第4讲负荷计算

第四讲负荷计算（第二章）当我们为一台或一组电动机选配开关、变压器、电缆和功率因数补偿电容时，首先要知道这一台或一组电动机的功率和电流，计算一台或一组电动机的功率和电流叫做负荷计算。负荷计算是正确选择开关、变压器、选择电缆截面的基础。负荷计算要计算的参数有三个：一是负荷的有功计算功率，用Pca表示，它是负荷在运行时实际需要的长时最大有功功率,单位是千瓦（kW）。二是负荷的视在计算功率，用Sca表示，它是负荷在运行时实际需要的长时最大视在功率,单位是千伏安（kVA），用来选择变压器容量。三是最大长时工作电流，用Ica表示，它是一台或一组电动机在实际运行时的最大长时电流，单位是安（A），用来选择开关和电缆截面。一、负荷计算下面，我们分三种情况讨论负荷计算的方法：1.一台电动机的负荷计算通常我们能够从铭牌知道一台电动机的额定功率PN和额定电流IN，则Pca=PNIca=IN在生产现场常常会只知道电动机的额定功率和额定电压，而不知道额定电流，这就需要迅速的估算电动机的额定电流，估算公式如下：当电动机额定电压为380V时，IN=2PN当电动机额定电压为660V时，IN=1.15PN当电动机额定电压为1140V时，IN=0.66PN当电动机额定电压为6kV时，IN=0.1PN当电动机额定电压为10kV时，IN=0.058PN公式中的PN单位是kW。例2-1：有一台额定电压为660V，额定功率为40kW的电动机，试估算其额定电流。解：当电动机额定电压为660V时，IN=1.15PN，把额定功率等于40kW代入公式，IN=1.15*40=46（A）2.一组电动机的负荷计算设一组电动机有n台，每台的额定功率已知为PN1、PN2、PN3···PNn。则总额定功率为：ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn但是这一组电动机在生产运行时，一般不会同时工作，同时工作的电动机也不会同时满载，因此实际需要的功率Pca总小于ΣPN。Pca=KdeΣPNSca=Pca/cosφcosU3PINcaca式中：UN—额定电压，kV；Kde—需用系数；cosφ—该组电动机的功率因数。均可由表2-2查得。表2-2煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数用电设备名称需用系数Kde功率因数costanφsinφ备注井底车场无主排水泵有主排水泵0.6～0.70.75～0.850.70.810.750.70.6采区无机组缓倾斜工作面0.4～0.60.61.330.8有机组缓倾斜工作面0.6～0.750.6～0.71.33~10.8~0.7综采工作面NmaxNde6.04.0PPK普通机械化工作面NmaxNde714.0286.0PPK急倾斜采煤工作面0.6～0.650.6～0.71.33~10.8~0.7煤巷掘进工作面0.3～0.40.61.330.8有掘进机时deK=0.5,cos=0.6～0.7井下运输架线式电机车蓄电池电机车输送机和绞车井下照明0.4～0.70.80.6～0.710.90.90.710.480.48100.440.440.70日光灯cos=0.6注：式中NmaxP——用电设备组中容量最大一台电动机的额定功率；NP——用电设备组额定功率之和。例2-2：一个缓倾斜炮采工作面，供电电压660V,有SGB-40T刮板输送机5台，额定功率40kW；BRW80/20乳化液泵站2台（一台工作，一台备用），额定功率30kW；JH-8回柱绞车2台，额定功率7.5kW，小水泵2台，额定功率5.5kW，JD-11.4调度绞车2台，额定功率11.4kW；煤电钻2台，额定功率1.2kW。试计算该工作面的负荷（Pca、Sca和Ica）。解：1.ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn=5*40+30+2*7.5+2*5.5+2*11.4+2*1.2=281.2kW2.查表2-2，缓倾斜炮采工作面Kde取0.5，cosφ取0.6，3.Pca=KdeΣPN=0.5*281.2=140.6kW4.cosU3PINcaca=140.6/(1.732*0.66*0.6)=205(A)5.Sca=Pca/cosφ=140.6/0.6=234(KVA)练习2-3综采工作面设备如下表所示，试计算负荷并选择移动变电站容量。