電力負荷計算課后習題.doc

習題與思考題 2-1什么叫負荷曲線？負荷曲線有哪些類型？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化的曲線，它反映了用戶用電的特點和規(guī)律。負 與負荷曲線有關(guān)的物理量有年最大負荷、年最大負荷荷曲線有日負荷曲線和年負荷曲線。 利用小時、平均負荷和負荷系數(shù)。 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(shù)？ 或 P答：年最大負荷利用小時是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷 max P 持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。年最大負荷是全年 30 P 又叫半小時最大負荷, 平均負。中負荷最大工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率 30 t t W內(nèi)消耗的電能也就是電力負荷在該時間內(nèi)平均消耗的功率， 荷是電力負荷在一定時間 a t 的值。除以時間負荷系數(shù)又稱負荷率，它是用電負荷的平均負荷與其最大負荷的比值， 表征負荷曲線不平坦的程度。 2-3電力負荷按重要程度分哪幾級？各級負荷對供電電源有什么要求？ 答：電力負荷根據(jù)重要程度分為三個等級：一級負荷、二級負荷和三級負荷。 （ 1）一級負荷對供電電源的要求 : 一級負荷屬于重要負荷， 因此要求由兩路獨立電源供電，當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源不會同時受到損壞； （ 2）二級負荷對供電電源的要求：二級負荷也屬于重要負荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應有兩臺，每個回路應能承受住全部二級負荷； （ 3）三級負荷對供電電源的要求：三級負荷為不重要的一般負荷，因此對供電電源無特殊要求。 2-4什么叫計算負荷？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：通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、 用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱 為計算負荷。 （34）為發(fā)熱時間常數(shù)。截面由于導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約需要， 及以上的導體，其 16 在 mm30min10min后可達到穩(wěn)定溫升值。，因此載流導體大約經(jīng) 2 30min 最大負荷 P (亦年最大負荷)是由此可見，計算負荷實際上與從負荷曲線上查得的 P 30max 基本相當?shù)模杂嬎阖摵梢部梢哉J為就是半小時最大負荷。 負荷計算的意義在于能為合理地選擇供電系統(tǒng)中的導線、開關(guān)電器、變壓器等設(shè)備， 使電氣設(shè)備和材料既能得到充分利用又能滿足電網(wǎng)的安全運行提供理論根據(jù)。 另外，也是選擇儀表量程、 整定繼電保護的重要依據(jù)。 并作為按發(fā)熱條件選擇導線、 電纜和電氣設(shè)備的依據(jù)。 2-5工廠用電設(shè)備按其工作制分哪幾類？各類工作制的設(shè)備容量如何確定？ 答：工廠用電設(shè)備按其工作制分三類：連續(xù)運行工作制、短時運行工作制和斷續(xù)周期工 作制。 一般連續(xù)運行工作制和短時運行工作制的設(shè)備容量是所有設(shè)備的銘牌額定容量之和；而 斷續(xù)周期工作制的設(shè)備容量是將所有設(shè)備在不同負荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個 規(guī)定的負荷持續(xù)率下的容量之和。 2-6需要系數(shù)的物理含義是什么？ 兩者之間存在一個比值關(guān)系，因 答：所有的用電設(shè)備的計算負荷并不等于其設(shè)備容量， 此需要引進需要系數(shù)的概念，需要系數(shù)為用電設(shè)備組的30min 最大負荷與其設(shè)備容量的比 值。 2-7需要系數(shù)法和二項式法各有何特點？各適用于什么場合？ 答：用需要系數(shù)法來求計算負荷，其特點是簡單方便，計算結(jié)果較符合實際，而且長期 使用已積累了各種設(shè)備的需要系數(shù)，是世界各國均普遍采用的基本方法，適合于多組三相用 電設(shè)備的計算負荷。 二項式法的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，適用于容量差別 懸殊的用電設(shè)備的負荷計算。 