,.第2章負荷計算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。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？答：年最大負荷利用小時是指負荷以年最大負荷持續運行一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能，這段時間就是最大負荷利用小時。年最大負荷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2～3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。負荷系數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。導體通過電流達到穩定溫升的時間大約為(3~4)，為發熱時間常數。對中小截面的導體，其約為10min左右，故截流倒替約經30min后達到穩定溫升值。但是，由于較大截面的導體發熱時間常數往往大于10min，30min還不能達到穩定溫升。由此可見,計算負荷Pc實際上與30min最大負荷基本是相當的。計算負荷是供電設計計算的基本依據。計算負荷的確定是否合理，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，否則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，否則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，即Pe=PN。反復短時工作制的設備容量是指某負荷持續率下的額定功率換算到統一的負荷持續率下的功率。2-5需要系數的含義是什么?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的概念,即：。式中，Kd為需要系數；Pc為計算負荷；Pe為設備容量。形成該系數的原因有：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,因此引入負荷系數；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。故需要系數可表達為2-6確定計算負荷的估算法、需要系數法、二項式法和利用系數法各有什么特點？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較時很方便，適用于做任務書或初步設計階段。需要系數法，其特點是簡單方便，計算負荷計算結果較符合實際，而且長期使用已積累了各種設備的需要系數。因此，需要系數法是世界各國普遍采用的確定計算負荷的基本方法。但是，把需要系數看作與一組設備中設備的多少及容量是否相差懸殊等都無關的固定值，這就考慮不全面。實際上只有當設備臺數較多、沒有特大型用電設備時，表中的需要系數的值才較符合實際。所以，需要系數法普遍應用于用戶和大型車間變電所的負荷計算二項式法其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法計算的結果大得多，適用于容量差別懸殊的用電設備的負荷計算；利用系數法計算精度高，用電設備臺數少且容量相差懸殊時亦然，但計算過程較繁，尤其是有效臺數的演算，故適宜利用計算機的統計運算。利用系數法是以概率論為基礎，以此法來求計算負荷。利用系數定義為用電設備組的平均負荷與用電設備組的設備總容量之比。計算時，先將設備總容量乘利用系數求出用電設備組在最大負荷班的平均負荷，再求平均利用系數和用電設備有效臺數，據此確定最大系數，最終求得計算負荷。該方法計算過程較繁，適合計算機計算,尚未得到普遍應用。2-7在確定多組用電設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和計算電流分別直接相加？為什么？應如何正確計算？答：不可以,因為各用電設備組的功率因數不同。需要考慮用電設備各組的最大負荷不同時出現的因素，因此在確定總計算負荷時，將各組的有功和無功計算負荷分別相加乘以同時系數，得到總的有功負荷和無功負荷，再根據總的有功負荷和無功負荷計算總的視在計算負荷和計算電流。2-8 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：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。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。2-9如何分配單相（220伏，380伏）用電設備，使計算負荷最小？如何將單相負荷簡便地換算成三相負荷？答：單相設備應盡可能地均勻分布在三相上,以使三相負荷保持平衡，可使計算負荷最小。單相負荷這樣換算：⑴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。⑵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。2-10電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計算？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？