第三章負(fù)荷計算

1、第三章 負(fù)荷計算答案3-1 什么叫日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線？可分別從上面得到哪些參數(shù)？各參數(shù)之間的關(guān)系是什么？答：負(fù)荷曲線是指用于表達(dá)負(fù)荷功率隨時間變化的函數(shù)曲線 P=f（t）或Q=f（t）。在直角坐標(biāo)系中，用縱坐標(biāo)表示功率值，橫坐標(biāo)表示時間值。日負(fù)荷曲線是以一晝夜24h為時間范圍繪制的負(fù)荷曲線。通過日負(fù)荷曲線，我們可以得到以下一些參數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系：（1）日電能耗量Wd（kwh）：表示一天中所消耗的電能，即日負(fù)荷曲線所包含的面積：Wd=式中 P目負(fù)荷曲線上的瞬時功率，單位為kw；t時間單位為h。（2）最大功率Pmax（kw）：表示負(fù)荷曲線上功率最大的一點的功率值。（3）平均功率Pav（

2、kw）：表示日負(fù)荷曲線上日電能耗量與時間（24h）的比值，即：Pav=（4）有功負(fù)荷系數(shù)a為：a=通常 a0.70.75。（5）無功負(fù)荷系數(shù)為：=通常=076082。年負(fù)荷曲線的繪制年負(fù)荷曲線有兩種。（1）運行年負(fù)荷曲線，即根據(jù)每天最大負(fù)荷變動情況，按一年12個月365天逐天繪制，繪制方法與日負(fù)荷曲線相同。（2）電力負(fù)荷全年持續(xù)曲線，它的繪制方法是不分日月的時間界限，而是以全年8760h為直角坐標(biāo)系的橫軸，以負(fù)荷為縱軸技大小依次排列繪成。通過年負(fù)荷曲線，我們可以得到以下一些參數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系：（1）年電能耗量Wa（kwh）：表示年負(fù)荷曲線所包含的面積：Wd=（2）最大負(fù)荷Pmax（kw

3、）：表示年負(fù)荷曲線上出現(xiàn)的最大的負(fù)荷值。也即典型日負(fù)荷曲線上的最大負(fù)荷。（3）年平均負(fù)荷Pav（kw）：即全年消耗電能與全年時間8760h的比值：Pav=Wa8760（4）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax（h）：若用戶以年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運行Tmax小時即可消耗掉全年實際消耗的電能，則Tmax稱為年最大負(fù)荷利用小時數(shù)。TmaxWaPmax3-2 用電設(shè)備的工作制指什么？負(fù)荷持續(xù)率是指什么？答：用電設(shè)備的工作制是指用電設(shè)備的持續(xù)工作特性。用電設(shè)備的工作制有以下幾種（1）連續(xù)運行工作制（長期工作制）即電氣設(shè)備投入工作的持續(xù)時間較長，負(fù)荷穩(wěn)定，在工作時間內(nèi)，電氣設(shè)備截流導(dǎo)體可以達(dá)到穩(wěn)定的工作溫度。（

4、2）短時運行工作制（短時工作制）即電氣設(shè)備的工作時間tw短而停歇時間t。長。在工作時間內(nèi)，電氣設(shè)備來不及達(dá)到穩(wěn)定溫度（s）就停止運行并開始冷卻，其發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升可以在停歇時間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度。（3）斷續(xù)運行工作制（反復(fù)短時工作制） 即電氣設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)工作，其工作和停歇相互交替。負(fù)荷持續(xù)率是指設(shè)備工作時間與工作周期之比，即3-3 什么是最大負(fù)荷利用小時數(shù)？什么是最大負(fù)荷損耗小時？二者之間的關(guān)系是什么？答：年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax（h）：若用戶以年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運行Tmax小時即可消耗掉全年實際消耗的電能，則Tmax稱為年最大負(fù)荷利用小時數(shù)。TmaxWaPmaxTmax的大

