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2025年供配电负荷计算电气工程试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 以下哪种负荷属于一级负荷？
A. 一般的照明负荷
B. 医院的手术室
C. 商场的空调负荷
D. 办公室的电脑负荷
答案：B
解析：一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡，或将损坏主要设备且长期难以修复，或对国民经济带来巨大损失的负荷。医院的手术室属于此类，一旦停电会严重危及病人生命。

2. 计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应（ ）。
A. 不等
B. 相等
C. 有时相等有时不等
D. 无法比较
答案：B
解析：计算负荷是根据电气设备的发热原理，通过计算得出的一个假想负荷，其热效应与实际变动负荷产生的最大热效应相等，用于选择电气设备和进行电力系统设计。

3. 确定计算负荷的方法有（ ）。
A. 二项式法
B. 单位面积功率法
C. 利用系数法
D. 以上都是
答案：D
解析：确定计算负荷的方法有多种，二项式法考虑了设备台数对计算负荷的影响；单位面积功率法适用于一些按面积计算负荷的场所；利用系数法通过统计和分析设备的运行情况来确定计算负荷。

4. 某车间有一台电动机，其铭牌功率为 10kW，额定效率为 0.85，该电动机的计算功率为（ ）kW。
A. 10
B. 11.76
C. 8.5
D. 9.5
答案：B
解析：计算功率 = 铭牌功率÷额定效率 = 10÷0.85≈11.76kW。

5. 对于三相平衡负荷，其计算电流公式为（ ）。（P 为有功功率，U 为线电压）
A. \(I=\frac{P}{\sqrt{3}U}\)
B. \(I=\frac{P}{U}\)
C. \(I=\frac{P}{3U}\)
D. \(I=\frac{\sqrt{3}P}{U}\)
答案：A
解析：三相平衡负荷计算电流公式为 \(I=\frac{P}{\sqrt{3}U}\)，这是根据三相电路功率计算公式推导得出的。

6. 尖峰电流是指持续时间（ ）的短时最大负荷电流。
A. 1～2s
B. 5～10s
C. 10～15s
D. 15～20s
答案：A
解析：尖峰电流是持续时间 1～2s 的短时最大负荷电流，用于校验电动机的启动能力等。

7. 某照明线路，已知线路电压损失为 5%，线路电阻为 2Ω，该线路的功率损耗为（ ）。（设线路为纯电阻电路）
A. 10W
B. 20W
C. 50W
D. 100W
答案：C
解析：根据功率损耗公式\(\Delta P=\frac{\Delta U^{2}}{R}\)，已知\(\Delta U = 5\%U\)（设\(U = 100V\)），\(R = 2Ω\)，则\(\Delta P=\frac{(0.05\times100)^{2}}{2}=50W\)。

8. 无功功率的单位是（ ）。
A. 瓦特
B. 乏
C. 千瓦
D. 伏安
答案：B
解析：无功功率的单位是乏（var），瓦特是有功功率单位，千瓦是有功功率常用单位，伏安是视在功率单位。

9. 提高功率因数的目的是（ ）。
A. 提高设备利用率
B. 降低电能损耗
C. 提高供电质量
D. 以上都是
答案：D
解析：提高功率因数可以使发电设备能更充分地利用，减少线路上的电能损耗，同时改善电压质量，提高供电质量。

10. 某工厂的计算有功功率为 500kW，功率因数为 0.8，若要将功率因数提高到 0.95，需要补偿的无功功率为（ ）kvar。
A. 100
B. 150
C. 200
D. 250
答案：B
解析：先根据公式\(Q_1 = P(tan\varphi_1 - tan\varphi_2)\)计算，\(\varphi_1 = arccos0.8\)，\(\varphi_2 = arccos0.95\)，\(P = 500kW\)，经计算可得\(Q_1 = 150kvar\)。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）
1. 电力负荷按其对供电可靠性的要求可分为（ ）、（ ）和（ ）三级。
答案：一级负荷、二级负荷、三级负荷
解析：这是电力负荷分类的基本内容，一级负荷可靠性要求最高，二级负荷次之，三级负荷相对较低。

2. 计算负荷是通过计算得到的、用来按发热条件选择导体和电器的一个（ ）负荷值。
答案：假想的持续性
解析：如前面所述，计算负荷是假想的，用于电气设备选择的重要参数。

3. 设备容量是指设备的（ ）功率。
答案：额定
解析：设备容量就是设备铭牌上标注的额定功率。

4. 二项式法计算负荷公式中的\(bP_{e}\)表示（ ）。
答案：附加负荷
解析：\(bP_{e}\)是二项式法计算负荷公式中的一部分，代表附加负荷。

5. 在三相四线制电路中，线电压与相电压的关系是（ ），线电流与相电流的关系是（ ）。
答案：\(U_{线}=\sqrt{3}U_{相}\)、\(I_{线}=I_{相}\)
解析：这是三相四线制电路中电压和电流的基本关系。

6. 尖峰电流主要用来校验电动机的（ ）和（ ）等。
答案：启动能力、熔断器的熔断电流
解析：尖峰电流在电动机启动等方面有重要校验作用。

7. 功率因数是指（ ）与（ ）的比值。
答案：有功功率、视在功率
解析：功率因数的定义就是有功功率与视在功率的比值。

8. 无功功率补偿的基本原理是在感性负载两端并联适当的（ ），利用其（ ）来抵消感性负载的（ ）。
答案：电容器、容性电流、感性电流
解析：通过并联电容器进行无功功率补偿的原理。

