供配电案例题分析和讲解资料共享

sjbmijm217

3章 案例题讲解【案例一0】
某企业拟建一座10 kV
变电所，用电负荷如下:a.一般工作制大批量冷加工机床类设备152台，总功率448.6 kW；b.焊接变压器组（ε=65%，cosφ=0.5）6×23kVA+3×32kVA、总设备功率94.5kW，平均有功功率28.4kW，平均无功功率49kvar；c.泵、通风机类共30台，总功率338.9 kW，平均有功功率182.6kW，平均无功功率139.6kvar；d.传送带10台，总功率32.6 kW, 平均有功功率16.3kW，平均无功功率14.3kvar。 1. 请计算单台23 kVA焊接变压器的设备功率，并采用需要系数法计算一般工作制大批量冷加工机床类设备的计算负荷（需要系数取最大值）。计算结果最接近下列哪一项数值？
（A）9.3kW、机床类设备的有功功率89.72kW、无功功率155.2kvar

（B）9.3kW、机床类设备的有功功率71.78kW、无功功率124.32kvar

（C）9.3kW、机床类设备的有功功率89.72kW、无功功率44.86kvar

（D）55.8 kW、机床类设备的有功功率89.72kW、无功功率67.29kvar
    答案【 A 】    解答过程：依据《配电手册》P2、P3计算。
单台焊接变压器的设备功率：
9.3
kW

大批量冷加工机床类的需要系数查表1-1，取上限0.2，功率因数取0.5，则：
Pc = KxPe = 0.2×448.6 = 89.7 kWQc= Pctanφ = 89.72×1.73 = 155.2 kvar

2. 采用利用系数法（KL=0.14,tgφ=1.73）计算机床类设备组的平均有功功率、无功功率、变电所供电所有设备的平均利用系数（按有效使用台数等于实际设备台数考虑）、变电所低压母线最大系数（达到稳定温升的持续时间按一小时计）。其计算结果最接近下列哪一项数值？  （A）89.72 kW、155.4 kvar、0.35、1.04  （B）62.8 kW、155.4 kvar、0.32、1.07  （C）62.8 kW、31.4 kvar、0.32、1.05  （D）62.8 kW、108.64 kvar、0.32、1.05    答案【 D 】
解答过程：依据《配电手册》P7、P8计算。

机床类设备组的平均功率：
    Pav = KlPe = 0.14×
448.6 =
62.8
kW
    Qav= Pavtanφ = 62.8×1.73 = 108.6
kvar
设备功率之和 ∑Pe = 448.6＋94.5＋338.9＋32.6 = 914.6 kW平均功率之和 ∑Pav = 62.8＋28.4＋182.6＋16.3 = 290.1 kW平均利用系数 Klav = ∑Pav/∑Pe
= 290.1/914.6 =
0.32  设备有效台数按实际台数 nyx = 152＋9＋30＋10 = 201  查表1-9，半小时最大负荷Km为1.07；一小时最大负荷 Km（t=1）= =1.049【评论】 A.“有效台数等于实际设备台数”，这就把最复杂的计算绕过去了。但仍然需要8步才得出结果！B. 题中“有效使用台数”一词，当系出自钢铁“门派”。

3. 若该变电所补偿前的计算负荷为PC=290.10 kW、QC=310.78kvar,如果要求平均功率因数补偿到0.9，请计算补偿前的平均功率因数（年平均负荷系数α=0.75，β=0.8）和需要补偿的容量应为下列哪组数值？
（A）0.57、275.12kvar     （B）0.65、200.54kvar

（C）0.66、191.47kvar     （D）0.66、330.7kvar
    答案【 C 】
解答过程：依据《配电手册》P21式1-55、1-57计算：
0.659tgφ1 = 1.143；  tgφ2 = 0.484QC = Pc（tgφ1 - tgφ2）= 209.1（1.143–0.484）= 191.2 kvar

【提示】mm2计算补偿容量时，本应乘上α。但早期印刷的《配电手册》漏掉此系数，可能导致歧义。可用凑得数的方法判断出题者的原意。本案显然是不乘α的。

4. 若该变电所补偿前的计算负荷为PC=390.10 kW、QC=408.89kvar,实际补偿容量为280 kvar，忽略电网损耗，按最低损失率为条件选择变压器容量并计算变压器负荷率。其计算结果最接近下列哪组数值？
（A）500 kVA、82%      （B）800 kVA、51%

（C）800 kVA、53%      （D）1000 kVA、57%
【提示】   本题请别的老师讲解。

5. 请判断在变电所设计中，下列哪项不是节能措施？请说明依据和理由。
（A）合理选择供电电压等级

（
B
）为了充分利用设备的容量资源，尽量使变压器满负荷运行

（C）提高系统的功率因数

（D）选择低损耗变压器
【提示】   本题不难判断。

【案例二9】某车间变电所设置一台10/0.4kV、630 kVA变压器，其空载有功损耗1.2kW、满载有功损耗6.2kW。车间负荷数据如下：
设备名称

额定功率

相数/电压

额定负载持续率

需要系数
cosφ
对焊机   1台
97 kVA
1/380

20%

0.35

0.7

消防水泵 1台
30 kW
3/380



0.8

0.8

起重机   1台
30 kW
3/380

40%

0.2

0.5

风机、水泵等
360 kW
3/380



0.8

0.8
有功和无功功率同时系数K∑p、K∑q均为0.91、对焊机的等效三相设备功率为哪项？（A）67.9Kw        （B）52.6kW（C）30.37kW       （D）18.4kW 答案【 B 】
解答过程：依据《配电手册》P2式1-3和P13式1-36：
单相设备功率      30.37
kW
等效三相设备功率  52.6
kW



