第七講 負(fù)荷計(jì)算（第二章）

當(dāng)我們?yōu)橐慌_(tái)或一組電動(dòng)機(jī)選配開關(guān)、變壓器、電纜和功率因數(shù)補(bǔ)償電容時(shí)，首先要知

道這一臺(tái)或一組電動(dòng)機(jī)的功率和電流，計(jì)算一臺(tái)或一組電動(dòng)機(jī)的功率和電流叫做負(fù)荷計(jì)算。

負(fù)荷計(jì)算是正確選擇開關(guān)、變壓器、選擇電纜截面的基礎(chǔ)。

負(fù)荷計(jì)算要計(jì)算的參數(shù)有三個(gè)：一是負(fù)荷的有功計(jì)算功率，用Pca 表示，它是負(fù)荷在運(yùn)

行時(shí)實(shí)際需要的長(zhǎng)時(shí)最大有功功率,單位是千瓦（kW）。二是負(fù)荷的視在計(jì)算功率，用Sca

表示，它是負(fù)荷在運(yùn)行時(shí)實(shí)際需要的長(zhǎng)時(shí)最大視在功率,單位是千伏安（kVA），用來(lái)選擇變

壓器容量。三是最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，用Ica 表示，它是一臺(tái)或一組電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的最

大長(zhǎng)時(shí)電流，單位是安（A），用來(lái)選擇開關(guān)和電纜截面。

一、負(fù)荷計(jì)算

下面，我們分三種情況討論負(fù)荷計(jì)算的方法：

1.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算

通常我們能夠從銘牌知道一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率PN 和額定電流IN ，則

Pca = PN

Ica = IN

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常常會(huì)只知道電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流，估算公式如下：

當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V 時(shí)， IN = 2PN

當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為660V 時(shí)， IN = 1.15PN

當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為1140V 時(shí)， IN = 0.66PN

當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為6kV 時(shí)， IN = 0.1PN

當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為10kV 時(shí)， IN = 0.058PN

公式中的PN 單位是kW。

例2-1：有一臺(tái)額定電壓為660V，額定功率為40kW 的電動(dòng)機(jī)，試估算其額定電流。

解：當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為660V 時(shí)，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(dòng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算

設(shè)一組電動(dòng)機(jī)有n 臺(tái)，每臺(tái)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(dòng)機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，一般不會(huì)同時(shí)工作，同時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)也不會(huì)同時(shí)滿

載，因此實(shí)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(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。均可由表2-2 查得。

表2-2 煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)

用電設(shè)備名稱

需用系數(shù)

Kde

功率因數(shù)

cos? tanφ sinφ 備 注

井底

車場(chǎng)

無(wú)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(wú)機(jī)組緩傾斜

工作面

0.4～0.6 0.6 1.33 0.8

有機(jī)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(jī)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(jìn)工作

面

0.3～0.4 0.6 1.33 0.8

有掘進(jìn)機(jī)時(shí)de K =0.5, cos? =0.6～

0.7

井

下

運(yùn)

輸

架線式電機(jī)車

蓄電池電機(jī)車

輸送機(jī)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(shè)備組中容量最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率；

N ? P ——用電設(shè)備組額定功率之和。

例2-2：一個(gè)緩傾斜炮采工作面，供電電壓660V,有SGB-40T 刮板輸送機(jī)5 臺(tái)，額定功

率40kW；BRW80/20 乳化液泵站2 臺(tái)（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用），額定功率30 kW；JH-8 回柱絞

車2 臺(tái)，額定功率7.5 kW，小水泵2 臺(tái)，額定功率5.5 kW，JD-11.4 調(diào)度絞車2 臺(tái)，額定

功率11.4 kW；煤電鉆2 臺(tái)，額定功率1.2 kW。試計(jì)算該工作面的負(fù)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(xí)2-1：有一個(gè)炮掘工作面，額定電壓660V,有SGB-20T 刮板輸送機(jī)4 臺(tái)，額定功率

20kW；BRW80/20 乳化液泵站2 臺(tái)（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用），額定功率30 kW；小水泵2 臺(tái)，

額定功率5.5 kW，JD-11.4 調(diào)度絞車2 臺(tái)，額定功率11.4 kW；煤電鉆1 臺(tái)，額定功率1.2 kW。

試計(jì)算該工作面的負(fù)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(shè)備的負(fù)荷計(jì)算

當(dāng)選擇一個(gè)變電所的變壓器、開關(guān)或電纜時(shí)，就需要計(jì)算變電所多組用電設(shè)備負(fù)荷的總

功率和總電流。步驟如下：

1．計(jì)算各組的ΣPN；

2．查表選取各組的Kde、 cosφ 和tan φ。

3．計(jì)算各組的Pca 和Qca（無(wú)功功率）；

Pca=Kde ΣPN

Qca= Pcatan φ

4．計(jì)算PcaΣ 和QcaΣ。

PcaΣ = Pca1+ Pca2+ Pca3……

QcaΣ = Qca1 +Qca2 +Qca3……

5．計(jì)算Sca

2 2

? ? ? ? ca ca ca S P Q

例2-3 設(shè)例2-1 采煤工作面和例2-2 的掘進(jìn)工作面由一臺(tái)變壓器供電，試計(jì)算變壓器

的總負(fù)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(jìn)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(bǔ)償電容計(jì)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(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器等用電設(shè)備，因此供電系統(tǒng)除供給有功功

率外，還需供給大量的無(wú)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(huì)增大負(fù)荷電流，增大損耗，占用設(shè)備容量。我國(guó)電力部門實(shí)行電費(fèi)獎(jiǎng)懲制度，一般

對(duì)于cos? ? 0.9 的用戶給予獎(jiǎng)勵(lì)，而對(duì)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(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。

１．電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算

設(shè)補(bǔ)償前負(fù)荷的有功功率為Pca ，功率因數(shù)角為?1 ，補(bǔ)償后功率因數(shù)角要求達(dá)到? 2 ，

則所需補(bǔ)償電容器容量QC 為

QC ? Pca(tan?1 ? tan? 2 ) （2-8）

2．電容器臺(tái)（柜）數(shù)的確定

電容器的額定電壓應(yīng)當(dāng)與其接入的電網(wǎng)工作電壓相適應(yīng)，由于電容器實(shí)際補(bǔ)償容量與其

工作電壓的平方成正比，因而電容器臺(tái)數(shù)N 可按下式計(jì)算：

每相所需電容器臺(tái)數(shù)為：

c

c

3q

n ? Q

（2-10）

式中 qc ——單臺(tái)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(yīng)取與計(jì)算值相等或稍大的偶

數(shù)。

當(dāng)選擇自動(dòng)補(bǔ)償電容柜時(shí)，只要選擇電容柜的容量大于QC 即可。