1、第二章工廠的電力負荷及其計算習題及答案2-1什么叫負荷曲線？有哪幾種？與負荷曲線有關(guān)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(guī)律.負荷曲線按負荷的功率性質(zhì)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(shè)備負荷曲線.與負荷曲線有關(guān)的物理量有：年最大負荷和年最大負荷利用小時；平均負荷和負荷系數(shù).2-2年最大負荷Pmax指全年中負荷最大的工作班內(nèi)為防偶然性,這樣的工作班至少要在負荷最大的月份出現(xiàn)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P30.年最大負荷利用

2、小時Tmax指負荷以年最大負荷Pmax持續(xù)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,這段時間就是年最大負荷利用小時.平均負荷Pav平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功節(jié)率的平均值.負荷系數(shù)KL負荷系數(shù)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,導體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時產(chǎn)生的最高溫升相等,該等效負荷就稱為計算負荷.導體通過電流到達穩(wěn)定溫升的時間大約為34t,t為發(fā)熱時間常數(shù).對中小截面的導體.其t約為10min左右,故截流倒替約經(jīng)30

3、min后到達穩(wěn)定溫升值.但是,由于較大截面的導體發(fā)熱時間常數(shù)往往大于10min,30min還不能到達穩(wěn)定溫升.由此可見,計算負荷Pc實際上與30min最大負荷根本是相當?shù)?計算負荷是供電設(shè)計計算的根本依據(jù).計算符合確實定是否合理,將直接影響到電氣設(shè)備和導線電纜的選擇是否合理.計算負荷不能定得太大,否那么選擇的電氣設(shè)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,否那么選擇的電氣設(shè)備和導線電纜將會長期處于過負荷運行,增加電能損耗,產(chǎn)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(shè)備的設(shè)備容量如何確定？答:長期工作制和短期工作制的設(shè)備容量就是該設(shè)備的銘牌額定功率,

4、即Pe=PN反復短時工作制的設(shè)備容量是指某負荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率.2-5.需要系數(shù)的含義是什么？答:所有用電設(shè)備的計算負荷并不等于其設(shè)備容量,兩者之間存在一個比值關(guān)系,因此需要引進需要系數(shù)的概念,即:Pc=KdPe.式中,Kd為需要系數(shù)；Pc為計算負荷；Pe為設(shè)備容量.形成該系數(shù)的原因有：用電設(shè)備的設(shè)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(shè)備不一定滿負荷運行,因此引入符合系數(shù)Kl;用電設(shè)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(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時運行,故引入一個同時系數(shù),2-6確定計算負荷的估算法.需要系數(shù)法和二項式法各有

5、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擬時很方便,適用于做任務(wù)書或初步設(shè)計階段.需要系數(shù)法的特點是簡單方便,計算結(jié)果較符合實際,而長期使用已積累了各種設(shè)備的需要系數(shù),是世界各國普遍采用的方法,適用于多組三相用電設(shè)備的計算負荷.二項式法具特點是既考慮了用電設(shè)備的平均負荷,又考慮了幾臺最大用電設(shè)備引起的附加負荷,其計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得多,適用于容量差異懸殊的用電設(shè)備的負荷計算.2-7在接有單相用電設(shè)備的三相線路中,什么情況下可將單相設(shè)備與三相設(shè)備綜合按三相負荷的計算方法計算確定負荷？而在什么情況下應(yīng)進行單相負荷計算？答：單相設(shè)備應(yīng)盡可能地均勻分布在三相

6、上,以使三相負荷保持平衡.a:三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%時,單相設(shè)備可按三相負荷平衡計算.b:三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時,應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量,再算出三相等效計算負荷.2-8如何分配單相(220伏,380伏)用電設(shè)備,使計算負荷最??？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(shù)法來分配用電設(shè)備；這樣換算：當單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%,單相設(shè)備按三相負荷平衡來計算.當單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%,應(yīng)該換成等效三相設(shè)備容量,再算出三相等效計算負荷.2-9電力變壓器的有功功率和無功功率損耗

7、各如何計算？其中哪些損耗是與負荷無關(guān)的？哪些損耗與負荷有關(guān)？按簡化公式如何計算？解：有功功率損耗=鐵損+銅損=$+Pcu有功功率損耗為：Pt=APfe+APcu=APfe+APcu.N(Sc/SN)2勺P0+APk(Sc/SN)2無功功率=AQ0+AQQ0是變壓器空載時,由產(chǎn)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(chǎn)生的無功損耗.無功功率損耗為：QT=Q0+Q=Q0+QN(Sc/SN)弋SNI0%/100+Uk%(Sc/SN)2/100Pfe和4Q0是與負荷無關(guān),Pcu和、與負荷有關(guān)簡化公式：PCP0+4PkB2QTSN(I0%/100+Uk%B2/100)2-10什么叫

