《电力负荷计算》PPT课件

第 2章 工 厂 的 电 力 负 荷 计 算 本 章 介 绍 中 小 型 工 厂 电 力 负 荷 的 运 用 情 况 、 负荷 性 质 及 其 工 作 制 ， 负 荷 曲 线 绘 制 ， 重 点 介 绍 了 确 定 用电 设 备 组 计 算 负 荷 的 两 种 常 用 方 法 需 要 系 数 法 和 二项 式 系 数 法 。 接 着 讲 述 了 工 厂 计 算 负 荷 的 确 定 方 法 ， 采用 无 功 补 偿 的 措 施 。 另 外 还 简 要 介 绍 了 照 明 负 荷 的 分 析计 算 。内 容 提 要 2.1 工 厂 的 电 力 负 荷 和 负 荷 曲 线 “ 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 电 设 备 或 用 电 单位 的 功 率 或 电 流 的 大 小 。 1 工 厂 常 用 用 电 设 备 生 产 加 工 机 械 的 拖 动 设 备 ； 电 焊 、 电 镀 设 备 ； 电 热 设 备 ； 照 明 设 备 。 生产机械的拖动设备 电焊和电镀设备 电焊设备 电 镀 的 作 用 ： 防 止 腐 蚀 ， 增 加 美 观 ， 提 高 零 件 的 耐 磨 性 或导 电 性 等 ， 如 镀 铜 、 镀 铬 。 电镀设备电焊和电镀设备 电热设备 电 阻 加 热 炉电 弧 炉感 应 炉其 它 电 热 设 备 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 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 序 号 车 间 用 电 设 备 负 荷 级 别 1 金 属 加 工 车 间 价 格 昂 贵 、 作 用 重 大 ， 稀 有 的 大 型 数 控 机 床 一 级价 格 贵 ， 作 用 大 ， 数 量 多 的 数 控 机 床 二 级2 铸 造 车 间 冲 天 炉 、 鼓 风 机 、 30t及 以 上 的 浇 铸 起 重 机 三 级3 热 处 理 车 间 井 式 炉 专 用 淬 火 起 重 机 、 井 式 炉 油 槽 抽 油 泵 二 级4 锻 压 车 间 锻 造 专 用 起 重 机 、 水 压 机 、 高 压 水 泵 、 油 压 机 二 级5 电 镀 车 间 大 型 电 镀 用 整 流 设 备 、 自 动 流 水 作 业 生 产 线 二 级6 模 具 成 型 车 间 隧 道 窑 鼓 风 机 、 卷 扬 机 二 级7 层 压 制 品 车 间 压 塑 机 及 供 热 锅 炉 二 级 8 线 缆 车 间 冷 却 水 泵 、 鼓 风 机 、 润 滑 泵 、 高 压 水 泵 、 水 压 机 、真 空 泵 、 液 压 泵 、 收 线 用 电 设 备 、 漆 泵 电 加 热 设 备 二 级9 空 压 站 单 台 60m3/min以 上 空 压 机 二 级有 高 位 油 箱 的 离 心 式 压 缩 机 、 润 滑 油 泵 二 级离 心 式 压 缩 机 润 滑 油 泵 一 级 表 小 型 机 械 类 工 厂 中 常 用 重 要 电 力 负 荷 的 级 别 分 类 工 厂 的 电 气 照 明 负 荷 照 明 设 备 类 型 :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 。 照 明 的 基 本 知 识1 电 光 源 及 常 用 灯 具热 辐 射 光 源 :利 用 物 体 加 热 时 发 光 的 原 理 所 做 成 的 光 源 ，如 白 炽 灯 ， 卤 钨 灯 。气 体 放 电 光 源 :利 用 气 体 放 电 发 光 的 原 理 所 做 成 的 光 源 ，如 荧 光 灯 、 荧 光 高 压 汞 灯 。（ 1） 白 炽 灯 靠 钨 丝 通 过 电 流 产 生 高 温 ， 从 而 引 起 热 辐射 发 光 。 （ 2） 卤 钨 灯 它 的 发 光 原 理 与 白 炽 灯 相 同 ， 但 在 白 炽 灯泡 中 充 入 了 微 量 的 卤 化 物 （ 如 碘 化 物 和 溴 化 物 ） ， 利用 钨 循 环 来 提 高 发 光 效 率 。（ 3） 荧 光 灯 利 用 汞 蒸 气 在 外 加 电 压 作 用 下 产 生 弧 光 放电 ， 发 出 少 许 可 见 光 和 大 量 的 紫 外 线 ， 这 些 紫 外 线 再激 励 灯 管 内 壁 的 荧 光 粉 ， 产 生 大 量 的 可 见 光 。 （ 4） 高 压 汞 灯 是 荧 光 灯 的 改 进 产 品 ， 属 于 高 气 压 的 汞蒸 气 放 电 光 源 ， 发 光 原 理 与 荧 光 灯 相 同 。 （ 5） 高 压 钠 灯 它 利 用 高 压 的 钠 蒸 气 放 电 发 光 （ 6） 金 属 卤 化 物 灯 在 高 压 汞 灯 内 添 加 某 些 金 属 卤 化 物 ，靠 金 属 卤 化 物 的 循 环 作 用 ， 不 断 向 电 弧 提 供 相 应 的 金属 蒸 气 ， 金 属 原 子 在 电 弧 激 发 而 辐 射 该 金 属 的 特 征 光谱 线 。