解：①金属切削机床的设备。金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20台金属切削机床的总容量为：Pe1=∑Pei=4×10+8×15+8×5=200KW
②电焊机的设备容量。电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到ɛ=100%，所以2台电焊机的设备容量为：
Pe2=2SNCOSΨN=2×18××0.5=14.5KW
③吊车的设备容量。吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到ɛ=25%，所以1台吊车的容量为：
Pe3=PN=PN=12KW
④车间的设备总容量为
Pe=200+14.5+12=226.5KW
4.2、用需要系数法计算第一题。
解:① 金属切削机床组的计算负荷 取Kd=0.2 =0.5 =1.73
==0.2×142=28.4KW
==28.4×1.73=49.1kvar
==56.8kVA
==86.3A
②电焊机组的计算负荷 取Kd=0.35 =0.35 =2.68
==0.35×16.1=5.6KW
==5.6×2.68=15.0kvar
==16.0kVA
==24.3A
③吊车机组的计算负荷 取Kd=0.15 =0.5 =1.73
==1.7KW
==2.9kvar
==3.4kVA
==5.2A
④全车间的总计算负荷 =0.8
==28.6KW
==53.6kvar
==60.8kVA
==92.4A
4.3、一机修车间的380v线路上，接有金属切削机床电动机20台共60KW，其KD1=0.2，
COSΨ1=0.5；另接通风机2台共10KW， 其KD1=0.8，COSΨ2=0.8；电炉1台5KW， 其KD1=0.7，
COSΨ3=1.0；试求计算负荷（设同时系数为0.9）。
解：冷加工电动机。Kd1=0.2，cosΨ1=1.73, tanΨ1=1.73 则
P30.1=KdiPel=0.2×60kw=12kw
Q30.1=P30.1tanΨ1=12kw×1.73=20.8kvar
②通风机。Kd2=0.8，cosΨ2=0.8，tanΨ2=0.75，则
P30.2=Kd2=Pe2=0.8×10kw=8kw
Q30.2=P30.2tanΨ2=8kw×0.75=6kvar
③电阻炉。Kd3=0.7，cosΨ3=1.0，tanΨ3=0则
P30.3=Kd3Pe3=0.7×5kw=3.5kw
Q30.3=0
④总的计算负荷。
P30=K∑∑P30.i=0.9×（12+8+3.5）kw=21.15kw
Q30=K∑∑Q30.i=0.9×（20.8+6+0）kvar=24.1kvar
S30=32KVA
I30==48.8A
4.4已知某一班制电器开关制造工厂共有用电设备容量4500kW，试估算该厂的计算负荷。
解：取Kd=0.15 =0.75 =0.88
== 1575 kw
==1396kvar
==2098kVA
==3187.7A
4、某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW,无功计算负荷为800kvar。为了使工厂(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9，如在变压器低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？补偿后工厂变电所所选择变压器的容量有何变化？
解：
①补偿前的变压器容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为：
==1031kVA
因次未考虑无功补偿时，主变压器的容量选择为1250kVA
变电所低压侧的功率因数为
=0.63
②无功补偿量。按相关规定，补偿后变电所高压侧的功率因数不应低于0.9，即≥0.9
在变压器低压侧进行补偿时，因为考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，所以在低压侧补偿后的低压侧功率因数应略高于0.9.这里取补偿后低压侧功率因数=0.92.
