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'注册公用电气工程师执业资格考试(建筑电气部分案例之一)【例题】:负荷计算按需要系数法计算各组负荷由式子(2.1)和式子(2.3)可知:有功功率=式(2.5)无功功率=(2.6)视在功率=(2.7)上述三个公式中::每组设备容量之和,单位为kW;:需要系数;:用电设备组的平均功率因数;:对应于用电设备组的正切值。【例题】:变电所有一台型电力变压器,二次侧(380V)的有功计算负荷为,无功为。试求此变电所一次侧的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未达到0.9,此变电所低压母线上应装设多大并联电容器才能达到要求。解:一次侧此时【例题】:某变压器型号规格为,联结组别为,变压器低压侧计算有功功率为,计算无功功率为,若要求将变压器侧的功率因数补偿至0.9,问此时变压器低压侧母线上应并联多大容量的电容器?(有功损耗,无功损耗)
解:补偿前侧将功率因数补偿至0.9时,需要补偿【例题】:某实验室5台单相加热器,1kW的3台,3kW的2台,试合理分配上列各加热器于220/380V线路上,并求其计算负荷。解:A、B、C各接入3kW,每相负荷为3kW,由于在实验室,几乎是同时使用,取KC=1。;;;【例题】:某厂的有功计算负荷为,功率因数为0.65,现拟在工厂变电所母线上装设BW型并联电容器进行自动补偿,使功率因数提高至0.90,试确定电容器的电容量。如采用()型电容器,问需装设多少个?装设电容器之后该厂的视在计算负荷为多少?比未装设电容器时的视在负荷减少了多少?解:1)设计算负荷为负荷,则由于应为3的倍数,所以实际补偿补偿后无功功率补偿后2)固定补偿,平均,侧固定补偿,。【例题】:
某车间有一条380V线路供给5台交流电动机(10.2、32.4、30、6.1、20A),启动电流(66.3、227、165、34、140A)。试计算该线路的计算电流和尖峰电流。解:【例题】:某全空调综合性大楼内有商场,写字间,宾馆,试估算其计算负荷。解:根据建筑情况,取负荷密度写字间宾馆商场总负荷若要选变压器,则需要变压器至少2台(不宜大于1250kW)有功负荷无功负荷视在负荷【例题】:某26层住宅楼,每层5户(),每户均为4户室。求计算负荷并画出相应配电干线草图。解:预留负荷为5kW/户,每层安装容量25kW,采用三相供电时计算负荷为30kW。建筑的总安装容量计算负荷(考虑三相平衡,将P取为)采用3个回路供电(三相)1-9层,共45户,计算负荷10-18层,共45户,计算负荷19-26层,共40户,计算负荷【例题】:
如图所示为某一教学楼教室平面图,已知该教室的建筑层高为,面积为,要求课桌面(距地高处)设计照度为。试根据其用途在图上用给定图例完成室内照明平面图(包括灯具、开关位置及线路布置)。解:1、照度计算计算高度(灯到工作面垂直距离),照度计算,查表得:单位面积安装功率。安装总功率计算灯管数初选14根2、灯具布置设灯距地面2.8米,则计算高度。取,则灯具安装的最大间距为由于灯距端墙距离要满足,每根灯管长度为,取。根据教室布灯原则,采用直管荧光灯连续成行多列垂直于黑板面布置。那么,灯管需分3列布置,每列5根,则在初选的基础上增加1根,确定为15根,则距墙距离分别为及,满足要求。(二)干线负荷计算及其导线、断路器和电流互感器的选择1、计算干线的负荷
1)WLM1干线上共有三个照明配电箱,其参数如下:1ALP30=16kW2ALP30=17.18kW3ALP30=17.88kWQ30=9.92kvarQ30=10.65kvarQ30=11.09kvartgφ=0.62tgφ=0.62tgφ=0.622)干线的总的计算负荷为(取同时系数、)P30=0.95×(16+17.18+17.88)KW=48.51kWQ30=0.97×(9.92+10.65+11.09)kvar=30.71kvarS30=【例题】:总负荷计算1计算用电设备总安装容量:P=617Kw需要系数:Kx=0.6计算负荷:Pjs=P*Kx=370kW功率因数:COSO=0.9计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=625A2变压器选择SG10-500KVA-10KV/0.4二、备用电负荷计算用电设备安装容量:P=106Kw需要系数:Kx=0.85计算负荷:Pjs=P*Kx=90kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=161A
