1、第1章 電力系統概論1-1 什么叫電力系統？為什么要建立電力系統？電力系統是由發電廠、變電所、電力線路和電能用戶組成的一個整體。為了充分利用動力資源，降低發電成本，發電廠往往遠離城市和電能用戶，因此，這就需要輸送和分配電能，將發電廠發出的電能經過升壓、輸送、降壓和分配，送到用戶。1-2 供配電系統由那些部分組成？在什么情況下應設總降壓變電所或高壓配電所？供配電系統由總降變電所、高壓配電所、配電線路、車間變電所和用電設備組成。總降壓變電所是企業電能供應的樞紐。它將35kV110kV 的外部供電電源電壓降為6 10kV高壓配電電壓，供給高壓配電所、車間變電所和高壓用電設備。高壓配電所集中接受 61

2、0kV電壓，再分配到附近各車間變電所和高壓用電設備。一般負荷分散、廠區大的大型企業設置高壓配電所。1-3 發電機的額定電壓、用電設備的額定電壓和變壓器額定電壓是如何規定的？為什么？用電設備的額定電壓等于電力線路的額定電壓；發電機的額定電壓較電力線路的額定電壓要高5%；變壓器的一次繞組的額定電壓等于發電機的額定電壓(升壓變壓器)或電力線路的額定電壓(降壓變壓器)；二次繞組的額定電壓較電力線路的額定電壓要高10%或5%(視線路的電壓等級或線路長度而定)。額定電壓是能使電氣設備長期運行在經濟效果最好的電壓，它是國家根據經濟發展的需要及電力的水平和發展的趨勢經過全面技術經濟分析后確定的。1-4 電能的

3、質量指標包括哪些？電能的質量指標是指電壓質量、頻率質量、供電可靠性。1-5 什么叫電壓偏移，電壓波動和閃變？如何計算電壓偏移和電壓波動？電壓偏差是電壓偏離額定電壓的幅度。電壓波動是指電壓的急劇變化。周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現象，成為閃變。電壓偏差一般以百分數表示，即，式中為電壓偏差百分數；為實際電壓；為額定電壓。電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分數來表示，即式中，為電壓波動；為電壓波動百分數；，為電壓波動的最大值和最小值（kV）；為額定電壓（kV）。1-6 電力系統的中性點運行方式有哪幾種？中性點不接地電力系統和中性點直接接地系統發生單相接地時各

4、有什么特點？電力系統的中性點運行方式有三種：中性點不接地系統、中性點經消弧線圈接地系統和中性點直接接地系統。中性點不接地電力系統發生單相接地時，接地相對地電壓為零，電容電流為零，非接地相對地電壓升高為線電壓，電容電流增大 倍，但各相間電壓（線電壓）仍然對稱平衡。中性點直接接地系統發生單相接地時，通過中性點形成單相短路，產生很大的短路電流，中性點對地電壓仍為零，非接地相對地電壓也不發生變化。1-7 電力負荷按對供電可靠性要求分幾類？對供電各有什么要求？電力負荷按對供電可靠性可分為三類，一級負荷，二級負荷和三級負荷。對供電的要求：一級負荷要求最嚴，應由兩個獨立電源供電，當一個電源發生故障時，另一電

5、源應不同時受到損壞，在一級負荷中的特別重要負荷，除上述兩個獨立電源外，還必須增設應急電源。為保證對特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。二級負荷要求比一級負荷低，應由兩回線路供電，供電變壓器亦應有兩臺，從而做到當電力變壓器發生故障或電力線路發生常見故障時，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。三級負荷要求最低，沒有特殊要求，一般有單回路電力線路供電。1-8 試確定圖所示供電系統中發電機G和變壓器1T，2T和3T的額定電壓。解：發電機的額定電壓U = 1.05×10KV = 10.5kV;變壓器1T的額定電壓一次側 U = 10.5kV； 二次側 U = 1.1×35

6、kV= 38.5kV；變壓器2T 的額定電壓一次側 U = 35kV； 二次側 U = 1.05×10kV= 10.5kV；變壓器 3T 的額定電壓一次側 U= 10kV； 二次側 U= 1.05×0.38= 0.399kV；1-9 試確定圖中所示供電系統中發電機G，變壓器2T，3T線路1WL，2WL的額定電壓。解：發電機G，額定電壓 U=1.05U1=10.5kV 變壓器2T U1=U=10.5kV U2=1.1×220=242kV 故額定電壓為：10.5/242； 變壓器3T U1=220kV U3=1.05×10=10.5kV U2=1.1