2-8在確定多組用電設(shè)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 ?應如何正確計算？和計算電流分別直接相加？為什么 答：不可以。 應考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電在加上各組用電設(shè)備的只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負荷，設(shè)備的計算負荷時， 平均負荷，即： P(bP ) (cP) 30 maxixeQ(bP tan ) (cP ) tan 30 maxixemaxS2Q2P 30 30 30SI 30 30 3U N (cP )cPmaxx xe i (bP)為各用電設(shè)備組平均為各用電設(shè)備組附加負荷式中，中的最大值； bP tan (cP ) tan 相對應的功率因數(shù)角正切值；的總和；為與負荷為各用電設(shè)備 maxemaxx 組相應的功率因數(shù)角正切值。 2-9 在接有單項用電設(shè)備的三相線路中，什么情況下可將單向設(shè)備與三相設(shè)備按三相負 荷的計算方法確定負荷？而在什么情況下應進行單相負荷計算? 答：單相設(shè)備接在三相線路中， 應盡可能均衡分配。在進行負荷計算時，如果三相線路 中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備 15%時，可與三相設(shè)備綜合按三相負荷平衡計算。如果單相設(shè)備總?cè)萘砍^三相設(shè)備容量的 則應將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。 2-10 如何分配單相（220V、 380V）用電設(shè)備可使計算負荷最??？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； 1）單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，單相設(shè)備可與三相設(shè)備換算：（ 2）單相設(shè)備總?cè)萘砍^三相設(shè)備容量的15%時，應換算為等綜合按三相負荷平衡計算。（ 效三相設(shè)備容量，在算出三相等效計算負荷。 2-11 在負荷統(tǒng)計中需要考慮的功率損耗有哪些？如何計算？ 答：在負荷統(tǒng)計中需要考慮的功率損耗有有功功率損耗和無功功率損耗，有功損耗 PPSPP230 ) ( PNT 0T T0T NT 2S NT無功損耗 S3022 % % U ) ( QQ I ()SQ k0TNT0T NTTS100100 NT P Q 分別為變壓器空載時的有功及無功損耗，kW， kvar ；式中， 0T0T QP 分別為變壓器額定負載時的有功及無功損耗，kW、kVar ； NT NT S 變壓器的額定容量，kVA； NT S計算負荷的視在容量，kVA； 30 變壓器的負荷率； I % U % P P ，均可在產(chǎn)品目錄中查到。 0T0TkNT 2-12 什么叫尖峰電流？如何計算單臺和多臺設(shè)備的尖峰電流？ I 是指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)答：尖峰電流12s 的短時最大負荷電流。 pk 單臺設(shè)備的尖峰電流的計算： 尖峰電流就是用電設(shè)備的起動電流，即 I I K I stpk Nst I 用電設(shè)備的起動電流；式中， st I 用電設(shè)備的額定電流； N K 57鼠籠電機一般為，繞線型電機一(可查樣本或銘牌， 用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)st般為 23，直流電機一般為 1.7，電焊變壓器一般為 3 或稍大 )。 多臺設(shè)備的尖峰電流的計算： 計算多臺用電設(shè)備供電干線的尖峰電流時， 只考慮其中一臺用電設(shè)備啟動， 該設(shè)備啟動電流的增加值最大，而其余用電設(shè)備達到最大負荷電流。因此，計算公式為 II (II) （2-53）maxst pk30N I 全部設(shè)備投入運行時線路的計算電流，式中， 30 (I I ) 用電設(shè)備組啟動電流與額定電流之差中的最大電流。 maxNst 2-13 企業(yè)總降壓變電站及車間變電所中變壓器臺數(shù)及容量應如何確定？ 答：（ 1）變壓器臺數(shù)的確定 一般一個車間盡量選擇一臺變壓器；如果一、二級負荷所占比例較大，應選用兩臺變 壓器， 若能從鄰近用戶取得備用電源時，也可選用一臺變壓器。企業(yè)總降壓變電所主變壓器 臺數(shù)應根據(jù)企業(yè)的負荷類型來確定。對于中、 大型企業(yè)或具有一、二級負荷的企業(yè)，一般選 只有在分期建設(shè)，用兩臺變壓器， 以保證對一、二級類負荷供電的可靠性。