电缆选用:YJV-1kV-4X70+1x35mm2【例题】:干线负荷计算用电设备安装容量:P=15Kw需要系数:Kx=0.85计算负荷:Pjs=P*Kx=13kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=23A电缆选用:YJV-1kV-5x16mm2【例题】:用电设备安装容量:P=60Kw需要系数:Kx=0.8计算负荷:Pjs=P*Kx=48kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=91A电缆选用:YJV-1kV-4x25mm2+1x16mm2【例题】:用电设备安装容量:P=60Kw需要系数:Kx=0.8计算负荷:Pjs=P*Kx=48kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=91A
电缆选用:YJV-1kV-4x25mm2+1x16mm2【例题】:用电设备安装容量:P=33Kw需要系数:Kx=0.85计算负荷:Pjs=P*Kx=23kW功率因数:COSO=0.5计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=69A电缆选用:YJV-1kV-5x16mm2【例题】:用电设备安装容量:P=15Kw需要系数:Kx=0.85计算负荷:Pjs=P*Kx=13kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=23A电缆选用:YJV-1kV-5x16mm2【例题】:用电设备安装容量:P=6Kw需要系数:Kx=1计算负荷:Pjs=P*Kx=6kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=11A电缆选用:YJV-1kV-5x10mm2
【例题】:用电设备安装容量:P=6Kw需要系数:Kx=1计算负荷:Pjs=P*Kx=6kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=11A电缆选用:YJV-1kV-5x10mm2【例题】:用电设备安装容量:P=8Kw需要系数:Kx=1计算负荷:Pjs=P*Kx=8kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=14A电缆选用:YJV-1kV-5x16mm2【例题】:用电设备安装容量:P=94Kw需要系数:Kx=0.7计算负荷:Pjs=P*Kx=66kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=118A电缆选用:YJV-1kV-4x50+25mm2
【例题】:用电设备安装容量:P=104Kw需要系数:Kx=0.7计算负荷:Pjs=P*Kx=73kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=130A电缆选用:YJV-1kV-4x50+25mm2【例题】:用电设备安装容量:P=104Kw需要系数:Kx=0.7计算负荷:Pjs=P*Kx=73kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=130A电缆选用:YJV-1kV-4x50+25mm2【例题】:用电设备安装容量:P=104Kw需要系数:Kx=0.7计算负荷:Pjs=P*Kx=73kW功率因数:COSO=0.85计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=130A电缆选用:YJV-1kV-4x50+25mm2
【例题】:用电设备安装容量:P=20Kw需要系数:Kx=0.7计算负荷:Pjs=P*Kx=16kW功率因数:COSO=0.5计算电流:Ijs=Pjs/1.732x0.38xCOSO=48A电缆选用:YJV-1kV-5x16mm2【例题】:小批量生产的金属冷加工机床电动机:查附录A,=0.16-0.2(取0.2)=0.5=1.73有功负荷==0.2*433.45=86.69(kW)无功负荷==86.69*1.73=149.97(kvar)视在功率==174.74(kV·A)【例题】:电焊机组的计算负荷:查附录A,=0.35=0.35=2.68有功负荷==0.35*129.35=45.27(kW)无功负荷==45.27*2.68=121.33(kvar)视在功率==129.5(kV·A)【例题】:起重机的计算负荷:查附录A,=0.1-0.15(取0.15)=0.5=1.73有功负荷==0.15*113.2=16.98(kW)无功负荷==16.98*1.73=29.38(kvar)
