第三章負荷計算

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

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

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

4、以達到穩(wěn)定的工作溫度。（2）短時運行工作制（短時工作制）即電氣設備的工作時間tw短而停歇時間t。長。在工作時間內，電氣設備來不及達到穩(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冷卻到周圍的介質溫度。（3）斷續(xù)運行工作制（反復短時工作制） 即電氣設備以斷續(xù)方式反復工作，其工作和停歇相互交替。負荷持續(xù)率是指設備工作時間與工作周期之比，即3-3 什么是最大負荷利用小時數(shù)？什么是最大負荷損耗小時？二者之間的關系是什么？答：年最大負荷利用小時數(shù)Tmax（h）：若用戶以年最大負荷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稱為年最大負荷利用小時數(shù)。Tmax

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

6、一可以允許的較高的溫度值。分析表明，載流導體一般經(jīng)過（3一4） r （為發(fā)熱時間常數(shù)），即能達到穩(wěn)定溫度而導體的 r一般為 10一30mn左右，因此達到穩(wěn)定溫度需30一120mln時間、為7保證當載流導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荷曲線上的3Dmll最大負荷作為計算負荷其實是一種較為保守的取法，它是以發(fā)熱時間常數(shù)較短的導體達到熱平衡的時間為取值依據(jù)、在負荷曲線匕，時間值取得越短，最大的等效負荷（即計算負荷）就越大。3-5 負荷計算方法中，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：將計算負荷與電氣設備總容量的關系表達加下Pc = KdPi認為

7、造成PC和P之間差異的因素有：（1）并非供電范圍內的所有用電設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備任何時候都會滿載運行、以負荷系數(shù)KL表示。（3）電氣設備額定功率與輸入功率不一定相等。以電氣設備的平均效率c表示。（4）考慮直接向電氣設備配電的配電線路上的功率損耗后。電氣設備輸入功率與系統(tǒng)向設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)可表達為Kd = 二項式法認為計算負荷由兩部分構成，一部分是由所有設備運行時產(chǎn)生的平均負荷勝bPN，另一部分是由于大型設備（容量最大的x臺）的投入產(chǎn)生的負荷cPx。其中b，C

8、稱為二項式系數(shù)。二項式系數(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，當用電設備組確定后，其最大日負荷曲線也就確定了，要得到利用系數(shù)非常容易。它表示平均負荷與所有設備總的計算容量之間的比值。附加系數(shù)Kad 定義為：Kad = Kad表達了同類型、同容量用電設備組在負荷曲線上計算負荷與平均負荷差異的幅度。3-6 不同的負荷計算方法的特點及適用范圍如何？答：（1）指標法中除了住宅用電量指標法外的其他方法一般只用作供配電系統(tǒng)的前期負荷估算。（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)和負荷系數(shù)都是平均的概念，

9、若一個用電設備組中設備容量相差過于懸殊，大容量設備的投入對計算負荷起決定性的作用，這時用需要系數(shù)計算的結果很可能與大容量設備投入時的實際情況不符，出現(xiàn)不合理的結果。影響需要系數(shù)的因素非常多，對于運行經(jīng)驗不多的用電設備，很難找出較為準確的需要系數(shù)值。（3）二項式法考慮問題的出發(fā)點就是大容量設備的作用，因此，當用電設備組中設備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準確的結果。（4）利用系數(shù)法是通過平均負荷來求計算負荷，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，但使用計算機進行計算時，這也不應成為問題。（5）目前民用建筑用電負荷的二項式系數(shù)和

10、利用系數(shù)經(jīng)驗值尚不完善，這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負荷計算。3-7 在不同計算范圍內用需要系數(shù)法進行負荷計算時，為什么要對負荷重新分組？答：因為需要系數(shù)是以電氣設備的性質為分類原則得到的，所以使用時應首先對所要計算的設備進行規(guī)類。由于不同類型的設備的工作特點和負荷工作制是不同的，故進行負荷計算之前首先應該對不同類型的用電設備進行分類。3-8 設某工廠斷續(xù)運行工作制負荷有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

