3章 案例题.docx
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3章案例题
3章案例题讲解
【卞铠生】
【案例13】某省会城市综合体项目，地上4栋一类高层建筑，地下室连成一体，总建筑面积280,301m2，建筑面积分配见下表，设置10kV配电站一座，请回答下列电气设计过程中的问题，并列出解答过程。
建筑区域
五星级
酒店
金融总部
办公大楼
出租商务
办公大楼
综合商业
大楼
合计
建筑面积（m2）
58,749
75,860
68,423
77,222
280,301
6．已知10kV电源供电线路每回最大电流600A，本项目方案设计阶段负荷估算见下表，请说明规范要求应向电力公司至少申请几回10kV供电线路？
建筑区域
建筑面
积（m2）
装机指标
（VA/m2）
变压器装机
容量（kVA）
预测负荷率
（%）
预测一、二级负
荷容量（kVA）
五星级酒店
58,794
97
2x1600
2x1250
60
2,594
金融总部办公大楼
75,860
106
4x2000
60
2,980
出租商务办公大楼
68,425
105
2x2000
2x1600
60
2,792
综合商业大楼
77,222
150
6x2000
60
3,600
合计
280,301
117
32900
60
11,960
A．1回供电回路B．2回供电回路
C．3回供电回路D．4回供电回路
答案：
[C]
解答过程：
*满足正常负荷要求：
计算电流Ic=（0.6×32900）/（√3×10）=1140A，需要2回线。
*满足一、二级负荷要求：
依据GB50052-2009之4.O.5条{或《配电手册》P30之（7）}，同时供电的两回及以上供配电线路中.当有一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。
一、二级负荷计算电流I1+2=11960/（√3×10）=691A，需要2回线加1回线。
【点评】有人认为应按变压器装设容量计算，Ic=1900A，需要4回线。
这样就失去了最重要的考点，看来不符合题意。
7．.裙房商场电梯数量见下表，请按需要系数法计算（同时系数取0.8）供全部电梯的干线导体载流量不应小于下列哪一项？
设备名称
功率（kVA）
额定电压
数量（部）
需用系数
直流客梯
50
380
6
0.5
交流货梯
32（注）
380
2
0.5
交流客梯
4（注）
380
2
0.5
注：
持续运行时间1h额定容量。
A．226.1AB．294.6AC．361.5AD．565.2A
答案：
[B]
解答过程：
依据《配电手册》P734、735之
（1）、
（2），列表计算。
设备名称
铭牌功率/kVA
计算系数
需用系数
计算功率/kVA
直流客梯
50×6
1.4
0.5
210
交流货梯
32×2
0.9
0.5
28.8
交流客梯
4×2
0.9
0.5
3.6
合计
242.2
乘以同时系数0.8
193.9
计算电流
294.6
【点评】这是非典型“负荷计算”题；实际上是跨章题。
这是第一次考GB50055即《配电手册》第十二章。
这一动向值得注意。
【回顾】2011年,我在讲解前一年的案例题时，写了下面一段话：
（1）电动机的额定功率为轴功率（输出功率），额定电流为输入电流，因此，计算额定电流时应除以效率。
（2）在负荷计算中，电动机的设备功率直接取轴功率；输入功率与输出功率的差异已揉在需要系数或利用系数中。
（3）负荷计算的方法不能用于单台用电设备。
末端线路的计算电流按GB50055，详见《配电手册》第十二章。
两年后，2013年的案例题考到了末端线路的计算电流！
【延伸】第一章的设备功率与第十二章的计算电流对比：
电动机、起重机、电梯、电焊机电阻炉、整流器。
8．已知设计选用额定容量为1600kVA变压器的空载损耗2110W，负载损耗10250W，空载电流0.25%，阻抗电压6%，计算负载率51%的情况下，变压器的有功及无功损耗应为下列哪组数值？
A．59.210kW，4.150kvarB．6.304kW，4.304kvar
C．5.228kW，1.076kvarD．4.776kW，28.970kvar
答案：
[D]
解答过程：
依据《配电手册》P16式1-49、50
有功损耗
4.776kW
无功损耗
【延伸】详细计算
概略计算（负荷率不超过85%时）ΔPT=0.01Sc；ΔQT=0.05Sc
9．室外照明电源总配电柜三相供电，照明灯具参数及数据见下表，当需用系数Kx=1时，计算室外照明总负荷容量为下列哪项数值？
灯具名称
额定
电压
光源功
率（W）
电器功率（W）
功率因数
cosφ
数量
（盏）
接于线电压的灯具数（盏）
UV
VW
WU
大功率金卤投光灯
单相
380V
1000
105
0.8
18
4
6
8
注：
U、V、W为相序符号
已查线间负荷换算系数：
P（uv）u=p（vw）v=p（wu）w=0.72P（uv）v=p（vw）w=p（wu）u=0.28
q（uv）u=q（vw）v=q（wu）w=0.09
q（uv）v=q（vw）w=q（wu）u=0.67
A．19.85kVAB．24.8kVA
C．23.45kVAD．29.24kVA
答案：
[D]
解答过程：
依据配电手册》P12式1-28~33.