7、5;110=121kV 線路1WL的額定電壓為 U=10kV 線路2WL的額定電壓為 U=0.38kV1-10 試查閱相關資料或網上查閱，找出去年我國的發電機裝機容量，年發電量和年用電量。答案（略）1-11 畫出中性點不接地系統A相發生單相接地時的相量圖。第2章 負荷預測2-1 什么叫負荷曲線？有哪幾種？與負荷曲線有關的物理量有哪些？答：負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點和規律。負荷曲線按負荷的功率性質不同，分有功負荷和無功負荷曲線；按時間單位的不同，分日負荷曲線和年負荷曲線；按負荷對象不同，分用戶，車間或某類設備負荷曲線。與負荷曲線有關的物理量有：年最大負荷

8、和年最大負荷利用小時；平均負荷和負荷系數。2-2 什么叫年最大負荷利用小時？什么叫年最大負荷和年平均負荷？什么叫負荷系數？答：年最大負荷利用小時是指負荷以年最大負荷持續運行一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能，這段時間就是最大負荷利用小時。年最大負荷指全年中負荷最大的工作班內（為防偶然性，這樣的工作班至少要在負荷最大的月份出現23次）30分鐘平均功率的最大值，因此年最大負荷有時也稱為30分鐘最大負荷。負荷系數是指平均負荷與最大負荷的比值。2-3 什么叫計算負荷？為什么計算負荷通常采用30min最大負荷？正確確定計算負荷有何意義？答：計算負荷是指導體中通過一個等效負荷時，導

9、體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時產生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷。導體通過電流達到穩定溫升的時間大約為(34)，為發熱時間常數。對中小截面的導體，其約為10min左右，故截流倒替約經 30min后達到穩定溫升值。但是，由于較大截面的導體發熱時間常數往往大于10min，30min還不能達到穩定溫升。由此可見,計算負荷 Pc實際上與30min最大負荷基本是相當的。計算負荷是供電設計計算的基本依據。計算符合的確定是否合理，將直接影響到電氣設備和導線電纜的選擇是否合理。計算負荷不能定得太大，否則選擇的電氣設備和導線電纜將會過大而造成投資和有色金屬的浪費;計算負荷也不能定得太小，否則選

10、擇的電氣設備和導線電纜將會長期處于過負荷運行，增加電能損耗，產生過熱，導致絕緣體過早老化甚至燒毀。2-4 各工作制用電設備的設備容量如何確定?答：長期工作制和短期工作制的設備容量就是該設備的銘牌額定功率，即Pe=PN 反復短時工作制的設備容量是指某負荷持續率下的額定功率換算到統一的負荷持續率下的功率。2-5 需要系數的含義是什么?答：所有用電設備的計算負荷并不等于其設備容量,兩者之間存在一個比值關系，因此需要引進需要系數的概念,即：。式中，Kd為需要系數；Pc為計算負荷；Pe為設備容量。形成該系數的原因有：用電設備的設備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個平均效率；用電設備不一定滿負荷運行

11、,因此引入符合系數KL；用電設備本身及配電線路有功率損耗，所以引進一個線路平均效率；用電設備組的所有設備不一定同時運行，故引入一個同時系數。2-6 確定計算負荷的估算法.需要系數法和二項式法各有什么特點？各適合哪些場合？ 答：估算法實為指標法，其特點是進行方案比較時很方便，適用于做任務書或初步設計階段；需要系數法的特點是簡單方便，計算結果較符合實際，而長期使用已積累了各種設備的需要系數，是世界各國普遍采用的方法，適用于多組三相用電設備的計算負荷；二項式法其特點是既考慮了用電設備的平均負荷，又考慮了幾臺最大用電設備引起的附加負荷，其計算的結果比按需要系數法計算的結果大得多，適用于容量差別懸殊的用

12、電設備的負荷計算。2-7 在確定多組用電設備總的視在計算負荷和計算電流時，可否將各組的視在計算負荷和計算電流分別直接相加？為什么？應如何正確計算？答：不可以。需要考慮用電設備各組的最大負荷不同時出現的因素，因此在確定總計算負荷時，只能在各組用電設備中取一組最大的附加負荷，再加上各組用電設備的平均負荷，即：式中，為各用電設備組的平均功率，其中是各用電設備組的設備總容量；為每組用電設備組中臺容量較大的設備的附加負荷；為附加負荷最大的一組設備的附加負荷；為最大附加負荷設備組的功率因數角的正切值。2-8在接有單相用電設備的三相線路中, 什么情況下可將單相設備與三相設備綜合按三相負荷的計算方法計算確定負

