2电力负荷计算

本章介绍计算负荷的意义及计算目的，介绍本章介绍计算负荷的意义及计算目的，介绍几种确定计算负荷的系数，介绍计算负荷的方法等。几种确定计算负荷的系数，介绍计算负荷的方法等。第二章第二章 工厂的电力负荷及其计算工厂的电力负荷及其计算利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。第一节第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线工厂的电力负荷与负荷曲线一一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求二二.工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制三三.负荷曲线及有关物理量负荷曲线及有关物理量一、负荷的根本概念一、负荷的根本概念学习内容：学习内容：2.为什么负荷计算？为什么负荷计算？3.负荷计算内容负荷计算内容4.电力负荷的类型电力负荷的类型“电力负荷在不同的场合可以有不同的含义，电力负荷在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。电设备或用电单位的功率或电流的大小。n供电系统电气设备选择导线、开关、变压器等供电系统电气设备选择导线、开关、变压器等n继电保护整定继电保护整定n选择仪表量程选择仪表量程n安排供电方案及系统运行方式安排供电方案及系统运行方式2.为什么要进行负荷计算？为什么要进行负荷计算？所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的根底。所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的根底。工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷安装容量：在工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷安装容量：在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，应首先计算出全部设备的实际负荷。应首先计算出全部设备的实际负荷。3.负荷计算的主要内容负荷计算的主要内容1求计算负荷：即正常工作时的实际最大负荷。求计算负荷：即正常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。选择设备其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。选择设备2求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。校验设备器和保护元件等。校验设备3求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等。节能措施无功补偿容量等。节能措施按用途可分为：照明负荷和动力负荷按用途可分为：照明负荷和动力负荷按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷民用电荷民用电电力负荷设备按工作制的分类电力负荷设备按工作制的分类长期连续工作制长期连续工作制短时工作制短时工作制 这类设备的工作时间较短，而停这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。歇时间相对较长。断续周期工作制断续周期工作制4.电力负荷的类型电力负荷的类型生产加工机械的拖动设备；生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电焊、电镀设备；电热设备；电热设备；照明设备。照明设备。1、工厂常用用电设备类型、工厂常用用电设备类型二、工厂用电设备的工作制二、工厂用电设备的工作制p 生产机械的拖动设备生产机械的拖动设备 机床设备机床设备起重运输设备起重运输设备功能功能金属切削金属切削金属压力加工金属压力加工功能功能起吊搬运物料起吊搬运物料运输客货运输客货车床车床铣床铣床刨床刨床钻床钻床磨床磨床组合机床组合机床镗床镗床冲床冲床锯床锯床剪床剪床砂轮机砂轮机吊车吊车行车行车输送机输送机电梯电梯自动扶梯自动扶梯生产机械的生产机械的拖动设备拖动设备p 电焊和电镀设备电焊和电镀设备 电电焊焊设设备备n电焊机的工作特点是：电焊机的工作特点是：n1工作方式呈一定的周期性，工作时间和停歇工作方式呈一定的周期性，工作时间和停歇时间相互交替。时间相互交替。n2功率较大。功率较大。n3功率因数很低。功率因数很低。n4一般电焊机的配置不稳定，经常移动。一般电焊机的配置不稳定，经常移动。电电镀镀设设备备p 电热设备电热设备 n电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：n1工作方式为长期连续工作方式。工作方式为长期连续工作方式。n2电力装置一般属二级或三级负荷。电力装置一般属二级或三级负荷。n3功率因数都较高，小型的电热设备可功率因数都较高，小型的电热设备可到达到达1。电阻加热炉电阻加热炉电弧炉电弧炉感应炉感应炉其它电热设备其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理主要用于熔炼和金属材料热处理红外线加热、微波加热和等离子加热等红外线加热、微波加热和等离子加热等p 照明设备照明设备 n常用照明设备常用照明设备白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。化物灯和单灯混光灯等。n照明设备的工作特点：照明设备的工作特点：n1工作方式属长期连续工作方式。工作方式属长期连续工作方式。n2除白炽灯、卤钨灯的功率因数为除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的外，其它类型的灯具功率因数均较低。灯具功率因数均较低。