（ 7） 管 形 氙 灯 高 压 氙 气 放 电 时 能 产 生 很 强 的 白 光 ， 接近 连 续 光 谱 ， 和 太 阳 光 十 分 相 似 ， 灯 的 功 率 大 （ 可 达100kW） ， 亮 度 高 ， 俗 称 “ 人 造 小 太 阳 ” 。 表 常 用 照 明 电 光 源 的 主 要 特 性 光 源 名 称 白 炽 灯 卤 灯 荧 光 灯 高 压 汞 灯 管 形 氙 灯 高 压 钠 灯 卤 化 物 灯 额 定 功 率 范 围（ W ） 101000 5002000 6125 501000 1500100000 25 400 4001000 光 效 6.519 19.521 2567 3050 2037 90100 6080 平 均 寿 命 /h 1000 1500 20003000 25005000 5001000 3000 2000 显 色 指 数 9599 9599 7080 3040 9094 2025 6585 启 动 稳 定 时 间 瞬 时 瞬 时 13s 48min 12s 48min 48min 再 启 动 时 间 瞬 时 瞬 时 瞬 时 510min 瞬 时 1020min 1015min 功 率 因 数 1 1 0.330.7 0.440.67 0.40.9 0.44 0.40.61 频 闪 效 应 不 明 显 明 显 明 显 明 显 明 显 明 显 明 显表 面 亮 度 大 大 小 较 大 大 较 大 大 电 压 变 化 对 光通 量 影 响 大 大 较 大 较 大 较 大 大 较 大环 境 温 度 对 光通 量 影 响 小 小 大 较 小 小 较 小 较 小耐 震 性 能 较 差 差 较 好 好 好 较 好 好所 需 附 件 无 无 镇 流 器起 辉 器 镇 流 器 镇 流 器触 发 器 镇 流 器 镇 流 器触 发 器 2.1工 厂 电 力 负 荷 和 负 荷 曲 线 负 荷 曲 线 是 表 示 电 力 负 荷 随 时 间 变 动 情 况 的 曲 线 。 负 荷 曲 线按 负 荷 对 象 分 ， 有 工 厂 的 、 车 间 的 或 某 台 设 备 的 负 荷 曲 线 ； 按 负荷 的 功 率 性 质 分 ， 有 有 功 和 无 功 负 荷 曲 线 ； 按 表 示 的 时 间 分 ， 有年 的 、 月 的 、 日 的 和 工 作 班 的 负 荷 曲 线 ； 按 绘 制 方 式 分 ， 有 依 点连 成 的 负 荷 曲 线 (折 线 形 负 荷 曲 线 )和 梯 形 负 荷 曲 线 ， 1 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 时 间 ，纵 坐 标 表 示 负 荷 大 小 （ 功 率 kW、 kVar） 。 负 荷 曲 线 :1) 日 负 荷 曲 线 ： 负 荷 在 一 昼 夜 间 （ 024h） 变 化 情 况 。2) 年 负 荷 曲 线 又 分 为 年 运 行 负 荷 曲 线 和 年 持 续 负 荷 曲 线 。 年 运 行 负 荷 曲 线 可 根 据 全 年 日 负 荷 曲 线 间 接 制 成 。 年 持 续 负 荷 曲 线 的 绘 制 ， 要 借 助 一 年 中 有 代 表 性 的 冬 季 日 负 荷 曲 线 和 夏 季 日 负 荷 曲 线 。 绘 制 方 法 如 图 所 示 。 下 图 是 南 方 某 厂 的 年 负 荷 曲 线 ，图 中 P1在 年 负 荷 曲 线 上 所 占 的 时 间 计 算 为 T1=200t1+165t2。 其 中 夏 季 和 冬 季 在 全 年 中 占 的 天 数 视地 理 位 置 和 气 温 情 况 核 定 。 说 明 : 一 般 在 北 方 ， 近 似 认 为 冬 季 200天 ， 夏 季 165天 ；在 南 方 ， 近 似 认 为 冬 季 165天 ， 夏 季 200天 。 图 年 负 荷 持 续 时 间 曲 线 的 绘 制（ a） 夏 季 日 负 荷 曲 线 （ b） 冬 季 日 负 荷 曲 线 （ c） 年 负 荷 持 续 时 间 曲 线 2 与 负 荷 曲 线 有 关 的 参 数 1.年 最 大 负 荷 和 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 （ 1） 年 最 大 负 荷 Pmax 年 最 大 负 荷 是 指 全 年 中 负 荷 最 大 的 工 作班 内 30分 钟 平 均 功 率 的 最 大 值 。（ 2） 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 Tmax 如 上 图 所 示 ， 阴 影 为 全 年 实 际 消 耗 电 能 ，如 果 以 Wa表 示 全 年 实 际 消 耗 的 电 能 ,则 有 ： 2.平 均 负 荷 和 负 荷 系 数（ 1） 平 均 负 荷 Pav 平 均 负 荷 就 是 指 电 力 负 荷 在 一 定 时 间 内 消 耗 的 功 率 的平 均 值 。 如 上 图 所 示 ， 阴 影 部 分 表 示 全 年 实 际 消 耗 的 电 能Wa， 则 ：（ 2） 负 荷 系 数 KL 负 荷 系 数 是 指 平 均 负 荷 与 最 大 负 荷 的 比 值 ， 有 功 负荷 系 数 KaL和 无 功 负 荷 系 数 KrL， 有 时 也 用 表 示 有 功 负 荷系 数 ， 表 示 无 功 负 荷 系 数 。 