电气系统负荷计算-课件

所谓所谓负荷计算负荷计算，就是计算用电设备、配电，就是计算用电设备、配电线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电流或功率。这些按照一定方法计算出来的电流流或功率。这些按照一定方法计算出来的电流或功率称为或功率称为计算电流或计算功率计算电流或计算功率，我们也把它，我们也把它称为。称为。（1 1）计算负荷的概念及作用计算负荷的概念及作用又称又称需要负荷或最大负荷需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个。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相等。际变动负荷所产生的最大热效应相等。2.4 三相负荷的计算2020/12/122020/12/121 1 我们根据计算负荷来我们根据计算负荷来选择变压器的容量、导选择变压器的容量、导线的截面积及开关电器的型号等线的截面积及开关电器的型号等,同时也为能合理同时也为能合理地进行无功功率补偿提供依据。地进行无功功率补偿提供依据。在进行负荷计算时在进行负荷计算时,要考虑环境及社会因素的要考虑环境及社会因素的影响影响,并应为将来的发展留有适当余量并应为将来的发展留有适当余量.2020/12/122020/12/122 2精品资料你怎么称呼老你怎么称呼老师师？如果老如果老师师最后没有最后没有总结总结一一节课节课的重点的的重点的难难点，你点，你是否会是否会认为认为老老师师的教学方法需要改的教学方法需要改进进？你所你所经历经历的的课课堂，是堂，是讲讲座式座式还还是是讨论讨论式？式？教教师师的教鞭的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那不怕太阳晒，也不怕那风风雨狂，只怕先生雨狂，只怕先生骂骂我笨，我笨，没有学没有学问问无无颜见颜见爹娘爹娘”“太阳当空照，花儿太阳当空照，花儿对对我笑，小我笑，小鸟说鸟说早早早早早早”（2 2）负荷计算的方法负荷计算的方法 需要系数法需要系数法 用电设备功率乘以需要系数和同时系数，用电设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，适用于变配电所以及施工现场的负荷计广泛，适用于变配电所以及施工现场的负荷计算。算。二项式法二项式法 在设备组容量之和的基础上，考虑若干容在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大的设备的影响，采用经验系数用加权求量最大的设备的影响，采用经验系数用加权求和法进行计算负荷。和法进行计算负荷。2020/12/122020/12/125 5利用系数法利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再再考虑设备台数和功率差异的影响考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数乘以与有效台数有关的最大系数求得计算负荷。有关的最大系数求得计算负荷。在工业企业中，上述三种方法都是常用的。在工业企业中，上述三种方法都是常用的。民用建筑常用需要系数法。民用建筑常用需要系数法。2020/12/122020/12/126 6（3 3）设备容量设备容量P PS S的确定的确定 采用需要系数法时采用需要系数法时,应首先确定用电设备的应首先确定用电设备的设备容量设备容量.用电设备的额定功率用电设备的额定功率P PN N和额定容量和额定容量S SN N是指是指铭牌上的数据。负荷计算中的所谓设备容量铭牌上的数据。负荷计算中的所谓设备容量P PS S不能简单地理解为用电设备的铭牌功率，它是不能简单地理解为用电设备的铭牌功率，它是根据用电设备的工作性质和铭牌功率或铭牌容根据用电设备的工作性质和铭牌功率或铭牌容量经换算后得到的换算功率。量经换算后得到的换算功率。进行负荷计算时，需将用电设备按其性质进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备容量。分为不同的用电设备组，然后确定设备容量。2020/12/122020/12/127 7 连续工作制和短时工作制用电设备的设备容量容量 该电气设备的设备容量等于其额定功率（即该电气设备的设备容量等于其额定功率（即铭牌上规定的额定功率）。铭牌上规定的额定功率）。P PS S=P=PN N 非连续工作制电气设备的设备容量非连续工作制电气设备的设备容量 该电气设备的设备容量等于将其额定功率换该电气设备的设备容量等于将其额定功率换算为统一（标准）负载持续率下的有功功率，算为统一（标准）负载持续率下的有功功率，或换算到负载持续率或换算到负载持续率JC=25%JC=25%时的有功功率。