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第 一 节 工 厂 的 电 力 负 荷 与 负 荷 曲 线 一 、 工 厂 电 力 负 荷 的 分 级 及 其 对 供 电 电 源 的 要 求电 力 负 荷 :既 可 指 耗 用 电 能 的 用 电 设 备 或 用 户 ， 也 可 指 用 电 设 备 或 用 户 所 耗 用 的 功 率 或 电 流 ， 视 具 体 情 况 而 定 。第 二 章 工 厂 的 电 力 负 荷 及 其 计 算 (一 )工 厂 电 力 负 荷 的 分 级 : 工 厂 的 电 力 负 荷 ， 按GB50052-95规 定 ， 根 据 其 对 供 电 可 靠 性 的 要 求 及中 断 供 电 造 成 的 损 失 或 影 响 的 程 度 分 为 三 级 。1 一 级 负 荷 ： 中 断 供 电 将 造 成 人 身 伤 亡 者 ； 或 政 治 、经 济 上 将 造 成 重 大 损 失 者 。 在 一 级 负 荷 中 ， 特 别 重要 的 负 荷 是 指 在 中 断 供 电 时 将 发 生 中 毒 、 爆 炸 和 火灾 等 情 况 的 负 荷 ， 以 及 特 别 重 要 场 所 的 不 允 许 中 断供 电 的 负 荷 。 2 二 级 负 荷 ： 二 级 负 荷 为 中 断 供 电 将 在 政 治 、 经 济 上 造 成 较 大 损 失 者 ， 3 三 级 负 荷 ： 三 级 负 荷 为 一 般 的 电 力 负 荷 ， 重 点 ！ 1.一 级 负 荷 对 供 电 电 源 的 要 求 一 级 负 荷 属 重 要 负 荷 ， 应 有 两 个 独 立 电 源 供 电 ； 当 一 个 电 源发 生 故 障 时 ， 另 一 个 电 源 不 应 同 时 受 到 损 坏 。 一 级 负 荷 中 特 别 重 要 的 负 荷 ， 除 由 两 个 电 源 供 电 外 ， 尚 应 增设 应 急 电 源 ， 并 严 禁 将 其 它 负 荷 接 入 应 急 供 电 系 统 中 。 可 作 为应 急 电 源 的 电 源 有 ： 独 立 于 正 常 电 源 的 发 电 机 组 ； 供 电 网络 中 独 立 于 正 常 电 源 的 专 用 馈 电 线 路 ； 蓄 电 池 ； 干 电 池 。2.二 级 负 荷 对 供 电 电 源 的 要 求 二 级 负 荷 也 属 重 要 负 荷 但 其 重 要 程 度 次 于 一 级 负 荷 。 二 级 负 荷宜 由 两 回 线 路 供 电 ， 供 电 变 压 器 一 般 也 应 有 两 台 。 在 负 荷 较 小 或地 区 供 电 条 件 困 难 时 ， 二 级 负 荷 可 由 一 回 6kV及 以 上 专 用 的 架 空线 路 或 电 缆 供 电 。 当 采 用 架 空 线 时 ， 可 为 一 回 架 空 线 供 电 ； 当 采用 电 缆 线 路 时 ， 应 采 用 两 根 电 缆 组 成 的 线 路 供 电 ， 其 每 根 电 缆 应能 承 受 100%二 级 负 荷 。 3.三 级 负 荷 对 供 电 电 源 的 要 求 三 级 负 荷 属 不 重 要 负 荷 ， 对 供 电 电 源 无 特 殊 要 求 。（ 二 ） 各 级 电 力 负 荷 对 供 电 电 源 的 要 求 见 参 考 资 料 电 力 负 荷 等 级 划 分 你 知 道 建 筑 是 如 何 分 类 吗 ？ 二 、 工 厂 用 电 设 备 的 工 作 制工 厂 的 用 电 设 备 ， 按 其 工 作 制 分 以 下 三 类 ： l 连 续 工 作 制l 短 时 工 作 制l 断 续 周 期 工 作 制 断 续 周 期 工 作 制 的 设 备 ， 可 用 “ 负 荷 持 续 率 （ 又 称暂 载 率 ） 来 表 征 其 工 作 特 征 。 负 荷 持 续 率 为 一 个 工 作 周 期 内 工 作 时 间 与 工 作 周 期的 百 分 比 值 ， 即 式 中 ： T为 工 作 周 期 ； t为 工 作 周 期 内 的 工 作 时 间 ； t。 为 工 作 周 期 内 的 停 歇 时 间 。 重 点 ！ l 断 续 周 期 工 作 制 设 备 的 额 定 容 量 （ 铭 牌 功 率 ） PN，是 对 应 于 某 一 标 准 负 荷 持 续 率 的 。 则 对 应 于 实 际 运 行 的 负 荷 持 续 率 下 的 容 量PN对 应 的 某 一 标 称 负 荷 持 续 率 N例 :某 吊 车 电 动 机 在 1=60%时 的 容 量 P1=10KW。试 求 2=25%时 的 容 量 P2为 多 少 ? WP k5.1525.0 6.0102 重 点 ！ 三 、 负 荷 曲 线 的 概 念负 荷 曲 线 ： 是 表 征 电 力 负 荷 随 时 间 变 动 情 况 的 图 形 。 u负 荷 曲 线 按 负 荷 对 象 分 ： 有 工 厂 （ 企 业 ） 的 、 车 间 的 或 某 类 设 备 的 负 荷 曲 线 。u按 负 荷 的 功 率 性 质 分 ： 有 功 负 荷 曲 线 和 无 功 负 荷 曲 线 。u按 所 表 示 的 负 荷 变 动 时 间 分 ： 年 的 、 月 的 、 日 的 或 工 作 班 的 负 荷 曲 线 。 u按 绘 制 方 式 分 ： 有 依 点 连 成 的 负 荷 曲 线 （ 如 图 2-la） 和 绘 成 梯 形 的 负 荷 曲 线 （ 如 图 2-lb所 示 ） 分 析 负 荷 曲 线 可 以 了 解 负 荷 变 化 的 规 律 。 对 供 电 设 计 人 员 来 说 ， 可 从 中 获 得一 些 对 设 计 有 用 的 资 料 ； 对 运 行 人 员 来 说 ， 可 合 理 地 、 有 计 划 地 安 排 用 户 、 车 间 、班 次 或 大 容 量 设 备 的 用 电 时 间 ， 降 低 负 荷 高 峰 ， 填 补 负 荷 低 谷 ， 这 种 “ 削 峰 填 谷 ”的 办 法 可 使 负 荷 曲 线 比 较 平 坦 ， 从 而 达 到 节 电 效 果 。 