《供配电技术》第三版习题答案

《供配电技术》第三版习题答案

第 1章 电⼒系统概论1-1 什么叫电⼒系统？为什么要建⽴电⼒系统？ 电⼒系统是由发电⼚、变电所、电⼒线路和电

能⽤户组成的⼀个整体。

为了充分利⽤动⼒资源， 降低发电成本， 发电⼚往往远离城市和电能⽤户， 因此， 这就需要 输送和分配电能，将发电⼚发出的电能经过升压、输送、降压和分配，送到⽤户。1-2 供配电系统由那些部分组成？在什么情况下应设总降压变电所或⾼压配电所？ 供配电系统

由总降变电所、⾼压配电所、配电线路、车间变电所和⽤电设备组成。 总降压变电所是企业电能供应的枢纽。它将 35kV ～ 110kV 的外部供电电源电压降为 6～ 10kV ⾼压配电电压，供给⾼压配电所、车间变电所和⾼压⽤电设备。⾼压配电所集中接受 6～10kV 电压， 再分配到附近各车间变电所和⾼压⽤电设备。 ⼀般负荷分散、 ⼚区⼤的⼤型

企业设置⾼压配电所。1-3 发电机的额定电压、⽤电设备的额定电压和变压器额定电压是如何规定的？为什么？ ⽤电

设备的额定电压等于电⼒线路的额定电压； 发电机的额定电压较电⼒线路的额定电压要 ⾼5% ；变压器的⼀次绕组的额定电压等于发电机的额定电压

（升压变压器 ）或电⼒线路的

额

定电压 （降压变压器 ）；⼆次绕组的额定电压较电⼒线路的额定电压要⾼ 10%或 5%（视线路的

电压等级或线路长度⽽定 ）。

额定电压是能使电⽓设备长期运⾏在经济效果最好的电压， 它是国家根据经济发展的需要及 电⼒的⽔平和发展的趋势经过全⾯技术经济分析后确定的。1-4 电能的质量指标包括哪些？ 电能的质量指标是指电压质量、频率质量、供电可靠性。 1-5 什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？ 电压偏差是电压偏离

额定电压的幅度。 电压波动是指电压的急剧变化。 周期性电压急剧变化 引起光源光通量急剧波动⽽造成⼈眼视觉不舒适的现象，成为闪变。 电压偏差⼀般以百分数表⽰，即U%

U U

N

100 ，式中 U %为电压偏差百分数； U 为实际电压； U N 为额定电压。 U

N

电压波动程度以电压最⼤值与最⼩值之差或其百分数来表⽰，即U% U max U

min 100

U N

式中， U 为电压波动； U% 为电压波动百分数； U max ， U min 为电压波动的最⼤值和最 ⼩值（ kV ）；U N 为额定电压（ kV ）。1-6 电⼒系统的中性点运⾏⽅式有哪⼏种？中性点不接地电⼒系统和中性点直接接地系统 发⽣

单相接地时各有什么特点？

点直接接地系统。 中性点不接地电⼒系统发⽣单相接地时， 为零，⾮接地相对地电压升⾼为线电压，电容电流增⼤ 对称平衡。 中性点直接接地系统发⽣单相接地时， 通过中性点形成单相短路， 产⽣很⼤的短 路电流，中性点对地电压仍为零，⾮接地相对地电压也不发⽣变化。U max

U min

电⼒系统的中性点运⾏⽅式有三种： 中性点不接地系统、 中性点经消弧线圈接地系统和中性 接地相对地电压为零， 电容电流 倍，但各相间电压（线电压）仍然1-7 电⼒负荷按对供电可靠性要求分⼏类？对供电各有什么要求？ 电⼒负荷按对供电可靠性可

分为三类，⼀级负荷， ⼆级负荷和三级负荷。对供电的要求：⼀ 级负荷要求最严， 应由两个独⽴电源供电， 当⼀个电源发⽣故障时， 另⼀电源应不同时受到 损坏， 在⼀级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独⽴电源外，还必须增设应急电源。 为保 证对特别重要负荷的供

电， 严禁将其他负荷接⼊应急供电系统。 ⼆级负荷要求⽐⼀级负荷低， 应由两回线路供电， 供电变压器亦应有两台， 从⽽做到当电⼒变压器发⽣故障或电⼒线路发 ⽣常见故障时， 不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷要求最低，没有特殊要求，⼀ 般有单回路电⼒线路供电。1-8 试确定图所⽰供电系统中发电机 G 和变压器 1T ， 2T 和 3T 的额定电压。

