電力負荷計算課后習題解析

習題與思考題

2-1什么叫負荷曲線？負荷曲線有哪些類型？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化的曲線，它反映了用戶

用電的特點和規(guī)律。負

與負荷曲線有關的物理量有年最大負荷、年最大負荷荷曲線有日

負荷曲線和年負荷曲線。

利用小時、平均負荷和負荷系數(shù)。

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(shù)？

或P答：年最大負荷利用小時是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最

大負荷maxP持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負

荷全年實際消耗的電能。年最大負荷是全年30P又叫半

小時最大負荷，平均負。中負荷最大工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時

的平均功率30ttW內(nèi)消耗的電能也就是電力負荷在該時

間內(nèi)平均消耗的功率，荷是電力負荷在一定時間a

t的值。除以時間負荷系數(shù)又稱負荷率，它是用電負荷的平均負

荷與其最大負荷的比值，

表征負荷曲線不平坦的程度。

2-3電力負荷按重要程度分哪幾級？各級負荷對供電電源有什么要

求？

答：電力負荷根據(jù)重要程度分為三個等級：一級負荷、二級負荷

和三級負荷。

(1)一級負荷對供電電源的要求：一級負荷屬于重要負荷，

因此要求由兩路獨立電源供電，當其中一路電源發(fā)生故障時，另

一路電源不會同時受到損壞；

(2)二級負荷對供電電源的要求：二級負荷也屬于重要負荷,

要求由兩回路供電，供電變壓器也應有兩臺，每個回路應能承受

住全部二級負荷；

(3)三級負荷對供電電源的要求：三級負荷為不重要的一般負

荷，因此對供電電源無特殊要求。

2-4什么叫計算負荷？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：通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系

統(tǒng)中各元件的負荷值，稱

為計算負荷。

(3~4)為發(fā)熱時間常數(shù)。截面由于導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時

間大約需要，及以上的導體，其16在

mm30min10min后可達到穩(wěn)定溫升值。，因此載流導體大約經(jīng)2

30min最大負荷P(亦年最大負荷)是由此可見，計算負荷實際

上與從負荷曲線上查得的

P30max

基本相當?shù)?，所以計算負荷也可以認為就是半小時最大負荷。

負荷計算的意義在于能為合理地選擇供電系統(tǒng)中的導線、開關電

器、變壓器等設備，

使電氣設備和材料既能得到充分利用又能滿足電網(wǎng)的安全運行

提供理論根據(jù)。另外，也是選擇儀表量程、整定繼電保護的重

要依據(jù)。并作為按發(fā)熱條件選擇導線、電纜和電氣設備的依據(jù)。

2-5工廠用電設備按其工作制分哪幾類？各類工作制的設備容量如

何確定？

答：工廠用電設備按其工作制分三類：連續(xù)運行工作制、短時運

行工作制和斷續(xù)周期工

作制。

一般連續(xù)運行工作制和短時運行工作制的設備容量是所有設備

的銘牌額定容量之和；而

斷續(xù)周期工作制的設備容量是將所有設備在不同負荷持續(xù)率下

的銘牌額定容量換算到一個

規(guī)定的負荷持續(xù)率下的容量之和。

2-6需要系數(shù)的物理含義是什么？

兩者之間存在一個比值關系，因答：所有的用電設備的計算負

荷并不等于其設備容量，

此需要引進需要系數(shù)的概念，需要系數(shù)為用電設備組的30min

最大負荷與其設備容量的比

值。

2-7需要系數(shù)法和二項式法各有何特點？各適用于什么場合？

答：用需要系數(shù)法來求計算負荷，其特點是簡單方便，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(shù)，是世界各國均普遍采用的基

本方法，適合于多組三相用

電設備的計算負荷。二項式法的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(shù)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。