5、小反映了變配電設(shè)備利用率的大小和用戶負(fù)荷平穩(wěn)的程度。3-4 什么是計算負(fù)荷？什么是尖峰負(fù)荷？為什么在工程上使用30min最大等效負(fù)荷作為計算負(fù)荷？答：計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。尖峰負(fù)荷是指平滑日負(fù)荷曲線上持續(xù)l一2S最大負(fù)荷、尖峰負(fù)荷的產(chǎn)生主要是因為電動機的起動、沖擊性負(fù)荷的投入等造成的、尖峰負(fù)荷對應(yīng)的尖峰電流以Ipk表示。為什么要以30mln作為確定計算負(fù)荷的依據(jù)呢？當(dāng)通過載流導(dǎo)體的電流過大時由于發(fā)熱，導(dǎo)體溫度會持續(xù)上升，直至被損壞當(dāng)正常工作電流通過載流導(dǎo)體時，導(dǎo)體發(fā)熱達(dá)到某一熱平衡狀態(tài)，此時導(dǎo)體溫度也相應(yīng)升高到某一可以允許的較高的溫度值

6、。分析表明，載流導(dǎo)體一般經(jīng)過（3一4） r （為發(fā)熱時間常數(shù)），即能達(dá)到穩(wěn)定溫度而導(dǎo)體的 r一般為 10一30mn左右，因此達(dá)到穩(wěn)定溫度需30一120mln時間、為7保證當(dāng)載流導(dǎo)體上長期通過計算電流時的最高穩(wěn)定溫度不超過其允許溫度因此取負(fù)荷曲線上的3Dmll最大負(fù)荷作為計算負(fù)荷其實是一種較為保守的取法，它是以發(fā)熱時間常數(shù)較短的導(dǎo)體達(dá)到熱平衡的時間為取值依據(jù)、在負(fù)荷曲線匕，時間值取得越短，最大的等效負(fù)荷（即計算負(fù)荷）就越大。3-5 負(fù)荷計算方法中，需要系數(shù)、二項式系數(shù)、利用系數(shù)、附加系數(shù)分別有什么物理意義？答：將計算負(fù)荷與電氣設(shè)備總?cè)萘康年P(guān)系表達(dá)加下Pc = KdPi認(rèn)為造成PC和P之間差異的因

7、素有：（1）并非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都會同時投入使用、以同時系數(shù)K表示。（2）并非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時候都會滿載運行、以負(fù)荷系數(shù)KL表示。（3）電氣設(shè)備額定功率與輸入功率不一定相等。以電氣設(shè)備的平均效率c表示。（4）考慮直接向電氣設(shè)備配電的配電線路上的功率損耗后。電氣設(shè)備輸入功率與系統(tǒng)向設(shè)備提供的功率不一定相同以線路的平均效率w1表示?？紤]上述因素得到的系數(shù)稱為需要系數(shù)Kd。因此需要系數(shù)可表達(dá)為Kd = 二項式法認(rèn)為計算負(fù)荷由兩部分構(gòu)成，一部分是由所有設(shè)備運行時產(chǎn)生的平均負(fù)荷勝bPN，另一部分是由于大型設(shè)備（容量最大的x臺）的投入產(chǎn)生的負(fù)荷cPx。其中b，C稱為二項式系數(shù)。二項式系

8、數(shù)也是通過統(tǒng)計得到的數(shù)據(jù)。利用系數(shù)Kx定義為：Kx 一般情況下，當(dāng)用電設(shè)備組確定后，其最大日負(fù)荷曲線也就確定了，要得到利用系數(shù)非常容易。它表示平均負(fù)荷與所有設(shè)備總的計算容量之間的比值。附加系數(shù)Kad 定義為：Kad = Kad表達(dá)了同類型、同容量用電設(shè)備組在負(fù)荷曲線上計算負(fù)荷與平均負(fù)荷差異的幅度。3-6 不同的負(fù)荷計算方法的特點及適用范圍如何？答：（1）指標(biāo)法中除了住宅用電量指標(biāo)法外的其他方法一般只用作供配電系統(tǒng)的前期負(fù)荷估算。（2）需要系數(shù)法計算簡單，是最為常用的一種計算方法，適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。組成需要系數(shù)的同時系數(shù)和負(fù)荷系數(shù)都是平均的概念，若一個用電設(shè)備組中設(shè)備容

