壁管中，吸收热量并蒸发成蒸汽，在流经过热器时进一步吸收烟气的热量变为高温高压的过热蒸汽。此高温高压蒸汽经过汽轮机的喷嘴体积膨胀，产生高速气流，推动汽轮机转子的叶片，使转子旋转将热能转变成机械能。汽轮机和发电机同轴连接，带动发电机转子旋转将机械能转变成电能。做功后的蒸汽经过凝结器放出热量后并凝结成水，经除氧器除去氧，再经给水泵送入省煤器预热以便循环利用。水力发电厂的生产过程要比火力发电厂简单，它是利用水的位能差进行发电的，如 图1.2所示。

由拦河坝4将水位抬高，经压力水管6进入螺旋形蜗壳14推动水轮机转子13旋转，将水的位能转变成机械能，水轮机与发电机同轴连接，再带动发电机转子转动将机械能转变成电能。做完功的水排往大坝的下游。有反应堆、蒸汽发生器、主泵、稳压器和主管道为主体组成核电厂的一回路。核燃料在反应堆发生核裂变反应后产生的热量传给冷却水，由主泵把冷却水从反应堆送到蒸汽发生器，在蒸汽发生器的管束内冷却水放出热量后又被主泵排到反应堆。这样周而复始地形成的闭式循环回路，称为一回路。一回路冷却水的热量通过蒸汽发生器，将热量传给另一路线的水，使其加热成高温蒸汽，推动汽轮机旋转，汽轮机再驱动发电机使发电机发电。在汽轮机内做过功的蒸汽进入凝结器后变成凝结水，凝结水泵将凝结水送入低压加热器。低压加热器钢管内流动的低压给水经蒸汽加热，除氧器除氧后经给水泵送入到高压加热器。高压加热器将给水加热后送入蒸汽发生器，重新被加热汽化。这样循环往复形成了第二回路。核燃料的核能转变成水蒸气的热能，此热能驱动汽轮机旋转转变成机械能，汽轮机再带动发电机发出电能。

23、电能质量包括电压质量与频率质量两部分。电压质量又可分为幅值与波形质量两方面。通常以电压偏差、电压波动与闪变、电压正弦波畸变率、负序电压系数(三相电压不平衡度)、频率偏差等项指标来衡量。

24、

(1) 无形性：电力商品在产生、交换和使用过程中，都无法使人直接以感观的方式获得。但是这种无形只是感观上的无形。从物理学角度分析仍然是有形的。

(2) 特殊选择性：电力作为单一商品不存在选择问题，但是，电在市场交易中，电的属性(供电电压、供电时间、供电可靠性)不同，交易价格也不同，这必然给客户带来选择的机会。

(3) 无品牌性：电力作为商品虽然难以形成品牌，但生产电力的企业具有明显的铭牌特性。 (4) 生命无周期性：电力商品没有衰退期，也没有新的“电力商品”来替代旧的“电力商品”。

(5) 易失性：

(1) 保证供电的可靠性。电力系统的突然停电会给工农业生产造成很大损失，给人们的日常生活带来极大不便，甚至会造成社会秩序混乱。

(2) 保证电能的良好质量。主要是保证电能技术指标的偏差在一定的范围。

(3) 保证电能的经济性。电能的经济性主要体现在发电成本(燃料消耗)和网络的电能损耗上。为了保证电能的经济性，要最大限度地降低发电成本和网络的电能损耗。

(4) 保证电能的安全性。 25、

工作原理：白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到负载。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。风力发电的原理，

是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

26、直流输电线路造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多，其输送的电压等级还要受到电子器件耐压性能的限制。交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能）、化学能（石油、天然气）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便。这是交流电与直流电相比所具有的独特优势。

27、柔性交流输电系统（FACTS）的英文表达为：Flexible AC Transmission Systems。是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。指应用于交流输电系统的电力电子装置。利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制调节交流电力系统的运行参数或网络参数，优化电力系统运行状态，提高交流电力系统线路的输电能力。其中―柔性‖是指对电压电流的可控性； 28、110kV以下的电压级差应超过3倍，如110kV、35kV、l0kV。110kV以上的电压级差则以两倍左右为宜，如110kV、220kV、500kV。