13、荷? 而在什么情況下應進行單相負荷計算?答: 單相設備應盡可能地均勻分布在三相上,以使三相負荷保持平衡.a: 三相線路中單相設備的總容量不超過三相總容量的15%時,單相設備可按三相負荷平衡計算.b: 三相線路中單相設備的總容量超過三相總容量的15%時,應把單相設備容量換算為等效三相設備容量,再算出三相等效計算負荷. 2-9如何分配單相（220伏，380伏）用電設備，使計算負荷最小？如何將單相負荷簡便地換算成三相負荷？答：可以用負荷密度法和需要系數法來分配用電設備；這樣換算：當單相設備的總容量不超過三相總容量的15%，單相設備按三相負荷平衡來計算。當單相設備的總容量超過三相總容量的15%，應該換

14、成等效三相設備容量，再算出三相等效計算負荷。 2-10 電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計算？其中哪些損耗是與負荷無關的？哪些損耗與負荷有關？按簡化公式如何計算？ 解：有功功率損耗=鐵損+銅損=有功功率損耗為： 無功功率= Q0是變壓器空載時，由產生主磁通電流造成的，Q是變壓器負荷電流在一次，二次繞組電抗上所產生的無功損耗。 無功功率損耗為：PFe和Q0是與負荷無關，PCu和Q與負荷有關簡化公式： 2-11 什么叫平均功率因數和最大負荷時功率因數?各如何計算?各有何用途?答:平均功率因數是指導在某一時間內的平均功率因數,也稱加權平均功率因數.最大負荷時的功率因數是指在年最大負荷時的功率

15、因數.平均功率因數計算功式:略用途供電部門能根據月平均功率因數來調整用戶的電費電價.2-12 進行無功功率補償，提高功率因數，有什么意義？如何確定無功補償容量？答：降低電能損耗, 降低電壓損失,提高供電設備利用率。補償容量（1）采用固定補償，式中，Qcc為補償容量；Pav為平均有功負荷，Pav =Pc或Wa/t，Pc為負荷計算得到的有功計算負荷，為有功負荷系數，Wa為時間t內消耗的電能； tgav1為補償前平均功率因數角的正切值；tgav2為補償后平均功率因數角的正切值；tgav1tgav2稱為補償率，可用qc表示（2）采用自動補償Qcc=Pc（tg1tg2） 2-13 提高自然功率因素有哪些

16、常用的方法？他們的基本原理是什么？答：提高自然功率因素的主要方法有：1、 合理選擇電動機的規格、型號2、 防止電動機空載運行3、 保證電動機的檢修質量4、 合理選擇變壓器的容量5、 交流接觸器的節電運行他們的基本原理是在不添置任何補償設備的情況下，采用科學措施減少用電設備的無功功率的需要量，使供配電系統總功率因素提高。2-14 并聯電容器的補償的裝設有幾種？各有何特點？適用于什么場合？答：并聯電容器的補償的裝設有一下幾種：1、 高壓集中補償，指將高壓電容器組集中裝設在總降壓變電所的610kV母線上。該補償方式只能補償總降壓變電所的610kV母線之前的供配電系統中由無功功率產生的影響，而對無功功

17、率在即也內部的供配電系統中引起的損耗無法補償，因此補償范圍最小，經濟效果較后兩種補償方式差。但由于裝設集中，運行條件較好，維護管理方便，投資較少。且總降壓變電所610kV母線停電機會少，因此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業中應用相當普遍。2、 低壓集中補償，是指將低壓電容器集中裝設在車間變電所或建筑物變電所的低壓母線上。該補償方式只能補償車間變電所或建筑物變電所低壓母線前變電器和高壓配電線路及電力系統的無功功率，對變電所低壓母線后的設備則不起補償作用。但其補償范圍比高壓集中補償要大，而且該補償方式能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經濟。這種低壓電容器補償屏

18、一般可安裝在低壓配電室內，運行維護安全方便。該補償方式在用戶中應用相當普遍。3、 單獨就地補償（個別補償或分散補償），是指在個別功率因素較低的設備旁邊裝設補償電容器組。該補償方式能補償安裝部位以前的所有設備，因此補償范圍最大，效果最好。但投資較大，而且如果被補償的設備停止運行的話，電容器組也被切除，電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器易受到機械震動及其他環境條件影響等缺點。所以這種補償方式適用于長期穩定運行，無功功率需要較大，或距電源較遠，不便于實現其他補償的場合。2-15 什么是尖峰電流？尖峰電流的計算有什么用處？答：尖峰電流是指單臺或多臺用電設備持續12秒的短時最大負