n3照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。2 2、工厂用电设备的工作制、工厂用电设备的工作制 长期连续工作制设备长期连续工作制设备短时工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备断续周期工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时能长期连续运行，每次连续工作时间超过间超过8 8小时，运行时负荷比较稳定。小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。机、电炉等。这类设备的工作时间较短，停歇时这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机间较长。如：金属切削用的辅助机械械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置速移动装置)、水闸用电动机等。、水闸用电动机等。这类设备的工作呈周期性，时而工作这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如起重机、电停歇时间有一定比例。如起重机、电焊机、电梯等焊机、电梯等%100%1000tttTt21通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示负荷持续率或称暂载率来表示负荷持续率或称暂载率 工作时间工作时间停歇时间停歇时间同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。在计算其设备容量时，必须先转换到是不同的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的一个统一的 下。下。2121PP率的换算公式为不同负荷持续率下，功例如某设备在时例如某设备在时11的设备容量为的设备容量为P1,P1,那么该设备在那么该设备在22时的时的设备容量设备容量P2P2为多少呢为多少呢?这就需要进行这就需要进行“等效换算等效换算,即按即按同一周期内相同发热条件来进行换算。同一周期内相同发热条件来进行换算。三、负荷曲线绘制及有关物理量三、负荷曲线绘制及有关物理量1 1、什么是负荷曲线？、什么是负荷曲线？电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学手段，可用来预测负荷变化趋势。手段，可用来预测负荷变化趋势。2 2、负荷曲线用途、负荷曲线用途确定系统运行方式确定系统运行方式安排供电方案安排供电方案安排设备检修方案安排设备检修方案1 1按负荷性质分按负荷性质分有功负荷曲线有功负荷曲线无功负荷曲线无功负荷曲线2)2)按负荷变动的时间分按负荷变动的时间分日负荷曲线日负荷曲线(24h)(24h)冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线年负荷曲线年负荷曲线8760h8760h月负荷曲线月负荷曲线3 3按负荷对象分按负荷对象分 工厂的负荷曲线工厂的负荷曲线 车间的负荷曲线车间的负荷曲线 某类设备的负荷曲线某类设备的负荷曲线3 3、负荷曲线分类、负荷曲线分类4 4、日负荷曲线的绘制、日负荷曲线的绘制 24 24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变绘制的方法绘制的方法 1 1以某个监测点为参考点，在以某个监测点为参考点，在24h24h中各个时刻记录有功功中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。(2)通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔一般为半小时将其读数记录下来，一般为半小时将其读数记录下来，求出求出0.5h的平均功率，的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。负荷曲线。意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。l日负荷曲线的绘制日负荷曲线的绘制 负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小功率时间，纵坐标表示负荷大小功率kWkW、kvarkvar。日有功负荷曲线日有功负荷曲线依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线梯形负荷曲线梯形负荷曲线年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年负荷持续时间曲线。年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年负荷持续时间曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月或逐日电力系统最大负荷的变化。月或逐日电力系统最大负荷的变化。年负荷持续时间曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷年负荷持续时间曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。需变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。需借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。5、年负荷曲线：代表用户全年、年负荷曲线：代表用户全年8760h)内内用电负荷变化规律用电负荷变化规律又称年每日最大负荷曲线又称年每日最大负荷曲线年负荷曲线年负荷曲线年负荷持续时间曲线，年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时与对应的负荷持续时间全年按间全年按8760h计计的关系。