日 负 荷 曲 线 ： 按 全 年 每 日 的 最 大 半 小 时 平 均 负荷 来 绘 制 的 ， 专 用 来 确 定 经 济 运 行 方 式 用 的 。 以 某 个 检 测 点 为 参考 点 ， 在 24h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 ， 见 图 2.1(a)； 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 ， 求出 半 小 时 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 成 梯 形 的 负 荷 曲线 ， 如 图 2.1(b)所 示 。 年 负 荷 曲 线 ： 通 常 是 根 据 典 型 的 冬 日 和 夏 日 负 荷 曲 线 来 绘 制 。 这 种曲 线 的 负 荷 从 大 到 小 依 次 排 列 ， 反 映 了 全 年 负 荷 变 动 与 负 荷 持 续 时间 的 关 系 ， 因 此 称 为 负 荷 持 续 时 间 曲 线 ， 一 般 简 称 年 负 荷 曲 线 。(a) 夏 日 负 荷 曲 线 (b) 冬 日 负 荷 曲 线 (c) 年 负 荷 持 续 时 间 曲 线图 2.2 年 负 荷 持 续 时 间 曲 线 的 绘 制 全 年 按 8760h计其 夏 日 和 冬 日 在 全 年 中 所 占 的 天 数 ， 应 视 当 地 的 地 理 位 置 和 气 温 情 况 而 定 。 例 如 在 我 国 北 方 ， 可 近 似 地 认 为 夏 日 165天 ， 冬 日 200天 ； 而 在 我 国 南 方 ，则 可 近 似 地 认 为 夏 日 200天 ， 冬 日 165天 。 假 设 绘 制 南 方 某 厂 的 年 负 荷 曲 线(图 2.2(c)所 示 )， 其 中 在 年 负 荷 曲 线 上 所 占 的 时 间 ， 在 年 负 荷曲 线 上 所 占 的 时 间 . )(200 111 ttT 222 165200 ttT 年 负 荷 曲 线 的 另 一 种 形 式 ， 是 按 全 年 每 日 的 最 大 负 荷 (通 常 取 每 日 最 大 负荷 的 半 小 时 平 均 值 )绘 制 的 ， 称 为 年 每 日 最 大 负 荷 曲 线 ， 如 图 2.3所 示 。 横坐 标 依 次 以 全 年 12个 月 的 日 期 来 分 格 。 这 种 年 最 大 负 荷 曲 线 ， 可 以 用 来 确定 拥 有 多 台 电 力 变 压 器 的 变 电 所 在 一 年 内 的 不 同 时 期 宜 于 投 入 几 台 运 行 ，即 所 谓 经 济 运 行 方 式 ， 以 降 低 电 能 损 耗 ， 提 高 供 电 系 统 的 经 济 效 益 。注 意 ： 日 负 荷 曲 线 是 按 时 间 的 先 后 绘 制 ， 而 年 负 荷 曲线 是 按 负 荷 的 大 小 和 累 积 时 间 绘 制 的 。 图 2.3 年 每 日 最 大 负 荷 曲 线Pm全 年 中 有 代 表 性的 最 大 负 荷 班 的半 小 时 最 大 负 荷 四 、 与 负 荷 曲 线 和 负 荷 计 算 有 关 的 物 理 量 1、 年 最 大 负 荷 和 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 （ 1） 年 最 大 负 荷 Pmax ： 全 年 中 负 荷 最 大 的 工 作 班 内 (该 工 作 班 的 最 大 负 荷 不 是 偶 然 出现 的 ， 而 是 在 负 荷 最 大 的 月 份 内 至 少 出 现 过 2次 3次 ) 消 耗 电 能最 大 的 半 小 时 的 平 均 功 率 ， 因 此 年 最 大 负 荷 也 称 为 半 小 时 最 大 负荷 P30。 （ 2） 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 Tmax： 是 一 个 假 想 时 间 ， 在 此 时 间 内 ， 电 力 负 荷 按 年 最 大 负 荷Pmax（ 或 P30） 持 续 运 行 所 消 耗 的 电 能 ， 恰 好 等 于 该 电 力负 荷 全 年 实 际 消 耗 的 电 能 ， 如 图 所 示 。 年 最 大 负 荷 和 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 它 与 工 厂 的 生 产 班 制 有 关 。例 如 一 班 制 工 厂 ， Tmax=1800 2500h ; 二 班 制 工 厂 ， Tmax=3500 4500h ;三 班 制 工 厂 ， Tmax=5000 7000h。 maxmax PWT aWa-年 实 际 消 耗 的 电 能 量 2、 平 均 负 荷 和 负 荷 系 数 （ 1） 平 均 负 荷 Pav:是 电 力 负 荷 在 一 定 时 间 t内 平均 消 耗 的 功 率 ， 也 就 是 电 力 负 荷 在 该 时 间 t内消 耗 的 电 能 Wt除 以 时 间 t的 值 ， 即 aav 8760WP 全 年 时 间 内 耗 用 的 电 能 0 8760年负荷曲线P t/hPmPav l 负 荷 系 数 : 负 荷 系 数 又 称 负 荷 率 ， 它 是 用 电 负 荷 的 平 均负 荷 Pav,与 其 最 大 负 荷 Pmax的 比 值 ， 即 对 用 电 设 备 来 说 ， 就 是 设 备 的 输 出 功 率 P与设 备 额 定 容 量 PN的 比 值 ， 即 对 负 荷 曲 线 来 说 ， 负 荷 系 数 亦 称 负 荷 曲 线 填 充 系 数 ， 它 表征 负 荷 曲 线 不 平 坦 的 程 度 ， 即 表 征 负 荷 起 伏 变 动 的 程 度 。 