视在功率==33.93(kV·A)【例题】:住宅区水泵组:查附录A,=0.8=0.8=0.75有功负荷=4=0.8*176=140.8(kW)无功负荷==0.75*140.8=105.6(kvar)视在功率==176(kV.A)【例题】:办公楼:查附录A,=0.8=1=0有功负荷==0.8*30=24(kW)无功负荷==0(kvar)视在功率==24(kV·A)【例题】:住宅区:查附录A,=0.45=1=0有功负荷==0.45*768=345.6(kW)无功负荷==0(kvar)视在功率==345.6(kV·A)【例题】:厂区照明:查附录A,=1=1=0有功负荷==1*29=29(kW)无功负荷==0(kvar)
视在功率==29(kV·A)因此对于干线的总负荷的计算:(取=0.95,=0.97)1.有功功率==0.95*688.34=653.92(KW)2.无功功率==0.97*406.28=394.09(kvar)3.视在功率==763.49(kV·A)【例题】:对于低压母线的总负荷的计算:(取=0.90,=0.95)1.有功功率==0.90*688.34=619.506(KW)2.无功功率==0.95*406.28=385.966(kvar)3.视在功率==729.9(kV·A)由上面计算得出如下表2.2所示取自低压母线侧的计算负荷,提高至0.92===0.85=619.506*[tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)]=120(kvar)选择BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器,=20kvar由式子(2-9)可知电容器组数:式(2.10)120kvar/20kvar=6,所以电容器组数选择6组。补偿后的视在功率计算负荷:=674.19kV·A===0.92
补偿后的计算电流:==1024.33A【例题】:高压侧的负荷计算、变压器的功率损耗计算变压器的有功功率损耗:≈+式(6.1)(=1.03kW,=4.95kW,=500kW)又由=674.19kW因此≈1.03+4.95*=10.03kW变压器的无功率损耗:≈[+](=3,=4,=500kW)又由=674.19kW因此=500*[+]=51.36kvar【例题】:高压侧的负荷计算对于本单位而言,变电所高压侧的计算负荷即是全厂及家属住宅区的总计算负荷,因此,不需要采用需要系数逐级计算法和全厂需要系数法进行计算。于是高压侧的有功功率:P=+=619.506+10.03=629.91kW高压侧的无功功率:==385.966-120+51.36=317.33kvar高压侧的视在功率:==705.33kV·A于是高压侧最大长期工作电流:==40.72A
【例题】:架空线的选择按热稳定条件选择导体截面:长度为3km,C=87A··,取1.2(取值为继电器动作时间)A≥Amin=*103/C=4.07*103*/87=51.25初选70的LGJ型钢芯铝绞线。按发热条件进行校验:变压器高压侧最大长期工作电流为:=40.72A,70的LGJ型钢芯铝绞线在25℃、30℃时的载流量为275A、259A,大于40.72A,故满足条件。6.2.2电缆进线的选择①按热稳定条件选择导体截面:C=143A··,取1.2A≥Amin=*103/C=4.07*103*/143=31.18初选35mm2的YJY型交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。按发热条件进行校验:变压器高压侧最大长期工作电流:=40.72A,35的YJY型三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆在25℃的空气中敷设时的载流量为172A,在20℃直埋敷设时的载流量为166A,大于计算电流,故选择35的YJY型三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。【例题】:高压断路器的选择(1)额定电压:=12KV(2)额定电流:>变压器高压侧最大长期工作电流==40.72A(3)根据有关资料初选VS1—12/630型断路器【例题】:10KV隔离开关的选择(1)额定电压:=10KV(2)额定电流:>变压器高压侧最大长期工作电流
==40.72A(3)根据有关资料初选GN19—10C/400型隔离开关【例题】:【例题】:一电力变压器额定视在功率Sn=200KVA,空载损耗Po=0.4KW,额定电流时的短路损耗PK=2.2KW,测得该变压器输出有功功率P2=140KW时,二次则功率因数2=0.8。求变压器此时的负载率b和工作效率。 解:因P2=b×Sn×2×100% b=P2÷(Sn×2)×100% =140÷(200×0.8)×100%=87.5% =(P2/P1)×100% P1=P2+P0+b2+PK =140+0.4+(0.875)2×2.2 =142.1(KW)