2-8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？應如何正確計算？和計算電流分別直

接相加？為什么

答：不可以。應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。

因此在確定多組用電在加上各組用電設備的只能在各組用電設備中

取一組最大的附加負荷，設備的計算負荷時，

平均負荷，即：

P(bP)(cP)30maxixeQ(bPtan)(cP)

tansomaxixemaxSzQ2P303O3oS130

303UN

(cP)cPmaxxxei

(bP)為各用電設備組平均為各用電設備組附加負荷式中，中的

最大值；

bPtan(cP)tan相對應的功率因數(shù)角正切值；

的總和；為與負荷為各用電設備maxemaxx

組相應的功率因數(shù)角正切值。

2-9在接有單項用電設備的三相線路中，什么情況下可將單向設

備與三相設備按三相負

荷的計算方法確定負荷？而在什么情況下應進行單相負荷計算？

答：單相設備接在三相線路中，應盡可能均衡分配。在進行負

荷計算時，如果三相線路

中單相設備的總容量不超過三相設備總容量的15%,則不論單

相設備如何分配，單相設備

15%時，可與三相設備綜合按三相負荷平衡計算。如果單相設備

總容量超過三相設備容量的

則應將單相設備容量換算為等效三相設備容量，再與三相設備容

量相加。

2-10如何分配單相（220V、380V）用電設備可使計算負荷最小？

如何將單相負荷簡便

地換算成三相負荷？

答：可以用負荷密度法和需要系數(shù)法來分配用電設備;

1）單相設備的總容量不超過三相設備總容量的15%,單相設備

可與三相設備換算：（

2）單相設備總容量超過三相設備容量的15%時，應換算為

等綜合按三相負荷平衡計算。（

效三相設備容量，在算出三相等效計算負荷。

2-11在負荷統(tǒng)計中需要考慮的功率損耗有哪些？如何計算？

答：在負荷統(tǒng)計中需要考慮的功率損耗有有功功率損耗和無功功

率損耗，有功損耗

PPSPP230）（

PNTOTTOTNT2sNT無功損耗

S3022%%U）（

QQI（）SQkOTNTOTNTTS100100NT

PQ——分別為變壓器空載時的有功及無功損耗，，kW,kvar；

式中，OTOT

QP——分別為變壓器額定負載時的有功及無功損耗，，kW、

kVar；NTNT

*Z0+

S——變壓器的額定容量，kVA；NT

S——計算負荷的視在容量，kVA；30

——變壓器的負荷率；

I%U%PP,,,均可在產(chǎn)品目錄中查到。OTOTkNT

2-12什么叫尖峰電流？如何計算單臺和多臺設備的尖峰電

流？

I是指單臺或多臺用電設備持續(xù)答：尖峰電流1~2s的短時最

大負荷電流。pk

單臺設備的尖峰電流的計算：

尖峰電流就是用電設備的起動電流，即

IIKIstpkNst

I——用電設備的起動電流；式中，St

I——用電設備的額定電流；N

K5~7鼠籠電機一般為，繞線型電機一（可查樣本或銘牌，

——用電設備的起動電流倍數(shù)st般為2?3,直流電機一般為1.7,

電焊變壓器一般為3或稍大）o

多臺設備的尖峰電流的計算：

計算多臺用電設備供電干線的尖峰電流時，只考慮其中一臺用

電設備啟動，該設備啟動電流的增加值最大，而其余用電設備

達到最大負荷電流。因此，計算公式為

II

(II)(2-53)maxst

pk30N

I——全部設備投入運行時線路的計算電流，式中，30

(II)——用電設備組啟動電流與額定電流之差中的最大電流。

maxNst

2-13企業(yè)總降壓變電站及車間變電所中變壓器臺數(shù)及容量應

如何確定？

答：(1)變壓器臺數(shù)的確定

一般一個車間盡量選擇一臺變壓器；如果一、二級負荷所占比例

較大，應選用兩臺變

壓器，若能從鄰近用戶取得備用電源時，也可選用一臺變壓器。

企業(yè)總降壓變電所主變壓器

臺數(shù)應根據(jù)企業(yè)的負荷類型來確定。對于中、大型企業(yè)或具有

一、二級負荷的企業(yè)，一般選

只有在分期建設，用兩臺變壓器，以保證對一、二級類負荷供

電的可靠性。經(jīng)濟比較具有優(yōu)