的关系。年每日最大负荷曲线，年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘半小时平均负荷来绘制的。制的。这种曲线的负荷从大到小依次排列这种曲线的负荷从大到小依次排列 专用来确定经济运行方式用的专用来确定经济运行方式用的 图图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制a)夏日负荷曲线夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线冬日负荷曲线 c)年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中注意横坐以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中注意横坐标最大值为标最大值为8760h年最大负荷年最大负荷PmaxPmax也称为半小时最大负荷也称为半小时最大负荷P30 P30 年负荷持续时间曲线上的最大负荷，年负荷持续时间曲线上的最大负荷，它是全年中负荷最它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30P30。(不是偶不是偶然出现，一年至少然出现，一年至少2-32-3次次年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时TmaxTmax假想时间假想时间(用电负荷均衡性用电负荷均衡性标志，越大越好标志，越大越好)假设负荷按最大负荷假设负荷按最大负荷PmaxPmax持续运行时，在此时间内电力持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。6、与负荷曲线及其计算的物理量、与负荷曲线及其计算的物理量一班制工厂Tmax约为18003000h，两班制工厂Tmax约为35004800h,三班制工厂Tmax约为50007000h，居民用户Tmax约为12002800h。maxmaxPWTa它与工厂的生产班制有关它与工厂的生产班制有关 n平均负荷平均负荷P Pavav和年平均负荷和年平均负荷 平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率tWPtav 年平均负荷年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。8760aavWPWa表示全年实际消耗的电能 时间t内消耗的电能为Wt l负荷系数负荷系数:又称负荷率又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有是指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数功负荷系数KaLKaL和无功负荷系数和无功负荷系数KrLKrL，即，即 有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82 对于单个用电设备或用电设备组，对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数负荷系数是指设备的输出功率是指设备的输出功率P P和设备额定容量和设备额定容量P PN N之比值，即之比值，即 它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。第二节第二节 三相用电设备组计算负荷确实定三相用电设备组计算负荷确实定 计算负荷计算负荷(calculated load)(calculated load)，是通过统计计算求出的，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。计算负荷计算负荷-等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应相等。相等。计算负荷是供电设计计算的根本依据。工程上常取半计算负荷是供电设计计算的根本依据。工程上常取半小时平均最大负荷小时平均最大负荷P30P30亦即年最大负荷亦即年最大负荷PmaxPmax作为计算作为计算负荷。负荷。负荷计算负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。P30-负荷的有功计算负荷负荷的有功计算负荷 (单位单位kW)Q30-负荷的无功计算负荷负荷的无功计算负荷 (单位单位kvar)S30-负荷的视在计算负荷负荷的视在计算负荷 (单位单位kVA)I30-负荷的计算电流负荷的计算电流 (单位单位A)n负荷计算统计方法负荷计算统计方法一、估算法确定计算负荷一、估算法确定计算负荷 1.1.单位产品耗电量法单位产品耗电量法 估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、二项式法等负荷计算方法。二项式法等负荷计算方法。某车间或企业的年产量某车间或企业的年产量A A和每一产品的单位耗电量和每一产品的单位耗电量a,a,那么企业全年电能那么企业全年电能WaWa为：为：Wa=aA Wa=aA有功计算负荷为：有功计算负荷为：max30TWPa需要系数法需要系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。确定的，适用于变、配电所的负荷计算。二、按需要系数法确定计算负荷二、按需要系数法确定计算负荷2.2.车间生产车间生产面积负荷密度法面积负荷密度法车间生产面积车间生产面积S Sm2m2和负荷密度指标和负荷密度指标kW/m2kW/m2时，时，车间平均负荷为：车间平均负荷为：Pav=S Pav=S 负荷密度指标查表，负荷密度指标查表，S S表示车间面积。表示车间面积。(一一)根本公式根本公式 用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷大负荷P30，如以下图所示。