2

、采用
利用系数法
计算时，起重机的
设备功率为哪项？    （A）37.95 kW      （B）30 kW
（C）
18.97 kW      （D）6 kW
答案【 C 】
解答过程：依据《配电手册》P2式1-2：18.97 kW

3、假设采用需要系数法计算出对焊机的等效三相设备功率为40 kW，起重机的设备功率为32kW，为选择变压器容量，求0.4kV侧计算负荷的有功功率为哪项？    （A）277.56 kW      （B）299.16 kW（C）308.4 kW       （D）432 kW
答案【 A 】

解答过程：依据《配电手册》P3式1-5、1-9，列表计算如下：



设备名称

设备功率
Pe（kW）
需要系数

计算功率
Pc（kW）
对焊机

40

0.35

14

起重机

32

0.2

6.4

风机、水泵等

360

0.8

288

小计





308.4

乘以同时系数0.9

共计

432


277.56
      

注：
消防水泵不计入
。


   4、假设变电所0.4kV侧计算视在功率为540kVA，功率因数为0.92，问变电所10kV侧计算有功功率为哪项？      （A）593kW      （B）506kW      （C）503kW      （D）497kW
答案【 C 】

解答过程：依据《配电手册》P2式1-4、P16式1-49，计算如下：
0.4kV侧计算有功功率  P0.4=Sccosφ=540×0.92=496.8kW   变压器有功功率损耗  5.8kW10kV侧计算有功功率  P10 =P0.4+ΔPT=496.8+5.8=502.6 kW

   5、假设变电所0.4kV侧计算视在功率，补偿前为540kVA，功率因数为0.80,问功率因数补偿到0.92, 变压器的有功功率损耗为哪项？      （A）3.45 kW      （B）4.65 kW      （C）6.02 kW      （D）11.14 kW
答案【 B 】

解答过程：依据同上，计算如下：
计算有功功率        Pc=Sc1cosφ1=540×0.8=432
kW
补偿后计算视在功率  Sc2= Pc/cosφ2=432/0.92=470kVA  变压器有功功率损耗 4.65kW【评论】
本题的计算并不复杂，但需要灵活运用相关计算式。考点是基本功加应变能力。


【案例三8】 已知某企业总计算负荷Pjs=18 MW，Qjs=8.8 Mvar，年平均有功负荷系数0.7，年平均无功负荷系数0.8，年实际工作小时数5000h，年最大负荷利用小时数3500h。1、已知有一台额定功率40 kW、负载持续率为40%的吊车，采用需要系数法进行负荷计算时该设备功率是：（A）51kW     （B）16kW     （C）100kW     (D)32kW
答案【 A 】

解答过程：依据《配电手册》P2式1-1:
50.6
kW


2、已知有一台10kV同步电动机，额定容量4000 kVA，额定功率因数0.9（超前），负荷率0.75，无功功率增加系数0.36。计算其输出无功功率。
（A）1760 kvar          （B）1795 kvar   

（C）2120 kvar          （D）2394 kvar

答案【 C 】
解答过程：依据《配电手册》P22式1-61：2120
kvar
【评论】计算并不困难，但这个计算式是放在提高自然功率因数那部分。    3、已知一车间计算负荷Sjs1=5000 kVA，cosφ1=0.85；二车间计算负荷Sjs2=4000 kVA，cosφ2=0.95.计算两车间总计算负荷。      （A）9000 kVA       （B）8941 kVA      （C）9184 kVA       （D）10817 kVA
答案【 B 】

解答过程：依据《配电手册》P2、P3，式1-4、1-6，列表计算如下：
负荷名称计算负荷（kVA）cosφtgφP（kW）Q（kvar）S（kVA）一车间50000.850.6242502635 二车间40000.950.32938001250 总计 805038858938 4、计算该企业自然平均功率因数。
（A）0.87     （B）0.9    （C）0.92   （D）0.88