序号设备名称台数型号额定功率额定电压备注1采煤机1MGTY200/500-1.1D电牵引采煤机500kW1140V2工作面刮板输送机1SGZ-730/2642*132kW1140V3转载机1SZB﹣730/7575kW1140V4乳化液泵2BRW200/31.5125kW1140V一台工作5采煤工作面顺槽可伸缩皮带输送机1DJS100/100/2*160(B)2*160kW1140V或660V单设一台移变6调度绞车2JD-11.411.4kW1140V或660V7回柱绞车2JH-87.5kW1140V或660V解：1.ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn=500+2*132+75+125+2*160+2*11.4+2*7.5=1321.8kW2.查表2-2，综采工作面Kde取0.7，cosφ取0.7，3.Pca=KdeΣPN=0.7*1321.8=925kW4.cosU3PINcaca=925/(1.732*1.14*0.7)=669(A)5.Sca=Pca/cosφ=925/0.7=1321(KVA)选取一台1600KVA移动变电站或两台1000+400KVA移动变电站练习2-1：有一个炮掘工作面，额定电压660V,有SGB-20T刮板输送机4台，额定功率20kW；BRW80/20乳化液泵站2台（一台工作，一台备用），额定功率30kW；小水泵2台，额定功率5.5kW，JD-11.4调度绞车2台，额定功率11.4kW；煤电钻1台，额定功率1.2kW。试计算该工作面的负荷（Pca、Ica和Sca）。解：1.ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn=4*20+30+2*5.5+2*11.4+1.2=145kW2.查表2-2，Kde取0.4，cosφ取0.6，3.Pca=KdeΣPN=0.4*145=58kW4.cosU3PINcaca=58/(1.732*0.66*0.6)=85(A)5.Sca=Pca/cosφ=58/0.6=97(KVA)3.多组用电设备的负荷计算当选择一个变电所的变压器、开关或电缆时，就需要计算变电所多组用电设备负荷的总功率和总电流。步骤如下：1．计算各组的ΣPN；2．查表选取各组的Kde、cosφ和tanφ。3．计算各组的Pca和Qca（无功功率）；Pca=KdeΣPNQca=Pcatanφ4．计算PcaΣ和QcaΣ。PcaΣ=Pca1+Pca2+Pca3……QcaΣ=Qca1+Qca2+Qca3……5．计算Sca22cacacaQPS例2-3设例2-1采煤工作面和例2-2的掘进工作面由一台变压器供电，试计算变压器的总负荷。解：已知：采煤工作面Pca1=140.6kW，cosφ1=0.6，tgφ1=1.33；则Qca1=Pca1tgφ1=140.6*1.33=187kvar千乏掘进工作面Pca2=58kW，cosφ2=0.6，tgφ2=1.33。则Qca2=Pca2tgφ2=58*1.33=77kvarPcaΣ=Pca1+Pca2=140.6+58=198.6kWQcaΣ=Qca1+Qca2=187+77=264kvar3302646.198QPS222ca2cacakVA需选用400kVA的KBSG-400/6/0.693矿用隔爆型干式变压器。二、功率因数补偿电容计算1.提高功率因数的意义由于工矿企业使用大量的感应电动机和变压器等用电设备，因此供电系统除供给有功功率外，还需供给大量的无功功率，造成企业的功率因数偏低，一般只有0.7左右。功率因数偏低，会增大负荷电流，增大损耗，占用设备容量。我国电力部门实行电费奖惩制度，一般对于9.0cos的用户给予奖励，而对于9.0cos的用户给予罚款。为此必须提高工矿企业用户的功率因数。2.提高功率因数的方法目前工矿企业广泛采用并联电容器进行无功功率的补偿。１．电容器补偿容量的计算设补偿前负荷的有功功率为caP，功率因数角为1，补偿后功率因数角要求达到2，则所需补偿电容器容量CQ为)tan(tanPQ21caC（2-8）2．电容器台（柜）数的确定电容器的额定电压应当与其接入的电网工作电压相适应，由于电容器实际补偿容量与其工作电压的平方成正比，因而电容器台数N可按下式计算：每相所需电容器台数为：ccq3Qn（2-10）式中cq——单台电容器的额定容量，kvar；由于电容器一般分为两组，分别接在两段母线上，因而n应取与计算值相等或稍大的偶数。当选择自动补偿电容柜时，只要选择电容柜的容量大于QC即可。