9、量相差過于懸殊，大容量設(shè)備的投入對計算負(fù)荷起決定性的作用，這時用需要系數(shù)計算的結(jié)果很可能與大容量設(shè)備投入時的實際情況不符，出現(xiàn)不合理的結(jié)果。影響需要系數(shù)的因素非常多，對于運行經(jīng)驗不多的用電設(shè)備，很難找出較為準(zhǔn)確的需要系數(shù)值。（3）二項式法考慮問題的出發(fā)點就是大容量設(shè)備的作用，因此，當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。（4）利用系數(shù)法是通過平均負(fù)荷來求計算負(fù)荷，這種方法的理論依據(jù)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計，因此是一種較為準(zhǔn)確的計算方法。利用系數(shù)法的計算過程相對煩瑣，但使用計算機進(jìn)行計算時，這也不應(yīng)成為問題。（5）目前民用建筑用電負(fù)荷的二項式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗值尚不完善，

10、這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計算。3-7 在不同計算范圍內(nèi)用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算時，為什么要對負(fù)荷重新分組？答：因為需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則得到的，所以使用時應(yīng)首先對所要計算的設(shè)備進(jìn)行規(guī)類。由于不同類型的設(shè)備的工作特點和負(fù)荷工作制是不同的，故進(jìn)行負(fù)荷計算之前首先應(yīng)該對不同類型的用電設(shè)備進(jìn)行分類。3-8 設(shè)某工廠斷續(xù)運行工作制負(fù)荷有42kVA電焊機一臺（額定暫載率為60%， 為0.62，為0.85），39.6kW的吊車一臺（額定暫載率為40%，為0.5）。試確定設(shè)備容量。解：電焊機的容量吊車的容量 3-9 某低壓供電線路，供電給大批生產(chǎn)的冷加工機床電動機，總?cè)萘繛?05kW，其

11、中大容量的電動機有7.5kW 2臺，5.5kW 1臺，4kW 5臺。試分別用需要系數(shù)法和二項式法計算線路的計算負(fù)荷，并對結(jié)果進(jìn)行分析。解：利用需要系數(shù)法計算負(fù)荷利用二項式法計算負(fù)荷分析：當(dāng)含有大容量設(shè)備，且容量相差懸殊時，采用二項式法計算較好。3-10 某全空調(diào)綜合性大樓內(nèi)有商場 6500m2，寫字間 7000 m2，賓館 8500 m2，試估算其計算負(fù)荷。解：查表常見電能用戶（含中央空調(diào)）的負(fù)荷密度指標(biāo)（kW/m2），得，取，取，取所以該大樓的計算負(fù)荷為：3-11 某26層住宅樓，其配電干線如圖所示，每層5戶，每戶均為四室戶。求A、B、C、D點的計算負(fù)荷。解：查表3-5四室戶的普通住宅用電負(fù)

12、荷指標(biāo)為67kW，取6kWA點：5戶 =（10.08）取0.91B1點：45戶 =（0.630.54）取0.60B2點：45戶 =（0.630.54）取0.60B3點：40戶 =（0.630.54）取0.61C點：1戶 =1D點：130戶 =（0.540.46）取0.516所以A點：5戶 B1點：45戶 B2點：45戶 B3點：40戶 C點：1戶 D點：130戶 3-12 某供電系統(tǒng)的380220V線路上，接有如表所列的用電設(shè)備，試求該線路上的計算負(fù)荷。題3-12表設(shè)備額定電壓/V380220接入相別L1，L2L2，L3L3，L1L1，NL2，NL3，N設(shè)備臺數(shù)/臺122221單臺設(shè)備容量/k

13、W231411435解：（1）計算接于線電壓的單相設(shè)備的三相等效負(fù)荷因為，所以（2）計算接于相電壓的單相設(shè)備的三相等效負(fù)荷因為，所以（3）該線路上的計算負(fù)荷3-13 一條長2km的10kV架空線路(,)向一臺SC81000100.4的變壓器供電，變壓器聯(lián)結(jié)組別為D，yn11，變壓器低壓側(cè)計算有功功率，試分別計算10kV線路和變壓器的功率損耗和電能損耗。解：（1）查Page293附錄10，的技術(shù)數(shù)據(jù)為：，變壓器的功率損耗為：由，查Page69圖3-11曲線，得。變壓器的電能損耗為：（2）計算10kV線路的功率損耗和電能損耗，3-14 某變壓器型號規(guī)格為SC8800100.4，聯(lián)結(jié)組別為D，yn1