发电机的额定电压 U = 1.0 5× 10KV = 10.5kV;1-9 试确定图中所⽰供电系统中发电机 G ，变压器 2T ，3T 线路 1WL ，2WL 的额定电压。

U 2=1.1×

110=121kV

变压器 1T 的额定电压⼀次侧 ⼆次侧 变压器 2T 的额定电压⼀次侧 ⼆次侧 变压器 3T 的额定电压⼀次侧 ⼆次侧U = 10.5kV

；U = 1.1 × 35kV= 38.5kV ；

U = 35kV ；

U = 1.05 × 10kV= 10.5kV ；

U= 10kV ；

U= 1.05 × 0.38= 0.399kV ；

解：发电机 G ，额定电压

变压器 2TU 1=U=10.5kV

U 2=1.1× 220=242kV 故额定电压为：

10.5/242； 变压器 3T

U 1=220kV

U=1.05U 1=10.5kV

U 3=1.05×10=10.5kV 线路 1WL 的额定电压为 U=10kV

线路 2WL 的额定电压为 U=0.38kV 1-10 试查阅相关资料或⽹上查阅， 找出去年我国的发

电机装机容量， 年发电量和年⽤电量。 答案（略）1-11 画出中性点不接地系统 A 相发⽣单相接地时的相量图。

第 2 章 负荷预测2-1 什么叫负荷曲线？有哪⼏种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？ 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。

负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和⽆功负荷曲线；按时间单位的不同，分 ⽇负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分⽤户，车间或某类设备负荷曲线。

与负荷曲线有关的物理量有： 年最⼤负荷和年最⼤负荷利⽤⼩时； 平均负荷和负荷系数。2-2 什么叫年最⼤负荷利⽤⼩时？什么叫年最⼤负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？ 答：年最

⼤负荷利⽤⼩时是指负荷以年最⼤负荷 P max 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 P max 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 钟最⼤负荷 P 30 。

负荷系数 K L 是指平均负荷与最⼤负荷的⽐值。30 分

2-3 什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采⽤30min 最⼤负荷？正确确定计算负荷有何意义？

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) ，为发热时间常数。对中⼩截⾯的导体，其约为10min 左右，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。2-4 各⼯作制⽤电设备的设备容量如何确定? 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

P e=P N 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。

2-5 需要系数的含义是什么?

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：P c K d P e 。

式中，K d为需要系数；P c 为计算负荷；P e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 。

2-6 确定计算负荷的估算法.需要系数法和⼆项式法各有什么特点？各适合哪些场合？

答：估算法实为指标法，其特点是进⾏⽅案⽐较时很⽅便，适⽤于做任务书或初步设计阶段；需要系数法的特点是简单⽅便，计算结果较符合实际，⽽长期使⽤已积累了各种设备的

需要系数，是世界各国普遍采⽤的⽅法，适⽤于多组三相⽤电设备的计算负荷；⼆项式法其特点是既考虑了⽤电设备的平均负荷，⼜考虑了⼏台最⼤⽤电设备引起的附加负荷，其计算

的结果⽐按需要系数法计算的结果⼤得多，适⽤于容量差别悬殊的⽤电设备的负荷计算。2-7 在确定多组⽤电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和

计算电流分别直接相加？为什么？应如何正确计算？ 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：P c (bP e )i (cP x )max

Q c

(bP e tan )i (cP x ) max tan max

式中， (bP e )i 为各⽤电设备组的平均功率，其中 P e 是各⽤电设备组的设备总容量； cP x 为 每组⽤电设备组中 x 台容量较⼤的设备的附加负荷； (cP x )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。

2-8 在接有单相⽤电设备的三相线路中 , 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相 负荷的计算⽅法计算确定负荷 ? ⽽在什么情况下应进⾏单相负荷计算 ?

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

效三相设备容量 ,再算出三相等效计算负荷 .2-9 如何分配单相( 220 伏， 380 伏)⽤电设备，使计算负荷最⼩？如何将单相负荷简便地 换算

成三相负荷？

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。2-10 电⼒变压器的有功功率和⽆功功率损耗各如何计算？其中哪些损耗是与负荷⽆关

的？哪些损耗与负荷有关？按简化公式如何计算？ 解：有功功率损耗 =铁损+铜损=VP Fe VP Cu

有功功率损耗为：△P Fe 和△ Q 0是与负荷⽆关，△ P Cu 和△ Q 与负荷有关 简化公式：

15%时,应把单相设备容量换算为等

P T VP Fe VP Cu

VP Fe VP Cu .N

2

S c

S N

VP 0 VP k

2

S c

S N

⽆功功率 =VQ 0 VQ