从 充分 发 挥 供 电 设 备 的 能 力 、 提 高 供 电 效 率 来 说 ， 希 望 此 系 数 越 高 越 趋 近 于 1越 好 。 从 发 挥 整 个 电 力 系 统 的 效 能 来 说 ， 应 尽 量 使 不平 坦 的 负 荷 曲 线 “ 削 峰 填 谷 ” ， 提 高 负 荷 系 数 。 第 二 节 三 相 用 电 设 备 组 计 算 负 荷 的 确 定一 、 概 述 计 算 负 荷 :通 过 负 荷 的 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 ， 称 为 计 算 负 荷 。 根 据 计 算 负 荷 选 择 的 电 气 设 备 和 导 线 电 缆 ， 如 果 以 计 算 负 荷 连续 运 行 ， 其 发 热 温 度 不 会 超 过 允 许 值 。 由 于 导 体 通 过 电 流 达 到 稳 定 温 升 的 时 间 需 3 4 ， 为 发 热 时间 常 数 。 截 面 在 16mm2及 以 上 的 导 体 ， 其 10 min， 因 此 载 流 导体 大 约 经 30 min(半 小 时 )后 可 达 到 稳 定 温 升 值 。 由 此 可 见 ， 计 算 负荷 实 际 上 与 从 负 荷 曲 线 上 查 得 的 半 小 时 最 大 负 荷 (亦 即 年 最 大 负 荷Pmax)是 基 本 相 当 的 。 所 以 计 算 负 荷 也 可 以 认 为 就 是 半 小 时 最 大 负荷 。 有 功 计 算 负 荷 为 P 30， 无 功 计 算 负 荷 Q30、 视 在 计 算 负 荷 S30和 计 算 电 流 I30 重 点 ！ 计 算 负 荷 是 供 电 设 计 计 算 的 基 本 依 据 。 实 际 上 ， 负 荷 也 不 可能 一 成 不 变 的 ， 他 与 设 备 的 性 能 、 生 产 组 织 以 及 能 源 供 应 状 况等 多 种 因 素 有 关 ， 因 此 负 荷 计 算 也 只 能 力 求 接 近 实 际 。 如 果 计 算 负 荷 确 定 得 过 大 ， 将 使 电 器 和 导 线 电 缆 选 得 过 大 ，造 成 投 资 和 有 色 金 属 的 浪 费 ； 如 果 计 算 负 荷 确 定 得 过 小 ， 又 将 使电 器 和 导 线 电 缆 处 于 过 负 荷 下 运 行 ， 增 加 电 能 损 耗 ， 产 生 过 热 ，导 致 绝 缘 过 早 老 化 甚 至 燃 烧 引 起 火 灾 ， 同 样 会 造 成 更 大 损 失 。 由此 可 见 ， 正 确 确 定 计 算 负 荷 意 义 重 大 。 我 国 目 前 普 遍 采 用 的 确 定 用 电 设 备 组 计 算 负 荷 的 方 法 ， 有 需要 系 数 法 和 二 项 式 法 。 需 要 系 数 法 是 世 界 各 国 普 遍 采 用 的 确 定计 算 负 荷 的 基 本 方 法 ， 二 项 式 法 应 用 的 局 限 性 较 大 ， 但 在 确 定设 备 台 数 较 少 而 设 备 容 量 差 别 悬 殊 的 分 支 干 线 的 计 算 负 荷 时 ，采 用 二 项 式 法 较 之 采 用 需 要 系 数 法 合 理 ， 且 计 算 也 较 简 便 。 二 、 按 需 要 系 数 法 确 定 计 算 负 荷（ 一 ） 基 本 公 式 用 电 设 备 组 的 计 算 负 荷 : 是 用 电 设 备 组 从 供 电 系 统 中 取 用 的 半 小 时 最 大 负 荷 P30， 如 图 所 示 。 maxmax PWT a 如 图 用 电 设 备 组 的 设 备 容 量 ， 是 指 用 电 设 备 组 所 有 设 备 (不 含 备 用 的 设 备 )的额 定 容 量 之 和 。 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 ， 同 时 设 备 本 身 有功 率 损 耗 ， 因 此 用 电 设 备 组 的 有 功计 算 负 荷 应 为 e WLe L PKKP 30 Ne PP-配 电 线 路 的 平 均 效 率 ， 即 配 电 线 路 在 最 大 负 荷 时 的 末 端 功 率 (亦 即 设 备 组 取 用 功 率 )与 首 端 功 率 (亦 即 计 算 负 荷 )之 比 。 -设 备 组 的 同 时 系 数 ， 即 设 备 组 在 最 大 负 荷 时 运 行 的 设 备 容 量 与 全 部 设 备 容 量 之 比 ；K - -设 备 组 的 负 荷 系 数 ， 即 设 备 组 在 最 大 负 荷 时 输 出 功 率 与 运 行 的 设 备 容 量 之 比 ；LK -设 备 组 的 平 均 效 率 ， 即 设 备 组 在 最 大 负 荷 时 输 出 功 率 与 取 用 功 率 之 比eWL WLe LKK dK令 用 电 设 备 组 的 需 要 系 数 ， 为 用 电 设 备 组 的 半 小 时 最 大 负 荷 与其 设 备 容 量 的 比 值 。 由 此 ， 可 得 按 需 要 系 数 法 确 定 三 相 用 电 设备 组 有 功 计 算 负 荷 的 基 本 公 式 为 ed30e30d PKPPPK 或 实 际 上 ， 需 要 系 数 不 仅 与 用电 设 备 组 的 工 作 性 质 、 设 备 台数 、 设 备 效 率 和 线 路 损 耗 等 因素 有 关 ， 而 且 与 操 作 人 员 的 技能 和 生 产 组 等 多 种 因 素 有 关 ，因 此 应 尽 可 能 地 通 过 实 测 分 析确 定 ， 使 之 尽 量 接 近 实 际 。 l 用 电 设 备 组 的 设 备 容 量 Pe： 是 指 用 电 设 备 组 所 有 设 备 （ 不 含 备 用 设 备 ） 的 额 定 容 量 PN之 和 ， 即 Pe =PN。l 设 备 的 额 定 容 量 ： 是 设 备 在 额 定 条 件 下 的 最 大 输 出 功 率 。 