答案【 A 】
解答过程：依据《配电手册》P21式1-55：0.873    5、计算该企业的年有功电能消耗量。
（A）90000 MWh       （B）44100 MWh
      （C）70126 MWh       （D）63000 MWh
答案【 D 】
解答过程：依据《配电手册》P15式1-55： 63000 MWh【评论】年有功电能消耗量更好的算法是，依据《钢铁手册》（上）P112式（2-68）：      63000
MWh
（《配电手册》漏了，应予补入）【要点】电能消耗量是负荷曲线下面的面积，等于平均负荷（αРc）乘实际工作时间，或计算负荷乘最大负荷利用小时数。注意，两组数据不能交叉用！ 【案例四7】 某车间有下列用电负荷：1）             机床：80kW 2台；60kW 4台；30kW 15台。2）             通风机：80kW 4台，其中备用1台；60kW 4台，其中备用1台；30kW 12台，其中备用2台。3）             电焊机：三相380V，75kW 4台，50kW 4台30kW 10台，负载持续率 100%。4）             起重机：160kW 2台，100kW 2台，80 kW 1台，其负载持续率 25%。5）             照明：采用高压钠灯，功率~220V，400W，数量 90个，镇流器的功率消耗为灯管功率的8%。

负荷计算系数表
设备名称

需要系数Kx

c

b

n

cosφ

tgφ

机床

0.15

0.4

0.14

5

0.5

1.73

通风机

0.8

0.25

0.65

5

0.8

0.75

电焊机

0.5

0

0.35

0

0.6

1.33

起重机

0.15

0.2

0.06

3

0.5

1.73

照明（高压钠灯含镇流器）

0.9







0.45

1.98

有功和无功功率同时系数K∑p、K∑q均为0.9

上述负荷中通风机为二类
级
负荷，其余为三类
级
负荷。

请回答下列问题：
1. 采用需要系数法确定本车间的照明计算负荷，并确定把照明负荷功率因数提高到0.9，计算需要无功功率的补偿容量是多少？
（A）58.16kvar          （B）52.35 kvar   

（C）48.47 kvar         （D）16.94 kvar
答案【 B 】
解答过程：依据《配电手册》P2、P3、P21。

气体放电灯的设备功率应计入镇流器损耗，即
Pe = 0.4×90×1.08 = 38.88 kW；
照明负荷计算功率
Pc = KxPe = 0.9×38.88 = 34.99 kW。
功率因数提高到0.9所需的补偿容量
QC = Pc（tgφ1- tgφ2）= 34.99（1.98-0.484）= 52.35 kvar。

2. 采用二项式法计算本车间通风机组的视在功率应为（   ）。
(A) 697.5 kVA           (B) 716.2 kVA      

(C) 720 kVA             (D) 853.6 kVA
答案【 A 】
解答过程：依据《钢铁手册》（上）P99。
通风机设备功率不应包括备用设备，即Pe = 80×3 + 60×3 + 30×10 = 720 kW；最大5台设备功率之和P5 = 80×3 + 60×2 = 360 kW。二项式法计算功率Pc = cP5 + bPe =0.25×360 + 0.65×720 = 558 kW；                Qc = Pc tgφ = 558×0.75 = 418.5 kvar；                Sc =  697.5 kVA。


3.

采用需要系数法计算本车间
动力
负荷的计算视在功率应为（   ）。

(A) 1615.3 kVA           (B) 1682.6 kVA     

(C) 1792.0 kVA           (D) 1794.7 kVA
答案【 A 】
解答过程：依据《配电手册》P3，列表计算如下：

设备组名称

设备功率

（kW）

需要系数Kx


cosφ

tgφ
计算功率

Pc

（kW）

Qc

（kvar）

Sc

（kVA）

机床

850

0.15

0.5

1.73

127.5

220.6



通风机

720

0.8

0.8

0.75

576

432



电焊机

800

0.5

0.6

1.33

400

532



起重机

600

0.15

0.5

1.73

90

155.7



小计









1193.5

1340.3



乘上同时系数K∑p= K∑q=0.9

共计

2970







1074.2

1206.3

1615.3
【评论】
1

、电焊机为
三相
、给出的是有功功率（
kW
），负载持续率为
100%
；因此设备功率不需换算，但这是特例。

2

、起重机的负载持续率为
25%
；因此设备功率不需换算。

3

、本小题为
动力
计算，不应计入照明负荷！


4. 假设本车间的计算负荷为1600 kVA，其中通风机的计算负荷为900 kVA，车间变压器的最小容量应选择下列哪项？（不考虑变压器过负载能力。）并请说明理由。(A) 2×800kVA           (B) 2×1000kVA     (C) 1×1600kVA          (D) 2×1600kVA
答案【 B 】

解答过程：依据《配电手册》P41，有大量一、二级负荷时，宜装设两台变压器；一台断开时，其余变压器应满足一、二级负荷（本案为900 kVA）用电。故变压器最小容量应为2×1000 kVA。
(本题依据也可直接引用GB 50053-1994的3.3.1和3.3.2条。)

【引伸】对35~110kV主变压器，应引用GB 50059-1992第3.1.3条：主变为二台及以上的变电所，当断开一台时，其余变压器的容量应不小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。

5. 本车间的低压配电系统采用哪一种接地型式时，照明宜设专用变压器供电？并请说明理由。(A) TN-C系统       (B) TN-C-S 系统     (C) TT系统         (D) IT系统 答案【 D 】
解答过程：依据《配电手册》P41，在IT系统的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。
(本题依据也可直接引用GB 50053-1994的3.3.4条。)