1、第二章第二章 工厂的电力负荷及计算工厂的电力负荷及计算第一节第一节 工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定第三节第三节 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定第四节第四节 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗工厂供电系统的功率损耗和电能损耗第五节第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量工厂的计算负荷和年电能消耗量第六节第六节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算NEXT2022-9-26 第一节工厂的电力负荷和负荷曲线第一节工厂的电力负荷和负荷曲线 1 1、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求、工厂电力负荷的分级及
2、其对供电的要求l电力负荷电力负荷:电力负荷又称电力负载。电力负荷又称电力负载。l工厂电力负荷的分级工厂电力负荷的分级:工厂的电力负荷，按工厂的电力负荷，按GB50052-95规定，根据规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失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或影响的程度分为三级分为三级。HOMEBACKNEXT2022-9-262 2、工厂用电设备的工作制、工厂用电设备的工作制l连续工作制连续工作制l短时工作制短时工作制l断续周期工作制断续周期工作制 断续周期工作制的设备，可用断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率负荷持续率（又（又 称暂载率）来表征其工作特征。称暂
3、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，即作周期的百分比值，即 式中：式中：T为工作周期；为工作周期；t为工作周期内的工作时间；为工作周期内的工作时间；t。为工作周期内的停歇时间。为工作周期内的停歇时间。HOMEBACKNEXT2022-9-26l断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率）率）PN，是对应于某一标准负荷持续率的。，是对应于某一标准负荷持续率的。HOMEBACKNEXT2022-9-263、工厂的负荷曲线、工厂的负荷曲线l负荷曲线：负荷曲线：表示一组用电设备的功率随时间
4、变化关系的图表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。形。可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。用户，其负荷曲线形状大致相同。（1）按负荷性质分）按负荷性质分HOMEBACKNEXT2022-9-26l有功负荷曲线有功负荷曲线l无功负荷曲线无功负荷曲线（2)按持续工作时间分按持续工作时间分l日负荷曲线日负荷曲线(24h)日最大负荷全年时间变化日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线曲线（运行年负荷曲线l年负荷曲线（年负荷曲线（8760h HOMEBACKNEXT2022-9-26四、与负荷曲线和负荷计算有关的物理量四、
5、与负荷曲线和负荷计算有关的物理量（一）年最大负荷和年最大负荷利用小时（一）年最大负荷和年最大负荷利用小时 l年最大负荷年最大负荷 Pmax：全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半全年中负荷最大的工作班内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小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷时最大负荷P30。HOMEBACKNEXT2022-9-262.2.年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时 l年最天负荷利用小时年最天负荷利用小时 Tmax：一个假想时间，在此时一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大间内，电力负荷按年最大负荷负荷Pmax（或（或P30）持）持续运行所消耗
6、的电能，恰续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，如图所示。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 HOMEBACKNEXT2022-9-26（二）平均负荷和负荷系数（二）平均负荷和负荷系数 l平均负荷平均负荷Pav:电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t t内平均消耗的功率，内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间也就是电力负荷在该时间t t内消耗的电能内消耗的电能WtWt除以时间除以时间t t的值，即的值，即 HOMEBACKNEXT2022-9-26l负荷系数负荷系数:负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷系数又称负荷率，它是用
7、电负荷的平均负荷负荷Pav,Pav,与其最大负荷与其最大负荷PmaxPmax的比值，即的比值，即 对用电设备来说，就是设备的输出功率对用电设备来说，就是设备的输出功率P与与设备额定容量设备额定容量PN的比值，即的比值，即 HOMEBACKNEXT2022-9-2610第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定 1 1、概述、概述 l计算负荷计算负荷:通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件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，称为计算负选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。荷。HOMEBACKNEXT2022-9-262 2、按
8、需要系数法确定计算负荷、按需要系数法确定计算负荷（一）基本公式（一）基本公式 l用电设备组的计算负荷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是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，如图所示。如图所示。HOMEBACKNEXT2022-9-26l用电设备组的设备容量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）的是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量额定容量PN之和，即之和，即Pe=PN。l设备的额定容量：设备的额定容量：是设备在额定条件下的最大输出功率。是设备在额定条件下的最大输出功率。HOMEBACKNEXT2022-9-26