因此低压侧需要装设的并联电容器容量为：
=650×（tanarccos0.63-tanarccos0.92）kvar=525kvar
取=530kvar。
③补偿后重新选择变压器容量。变电所低压侧的视在计算负荷为：
==704kVA
因此无功功率补偿后的主变压器容量可选为800kVA。
④补偿后的工厂功率因数。补偿后变压器的功率损耗为:
0.015=0.015×704kVA=10.6kW
0.06=0.06×704kVA=42.2kvar
变电所高压侧的计算负荷为：
=+=661KW
=+=312kvar
==731kVA
补偿后工厂的功率因数为：
=/=0.904＞0.9
满足相关规定要求。
⑤无功补偿前后的比较。
=450kVA
由此可见，补偿后主变压器的容量减少了450kVA，不仅减少了投资，而且减少电费的支出，提高了功率因数。
4.9 某工厂供电系统如图4.7所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10Ⅱ型。试求工厂变电所高压110kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
图4.7 例4.9的短路计算电路
解：①求k-1点的三相短路电流和短路容量（=10.5kV）
a.计算短路电路中各元件的电抗及总阻抗。
电力系统的电抗：由附表3查得SN10-10Ⅱ型断路器的断流容量=500MVA，因此 ===0.22
架空线路的电抗： 由表4.7得=0.35/km，因此
=l=0.35（/km）×5km=1.75
绘制k-1点短路的等效电路，如图4.8所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总阻抗为：
=+=0.22+1.75=1.97
b.计算三相短路电流和短路容量。
三相短路电流周期分量有效值为：
===3.08kA
三相短路次暂态电流和稳态电流为：
===3.08kA
三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为：
=2.55=2.55×3.08=7.85kA
=1.51=1.51×3.08=4.65kA
三相短路容量为：
===56.0MVA
②求k-2点的三相短路电流和短路容量（=0.4kV）
a.计算短路电路中各元件的电抗及总阻抗。
电力系统的电抗：
===3.2×
架空线路的电抗：
=l=0.35（/km）×5km×=2.54×
电力变压器的电抗： 由附表2得5%，因此：
=≈=0.05×=8×
绘制k-2点短路的等效电路，如图4.8所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总阻抗为：
=++//=6.86×
图4.8 例4.9的短路等效电路图（欧姆法）
b.计算三相短路电流和短路容量。
三相短路电流周期分量有效值为：
===33.7kA
三相短路次暂态电流和稳态电流为：
===33.7kA
三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为：
=1.84=1.84×3.08=62.0kA
=1.09=1.09×3.08=36.7kA
三相短路容量为：
===23.3MVA
在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表4.8所示。
表4.8 例4.9的短路计算表
| 短路计算点 | 三相短路电流（k A） | 三相短路容量（MVA） | ||||
| K-1 | 3.08 | 3.08 | 3.08 | 7.85 | 4.65 | 56.0 |
| K-2 | 33.7 | 33.7 | 33.7 | 62.0 | 36.7 | 23.3 |
解：①确定基准值。取=100MVA，=10.5kV =0.4kV
而
===5.50kA
===144kA
② 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。
a.电力系统的电抗标幺值。由附表3查得 =500MVA，因此
===0.2
b.架空线路的电抗标幺值。由表查得=0.35/km，因此
==0.35（/km）×5km×=1.59
c.电力变压器的电抗标幺值。 由附表2得5%，因此
===5.0
绘制短路等效电路图如图4.9所示，图上标出各元件序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。
图4.9 例4.10的短路等效电路图（标幺值法）
③计算k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。
a. 总阻抗标幺值为：
=+=0.2+1.59=1.79
b. 三相短路电流周期分量有效值为：
===3.07kA
c.其他三相短路电流为：
===3.07kA
=2.55=2.55×3.07=7.83kA
=1.51=1.51×3.07=4.kA
d.三相短路容量为：
===55.9MVA
④ 计算k-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。
b. 总阻抗标幺值为：
=++//=0.2+1.59+5/2=4.29
b. 三相短路电流周期分量有效值为：
===33.6kA
c.其他三相短路电流为：
===33.6kA
=1.84=1.84×33.6=61.8kA
=1.09=1.09×33.6=36.6kA
d.三相短路容量为：
===23.3MVA
4.25 一个大批量生产的机械加工车间，拥有380V金属切割机床50台，总容量为650kW，试确定此车间的计算负荷。
解：== 0.2×650=130kW
==130×1.73=224.9kvar
===259.8kVA
===394.7A