8、平均功率因數(shù)和最大負荷時功率因數(shù)？各如何計算？各有何用途？答:平均功率因數(shù)是指導在某一時間內(nèi)的平均功率因數(shù),也稱加權(quán)平均功率因數(shù).最大負荷時的功率因數(shù)是指在年最大負荷時的功率因數(shù).平均功率因數(shù)計算功式：略用途供電部門能根據(jù)月平均功率因數(shù)來調(diào)整用戶的電費電價.2-11.降低電能損耗,降低電壓損失,提升供電設(shè)備利用率.補償容量(1)采用固定補償Qcc=Pav(tgav1tgav2,式中,Qcc為補償容量；Pav為平均有功負荷,Pav=%PcWa/t,Pc為負荷計算得到的有功計算負荷,口為有功負荷系數(shù),Wa為時間t內(nèi)消耗的電能；tgav偽補償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgav的補償后平均功率因數(shù)角的

9、正切值；tgav1tg(|)av期為補償率,可用Aqc表示(2)采用自動補償Qcc=Pc(tgdig(M2-12什么是尖峰電流？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(shè)備持續(xù)1-2秒的短時最大負荷電流.尖峰電流的計算可以提供選定用電設(shè)備的型號以及保護用電設(shè)備等.2-13、某車間380伏線路供電名以下設(shè)備：長期工作的設(shè)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(shè)備有42kVA的電焊機1臺額定暫載率為60%,?額定功率因數(shù)=0.62,額定效率=0.85,10t吊車1臺在暫載率為40%的條件下淇額定功率為39.6kW額定功率因數(shù)為0.5.試

10、確定它們的設(shè)備容量.解：對于長期工作制的設(shè)備,其設(shè)備容量就是它們的額定功率,所以長期工作設(shè)備的設(shè)備容量為：Pe1=7.52kW+4X3kW+3X10kW=57kW對于反復短時工作制的設(shè)備,其設(shè)備容量為：電焊機：Pe2=0.61/2X42X0.62=20kW下標1/2表示對0.6開根號吊車：Pe3=2X0.41/2X39.6kW=50kW下標同上所以,它們的總的設(shè)備容量為：P總=Pe1+Pe2+Pe3=57+20+50=127kW2-14某廠金一工車間的生產(chǎn)面積為60mx32m,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p=0.1kw/m2S=60mx32m=1920m2Pav=p

11、S=0.1x1920=192kw答：用估算法估算該車間的平均負荷為192kw2-15某工廠35/6kv總降壓變電所,2-20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=680kvar;Pc2=920kw,Qc2=750kvar;Pc3=850kw,Qc3=700kvar;Pc4=900kw,Qc4=720kvar;高壓電動機每臺容量為300kw,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(shè)同時系數(shù)K=0.9Kd=0.8b=0.65c=0.25Cos=0.8tan0=0.75Pc0=

12、KdxPe1=0.8300X6=1440kwQc0=Pc0Man懺14400.75=1080kvarPe=KX(Pc0+Pc1+Pc2+Pc3+Pc4)=0.9(1440+840+920+850+900)=4455kwQe=K(Qc0+Qc1+Qc2+Qc3+Qc4)=0.9X1080+680+750+700+720)=3537kvarSe=(P2e+Q2e)?=(44552+35372)?=5688.36Ice=Se/(3?U/=5688.36/(1.736)=548.01A高壓側(cè)Pe1=Pe+0.015Se=4455+0.0155688.36=4540.33kw高壓側(cè)Qe1=Qe+0.06

13、Se=3537+0.06x5688.36=3878.3kvarSe1=(P2e1+Q2e1)?=(4540.332+3878.302)?=5971.25Ice1=Se1/(3?Un=5971.25/(1.7335)=98.62A答：該總降壓變電所高壓側(cè)總的計算負荷Pe1=4540.33kw,Qe1=3878.3kvar,Se1=5971.25,Ice1=98.62A2-16.某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機床電動機40臺,總?cè)萘?52KW其中較大容量的電動機有10KWI臺、7KW2臺、4.5KW5臺、2.8KW10臺；衛(wèi)生用通風機6臺共6KW試分別用需要系數(shù)法和二項式法求車間的計算負荷.解：需要系