9. 某线路的有功功率为 80kW，无功功率为 60kvar，则该线路的视在功率为（ ）kVA。
答案：100
解析：根据视在功率公式\(S=\sqrt{P^{2}+Q^{2}}\)，计算可得\(S=\sqrt{80^{2}+60^{2}} = 100kVA\)。

10. 工厂车间的通风机属于（ ）负荷类型。
答案：三级
解析：通风机不属于对供电可靠性要求高的负荷，一般属于三级负荷。

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）
1. 简述确定计算负荷的意义。
答案：确定计算负荷是供配电系统设计的重要环节。它为合理选择电气设备提供依据，使所选设备在正常运行时能满足实际负荷需求，避免设备过载或欠载运行。确定计算负荷有助于合理规划电力系统，包括变压器容量选择、线路导线截面选择等，保证电力系统安全、可靠、经济运行。同时，准确的计算负荷能为电力系统的节能降耗提供参考，优化系统运行方式，提高能源利用效率。
解析：从电气设备选择、电力系统规划以及节能降耗等多方面阐述确定计算负荷的意义。

2. 说明利用系数法确定计算负荷的步骤。
答案：首先，收集车间内各类设备的额定功率\(P_{e}\)。然后，根据设备的工作制度和运行特性，统计出不同设备组在最大负荷班内的工作时间\(t\)。接着，通过调查和分析，确定各设备组的利用系数\(K_{L}\)。利用公式\(P_{30}=K_{L}\sum_{i = 1}^{n}P_{e}\)计算出设备组的计算负荷\(P_{30}\)。对于三相负荷，还需根据设备的连接方式计算线电流等参数。
解析：详细说明了利用系数法确定计算负荷从收集数据到计算负荷的具体步骤。

3. 提高功率因数有哪些方法？
答案：提高功率因数的方法主要有：合理选择电动机等感性负载，使其额定功率与实际负载相匹配，避免大马拉小车现象，减少不必要的无功损耗。在感性负载两端并联电容器进行无功补偿，利用电容器的容性电流抵消感性负载的感性电流，从而提高功率因数。采用同步电动机代替异步电动机，同步电动机可以通过调节励磁电流来改善功率因数。对电力系统进行合理的无功功率规划和分配，采用无功功率补偿装置集中补偿或分散补偿，优化电网运行方式，提高整个系统的功率因数。
解析：从设备选型、无功补偿装置应用以及电力系统运行规划等方面介绍提高功率因数的方法。

四、计算题（每题 10 分，共 20 分）
1. 某车间有一台电动机，其铭牌功率为 7.5kW，额定效率为 0.88，功率因数为 0.85，该车间还有照明灯具共 10kW（均为白炽灯），采用三相四线制供电，线电压为 380V。试计算该车间的计算有功功率、计算无功功率、计算视在功率和计算电流。
答案：
电动机计算功率：\(P_{1}=\frac{7.5}{0.88}\approx8.52kW\)
照明灯具计算功率：\(P_{2}=10kW\)
计算有功功率：\(P_{30}=P_{1}+P_{2}=8.52 + 10 = 18.52kW\)
电动机无功功率：\(Q_{1}=P_{1}(tan\varphi - 1)=8.52(tan(arccos0.85)-1)\approx5.38kvar\)
计算无功功率：\(Q_{30}=Q_{1}=5.38kvar\)
计算视在功率：\(S_{30}=\sqrt{P_{30}^{2}+Q_{30}^{2}}=\sqrt{18.52^{2}+5.38^{2}}\approx19.28kVA\)
计算电流：\(I_{30}=\frac{S_{30}}{\sqrt{3}U}=\frac{19.28}{\sqrt{3}\times0.38}\approx29.3A\)
解析：先分别计算电动机和照明灯具的计算功率，得到总的计算有功功率；再计算电动机的无功功率，此为总的计算无功功率；然后根据有功功率和无功功率计算视在功率；最后由视在功率计算计算电流。

2. 某工厂的计算有功功率为 400kW，功率因数为 0.75，现要将功率因数提高到 0.9。试计算需要补偿的无功功率。
答案：
\(\varphi_1 = arccos0.75\)，\(\varphi_2 = arccos0.9\)
\(Q = P(tan\varphi_1 - tan\varphi_2)\)
\(tan\varphi_1 = tan(arccos0.75)\approx0.88\)
\(tan\varphi_2 = tan(arccos0.9)\approx0.48\)
\(Q = 400(0.88 - 0.48)=160kvar\)
解析：先根据功率因数求出对应的相角，再利用公式计算出需要补偿的无功功率。

五、案例分析题（10 分）
某小型工厂，其供电系统如图所示。工厂内有一台 10kW 的电动机，额定效率为 0.85，功率因数为 0.8；还有照明灯具共 8kW。变压器的容量为 20kVA，线路电阻为 1Ω。已知该地区的电价为 0.6 元/kWh，无功功率补偿费用为 0.1 元/kvar。试分析该工厂供电系统存在的问题，并提出改进措施。
答案：
计算电动机计算功率：\(P_{1}=\frac{10}{0.85}\approx11.76kW\)
照明灯具计算功率：\(P_{2}=8kW\)
计算有功功率：\(P_{30}=P_{1}+P_{2}=11.76 + 8 = 19.76kW\)
电动机无功功率：\(Q_{1}=P_{1}(tan\varphi - 1)=11.