一 般 工 厂 =0.70.75，=0.760.82 2.2 工 厂 用 电 设 备 容 量 的 确 定 用 电 设 备 的 铭 牌 上 都 有 一 个 “ 额 定 功 率 ” ， 但 是 由 于 各 用电 设 备 的 额 定 工 作 条 件 不 同 ， 例 如 有 的 是 长 期 工 作 制 ， 有 的 是短 时 工 作 制 。 因 此 这 些 铭 牌 上 规 定 的 额 定 功 率 不 能 直 接 相 加 来作 为 全 厂 的 电 力 负 荷 ， 而 必 须 首 先 换 算 成 同 一 工 作 制 下 的 额 定功 率 ， 然 后 才 能 相 加 。 经 过 换 算 至 统 一 规 定 工 作 制 下 的 “ 额 定功 率 ” 称 为 设 备 容 量 ， Pe用 表 示 。 用 电 设 备 的 工 作 制1. 长 期 连 续 工 作 制 设 备 能 长 期 连 续 运 行 ， 每 次 连 续 工 作 时 间 超 过 8h， 而 且 运 行 时 负 荷 比较 稳 定 ， 在 计 算 其 设 备 容 量 时 ， 可 直 接 查 取 其 铭 牌 上 的 额 定 容 量 （ 额定 功 率 ） ， 不 用 经 过 转 换 。 工 厂 中 主 要 的 生 产 车 间 大 多 为 连 续 工 作 制 :如 通 风 机 ,水 泵 ,空 气 压 缩机 ,电 动 发 电 机 ,电 炉 ,照 明 灯 等 .2. 短 时 工 作 制 设 备 工 作 时 间 较 短 ， 而 停 歇 时 间 相 对 较 长 ， 在 工 厂 负 荷 中 所 占 比 例 很小 ， 在 计 算 其 设 备 容 量 时 ， 也 是 直 接 查 取 其 铭 牌 上 的 额 定 容 量 （ 额 定功 率 ） 。 如 机 床 上 的 辅 助 电 机 :进 给 电 机 ,升 降 电 机 等3. 反 复 短 时 工 作 制 设 备 工 作 呈 周 期 性 ， 时 而 工 作 时 而 停 歇 ， 如 此 反 复 ， 且 工 作 时 间 与 停歇 时 间 有 一 定 比 例 ， ,工 作 周 期 一 般 不 超 过 10min.用 负 荷 持 续 率 （ 或 称暂 载 率 ） 来 表 示 工 作 周 期 内 的 工 作 时 间 与 整 个 工 作 周 期 的 百 分 比 值 .如 电 焊 机 ,电 梯 ,起 重 机 等 . 设 备 容 量 的 确 定1. 长 期 连 续 工 作 制 和 短 时 工 作 制 的 设 备 容 量 就 是 设 备 的 铭 牌额 定 功 率 ， 即2. 反 复 短 时 工 作 制 设 备 的 设 备 容 量 是 将 某 负 荷 持 续 率 下 的 铭 牌额 定 功 率 换 算 到 统 一 负 荷 持 续 率 下 的 功 率 。 负 荷 持 续 率 可 用 一 个工 作 周 期 内 工 作 时 间 占 整 个 周 期 的 百 分 比 来 表 示 ： 起 重 机 （ 吊 车 电 动 机 ）起 重 电 动 机 的 标 准 暂 载 率 有 15%、 25%、 40%、 60%四 种 要 求 统 一 换 算 到 25%时 的 额 定 功 率 ， 即式 中 PN （ 换 算 前 ） 设 备 铭 牌额 定 功 率 ； P e换 算 后 设 备 容 量 ； eN设 备 铭 牌 暂 载 率 ； e25值 为 25%的 暂 载 率 。 电 焊 机 设 备电 焊 设 备 的 标 准 暂 载 率 有 50%、 65%、 75%、 100%四 种 。要 求 统 一 换 算 到 e 100%， 换 算 公 式 为 ： 式 中 SN设 备 铭 牌 额 定 容 量 ； cosjN设 备 铭 牌 功 率 因 数 。 电 炉 变 压 器 组设 备 容 量 是 指 在 额 定 功 率 下 的 有 功 功 率 ， 即 式 中 S N电 炉 变 压 器 的 额 定 容 量 ； cosjN电 炉 变 压 器 的 功 率 因 数 。 照 明 设 备 不 用 镇 流 器 的 照 明 设 备 的 设 备 容 量 指 灯 头 的 额 定 功 率 ， 即 ： Pe= PN 用 镇 流 器 的 照 明 设 备 的 设 备 容 量 要 包 括 镇 流 器 中 的 功 率 损 失 。 荧 光 灯 ： Pe=1.2PN 高 压 水 银 灯 、 金 属 卤 化 物 灯 ： Pe= 1.1 PN 照 明 设 备 的 设 备 容 量 还 可 按 建 筑 物 的 单 位 面 积 容 量 法 估 算 ：式 中 ： 是 建 筑 物 单 位 面 积 的 照 明 容 量 指 标 (w/m 2)，S为 建 筑 物 的 面 积 (m2) 。 （ 3） 吊 车 的 设 备 容 量 吊 车 属 于 反 复 短 时 工 作 制 设 备 ， 它 的 设 备 容 量 应 统 一 换 算 到 ， 所 以 1台 吊 车 的 容 量 为 ： (4) 车 间 的 设 备 总 容 量 为 ： kW11253 NNNe PPP ee kW169111.16142 eP%25e 2.2 工 厂 计 算 负 荷 的 确 定概 念 ： 指 用 统 计 计 算 求 出 的 ， 用 来 选 择 和 校 验 变 压 器 容 量 及开 关 设 备 、 连 接 该 负 荷 的 电 力 线 路 的 负 荷 值 。 