电力负荷计算课后习题.doc

习题与思考题 2-1什么叫负荷曲线？负荷曲线有哪些类型？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化的曲线，它反映了用户用电的特点和规律。负 与负荷曲线有关的物理量有年最大负荷、年最大负荷荷曲线有日负荷曲线和年负荷曲线。 利用小时、平均负荷和负荷系数。 2-2什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？ 或 P答：年最大负荷利用小时是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷 max P 持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。年最大负荷是全年 30 P 又叫半小时最大负荷, 平均负。中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率 30 t t W内消耗的电能也就是电力负荷在该时间内平均消耗的功率， 荷是电力负荷在一定时间 a t 的值。除以时间负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷与其最大负荷的比值， 表征负荷曲线不平坦的程度。 2-3电力负荷按重要程度分哪几级？各级负荷对供电电源有什么要求？ 答：电力负荷根据重要程度分为三个等级：一级负荷、二级负荷和三级负荷。 （ 1）一级负荷对供电电源的要求 : 一级负荷属于重要负荷， 因此要求由两路独立电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源不会同时受到损坏； （ 2）二级负荷对供电电源的要求：二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台，每个回路应能承受住全部二级负荷； （ 3）三级负荷对供电电源的要求：三级负荷为不重要的一般负荷，因此对供电电源无特殊要求。 2-4什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用30min 最大负荷？正确确定计算负荷 有何意义？ 答：通过负荷的统计计算求出的、 用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称 为计算负荷。 （34）为发热时间常数。截面由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需要， 及以上的导体，其 16 在 mm30min10min后可达到稳定温升值。，因此载流导体大约经 2 30min 最大负荷 P (亦年最大负荷)是由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的 P 30max 基本相当的，所以计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷。 负荷计算的意义在于能为合理地选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等设备， 使电气设备和材料既能得到充分利用又能满足电网的安全运行提供理论根据。 另外，也是选择仪表量程、 整定继电保护的重要依据。 并作为按发热条件选择导线、 电缆和电气设备的依据。 2-5工厂用电设备按其工作制分哪几类？各类工作制的设备容量如何确定？ 答：工厂用电设备按其工作制分三类：连续运行工作制、短时运行工作制和断续周期工 作制。 一般连续运行工作制和短时运行工作制的设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和；而 断续周期工作制的设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个 规定的负荷持续率下的容量之和。 2-6需要系数的物理含义是什么？ 两者之间存在一个比值关系，因 答：所有的用电设备的计算负荷并不等于其设备容量， 此需要引进需要系数的概念，需要系数为用电设备组的30min 最大负荷与其设备容量的比 值。 2-7需要系数法和二项式法各有何特点？各适用于什么场合？ 答：用需要系数法来求计算负荷，其特点是简单方便，计算结果较符合实际，而且长期 使用已积累了各种设备的需要系数，是世界各国均普遍采用的基本方法，适合于多组三相用 电设备的计算负荷。 二项式法的特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用 电设备引起的附加负荷， 其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别 悬殊的用电设备的负荷计算。 2-8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 ?应如何正确计算？和计算电流分别直接相加？为什么 答：不可以。 应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电在加上各组用电设备的只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，设备的计算负荷时， 平均负荷，即： P(bP ) (cP) 30 maxixeQ(bP tan ) (cP ) tan 30 maxixemaxS2Q2P 30 30 30SI 30 30 3U N (cP )cPmaxx xe i (bP)为各用电设备组平均为各用电设备组附加负荷式中，中的最大值； bP tan (cP ) tan 相对应的功率因数角正切值；的总和；为与负荷为各用电设备 maxemaxx 组相应的功率因数角正切值。 2-9 在接有单项用电设备的三相线路中，什么情况下可将单向设备与三相设备按三相负 荷的计算方法确定负荷？而在什么情况下应进行单相负荷计算? 答：单相设备接在三相线路中， 应尽可能均衡分配。在进行负荷计算时，如果三相线路 中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相设备 15%时，可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备总容量超过三相设备容量的 则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。 2-10 如何分配单相（220V、 380V）用电设备可使计算负荷最小？如何将单相负荷简便 地换算成三相负荷？ 答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备； 1）单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，单相设备可与三相设备换算：（ 2）单相设备总容量超过三相设备容量的15%时，应换算为等综合按三相负荷平衡计算。（ 效三相设备容量，在算出三相等效计算负荷。 2-11 在负荷统计中需要考虑的功率损耗有哪些？如何计算？ 答：在负荷统计中需要考虑的功率损耗有有功功率损耗和无功功率损耗，有功损耗 PPSPP230 ) ( PNT 0T T0T NT 2S NT无功损耗 S3022 % % U ) ( QQ I ()SQ k0TNT0T NTTS100100 NT P Q 分别为变压器空载时的有功及无功损耗，kW， kvar ；式中， 0T0T QP 分别为变压器额定负载时的有功及无功损耗，kW、kVar ； NT NT S 变压器的额定容量，kVA； NT S计算负荷的视在容量，kVA； 30 变压器的负荷率； I % U % P P ，均可在产品目录中查到。 