所以 =(140×142.08)×100%=98.5% 答:此时变压器的负载率和工作效率分别是87.5%和98.5%。【例题】:有一三线对称负荷,接在电压为380V的三相对称电源上,每相负荷电阻R=16,感抗XL=12。试计算当负荷接成星形和三角形时的相电流、线电流各是多少? 解;负荷接成星形时,每相负荷两端的电压,即相电压为 U入Ph===220(V)负荷阻抗为 Z===20()每相电流(或线电流)为 I入Ph=I入P-P===11(A)负荷接成三角形时,每相负荷两端的电压为电源线电压,即 ==380V流过每相负荷的电流为流过每相的线电流为【例题】:某厂全年的电能消耗量有功为1300万kwh,无功为1000万kvar。求该厂平均功率因数。 解:已知P=1300kwh,Q=1000kvar则 答:平均功率因数为0.79。计算: 一个2.4H的电感器,在多大频率时具有1500的电感? 解:感抗 XL= 则 =99.5(HZ) 答:在99.5HZ时具有1500的感抗。
【例题】:某企业使用100kvA变压器一台(10/0.4kv),在低压侧应配置多大变比的电流互感器? 解:按题意有 答:可配置150/5的电流互感器。 一台变压器从电网输入的功率为150kw,变压器本身的损耗为20kw。试求变压器的效率? 解:输入功率Pi=150kw 输出功率PO=150-20=130(KW) 变压器的效率 答:变压器的效率为86.6%【例题】:某用户装有250kvA变压器一台,月用电量85000kwh,力率按0.85计算,试计算该户变压器利率是多少? 解:按题意变压器利用率 答:该用户变压器利用率为56%。 一台变压器从电网输入的功率为100kw,变压器本身的损耗为8kw。试求变压器的利用率为多少? 解:输入功率为 P1=100kw 输出功率为 P2=100-8=92kw 变压器的利用率为 答:变压器的利用率为92%。
【例题】:有320kvA,10/0.4kv变压器一台,月用电量15MWh,无功电量是12Mvarh,试求平均功率因数及变压器利用率? 解:已知Sn=320kva,WP=15Mva WQ=12Mvarh,一个月以30天计, 日平均有功负荷为 日平均无功为 变压器利用率为 答:平均功率因数为0.78;变压器利用率为83%。 【例题】:一条380v线路,导线为LJ-25型,电阻为0.92/km,电抗为0.352/km,功率因数为0.8,输送平均有功功率为30KW,线路长度为400m,试求线路电压损失率。 解;400m导线总电阻和总电抗分别为 R=0.92×0.40.37() X=0.352×0.40.14() 导线上的电压损失 线路上的电压损失 答:线路电损失率为9.8%
【例题】:有两台100kvA变压器并列运行,第一台变压器的短路电压为4%,第二台变压器的短路电压为5%。求两台变压器并列运行时负载分配的情况? 解:由题意可知 S1n=S2n=100kva U1%=4% U2k%=5% 第一台变压器分担的负荷第二台变压器分担的负荷 答:第一台变压器因短路电压小而过负荷;第二台变压器则因短路电压大却负荷不足。【例题】:某厂年用电量609.5万kwh,求该厂最大负荷约为多少?(最大负荷年利用小时数Tmax=5300h) 解:已知A=609.5×104kwh, Tmax=5300h 则Pmax==1150(kw) 答:该厂最大负荷约为1150kw。【例题】:某单位月有功电量500000kwh,无功电量400000kvarh,月利用小时为500h,问月平均功率因数为多少?若将功率因数提高到2=0.9时,需补偿多少无功功率QC? 解:补偿前月平均功率因数 补偿后月平均功率因数2=0.9 则需补偿的无功容量为 QC=PP(tg1-tg2)
=1000(0.802-0.484)=318(kvar) 答:为0.78,需补偿318kvar。 【例题】:有一台三角形连接的三相电动机,接于线电压为380v的电源上,电动机的额定功率为2.7kw,效率为0.8,功率因数为0.83。试求电动机的相电流Iph和线电流Ip-p? 解;已知线电压Up-p=380v,电动机输出功率Pou=2.74kw,功率因数=0.83,电动机效率=0.8。则电动机输出功率为 Pou=3Up-pIp-p 线电流由于在三角形接线的负载中,线电流Ip-p=Iph,则相电流 答:电动机的相电流为3.62A,线电流为6.27A。【例题】:某工厂最大负荷月的平均有功功率为400kw,功率因数=0.6,要将功率因数提高到0.9时,问需要装设电容器组的总容量应该是多少? 解:根据公式 式中:P为最大负荷大的平均有功功率(kw),1、2为补偿前后的功率因数值,则 =339(kvar) 答:需要装设电容器组的总容量应该是339kvar。【例题】:某工厂380v三相供电,用电日平均有功负荷为100kw,高峰负荷电流为200A,日平均功率因数灵0.9。试问该厂的日负荷率Kd为多少? 解;已知供电电压U=380V,高峰电流I=200A,=0.9,日平均有功负荷PP=100kw 则根据公式,日负荷率