答：電力變壓器的有功功率損耗為：或無功功率損耗為：或式中，SN為變壓器的額定容量；Sc為變壓器的計算負荷；KL為變壓器的負荷率；△P0為空載損耗；△Pk為短路損耗；I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值；Uk%為變壓器短路電壓百分值?？蛰d有功功率損耗和空載無功功率損耗與負荷無關，負載有功功率損耗和負載無功功率損耗與負荷有關。2-11什么叫平均功率因數和最大負荷時功率因數?各如何計算?各有何用途?答：1.平均功率因數是指在某一時間內的平均功率因數,也稱加權平均功率因數。平均功率因數的計算：(1）由消耗的電能計算式中，Wa為某一時間內消耗的有功電能（可由有功電度表讀出）；Wr為某一時間內消耗的無功電能（可由無功電度表讀出）。若用戶在電費計量點裝設感性和容性的無功電度表來分別計量感性無功電能（WaL）和容性無功電能（Wrc），按以下公式計算：（2）由計算負荷計算式中，α為有功負荷系數（一般為0.7~0.75）；β為無功負荷系數（一般為0.76~0.82）。供電部門根據月平均功率因數調整用戶的電費電價，即實行高獎低罰的獎懲制度。2．最大負荷時的功率因數是指在年最大負荷時的功率因數。最大負荷時功率因數計算：式中，最大有功計算負荷，最大無功計算負荷。2-12進行無功功率補償，提高功率因數，有什么意義？如何確定無功補償容量？答：無功功率補償可以提高功率因數，降低電能損耗,降低電壓損失，提高供電設備利用率。補償容量計算：采用固定補償式中，Qcc為補償容量；Pav為平均有功負荷，Pav=αPc或Wa/t，Pc為負荷計算得到的有功計算負荷，α為有功負荷系數，Wa為時間t內消耗的電能；tgφav1為補償前平均功率因數角的正切值；tgφav2為補償后平均功率因數角的正切值；tgφav1－tgφav2稱為補償率，可用△qc表示（2）采用自動補償Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2）2-13提高自然功率因素有哪些常用的方法？它們的基本原理是什么？答：提高自然功率因素的主要方法有：合理選擇電動機的規格、型號防止電動機空載運行保證電動機的檢修質量合理選擇變壓器的容量交流接觸器的節電運行它們的基本原理是在不添置任何補償設備的情況下，采用科學措施減少用電設備的無功功率的需要量，使供配電系統總功率因素提高。2-14并聯電容器的補償的裝設有幾種？各有何特點？適用于什么場合？答：并聯電容器的補償的裝設有一下幾種：高壓集中補償，指將高壓電容器組集中裝設在總降壓變電所的6～10kV母線上。該補償方式只能補償總降壓變電所的6～10kV母線之前的供配電系統中由無功功率產生的影響，而對無功功率在即也內部的供配電系統中引起的損耗無法補償，因此補償范圍最小，經濟效果較后兩種補償方式差。但由于裝設集中，運行條件較好，維護管理方便，投資較少。且總降壓變電所6～10kV母線停電機會少，因此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業中應用相當普遍。低壓集中補償，是指將低壓電容器集中裝設在車間變電所或建筑物變電所的低壓母線上。該補償方式只能補償車間變電所或建筑物變電所低壓母線前變電器和高壓配電線路及電力系統的無功功率，對變電所低壓母線后的設備則不起補償作用。但其補償范圍比高壓集中補償要大，而且該補償方式能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經濟。這種低壓電容器補償屏一般可安裝在低壓配電室內，運行維護安全方便。該補償方式在用戶中應用相當普遍。單獨就地補償（個別補償或分散補償），是指在個別功率因素較低的設備旁邊裝設補償電容器組。該補償方式能補償安裝部位以前的所有設備，因此補償范圍最大，效果最好。但投資較大，而且如果被補償的設備停止運行的話，電容器組也被切除，電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器易受到機械震動及其他環境條件影響等缺點。所以這種補償方式適用于長期穩定運行，無功功率需要較大，或距電源較遠，不便于實現其他補償的場合。2-15什么是尖峰電流？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1～2秒的短時最大負荷電流。計算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置、計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等。2-16某車間380伏線路供電給下列設備：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%，=0.62，=0.85)，10t吊車1臺(在暫載率為40%的條件下，其額定功率為39.6kW，=0.5)。試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：對于反復短時工作制的設備，其設備容量為：電焊機要求統一換算到ε=100%時的功率，即吊車要求統一換算到ε=25%時的額定功率，2-17某金工車間的生產面積為60m×32m,試用估算法估算該車間的平均負荷。解：查表2-1可知負荷密度指標用估算法估算該車間的平均負荷為192kW2-18某車間采用一臺10/0.4kV變壓器供電，低壓負荷有生產用通風機5臺共60kW，點焊機（=65%）3臺共10.5kW，有連鎖的連續運輸機械8臺共40kW，5.1kW的行車（=15%）2臺。