用电设备组的设备容量，如以下图所示。用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组，是指用电设备组所有设备不含备用的设备的额定容量所有设备不含备用的设备的额定容量PN 之和，即之和，即Pe PN。而设备。而设备的额定容量的额定容量PN 是设备在额定条件下的最大输出功率出力。但是用电设是设备在额定条件下的最大输出功率出力。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为应为30LeeWLK KPP 需要系数法需要系数法需要系数需要系数1eWLKK需要需要系数系数同时系数同时系数K：并并非供电范围内的非供电范围内的所有用电设备都所有用电设备都会同时投入使用会同时投入使用负荷系数负荷系数KL：并并非投入使用的所有非投入使用的所有电气设备任何时候电气设备任何时候都会满载运行都会满载运行电气设备的平均效电气设备的平均效率率e：电气设备额电气设备额定功率与输入功率定功率与输入功率不一定相等不一定相等 注：注：工程实际中，很难通工程实际中，很难通过过Kd的表达式来求得需要的表达式来求得需要系数，一般都是通过查表系数，一般都是通过查表求得其经验值求得其经验值线路的平均效率线路的平均效率W1：考：考虑直接向电气设备配电的虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定向设备提供的功率不一定相同相同dK 由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小于乘以一个小于1 1的系数，叫做需要系数，用的系数，叫做需要系数，用K Kd d表示。表示。n 需要系数需要系数K Kd d 需要系数法需要系数法 p需要系数法需要系数法 edPKP30eiePP需要系数需要系数用 电 设 备用 电 设 备组 所 有 设组 所 有 设备 容 量 之备 容 量 之和和每组用电设备每组用电设备的设备容量的设备容量nieidPKP130表表1 1 各用电设备组的需要系数各用电设备组的需要系数K Kd d及功率因数及功率因数 用电设备组名称 需要系数Kd 二项式系数 最大容量设备台数 功率因数ab小批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床 0.160.20.18.250.250.30.30.35 0.140.140.240.26 0.40.50.40.5 5555 0.50.50.60.65 1.731.731.331.17 通风机、水泵、空压机 0.70.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75 非联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械0.50.60.650.7 0.40.6 0.20.2 55 0.750.75 0.880.88 锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车铸造车间吊车0.10.150.150.25 0.060.09 0.20.3 33 0.50.5 1.731.73 costan自动装料电阻炉非自动装料电阻炉小型电阻炉、干燥箱0.750.80.650.750.7 0.70.70.7 0.30.3 22 0.950.951.0 0.330.330 高频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）电弧熔炉0.80.80.9 0.60.350.87 1.332.680.57 点焊机、缝焊机对焊机0.350.35 0.60.71.331.02 自动弧焊变压器单头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器0.50.350.4 0.40.350.35 2.292.682.68 厂房、办公室、实验室照明变配电室、仓库照明生活照明室外照明0.810.50.70.60.81 1.01.01.01.0 0000 需需要要系系数数法法求求解解用用电电设设备备组组的的计计算算负负荷荷n1对对12台用电设备宜取台用电设备宜取n (2)用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 n有功计算负荷：有功计算负荷：n n无功计算负荷：无功计算负荷：n 1dKedPKP30tan3030PQ视在计算负荷：视在计算负荷：计算电流：计算电流：23023030QPSNUSI33030ePP 30例2-1 解此机床组电动机的总容量为解此机床组电动机的总容量为 例例2-12-1某机修车间的金属切削机床组，拥有电压某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V380V的的三相电动机三相电动机3kW173kW17台，台，7.5kW37.5kW3台，台，4kW84kW8台，台，1.5kW101.5kW10台。试用需台。试用需要系数法确定其计算负荷。要系数法确定其计算负荷。查表查表1“小批生产的金属冷加工机床电动机项得小批生产的金属冷加工机床电动机项得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得。因此可得 Pe 7.5 kW34 kW83kW171.5kW10N.iP=120.5 kW3048.273.230.38kVAIAkV3024.11.7341.7 varQkWk3024.148.20.5kWSkVA300.2 120.524.1PkWkW通过上例看出：通过上例看出：1 1如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际上是该车间的低压进线的计算负荷。上是该车间的低压进线的计算负荷。2 2计算某一个设备组设备容量的方法，为多组设备的计计算某一个设备组设备容量的方法，为多组设备的计算提供根底。