项目2负荷计算21工厂用电设备按工作制分为哪几类各有何特点

2.1 工厂用电设备按工作制分为哪几类？各有何特点？

答：工厂的用电设备，按其工作制分以下三类。1．连续工作制这类工作制的设备在恒定负荷下运行，其运行时间长到足以使之达到热平衡状态。

2．短时工作制 这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇的时间较长。 3．断续周期工作制 这类设备周期性地工作—停歇—工作，如此反复运行，而工作周期一般不超过10 min。

2.2 什么叫负荷持续率？它表征哪类设备的工作特性？

答：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用 表示，即tt100%100 Ttt0

2.3 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？

答：年最大负荷利用小时又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax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Pmax是全年中最大班内（这一工作班全年至少要出现2～3次）消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。

年平均负荷为 Pav = Wa/8760

2.4 什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷？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的各元件的负荷值称为计算负荷。 理论及实践均证明，计算负荷实际上与从曲线上查得的半小时最大负荷P30，也就是年最大负荷Pmax是基本相当的。所以计算负荷也可认为就是半小时最大负荷P30。

计算负荷是电力一次系统的电器及传输导线选择的基本依据，也是二次系统继电保护整定值确定的基本依据。若计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选的规格过大，造成投资过高，导致浪费。若计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆等设备在过负荷情况下运行，必将增加电能损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁，这也是很危险的。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。

2.5 确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？各适用于哪些场合？

1

答：需要系数Kd是考虑了以下四种情况而取的系数： （1）用电设备组的设备实际上不一定都同时运行； （2）运行的设备也不太可能都满负荷； （3）设备本身有功率损耗； （4）配电线路也有功率损耗。

实际的需要系数Kd不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关。

需要系数法比较适用于用电设备台数比较多，而单台设备容量相差不大的情况。 二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均功率，而且考虑了少数容量最大设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以二项式法比较适于设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷的确定。

2.6 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和计算电流分别相加？为什么？应如何正确计算？

答：不可以，因为各个用电设备组的功率因数不相同。应将各个用电设备组的有功功率和无功功率分别相加，然后按求视在计算负荷和计算电流的公式去求解。

2.7 什么叫无功功率补偿？这对电力系统有什么好处？如何确定无功功率补偿容量？ 答：一般情况下，由于工厂生产所需的大量动力负荷都是感性负荷。如感应电动机、电焊机、电弧炉等，会使得功率因数偏低，因此需采用无功功率补偿措施来提高功率因数。

无功功率补偿使负荷电流相应减小，可降低供电系统的电能损耗和电压损耗；可选用稍小一些容量的电气元件，如电力变压器、开关设备和较小截面的导线，从而减少投资和节约有色金属。要使功率因数由cos 提高到cos′，通常需装设人工补偿装置。由图4.6可知，无功功率补偿容量应为

图4.6 功率因数的提高与无功功率

QC= P30(tan  tan′) = qC·P30 和视在功率的变化关系图

式中，qC= tan  tan′，称为无功功率补偿率，单位为kvar/kW。

2.8 有一条380 V线路，供电给机修车间的电力设备，车间的冷加工机床电动机容量共180 kW，行车1台容量为5.1 kW（ =15%），通风机4台容量为12 kW，试用需要系数法确定各设备组和车间的计算负荷P30, Q30, S30和I30。

解：1.小批量冷加工电动机，

查表4.1 Kd =0.2 cosφ=0.5 tanφ=1.73

2

P30 1 = Kd*Pe1=0.2×180=36 KW Q30 1= P30 1* tanφ=36*1.73=62.28KVar S30 1= P30 1/ cosφ=36/0.5=72 KV.A I30 1=

S30 172= =109.4 A

3•UN1.73•0.38 2. 行车 εN=15℅ 查表 4.1 取 Kd =0.15 cosφ=0.5 tanφ=1.73 Pe2=PN

N=2PN 0.15=3.95 KW  P30 2= Kd*Pe 2=0.15×3.95=0.59KW Q30 2= P30 2* tanφ=0.59×1.73=1.02 KVar S30 2= P30 2/ cosφ=0.59/0.5=1.18 KV.A I30 2=

S30 21.18==1.79A

3•UN1.730.38 3. 通风机 查表4.1 取 Kd =0.8 cosφ=0.8 tanφ=0.75 P30 3= Kd*Pe 3=0.8×12=9.6KW Q30 3= P30 3* tanφ=9.6×0.75=7.2 KVar S30 3= P30 3/ cosφ=9.6/0.8=12 KV.A I30 3=