时的有功功率。2020/12/122020/12/128 8 用电设备在一个周期内的工作时间与周期用电设备在一个周期内的工作时间与周期时间的比值称为时间的比值称为负载持续率负载持续率，用，用JC(%)JC(%)表示，表示，负载持续率也称为负载持续率也称为暂载率暂载率。起重机的设备容量在进行负荷计算时，要起重机的设备容量在进行负荷计算时，要统一换算到负载持续率统一换算到负载持续率JC=25%JC=25%时的功率。时的功率。2020/12/122020/12/129 9【例2.1】某施工现场有一吊车，其额定功率为某施工现场有一吊车，其额定功率为20kW20kW，铭牌负载持续率，铭牌负载持续率JC=40%JC=40%，求换算到，求换算到JC=25%JC=25%时的设备容量时的设备容量。【解】2020/12/122020/12/121010电焊机的设备容量电焊机的设备容量是将其铭牌额定容量换算到负载持续率为100%时的有功功率。2020/12/122020/12/121111【例2.2】一台单相电焊机380V，SN=80kVA，JC=50%，cos=0.5，求换算到JC=100%时的设备 容量。【解】2020/12/122020/12/121212 白炽灯的设备容量为灯泡的额定功率。气体放电灯的设备容量为灯管额定功率加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20%额定功率，荧光高压汞灯及镝灯加8%）。2020/12/122020/12/121313（4 4）单相负荷的设备容量的计算单相负荷的设备容量的计算 1)1)计算原则计算原则 单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷换算为等效三相负荷换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。再与三相负荷相加。在进行单相负荷计算时，一般采用计算功率。当在进行单相负荷计算时，一般采用计算功率。当单相负荷均为同类用电设备时，直接用设备容量进行单相负荷均为同类用电设备时，直接用设备容量进行计算。计算。2)2)单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法 只有相负荷时，等效三相负荷只有相负荷时，等效三相负荷P Pd d为最大相负荷的为最大相负荷的3 3倍。倍。2020/12/122020/12/121414 只有线间负荷只有线间负荷P Pabab时，其等效三相负荷时，其等效三相负荷P Pd d为：为：只有线间负荷只有线间负荷P Pabab、P Pbcbc时，如果时，如果P Pabab=P=Pbcbc，其等效三相负荷其等效三相负荷P Pd d为为 P Pd d=3P=3Pabab 有线间负荷有线间负荷P Pabab、P Pbcbc、P Pcaca时，选取较大两时，选取较大两相数据计算。现以相数据计算。现以P PababPPbcbcPPcaca为例：为例：2020/12/122020/12/1215153)当当单单相相负负荷荷的的总总容容量量小小于于计计算算范范围围内内三三相相对对称称负负荷荷总总容容量量的的15%15%时时，全全部部按按三三相相对对称称负负荷荷计计算算，不不必必换换算算；当当单单相相负负荷荷不不对对称称容容量量超超过过15%15%时时，应应将将单单相相负负荷荷换换算算为为等等效效三三相相负负荷荷，等效三相负荷为单相最大功率的等效三相负荷为单相最大功率的3 3倍。倍。2020/12/122020/12/121616【例【例2.32.3】某新建办公楼照明设备采用白炽灯某新建办公楼照明设备采用白炽灯A A相相3.3.k k，相相4k4k，C C相相5k5k,求设备容量是多少求设备容量是多少?如果改为相如果改为相3.8k3.8k，相，相4k4k，C C相相4.8kW,4.8kW,求设备容量是多少求设备容量是多少?【解】【解】三相平均容量为：（三相平均容量为：（3.63.64 45 5）/3=4.2kW/3=4.2kW三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为：三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为：（5-4.25-4.2）/4.2=0.84.2=19%/4.2=0.84.2=19%，大于，大于15%15%，所以白炽灯，所以白炽灯的设备容量为的设备容量为35=15kW35=15kW；改善后：（改善后：（4.8-4.24.8-4.2）4.2=14.29%4.2=14.29%，小于，小于15%15%，所以，所以白炽灯的设备容量为白炽灯的设备容量为3.6+4+5=12.6kW3.6+4+5=12.6kW。