試確定該車間變電所低壓側的計算負荷。解：通風機:查表A-1-1得 點焊機:查表A-1-1得有連鎖的連續運輸機械:查表A-1-1得行車:查表A-1-1得車間計算負荷為：同時系數取負荷計算結果如下表所示用電設備組名稱設備容量(kW)需要系數Kdcosφtgφ計算負荷Pc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)通風機600.80.80.754836點焊機8.460.350.61.332.963.94有連鎖的運輸機械400.70.750.882824.64行車7.90.150.51.731.192.06車間變二次側計算負荷總計80.1366.64車間變二次側計算負荷（取K∑p=0.9,K∑q=0.95）72.1463.3195.98138.542-19某車間設有小批量生產冷加工機床電動機40臺，總容量152kW，衛生用通風機6臺共6kW。試用需要系數法求車間的計算負荷。解：冷加工機床：查表A-1-1得通風機組：查表A-1-1得車間的計算負荷：同時系數取負荷計算結果如下表所示用電設備組設備容量(kW)需要系數Kd或b/ccosφtgφ計算負荷Pc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)電動機1520.20.51.7330.452.59通風機60.80.80.754.83.6車間計算負荷（K∑=0.9）31.6850.5859.6890.72-20某220/380V三相四線制線路上接有下列負荷：220V3kW電熱箱2臺接于A相，6kW1臺接于B相，4.5kW1臺接于C相；380V20kW（=65%）單頭手動弧焊機1臺接于AB相，6kW（=100%）3臺接于BC相，10.5kW（=50%）2臺接于CA相。試求該線路的計算負荷。解：（1）電熱干燥箱及電加熱器的各相計算負荷查表A-1-1，電加熱器Kd=0.7，cosφ=1，tgφ=0，其計算負荷為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（2）單頭手動弧焊機的各相計算負荷①查表A-1-1得，Kd=0.35，cosφ=0.35，tgφ=2.68；將各相換算成的設備容量，即：則AB、BC、CA各相單頭手動弧焊機ε=100%的視在功率為②各相的設備容量為接于各線電壓單頭手動弧焊機的功率因數角分別為φAB=φBC=φCA=arccos(0.35)=69.5°A相設備容量為

B相設備容量為C相設備容量為③各相的計算負荷為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（3）各相總的計算負荷為（設同時系數為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（4）總的等效三相計算負荷因為B相的有功計算負荷最大，即總的等效三相計算負荷為2-21某用戶35/6kV總降壓變電所，分別供電給1～4號車間變電所及6臺冷卻水泵用的高壓電動機。1～4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。6kV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：（1）水泵計算負荷查表A-1-1得,，則（2）總降壓變電所6kV側計算負荷取同時系數，（3）總降壓變電所變壓器的損耗為：（4）總降壓變電所35kV側計算負荷2-22某機械加工車間變電所供電電壓10kV，低壓側負荷擁有金屬切削機床容量共920kW，通風機容量共56kW，起重機容量共76kW（=15%）,照明負荷容量42kW（白熾燈），線路額定電壓380V。試求：（1）該車間變電所高壓側（10kV）的計算負荷及功率因數？（2）若車間變電所低壓側進行自動補償，功率因數補償到0.95，應裝BZMJ0.4-30-3型電容器多少臺？（3）補償后車間高壓側的計算負荷功率因數，計算視在功率減小多少？解：（1）車間變電所高壓側（10kV）的計算負荷及功率因數小批量金屬切削機床的計算負荷：查表A-1-1通風機的計算負荷：查表A-1-1起重機的計算負荷：查表A-1-1得照明的計算負荷：查表A-1-2,變電所低壓側總計算負荷為（取同時系數）變壓器的功率損耗為變電所高壓側總的計算負荷為車間變電所低壓側進行自動補償應裝BZMJ0.4-30-3型電容器9臺,實際補償容量為270kvar。補償后車間高壓側的計算負荷變電所低壓側視在計算負荷為變電所高壓側總的計算負荷為變電所高壓側的功率因數為計算視在功率減小2-23某企業10kV母線上的有功計算負荷為2300kW，平均功率因數為0.67。如果要使平均功率因數提高到0.9，在10kV母線上固定補償，則需要裝設BFM型并聯電容器的總容量是多少？并選擇電容器的型號和個數。解：選擇BFM11-100-1W型并聯電容器，數量為BFM11-100-1W型并聯電容器為單相電容器，故選擇BFM11-100-1W型電容器12臺，實際補償容量為1200kvar。2-24某工具廠全年消耗的電能Wa為2500萬度，Wr為2100萬度，供電電壓為10kV。其平均有功功率和平均功率因數是多少？欲將功率因數提高到0.9，需裝設BFM11-50-1W并聯電容器多少臺？解：考慮到三相平衡應裝設BFM11-50-1W并聯電容器21臺，實際補償容量為1050kvar。2-25某企業35kV總降壓變電所