思考题和习题集解答

,.,.2章负荷计算什么叫负荷曲线？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状况的一种图形，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。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

〔为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份消灭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P 。30负荷系数KL是指平均负荷与最大负荷的比值。什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常承受30min最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。导体通过电流到达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后到达稳定温升值。但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能到达稳定温升。由此可见,计算负荷Pc30min最大负荷根本是相当的。计算负荷是供电设计计算的根本依据。计算负荷确实定是否合理，将直接影响到电气设会过大而造成投资和有色金属的铺张;计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导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。需要系数的含义是什么?答：全部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c引进需要系数的概念,即：Pc

KP。d e。式中，Kd为需要系数；Pc为计算负荷；Pe为设备容量。KL率损耗，所以引进一个线路平均效率WL一个同时系数K

。故需要系数可表达为K

K K L d

N WL确定计算负荷的估算法、需要系数法、二项式法和利用系数法各有什么特点？各适合哪些场合？才较符合实际。所以，需要系数法普遍应用于用户和大型车间变电所的负荷计算二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷较繁，尤其是有效台数的演算，故适宜利用计算机的统计运算。组在最大负荷班的平均负荷，再求平均利用系数和用电设备有效台数，据此确定最大系数，最终求得计算负荷。该方法计算过程较繁，适合计算机计算,尚未得到普遍应用。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：不行以,由于各用电设备组的功率因数不同。需要考虑用电设备各组的最大负荷不同时和计算电流。在接有单相用电设备的三相线路中,什么状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?而在什么状况下应进展单相负荷计算?答：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。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。如何安排单相〔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：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，可使计算负荷最小。单相负荷这样换算：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%，应当换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。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？P PT 0

PL

P0

PN

S(Sc)2N答：电力变压器的有功功率损耗为：或或T 0PK2k LQ QT

QQ0

QN

(Sc)2S

I% U% SS [0 k ( c)2]N 100 100 SN N无功功率损耗为：Q S

%Uk%K2或 T N

100 100 L式中，SN为变压器的额定容量；Sc为变压器的计算负荷；KL为变压器的负荷率；△P0为空载损耗；△Pk为短路损耗；I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值；Uk%为变压器短路电压百分值。空载有功功率损耗和空载无功功率损耗与负荷无关损耗与负荷有关。什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算?各有何用途?答：1.平均功率因数是指在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数。平均功率因数的计算：W aP2avavQ2aV(WP2avavQ2aV(Wa)2(Wr)2ttav

W 1aWaW2W2a r1(Wa)2Wra为某一时间内消耗的有功电能〔可由有功电度表读出r耗的无功电能〔可由无功电度表读出。〔WaL〕和容性无功电能，按以下公式计算：aW2aW2(W W)2r rc rLav〔2〕由计算负荷计算P P 1c(c(P)2(Q)2av

av 11(Pc)2cQav c c式中，α为有功负荷系数〔一般为；β为无功负荷系数〔一般为。供电部门依据月平均功率因数调整用户的电费电价，即实行高奖低罚的奖惩制度。2．最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数。最大负荷时功率因数计算：Pcos CPc QCCPC

Q

最大无功计算负荷。C进展无功功率补偿，提高功率因数，有什么意义？如何确定无功补偿容量？C补偿容量计算：承受固定补偿Q P〔tg －tg 〕cc

av1

av2式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav=αPc或Wa/t，Pc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承受自动补偿Qcc=Pc〔tgφ1－tgφ2〕提高自然功率因素有哪些常用的方法？它们的根本原理是什么？答：提高自然功率因素的主要方法有：合理选择电动机的规格、型号防止电动机空载运行保证电动机的检修质量合理选择变压器的容量沟通接触器的节电运行它们的根本原理是在不添置任何补偿设备的状况下功率的需要量，使供配电系统总功率因素提高。并联电容器的补偿的装设有几种？各有何特点？适用于什么场合？答：并联电容器的补偿的装设有一下几种：高压集中补偿，指将高压电容器组集中装设在总降压变电所的6～10kV母线上。该补偿方式只能补偿总降压变电所的6～10kV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响效果较后两种补偿方式差。但由于装设集中，运行条件较好，维护治理便利，投资较少。且总降压变电所6～10kV母线停电时机少，因此电容器利用率高。这种方式在一些大中型企业中应用相当普遍。补偿方式在用户中应用相当普遍。单独就地补偿〔个别补偿或分散补偿，是指在个别功率因素较低的设备旁边装设他补偿的场合。什么是尖峰电流？尖峰电流的计算有什么用处？答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1～2秒的短时最大负荷电流。计检验电动机自起动条件等。某车间3807.5kW2台，4kW的电动机3台，3kW的电动机10台；反复短时工作的设备有42kVA1台(额定暂载率为60cos