經(jīng)濟比較具有優(yōu) 越性時，或兩臺大容量變壓器需增加限制短路電流的設(shè)備，以及 6KV 30A電網(wǎng)接地電流大于 時，才考慮選用三臺變壓器。 （ 2）變壓器容量的確定 對車間變壓器可根據(jù)車間的計算負荷來確定。不論選用一臺還是兩臺，其額定容量均按 S S；等于或大于計算容量計算，即 30 NT 對總降壓變壓所中的主變壓器，其額定容量按等于或略大于補償 當選擇一臺變壓器時， SS 后的總計算容量來選擇，即； NT 30 當選擇兩臺變壓器時，若同時工作， 每臺變壓器的額定容量應按一臺故障后另一臺能負 Sk S 擔全部一、二級負荷來確定，即； NT 30sb k 為事故時負荷保證系數(shù)，根據(jù)企業(yè)一、二級負荷所占比例決定。式中， sb 2-14380V 線路供電給下列設(shè)備：長期工作的設(shè)備有7.5kW 的電動機2 臺，某車間有一 42kVA 電焊機1 臺（額定4kW的電動3 臺，3kW的電動12 臺；反復短時工作制的設(shè)備有 機機 cos，60%，0.70 暫載率0.80 ）；10t40%的條件下，其額定臺（在暫載率為1 吊車 NN 39.6kW， cos功率為0.55 ）。試確定他們的設(shè)備容量。 N 解：對于長期工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量就是他們的額定功率，所以長期工作的設(shè)備容 量為： P 7.5 2kW 4 3kW 3 12kW63kW e1 對于反復短時工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量為： P42 0.70.6kW 22.8kW電焊機： e2 2 P50.1kW39.60.4kW吊車： e3 所以，他們的總的設(shè)備容量為： PPPP6322.850.1 kW 135.9kW e3e2 e1 e 5 臺共 50 kW，某車間采用一臺 低壓負荷有生產(chǎn)用通風機的變壓器供電，2-1510/0.4kV ）3臺共12kW,有連鎖的連續(xù)運輸機械8 臺共 48 kW，5.1 kW的行車（點焊機（ 15% 65 % 2 臺。試確定該車間變電所低壓側(cè)的計算負荷。 K 0.8, cos 0.8, tan 0.75 解：查表得出通風機11d1 PKP0.850kW 40kW e1 d 130. 1 QP tan400.75k var30k var 30.1 30.1 1 K 0.6, tan 0.35, cos1.33點焊機 d 22 2PP120.65kW9.67kW N 2 e2 2PK P0.359.67 kW3.38kW e230. 2 d 2 Ptan3.381.33k varQ4.5k var 30.2 30.2 20.75, tan 0.880.7, cosK 有連鎖的連續(xù)運輸機械 3 d 3 3PKP0.748kW 33.6kW 30. 3 d 3e3 QP tan33.60.88k var29.57kW 30.3 30.3 2行車 K 0.15,cos 1.730.5, tan d 4 4 4PP3.95kW10.20.15kW e4 N 4 PKP 40.59kW0.153.95kW d 4 e430. 4 QP tan0.591.73k var1.03k var 30.4 30.4 4 , K K0.9同時系數(shù)取 p q車間計算負荷為： PPK0.9403.3833.60.59 kW69.81kW 30.i30 pQQ58.59kW0.9304.529.57K1.03 kW 30 30.i pS22PQ91.14kVA 30 3030 SI91.14A131.55A 30 30 3U 30.4 N 2-16 某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機床電動機50 臺，總?cè)萘?180kW,其中較大容量電 動機有 10 kW 1臺， 7.5 kW 2臺， 4 kW 3 臺， 3 kW 10臺，試分別用需用系數(shù)法和二項式 、S和 I。 Q、P 法確定其計算負荷 30303030可得：2-1 解：需要系數(shù)法：查表 K 0.2, cos0.5, tan1.73冷加工機床： d K P0.2180kWP36kW ed 30 tanP62.28k varQ36 1.73k var 30 30 22QS71.94 kVAP 3030 30S71.94 30 IA 109.3 A 303U 0.383 N 2-6二項式法：查表可得： b0.14, c 0.4, x 5, cos0.5, tan1.73冷加工機床： bP25.2kW180kW0.14 e cP13.2kW2 42 kW0.4107.5 x 計算負荷為： cPbP38.4kWP xe 30 66.43k varQP tan38.4 1.73k var 30 30 S22QP76.7kVA 30 3030 IS76.7 30116.5A 30A 3U 0.383 N 所示負荷。