是 选 择 仪 器仪 表 、 整 定 继 电 保 护 的 重 要 数 据 。计 算 负 荷 (Pc, Qc, Sc, Ic) :导 体 中 通 过 一 个 等 效 负 荷 时 ,导 体最 高 温 升 与 实 际 变 动 负 荷 时 导 体 中 产 生 的 最 高 温 升 相 等 .该 等 效 负 荷 称 为 计 算 负 荷 .导 体 通 过 电 流 达 到 稳 定 温 升 时 间 3 4, 为 发 热 时 间 参 数 ,对 中 小 截 面 的 导 体 其 值 10min,所 以 导 体 大 约 经 30min达 到稳 定 温 升 .因 此 取 30min的 平 均 最 大 负 荷 作 为 计 算 负 荷 .常 用P 30、 Q30、 S30、 I30分 别 表 示 负 荷 的 有 功 计 算 负 荷 、 无 功 计算 负 荷 、 视 在 计 算 负 荷 和 计 算 电 流 。 1 同 一 设 备 (线 路 ),长 期 通 大 电 流 ,则 温 升 高 .2 当 电 流 一 定 时 ,小 截 面 设 备 实 际 温 升 会 高 于 额定 温 升 ,大 截 面 设 备 温 升 低 于 额 定 温 升 .3 对 于 大 截 面 导 体 ,由 于 一 般 10min,导 致 按 照 统 计 计 算 法 得 到 的 计 算 负 荷 大 于 实 际 的 负 荷 ,但 是 仍 然 符 合 导 体 设 计 原 则 .4 计 算 负 荷 确 定 过 大 ， 将 使 变 压 器 容 量 、 电 器设 备 和 导 线 截 面 选 择 过 大 ， 造 成 投 资 浪 费 ；5 计 算 负 荷 确 定 过 小 ， 则 会 引 起 所 选 变 压 器 容量 不 足 或 电 气 设 备 、 电 力 线 路 运 行 时 电 能 损 耗 增 加 ， 并 产 生 过 热 、 绝 缘 加 速 老 化 等 现 象 ， 甚至 发 生 事 故 . 负 荷 计 算目 的 ： 主 要 是 确 定 “ 计 算 负 荷 ”常 用 方 法 ： 需 要 系 数 法 比 较 简 便 ， 使 用 广 泛 。 因 该 系 数是 按 照 车 间 以 上 的 负 荷 情 况 来 确 定 的 ， 故 适 用 于变 配 电 所 和 全 厂 的 负 荷 计 算 。 二 项 式 系 数 法 考 虑 了 用 电 设 备 中 几 台 功 率 较大 的 设 备 工 作 时 对 负 荷 影 响 的 附 加 功 率 ， 计 算 结果 往 往 偏 大 ， 一 般 适 用 于 低 压 配 电 支 干 线 和 配 电箱 的 负 荷 计 算 。 按 年 产 量 和 年 产 值 估 算 全 厂 的 计 算 负 荷已 知 工 厂 的 年 产 量 A或 年 产 值 B， 根 据 工 厂 的 单 位 产 量 耗 电 量 a或单 位 产 值 耗 电 量 b， 工 厂 的 全 年 耗 电 量 Wa全 厂 的 有 功 计 算 负 荷 ： 需 要 系 数 法(1) 一 个 用 电 设 备 组 中 的 设 备 并 不 一 定 同 时 工 作 ， 因 此 引入 一 个 同 时 系 数 ;(2) 工 作 的 设 备 不 一 定 都 工 作 在 额 定 状 态 下 ， 因 此 引 入 一个 负 荷 系 数 ; (3) 用 电 设 备 的 设 备 容 量 是 指 输 出 容 量 ,其 与 输 入 容 量 间有 个 平 均 效 率 ; (4) 考 虑 到 线 路 的 损 耗 、 用 电 设 备 本 身 的 损 耗 等 ， 引 入 一个 线 路 平 均 效 率 .因 此 ,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 1的 系 数 ， 叫 做 需 要 系 数 K d 在 所 需 计 算 的 范 围 内 ， 将 用 电 设 备 按 其 设 备 性 质 不 同分 成 若 干 组 ， 对 每 一 组 选 用 合 适 的 需 要 系 数 ， 算 出 每组 用 电 设 备 的 计 算 负 荷 ， 然 后 由 各 组 计 算 负 荷 求 总 的计 算 负 荷 ， 这 种 方 法 称 为 需 要 系 数 法 。 需 要 系 数 法 一般 用 来 求 多 台 三 相 用 电 设 备 的 计 算 负 荷 。需 要 系 数 法 的 基 本 公 式 ： 单 组 用 电 设 备 组 的 计 算 负 荷 确 定有 功 计 算 负 荷 ：无 功 计 算 负 荷 ： 视 在 计 算 负 荷 ：计 算 电 流 ： 附 加 说 明 :单 组 设 备 数 量 3台时 考 虑 需 要 系 数 多 组 用 电 设 备 的 计 算 负 荷总 的 有 功 计 算 负 荷 ： 总 的 无 功 计 算 负 荷 ：总 的 视 在 计 算 负 荷 ：总 的 计 算 电 流 ： 附 加 说 明 :一 般 情 况下 低 压 侧 负 荷 计 算 时 ,同 时 系 数 只 在 变 压 器低 压 侧 考 虑 一 次 即 可 .