11、，總容量為105kW，其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荷，并對結果進行分析。解：利用需要系數(shù)法計算負荷利用二項式法計算負荷分析：當含有大容量設備，且容量相差懸殊時，采用二項式法計算較好。3-10 某全空調綜合性大樓內有商場 6500m2，寫字間 7000 m2，賓館 8500 m2，試估算其計算負荷。解：查表常見電能用戶（含中央空調）的負荷密度指標（kW/m2），得，取，取，取所以該大樓的計算負荷為：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點的計算負荷。解：查表3-

12、5四室戶的普通住宅用電負荷指標為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備，試求該線路上的計算負荷。題3-12表設備額定電壓/V380220接入相別L1，L2L2，L3L3，L1L1，NL2，NL3，N設備臺數(shù)/臺12

13、2221單臺設備容量/kW231411435解：（1）計算接于線電壓的單相設備的三相等效負荷因為，所以（2）計算接于相電壓的單相設備的三相等效負荷因為，所以（3）該線路上的計算負荷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)結組別為D，yn11，變壓器低壓側計算有功功率，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.

14、4，聯(lián)結組別為D，yn11，變壓器低壓側計算有功功率，計算無功功率，若要求將變壓器10kV側的功率因數(shù)補償至0.9，問此時變壓器低壓側母線上應并聯(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荷為 2400kW，平均功率因數(shù)為 0.67。如果要使其低壓側功率因數(shù)提高到0.93。若在0.4kV側固定補償，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），需裝設多少個？補償前后的視在功率分別為多少？若在 0.4kV側自動補償呢？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

15、用電負荷的預測方法有哪些？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)進行綜合分析其發(fā)展趨勢的基礎上，建立恰當?shù)臄?shù)學模型，用歷史數(shù)據(jù)確定數(shù)學模型的參數(shù)，然后用該數(shù)學模型來進行Tn年份的預測。（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）人均用電指標法：以人均用電指標進行計算時，年用電量W為： W=dP（5）橫向比較法：將預測的結果，同采用國外預測方法進行預測所得到的結果比較，分析差距及其原因，作參考預測。

16、（6）負荷密度法：以負荷密度進行計算時，年用電量W為W=DA（7）單耗法：A.用產(chǎn)品單耗法預測年用電量W：B.用產(chǎn)值單耗法預測年用電量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)，進行分析而建立的預測數(shù)學模型，多用于宏觀預測城市總用電負荷或校核中遠期的規(guī)劃負荷預測值，以上各種方法可同時應用、并相互進行補充校核。負荷密度法、單耗法則適用于分項分類的局部預測，用以上方法預測的負荷可用橫向比較法進行校核、補充。而在城市詳細規(guī)劃階段，對地域范圍小的居住區(qū)、工業(yè)區(qū)等局部范圍的負荷預測則多采用單位面積負荷指標法。3-17 某配電箱向7臺風機供電，試計算其尖峰電流。風機的參數(shù)如表

17、所示，需要系數(shù)取0.7。題3-17風機編號M1M2M3M4M5M6M7額定電流/A42425714352057啟動電流/A210210342140280160456解：3-18 某飯店的一組負荷內有空調風機的設備容量為35KW，電加熱器的設備容量為18KW，照明設備容量為40KW，采用同一線路供電，試求這一供電線路上的有功、無功、視在計算負荷及計算電流。解：查表可得空調風機組需要系數(shù)：電加熱器組的需要系數(shù)：照明設備組需要系數(shù)：空調風機： 電加熱器： 照明設備： 視在計算負荷為：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，求三相等效負荷。解：兩組設備分別跨接在ab,bc上，所以三相等效負荷為所以三相等效負荷為30.7KW。3-20 某ST型電力變壓器額定容量為800KVA，一次電壓為10