=0.62，

=0.85)，10t吊车1台(在暂载率为40%的条件下，cosN

N=0.5)。试确定它们的设备容量。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：P 7.52kW43kW310kW57kWe1对于反复短时工作制的设备，其设备容量为：电焊机要求统一换算到ε=100%时的功率，即P 0.6420.62kW20.2kWe2吊车要求统一换算到ε=25%时的额定功率，P 2 0.439.6kW50.1kWe3某金工车间的生产面积为60m×32m,试用估算法估算该车间的平均负荷。解：2-10.1kW/m2S60m32m1920m2P S0.11920kW192kWav用估算法估算该车间的平均负荷为192kW某车间承受一台10/0.4kV5台共60kW，点焊机〔=65%〕3台共10.5kW8台共40kW，5.1kW的行车〔=15%〕2台。试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。解：通风机:查表A-1-1Kd1

0.8,cos1

0.8,tan1

0.75KC1

Pd1e1

0.86048kWPC1 C1

tan41

480.7536kvar点焊机:查表A-1-1Kd2

0.35,cos2

0.6,tan2

1.33P gP 0.65e2 2 N20.65

10.5kW8.47kWK Pc2

0.358.47kW2.96kWPc2

tan2

2.961.33kvar3.94kvar有连锁的连续运输机械:查表A-1-1Kd3

0.7,cos3

0.75,tan3

0.88K Pc3

0.740kW28kWPc3 c3

tan3

280.88kvar24.64kvar行车:查表A-1-1得K 0.15,cos0.5,tan1.73d4 4 4P 2 P 20.15e4 4 N40.15

5.127.9kWK PC4 d4 e4

0.157.91.18kWPC4

tan4

1.181.732.06kvar车间计算负荷为：同时系数取K ,K 0.9p qKC

Pp

0.9(482.96281.18)72.14kWKC

Qp

0.95(363.9424.642.06)63.13kvarP2P2Q2C CSCSC3UI C3U

72.14272.14263.132

0.380.38

95.98kVACN用电设备组名称设备容用电设备组名称设备容需要系cosφ计算负荷量(kW)KdPc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)通风机600.80.80.754836点焊机8.460.350.61.332.963.94有连锁的运输机械400.70.750.882824.64行车7.90.150.51.731.192.06车间变二次侧计算负荷总计80.1366.64车间变二次侧计算负荷〔取K∑p=0.9K∑q=0.95〕72.1463.3195.98138.54某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152kW，卫生用通风机66kW。试用需要系数法求车间的计算负荷。解：A-1-1得Kd1

0.2,cos1

0.5,tan1

P 0.2152kW30.4kWc1Q 30.41.73kW52.6kWc1通风机组：查表A-1-1得K 0.8,cos 0.8,tan 0.75d 2 2P 0.86kW4.8kWc2Q 4.80.75kW3.6kWc2车间的计算负荷：同时系数取K ,K 0.9p qc Q0.9c

kW50.58kWP2P2Q2e ecI Sce

59.68kVA3U N用电设备组设备容量用电设备组设备容量需要系数Kd或cosφ计算负荷车间计算负荷〔K∑=0.9〕31.6850.5859.6890.7(kW)b/cPc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)电动机1520.20.51.7330.452.59通风机60.80.80.754.83.6某220/380V220V3kW2台接于A相，6kW1台接于B相，4.5kW1台接于C相；380V20kW〔=65%〕单头手动弧焊机1试求该线路的计算负荷。1〕电热枯燥箱及电加热器的各相计算负荷查表A-1-1，电加热器Kd=0.7，cosφ=1，tgφ=0，其计算负荷为A相：PcA1=KdPeA=0.7×3×2=4.2kWQcA1=0B相：PcB1=KdPeB=0.7×6×1=4.2KwQcB1=0C相：PcC1=KdPeC=0.7×4.5×1=3.15KwQcC1=0单头手动弧焊机的各相计算负荷N0.65A-1-1Kd=0.35，cosφ=0.35，tgφ=2.68；将各相换算成N0.65P P0.5AB 0.5