2020/12/122020/12/121717【例【例2.42.4】某施工现场有两台单相电焊机，其型号为某施工现场有两台单相电焊机，其型号为S SN N=21kVA=21kVA，U UN N=380V=380V，JC=65%JC=65%，cos=0.87,cos=0.87,分分 别接于别接于ABAB相、相、BCBC相上，该低压供电系统的线电压为相上，该低压供电系统的线电压为380V380V，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。【解】【解】一台电焊机的设备容量为：一台电焊机的设备容量为：这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：P PS S=314.7=44.1kW=314.7=44.1kW2020/12/122020/12/121818【例2.5】假如例2.4中的两台单相电焊机，都接在AB相上，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。【解】这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：2020/12/122020/12/121919【例2.6】假如该施工现场有四台电焊机，型号假如该施工现场有四台电焊机，型号与与例例2.52.5相同，求这四台电焊机的等效三相负相同，求这四台电焊机的等效三相负荷的设备容量。荷的设备容量。【解】【解】这四台电焊机应尽量均衡地分配到三相上，这四台电焊机应尽量均衡地分配到三相上，两台电焊机接于两台电焊机接于ABAB相，其它两台电焊机分别相，其它两台电焊机分别接于接于BCBC相、相、ACAC相。相。这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：2020/12/122020/12/122020（1 1）用电设备组分组计算时应注意以下几点：用电设备组分组计算时应注意以下几点：成组用电设备的设备容量，指不包括备用成组用电设备的设备容量，指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备容量之和。设备在内的所有单个用电设备的设备容量之和。设备数量小于或等于设备数量小于或等于3 3台时，计算负荷等台时，计算负荷等于其设备容量的总和；设备数量大于于其设备容量的总和；设备数量大于3 3台以上台以上时，计算负荷应通过计算确定。时，计算负荷应通过计算确定。类型相同的用电设备，其设备总容量可以类型相同的用电设备，其设备总容量可以用算术加法求得。用算术加法求得。类型不同的用电设备，其设备总容量应按类型不同的用电设备，其设备总容量应按有功和无功负荷分别相加确定。有功和无功负荷分别相加确定。3.4.2 用需要系数法确定计算负荷用需要系数法确定计算负荷2020/12/122020/12/122121（2 2）用电设备组的计算负荷及计算电流用电设备组的计算负荷及计算电流 式中，式中，P PX X-用电设备组的设备功率；用电设备组的设备功率；K KX X-需用系数；需用系数；cos cos、tan-tan-用电设备组的功率因数及功率角的正切；用电设备组的功率因数及功率角的正切；n n 2020/12/122020/12/122222（3 3）总计算负荷的确定总计算负荷的确定 总计算负荷是由不同类型的多组用电设备的设备总计算负荷是由不同类型的多组用电设备的设备容量组成。容量组成。总有功功率的计算负荷为总有功功率的计算负荷为 K KP P、K KQ Q-有功、无功同时系数，分别取有功、无功同时系数，分别取0.81.00.81.0及及0.931.00.931.0。2020/12/122020/12/122323 需要系数是在一定的条件下，根据统计方法得出需要系数是在一定的条件下，根据统计方法得出的，它与用电设备的工作性质、设备效率、设备数量、的，它与用电设备的工作性质、设备效率、设备数量、线路效率以及生产组织和工艺设计等诸多因素有关。线路效率以及生产组织和工艺设计等诸多因素有关。将这些因素综合为一个用于计算的系数，即需要系数，将这些因素综合为一个用于计算的系数，即需要系数，有时也称为需用系数。显然，在不同地区、不同类型有时也称为需用系数。显然，在不同地区、不同类型的建筑物内，对于不同的用电设备组，用电负荷的需的建筑物内，对于不同的用电设备组，用电负荷的需要系数也不相同。要系数也不相同。在实际工程中应根据具体情况从表中选取一个恰当在实际工程中应根据具体情况从表中选取一个恰当的值进行负荷计算。一般而言，当用电设备组内的设的值进行负荷计算。一般而言，当用电设备组内的设备数量较多时，需要系数应取较小值；反之，则应取备数量较多时，需要系数应取较小值；反之，则应取较大值。设备使用率较高时，需要系数应取较大值；较大值。