19、荷電流。尖峰電流的計算可以提供選定用電設備的型號以及保護用電設備等。2-16 某車間380伏線路供電給下列設備：長期工作的設備有7.5kW的電動機2臺，4kW的電動機3臺，3kW的電動機10臺；反復短時工作的設備有42kVA的電焊機1臺(額定暫載率為60%，=0.62，=0.85)，10t吊車1臺(在暫載率為40%的條件下，其額定功率為39.6kW，=0.5)。試確定它們的設備容量。解： 對于長期工作制的設備，其設備容量就是它們的額定功率，所以長期工作設備的設備容量為：對于反復短時工作制的設備，其設備容量為：電焊機：吊車：所以，它們的總的設備容量為：2-17 已知有一汽車拖拉機廠每年生產拖拉機

20、2400臺，汽車1200輛，試用估算法求該廠的計算負荷。解：查詢資料得知，生產拖拉機的單位產品耗電量為50008000kWh，這里估算取6500kWh/臺；生產汽車的單位產品耗電量為15002500kWh，這里估算取2000kWh/輛。年最大負荷利用小時數取4960h。2-18 某廠金工車間的生產面積為60m×32m,試用估算法估算該車間的平均負荷。解：查表可知負荷密度指標答：用估算法估算該車間的平均負荷為192 kW2-19 某工廠35/6kV總降壓變電所，分別供電給14號車間變電所及6臺冷卻水泵用的高壓電動機。14號車間變電所的計算負荷分別為：Pc1=840kW，Qc1=680k

21、var；Pc2=920 kw，Qc2=750 kvar；Pc3=850 kw，Qc3=700 kvar； Pc4=900 kw，Qc4=720 kvar。高壓電動機每臺容量為300 kW，試計算該總降壓變電所總的計算負荷（忽略線損）。解：由題意可知：水泵用的高壓電動機 假設同時系數K=0.9 高壓側高壓側答：該總降壓變電所高壓側總的計算負荷Pe1=4540.33 kw，Qe1=3878.3 kvar ，Se1=5971.25，Ice1=98.62A 2-20 某車間采用一臺10/0.4kV變壓器供電，低壓負荷有生產用通風機5臺共60kW，點焊機（=65%）3臺共10.5kW，有連鎖的連續運輸機

22、械8臺共40kW，5.1kW的行車（=15%）2臺。試確定該車間變電所低壓側的計算負荷。解：通風機點焊機有連鎖的連續運輸機械行車同時系數取車間計算負荷為：2-21 某車間設有小批量生產冷加工機床電動機40臺，總容量152kW，其中較大容量的電動機有10kW 1臺、7kW 2臺、4.5kW 5臺、2.8kW 10臺；衛生用通風機6臺共6kW。試分別用需要系數法和二項式法求車間的計算負荷。解：需要系數法：查表A-1可得： 冷加工機床： 通風機組： 車間的計算負荷: 二項式法: 查表A-1可得：冷加工機床:通風機組:因為n=62x2 ,取x2=3.則顯然在二組設備中 第一組附加負荷(cPx)1最大故

23、總計算負荷為：2-22 某220/380V三相四線制線路上接有下列負荷：220V 3kW電熱箱2臺接于A相，6kW1臺接于B相，4.5kW 1臺接于C相；380V 20kW（=65%）單頭手動弧焊機1臺接于AB相，6kW（=10%）3臺接于BC相，10.5kW（=50%）2臺接于CA相。試求該線路的計算負荷。解：（1）電熱箱的各相計算負荷查表A-1得，因此各相的有功計算負荷為：A相 B相 C相 （2）單頭手動弧焊機的各相計算負荷查表A-1得，；查表2-4得，時，則將各相換算成的設備容量，即：各相的設備容量為A相 B相 C相 各相的計算負荷為A相 B相 C相 （3）各相總的計算負荷為（設同時系數為0.95）A相 B相 C相 （4）總的等效三相計算負荷因為A相的有功計算負最大，所以，則2-23 某廠機械工車間變電所供電電壓10kV，低壓側負荷擁有金屬切削機床容量共920kW，通風機容量共56kW，起重機容量共76kW（=15%）,照明負荷容量42kW（白熾燈），線路額定電壓380V。試求：（1）該車間變電所高壓側（10kV）的計算負荷（2）若車間變