29、用电设备的额定电压 由于电压损耗，线路上各点电压略有不同。用电设备，其额定电压只能按线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压Ue来制造，所以用电设备的额定电压规定与供电电网的额定电压相同。 。发电机的额定电压：发电机是接在线路首端的，所以规定发电机额定电压高于所供电网额定电压的5%。 （6）电力变压器一次绕组额定电压：如变压器直接与发电机相连，则其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于供电电网额定电压的5%。如变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，其一次绕组额定电压应与供电电网额定电压相同。

电力变压器的二次绕组额定电压：如果变压器二次侧供电线路较长，则变压器二次绕组额定电压要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的电压降和变压器满载时输出的二次电压仍高于电网额定电压的5%，所以这种情况的变压器二次绕组额定电压要高于二次侧电网额定电压的10%，如果变压器二次侧供电线路不长，则变压器二次绕组额定电压只需高于二次侧电网额定电压的5%，仅考虑补偿变压器内部的5%。

30、(1) 电能不能大量存储。电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时进行的，在电力系统中，任何时刻各发电厂发出的功率，必须等于该时刻各用电设备所需的功率与输送、分配各环节中损耗功率之和，因而对电能生产的协调和管理提出更高要求。

(2) 电磁过程的快速性。电力系统中任何一个地方的运行状态的改变或故障，都会很快影响整个系统的运行，仅依靠手动操作是无法保证电力系统的正常和稳定运行，所以电力系统的运行必须依靠信息就地处理的继电保护和自动装置，以及信息全局处理的调度自动化系统。

(3) 与国民经济的各部门、人民的日常生活等有着极其密切的关系。供电的突然中断会给交通运输业、公共事业带来严重的后果

1-4计算题

31、如图1.12所示，试标出发电机、变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4额定电压。

T110.5kvGT20.38kv220kvT3110kvT410kv

G:10.5kv;T1:10.5,kv,400vT2:10.5kv,242kv,T3:220kv,121kv,T4:110kv,10.5kv.

第2章

2-1填空题

1.有功负荷；无功负荷；日负荷；年负荷；用户；车间；某类设备负荷 2.年最大负荷；年最大负荷利用小时；平均负荷；负荷系数

3．平均负荷；最大负荷 4．一级负荷；二级负荷；三级负荷 5. 估算法；需要系数法；二项式法 6．电能损耗；电压损失；供电设备利用率 7．高压集中补偿；低压集中补偿；单独就地补偿 8．短时最大 9．阻抗补偿；开关变换电路补偿 10. 电流型；电压型 2-2 问答题

11答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。 12 答：年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是最大负荷利用小时。 年最大负荷Pmax指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现2～3次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷P30。

13答：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。

导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)?，对中小截面的导体，其?约为10min左右，?为发热时间常数。

故截流倒替约经 30min后达到稳定温升值。但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升。由此可见,计算负荷 Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。

计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算符合的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。

14答：长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率，即 Pe=PN

反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。 15 答：所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系，因此需要引进需要系数的概念,即：Pc?KdPe。 式中，Kd为需要系数；Pc为计算负荷；Pe为设备容量。

形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一个平均效率；用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数KL；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引进一个线路平均效率?wL；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数K?。

16答：不可以。需要考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即：

???

Qc??(bPe?tan?)i?(cPx)maxtan?max??式中，(bPx为每组用电设备组中xe?)i为各用电设备组的平均功率，其中Pe?是各用电设备组的设备总容量；cP

台容量较大的设备的附加负荷；(cPx)max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tan?max为最大附加负荷设备组的

功率因数角的正切值。

17答: 单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡.

a: 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算.

b: 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷.

