1、第四 负荷计算及无功功率补偿4-6 已知小型冷加工机床车间 0.38kV 系统，拥有设备如下（1）机床 35 台总计 98kW（2）通风机 4 台总计 5kW（3）电炉 4 台总计 10kW（4）行车 2 台总计 10kW（5）电焊机 3 台总计 17.5kVA（ 暂 载 率 65%） 试采用需要系数法求（1）每组设备的计算负荷（2）有功功率同时系数和无功功率同时系数分别为 0.9 和 0.95 时，求车间总的计算负荷。 负荷计算书见下表。题 4-6 负荷计算书设备 数量 总安装功 率/kW设备功 率 Pe/kWKd cos tan Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA Ic/A机床 35
2、 98 98 0.2 0.5 1.73 19.6 33.9 39.2 59.6通风机 4 5 5 0.8 0.8 0.75 4 3 5 7.6电炉 4 10 10 0.8 0.35 2.68 8 21.4 22.8 34.6行车 2 10 10 1 0.5 1.73 10 17.3 20 30.4电焊机 3 17.5 (=65%) 8.47 0.35 0.6 1.33 2.96 3.94 4.93 7.5总计 44.56 79.54 91.17 138.5总计当 Kp=0.9 Kq=0.95131.47 0.31 0.47 1.88 40.1 75.56 85.54 1304-7 某线路上装有
3、单相 220V 电热干燥箱 40kW2 台，20kW2 台，电加热器 20kW1 台，及单相 380V 自动焊接机（暂载率为 65%）46kW3 台，51kW2 台，32kW 1 台，试采用需要系数 法进行负荷计算。负荷计算书见附下表。题 4-7 负荷计算书设备 数 量 各相总安装 功率/kW 设备功率 Pe/kW折算到三相的 设备总功率 Kd cos tanPc/kWQc/kvarSc/kVA2 40kW2 20kW220V单相1 20kWU：60 V：40 W： 40180 0.6 0.95 0.33 108 35.63 462 51380V单相N=65% 1 32UV：78.2 VW：
4、74.2 WU： 66.9228.6 0.5 0.6 1.33 114.3 152.0合计 408.6 0.54 0.76 0.84 222.3 187.6 290.94-8 某住宅楼有住户 120 户，每户 4kW，整个建筑用低压 0.38kV 线路供电，且三相负荷均匀分配，求该建筑的计算负荷。 解：333Pc=120*4*0.45=216kWSc=Pc/cos =216/0.8=270kVA tan =0.75 Qc=Pc tan=216*0.75=162kvarIc=Sc/ UN=270/(1.732*0.38)=410A4-9 某七层住宅楼有两个单元，每单元均为一梯两户，每户容量按 6
5、kW 计 ， 供 电 负 荷 分 配 如 下 ， 第 一 单 元 ： L1 供 1、 2、 3 层 ， L2 供 4、 5 层 ； L3 供 6、 7 层 。 第 二 单 元 ： L2 供 1、 2、 3 层，L3 供 4、 5 层，L1 供 6、7 层。求此住宅的计算负荷。 Pc=117kW，os=0.8，tan=0.75，Q c=87.75 kvar，S c=146.25 kVA， Ic= 222.2A解：第一单元 L1：36kW L2：24kW L3:：24kW 第二单元：L1：24kW L2：36kW L3:：24kW 总：L1 ：60kW ，L2：60kW；L3：48kW 最大相与最
6、小相负荷之差与总负荷之比：（60-48）/168=7%10%可按三相对称负荷计算：168kW 需要系数取 0.65，则总计算负荷为Pc=168*0.65=109.2 kW 功率因数 cos=0.8，tan=0.75从而Qc=109.2*0.75=81.9 kvar Sc=Pc/cos=109.2/0.8=136.5 kVAIc=Sc/ UN=136.5/(1.732*0.38)=207.4 A4-10 已知室外一条三相照明线路上采用 380V、400W 的高压钠灯，L1 、L2 两相间接有 45 盏 ， L2、 L3 间接有 44 盏 ， L3、 L1 间接有 46 盏。试用需要系数法计算这条