算提供根底。二设备容量的计算二设备容量的计算 1.1.长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短期工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的铭牌额定功率之和，即的铭牌额定功率之和，即 Pe=PPe=PN N 2.2.断续工作制的用电设备断续工作制的用电设备 断续工作制的设备容量是指不同负荷持续率的额定断续工作制的设备容量是指不同负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。功率换算到统一的负荷持续率下的功率。对电焊机设备，应统一换算到对电焊机设备，应统一换算到=100%=100%，换算公式为：，换算公式为：NNNNNeSPPcos1003-3 电焊机设备电焊机设备设备铭牌额定容量设备铭牌额定容量设备铭牌功率因数设备铭牌功率因数对起重电动机应统一换算到对起重电动机应统一换算到=25%=25%，换算公式为：，换算公式为：NNNNePPP22532起重电动机起重电动机(吊车电动机吊车电动机)换算后设换算后设备容量备容量换算前设换算前设备铭牌额定功备铭牌额定功率率设备铭牌暂载设备铭牌暂载率率2.2.需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大,因此因此,计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否那么将造成错误。状态，否那么将造成错误。例如机修车间的代表性金属切削机床电动机，应例如机修车间的代表性金属切削机床电动机，应属小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是属小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，而机修不可能是大批生产。又如压塑机，拉冷加工，而机修不可能是大批生产。又如压塑机，拉丝机和锻锤等，应属于热加工机床。再如起重机，行丝机和锻锤等，应属于热加工机床。再如起重机，行车，电葫芦，卷扬机等，实际上都属于吊车类。车，电葫芦，卷扬机等，实际上都属于吊车类。注意点：注意点：1.1.需要系数一般比较低，宜适当取大。需要系数一般比较低，宜适当取大。3.3.设备容量不含备用设备的容量，而且此容量的计算设备容量不含备用设备的容量，而且此容量的计算与设备工作制有关。与设备工作制有关。在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数 。pKqK95.085.0pK0.900.97qK(三三)多组用电设备计算负荷确实定多组用电设备计算负荷确实定对车间干线，取对车间干线，取 ，对低压母线，分两种情况对低压母线，分两种情况 (1)由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时，取由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时，取 (2)由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取 0.80 0.90pK0.85 0.95qK95.090.0pK97.093.0qK应用范围应用范围 K 确定车间变电所低压线路最大负荷确定车间变电所低压线路最大负荷 冷加工车间冷加工车间 热加工车间热加工车间 动力站动力站 0.70.80.70.90.81.0 确定配电所母线的最大负荷确定配电所母线的最大负荷 负荷小于负荷小于5000kW 计算负荷小于计算负荷小于500010000kW 计算负荷大于计算负荷大于10000kW 0.91.00.850.8 表表2 需要系数法的同时系数需要系数法的同时系数K 值值 总的有功计算负荷：总的有功计算负荷：总的无功计算负荷：总的无功计算负荷：ipPKP3030iqQKQ3030总的视在计算负荷：总的视在计算负荷：总的计算电流：总的计算电流：23023030QPSNUSI33030多多组组用用电电设设备备的的计计算算负负荷荷 注意：注意：总的视在总的视在计算负荷和计算计算负荷和计算电流不能用各组电流不能用各组的视在计算负荷的视在计算负荷或计算电流之和或计算电流之和乘以乘以K来计算。来计算。例例2-2 某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台，4kW3台，2.2 kW7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。解：解：先求各组的计算负荷 (1)金属切削机床组 查附录表1，取 故 (2)通风机组 查附录表1，取 故 0.2,cos0.5,tan1.73dK30(1)0.2 5010PkWkWvar3.1773.110)1(30kkWQ0.8,cos0.8,tan0.75dK30(2)0.8 32.4PkWkW30(2)2.40.751.8 varQkWk (3)电阻炉 查附录表1，取 0.7,cos1,tan0dK30(3)0.721.4PkWkW30(3)0Q故 因此总的计算负荷为（取 ）0.95,0.97pqKK300.95(102.4 1.4)13.1PkWkW300.97(17.3 1.8)var18.5 varQkk223013.118.522.7SkVAkVA3022.734.530.38kVAIAkV34.522.718.513.1 取19.113.85523车间总计01.4010.721电阻炉31.82.40.750.80.832通风机217.3101.730.50.25020切削机床1计 算 负 荷 需要系数容 量 台数n设备名称 序号kWPe/dKcostankWP/30var/30kQkVAS/30AI/300.95,0.97pqKK表表2-1 例例2-2的电力负荷计算表的电力负荷计算表（按需要系数法）在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。