S30 312= =18.2A

3UN1.730.384. 车间计算负荷 KΣ取0.95

P30= KΣ（P30 1+ P30 2+ P30 3）=0.95×（36+0.59+9.6）=43.9KW

Q30= KΣ（Q30 1 +Q30 2+ Q30 3）=0.95（62.28+1.02+7.2）=67 KVar S30= I30=

22P30Q30= 43.9267280.1KV.A

S30 80.1==121.7A

3•UN1.730.38表1 习题4.13的负荷计算表 需要系数（Kd） 设备容量（kW） 序号 设备组名称 铭牌值 换算值 cos tan 计算负荷 P30（kW） Q30（kvar） S30（kV·A） 72 I30（A） 1 机床 180 180 0.2 0.5 1.73 36 62.28 109.4 3

2 3 行车 通风机 总计 5.1 12 3.95 12 0.15 0.8 0.5 0.8 1.73 0.75 0.59 9.6 43.9 1.02 7.2 67.0 1.18 12 80.1 1.79 18.2 121.7 取K∑ = 0.95

2.9 某条220/380 V的TN-C线路，供电给大批生产的冷加工机床电动机，总容量为120 kW，其中较大容量的电动机有：7.5 kW 2台，5.5 kW 2台，4 kW 5台，其余为较小容量的电动机，试分别用需要系数法和二项式法计算其计算负荷P30, Q30, S30和I30。

解：1、按需要系数法计算

大批生产冷加工机床电动机，查表4.1取：Kd=0.25 cosφ=0.5 tanφ=1.73 P30= P30=KW

Q3= P30·tanφ=30×1.73=51.9 KVar S30= P30 / cosφ=30/0.5=60 KV.A I30=

S30 60= =91.2A 1.730.383•UN2、按二项式法计算

查表4.1取 b=0.14 c=0.5 x=5 cosφ=0.5 tanφ=1.73 P30=b Pe+cPx=0.14×120+0.5（7.5×2+5.5×2+4） = 16.8+0.5×30=16.8+15=31.8 KW Q3= P30·tanφ=31.8×1.73=55 KVar S30= P30 / cosφ=31.8/0.5=63.6 KV.A I30=

S30 63.6= =96.6A

3•UN1.730.38表2 习题4.14的负荷计算表

序号 1 2 计算 方法 需要系数法 二项式法 计算负荷 Kd b c x cos tan P30Q30S30 I30 （A） 91.2 96.6 （kW） （kvar） （kV·A） 0.25 0.5 0.5 1.73 1.73 30 31.8 51.9 55 60 63.6 0.14 0.5 5

2.10 某实验室拟安装5台220 V单相电阻炉，其中1 kW 3台，3 kW 2台，试合理分配上列各电阻炉于220/380 V线路上，并求其计算负荷P30, Q30, S30和I30。

解：5台单相电阻炉，在三相电路上的分配方案

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A相1台3KW B相1台3KW C相3台1KW 查表4.1 取Kd=10.7 cosφ=1.0 tanφ=0 Pe=3×2+1×3=9 KW P30= Kd*Pe =0.7×9=6.3KW Q3= P30·tanφS30= P30 / cosφ0 S30= P30 / cosφ= I30=

2.11 某电器开关厂拥有用电设备总容量5800 kW，试按需要系数法计算其视在计算负荷。

解：查表4.2 取Kd=0.35 cosφ=0.75 P30= Kd*Pe =0.35×5800=2030KW S30= P30 / cosφ= 2030/0.75=2706.7 KV.A

2.12 已知某厂10/0.4 kV变电所装了一台低损耗SL7型电力变压器，其低压侧的计算负荷P30(2) = 610 kW，Q30(2) = 480 kvar，要求高压侧功率因数必须达到0.9以上，若在低压侧进行无功功率补偿，需装设多少个BW0.4-12-1型并联电容器？

解：低压侧原功率因数 S30（2）= cos(2)=

22= P30(2)Q30(2)6.3=6.3 KV.A 1S30 6.3= =9.57A

3•UN1.730.3861024802=776.2KV.A

p30(2)S30(2)=610/776.2=0.79

如果使高压侧功率因数达到0.9以上，低压侧功率因数要在0.91~0.92上，才能补偿电力变压器的无功损耗，使高压侧功率因数达到要求。

设低压侧功率因数cos(2)=0.92 S30(2)=

P30(2)cos(2)=610/0.92=663KV.A

2222 Q30(2)=S30(2)P30(2)=663610=260KVar

 Qc=Q30(2)Q30(2)480260220KVar

QC 取240 KVar n=QC/qC=240/12=20 个

BW0.4—12—1 是单相电容器，每相需要并联20个，三相共需60个。 应选SL7—800型电力变压器。SN.T=800KV.A。

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验算： S2230(2)610(480240)656KV.A PT0.015S30(2)0.0156569.84KW QT0.06S30(2)0.0665639.36KVar 高压侧计算负荷： P30(1)6109.84619.84KW Q30(1)24039.36279.36KVar S2230(1)619.84279.36680KV.A cos(1)P30(1)619.84S30(1)6800.91 符合题意要求。6