7、照明线路上的等 效三相计算负荷。每 盏 高 压 钠 灯 额 定 功 率 应 计 入 功 率 损 耗 系 数 后 为 0.6kW， Pc=82kW， os=0.45， tan=1.98， Qc=162.4 kvar， Sc=181.9 kVA， Ic=276.4 A解：方法一：三相等效负荷=高压钠灯的 cos=0.45 tan=1.98倍最大线间负荷+（3- ）倍次大线间负荷功率损耗系数为 0.20.8，取 =0.5则每盏高压钠灯额定功率为 Pe=（1+）PN=（1+0.5）*400=600W=0.6kW则线间负荷分别为：UV：27kW；VW：26.4kW ；WU：27.6kW只有线间负荷，采用
8、估算法最大线间负荷 27.6kW 次大线间负荷 27kW 则总计算负荷为 27.6*1.732+27*（3-1.732 ）=82kW 需要系数 0.8Pc=82*0.8=65.6kW方法二：折算法cos=0.45 时的有功系数分别为 1.09，-0.085无功折算系数分别为 0.72，1.33PU =PUV p（ UV） U +PWU p（ WU） U=27 1.09+27.6 （ -0.085） 27.1QU =PUV q（ UV） U +PWU q（ WU） U=27 0.72+27.6 1.3 55.3PV =PVW p（ VW） V +PUV p（ UV） V=26.4 1.09+27
9、 （ -0.085） 26.5QV =PVW q（ VW） V +PUV q（ UV） V=26.4 0.72+27 1.3 54.1PW =PWU p（ WU） W +PVW p（ VW） W=27.6 1.09+26.4 （ -0.085） 27.84QW =PWU q（ WU） W +PVW q（ VW） W=27.6 0.72+26.4 1.3 54.2最大相负荷为 27.84kW，需要系数 0.8 则三相计算负荷为 Pc=27.84*0.8*3=66.8kW Sc=Pc/cos=66.8/0.45=148.5kVA4-12 某厂拟建一降压变电所，装设一台 10kV/0.4kV 的低损
10、耗变压器。已求出变电所低压侧有功计算负荷为 540kW，无功计算负荷为 730kvar。遵照规定，其低压侧功率因数不得低于 0.92，试问此变电所需在低压侧补偿多少无功功率？解 ： Pc=540kW Qc=730kvar tan1=Qc/Pc=1.35tan2=0.43q=tan1-tan2=0.92q=qPc=0.92*540=497Qc=Qc-q=730-497=233kvar补偿后：cos=0.92 或者：补偿前后 Pc 不变补偿后 Qc=Pctan2=540*0.43=232.2kvar则补偿无功为 730-232.2=497.8 kvar4-14 某厂设有 3 个 车 间 ， 其 中
11、 1#车间：工艺设备容量 250kW、空调及通风设备容量 78kW、 车间照明 40kW 共计设备容量 418kW；2#车间：共计设备容量 736kW；3#车间：共计设备 容量 434kW。采用需要系数法进行全厂负荷计算并为该厂变电所选择供电变压器台数和容 量。结果以负荷计算书的形式给出。负荷计算书见附表 III-3。附表 III-3 题 4-14 负荷计算书车间 名称用电设备名称 安 装 容 量/kWKd cos tan Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA车间工艺设备 250 0.7 0.75 0.88 175 154空调、通风设备 78 0.8 0.8 0.75 62.4 46.8车
12、间照明 40 0.85 0.85 0.62 34 21.11#车间其他 50 0.6 0.7 1.02 30 30.612 0 (U )3 4合计 418 301.4 252.52#车间 总计 736 0.8 0.8 0.75 588.8 441.63#车间 总计 434 0.8 0.8 0.75 347.2 260.4全厂合计 1588 1237.4 954.5计入同时系数 Kp=0.9 Kq=0.950.79 0.78 1113.7 859.1全 厂 低 压 无 功 功 率补偿-400补偿后 0.92 0.43 1113.7 459.1 1204.6变压器损耗 12 60高压侧 0.908
