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第七講 負荷計算（第二章）
當我們?yōu)橐慌_或一組電動機選配開關、變壓器、電纜和功率因數(shù)補償電容時，首先要知
道這一臺或一組電動機的功率和電流，計算一臺或一組電動機的功率和電流叫做負荷計算。
負荷計算是正確選擇開關、變壓器、選擇電纜截面的基礎。
負荷計算要計算的參數(shù)有三個：一是負荷的有功計算功率，用Pca 表示，它是負荷在運
行時實際需要的長時最大有功功率,單位是千瓦（kW）。二是負荷的視在計算功率，用Sca
表示，它是負荷在運行時實際需要的長時最大視在功率,單位是千伏安（kVA），用來選擇變
壓器容量。三是最大長時工作電流，用Ica 表示，它是一臺或一組電動機在實際運行時的最
大長時電流，單位是安（A），用來選擇開關和電纜截面。
一、負荷計算
下面，我們分三種情況討論負荷計算的方法：
1.一臺電動機的負荷計算
通常我們能夠從銘牌知道一臺電動機的額定功率PN 和額定電流IN ，則
Pca = PN
Ica = IN
在生產現(xiàn)場常常會只知道電動機的額定功率和額定電壓，而不知道額定電流，這就需要
迅速的估算電動機的額定電流，估算公式如下：
當電動機額定電壓為380V 時， IN = 2PN
當電動機額定電壓為660V 時， IN = 1.15PN
當電動機額定電壓為1140V 時， IN = 0.66PN
當電動機額定電壓為6kV 時， IN = 0.1PN
當電動機額定電壓為10kV 時， IN = 0.058PN
公式中的PN 單位是kW。
例2-1：有一臺額定電壓為660V，額定功率為40kW 的電動機，試估算其額定電流。
解：當電動機額定電壓為660V 時，IN = 1.15PN ，把額定功率等于40kW 代入公式，
IN = 1.15 * 40 = 46（A）
2.一組電動機的負荷計算
設一組電動機有n 臺，每臺的額定功率已知為PN1、PN2、PN3···PNn。則總額定功率
為：
ΣPN = PN1 + PN2 + PN3 +···+ PNn
但是這一組電動機在生產運行時，一般不會同時工作，同時工作的電動機也不會同時滿
載，因此實際需要的功率Pca 總小于ΣPN 。
Pca =Kde ΣPN
Sca =Pca /cosφ
3U cos?
I P
N
ca
ca ?
式中：UN —額定電壓，kV；
Kde—需用系數(shù)；cosφ —該組電動機的功率因數(shù)。均可由表2-2 查得。
表2-2 煤礦各組用電設備的需用系數(shù)和加權平均功率因數(shù)
用電設備名稱
需用系數(shù)
Kde
功率因數(shù)
cos? tanφ sinφ 備 注
井底
車場
無主排水泵
有主排水泵
0.6～0.7
0.75～0.85
0.7
0.8
1
0.75
0.7
0.6
采
區(qū)
無機組緩傾斜
工作面
0.4～0.6 0.6 1.33 0.8
有機組緩傾斜
工作面
0.6～0.75 0.6～0.7 1.33~1 0.8~0.7
綜采工作面
?
? ? ?
N
N max
de 0.4 0.6
P
K P
普通機械化工作面
? ?
? ?
N
Nmax
de 0.286 0.714
P
P
K
急傾斜采煤工
作面
0.6～0.65 0.6～0.7 1.33~1 0.8~0.7
煤巷掘進工作
面
0.3～0.4 0.6 1.33 0.8
有掘進機時de K =0.5, cos? =0.6～
0.7
井
下
運
輸
架線式電機車
蓄電池電機車
輸送機和絞車
井下照明
0.4～0.7
0.8
0.6～0.7
1
0.9
0.9
0.7
1
0.48
0.48
1
0
0.44
0.44
0.7
0
日光燈cos? = 0.6
注：式中N max P ? ——用電設備組中容量最大一臺電動機的額定功率；
N ? P ——用電設備組額定功率之和。
例2-2：一個緩傾斜炮采工作面，供電電壓660V,有SGB-40T 刮板輸送機5 臺，額定功
率40kW；BRW80/20 乳化液泵站2 臺（一臺工作，一臺備用），額定功率30 kW；JH-8 回柱絞
車2 臺，額定功率7.5 kW，小水泵2 臺，額定功率5.5 kW，JD-11.4 調度絞車2 臺，額定
功率11.4 kW；煤電鉆2 臺，額定功率1.2 kW。試計算該工作面的負荷（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
=281.2 kW
2. 查表2-2，緩傾斜炮采工作面Kde 取0.5，cosφ 取0.6，
3. Pca =Kde ΣPN
=0.5*281.2=140.6 kW
4. 3U cos?