用 电 设 备 组 名 称 需 要 系 数 二 项 式系 数 最 大容 量设 备台 数x 小 批 量 生 产 的 金 属 冷 加 工 机 床 电 动 机 0.16 0.2 0.14 0.4 5 0.5 1.73大 批 量 生 产 的 金 属 冷 加 工 机 床 电 动 机 0.18 0.25 0.14 0.5 5 0.5 1.73小 批 量 生 产 的 金 属 热 加 工 机 床 电 动 机 0.25 0.3 0.24 0.4 5 0.6 1.33大 批 量 生 产 的 金 属 热 加 工 机 床 电 动 机 0.3 0.35 0.26 0.5 5 0.65 0.17通 风 机 、 水 泵 、 空 压 机 及 电 动 发 电 机组 电 动 机 0.7 0.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75非 连 锁 的 连 续 运 输 机 械 及 铸 造 车 间 整砂 机 械 0.5 0.6 0.4 0.4 5 0.75 0.88连 锁 的 连 续 运 输 机 械 及 铸 造 车 间 整 砂 机 械 0.65 0.7 0.6 0.2 5 0.75 0.88锅 炉 房 和 机 加 工 、 机 修 、 装 配 等 类 车 间 的 吊 车 ( =25%) 0.1 0.15 0.06 0.2 3 0.5 1.73 必 须 注 意 ： 表 内 所 列 需 要 系 数 值 是 按 车 间 范 围 内 设 备 台数 较 多 的 情 况 来 确 定 的 ， 所 以 需 要 系 数 值 一 般 都 比 较 低 ，例 如 冷 加 工 机 床 组 的 需 要 系 数 值 平 均 只 有 0.2左 右 。 因 此 需要 系 数 法 较 适 用 于 确 定 车 间 的 计 算 负 荷 。 如 果 采 用 需 要 系数 法 来 计 算 分 支 干 线 上 用 电 设 备 组 的 计 算 负 荷 ， 则 表 中 的需 要 系 数 值 往 往 偏 小 ， 宜 适 当 取 大 。 只 有 1台 2台 设 备 时 ，可 认 为 Kd=1 l 用 电 设 备 组 的 有 功 计 算 负 荷 ：式 中 ： P30计 算 有 功 功 率 (kw)； Kd 需 要 系 数 (三 台 以 下 时 Kd 1)； Pe用 电 设 备 组 的 设 备 容 量 (kw)。 式 中 ， Kd为 需 要 系 数 。l 无 功 计 算 负 荷 ： 式 中 ， tan为 对 应 于 用 电 设 备 组 cos中 的 正 切 值 。 需 要 系 数 值 与 用 电 设 备 的 类 别 和 工 作 状 态 关 系 极 大 l 视 在 计 算 负 荷 ： 式 中 ， cos为 用 电 设 备 组 的 平 均 功 率 因 数 。l 计 算 电 流 ： 式 中 ， UN为 用 电 设 备 组 的 额 定 电 压 。 重 点 ！cosU3 PII U3SI NN30N N3030 若 为 电 动 机计 算 电 流 重 点 ！例 2-1已 知 机 修 车 间 的 金 属 切 削 机 床 组 ， 拥 有 电 压 为 380V的 三 相 电 动 机 7. 5kW3台 ； 4kW8台 ； 3kW17台 ； 1. 5kW10台 。试 求 其 计 算 负 荷 。 解 此 机 床 组 电 动 机 的 总 容 量 为 Pe=7.5kW 3+4 kW 8+3 kW 17+1.5 10=120.5kW 查 附 录 表 1中 “ 小 批 生 产 的 金 属 冷 加 工 机 床 电 动 机 ” 项 ， 得 Kd=0.16-0.2(取 0.2), cos=0. 5,tan =1. 73。 因 此 求 得 : 有 功 计 算 负 荷 无 功 计 算 负 荷 视 在 计 算 计 算 电 流 （ 二 ） 设 备 容 量 的 计 算 需 要 系 数 法 基 本 公 式 中 的 设 备 容 量 Pe（ 不 含 备 用设 备 的 容 量 ） 计 算 与 用 电 设 备 组 的 工 作 制 有 关 :1、 一 般 连 续 工 作 制 和 短 时 工 作 制 的 用 电 设 备 组 : 设 备 容 量 就 是 所 有 设 备 的 铭 牌 额 定 容 量 之 和 。 若 含 叫 安 装 容 量 2、 对 断 续 周 期 工 作 制 的 用 电 设 备 组l 设 备 容 量 换 算 的 公 式 如 式 (2-2)所 示 。（ 1） 电 焊 机 组 要 求 统 一 换 算 到 =100%的 设 备 功 率 。（ 2） 吊 车 电 动 机 组 要 求 统 一 换 算 到 = 25 的 设 备 功 率 。 （ 三 ） 多 个 用 电 设 备 计 算 负 荷 的 确 定 （ 配 电 干 线 和 变 电 所 低 压 母 线 ） K q 同 时 系 数注 ： （ 1） 配 电 干 线 和 变 电 所 的 计 算 负 荷 为 各 用 电 设 备 组 的 计 算 负 荷 之 和 再 乘 以 同 时 系 数 K q， 一 般 取 为 0.80.9。 （ 2） 当 不 同 类 别 的 建 筑 (如 办 公 楼 和 宿 舍 楼 )共 用 一 台 变 压 器 时 ， 其 同 时 系 数 可 适 当 减 小 。 (3)由 于 各 组 设 备 的 功 率 因 数 不 一 定 相 同 ， 因 此 总 的 视 在 计 算负 荷 和 计 算 电 流 一 般 不 能 用 各 组 的 视 在 计 算 负 荷 或 计 算 电 流 之 和 来 计 算 。 NUSI QPS 33030 30230230 总 的 计 算 电 流 为总 的 视 在 计 算 负 荷 为 重 点 ！ 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 ， 2.2kW7台 ） ， 通 风 机 2台 共 3kW， 电 阻 炉 1台 2kW。 试 确 定 线 路 上总 的 计 算 负 荷 。 解 先 求 各 组 的 计 算 负 荷Q 30（ 1） 10kW 1.73=17.3kvar 1 金 属 切 削 机 床 组 查 附 录 表 1得 Kd=0.2， cos 0.5，tan 1.73， 因 此 2. 