試確定該線路的計算負荷2-9 220V/380V 三相線路上接有表2-17 某、 QP 3030。 IS和 3030負荷表 2-17 2-9習題表 電熱箱220V 單頭手動弧焊機380V 設(shè)備名稱 接入相序CCAABABCB 設(shè)備臺數(shù)112321 單臺設(shè)備容量4.520kW10.5 kW6 kW36 )(50% 100% 65% ( ）電熱箱的各相計算負荷解：（ 1 K 0 1, tan0.7, cos得，因此各相的有功計算負荷為： 2-1查表 d PKPW4.26kW0.7k相A eA d 30. A(1) PPK4.2kW3 2kW0.7相B 30. B(1) d eB PKP3.15kW4.5kW0.7相C d 30.C (1)eC 單頭手動弧焊機的各相計算負荷 (2) K0.35, tan2.68 0.35, cos 得， 查表 2-1 ； d cos0.35 查表 2-7 得時 ppp1.27CA CBC BAB A ppp0.27CA ABC CAB B 1.05qqqCA CBC BAB A 1.63qqqCA AAB BBC C 100% 的設(shè)備容量，即 將各相換算成 PP0.6520kW16.12kW N1 N1AB PP18kW3kW1 6N2 BC N2 PP0.510.5 2kW 14.85kW N3 N3CA 各相的設(shè)備容量為： PpPp P1. 271 6. 1+2- 0. 2 71 4. 8 5 k= 1W6. 4 6 k W相A CAABAB ACA AeA QqPqP(1.0516.12+1.6314.85)kvar = 41.13kvarCACA AAB AeAAB PPppP = 1.27 18+ ( - 0. 271 )6. 1 2 k= 1W8. 5 1 k WBCBC BeB相B ABAB B (1.0518 +1.6316.12)kvar = 45.16kvarQqPqPABeBBCBC BAB B p P = 1. 271 4. 8+5( - 0. 271 )8 k W=1 4 k W PPp相C BCBC CCAeCCA C q P = ( 1. 015 4. 8+51. 631 8 ) k v=a4r 4. 9 3 k v aPQqBCBC C CACA CeC 各相的計算負荷為： PKP0 . 351 6 . 4=65 . 7 6 k W相A eA30 A (2) d QK Q0.35 41.13 = 14.4kvar eAd 30 A( 2) PKP0. 351 8.5=16. 4 8 k W相B 30 B(2) eB d QK Q0.35 45.16 = 15.81kvar deB 30 B(2)PK P = 0.35 14 = 4 . 9 k W相C 30 C (2) eCd QKQ0.35 44.93 = 15.73kvar d 30 C(2) eC 0.95）：各相總的計算負荷（設(shè)同時系數(shù)為 P(PP)0.95(4 . 25 . 7 6=)9 . 4 6 k WK相A 30 A (2) 30 A(1)30 A = 13.68kvar(0 + 14.4）Q(QQ )0.95K 30 A( 2)30 A (1) 30 A 8= 1 0 . 1 5 k W. 9 5( 4 . +2 6 . 4）(P0PP )KB 相 30 B(2)30 B (1) 30 B = 15.02kvar(0 + 15.81） )(Q0.95QQK 30 B 30 B (1) 30 B( 2) 0 . 9 5( 3 . 1+54 . ）9= 7 . 6 5 k W )( PKPP相C 30 C (1) 30 C (2)30 C Q(QQ)(0 + 15.73）= 14.94kvar0.95K 30 C (1) 30 C30 C (2) 總的等效三相計算負荷： 因為 B 相的有功計算負荷最大，所以 PP1 0 . 1 5 k W 30 mB30 mQQ1 5 . 0 2 k v 30 m 30 mB 31 0 . 1=53 0 . 4 5 k WP3P 30 m 30 Q3Q315.02 = 45.06kvar 30 30 m 22 KVA45.0630.4554.38KVAS 30 SI54.38 30 82.62A 30 A 3U 0.383 N 50m 40m 試用估算法估算該車間的平均負荷。,2-18 某鍋爐房的面積為 解：查表 2-8 可得鍋爐房負荷密度指標 kW 0.2 m 2 2S 50m 40 m 2000m PS 0.2 2000kW400kW av 400kW所以用估算法估算該車間的平均負荷為 2-19某工廠 35/10kV B、C、D車間變電所及5 臺冷卻水總降壓變電所，分別供電給A、 泵用的高壓電動機。A、