n例例 2-3某小批量生产车间某小批量生产车间380V380V线路上接有金属切削机床线路上接有金属切削机床共共2020台其中台其中10.5kW-410.5kW-4台，台，7.5kW-87.5kW-8台，台，5kW-85kW-8台，台，车间有车间有380V380V电焊机电焊机2 2台每台容量台每台容量20kVA20kVA，车间有吊车，车间有吊车1 1台台11kW11kW，试计算此车间的计算负荷。，试计算此车间的计算负荷。%65N5.0cosN%25N解：解：1 1金属切削机床组的计算负荷金属切削机床组的计算负荷 查表查表1 1取需要系数和功率因数为：取需要系数和功率因数为：73.1tan 5.0cos 2.0，dKkW4.281422.0)1(30Pvark1.494.2873.1)1(30QkVA8.561.494.2822)1(30SA3.8638.038.56)1(30I所以，有所以，有 Pe 10.5 kW47.5 kW85kW8142kWN.iP2 2电焊机组的计算负荷电焊机组的计算负荷查表查表1 1取需要系数和功率因数为：取需要系数和功率因数为：68.2tan 35.0cos 35.0，dKkW6.51.1635.0)2(30Pkvar0.1568.26.5)2(30QkVA0.160.156.522)2(30SA3.2438.0316)2(30IkW1.16cos222NNNNNSPPe3 3吊车组的计算负荷吊车组的计算负荷查表取需要系数和功率因数为查表取需要系数和功率因数为73.1tan 5.0cos 15.0，dK)kW(11)3(30一台ePPvark03.1973.111)3(30QkVA2203.191122)3(30SA47.3338.0*322)3(30I4 4全车间的总计算负荷全车间的总计算负荷 根据表根据表2-82-8，取同时系数，取同时系数 ，所以全车间的，所以全车间的计算负荷为：计算负荷为：8.0KkW36)116.54.28(8.030eiPKPvark504.66)03.19151.49(8.030eiqQKQkVA75504.66362230SA08.11438.037530I 一机修车间的一机修车间的380V线路上，接有金属切线路上，接有金属切削机床电动机削机床电动机20台共台共50kW，其中较大容，其中较大容量电动机有量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW2台；电阻台；电阻炉炉1台台2kW。试求计算负荷设同时系数。试求计算负荷设同时系数Kp、Kq均为均为0.9。n例例 2-4(练习练习)解解:(1)冷加工机床：查表冷加工机床：查表1可得可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73 Pca1=Kd1Pe1=0.250=10kW Qca1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar(2)通风机：通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pca2=Kd2Pe2=0.82.4=1.92kW Qca2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar (3)电阻炉：因只电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量台，故其计算负荷等于设备容量 Pca3=Pe3=2kW Qca3=0 (4)车间计算负荷：车间计算负荷：Pca=Kp(Pca1+Pca2+Pca3)=0.9(10+1.92+2)=12.53例例2-5 2-5 某某380V380V线路上，接有水泵电动机线路上，接有水泵电动机15kW15kW以下以下3030台共台共205kW205kW，另有通风机，另有通风机2525台共台共45kW45kW，电焊机，电焊机3 3台共台共10.5kW10.5kW=65%=65%。试确定线路上总的计算负荷。试确定线路上总的计算负荷。解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷Q 301 P301 tan 164kW0.75=123kvar 1水泵电动机组查表水泵电动机组查表1得得Kd=0.70.8(取取0.8，cos0.8，tan0.75，因此，因此 2.通风机组查表通风机组查表1得得Kd=0.70.8取取0.8，cos=0.8,tan=0.75,因此因此 P 302=0.845kW=36kW Q 302=36kW0.75=27kvarP30(1)=Kd1Pe10.8205kW=164kW 3.电焊机组查表电焊机组查表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。P 303=0.358.46kW=2.96kW P300.95(164362.96)kW=192.81kW Q300.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷取总计算负荷取KpKp0.950.95，Kq Kq0.97 0.97 为为 S30=246.26kVAI30=246.26kVA/(0.38kV)=374.2A 22192.81153.203Q 303=2.96kW2.68=7.94kvar65%100%在在100%下的设备容量：下的设备容量：Pe=10.5 =8.46kW。式中bPe(二项式第一项)表示设备组的平均功率，其中Pe 是用电设备组的设备总容量，其计算方法如前需要系数法所述；cPx(二项式第二项)表示设备组中x 台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px 是x 台最大容量的设备总容量；b、c 是二项式系数。附录表1中也列有部分用电设备组的二项式系数b、c 和最大容量的设备台数x 值，供参考。