通 风 机 组 查 附 录 表 1得 Kd=0.8（ 取 0.8） ， cos=0.8, tan=0.75, 因 此 P 30（ 2） =0.8 3kW=2.4kW Q 30（ 2） =2.4kW 0.75=1.8kvarP30（ 1） = 0.2 50kW=10kW 3.电 阻 炉 查 附 录 表 1得 Kd=0.7， cos=1， tan=0 P30 0.95 (10 2.4 1.4)kW=13.1kW Q30 0.97 (17.3+1.8+0)kvar=18.5kvar总 计 算 负 荷 （ 取 K p 0. 95， K q 0. 97 ） 为 P 30（ 3） =0.7 2kW=1.4kW Q 30（ 3） =0 AI AVS 5.3438.0322.7 .22.7k18.513.130 2230 例 2.2的 电 力 负 荷 计 算 表 (按 需 要 系 数 法 ) 3、 按 二 项 式 法 确 定 计 算 负 荷 (一 )基 本 公 式 为 :P30=bPe+cPx 式 中 bPe-用 电 设 备 组 的 平 均 负 荷 ， cPx-用 电 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 设 备 的 设 备 容 量 ； b、 c-二 项 式 系 数 。 二 项 式 系 数 b、 c和 最 大 容 量 设 备 台 数 X及 cos tan等 也 可 查 表 但 是 必 须 注 意 ： 按 二 项 式 系 数 法 确 定 计 算 负 荷 时 ， 如 果 设 备总 台 数 n2x时 ， 则 x 宜 相 应 取 小 一 些 ， 建 议 取 为 x=n/2， 且 按“ 四 舍 五 入 ” 的 修 约 规 则 取 为 整 数 。例 如 某 机 床 电 动 机 组 电 动 机 只 有 7台 ， 而 附 录 表 A-6规 定 X=5, 但 是 这 里 n=7 2x =10， 因 此 ， 可 取 x=7/24来 计 算 。 如 果 用 电 设 备 组 只 有 12台 设 备 时 ， 就 可 认 为 P30=Pe， 即 b= 1、c=0。 对 于 单 台 电 动 机 ， 则 P30=Pn/。 在 设 备 台 数 较 少 时 ， cos也 宜 相 应 地 适 当 取 大 。 二 项 式 系 数 法 较 需 要 系 数 法 更 适 于 确 定 设 备 台 数 较 少而 容 量 差 别 较 大 的 低 干 线 和 分 支 线 的 计 算 负 荷 。 例 2-3 试 用 二 项 式 法 确 定 例 2-1所 述 机 工 车 间 380V线 路 上 各 组 的和 总 的 计 算 负 荷 。解 附 录 表 1得 b=0.14,c=0.4,x=5, cos=0.5, tan=1.73,设 备 总 的 容 量 Pe=120.5kWx台 最 大 容 量 的 设 备 容 量 为 Px=P5=7.5kW*3+4K W*2=30.5kW P30=0.14 120.5kW+0.4kW 30.5kW=29.1kW Q30=29.1kW*1.73=50.3kvar S30=29.1/0.5=58.2KVA I30=58.2/(3*0.38)=88.4A (I30=73.2A)例 2-1已 知 机 修 车 间 的 金 属 切 削 机 床 组 ， 拥 有 电 压 为 380V的 三 相 电 动 机 7. 5kW3台 ； 4kW8台 ； 3kW17台 ； 1. 5kW10台 。试 求 其 计 算 负 荷 。比 较 例 2-1和 例 2-3的 计 算 结 果 可 以 看 出 ， 按 二 项 式 法 计 算 的 结 果 比 按 需 要 系数 法 计 算 的 结 果 稍 大 ， 特 别 是 在 设 备 台 数 较 少 的 情 况 下 。 供 电 设 计 的 经 验 说明 ， 选 择 低 压 分 支 干 线 或 支 线 时 ， 按 需 要 系 数 法 计 算 的 结 果 往 往 偏 小 ， 以 采用 二 项 式 法 计 算 为 宜 。 我 国 建 筑 行 业 标 准 JGJ/T16-1992 民 用 建 筑 电 气 设计 规 范 也 规 定 ： 用 电 设 备 台 数 较 少 ， 各 台 设 备 容 量 相 差 悬 殊 时 ， 宜 采 用 二 项 式 法 。 (二 ) 多 组 用 电 设 备 计 算 负 荷 的 确 定 按 二 项 式 系 数 法 确 定 多 组 用 电 总 的 计 算 负 荷 时 ， 同 样 应 考 虑各 组 设 备 的 最 大 负 荷 不 同 时 出 现 的 因 素 。 因 此 在 确 定 其 总 的 计算 负 荷 时 ， 只 能 考 虑 一 组 有 功 附 加 负 荷 为 最 大 的 做 总 计 算 负 荷的 附 加 负 荷 ， 再 加 上 所 有 各 组 的 平 均 负 荷 。 所 以 总 的 有 功 和 无 功 计 算 负 荷 分 别 为 P30 = (b Pe)i+( c Px )max Q30 = (b Pe tan) i +( c P x )max tanmax 式 中 (b Pe)i -各 组 有 功 平 均 负 荷 之 和 ； (b P e tan) i -各 组 无 功 平 均 负 荷 之 和 ； ( c Px )max -各 组 中 最 大 的 一 个 有 功 附 加 负 荷 ； tanmax - ( c Px )max的 那 一 组 设 备 的 正 切 值 。为 了 简 化 和 统 一 ， 按 二 项 式 法 计 算 多 组 设 备 的 计 算 负 荷 时 ，也 不 论 各 组 设 备 台 数 多 少 ， 各 组 的 计 算 系 数 b、 C、 X和cos、 tan等 均 按 附 录 表 1所 列 数 值 . 例 2-4 试 用 二 项 式 法 确 定 例 2-2所 述 机 工 车 间 380V线 路 上 各 组 的和 总 的 计 算 负 荷 。