支 路 数 3时 考 虑 . 同 时 系 数 K 应 用 范 围 K确 定 车 间 变 电 所 低 压 线 路 最 大 负 荷 冷 加 工 车 间 0.7 0.8热 加 工 车 间 0.7 0.9动 力 站 0.8 1.0确 定 配 电 所 母 线 的 最 大 负 荷 负 荷 小 于 5 000kW 0.9 1.0计 算 负 荷 为 5 000 10 000kW 0.85计 算 负 荷 大 于 10 000kW 0.8 解 : (1) 冷 加 工 机 床 ： 查 附 录 表 1可 得 Kd1=0.2， cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1= Kd1Pe1=0.2 50=10kW Qc1=Pc1tg1=10 1.73=17.3kVar(2)通 风 机 ： Kd2=0.8， cos2=0.8， tg2=0.75 (n3台 ) Pc2= Pe2=2 1.2=2.4kW Qc2=Pc2tg2=2.4 0.75=1.8kVar例1 一 机 修 车 间 的 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 7.5kW2台 ，4kW2台 ， 2.2kW8台 ； 另 接 通 风 机 1.2kW2台 ； 电 阻 炉 1台2kW。 试 求 计 算 负 荷 （ 设 同 时 系 数 K p、 K q均 为 0.9） 。 (3)电 阻 炉 ： 因 只 1台 ， 故 其 计 算 负 荷 等 于 设 备 容 量 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 (4)车 间 计 算 负 荷 ： 二 项 式 系 数 法在 计 算 设 备 台 数 不 多 ， 而 且 各 台 设 备 容 量 相 差 较 大 的 车 间 干 线和 配 电 箱 的 计 算 负 荷 时 宜 采 用 二 项 式 系 数 法 。 基 本 公 式 为 ：其 余 的 计 算 负 荷 Q30、 S30和 I30的 计 算 公 式 与 前 述 需 要 系 数 法 相 同 。 对 1或 2台 用 电 设 备 可 认 为 P30=Pe， 即 b=1， c=0。用 电 设 备 组 的 有 功 计 算 负 荷 的 求 取 直 接 应 用 上 式 ， 其 余 的 计 算 负 荷与 需 要 系 数 法 相 同 。 确 定 多 组 用 电 设 备 的 负 荷 多 组 用 电 设 备 的 总 计 算 负 荷 时 ， 也 要 考 虑 各 组 用 电 设 备 的 最大 负 荷 不 同 时 出 现 的 因 素 。 与 需 要 系 数 法 不 同 的 是 ， 这 里 不 是 计入 一 个 小 于 1的 综 合 系 数 ， 而 是 在 各 组 用 电 设 备 中 取 其 中 一 组 最 大的 附 加 负 荷 (cPx)max， 再 加 上 各 组 平 均 负 荷 bPe， 由 此 求 出 设 备 组 的总 计 算 负 荷 。 先 求 出 每 组 用 电 设 备 的 计 算 负 荷 P30i、 Q30i， 则 总 的 有 功 计 算 负 荷为 ： 总 的 无 功 计 算 负 荷 为 ： 例2 试 用 二 项 式 法 来 确 定 上 例 1中 的 计 算 负 荷 。解: 求 出 各 组 的 平 均 功 率 bPe和 附 加 负 荷 cPx （ ） 金 属 切 削 机 床 电 动 机 组 查 附 录 表 1， 取 b1=0.14， c1=0.4， x1=5， cos1=0.5，tg1=1.73， x=5， 则 (bPe)1=0.14 50=7kW (cPx)1=0.4(7.5 2+4 2+2.2 1)=10.08kW （ ） 通 风 机 组查 附 录 表 1， 取 b2=0.65， c2=0.25， cos2=0.8，tg2=0.75， x=5, n=2 2x， 取 x2=n/2=1， 则 (bPe)2=0.65 2.4=1.56kW (cPx)2=0.25 1.2=0.3kW（ ） 电 阻 炉 (bPe)3=2kW (cPx)3=0显 然 ， 三 组 用 电 设 备 中 ， 第 一 组 的 附 加 负 荷 (cP x)1最 大 ，故 总 计 算 负 荷 为 ：Pc=（ bPe） i+（ cPx） 1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW 比 较 例 1和 例 2的 计 算 结 果 可 知 ， 按 二 项 式 法 计 算 的结 果 比 按 需 要 系 数 法 计 算 的 结 果 大 得 多 。 可 见 二 项 式 法 更 适 用 于 容 量 差 别 悬 殊 的 用 电 设 备 的负 荷 计 算 。Qc=（ bPetg） i+（ cPx） tg1 =(7 1.73+1.56 0.75+0)+10.08 1.73=30.72kvar 例 3 某 小 批 量 生 产 车 间 380V线 路 上 接 有 金 属 切削 机 床 共 20台 （ 其 中 ， 10.5kW的 4台 ， 7.5kW的8台 ， 5kW的 8台 ） ， 车 间 有 380V电 焊 机 2台（ 每 台 容 量 20kVA， eN65%， cosjN0.5） ， 车间 有 吊 车 1台 （ 11kW， eN=25% ） ， 试 计 算 此车 间 的 设 备 容 量 。 