灯具设备功率P=1000+105=1105W=1.105kW
设备
名称
设备
功率
/kW
台
数
功率
因数
各线间设备功率/kW
换算系数
需要
系数
各相需要功率
相
序
p
q
有功/kW
无功/kvar
UV
VW
WU
U
V
W
U
V
W
单相
380V
灯具
1.105
4
0.8
4.42
U
0.72
0.09
1
3.18
0.40
V
0.28
0.67
1.24
2.96
6
6.63
V
0.72
0.09
4.77
0.60
W
0.28
0.67
1.86
4.44
8
8.84
W
0.72
0.09
6.36
0.80
U
0.28
0.67
2.48
5.92
共计
5.66
6.01
8.22
6.32
3.56
5.24
等效负荷Pd=3PW=24.66Qd=3QW=15.72Sd=
【点评】1）请注意：
无功计算功率=设备功率×换算系数q×需要系数（不能用P乘tanφ）!
2）如用简化方法计算（按式1-34），结果为29.64kVA，误差很小。
本题无接于相电压的设备，本来不必用精确法！
10．酒店自备柴油发电机组带载负荷统计见下表，请计算发电机组额定视在功率不应小于下列那组数值？
（同时系数取1）
用电设备组名称
功率/kW
需要系数
cosφ
备注
照明负荷
56
0.6
0.9
火灾时可切除
动力负荷
167
0.6
0.8
火灾时可切除
UPS
120
0.8
0.9
功率单位kVA
24h空调负荷
125
0.7
0.8
火灾时可切除
消防应急照明
100
1
0.9
消防水泵
130
1
0.8
消防风机
348
1
0.8
消防电梯
40
1
0.5
A．705kVAB．874kVAC．915kVAD．1133kVA
答案：
[B]
解答过程：
依据配电手册》P2~3，列表计算。
设备名称
设备功率/kW
Kx
cosφ
tanφ
P（kW）
Q（kvar）
S（kVA）
UPS
120×0.9=108
0.8
0.9
0.484
86.4
41.8
应急照明
100
1
0.9
0.484
100
48.4
消防水泵
130
1
0.8
0.75
130
97.5
消防风机
348
1
0.8
0.75
348
261
消防电梯
40
1
0.5
1.732
40
69.3
合计
704.4
518.0
874.4
【点评】1）本题是”消防设备可不计入”的逆运用。
近年来，题目求变的趋势越来越明显！
2）我们一贯反对“自备”发电机组的提法，主张明确区分应急电源和备用电源。
请注意，二者负荷取舍正好相反！
【延伸】1）应建立“计算范围”的概念。
计算负荷是按配电点（配电箱、配电线路、变电所母线等）划分的，各有其计算范围，并存在上下级关系。
2）计算范围内存在多台设备时，计取设备功率的原则是“不同时出现者不叠加”，如备用设备、季节性负荷、消防设备等。
但处于不同计算范围时，另当别论。
【案例12】某小型企业拟新建检修车间、办公房屋和10/0.4kV车间变电所各一处。
变电所设变压器一台，车间用电负荷及有关参数见下表：
设备组名称
单位
数量
设备组总容量
电压V
需要系数
cosφ/tgφ
小批量金属加工机床
台
15
60kW
380
0.5
0.7/1.02
恒温电热箱
台
3
3×4.5kW
220
0.8
1.0/0
交流电焊机（ε=65%）
台
1
32kVA
单相380
0.5
0.5/1.73
泵、风机
台
6
20kW
380
0.8
0.8/0.75
吊车（ε=40%）
台
1
30kW
380
0.25
0.5/1.73
消防水泵
台
2
2×45kW
380
1.0
0.8/0.75
空调（单冷）
台
6
6×1kW
220
1.0
0.8/0.75
电暖气
台
2
2×1.5kW
220
1.0
1.0/0
照明
台
20kW
220
0.9
0.8/0.75
请回答以下问题，并列出解答过程：
1、当采用需要系数法计算负荷时，吊车的设备功率与下列哪个数值最接近？
（A）19Kw（B）30kW（C）38kW（D）48kW
答案【C】
解答过程：
依据《配电手册》P2式1-1
37.95kW
【点评】与2011年题完全相同。
2、计算交流电焊机的等效三相负荷（设备功率）与下列哪个数值最接近？
（A）18Kw（B）22kW（C）28kW（D）39kW
答案【B】
解答过程：
依据《配电手册》P2式1-3和P13式1-36
电焊机的设备功率
12.9kW
等效三相设备功率
=22.34kW
【点评】这里不必考虑是否单相负荷超过15%的条件，因为题目明确要求“计算……等效三相负荷”。
（2011年也考过类似的题。
）