解 先 求 各 组 的 平 均 负 荷 ,附 加 负 荷 及 计 算 负 荷 。（ 1） 机 床 组 ：查 附 录 表 1得 b=0.14,c=0.4,x=5, cos=0.5, tan=1.73,因 此 b Pe(1)=0.14 50kW=7kW cPx(1)=0.4 (7.5kW 1+4kW 3+2.2kW 1)=8.68kW（ 2） 通 风 机 组 ：查 附 录 表 1得 b=0.65， c=0.25， x=5， cos=0.8, tan=0.75，因 此 b Pe (2)=0.65 3kW=1.95kW c PX(2)=0.25 3kW=0.75kW 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 ， 2.2kW7台 ） ， 通 风 机 2台 共 3kW， 电 阻 炉 1台 2kW。 试 确 定 线 路 上总 的 计 算 负 荷 。 （ 3） 电 阻 炉 ：查 附 录 表 1得 b=0.7， x=0， c=0， cos=1， tan=0因 此 b Pe(3)=0.7 2kW=1.4kW c Px(3)=0比 较 以 上 各 组 的 附 加 负 荷 c Px可 知 ， 机 床 组 的 c Px(1)为 最 大 。因 此 总 计 算 负 荷 为 ： P30=（ 7+1.95+1.4） kW+8.68kW=19kW Q30=（ 7 1.73+1.95 0.75+0） kvar+8.68kvar 1.73=28.6kvar AI AVS 2.1538.0334.3 .34.3k28.61930 2230 表 2-3 例 2.4的 电 力 负 荷 计 算 表 (按 二 项 式 法 ) 比 较 例 2.2和 例 2.4的 计 算 结 果 可 以 看 出 ， 按 二 项 式 法 计 算 的 结 果 较 之 按 需 要 系 数 法计 算 的 结 果 大 得 比 较 多 ， 这 也 更 为 合 理 。例 2.2的 电 力 负 荷 计 算 表 (按 需 要 系 数 法 ) 第 三 节 单 相 用 电 设 备 组 计 算 负 荷 的 确 定一 、 概 述 单 相 负 荷 应 均 衡 的 分 配 到 三 相 上 。1、 当 单 相 负 荷 的 总 容 量 小 于 计 算 范 围 内 三 相 对 称 负荷 总 容 量 的 15 时 ， 全 部 按 三 相 对 称 负 荷 计 算 ；2、 如 单 相 用 电 设 备 不 对 称 容 量 大 于 三 相 对 称 用 电 设备 总 容 量 的 15 时 ， 则 设 备 容 量 应 按 最 大 相 负 荷 的三 倍 。3、 在 接 有 较 多 单 相 设 备 的 三 相 线 路 中 ， 不 论 单 相 设备 接 于 相 电 压 还 是 接 于 线 电 压 ， 只 要 三 相 负 荷 不 平衡 ， 就 应 以 最 大 负 荷 相 有 功 负 荷 的 三 倍 作 为 等 效 三相 有 功 负 荷 。 重 点 ！ 1、 单 相 设 备 接 于 相 电 压 时 的 等 效 三 相 负 荷 计 算 等 效 三 相 设 备 容 量 Pe应 按 最 大 负 荷 相 所 接 单 相 设备容 量 Pe.m的 3倍 计 算 ， 即 Pe=3 Pe.m 二 、 单 相 设 备 组 等 效 三 相 负 荷 的 计 算 2、 单 相 设 备 接 于 线 电 压 时 的 等 效 三 相 负 荷 的 计 算 2211 21 tan3-3tan3 3-33 PPQ PPPee ）（ ）（ me PP .e31） 容 量 为 Pe.m单 相 设 备 接 于 同 一 线 电 压 时 2） 单 相 设 备 接 于 不 同 线 电 压 时等 效 三 相 设 备 容 量多 台 时 取 最 大 线 间 负 荷 的 倍 加 次 大 线 间 负 荷 的 （ 3- ） 倍3 3 3、 单 相 设 备 分 别 接 于 线 电 压 和 相 电 压 时 的 等 效 负 荷 计 算 1） 接 于 线 电 压 的 单 相 设 备 容 量 换 算 为 接 于 相 电 压的 设 备 容 量 ； 2） 计 算 各 相 的 设 备 容 量 和 计 算 负 荷 ； 3） 总 的 等 效 三 相 有 功 计 算 负 荷 为 其 最 大 有 功 负 荷 相 的有 功 计 算 负 荷 P30.m的 三 倍 ， P30=3 P30.m总 的 等 效 三 相 无 功 计 算 负 荷 为 其 最 大 有 功 负 荷 相 的无 功 计 算 负 荷 的 3倍 ， 即 Q 30=3Q30.m （ 简 化 方 法 ） 将 接 于 线 电 压 的 单 相 设 备 容 量 换 算 为 接 于 相电 压 的 设 备 容 量 问 题 ， 可 按 下 列 换 算 公 式 进 行 换 算 ：A相 PA=pAB-APAB+pCA-APCA QA=qAB-APAB+qCA-APCA B相 PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB QB=qBC-BPBC+qAB-BPABC相 P C=pCA-CPCA+pBC-CPBC QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC（ 一 般 方 法 ） 1、 仅 有 单 相 220V负 荷 -折 算 到 三 相 380V上 15%2、 仅 有 单 相 380V负 荷 -折 算 到 三 相 380V上2211 21 tan3-3tan3 3-33 PPQ PPPee ）（ ）（ me PP .e31） 容 量 为 Pe.m单 相 设 备 接 于 同 一 线 电 压 时 ， 等 效 三 相 设 备 容 量 2） 单 相 设 备 接 于 不 同 线 电 压 时多 台 时 取 最 大 线 间 负 荷 的 倍 加 次 大 线 间 负 荷 的 （ 3- ） 倍3 33、 既 有 单 相 220V,又 有 单 相 380负 荷 -折 算 到 三 相 380V上 1） 接 于 线 电 压 的 单 相 设 备 容 量 换 算 为 接 于 相 电 压 的 设 备 容 量 ； 2） 计 算 各 相 的 设 备 容 量 和 计 算 负 荷 ； 3） 总 的 等 效 三 相 有 功 计 算 负 荷 为 其 最 大 有 功 负 荷 相 的 有 功 计 算 负 荷 P 30.m的 三 倍 ， P30=3 P30.m总 的 等 效 三 相 无 功 计 算 负 荷 为 其 最 大 有 功 负 荷 相 的 无 功 计 算 负 荷 的 3倍 ， 即 Q30=3Q30.m 小 结 ： 安 装 容 量工 作 容 量设 备 容 量计 算 容 量计 算 负 荷 重 点 ！