计 算 车 间 的 设 备 容 量1） 金 属 切 削 机 床 的 设 备 容 量 。 金 属 切 削 机 床 属 于 长 期 连 续 工 作制 设 备 ， 所 以 20台 金 属 切 削 机 床 的 总 容 量 为 ：2） 电 焊 机 的 设 备 容 量 。 电 焊 机 属 于 反 复 短 时 工 作 制 设 备 ， 它 的 设备 容 量 应 统 一 换 算 到 e=100%， 所 以 2台 电 焊 机 的 设 备 容 量 为 ：3） 吊 车 的 设 备 容 量 。 吊 车 属 于 反 复 短 时 工 作 制 设 备 ， 它 的 设 备 容量 应 统 一 换 算 到 e=25% ， 所 以 1台 吊 车 的 容 量 为 ：4） 车 间 的 设 备 总 容 量 为 ： 车 间 的 计 算 负 荷 :需 要 系 数 法1） 金 属 切 削 机 床 组 的 计 算 负 荷 ， 查 附 表 1， 取 需 要 系 数 和 功 率 因数 为 车 间 的 计 算 负 荷2） 电 焊 机 组 的 计 算 负 荷 。 查 附 表 1， 取 需 要 系 数 和 功 率 因 数 为 (台 数 3,不 考虑 需 要 系 数 ) 车 间 的 计 算 负 荷3） 吊 车 组 的 计 算 负 荷 。 查 附 表 1， 取 需 要 系 数 和 功 率 因 数 为(台 数 3,不 考虑 需 要 系 数 ) 车 间 的 计 算 负 荷4） 全 车 间 的 总 计 算 负 荷 。 根 据 同 时 系 数 K表 ， 取 同 时 系 数 ， 所以 全 车 间 的 计 算 负 荷 为 ： 单 相 用 电 设 备 计 算 负 荷 的 确 定 单 相 设 备 接 于 三 相 线 路 中 ， 应 尽 可 能 地 均 衡 分 配 ， 使 三 相 负荷 尽 可 能 平 衡 。 如 果 均 衡 分 配 后 ， 三 相 线 路 中 剩 余 的 单 相 设 备 总容 量 不 超 过 三 相 设 备 总 容 量 的 15%， 可 将 单 相 设 备 总 容 量 视 为 三相 负 荷 平 衡 进 行 负 荷 计 算 。 如 果 超 过 15%， 则 应 先 将 这 部 分 单 相设 备 容 量 换 算 为 等 效 三 相 设 备 容 量 ， 再 进 行 负 荷 计 算 。 设 计 规 范规 定 :1 单 相 设 备 接 于 相 电 压 时 等 效 三 相 设 备 容 量 Pe按 最 大 负 荷 相 所 接 的 单 相 设 备 容 量 Pemj 的 3倍 计 算 ， 即 2 单 相 设 备 接 于 线 电 压 时 容 量 Pej为 单 相 设 备 接 于 线 电 压 时 ， 其 等 效 三 相 设 备 容 量 Pe为 照 明 设 备 组 的 需 要 系 数 及 功 率 因 数光 源 类 别 需 要 系数 Kd cosj白 炽 灯 荧 光 灯 高 压 汞 灯 高 压 钠 灯 金 属 卤 化 物 灯生 产 车 间 办 公 室 0.8 1 1 0.9(0.55) 0.45 0.65 0.45 0.40 0.61变 配 电 所 、 仓 库 0.5 0.7 1 0.9(0.55) 0.45 0.65 0.45 0.40 0.61生 活 区 宿 舍 0.6 0.8 1 0.9(0.55) 0.45 0.65 0.45 0.40 0.61室 外 1 1 0.9(0.55) 0.45 0.65 0.45 0.40 0.61 通 常 ， 车 间 的 照 明 设 备 容 量 都 不 会 超 过 车 间 三 相 设 备 容 量 的15%。 因 此 ， 我 们 可 在 确 定 了 车 间 照 明 设 备 总 容 量 后 ， 按 需 要 系数 法 单 独 计 算 车 间 照 明 设 备 的 计 算 负 荷 。照 明 负 荷 简 易 计 算 :单 位 面 积 功 率 法其 中 : 单 位 面 积 容 量 指 标 ,单 位 : w/m 2 S 计 算 面 积 , 单 位 m2 用 逐 级 推 算 法 计 算 全 厂 的 计 算 负 荷对 中 小 型 工 厂 来 说 ， 厂 内 高 低 压 配电 线 路 一 般 不 长 ， 其 功 率 损 耗 可 略去 不 计 。 ： 从 用 电 设 备 向 电 源 方 向 逐 级 计 算 负 荷 供 配 电 系 统 的 功 率 损 耗 供 配 电 系 统 的 功 率 损 耗 是 指 最 大 功 率 时 功 率 损 耗 。1 线 路 的 功 率 损 耗 ： 线 路 功 率 损 耗 PWL=3IC2RWL*10-3 QWL= 3IC2XWL*10-3 式 中 ， Ic为 线 路 的 计 算 电 流 （ A） ； RWL为 线 路 每 相 的 电 阻 （ ） ，RWL=R0L， R0为 线 路 单 位 长 度 的 电 阻 （ /km） ， L为 线 路 的 计 算 长度 （ km） ； X WL为 线 路 每 相 的 电 抗 （ ） ， XWL =X0L， X0为 线 路单 位 长 度 的 电 抗 （ /km） 。