3、假定吊车的设备功率为40kW，电焊机的等效三相负荷（设备功率）为30kW，变电所低压侧无功补偿容量为60kvar，用需要系数法计算该变电所0.4kV侧总计算负荷（视在功率）与下列哪个数值最接近？
（同时系数取0.9，除电焊机外的其余单相负荷按平均分配到三相考虑。
）
（A）80kVA（B）100kVA（C）125kVA（D）160kVA
答案【B】
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
cosφ
tgφ
计算功率
Pc
（kW）
Qc
（kvar）
Sc
（kVA）
机床
60
0.5
0.7
1.02
30
30.6
电热箱
13.5
0.8
1.0
0
10.8
0
电焊机
30
0.5
0.5
1.73
15
26
泵、风机
20
0.8
0.8
0.75
16
12
吊车
40
0.25
0.5
1.73
10
17.3
空调
6
1.0
0.8
0.75
6
4.5
照明
20
0.9
0.8
0.75
18
13.5
合计
105.8
103.9
乘上同时系数0.9
95.2
93.5
无功补偿
-60
总计
95.2
33.5
100.9
依据《配电手册》P2，消防水泵不计入；制冷与采暖负荷取其较大者。
【点评】1）这是首次涉及季节性负荷。
注意：
季节性负荷通常是夏季和冬季不同时出现者，要在相互比较中鉴别出来。
2）虽然本题既有线间负荷又有相负荷，但有明确提示：
“除电焊机外的其余单相负荷按平均分配到三相考虑”。
这样，我们就可以把其余相负荷视同三相负荷，不必按精确法进行计算。
3）本题注重技术，数字简单,彰显大家风范。
不像有的题要求准确到小数点后四位。
4、假定该变电所总计算负荷有功功率为120kW，自然平均功率因数为0.75，如果测得0.4kV侧的平均功率因数使其提高到0.9，计算最小的无功补偿容量与下列哪个数值最接近？
（假定平均有功负荷系数=1。
）
（A）30kvar（B）50kvar（C）60kvar（D）75kvar
答案【B】
解答过程：
依据《配电手册》P21式1-57
tgφ1=0.882；tgφ2=0.484；α=1
QC=αPc（tgφ1-tgφ2）=120（0.882–0.484）=47.8kvar
【点评】依据《钢铁手册》和改正后的《配电手册》，按平均功率因数计算补偿容量时，应乘上α。
本题明确α=1,可消除答题的任何疑虑。
5、为了限制并联电容器合闸涌流，拟在低压电容器组的电源侧设置串联电抗器，请问此时电抗率应该选择下列哪个数值？
（A）0.1%~1%（B）3%（C）4.5%~6%（D）12%
答案【A】
解答过程：
依据GB50227-2008的5.5.2条，仅用于限制涌流时，电抗率宜取0.1%~1%。
【点评】这是跨章的延伸题。
负荷计算的题，通常延伸到无功补偿、变压器选择等。
串联电抗器通常用于高压补偿装置。
低压电容器内部多有限流线圈，或采用专用接触器（带合闸电阻）限制涌流。
【案例11】某工段的用电设备的额定参数及使用情况如下：
设备名称
额定功率
（kW）
需要系数
功率因数
备注
金属冷加工机床
40
0.2
0.5
起重机用电动机
30
0.3
0.5
负荷持续率为40%
电加热器
20
1.0
0.98
单台，单相380V
冷水机组、空调风机
40
0.85
0.8
高强气体放电灯
8
0.9
0.6
含镇流器的功率损耗
荧光灯
4
0.9
0.9
含电感镇流器的功率
损耗，有补偿
请回答下列问题，并列出解答过程：
（计算时取小数点后两位）
1.采用需要系数法计算起重机的设备功率为下列哪项数值？
（A）9kW（B）30kW
（C）37.8kW（D）75kW
答案【C】
解答过程：
依据《配电手册》P2式（1-1）
37.95kW
2.采用需要系数法简化计算电加热器的等效三相负荷应为下列哪项数值？
（A）20kW（B）28.28kW
（C）34.60kW（D）60kW
答案【C】
解答过程：
依据《配电手册》P13式（1-36）
=34.64kW
【点评】本题电加热器的需要系数为1，即设备功率与计算功率相等，
因此，不必考虑“等效三相负荷”是指什么功率了。
3.假设经需要系数法计算得出起重机设备功率为33kW，电加热器等效三相负荷为40kW，考虑有功功率同时系数0.85、无功功率同时系数0.90后，本工段总用电设备组计算负荷应为下列哪项数值？
（A）127.63kVA（B）110.78kVA
（C）95.47kVA（D）93.96kVA
答案【B】
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
40
0.2
0.5
1.73
8
13.8
起重机
33
0.3
0.5
1.73
9.9
17.1
电加热
1
0.98
0.203