但必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n 少于附录表1中规定的最大容量设备台数x 的2倍，即nS30(2)，因此在未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kVA（参看附录表5）。这时变电所低压侧的功率因数为(2)无功补偿容量 按规定变电所高压侧的 ，考虑到变压器的无功功率损耗QT 远大于其有功损耗PT，一般 ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取 。要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为 cos0.9(4 5)TTQP(2)cos0.92650(tanarccos0.63tanarccos0.92)var525 varCQkk(2)cos650/10310.63530 varCQk取kVAkVAS103180065022230）（(3)补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 因此补偿后变压器容量可改选为800kVA，比补偿前容量减少450kVA。变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数为 ，满足要求。由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使工厂取得可观的经济效果。2230(2)650(800530)704SkVAkVA2230(1)657305724SkVAkVA30(1)30(1)cos/657/7240.907PSkWkVASPT770401.001.0)2(30var3570405.005.0)2(30kkVASQTkWkWkWP6577650)1(30var305var35var)530800()1(30kkkQ工厂的年耗电量可用工厂的年产量和单位产品耗电量进行估算，如前面式2-35所示。工厂年耗电量较精确的计算，可利用工厂的有功和无功计算负荷P30与Q30，即 年有功电能消耗量 年无功电能消耗量式中为年平均有功负荷系数，一般取0.70.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82；T 为年实际工作小时数，按每周五个工作日计，一班制可取2000h，两班制可取4000h，三班制可取6000h。例2-7 假设例2-6所示工厂为两班制生产，试计算其年电能消耗量。解：按式2-47和式2-48计算，取 可得工厂年有功耗电量为工厂年无功耗电量为.30p aaWP T.30q aaWQ T0.7,0.8,4000,aThhkWhkWWap61085.140006617.0hkhkWaqvar10998.04000var3128.06 二二.工厂年耗电量的计算工厂年耗电量的计算尖峰电流尖峰电流peak current是指持续时间是指持续时间12s的短时最大电流。的短时最大电流。尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自启动条件等。动机自启动条件等。用电设备尖峰电流的计算用电设备尖峰电流的计算 (一一)单台用电设备尖峰电流的计算单台用电设备尖峰电流的计算 单台用电设备的尖峰电流就是其启动电流单台用电设备的尖峰电流就是其启动电流starting current，因，因此尖峰电流为此尖峰电流为 式中式中 IN 为用电设的备额定电流；为用电设的备额定电流；Ist 为用电设备的启动电流；为用电设备的启动电流；Kst 为用为用电设备的启动电流倍数，笼型电动机为电设备的启动电流倍数，笼型电动机为Kst 57，绕线转子电动机，绕线转子电动机Kst 23，直流电动机，直流电动机Kst=1.7，电焊变压器，电焊变压器Kst 3。pkststNIIK I第五节第五节 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算(二二)多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备尖峰电流的计算 引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算：引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算：或或式中式中 和和(Ist-IN)max 分别为用电设备中启动电流与额定电流之分别为用电设备中启动电流与额定电流之差为最大的那台设备的启动电流及其启动电流与额定电流之差；差为最大的那台设备的启动电流及其启动电流与额定电流之差；为将启动电流与额定电流之差为最大的那台设备除外的其他为将启动电流与额定电流之差为最大的那台设备除外的其他n-1台设备的额定电流之和；台设备的额定电流之和；K为上述为上述n-1台设备的同时系数，按台数多少选取，一般取台设备的同时系数，按台数多少选取，一般取0.71；I30 为全部设备投入运行时线路的计算电流。为全部设备投入运行时线路的计算电流。1.max1npkN istiIKII30max()pkstNIIII11niiNImaxstI 例例2-8 有一有一380V三相线路，供电给表三相线路，供电给表2-4所示所示4台电动台电动机。试计算该线路的尖峰电流。机。试计算该线路的尖峰电流。M4M3M2M1193.21973540.6启动电流 Ist/A27.635.855.8额定电流 IN /A电动机参数 解解:由表由表2-4可知，电动机可知，电动机M4的的I IstI IN 193.2A193.2A27.6A27.6A165.6A165.6A 为最大，为最大，因此按式因此按式(2-50)计算计算(取取K=0.9)得线路的尖峰电流得线路的尖峰电流0.9(5.8 5 35.8)193.2235pkIAAA 表2-4 例2-8 的负荷资料作业：习题作业：习题2-2，2-5，题中同时系数均取题中同时系数均取0.9 2-8，2-9