其中,日最高有功负荷 Pmax=UI =1.732×0.38×200×0.9 =118.47(kw) 则日负荷率Kd=×100%=84.4(%) 答:该厂的晚负荷率为84.4%。【例题】:一个化工厂某月用电72万kwh,最大负荷为2000kw。求月负荷率K。 解;月平均负荷 Pav==1000(kw) K=50(%) 答;月负荷率为50%。 【例题】:一机械厂某月用电为36万kwh,月最大负荷为900kw,求月负荷率K。 解:月平均负荷 Pav==500kw 月负荷率 K==55.5% 答;月负荷率为55.5%。 【例题】:某用户有功功率为1.1kw,供电电压为220v,工作电流为10A。试求该户功率因数是多少? 解;按题意和功率计算公式,得 答:该用户的功率因数为0.5。
【例题】:已知某10kv高压供电工业用户,TA变比为50/5,TV变比为10000/100,有功表起码为165kwh,止码为236kwh。试求该用户有功计费电量w为多少? 解:该用户计费倍率为 =50/5×10000/100=1000 该用户有功计费电量 W=(236-165) =1000×(236-165)=71000(kwh) 答:该用户有功计费电量为71000kwh。【例题】:一台10kv、1800kva变压器,年负荷最大利用小时为5000h,按电流密度选用多大截面的铝芯电缆比较合适?(铝导线经济电流密度为1.54A/mm2)。 解:已知Un=10kv,Sn=1800kva,T=5000h, 则变压器额定电流为 In==104(A) 导线截面为 S=67.5(mm2) 答:可选用50-70mm2的铝芯电缆。【例题】:某工厂有一台315kva的三相变压器,原有负荷为210kw,平均功率因数为0.7,试问此变压器能否满足供电需要?现在生产发展负荷增到280kw,问是否要增加变压器容量?若不增加变压器容量,可采取什么办法?解:根据题意,视在功率 S1=P/COS=210/0.7=300(KVA) 此时变压器能够满足供电需要。 当负荷增到280kw时 S2=P/COS=280/0.7=400kva>315kva 则原变压器已不能够满足正常供电需要。 若采取措施将平均功率因数由0.7提高到0.9,则 S=280/0.9=311<315(kva) 此时变压器可满足需要,不必加容量。答:1、原有负荷为210kw,功率因数为0.7时,S1为300kva,变压器能满足要求; 2、当负荷为280kw,功率因数仍为0.7时,S2为400kva,变压器不能满足要求;
3、当负荷仍为280kw,将功率因数提高为0.9时,变压器可不增加容量即可满足负荷要求。【例题】:一条电压为35kv的输电线路,输送最大功率为6300kw,功率因数为0.8,经济电流密度按1.15A/mm2来考虑,使用钢芯铝绞线,其长度为2km。试按经济电流密度求导线截面? 解:已知P=6300kw,=0.8, L=2km,J=1.15A/mm2, 则视在电流值为 导线截面为 S=113(mm2) 据此应选用LGJ-95-120型导线。 答:导线截面约为113mm2。【例题】:一台容量为1000kva的变压器,24h的有功用电量为15360kwh,功率因数为0.85。试求24h的平均负荷为 P==640(kw) 平均使用容量为 S==753(kva) 则变压器的利用率为 答:变压器的利用率为75%。 【例题】:某用户申请用电1000kva,电源电压为10kv,用电点距供电线路最近处约6km,采用50mm2的钢芯铝绞线。计算供电电压是否合格。(线路数RO=0.211/km,XO=0.4/km) 解;额定电压Un=10kv,Sn=1000kva, L=6km,则线路阻抗为 1000kva变压器的一次额定电流为 In==57.74(A)
则电压降为 U=IZ=57.74×2.71=156.48(V) 电压降值占10kv的比例为 U%=×100%=1.56(%) 答:根据规定,10kv电压降合格标准为±7%,故供电电压合格。 【例题】:一台三相变压器的电压为6000V,负荷电流为20A,功率因数为0.866。试求其有功功率、无功功率和视在功率。 解:三相变压器的有功功率为P=UI=×6000×20×0.866=180(kw) 无功功率 Q=U1I1 =×6000×20×=103.8kvar 视在功率 S=U1I1=×6000×20=207.8(kva) 答:P为180kw。Q为103.8kvar。 S为207.8kva。'