40
8.1
空调类
40
0.85
0.8
0.75
34
25.5
高强灯
8
0.9
0.6
1.33
7.2
9.6
荧光灯
4
0.9
0.9
0.484
3.6
1.7
合计
102.7
75.8
总计:
乘上同时系数K∑p=0.85，K∑q=0.9
87.3
68.2
110.78
4.假设本工段计算负荷105kVA，供电电压为220/380V时，本工段计算电流应为下列哪项数值？
（A）142.76A（B）145.06A
（C）159.72A（D）193.92A
答案【C】
解答过程：
依据《配电手册》P3式（1-8）：
=159.72A
【点评】这个小题没有“陷阱”，就是这么简单。
这种情况下，我们要有“定力”。
该提醒的是：
国际上改用U0/U（相电压/线电压），表示三相四线制系统的电压。
【延伸】借此机会，讲一下各种计算中电压如何取：
（1）在负荷计算中，采用系统标称电压。
（2）计算降压变压器额定电流时，一次侧取中间抽头额定电压（通常为系统标称电压），二次侧额定电压应取铭牌值（通常比系统标称电压高5%）。
计算变压器变比时，两侧电压的取值同上。
（3）计算短路电流时，基准电压采用平均电压，即系统标称1.05倍。
（4）计算过电压水平时，采用最高电压，详见11章。
5．采用熔断器保护，按过负荷要求选择低压电缆截面。
（略,任老师讲解。
）
【案例10】某企业拟建一座10kV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448.6kW；
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338.9kW，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32.6kW,平均有功功率16.3kW，平均无功功率14.3kvar。
1.请计算单台23kVA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）55.8kW、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：
9.3kW
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=89.7kW
Qc=Pctanφ=89.72×1.73=155.2kvar
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）89.72kW、155.4kvar、0.35、1.04
（B）62.8kW、155.4kvar、0.32、1.07
（C）62.8kW、31.4kvar、0.32、1.05
（D）62.8kW、108.64kvar、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=62.8kW
Qav=Pavtanφ=62.8×1.73=108.6kvar
设备功率之和∑Pe=448.6＋94.5＋338.9＋32.6=914.6kW
平均功率之和∑Pav=62.8＋28.4＋182.6＋16.3=290.1kW
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
【点评】
1）“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！
（题中用“有效使用台数”一词，当系出自钢铁“门派”。
）
2）这是历年考试中最深入利用系数法的题目，有助于复习其计算过程；其中Km的换算虽增加了题目难度，却显示了利用系数法的优势。
3.若该变电所补偿前的计算负荷为PC=290.10kW、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：
0.659
tgφ1=1.143；tgφ2=0.484
QC=Pc（tgφ1-tgφ2）=209.1（1.143–0.484）=191.2kvar
【点评】
采用平均功率因数却用最大负荷进行计算，其结果没有物理意义；其算法在数学上不成立（上一步α=0.75，下一步α=1，计算结果必然错误）。
因此，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，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=390.10kW、QC=408.89kvar,实际补偿容量为280
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