工业负荷计算

工业负荷计算
1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V 的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。

试用需要系数法求其计算负荷。

解：此机床组电动机的总容量为
105.11738435.7⨯+⨯+⨯+⨯=kW kW kW kW P e kW 5.120=
查附录表1得 K d =0.16~0.2 (取0.2)，73.1tan ,5.0cos ==ϕϕ 有功计算负荷 kW kW P 1.245.1202.030=⨯= 无功计算负荷 v a r 7.4173.11.2430k kW Q =⨯= 视在计算负荷 A kV kW
S ⋅==2.485.01.2430 计算电流 A kV
A kV I 2.7338.032.4830=⨯⋅=
2、某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW ，电阻炉1台2kW 。

试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。

解：先求各组的计算负荷 （1） 金属切削机床组
查附录表1，取K d =0.2，73.1tan ,5.0cos ==ϕϕ
P 30（1）=0.2×50=10kW
Q 30（1）=10×1.73=17.3kvar
（2） 通风机组
K d =0.8，75.0tan ,8.0cos ==ϕϕ P 30（2）=0.8×3=2.4 kW
Q 30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar
（3） 电阻炉
K d =0.7，0tan ,1cos ==ϕϕ P 30（3）=0.7×2=1.4 kW
Q 30（3）=0
因此总的计算负荷为（取K ∑p =0.95，K ∑q =0.97）
P 30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q 30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvar
S 30=A kV A kV ⋅=⋅+7.225.181.1322 I 30=
A kV
A kV 5.3438.037.22=⨯⋅
在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。

序 用电设备组 名称 台数n
容量
需要系
数
cos ϕ tan ϕ
计算负荷
号
kW
P e
K d kW
p 30
var 30k Q A
kV S ⋅30 A I
30
1 金属切削机床 20 50 O.
2 0.5 1.7
3 10 17.3 2 通风机 2 3 O.8 0.8 0.75 2.
4 1.8 3
电阻炉 1 2 0.7
1 0
1.4 0 23
55
13.8 19.1
车间总计
取 K ∑p =0.95 K ∑q =0.97 13.1
18.5
22.7 34.5
3、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V 的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。

试用二项式法来确定机床组的计算负荷。

解：由附录表1查得73.1tan ,5.0cos ,5,4.0,14.0=====ϕϕx c b 。

设备总容量为 P e =120.5kW 。

x 台最大容量的设备容量为 P x =P 5=7.5kW ×3+4kW ×2=30.5kW 有功计算负荷为
P 30=0.14×120.5Kw+0.4×30.5Kw=29.1Kw
无功计算负荷为
Q 30=29.1Kw ×1.73=50.3kvar
视在计算负荷为 A kV kW
S ⋅==
2.585
.01.2930 计算电流为
A kV
A kV I 4.8838.032.5830=⨯⋅=
4、某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW ，电阻炉1台2kW 。

试用二项式法来确定机修车间380V 线路的计算负荷。

解：先求各组的e bP 和x cP
（1） 金属切削机床组
由附录表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，ϕcos =0.5，ϕtan =1.73，
)1(e bP =0.14×50kw=7kW
)1(x cP =0.4（7.5kw ×1+4kw ×3+2.2kw ×1）=8.68kw
（2） 通风机组
查附录表1得b=0.65，c=0.25，x=5，ϕcos =0.8，ϕtan =0.75，
)2(e bP =0.65×3kw=1.95kw
)2(x cP =0.25×3kw=0.75kw
（3） 电阻炉
查附录表1得b=0.7，c=0，x=0，ϕcos =1，ϕtan =0，故
)3(e bP =0.7×2kw=1.4kw
)3(x cP =0
以上各组设备中，附加负荷以)1(x cP 为最大，因此总计算负荷为 P 30=（7+1.95+1.4）+8.68 =19kw
Q 30= （7×17.3+1.95×0.75+0 ）+8.68×1.73 =28.6kvar S 30=A kV A kV ⋅=⋅+3.346.281922 I 30=
A kV
A kV 1.5238.033.34=⨯⋅
从计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得比较多，这也更为合理。

按一般工程设计说明书要求，以上计算可列成下表所示电力负荷计算表。

序
用电设备组名称
设备台数
容量
二项式系数
ϕ
cos tan ϕ
计算负荷
号
总台 数 最大容量台数 kW
P e
kW
P
x
b c
kW p 30 var 30k Q A
kV S
⋅30 A
I 30
l 切削机床 20 5 50 21.7 O ．14 0.4 0.5 1.73 7+ 8.68 12.1+15.0 2 通风机 2 5 3 3 0.65 O ．25 0.8 O.75 1.95+0.75 1.46+0.56 3 电阻炉 1 O 2 O 0.7 0 1 0 1.4 0
总计 23
55
19
28.6 34.3
52.1
5、如图所示220/380V 三相四线制线路上，接有220V 单相电热干燥箱4台，其中2台10kW 接于A 相，1台30kW 接于B 相，1台20kW 接于C 相。