18答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备；

这样换算：⑴当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。⑵当单相设备

的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。

19 答：补偿容量的确定 （1）采用固定补偿Qcc?Pav，式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav =αPc或Wa/t，Pc（tg?av1－tg?av2）为负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能； tgφav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgφav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgφav1－tgφav2称为补偿率，可用△qc表示 （2）采用自动补偿Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2） 20答：提高自然功率因素的主要方法有： 1、 合理选择电动机的规格、型号 2、 防止电动机空载运行 3、 保证电动机的检修质量 4、 合理选择变压器的容量 5、 交流接触器的节电运行 他们的基本原理是在不添置任何补偿设备的情况下，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因素提高。

2-3计算题

21解： 对于长期工作制的设备，其设备容量就是它们的额定功率，所以长期工作设备的设备容量为： Pe1?7.5?2kW?4?3kW?3?10kW?57kW

对于反复短时工作制的设备，其设备容量为： 电焊机：Pe2?0.6?42?0.62kW?20.2 kW 吊车： Pe3?2?0.4?39.6kW?50.1kW 所以，它们的总的设备容量为：

Pc??(bPe?)i?(cPx)maxP总?Pe1?Pe2?Pe3??57?20.2?50.1? kW?127.3 kW

22 解：查表可知负荷密度指标

??0.1kW/m22S?60m?32m?1920m Pav??S?0.1?1920kW?192kW

答：用估算法估算该车间的平均负荷为192 kW

23解：由题意可知：水泵用的高压电动机 假设同时系数K=0.9 Kd?0.8,b?0.65,cos??0.8,tan??0.75 Pc0?kd?Pe1?0.8?300?6?1440kW

Qc0?Pc0?tan??1440?0.75kvar?1080kvarPe?K??Pc0?Pc1?Pc2?Pc3?Pc4??0.9??1440?840?920?850?900?kW?4455 kW

Qe?K??Qc0?Qc1?Qc2?Qc3?Qc4??0.9??1080?680?750?700?720?kvar?3537 kvarSe?Pe2?Qe2?44522?35372kVA?5688.36kVA

A?548.01A

1.73?63?Un高压侧P?PSe?4540.3 3kWe?0.015 e1Qe1?Qe?0.06Se?3878.3kvar高压侧

Ice?Se?5688.36Se1?P?QIce1?Se12e12e1?5971.25kVA?98.62A

3?Un答：该总降压变电所高压侧总的计算负荷Pe1=4540.33kW，Qe1=3878.3kvar ，Se1=5971.25 kVA，Ice1=98.62A。

24解：通风机Kd1?0.8,cos?1?0.8,tan?1?0.75

Qc1?Pc1tan?1?48?1.73kvar?83.04kvar点焊机Kd2?0.35,cos?2?0.6,tan?2?1.33

Pe2??2PN2?0.65?10.5kW?8.47kWPc2?Kd2Pe2?0.35?8.47kW?2.96kW

Pc1?Kd1Pe1?0.8?60kW?48kW

Qc2?Pc2tan?2?2.96?1.33kvar?3.94kvar有连锁的连续运输机械Kd3?0.7,cos?3?0.75,tan?3?0.88

Pc3?Kd3Pe3?0.7?40kW?28kWQc3?Pc3tan?3?28?0.88kvar?24.64kvar行车Kd4?0.15,cos?4?0.5,tan?4?1.73

Pe4??4PN4?0.15?10.2kW?3.95kWPc4?Kd4Pe4?0.15?3.95kW?0.59kWQc4?Pc4tan?4?0.59?1.73kvar?1.03kvar同时系数取K?p,K?q?0.9 车间计算负荷为：

Pc?K?p?Pci?0.9?(48?2.96?28?0.59)kW?71.60kWQc?K?q?Pci?0.9?(83.04?3.94?24.64?1.03)kvar?101.39kvarSc?Pc2?Qc2?124.12kVAIc?Sc3UN?124.12A?179.16A3?0.4

25解：需要系数法：查表A-1可得：

冷加工机床： Kd1?0.2,cos?1?0.5,tan?1?1.73

Pc1?0.2?152kW?30.4kWQ?30.4?1.73kvar?52.6kvarPc2?0.8?6kW?4.8kWQ?4.8?0.75kvar?3.6kvar c2

c1 通风机组： Kd2?0.8,cos?2?0.8,tan?2?0.75

车间的计算负荷:

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