13、 1125.7 519.1 1239.6变配电所变压器容量 选择两台 SCB9-800kVA 干式电力变压器，平均负荷率 77%。第 五 短 路 电 流 及 其 计 算5-6 某工厂变电所装有两台并列运行的 S9-800(Yy0 接线)型变压器，其电源由地区变电站 通过一条 8km 的 10kV 架空线路供给。已知地区变电站出口断路器的断流容量为 500MVA， 试用标幺值法求该厂变电所 10kV 高压侧（k-1 点）和 380kV 低压侧（k-2 点）的三相短路电流 I k 、 I 、 I 、 I sh 及三相短路容量 Sk 。解： （一）标 幺值法：Sd=100MVA， Uav1=10.5
14、kV，U av2=0.4kV，S oc=500MVA，SdId1 = = 100MVA 1.732 10.5kV =5.5kASdId2 = = 100MVA 1.732 0.4kV =144.3kA（1）电力系统的标幺值X= Sd = 100MVA =0.2Soc 500MVA（2）架空线路的标幺值X0=0.35/km则 X =x L Sd 2av1=0.358100MVA =2.54(10.5kV )2（3）电力变压器的标幺值S9-800 Yyno 型电力变压器短路阻抗电压百分比 uk%=4.5则 X=X= Uk % Sd = 4.5 100MVA =5.63100 SN 100 800k
15、VA（4）等效电路如下图所示3 Uav13 Uav2k1sh k 1sh k 1S k2sh k 2S （5）k1 点总电抗标幺值为 * *从而 I(3) Id1*k1Xk1 =x1 x2 0.2 2.54 2.745.5kA 2kA 2.74(3) (3) (3)I 1 =I Ik1 2kAi (3) =2.552kA=5.1kAI (3) =1.512kA=3kA三相短路容量(3)k1Sd*k1100MVA 36.5MVA 2.74（6）k2 点总电抗标幺值为 * * * *从而 I(3) Id 2*k 2Xk 2 =x1 x2 +X3 X4 0.2 2.54+2.82 5.56144.3
16、kA 26kA 5.56(3) (3) (3)I 2 =I Ik2 26kA(3)sh 2 =2.5526kA=66.3kAI (3) =1.5126kA=39.3kA三相短路容量(3)k2Sd*k 2100MVA 18MVA 5.56XXXiX3X 131k1k =I1 Ik1短路计算表如下表所示三相短路电流（kA） 三相短路容量（ MVA）短路计算点I(3)k I (3) I(3) i(3)sh I(3)sh S(3)kk1 2 2 2 5.1 3 36.5k2 26 26 26 66.3 39.3 18（二）欧姆法：（ 1） 高 压 侧 短 路 时 Soc=500MVA， Uav1=10
17、.5kV， Uav2=0.4kV电力系统电抗U2 (10.5kV )2X = av1 = =0.22Soc 500MVA架空线路的电抗X0=0.35/km则 X2 =x0L=0.358=2.8等效电路如下图所示高压侧短路时总电抗为X1 =x1 x2 0.22 2.8 3.02从而 I(3) Uav1 10.5kV 2kAI (3) (3) (3)1 2kA(3)sh 1 =2.552kA=5.1kA(3)sh 1 =1.512kA=3.02kA三相短路容量(3) (3)Sk1 Ik1 Uav 2 1.732 2kA10.5kV 36.4MVA（2）低压侧短路时 电力系统电抗U2 (0.4kV
18、)2X1 = av2 = =3.2 10-4 Soc 500MVA架空线路的电抗3 0.302iI3X 232 0k2X0=0.35/km则 X=x L( Uav 2 )2 =0.358( 0.4 )2 =4.06 103Uav1电力变压器的电抗 低压侧短路时总电抗10.5-4 -3 -3 -3X2 =x1 x2 +x3 x4 3.2 10 +4.06 10 +910 /2 8.8810 从而 I(3) Uav 2 0.4kV 26kA(3) (3) (3)I 2 =I2 Ik2 26kA(3)sh 2 =2.5526kA=66.3kA(3)sh 2 =1.5126kA=39.3kA三相短路容
19、量(3) (3)Sk2 Ik 2Uav 2 1.732 26kA0.4kV 18MVA短路计算表如下表所示三相短路电流（kA） 三相短路容量（ MVA）短路计算点I(3)k I (3) I(3) i(3)sh I(3)sh S(3)kk1 2 2 2 5.1 3.02 36.4k2 26 26 26 66.3 39.35 185-7 如图 5-18 所 示 网 络 ， 各 元 件 的 参 数 已 标 于 图 中 ， 试 用 标 幺 值 法 计 算 k 点发生三相短路时短路点的三相短路电流 I k 、 I 、 I 、 I sh 及三相短路容量 Sk 。图 5-18 题 5-7、5-8 用图 解