补 充 说 明 : R0, X0的 获 取 方 法(1) 查 表 法 (2) 计 算 法 (3) 估 算 法 2 变 压 器 的 功 率 损 耗 * 估 算 法 PT=0.015Sc QT=0.06 Sc * 精 确 法 有 功 功 率 损 耗 铁 损 PFe 空 载 损 耗 P0可 认 为 就 是 铁 损 ， 所 以 铁损 又 称 为 空 载 损 耗 。 铜 损 PCu 负 载 损 耗 Pk可 认 为 就 是 额 定 电 流 下 的铜 损 PCu 。 变 压 器 的 有 功 功 率 损 耗 为或 者 : P T P0+ Pk 2 式 中 ， SN为 变 压 器 的 额 定 容 量 ； Sc为 变 压 器 的 计算 负 荷 ； 为 变 压 器 的 负 荷 率 （ = Sc/SN） 无 功 功 率 损 耗 空 载 无 功 功 率 损 耗 Q0 :空 载 时 由 励 磁 电 流 造 成 . 负 载 无 功 功 率 损 耗 QL :负 荷 电 流 在 绕 组 电 抗 上 的 损耗 变 压 器 的 无 功 功 功 率 损 耗 为 ：式 中 ， I 0%为 变 压 器 空 载 电 流 占 额 定 电 流 的 百 分 值 ;Uk%为 变 压 器 的 短 路 电 压 百 分 值 。 以 上 参 数 可 由 变 压 器 产 品目 录 获 取 . 工 厂 的 功 率 因 数 功 率 因 数 是 供 用 电 系 统 的 一 项 重 要 的 技 术 经 济 指 标 ， 它反 映 了 供 用 电 系 统 中 无 功 功 率 消 耗 量 在 系 统 总 容 量 中 所 占 的比 重 ， 反 映 了 供 用 电 系 统 的 供 电 能 力 。分 类 ：概 念 ：瞬 时 功 率 因 数 运 行 中 的 工 厂 供 用 电 系 统 在 某 一 时 刻 的 功 率 因 数 值平 均 功 率 因 数 某 一 规 定 时 间 段 内 功 率 因 数 的 平 均 值最 大 负 荷 时 的 功 率 因 数 配 电 系 统 运 行 在 年 最 大 负 荷 时 的 功 率 因 数自 然 功 率 因 数 用 电 设 备 或 工 厂 在 没 有 安 装 人 工 补 偿 装 置 时 的 功 率 因 数总 的 功 率 因 数 用 电 设 备 或 工 厂 设 置 了 人 工 补 偿 后 的 功 率 因 数 工 厂 的 功 率 因 数 计 算瞬 时 功 率 因 数平 均 功 率 因 数最 大 负 荷 时 的 功 率 因 数供 电 部 门 对 用 户 功 率 因 数 的 要 求 :高 压 供 电 的 工 业 用 户 和 高压 供 电 装 有 带 负 荷 调 压 装 置 的 电 力 用 户 ， 功 率 因 数 应 达 到 0.9以 上 ， 其 他 用 户 功 率 因 数 应 在 0.85以 上 。 (最 大 负 荷 时 的 功率 因 数 ,但 是 用 月 平 均 功 率 因 数 衡 量 ) 功 率 因 数 对 供 配 电 系 统 的 影 响1、 功 率 因 数 对 供 电 系 统 的 影 响 电 能 损 耗 增 加 P和 Q I2 电 压 损 失 增 大 供 电 设 备 利 用 率 降 低在 功 率 因 数 降 低 后 ， 不 得 不 降 低 输 送 的 有 功 功 率 P来 控 制 电 流 I的 值 ， 这 样 就 降 低 了 供 电 设 备 的 供 电 能 力 。 提 高 功 率 因 数 的 方 法(1) 提 高 自 然 功 率 因 数 采 用 科 学 措 施 减 少 用 电 设 备 无 功 功 率 的 需 要 量 ， 使 供 配 电 系 统 总功 率 因 数 提 高 。 合 理 选 择 电 动 机 的 规 格 、 型 号 防 止 电 动 机 空 载 运 行 保 证 电 动 机 的 检 修 质 量 合 理 选 择 变 压 器 的 容 量 交 流 接 触 器 的 节 电 运 行(2) 人 工 补 偿 功 率 因 数 并 联 电 容 器 :工 厂 中 常 用 的 人 工 补 偿 法 (安 装 移 相 电 容 器 ) 同 步 电 动 机 补 偿 调 相 机 (仅 发 无 功 功 率 的 同 步 发 电 机 )补 偿 动 态 无 功 补 偿 无 功 功 率 补 偿S30.1 S30.2 Q30.1P 30 Q30.21 工 厂 中 的 用 电 设 备 多 为 感 性 负 载 ，在 运 行 过 程 中 ， 除 了 消 耗 有 功 功 率 外 ，还 需 要 大 量 的 无 功 功 率 在 电 源 至 负 荷之 间 交 换 ， 导 致 功 率 因 数 降 低 ， 给 工厂 供 配 电 系 统 造 成 不 利 影 响 。 左 图 : 人 工 补 偿 原 理 补 偿 容 量 和 补 偿 后 计 算 负 荷 的 计 算补 偿 容 量 的 计 算补 偿 器 数 量 的 计 算补 偿 后 的 总 无 功 计 算 负 荷 补 偿 后 的 视 在 计 算 负 荷 并 联 电 容 器 的 装 设 与 控 制1. 