例 2-5 在 220/380V三 相 四 线 制 线 路 上 ， 接 有 220V单 相 电 热 干 燥 箱4台 ， 其 中 2台 10kw接 于 A相 ， 1台 30kW接 于 B相 ， 一 台 20kW接于 C相 。 另 有 380V单 相 对 焊 机 4台 ， 其 中 2台 14kW（ =100%）接 于 AB相 ， 1台 20kW（ =100%） 接 于 BC相 ， 1台 30kW( =60%)接 于 CA相 。 试 求 此 线 路 的 计 算 负 荷 。（ 1） 电 热 干 燥 箱 的 各 相 计 算 负 荷查 附 录 表 1得 Kd=0.7， cos=1， tan=0A相 P30.A（ 1） =KdPe.A=0.7 2 10kW=14kWB相 P30.B（ 1） =Kd Pe.B=0.7 1 30kW=21kWC相 P30.C（ 1） =KdPe.C=0.7 1 20kW=14kW （ 2） 对 焊 机 的 各 相 计 算 负 荷 先 将 接 于 CA相 的 30kw(=60%)换 算 至 =100%时 的 容 量 ，可 得 ： 查 附 录 1 得 K d=0.35, cos=0.7, tan=1.02;再 由 表 2-3查 得 cos=0.7时 的 功 率 换 算 系 数pAB-A=pBC-B=pCA-A=0.8, pAB-B=pBC-B=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22, qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8.因 此 各 相 的 有 功 和 无 功 设 备 容 量 为 ： WPCA k23306.0 A相 p A=0.8 2 14kw+0.2 23kw=27kw QA=0.22 2 14kvar+0.8 23kvar=24.6kwB相 PB=0.8 20+0.2 2 14kw=21.6kw QB=0.22 20kvar+0.8 2 14kvar=26.8kvarC相 PC=0.8 23kw+0.2 20kw=22.4kw QC=0.22 23kvar+0.8 20kvar=21.1kvar 各 相 的 有 功 和 无 功 计 算 负 荷 为 ：A相 P30.A(2)=0.35 27kw=9.45kw Q30.A(2)=0.35 24.6kvar=8.61kvarB相 P30.B(2)=0.35 21.6kw=7.56kw Q30.B(2)=0.35 26.8kvar=9.38kvarC相 P30.C(2)=0.35 22.4kw=7.84kw Q30.C(2)=0.35 21.1kvar=7.39kvar (3) 各 相 总 的 有 功 和 无 功 计 得 负 荷A相 P30.A=P30.A(1)+P30.A(2)=14KW+9.45KW=23.5KW Q30.A=Q30.A(1)+Q30.A(2)=0+8.61kvar=8.61kvarB相 P30.B=P30.B(1)+P30.B(2)=21kw+7.5kw=28.6kw Q30.B=Q30.B(1)+Q30.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvarC相 P30.C=P30.C(1)+P30.C(2)=14kw+7.84kw=21.8kw Q30.C=Q30.C(1)+Q30.C(2)=0+7.39kvar=7.39kvar (4) 总 的 等 效 三 相 计 算 负 荷由 以 上 计 算 可 知 ， B相 的 有 功 计 算 负 荷 最 大 ， P 30=3P30.B=3 28.6kw=85.8kw Q30=3Q30.B=3 9.38kvar=28.1kvar VAQPS k3.901.285.85 2230230230 AUSI N 13738.03 3.9033030 第 四 节 工 厂 的 计 算 负 荷 及 年 耗 电 量 的 计 算一 、 工 厂 计 算 负 荷 的 确 定 （ 一 ） 按 需 要 系 数 法 确 定 工 厂 计 算 负 荷 将 工 厂 用 电 设 备 的 总 容 量 Pe（ 不 包 括 备 用 设 备 容 量 ） 乘 上一 个 需 要 系 数 Kd, 即 得 全 厂 的 有 功 计 算 负 荷 ， 即 P30= Kd Pe 附 录 表 2列 出 了 部 分 工 厂 的 需 要 系 数 值 ， 供 参 考 。 （ 二 ） 按 年 产 量 估 算 工 厂 计 算 负 荷 将 工 厂 的 年 产 量 A乘 以 单 位 产 量 损 耗 电 量 a，就 可 得 到 工 厂 全 年 耗 电 量 ： Wa=Aa 各 类 工 厂 的 单 位 产 品 年 耗 电 量 Wa可 由 有 关 设 计 单 位 根 据 实 测统 计 资 料 确 定 ， 亦 可 查 有 关 设 计 手 册 。 max30 TWP a 工 厂 的 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 Tmax工 厂 的 有 功 计 算 负 荷 ： （ 三 ） 按 逐 级 计 算 法 确定 工 厂 的 计 算 负 荷 工 厂 的 计 算 负 荷 （ 这 里举 有 功 负 荷 为 例 ） P30.1， 应该 是 高 压 配 电 所 母 线 上 所 有高 压 配 电 线 路 计 算 负 荷 之 和 ，再 乘 上 一 个 同 时 系 数 。 