0T0TkNT 2-12 什么叫尖峰电流？如何计算单台和多台设备的尖峰电流？ I 是指单台或多台用电设备持续答：尖峰电流12s 的短时最大负荷电流。 pk 单台设备的尖峰电流的计算： 尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 I I K I stpk Nst I 用电设备的起动电流；式中， st I 用电设备的额定电流； N K 57鼠笼电机一般为，绕线型电机一(可查样本或铭牌， 用电设备的起动电流倍数st般为 23，直流电机一般为 1.7，电焊变压器一般为 3 或稍大 )。 多台设备的尖峰电流的计算： 计算多台用电设备供电干线的尖峰电流时， 只考虑其中一台用电设备启动， 该设备启动电流的增加值最大，而其余用电设备达到最大负荷电流。因此，计算公式为 II (II) （2-53）maxst pk30N I 全部设备投入运行时线路的计算电流，式中， 30 (I I ) 用电设备组启动电流与额定电流之差中的最大电流。 maxNst 2-13 企业总降压变电站及车间变电所中变压器台数及容量应如何确定？ 答：（ 1）变压器台数的确定 一般一个车间尽量选择一台变压器；如果一、二级负荷所占比例较大，应选用两台变 压器， 若能从邻近用户取得备用电源时，也可选用一台变压器。企业总降压变电所主变压器 台数应根据企业的负荷类型来确定。对于中、 大型企业或具有一、二级负荷的企业，一般选 只有在分期建设，用两台变压器， 以保证对一、二级类负荷供电的可靠性。经济比较具有优 越性时，或两台大容量变压器需增加限制短路电流的设备，以及 6KV 30A电网接地电流大于 时，才考虑选用三台变压器。 （ 2）变压器容量的确定 对车间变压器可根据车间的计算负荷来确定。不论选用一台还是两台，其额定容量均按 S S；等于或大于计算容量计算，即 30 NT 对总降压变压所中的主变压器，其额定容量按等于或略大于补偿 当选择一台变压器时， SS 后的总计算容量来选择，即； NT 30 当选择两台变压器时，若同时工作， 每台变压器的额定容量应按一台故障后另一台能负 Sk S 担全部一、二级负荷来确定，即； NT 30sb k 为事故时负荷保证系数，根据企业一、二级负荷所占比例决定。式中， sb 2-14380V 线路供电给下列设备：长期工作的设备有7.5kW 的电动机2 台，某车间有一 42kVA 电焊机1 台（额定4kW的电动3 台，3kW的电动12 台；反复短时工作制的设备有 机机 cos，60%，0.70 暂载率0.80 ）；10t40%的条件下，其额定台（在暂载率为1 吊车 NN 39.6kW， cos功率为0.55 ）。试确定他们的设备容量。 N 解：对于长期工作制的设备，其设备容量就是他们的额定功率，所以长期工作的设备容 量为： P 7.5 2kW 4 3kW 3 12kW63kW e1 对于反复短时工作制的设备，其设备容量为： P42 0.70.6kW 22.8kW电焊机： e2 2 P50.1kW39.60.4kW吊车： e3 所以，他们的总的设备容量为： PPPP6322.850.1 kW 135.9kW e3e2 e1 e 5 台共 50 kW，某车间采用一台 低压负荷有生产用通风机的变压器供电，2-1510/0.4kV ）3台共12kW,有连锁的连续运输机械8 台共 48 kW，5.1 kW的行车（点焊机（ 15% 65 % 2 台。试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。 K 0.8, cos 0.8, tan 0.75 解：查表得出通风机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点焊机 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 有连锁的连续运输机械 3 d 3 3PKP0.748kW 33.6kW 30. 3 d 3e3 QP tan33.60.88k var29.57kW 30.3 30.3 2行车 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同时系数取 p q车间计算负荷为： 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 某车间设有小批量生产冷加工机床电动机50 台，总容量 180kW,其中较大容量电 动机有 10 kW 1台， 7.5 kW 2台， 4 kW 3 台， 3 kW 10台，试分别用需用系数法和二项式 、S和 I。 Q、P 法确定其计算负荷 30303030可得：2-1 解：需要系数法：查表 K 0.2, cos0.5, tan1.73冷加工机床： 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 2-6二项式法：查表可得： b0.14, c 0.4, x 5, cos0.5, tan1.73冷加工机床： bP25.2kW180kW0.14 e cP13.2kW2 42 kW0.4107.5 x 计算负荷为： 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 所示负荷。试确定该线路的计算负荷2-9 220V/380V 三相线路上接有表2-17 某、 QP 3030。 IS和 3030负荷表 2-17 2-9习题表 电热箱220V 单头手动弧焊机380V 设备名称 接入相序CCAABABCB 设备台数112321 单台设备容量4.520kW10.5 kW6 kW36 )(50% 100% 65% ( ）电热箱的各相计算负荷解：（ 1 K 0 1, tan0.7, cos得，因此各相的有功计算负荷为： 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 单头手动弧焊机的各相计算负荷 (2) K0.35, tan2.68 0.35, cos 得， 查表 2-1 ； d cos0.35 查表 2-7 得时 ppp1.27CA CBC BAB A ppp0.27CA ABC CAB B 1.05qqqCA CBC BAB A 1.63qqqCA AAB BBC C 100% 的设备容量，即 将各相换算成 PP0.6520kW16.12kW N1 N1AB PP18kW3kW1 6N2 BC N2 PP0.510.5 2kW 14.85kW N3 N3CA 各相的设备容量为： 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 各相的计算负荷为： 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）：各相总的计算负荷（设同时系数为 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) 总的等效三相计算负荷： 因为 B 相的有功计算负荷最大，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 试用估算法估算该车间的平均负荷。,2-18 某锅炉房的面积为 解：查表 2-8 可得锅炉房负荷密度指标 kW 0.2 m 2 2S 50m 40 m 2000m PS 0.2 2000kW400kW av 400kW所以用估算法估算该车间的平均负荷为 2-19某工厂 35/10kV B、C、D车间变电所及5 台冷却水总降压变电所，分别供电给A、 泵用的高压电动机。A、