越性時，或兩臺大容量變壓器需增加限制短路電流的設備，以及

6KV30A電網(wǎng)接地電流大于

時，才考慮選用三臺變壓器。

(2)變壓器容量的確定

對車間變壓器可根據(jù)車間的計算負荷來確定。不論選用一臺還是

兩臺，其額定容量均按

SS；等于或大于計算容量計算，即30NT

對總降壓變壓所中的主變壓器，其額定容量按等于或略大于補償

當選擇一臺變壓器時，

SS后的總計算容量來選擇，即；NT30

當選擇兩臺變壓器時，若同時工作，每臺變壓器的額定容量應按

一臺故障后另一臺能負

SkS擔全部一、二級負荷來確定，即；NT30sbk為事故時

負荷保證系數(shù)，根據(jù)企業(yè)一、二級負荷所占比例決定。式中，sb

2-14380V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，某車間有一

42kVA電焊機1臺（額定4kW的電動3臺，3kW的電動12臺；

反復短時工作制的設備有

機機cos,60%,0.70暫載率0.80）；10t40%的

條件下，其額定臺（在暫載率為1吊車距39.6kW,cos

功率為0.55）o試確定他們的設備容量。N

解：對于長期工作制的設備，其設備容量就是他們的額定功率,

所以長期工作的設備容

量為：

P7.52kW43kW312kW63kWei

對于反復短時工作制的設備，其設備容量為:

P420.70.6kW22.8kW電焊機：e2

2P50.1kW39.60.4kW吊車：e3

所以，他們的總的設備容量為：

PPPP6322.850.1kW135.9kWe3e2e1e

5臺共50kW,某車間采用一臺低壓負荷有生產(chǎn)用通風機的變

壓器供電，2-1510/0.4kV

))3臺共12kW,有連鎖的連續(xù)運輸機械8臺共48kW,5.1kW

的行車(點焊機(15%65%

2臺。試確定該車間變電所低壓側的計算負荷。

K0.8,cos0.8,tan0.75解：查表

得出通風機11d1.

PKPo.850kW4OkWeidi3oi

Qptan400.75kvar30kvar3o.i30.11K0.6,tan

0.35,cos1.33點焊機d222Ppi20.65kW9.67kW

N2e22PKPO.359.67kW3.38kWe230.2d2

Ptan3.381.33kvarQ4.5kvar30,230.220.75,tan

0.880.7,cosK有連鎖的連續(xù)運輸機械3d3

3PKP0.748kW33.6kW30.3d3e3

QPtan33.60.88kvar29.57kW30.330.32行車K

0.15,cos1.730.5,tand44

4PP3.95kW10.20.15kWe4N4PKP

40.59kW0.153.95kWd4

e430.4QPtanO.591.73kvar1.03kvar30.430.44,K

KOS同時系數(shù)取pq車間計算負荷為：

PPK0.9403.3833.60.59kW69.81kW3o.i3o

pQQ58.59kW0.9304.529.57K1.03kW303O.i

pS22PQ91.14kVA3o3O3oSl91.14A131.55A3030

3U30.4N

2-16某車間設有小批量生產(chǎn)冷加工機床電動機50臺，總容量

180kW,其中較大容量電

動機有10kW1臺，7.5kW2臺，4kW3臺，3kW10

臺，試分別用需用系數(shù)法和二項式

、S和IoQ、P法確定其計算負荷30303030可得：2-1解：

需要系數(shù)法：查表

K0.2,cos0.5,tan1.73冷加工機床：d

KP0.2180kWP36kWed30tanP62.28k

varQ361.73kvar3030.