4.26 有一380V三相线路，供电给35台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较大容量的电动机有7.5kW1台，4kW3台，3kW12台，用需要系数法确定确定其计算负荷。用二项式系数法确定其计算负荷。
解：查表一得：=0.2 =0.5 =1.73
== 0.2×85=17kW
==17×1.73=29.41kvar
===34kVA
===51.6A
查表一得：取二项式系数b=0.14 c=0.4 x=5 =0.5 =1.73
==7.5×1+4×3+3×2=22.5kW
=b+c=0.14×85+0.4×22.5=20.9kW
==20.9×1.73=36.16kvar
===41.77kVA
===63.46A
4.27 一机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量为150kW，电焊机5台，共15.5kW（暂载率为65%）通风机4台，共4.8kW，车间采用380/220V线路供电，试确定该车间的计算负荷。
解：①冷加工机床的计算负荷，查附表1，取需要系数和功率因数为：
=0.2 =0.5 =1.73
== 0.2×150=30kW
==30×1.73=51.9kvar
===59.95kVA
===91.1A
②电焊机的计算负荷。查附表1，取需要系数和功率因数为：
=0.35 =0.35 =2.68
== 0.35×15.5×=4.374kW
==4.374×1.73=51.9kvar
③通风机的计算负荷。查附表1，取需要系数和功率因数为：
=0.8 =0.8 =0.75
== 0.8×4.8=3.84kW
==0.75×3.84=2.88kvar
④全车间总计算负荷根据表4.2，取同时系数=0.8，所以全车间的计算负荷为：
==0.8×（30+4.374+3.84）=30.57kW
==0.8×（51.9+11.72+2.88）53.2=kvar
===61.36kVA
===93.23A
4.28 某工厂有功计算负荷为2200kW，功率因数为0.55，现计划在10kV母线上安装补偿电容器，使功率因数提高到0.9，问电容器的安装容量为多少？安装电容器后工厂的视在负荷有何变化？
解：需要安装的电容器的容量为：
=2200×（tanarccos0.55-tanarccos0.9）=2275.15kvar
取=2275kvar
补偿前容量为
===4000kVA
补偿后容量为：
===2444.4kVA
减少了投资，减少电费支出，提高了功率因数。
4.29某工厂变电所装有一台630kVA变压器，其二次侧（380V）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（10KV）的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未达到0.9，问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器容量才能满足要求？
解：==546.72kVA
0.015=0.015×546.72kVA=8.2kW
0.06=0.06×546.72kVA=32.8kvar
变电所高压侧的计算负荷为：
=+=428.2KW
=+=382.8kvar
==574.36kVA
补偿前功率因数为：
=/=0.75﹤0.9
补偿电容为
=×（tanarccos0.75-tanarccos0.92）=191.5kvar
取=190kvar
补偿后：
==449.45kVA
0.015=0.015×449.45kVA=6.74kW
0.06=0.06×449.45kVA=26.74kar
变电所高压侧的计算负荷为：
=+=426.74KW
=+=186.97kvar
==465.93kVA
补偿后工厂的功率因数为：
=/=0.92
4.30 有一地区变电所通过一条长4km的10kV电缆线路供电给某工厂一个装有两台并列运行的SL7-800型变压器的变电所，地区变电所出口处断路器断流容量为300MVA。试用标幺值法求该厂变电所10kV的高压侧和380V低压侧的短路电流、、、、、等，并列出短路计算表。
解：①确定基准值。取=100MVA，=10.5kV =0.4kV
===5.50kA
===144kA
② 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。
a.电力系统的电抗标幺值。由附表3查得 =300MVA，因此
===0.33
b.架空线路的电抗标幺值。由表查得=0.08/km，因此
==0.08（/km）×4km×=0.29
c.电力变压器的电抗标幺值。 由附表2得5%，因此
===6.25
绘制短路等效电路图如下图所示，图上标出各元件序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。
③计算k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。
c. 总阻抗标幺值为：
=+=0.33+0.29=0.62
b. 三相短路电流周期分量有效值为：
===8.87kA
c.其他三相短路电流为：
===8.87kA
=2.55=2.55×8.87=22.62kA
=1.51=1.51×8.87=13.39kA
d.三相短路容量为：
===161.3MVA
④ 计算k-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量。
d. 总阻抗标幺值为：
=++//=0.2+1.59+6.25/2=3.75
b. 三相短路电流周期分量有效值为：
===38.4kA
c.其他三相短路电流为：
===38.4kA
=1.84=1.84×38.4=70.66kA
=1.09=1.09×38.4=41.86kA
d.三相短路容量为：
===26.67MVA