20

16.12kWP PCA

2N

14.85kWAB、BC、CAε=100%的视在功率为PS AB 16.1246.06P

kVAAB cos 0.35P 63

kVAS BC 51.43BC cos 0.35P 14.85

kVAS CA 42.43CA cos 0.35②各相的设备容量为接于各线电压单头手动弧焊机的功率因数角分别为φAB=φBC=φCA=arccos(0.35)=69.5°A13 [13eA

cos(69.5o30o)SCA

cos(69.5o30o)]3 1 (46.060.771642.43(0.1650))16.48kW313 [13eA

sin(69.5o30o)SCA

sin(69.5o30o)]3 1 (46.060.63642.430.9863)41.07kvar3B31 [S31eB

cos(69.5o30o)SAB

cos(69.5o30o)]3 1(51.430.771646.06(0.165))18.52kW33 1[S3eB

sin(36.87o30o)SAB

sin(45.57o30o)]3 0.9863)45.11kvar3C13 [13eC

cos(69.5o30o)SBC

cos(69.5o30o)]3 1(42.430.771651.43(0.165))14kW313 [13eC

sin(69.5o30o)SBC

sin(69.5o30o)]3 1(42.430.63651.430.9863)44.87kvar3③各相的计算负荷为A相： PCA2=KdPeA=0.35×16.48=5.77kWQCA2=KdQeA=0.35×41.07=14.37kvarB相： PCB2=KdPeB=0.35×18.52=6.48kWQCB2=KdQeB=0.35×45.11=15.79kvarC相： PCC2=KdPeC=0.35×14=4.9kWQCC2=KdQeC=0.35×44.87=15.7kvar各相总的计算负荷为〔设同时系数为0.95〕A相： PCA=K∑〔PcA1+PcA2〕=0.95×〔4.2+5.77〕=9.47kWQCA=K∑〔QcA1+QcA2〕=0.95×〔0+14.37〕=13.65kvarB相： PCB=K∑〔PcB1+PcB2〕=0.95×〔4.2+6.48〕=10.15kWQCB=K∑〔QcB1+QcB2〕=0.95×〔0+15.79〕=15kvarC相： PCC=K∑〔PcC1+〕PcC2〕=0.95×〔3.15+4.9〕=7.65kWQCC=K∑〔QcC1+QcC2〕=0.95×〔0+15.7〕=14.92kvar总的等效三相计算负荷由于B相的有功计算负荷最大，即P PC..m

10.15kW

QCe..m

15kvar总的等效三相计算负荷为3PC e..m3Q

310.1530.45kW31545kvarC e..mP2P2Q2c cCc3UI c3U

30.45230.45245230.38

54.33kVA82.55ACN某用户35/6kV1～4号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。1～4号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840kW，Qc1=680kvar；Pc2=920kw，Qc2=750kvar；Pc3=850kw，Qc3=700kvar；Pc4=900kw，Qc4=720kvar。6kV高压电动机每台容量为300kW，试计算该总降压变电所总的计算负荷〔无视线损。解：水泵计算负荷查表A-1-1得,K 0.8,cos 0.8,tan 0.75，则d 2 2kpc0 d

0.830061440kWPc0

tan14400.75kvar1080kvar总降压变电所6kV侧计算负荷取同时系数K ,K 0.9，p qPC1.T

K Pp

0.9(1440840920850900)4455kWQC1.T

K Qq

0.9(1080680750700720)3537kvarP2P2Q2C CC1.TC1.T3UC1.T3U

445524455235372

548A

5688KVAC1.T

1.736N总降压变电所变压器的损耗为：P0.015ST C1

0.015568885.3kWQ0.06ST C1

0.065688341.3kvar总降压变电所35kV侧计算负荷PC2.T

PC1.T

PT

445585.34540.3kWQC2.T

QC1.T

QT

3537341.33878.3kvarP2 P2 Q2C2.T C2.TC2.TC2.T3C2.T3U

4540.324540.323878.32

98.5A

C2.T

1.7335N某机械加工车间变电所供电电压 10kV，低压侧负荷拥有金属切削机床容量共920kW，通风机容量共56kW，起重机容量共76kW〔=15%〕,照明负荷容量42kW〔白炽灯，线路额定电压。试求：该车间变电所高压侧〔10kV〕的计算负荷及功率因数？假设车间变电所低压侧进展自动补偿，功率因数补偿到0.95，应装BZMJ0.4-30-3型电容器多少台？补偿后车间高压侧的计算负荷功率因数，计算视在功率减小多少？1〕车间变电所高压侧〕的计算负荷及功率因数小批量金属切削机床的计算负荷：查表A-1-1K 0.2,cosd1 1

