高专《工厂供电》习题解答刘介才编前言本习题解答是应采用本人编《工厂供电》高专教材的部分任课教师的要求、并在出版社有关编辑的大力支持下编写的，供教师教学和批改学生作业时参考。

由于习题中涉及的一些技术参数大多有一定的选取范围，而从技术图表上查得的数据也不可能绝对精确，因此习题解答应着重注意其解题的方法步骤，而答案不一定是唯一的，仅供参考。

本习题解答不宜在学生中传播，以免有的学生盲目抄袭，影响其独立完成作业、培养解决技术问题的能力。

如有错误和不当之处，欢迎批评指正。

目录第一章工厂供电概论习题解答----------------------------------------------第三章工厂的电力负荷及其计算习题解答-------------------------------第四章短路电流计算及变配电所电气设备选择习题解答-------------第五章工厂电力线路及其选择计算习题解答------------------------------第六章工厂供电系统的过电流保护习题解答------------------------------第七章工厂供电系统的二次回路和自动装置习题解答------------------第八章防雷、接地及电气安全习题解答------------------------------------第九章节约用电、计划用电及供电系统的运行维护习题解答---------第一章 工厂供电概论 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 。

故变压器Ｔ1的额定电压应为10.5／242kV 。

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 。

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6ｋＶ线路额定电压高５％，因此发电机Ｇ的额定电压应为6.3ｋＶ。

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 6.3ｋＶ。

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6.3／38.5ｋＶ。

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10kV 电网电压高１０％，即其二次额定电压应为11kV 。

因此变压器Ｔ２的额定电压应为35／11kV 。

变压器Ｔ３的一次额定电压应与6kV 线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为6kV 。

Ｔ３的二次额定电压应比220／380Ｖ电压高５％，即其二次额定线电压应为0.4kV 。

因此变压器T 3的额定电压应为 6 / 0.4kV 。

１－３ 解：该变电所白天的电压偏差按式（1-4）计算为：360380%100% 5.26%380V V U V-∆=⨯=-该变电所晚上的电压偏差按式（1-4）计算为：410380%100%7.89%380V V U V-∆=⨯=+ 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：10(403525)26.1350C I A A ⨯+⨯== 由于C I <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。

第三章 工厂的电力负荷及其计算 习题解答3-1 解：（一）机床组计算负荷：查附表8得d K =0.18:0.25(取0.2),cos 0.5,tan 1.73,ϕϕ==因此30.10.2800160P kW kW =⨯=30.1160 1.73277var Q kW k =⨯=30.1320S kVA ==30.1486I A == (二)通风机组计算负荷:查附表8得0.70.8d K =:(取0.8),cos 0.8,tan 0.75,ϕϕ==因此30.20.85644.8P kW kW =⨯=30.244.80.7533.6var Q kW k =⨯=30.256S kVA ==30.285I A == (三)车间总的计算负荷:取0.9,0.95,P Q K K ∑∑==因此30.0.9(16044.8)184P kW kW ∑=⨯+=30.0.95(27733.6)var 295var Q k k ∑=⨯+=30.348S kVA ∑==30.529I A ∑== 负荷计算表见书末习题3-1参考答案所列，此略。

3-2 解：（一）机床组的计算负荷：查附表8，得0.160.2d K =:（取0.2）,cos 0.5,tan 1.73ϕϕ==,因此30.12000.240P kW kW =⨯=30.140 1.7369.2var Q kW k =⨯=(二)起重机的计算负荷:查附表8，得起重机在25%ε=时的0.10.15d K =:(取0.15),cos 0.5,tan 1.73ϕϕ==。

而起重机在15%ε=时的容量为5.1kW,故由式(3-16)得25%ε=时的容量为2 5.1 3.95e P kW kW =⨯=因此其计算负荷为:30.20.15 3.950.59P kW kW =⨯=30.20.59 1.73 1.02var Q lW k =⨯=(三)通风机组的计算负荷:查附表8得0.70.8d K =:(取0.8),cos 0.8,tan 0.75ϕϕ==,因此30.30.854P kW kW =⨯=30.340.753var Q kW k =⨯=(四)点焊机组的计算负荷:查附表8得点焊机在100%ε=时的0.35,cos 0.6,tan 1.33d K ϕϕ===。

而点焊机在65%ε=时的容量为10．5kW 。

故由式（3-11）得100%ε=时的容量为：10.58.47e P kW kW ==因此其计算负荷为：30.40.358.47 2.96P kW kW =⨯=30.4 2.96 1.33 3.94var Q kW k =⨯=（五）车间总的计算负荷：取0.9,0.95p q K K ∑∑==，因此3009400594296733P kW kW ⋅∑=⋅⨯+⋅++⋅=⋅（） 300956921023394733var Q k ⋅∑=⋅⨯⋅+⋅++⋅=⋅（）30849S kVA ⋅∑==⋅30129I A ⋅∑== 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8得小批生产的金属冷加工机床电动机组的需要系数为0.160.2d K =:（取0.2),cos 0.5,tan 1.73ϕϕ==。

因此300.28517P kW kW =⨯=3017 1.7329.4var Q kW k =⨯=3034S kVA ==3051.7I A == （二）用二项式法计算查附表8得二项式系数0.140.4b c ==，，最大容量设备台数5,cos 0.5,tan 1.73n ϕϕ===。

因此300.14850.47.5433120.9P kW kW kW kW kW =⨯+⨯+⨯+⨯=（） 3020.9 1.7336.2var Q kW k =⨯=3041.8S kVA ==3063.5I A == 负荷计算表如书末习题3-3参考答案所列，此略。

