第二章工廠的電力負荷及其計算習題及答案

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)?計算負荷是供電設計計算的根本依據.計算符合確實定是否合理,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,否那么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,否那么選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,

4、即Pe=PN反復短時工作制的設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(shù)的概念,即:Pc=KdPe.式中,Kd為需要系數(shù)；Pc為計算負荷；Pe為設備容量.形成該系數(shù)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,因此引入符合系數(shù)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(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,適用于做任務書或初步設計階段.需要系數(shù)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(shù),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.二項式法具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(shù)法計算的結果大得多,適用于容量差異懸殊的用電設備的負荷計算.2-7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

6、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.2-8如何分配單相(220伏,380伏)用電設備,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%,應該換成等效三相設備容量,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=$+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：QT=Q0+Q=Q0+QN(Sc/SN)弋SNI0%/100+Uk%(Sc/SN)2/100Pfe和4Q0是與負荷無關,Pcu和、與負荷有關簡化公式：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的平均功率因數(shù),也稱加權平均功率因數(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月平均功率因數(shù)來調整用戶的電費電價.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備的型號以及保護用電設備等.2-13、某車間380伏線路供電名以下設備：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%,?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：Pe1=7.52kW+4X3kW+3X10kW=57kW對于反復短時工作制的設備,其設備容量為：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,它們的總的設備容量為：P總=Pe1+Pe2+Pe3=57+20+50=127kW2-14某廠金一工車間的生產面積為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Pe1=Pe+0.015Se=4455+0.0155688.36=4540.33kw高壓側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總的計算負荷Pe1=4540.33kw,Qe1=3878.3kvar,Se1=5971.25,Ice1=98.62A2-16.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？假設不滿足,應補償?shù)蕉嗌?？假設在10kV側進行固定補償,應裝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的負荷資料設備名融38QV電條手動孤推機220V電然箱接人相序ABBCCAA.-BC設備臺敷1-122I11單臺設備容量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裝設多大并聯(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QC=175kvar并聯(lián)電容器.2-21某電器開關廠一班制生產共有用電設備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=