并 联 电 容 器 的 结 线不 同 的 接 线 方 法 其 补 偿 的 总 容 量 不 同 ： 形 结 线 时 形 结 线 时 形 结 线 优 点 :任 一 项 电 容 器 短 路 ,该 相 电 流 为 正 常 电 流 3倍 ,缺点 :补 偿 容 量 小 ,任 一 相 断 开 ,该 相 无 补 偿 ; 形 结 线 优 点 :补 偿 容 量 大 ,任 一 相 断 开 ,三 相 线 路 仍 得 到 补 偿 ;缺 点 :任 一 相 短 路 ,三 相 线 路 发 生 相 间 短 路 ,易 引 起 电 容 器 爆 炸 . 使 用 场 合 :高 压 电 容 器 组 接 形 ； 容 量 较 小(450kVar)或 低 压 电 容 器 组 接 形 。 2. 并 联 电 容 器 的 装 设 地 点 (1) 高 压 集 中 补 偿 高 压 集 中 补 偿 是 指 将 高 压 电 容 器 组 集 中 装 设 在 工 厂 变 电所 的 610kV母 线 上 。补 偿 范 围 小 ， 运 行 维 护 方 便 ， 投 资 少 ， 利 用 率 高 ， 大 中 企业 用 。(2) 低 压 集 中 补 偿低 压 集 中 补 偿 是 指 将 低 压 电 容 器 集 中 装 设 在 车 间 变 电 所 的低 压 母 线 上 。补 偿 范 围 中 ， 经 济 ， 维 护 方 便 ， 用 户 普 遍 应 用 。 (3) 单 独 就 地 补 偿单 独 就 地 补 偿 （ 个 别 补 偿 或 分 组 补 偿 ） 是 指 在 个 别 功 率 因数 较 低 的 设 备 旁 边 装 设 补 偿 电 容 器 组 。补 偿 范 围 最 大 ， 效 果 最 好 ， 利 用 率 低 。3.并 联 电 容 器 的 控 制 方 式并 联 电 容 器 的 投 切 是 随 着 负 荷 的 变 化 ， 以 某 个 参 量 进行 分 组 投 切 控 制 的 ， 有 ： 按 功 率 因 数 进 行 控 制 ； 按 负荷 电 流 进 行 控 制 。 例 2-6 有 一 工 厂 修 建 10/0.4kV的 车 间 变 电 所 ， 已 知 车间 变 电 所 低 压 侧 的 视 在 功 率 Sc1为 800kVA， 无 功 计算 负 荷 Qc1为 540kvar， 现 要 求 车 间 变 电 所 高 压 侧功 率 因 数 不 低 于 0.9， 如 果 在 低 压 侧 装 设 自 动 补 偿电 容 器 ， 问 补 偿 容 量 需 多 少 ？ 补 偿 后 车 间 总 的 视在 计 算 负 荷 （ 高 压 侧 ） 降 低 了 多 少 ？解 （ 1） 补 偿 前低 压 侧 的 有 功 计 算 负 荷 低 压 侧 的 功 率 因 数 cos1=590.25/800=0.74 变 压 器 的 功 率 损 耗 （ 设 选 低 损 耗 变 压 器 ） PT=0.015Sc=0.015 800=12kW QT=0.06Sc=0.06 800=48kvar 变 电 所 高 压 侧 总 的 计 算 负 荷 为 Pc2=Pc1+ PT=590.25+12=602.25kW Qc2=Qc1+ Q T=540+48=588kvar 变 电 所 高 压 侧 的 功 率 因 数 为 cos=602.25/841.7=0.716(2)确 定 补 偿 容 量现 要 求 在 高 压 侧 不 低 于 0.9， 而 补 偿 在 低 压 侧 进行 ， 所 以 我 们 考 虑 到 变 压 器 损 耗 ， 可 设 低 压 侧 补偿 后 的 功 率 因 数 为 0.92， 来 计 算 需 补 偿 的 容 量 Qcc=Pc1（ tg1tg2） =590.25 （ tgarccos0.74 tgarccos0.92） =285.03kvar查 附 录 表 2选 BW0.4141型 电 容 器 ， 需 要 的 个 数为 n=285.03/14=21个实 际 补 偿 容 量 为 Q cc =21 14=294kvar S=841.7663.84=177.86kVA 变 电 所 高 压 侧 的 功 率 因 数 符 合 要 求 。 如 果 结 果 小 于 0.9， 则 需 重 新 计 算 ， 同时 把 一 开 始 的 设 定 值 0.92取 大 一 点 ， 到 cos 的值 满 足 要 求 为 止 。通 过 上 述 计 算 可 得 ： 需 补 偿 的 容 量 为 294kvar， 补偿 后 车 间 变 电 所 高 压 侧 功 率 因 数 达 到 0.904， 高 压侧 的 总 视 在 功 率 减 少 了 177.86kVA。 补 偿 前 车 间 变电 所 变 压 器 容 量 应 选 1000kVA， 补 偿 后 选 800kVA即 满 足 要 求 。 (3)补 偿 后变 电 所 低 压 侧 视 在 计 算 负 荷 此 时 变 压 器 的 功 率 损 耗 变 电 所 高 压 侧 总 的 计 算 负 荷 尖 峰 电 流 的 计 算尖 峰 电 流 持 续 时 间 1 2s的 短 时 最 大 负 荷 电 流 。 主 要 用 来 选 择熔 断 器 和 低 压 断 路 器 ， 整 定 继 电 保 护 及 检 验 电 动 机 自 起 动 条 件 等 单 台 用 电 设 备 尖 峰 电 流 的 计 算 (KST为 用 电 设 备 的 启 动 电 流 倍 数 ,取值 见 书 P33)多 台 用 电 设 备 尖 峰 电 流 的 计 算 或 者