14、數(shù)法：查表A-1可得：冷力口工機床：Kd1=0.2cos01=0.5tan01=1.73Pc1=0.2X152=30.4KWQc1=30.4X1.73=52.6KW通風機組：Kd2=0.8cos02=0.8tan02=0.75Pc2=0.8X6=4.8KWQc2=4.8X0.75=3.6KW車間的計算負荷：Pc=0.9X(30.4+4.8)=31.68KWQc=0.9X(52.6+4.8)=50.58KWSc=(Pe+Qe)=59.68KVAIce=Se/(3階Un)=59.68/(1.732x0.38)=90.7A二項式法：查表A-1可得：冷加工機床：b1=0.14c1=0.4x1=5cos

15、11=0.5tan11=1.73(bPeE)1=0.14x152=21.28KW(cPx)1=0.4X(10+7X2+2X4.5)=13.2KW通風機組:b2=0.65c2=0.25x2=5cos02=0.8tan02=0.75由于n=62x2,取x2=3.那么(bPeE)2=0.65x6=3.9KW(cPx)2=0.25X3=0.75KW顯然在二組設(shè)備中第一組附加負荷(cPx)1最大故總計算負荷為：Pc=21.28+3.9+13.2=38.38KWQc=(21.28x1.73+3.9x0.75+13.2x1.73=62.56KvarSc=(Pe+Qe)=73.4KVAIc=Se/(3階Un)

16、=111.55A2-17某工廠35kV總降壓變電所10kV側(cè)計算負荷為：1#車間720kW+j510kvar;2#車間580kW+j400kvar;3#車間630kW+j490kvar;4#車間475Kw+j335kvar(認=0.76,B=0.82,忽略線損).試求：全廠計算負荷及平均功率因數(shù)；功率因數(shù)是否滿足供用電規(guī)程？假設(shè)不滿足,應(yīng)補償?shù)蕉嗌?？假設(shè)在10kV側(cè)進行固定補償,應(yīng)裝BW-10.5161型電容器多少臺？補償后全廠的計算負荷及平均功率因數(shù).解：(1)P1=720Kw,Q1=510kvarP2=580Kw,Q2=400kvarP3=630kW,Q3=490kvarP4=475Kw,

17、Q4=335kvar全廠計算負荷：P=kSp*Spc=2164.5kWQ=kSq*SQc=1561.5kvarcosF=cos(arctanF)=cos(35.88)=0.81cosF0.9所以不滿足,應(yīng)補償?shù)?.9Qcc=Pav(tanF1-tanF2)=394.27kvarn=Qcc/16=24(4)補償后功率因數(shù)cosF=Pav/sav=0.922-18某實驗室擬裝設(shè)5臺220V單相加熱器,其中1kWW3臺,3kW的2臺.試合理分配上列各加熱器于220/380V線路上,并求其計算負荷P30,Q30,S30和I30.解：利用需要系數(shù)法P30i=Kd*PNQ30i=P30i*tgj總的有功計

18、算負荷P30=KEpEP30i總的無功計算負荷Q30=KEqEQ30i總的視在計算負荷S30=(P302+Q30)1/2總的計算電流I30=S30/,3UN求得一相3臺1kW另兩相各1臺33P30=6.3kW,Q30=0,S30=6.3KVA,I30=9.57取Kd=0.72-19某220/380V線路上,接有如表2-5所列的用電設(shè)備.試確定該線路的計算負荷P30,Q30,S30和I30.表習題S的負荷資料設(shè)備名融38QV電條手動孤推機220V電然箱接人相序ABBCCAA.-BC設(shè)備臺敷1-122I11單臺設(shè)備容量2tkVA它65,17kV*A10,3kV,AMW6kW45k*解：利用需要系數(shù)

19、法總的有功計算負荷P30=KEpEP30i總的無功計算負荷Q30=KEqEQ30i總的視在計算負荷S30=P302+Q301/2總的計算電流I30=S30/V3UN求得P30=19.1kW,Q30=15.3kvar,S30=24.5kVA,130=37.22-20某廠變電所裝有一臺630kV-A變壓器,具二次側(cè)380V的有功計算負荷為420kW無功計算負荷為350kvar.試求此變電所一次側(cè)lOkV的計算負荷及其功率因數(shù).如果功率因數(shù)未到達0.90,問此變電所低壓母線上應(yīng)裝設(shè)多大并聯(lián)電容器容量才能到達要求？解：按變壓器損耗簡化公式計算：P301=428.2kW,Q301=382.8kvarcos=0.9,由公式QC=AqcP30求得需裝設(shè)QC=175kvar并聯(lián)電容器.2-21某電器開關(guān)廠一班制生產(chǎn)共有用電設(shè)備5840kW試估算該廠的計算負荷P30,Q30,S30及其年有功電能消耗量Wp.a和年無功電能消耗量Wq.a.解：查附錄表2得Kd=0.35,cos0=0.75,TMAK3400h,由公式P30=Kd*PNQ30=P30i*tg0可求得P30=2044kVVQ30=1799,S30=