| 短路计算点 | 三相短路电流（k A） | 三相短路容量（MVA） | ||||
| K-1 | 8.87 | 8.87 | 8.87 | 13.39 | 22.62 | 161.3 |
| K-2 | 38.4 | 38.4 | 38.4 | 41.86 | 70.66 | 26.67 |
解：此TN-S线路为含有N线和PE线的三相五线制线路，因此，不仅要选择相线，还要选择中性线和保护线。
① 相线截面的选择。查附表8知环境温度为30℃时明敷的BLX-500型截面为100的铝心橡皮绝缘导线的=60A＞=50A，满足发热条件。因此相线截面选=10。
② N线的选择。按≥0.5，选择=6。
③PE线的选择。由于＜16，故选==10。
所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(3×10＋1×6＋PE10)。
例5.2 上例所示TN-S线路，如采用BLV-500型铝心绝缘线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为+25℃。试按发热条件选择引线的导线截面及穿管内径。
解：查附表10可知+25℃时5根单心线穿硬塑料管的BLV-500型导线截面为25的导线的允许载流量=57A＞=50A。
因此，按发热条件，相线截面可选为25。
N线截面按≥0.5，选择=16。
PE线的选择按≥16，选为16。
穿管的硬塑料管内径选为40mm。
选择的结果表示为：BLV-500-(3×25＋1×16＋PE16)-VG50,其中VG为硬塑料管代号。
例5.3 有一条LJ型铝绞线架设的5km长的10kV架空线路，计算负荷为1380kW，=0.7，=4800h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。
解：（1）选择经济截面。
=/()=1380kW/（×10kV×0.7）=114A
由表5.1查得=1.51A/，故
=114A/（1.51A/）=99
因此初选的标准截面为95，即LJ-95型铝绞线。
（2）校验发热强度。查附表7得LJ-95型铝绞线的载流量（室外25℃时）=325A＞=114A，因此满足发热条件。
（3）校验机械强度。查附表5.1得10kV架空铝绞线的最小截面=35＜A=95，因此所选LJ-95型铝绞线也满足机械强度要求。
例5.4 试检验例5.3所选LJ-95型铝绞线是否满足允许电压损耗5%的要求。已知该线路导线为等边三角形排列，线距为1m。
解：由例5.3知=1380kW，=0.7，因此
=1， ==1380kvar
又根据题目条件查附表7，得=0.365/km,=0.34/km。
故线路的电压损耗百分值为：
×100%=×100%=4.83%
它小于=5%,因此所选LJ-95型铝绞线满足电压损耗要求.
例5.5 某220/380V线路，线路全长75m，采用BLX-500-(3×25＋1×16)的橡皮绝缘导线明敷，在距线路首端50m处，接有7kW说的电阻性负荷，在末端接有28KW的电阻性负荷，试计算全线路的电压损耗百分值。
解：查表5.3可知C=46.2kWm/，
而 7kW×50m+28kW×75m=2450kWm
即 ===2.12%
例5.6 某220/380V的TN-C线路，如图5.3所示，线路拟采用BLX导线明敷，环境温度为35℃，允许电压损耗为5%，试确定该导线截面。
图5.3 例5.6的线路
解：（1）线路的等效变换。将图5.3（a）所示的带均匀分布负荷的线路等效为图5.3（b）所示的带集中负荷的线路。
原集中负荷=20kW,=0.8，因此
==20×（arccos0.8）kvar=15kvar
将原分布负荷变换为集中负荷=0.5×（kW/m）×60m=30kW，=0.7，因此
==30×tan（arccos0.7）kvar=30kvar
(2) 按发热条件选择导线截面。线路上总的负荷为：
P=+=20kW+30kW=50kW
Q=+=15kvar+30kvar=45kvar
==67.3kV
I===102A
按此电流值查附表8，得线心截面为35的BLX导线在35℃时的=119A＞=102A，因此可选BLX-500-1×35型导线三根作相线，另选500-1×35型导线一根作保护中性线（PEN）。
（3）校验机械强度。查第3章表3.5可知，按明敷在绝缘支持件上，且支持点间距为最大来考虑，其最小允许截面为10，因此，以上所选相线和保护中性线均满足机械强度要求。
（4）校验电压损耗。按线芯截面=35差附表12，得明敷铝芯线的=1.060.34/km，=0.241/km，因此，线路的电压损耗为： ==
=[﹙20kW×0.03km+30kW×0.05km﹚×1.06/km+﹙15kvar×0.03km+30kvar×0.05km﹚×0.241/km]/0.38kV=7.09V。
%=×100%=×100%=1.87%
由于%=1.87%＜%=5%，因此，以上所选导线也满足电压损耗的要求。
5.21 试按发热条件选择220/380V，TN-C系统中的相线和PEN线截面及穿线钢管（G）的直径。已知线路的计算电流为150A，安装地点的坏境温度为25℃，拟用BLV铝心塑料线穿钢管埋地敷设。请选择导线并写出导线线型。
解：＞，查附表9知+25℃时，4根单心穿硬塑料管BLV型导线截面为95的导线允许载流量=152A＞150A
因此按发热条件，相线截面可选为95
N线截面按,可选
PE线截面按,选择
穿线的钢管内径为70
选择的结果表示为BLV-500-(3×95+PEN50)-G70
5.22 如果上题所述220/380V线路为TN-S系统，按发热条件选择其相线，N线和PE线的截面。
解：由上题计算并查附表9可解
相线截面
N线截面
PE线截面
穿线的钢管内径为70
选择结果表示为BLV-500-(3×95+1×50+PE50)-G70
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