3-4 解：单相加热器按其容量尽可能三个相均衡分配，因此一相装3台1kW 的，另两相各装1台3kW 的。

等效三相计算负荷按3kW 的3倍计算。

查附表8得0.7,cos 1,tan 0,d K ϕϕ===因此300.733 6.3P kW kW =⨯⨯=300Q =3030 6.3S P kVA ==309.57I A == 3-5解：（一）弧焊机各相的计算负荷1．将接于AB 相间的1台21kVA （65%ε=）换算成100%ε=时的有功容量（kW ）。

由附表8查得其cos 0.35ϕ=，因此按式（3-1 5）可得其有功容量为：210.35 5.88AB P kVA kW =⨯=2．将接于BC 相间的1台17kVA （100%ε=）换算成相同ε的有功容量（kW ）。

其cos 0.35ϕ=，因此其有功容量为：170.35 5.95BC P kVA kW =⨯=3．将接于CA 相间的2台10.3kVA(50%ε=)换算成100%ε=时的有功容量(kW)。

其cos 0.35ϕ=，因此其有功容量为：210.30.35 5.16CA P kVA kW =⨯⨯=4．弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表3-3查得cos 0.35ϕ=时的功率换算系数 1.27AB A BC B CA C p p p ---===，AB B BC C CA A p p p ---===-0.27, 1.05AB A BC B CA C q q q ---===, 1.63AB B BC C CA A q q q ---===,因此由式(3-28):式(3-33)可得各相的有功和无功容量为:A 相 1.27 5.880.27 5.16 6.08A P kW kW kW =⨯-⨯=1.05 5.88var 1.63 5.16var 14.58var A Q k k k =⨯+⨯=B 相 1.27 5.950.27 5.88 5.97B P kW kW kW =⨯-⨯=1.05 5.95var 1.63 5.88var 15.83var B Q k k k =⨯+⨯=C 相 1.27 5.160.27 5.95 4.95C P kW kW kW =⨯-⨯=1.05 5.16var 1.63 5.95var 15.12var C Q k k k =⨯+⨯=5.弧焊机各相的有功和无功计算负荷:查附表8得其0.35d K =，因此各相的有功和无功计算负荷为： A 相 30.(1)0.35 6.08 2.13A P kW kW =⨯=30.(1)0.3514.58var 5.10var A Q k k =⨯=B 相 30.(1)0.35 5.97 2.09B P kW kW =⨯=30.(1)0.3515.83var 5.54var B Q k k =⨯=C 相 30.(1)0.35 4.95 1.73C P kW kW =⨯=30.(1)0.3515.12var 5.29var C Q k k =⨯=（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8得0.7,cos 1,tan 0,d K ϕϕ===因此30.(2)0.723 4.2A P kW kW =⨯⨯=30.(2)0A Q =2．B 相电热箱的有功和无功计算负荷：30.(2)0.76 4.2B P kW kW =⨯=30.(2)0B Q =3．C 相电热箱的有功和无功计算负荷：30.(2)0.7 4.5 3.15C P kW kW =⨯=30.(2)0C Q =（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 30.30.(1)30.(2) 2.13 4.2 6.33A A A P P P kW kW kW =+=+=30.30.(1)30.(2) 5.10var 0 5.10var A A A Q Q Q k k =+=+=B 相 30.30.(1)30.(2) 2.09 4.2 6.29B B B P P P kW kW kW =+=+=30.30.(1)30.(2) 5.54var 0 5.54var B B B Q Q Q k k =+=++C 相 30.30.(1)30.(2) 1.73 3.15 4.88C C C P P P kW kW kW =+=+=30.30.(1)30.(2) 5.29var 0 5.29var C C C Q Q Q k k =+=+=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：3030.33 6.3319A P P kW kW ==⨯=3030.33 5.10var 15.3var A Q Q k k ==⨯=3024.5S kVA ==3037.2I A == 3-6 解:(一)变电所一次侧(10kV)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30.2546.7S kVA ==按式(3-37)得 0.01546.7 5.467T P kW kW ∆≈⨯=按式(3-38)得 0.05546.7var 27.34var T Q k k ∆≈⨯=2.变电所一次侧的计算负荷:30.1420 5.467425.5P kW kW kW =+=30.1350var 27.34var 377var Q k k k =+=3.变电所一次侧的功率因数:因 30.1130.1377var tan 0.885425.5Q k P kWϕ=== 故 1cos 0.75ϕ=(二)按一次侧(10kV)1cos ϕ提高到0.90,低压侧(380V)需装设的并联电容器容量计算1.现低压侧的功率因数:因 2350var tan 0.833420k kWϕ==故 2cos 0.77ϕ=2.按2cos ϕ提高到0.92计算,低压侧需装设的并联电容器容量:按式(3-42)计算为30.221(tan tan )420(0.8330.426)170C Q P kW kVA ϕϕ=-=⨯-= 3-7解：（一）估算该厂的计算负荷查附表9,得0.35,cos 0.75,tan 0.88,d K ϕϕ===因此 300.3558402044P kW kW =⨯= 3020440.881799var Q kW k =⨯= 3020442725S kW kVA ==（二）计算该厂的年有功电能消耗量 一班制取年工作小时a T =2000h ，年平均有功负荷系数0.75,α=年平均无功负荷系数0.8β=,由此可得年有功电能消耗量.p a W =0.75⨯2044kW ⨯2000h=3066⨯310kW.h 年无功电能消耗量3.0.81799var 2000287810var q a W k h k h =⨯⨯=⨯⋅ 3-8 解:(一)需装设的电容器容量和个数 cos 0.65ϕ=时,tan 1.17ϕ=;cos 0.9ϕ=时,tan 0.48ϕ=。