22QS71.94kVAP3O3O3OS71.943OIA109.3A3O3U

0.383N

2-6二項式法：查表可得:

bO.14,c0.4,x5,cosO.5,tan1.73冷加工機床:

bP25.2kW180kW0.14e

cP13.2kW242kW0.4107.5x

計算負荷為：

cPbP38.4kWPxeao

66.43kvarQPtan38.41.73kvar3。3。

S22QP76.7kVA3o3030Is76.730116.5A

30A

3U0.383N

所示負荷。試確定該線路的計算負荷2-9220V/380V三相線路

上接有表2-17某、、

QP3030oIS和3030負荷表2-172-9習

題表

電熱箱220V單頭手動弧焊機380V設備名稱

接入相序CCAABABCB

設備臺數(shù)112321

單臺設備容量4.520kW10.5kW6kW36

)))(50%100%65%((

)電熱箱的各相計算負荷解：(1

K01,tan0.7,cos得，，因此各相的有功計算負荷為：2-1

查表d

PKPW4.26kW0.7k相AeAd

30.A(1)

PPK4,2kW32kW0.7相B30.B(1)d

eB

PKP3.15kW4.5kW0.7相cd

3O.C(1)eC

單頭手動弧焊機的各相計算負荷(2).

K0.35,tan2.680.35,cos得，查表2-1；d

COS0.35查表2-7得時

PPP1.27CACBCBABA

PPP0.27CAABCCABB

1.05qqqcACBcBABA

1.63qqqcAAABBBCC

100%

的設備容量，即將各相換算成

PP0.6520kW16.12kWNINIABPPl8kW3kW16mBC

N2

PP0.510.52kW14.85kWN3N3CA各相的設備容量

為：

PpPpP[1.2X716.1+2-0.27X14.85]k=

1W6.46kW相ACAABABACAAeA

QqPqP(1.05X16.12+1.63x14.85)kvar=

41.13kVarCACAAABAeAAB

PPppP=[1.27X18+(-0.2X71)6.12]k=

1W8.51kWBCBCBeB相BABABB

(1.05X18+1.63X16.12)kvar=

45.16kvarQqPqPABeBBCBCBABB

pP=[1.2X714.8+5(-0.2X71)8]kW=14k

WPPp相CBCBCCCAeCCAc

qP=(1.0X154.8+51.6X318)kv=a4r4.93

kvaPQqBCBCCCACACGC

各相的計算負荷為：

PKPO.3X516.4=65.76kW相AeA30A(2)d

QKQ0.35X41.13=14.4kvareAd30A(2)

PKPO.3X518.5=16.48kW相B30B(2)eBd

QKQ0.35X45.16=15.81kvardeB3OB(2)PKP=

0.35X14=4.9kV\^C30c(2)eCd

QKQO.35X44.93=15.73kvard

30C(2)eC

，=?

0.95）：各相總的計算負荷（設同時系數(shù)為

P(PP)0.95(4.25.76=)9.46kWK相A30A(2)30A(1)30

A

=13.68kvar(0+14.4)Q(QQ)0.95K30A(2)30A(1)30A

8=10.15kW.95(4.+26.4)(P0PP)KB相30B(2)30

B⑴30B

=15.02kvar(0+15.81))(Q0.95QQK30B30B(1)30B(2)

0.95(3.1+54.)9=7.65kW)(PKPP相C30C(1)

30C(2)30C

Q(QQ)(0+15.73)=14.94kvarO.95K30C(1)30c30c⑵

總的等效三相計算負荷：因為B相的有功計算負荷最大，所

以

PP10.15kW30mB30mQQi5.02kV30m30mB

3X10.1=530.45kWP3P3om3o

Q3Q3X15.02=45.06kvar3030m

22KVA45.0630.4554.38KVAS3oSl54.383o82.62A3o

A

3U0.383N

50m40m試用估算法估算該車間的平均負荷。,2-18某鍋爐

房的面積為

解：查表2-8可得鍋爐房負荷密度指標

kWo.2

ITI22S50m40m2000m

PS0.22000kW400kWav

400kW所以用估算法估算該車間的平均負荷為

2-19某工廠35/1OkVB、C、D車間變電所及5臺冷卻水總

降壓變電所，分別供電給A、

泵用的高壓電動機。A、B、C、D車間變電所的計算負荷分

別為:

P900kW,Q750kvar；P880kW,Q720kvar；30(B)30(