20、： Soc=500MVA， Sd=100MVA， Ud1=Uav1=115.5kV， Ud2=Uav2=6.3kVSdId2 = = 100MVA 1.732 6.3kV =9.16kA（1）电力系统的标幺值3 8.8810-33 Uav2iI12 0 (U )3 45k Xk X*X= Sd = 100MVA =0.2Soc 500MVA（2）架空线路的标幺值X0=0.4 /km则 X =x L Sd 2av1=0.4 50 100MVA (115.5kV )2 =0.15（3）电力变压器的标幺值X=X= Uk % Sd = 10.5 100MVA =0.525100 SN（4）电抗器标幺值
21、100 20MVAX= XL % Id UNk = 4 9.16kA 6kV =1.163100 INk Ud 100 0.3kA 6.3kV（5）等效电路如下图所示（5）k 点短路时总电抗标幺值为 * * * * *从而 I(3) X=x1 x2 +x3 x4 +x5 0.2 0.15+0.525 / 2 1.163 1.78Id 9.16kA 5.15kA* 1.78(3) (3) (3)I =I Ik 5.15kAish (3) =2.555.15kA=13.1kAIsh (3) =1.515.15kA=7.78kA三相短路容量S(3) Sd100MVA 56.2MVA 1.783INk
22、3X 12 03 4k短路计算表如下表所示三相短路电流（kA） 三相短路容量（ MVA）短路计算点I(3)k I (3) I(3) i(3)sh I(3)sh S(3)kk 5.15 5.15 5.15 13.1 7.78 56.25-8 试用欧姆法计算图 5-18 中 k 点发生三相短路时短路点的 I k 、 I 、 I 、 Ish 及三相短路容量 Sk 。 解 ： Soc=500MVA， Uav1=115kV， Uav2=6.3kV（1）电力系统电抗U2 (6.3kV )2X = av2 = =0.079Soc 500MVA（2）架空线路的电抗X0=0.4 /km则 X =x L( Uav
23、 2 )2 =0.4 50 ( 6.3 )=0.06Uav1（ 3） 电 力 变 压 器 的 电 抗115U % U2 10.5 (6.3kV )2X =X = k av = =0.208100 SN（4）电抗器电抗100 20MVAX = XL % UNk = 4 6kV =0.4625 100 100（5）等效电路如下图所示（5）k 点短路时总电抗值为X=x1 x2 +x3 x4 +x5 0.079 0.06+0.208 / 2 0.462 0.705从而 I(3) Uav 2 6.3kV 5.16kA(3) (3) (3)I =I Ik 5.16kA3 0.3kA3 0.705312 0
24、 (U )3ish (3) =2.555.16kA=13.2kAIsh (3) =1.515.16kA=7.8kA三相短路容量(3) (3)Sk Ik Uav 2 1.732 5.16kA6.3kV 56.3MVA短路计算表如下表所示三相短路电流（kA） 三相短路容量（ MVA）短路计算点I(3)k I (3) I(3) i(3)sh I(3)sh S(3)kk 5.16 5.16 5.16 13.2 7.8 56.35-9 试用标幺值法计算图 5-19 中 k1 点发生三相短路时 I k 、 I 、 I 、 Ish 及三相短路容量Sk 。取基准容量 Sd 100MVA 。图 5-19 题 5-9、5-10 用图 解 ： Sd=100MVA， Uav1=115kV， Uav2=6.3kV， k1 和 k2 点均在变压器低压侧，基准电流相同， 即SdId = = 100MVA 1.732 6.3kV =9.16kA（1）电力系统的标幺值X= Sd = 100MVA =0.2Soc 500MVA（2）架空线路的标幺值X0=0.4 /km则 X =x L Sd 2av1=0.4 40 100MVA =0.121(115kV )2（3）电力变压器的标幺值X= Uk % Sd = 10.5 100MVA =0.525100 SN 100 20MVA（4）电抗器标幺值3 Uav2