14、1，變壓器低壓側(cè)計算有功功率，計算無功功率，若要求將變壓器10kV側(cè)的功率因數(shù)補償至0.9，問此時變壓器低壓側(cè)母線上應(yīng)并聯(lián)多大容量的電容器？解法一：解法二：查Page54，取0.75，取0.823-15 如某變電站的計算負(fù)荷為 2400kW，平均功率因數(shù)為 0.67。如果要使其低壓側(cè)功率因數(shù)提高到0.93。若在0.4kV側(cè)固定補償，需要補償?shù)娜萘繛槎嗌?？如果采用BW0.4-14-3型三相電容器（Qr =14kvar），需裝設(shè)多少個？補償前后的視在功率分別為多少？若在 0.4kV側(cè)自動補償呢？解：固定補償(個)補償前：補償后：自動補償個補償前：補償后：3-16 城市規(guī)劃中用電負(fù)荷的預(yù)測方法有哪些

15、？各適合什么情況？答：（1）電力彈性系數(shù)法：電力彈性系數(shù)E是用電量的平均年增長率w與國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的年平均增長率的總和e的比值。即：（2）回歸分析法：回歸析法是在對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，用歷史數(shù)據(jù)確定數(shù)學(xué)模型的參數(shù)，然后用該數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行Tn年份的預(yù)測。（3）增長率法：實踐經(jīng)驗表明，用電量與年度之間有著明顯的穩(wěn)定增長趨勢，可用下式求出用電量的年平均增長率：（4）人均用電指標(biāo)法：以人均用電指標(biāo)進(jìn)行計算時，年用電量W為： W=dP（5）橫向比較法：將預(yù)測的結(jié)果，同采用國外預(yù)測方法進(jìn)行預(yù)測所得到的結(jié)果比較，分析差距及其原因，作參考預(yù)測。（6）負(fù)荷密度法：以負(fù)荷

16、密度進(jìn)行計算時，年用電量W為W=DA（7）單耗法：A.用產(chǎn)品單耗法預(yù)測年用電量W：B.用產(chǎn)值單耗法預(yù)測年用電量W：適用情況：電力彈性系數(shù)法、增長率法、回歸分析法，主要根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析而建立的預(yù)測數(shù)學(xué)模型，多用于宏觀預(yù)測城市總用電負(fù)荷或校核中遠(yuǎn)期的規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測值，以上各種方法可同時應(yīng)用、并相互進(jìn)行補充校核。負(fù)荷密度法、單耗法則適用于分項分類的局部預(yù)測，用以上方法預(yù)測的負(fù)荷可用橫向比較法進(jìn)行校核、補充。而在城市詳細(xì)規(guī)劃階段，對地域范圍小的居住區(qū)、工業(yè)區(qū)等局部范圍的負(fù)荷預(yù)測則多采用單位面積負(fù)荷指標(biāo)法。3-17 某配電箱向7臺風(fēng)機供電，試計算其尖峰電流。風(fēng)機的參數(shù)如表所示，需要系數(shù)取0.7。

17、題3-17風(fēng)機編號M1M2M3M4M5M6M7額定電流/A42425714352057啟動電流/A210210342140280160456解：3-18 某飯店的一組負(fù)荷內(nèi)有空調(diào)風(fēng)機的設(shè)備容量為35KW，電加熱器的設(shè)備容量為18KW，照明設(shè)備容量為40KW，采用同一線路供電，試求這一供電線路上的有功、無功、視在計算負(fù)荷及計算電流。解：查表可得空調(diào)風(fēng)機組需要系數(shù)：電加熱器組的需要系數(shù)：照明設(shè)備組需要系數(shù)：空調(diào)風(fēng)機： 電加熱器： 照明設(shè)備： 視在計算負(fù)荷為：計算電流為： =3-19 有一臺電焊機，容量為20KW（額定暫載率r為25%，cos0.7），兩臺皮帶傳輸機，每臺功率為5KW（額定暫載率r為40%，cos0.75），接于380V線路上，求三相等效負(fù)荷。解：兩組設(shè)備分別跨接在ab,bc上，所以三相等效負(fù)荷為所以三相等效負(fù)荷為30.7KW。3-20 某ST型電力變壓器額定容量為800KVA，一次電壓為10