另有380V 单相对地焊机4台，其中2台14kW （ε=100%）接于AB 相间，1台20kw （ε=100%）接于BC 相间，1台30kW （ε=60%）接于CA 相间。

试求此线路的计算负荷。

解：（1）电热干燥箱的各相计算负荷
查附录表1得K d =0.7，ϕcos =1，ϕtan =0。

计算其有功计算负荷： A 相 P 30.A （1）=K d A e P .=0.7×2×10kw=14kw B 相 P 30.B （1）=K d B e P .=0.7×1×30kw=21kw C 相 P 30.C （1）=K d C e P .=0.7×1×20kw=14kw
（2）焊机的各相计算负荷
先将接于CA 相间的30kw （ε=60%）换算至ε=100%的容量，即 kW KW P CA 23306.0=⨯=
查附录表1得02.1tan ,7.0cos ,35.0===ϕϕd K ；再由表2—3查得7.0cos =ϕ时的功率换算系数
,8.0===---C CA B BC A AB p p p ,2.0===---A CA C BC B AB p p p ,
22.0===---C CA B BC A AB q q q 8.0===---A CA C BC B AB q q q 。

因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容量为
A 相 kW kW kW P A 27232.01428.0=⨯+⨯⨯= var 6.24var 238.0var 14222.0k k k Q A =⨯+⨯⨯=
B 相 kW kW kW P B 6.211422.0208.0=⨯⨯+⨯= var 8.26var 1428.0var 2022.0k k k Q B =⨯⨯+⨯=
C 相 kW kW kW P C 4.22202.0238.0=⨯+⨯= var 1.21var 208.0var 2322.0k k k Q C =⨯+⨯=
各相的有功和无功计算负荷为
A 相 kW kW P A 45.92735.0)2(.30=⨯= var 61.8var 6.2435.0)2(.30k k Q A =⨯=
B 相 kW kW P B 56.76.2135.0)2(.30=⨯= var 38.9var 8.2635.0)2(.30k k Q B =⨯=
C 相 kW kW P C 84.74.2235.0)2(.30=⨯= var 39.7var 1.2135.0)2(..30k k Q C =⨯= （3）各相总的有功和无功计算负荷
A 相 kW kW kW P P P A A A 5.2345.914)2(.30)1(.30.30=+=+= var 61.8)2(.30.30k Q Q A A ==
B 相 kW kW kW P P P B B B 6.2856.721)2(.30)1(.30.30=+=+= var 38.9)2(.30.30k Q Q B B ==
C 相 kW kW kW P P P C C C 8.2184.714)2(.30)1(.30.30=+=+= var 39.7)2(.30.30k Q Q C C ==
（4） 总的等效三相计算负荷
因B 相的有功计算负荷最大，故取B 相计算等效三相计算负荷，由此可得
kW kW P P B 8.856.2833.3030=⨯== var 1.28var 38.933.3030k k Q Q B =⨯==
A kV A kV Q P S ⋅=⋅+=+=3.901.288.85222
3023030
A kV
A kV U S I N
13738.033.9033030=⨯⋅=
=
6、某厂压变电所装设一台主变压器。

已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW ，无功计算负荷为800kvar 。

为了使工厂(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9，如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量?并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有何变化?
解：(1)补偿前的变压器容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为
A kV A kV S ⋅=⋅+=103180065022)2(30
主变压器容量选择条件为T N S ⋅≥)2(30S ，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kV·A(参看附录表5)。

这时变电所低压侧的功率因数为：cos ϕ(2)=650／1031＝0.63
(2)无功补偿容量
按规定，变电所高压侧的cos ϕ≥0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗△Q Ｔ远大于其有功功率损耗△P Ｔ，一般△Q Ｔ＝(4～5)△P Ｔ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，取cos ϕ′＝0.92。

低压侧需装设的并联电容器容量为：
Qc=650×(tanarccos0.63－tanarccosO.92)kvar =525kvar
取 Q Ｃ=530kvar
(3)补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为
22)2(30
)530800(650-+='S kV·A=704kV·A
因此主变压器容量可改选为800kV·A，比补偿前容量减少450kV·A。

变压器的功率损耗为
△T P ≈0.015)2(30S =0.015 x 704kV·A=10.6kW △T Q ≈0.06)2(30S =0.06×704kV·A=42.2kvar 变电所高压侧的计算负荷为
)1(30
P '=650kW+10.6KW ＝661kW )1(30
Q '=(800—530)kvar+42.2kvar=312kvar 22)1(30
312661+='S kV·A＝731kV·A 补偿后工厂的功率因数为
cos ϕ'=)1(30
P '／)1(30S '=661／731＝0.904
7、有一380V 三相线路，供电给下表所示4台电动机。

试计算该线路的尖峰电流。

电 动 机 参 数 M1 M2 M3 M4 额定电流N I ／A 起动电流st I ／A 5.8 40.6
5 35
35.8 197
27.6 193.2
解：电动机M4的N st I I -=193.2A-27.6A=165.6A 为最大，线路的尖峰电流为： pk I =0.9×(5.8+5+35.8)A+193.2A=235A。