0.5,tan1

1.73c1

Pd1e1

0.2920kW184kWPc1

tan1

1841.73kvar318.32kvar通风机的计算负荷：查表A-1-1K 0.8,cosd2

0.8,tan2

0.75K Pc2 d2e2

0.856kW44.8kWPc2 c2

tan2

44.80.75kvar33.6kvar起重机的计算负荷：查表A-1-1得K 0.15,cos 0.5,tan 1.73d3 3 3KC3

Pd3 e3

K 2 Pd3 3 e3

0.152

768.83kW0.15P0.15e3

tan3

8.831.7315.28kvar照明的计算负荷：查表A-1-2,K 0.9d4K PC4 d4 e4

0.94237.8kW0kvarC4变电所低压侧总计算负荷为〔取同时系数K K 0.95〕P QPC.T1

K Pp

0.95(18444.88.8337.8)261.65kWQC.T1

K Qq

15.280)348.84kvarP2P2Q2C CC.T1C1.T3UC1.T3U

261.652261.652348.842

663.31A

436.06kVAC.T1cos

C.T1

NPC.T1SC.T1

1.730.38261.65436.06

0.60变压器的功率损耗为P0.015ST

C.T1

0.015436.066.54kWQ0.06ST

C.T1

var变电所高压侧总的计算负荷为PC.T2

P

PT

261.656.54268.15kWQC.T2

Q

QT

348.8426.16374.0kvarP2 P2 Q2C.T2 C.T2C.T2C.T2C.T23U

268.152268.1523742

26.7A

460.2kVAC.T2

1.7310NP 268.15

0.58cosC.T2SC.T2

460.5车间变电所低压侧进展自动补偿Q Pcc

(tan1

tan0

)261.65[tan(arccos0.60)tan(arccos0.95)]n262.98..830应装BZMJ0.4-30-3型电容器9270kvar。P2P2C.T1(QC.T1Q)2cc261.652(348.84270)2S C..T1

273.3kVAPTQT

0.015S”0.06S”C.T1

0.015331.764.1kW0.06331.7616.4kvar变电所高压侧总的计算负荷为PC.T2

P

P261.654.1265.75kWTQSC.T2

Q QP2 QP2 Q2C.T2 CT2

Q265.752265.75295.52

348.827016.495.5kvar282.4kVA变电所高压侧的功率因数为cos”

P” C.T2S”

265.75282.4

0.94计算视在功率减小S460.2282.4177.8kVA某企业10kV母线上的有功计算负荷为2300kW，平均功率因数为0.67。假设要使平均功率因数提高到0.9，在10kV母线上固定补偿，则需要装设BFM型并联电容器的总容量是多少？并选择电容器的型号和个数。解：tantan

av1

tan(arccos0.67)1.1080tan(arccos0.9)0.4843Q PCC

(tan

tan

av2

)K PaL

(tan

tan

)av2(1.10800.4838)1075.9kvar选择BFM11-100-1W型并联电容器，数量为nQCCQNC

1075.910.8100BFM11-100-1W型并联电容器为单相电容器，应选择BFM11-100-1W型电容器12台，1200kvar。某工具厂全年消耗的电能Wa为2500万度，Wr为2100万度，供电电压为10kV。其平均有功功率和平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，需装设BFM11-50-1WPav

W/t2.5107a

/87602853.88kWQ Wav

/t2.1107

/87602397.26kvartanav1cos

2100/25000.84cos(arctan0.84)0.77Q Pcc

(tanav1

tan )av2=2853.88(0.84-0.4843)kvar=1015.13kvarn=Q /qcc

1015.13/30=341015.13n CC 20.3Q 50NC考虑到三相平衡应装设BFM11-50-1W并联电容器21台，实际补偿容量为1050kvar。某企业35kV总降压变电所10kV侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar，2#车间580kW+j400kvar，3#车间630kW+j490kvar，4#车间475Kw+j335kvar(K 0.76,K 0.82，无视线损)。试求：aL rL该企业的计算负荷及平均功率因数；功率因数是否满