设备使用率较高时，需要系数应取较大值；反之，则应取较小值。反之，则应取较小值。2020/12/122020/12/122424 部分用电设备的需用系数和功率因数参见教材中P2426表2-2和2-5或参考教材P98 99 中表3-9和3-10。住宅用电负荷需用系数参见教材中P26表2-6。2020/12/122020/12/1225252.4.3 尖峰电流的计算 尖峰电流是持续尖峰电流是持续12s12s的短时最大负荷电流的短时最大负荷电流.为了计为了计算电压波动、选择熔断器和断路器整定继电保护装置算电压波动、选择熔断器和断路器整定继电保护装置以及检验电动机自启动条件等以及检验电动机自启动条件等,必须计算尖峰电流必须计算尖峰电流.1 1单台用电设备单台用电设备 单台用电设备的尖峰电流就是启动电流单台用电设备的尖峰电流就是启动电流,按下式计算按下式计算 I INFNF=K=KQ QI IN N (参考教材式参考教材式3-21)3-21)2020/12/122020/12/122626 2.2.多台用电设备的尖峰电流的计算多台用电设备的尖峰电流的计算 （3-223-22）式中式中 I IQ,maxQ,max-用电设备中启动电流与额定电流之差为最大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；的那台设备的启动电流；-将用电设备中启动电流与额定电流之差为最将用电设备中启动电流与额定电流之差为最 大的那台设备外的大的那台设备外的n-1n-1台设备的额定电流之和；台设备的额定电流之和；K K-n-1-n-1台设备的同时系数台设备的同时系数(同时系数指设备同时间使同时系数指设备同时间使 用的概率用的概率)，其值按台数多少而定，一般为，其值按台数多少而定，一般为 0.71 0.71。2020/12/122020/12/122727或或 I INFNF=I=IC C+(I+(IQ Q-I-IN N)max max (3-23)(3-23)式中式中(I(IQ Q-I-IN N)maxmax-用电设备中启动电流与额定电流之差为最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与额定电流之差；大的那台设备的启动电流与额定电流之差；I IC C-全部设备接入时线路的计算电流。全部设备接入时线路的计算电流。参见参考教材参见参考教材P100P100中例中例3-33-3。2020/12/122020/12/122828习题习题 4.4.什么叫什么叫“计算负荷计算负荷”？为什么应确定计算负荷？为什么应确定计算负荷？5.5.在确定多组用电设备的总的视在计算负荷时，是在确定多组用电设备的总的视在计算负荷时，是否可以直接将各组的视在计算负荷相加而得？为否可以直接将各组的视在计算负荷相加而得？为什么？什么？6.6.什么叫什么叫“尖峰负荷尖峰负荷”？确定尖峰负荷的目地是什么？确定尖峰负荷的目地是什么？如何计算多台设备的尖峰负荷？如何计算多台设备的尖峰负荷？7.7.某实验室有某实验室有220V220V的单相加热器的单相加热器5 5台，其中台，其中3 3台各台各1KW1KW，2 2台各台各3KW.3KW.试合理分配各单相加热器在试合理分配各单相加热器在380V220V380V220V的线路上，并求其计算负荷的线路上，并求其计算负荷P Pc c、Q Qc c、S Sc c和和I Ic c.2020/12/122020/12/122929 8.8.某大楼采用三相四线制某大楼采用三相四线制380/220V380/220V供电，楼内装有单供电，楼内装有单相用电设备相用电设备:电阻炉电阻炉4 4台各台各2kW,2kW,干燥器干燥器5 5台各台各3kW,3kW,照明照明用电共用电共5kW.5kW.试将各类单相用电设备合理分配在三相四试将各类单相用电设备合理分配在三相四线制线路上线制线路上,并确定大楼的计算负荷是多少并确定大楼的计算负荷是多少?9.有一条线路供电给有一条线路供电给5 5台电动机，负荷资料见下表。试台电动机，负荷资料见下表。试计算线路上的计算电流和尖峰电流（提示：计算电流计算线路上的计算电流和尖峰电流（提示：计算电流在此可近似地用下式计算在此可近似地用下式计算I IC C=K=K IIN N,K,K 可根据台数多可根据台数多少选取，这里可假定为少选取，这里可假定为0.90.9）。）。2020/12/122020/12/123030 参数参数 电动机电动机 1M 1M 2M 2M 3M 3M 4M 4M 5M 5M 额定电流额定电流（A A）10.2 10.2 32.4 32.4 30 30 6.1 6.1 20 20 启动电流启动电流（A A）66.3 66.3 227 227 165 165 34 34 140 1402020/12/122020/12/123131