I P
N
ca
ca ?
=140.6/(1.732*0.66*0.6)
=205(A)
5. Sca =Pca/cosφ=140.6/0.6=234(KVA)
練習2-1：有一個炮掘工作面，額定電壓660V,有SGB-20T 刮板輸送機4 臺，額定功率
20kW；BRW80/20 乳化液泵站2 臺（一臺工作，一臺備用），額定功率30 kW；小水泵2 臺，
額定功率5.5 kW，JD-11.4 調度絞車2 臺，額定功率11.4 kW；煤電鉆1 臺，額定功率1.2 kW。
試計算該工作面的負荷（Pca、Ica 和Sca）。
解：1. ΣPN = PN1 + PN2 + PN3 +···+ PNn
=4*20+30+2*5.5+2*11.4+1.2
=145 kW
2. 查表2-2，Kde 取0.4，cosφ 取0.6，
3. Pca =Kde ΣPN
=0.4*145=58 kW
4.
3U cos?
I P
N
ca
ca ?
=58/(1.732*0.66*0.6)
=85(A)
5. Sca =Pca/cosφ=58/0.6=97(KVA)
3.多組用電設備的負荷計算
當選擇一個變電所的變壓器、開關或電纜時，就需要計算變電所多組用電設備負荷的總
功率和總電流。步驟如下：
1．計算各組的ΣPN；
2．查表選取各組的Kde、 cosφ 和tan φ。
3．計算各組的Pca 和Qca（無功功率）；
Pca=Kde ΣPN
Qca= Pcatan φ
4．計算PcaΣ 和QcaΣ。
PcaΣ = Pca1+ Pca2+ Pca3……
QcaΣ = Qca1 +Qca2 +Qca3……
5．計算Sca
2 2
? ? ? ? ca ca ca S P Q
例2-3 設例2-1 采煤工作面和例2-2 的掘進工作面由一臺變壓器供電，試計算變壓器
的總負荷。
解：已知：采煤工作面Pca1 =140.6 kW， cosφ1=0.6，tgφ1=1.33；
則Qca1= Pca1tgφ1=140.6*1.33=187 kvar 千乏
掘進工作面Pca2 =58 kW，cosφ2=0.6，tgφ2=1.33。
則Qca2= Pca2tgφ2=58*1.33=77 kvar
PcaΣ = Pca1+ Pca2=140.6+58=198.6 kW
QcaΣ = Qca1 +Qca2 =187+77=264 kvar
S P Q2 198.62 2642 330
ca
2
ca ? ca? ? ? ? ? ? kVA
需選用400kVA 的KBSG-400/6/0.693 礦用隔爆型干式變壓器。
二、功率因數(shù)補償電容計算
1.提高功率因數(shù)的意義
由于工礦企業(yè)使用大量的感應電動機和變壓器等用電設備，因此供電系統(tǒng)除供給有功功
率外，還需供給大量的無功功率，造成企業(yè)的功率因數(shù)偏低，一般只有0.7 左右。功率因數(shù)
偏低，會增大負荷電流，增大損耗，占用設備容量。我國電力部門實行電費獎懲制度，一般
對于cos? ? 0.9 的用戶給予獎勵，而對于cos? ? 0.9 的用戶給予罰款。為此必須提高工礦
企業(yè)用戶的功率因數(shù)。
2.提高功率因數(shù)的方法
目前工礦企業(yè)廣泛采用并聯(lián)電容器進行無功功率的補償。
１．電容器補償容量的計算
設補償前負荷的有功功率為Pca ，功率因數(shù)角為?1 ，補償后功率因數(shù)角要求達到? 2 ，
則所需補償電容器容量QC 為
QC ? Pca(tan?1 ? tan? 2 ) （2-8）
2．電容器臺（柜）數(shù)的確定
電容器的額定電壓應當與其接入的電網工作電壓相適應，由于電容器實際補償容量與其
工作電壓的平方成正比，因而電容器臺數(shù)N 可按下式計算：
每相所需電容器臺數(shù)為：
c
c
3q
n ? Q
（2-10）
式中 qc ——單臺電容器的額定容量，kvar；
由于電容器一般分為兩組，分別接在兩段母線上，因而n 應取與計算值相等或稍大的偶
數(shù)。
當選擇自動補償電容柜時，只要選擇電容柜的容量大于QC 即可。
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