而 高压 配 电 线 路 的 计 算 负 荷 P30.2，应 该 是 该 线 路 所 供 车 间 变电 所 低 压 侧 的 计 算 负 荷 P 30.3，加 上 变 压 器 的 功 率 损 耗 PT高 压 配 电 线 路 的 功 率 损 耗 PWL1。 依 次 类 推 。 重 点 ！ 在 负 荷 计 算 中 ， 变 压 器 的 有 功 损 耗 和 无 功 损 耗 可 按 下 式近 似 计 算 ： (kvar) 60.0 (kw) 150.0 3030SQ SPTT 但 对 于 一 般 的 企 业 供 配 电 系 统 来 说 ， 由 于 其 高 低 压 配 电 线路 一 般 不 长 ， 因 此 在 确 定 其 计 算 负 荷 时 往 往 不 计 线 路 损 耗 。 (四 ) 工 厂 的 功 率 因 数 、 无 功 补 偿 及 补 偿 后 的 工 厂 计 算 负 荷 1、 工 厂 的 功 率 因 素 我 国 有 关 规 程 规 定 ： 高 压 供 电 的 工 厂 ， 最 大 负 荷 时 的 功 率 因 数不 得 低 于 0.9， 其 它 工 厂 则 不 得 低 于 0.85。（ 1） 瞬 时 功 率 因 数 UIP3cos (2)平 均 功 率 因 数 2Pqq22 1 1cos WWWW WP P WP为 某 一 段 时 间 内消 耗 的 有 功 电 能 ，Wq为 某 一 段 时 间 内消 耗 的 无 功 电 能 ， （ 3） 最 大 负 荷 时 功 率 因 数指 在 最 大 负 荷 即 计 算 负 荷 时 的 功 率 因 数3030cos SP 供 电 营 业 规 则 规 定 ： 用 户 在 当 地 供 电 企 业 规 定 的 电 网高 峰 负 荷 时 的 功 率 因 数 ， 100kVA及 以 上 高 压 供 电 的 用 户 ，不 得 低 于 0.90； 其 他 电 力 用 户 ， 不 得 低 于 0.85。 的 情 况 下 ，尚 达 不 到 规 定 的 功 率 因 数 要 求 时 ， 必 须 考 虑 进 行 的 人 工 补 偿 。 P30 Q30 S30 Q30 S30 要 使 功 率 因 数 由 cos提 高 到 cos , 必 须 装 设 的 无 功 补 偿装 置 容 量 为 ：QC=Q30-Q30 =P30(tan-tan )或 QC= qcP30式 中 ， qc= (tan-tan )， 称 为 “ 无 功 补 偿 率 ” ，或 “ 比 补 偿 容 量 ” 。2、 无 功 功 率 补 偿 如 图 所 示 表 示 功 率 因 数 的 提 高 与 无 功 功 率 、和 视 在 功 率 变 化 的 关 系 。 确 定 了 总 的 补 偿 容 量 以 后 ， 即 可 根 据 所 选 电 容 器 的单 个 容 量 qc来 确 定 电 容 器 的 个 数cCqQn 工 厂 （ 或 车 间 ） 装 设 了 无 功 补 偿 装 置 以 后 ， 则 在 确 定 补 偿装 置 装 设 地 点 以 前 的 总 计 算 负 荷 时 ， 应 扣 除 无 功 补 偿 容 量 ， 即总 的 无 功 计 算 负 荷 为 无 功 补 偿 后 总 的 视 在 计 算 负 荷 ： Q30 =Q30-QC 由 上 式 可 以 看 出 ， 在 变 电 所 低 压 侧 装 设 无 功 补 偿 装 置 后 ，由 于 低 压 侧 总 的 视 在 计 算 负 荷 减 小 ， 从 而 可 使 变 电 所 主 变 压 器 的容 量 选 得 小 一 些 。补 偿 后 总 的 视 在 计 算 负 荷 23030230 )( CQQPS 3、 无 功 补 偿 后 的 工 厂 计 算 负 荷 例 2-6 某 厂 拟 建 一 降 压 变 电 所 ， 装 设 一 台 主 变 压 器 。 已 知 变 电所 低 压 侧 有 功 计 算 负 荷 为 650kw， 无 功 计 算 负 荷 为 800kvar。 为使 工 厂 （ 变 电 所 高 压 侧 ） 的 功 率 因 数 不 低 于 0.9， 如 在 变 电 所 低 压侧 装 设 并 联 电 容 器 进 行 补 偿 时 ， 需 装 设 多 少 补 偿 容 量 ？ 并 问 补 偿前 后 工 厂 变 电 所 所 选 主 变 压 器 容 量 有 什 么 变 化 ？ 解 （ 1） 补 偿 前 的 变 压 器 容 量 和 功 率 因 数 变 电 所 低 压 侧 的 视 在 计 算 负 荷 为 ：VAS 1031k800650 22)2(30 主 变 压 器 容 量 选 择 条 件 为 SN.T S30(2)， 因 此 未 进 行 无 功 补 偿 时 ， 主 变 压 器 容 量 的 应 选 为 1250kVA。这 时 变 电 所 低 压 侧 的 功 率 因 数 为 ： cos(2)=650/1031=0.63 重 点 ！ 负 荷 率83% （ 2） 无 功 补 偿 容 量 按 规 定 ， 变 电 所 高 压 侧 的 cos0.90。 考 虑 到 变 压 器的 无 功 功 率 损 耗 QT,远 大 于 其 有 功 功 率 损 耗 PT， 一 般 QT(4-5)PT， 因 此 在 变 压 器 低 压 侧 补 偿 时 ， 低 压侧 补 偿 后 的 功 率 因 数 应 略 高 于 0.90， 这 里 取 cos=0.92。 要 使 低 压 侧 功 率 因 数 为 0.63提 高 到 0.92，低 压 侧 需 装 设 的 并 联 电 容 器 容 量 为 ：Q C=650 tan(arccos0.63)-tan(arccos0.92)=525kvar 取 Qc=530kvar VAS k704)530800(650 22)2(30 VAS k731312661 22)1(