9、l用电设备组的有功计算负荷用电设备组的有功计算负荷：式中：式中：P30计算有功功率计算有功功率(kw)；Kd 需要系数需要系数(三台以下时三台以下时Kd 1)；Pe用电设备组的设备容量用电设备组的设备容量(kw)。式中，式中，Kd为需要系数。为需要系数。l无功计算负荷：无功计算负荷：式中，式中，tan为对应于用电设备组为对应于用电设备组cos中的正切值。中的正切值。HOMEBACKNEXT2022-9-2614l视在计算负荷：视在计算负荷：式中，式中，cos为用电设备组的平均功率因数。为用电设备组的平均功率因数。l计算电流：计算电流：式中，式中，UN为用电设备组的额定电压。为用电设备组的额定电
10、压。HOMEBACKNEXT9/26/202215例：已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的的 三相电动机三相电动机7.5kW3台；台；4kW8台；台；3kW17台；台；1.5kW10 台。试求其计算负荷。台。试求其计算负荷。解解 此机床组电动机的总容量为此机床组电动机的总容量为 Pe=7.5kW 3+4 kW 8+3 kW17+1.5 10+120.5kW 查附录表查附录表1中中“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项，项，得得Kd=16-0.2(取取0.2),cos=0.5,tan=1.73。因此求得。因此求得:
11、有功计算负荷有功计算负荷 无功计算负荷无功计算负荷 视在计算视在计算 计算电流计算电流HOMEBACKNEXT2022-9-2616（二）设备容量的计算（二）设备容量的计算 需要系数法基本公式中的设备容量需要系数法基本公式中的设备容量Pe计算与用计算与用电设备组的工作制有关电设备组的工作制有关:l一般连续工作制和短时工作制的用电设备组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。设备容量就是所有设备的铭牌额定容量之和。HOMEBACKNEXT2022-9-26l对断续周期工作制的用电设备组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
12、）电焊机组要求统一换算到）电焊机组要求统一换算到=100%的设备功率。的设备功率。（2）吊车电动机组要求统一换算到）吊车电动机组要求统一换算到f=25的设备功率。的设备功率。HOMEBACKNEXT9/26/2022182.2.多个用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷 （配电干线和配电干线和 变电所低压母线）变电所低压母线）K K p p 同时系数同时系数注：（注：（1 1）配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组）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的计算负荷之和再乘以同时系数K Kpp，一般取为一般取为0.80.90.80.9。（2 2）当不同类别
13、的建筑）当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼如办公楼和宿舍楼)共用共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。一台变压器时，其同时系数可适当减小。HOMEBACKNEXT2022-9-2619 3、按二项式法确定计算负荷、按二项式法确定计算负荷 当确定的用电设备台数较少而容量差别相当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的当大的低压支线和干线的 计算负荷时，采用。计算负荷时，采用。（略（略HOMEBACKNEXT2022-9-26第三节单相用电设备组计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定1 1、概述、概述l单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷单相负荷应均衡的分配到三相上
14、。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的备不对称容量大于三相用电设备总容量的15时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。HOMEBACKNEXT2022-9-262、单相设备组等效三项负荷计算、单相设备组等效三项负荷计算 单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路上。（单相设备的总容量不超过三相设备的上。（单相设备的总容量不超过三相设备的15否则：否则：（一）（一
15、）单相用电设备仅接于相电压单相用电设备仅接于相电压 等效三相负荷等效三相负荷 取最大相负荷的三倍取最大相负荷的三倍 Pe=3 Pe.maxHOMEBACKNEXT2022-9-26（二）单相用电设备仅接于线电压（二）单相用电设备仅接于线电压 如如 PabPbc Pca l当当 Pbc 0.15 Pab时时 Peq=1.5(Pab+Pbc)l当当 Pbc 0.15 Pab时时 abeqPP3HOMEBACKNEXT2022-9-26（三）用电设备分别接于线电压和相电压（三）用电设备分别接于线电压和相电压l先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于相电压的单相
16、负荷。相电压的单相负荷。l再将各负荷相加，选出最大相负荷取其再将各负荷相加，选出最大相负荷取其3倍即倍即为等效三相负荷为等效三相负荷。HOMEBACKNEXT2022-9-26第四节工厂供电系统的功率损耗和电第四节工厂供电系统的功率损耗和电能损耗能损耗1、供电线路的功率损耗、供电线路的功率损耗 式中式中 R 线路每相电阻线路每相电阻 X 线路每相电抗线路每相电抗(kvar)103(kw)1033232XIQRIPclclHOMEBACKNEXT2022-9-262、变压器的功率损耗、变压器的功率损耗式中式中 铁心损耗铁心损耗(铁耗铁耗)；绕组损耗绕组损耗(铜耗铜耗)；空载损耗；空载损耗；短路损
17、耗。短路损耗。202NckTNccuFeTSSPPPSSPPPCuFePPkPP0HOMEBACKNEXT2022-9-2620020020100%100%100%100%UISSSUSISQSSQQQNNcNNTNcNTHOMEBACKNEXT2022-9-26式中式中:变压器空载无功损耗变压器空载无功损耗 变压器在额定负荷下变压器在额定负荷下,消耗在消耗在 一、二次绕组电抗上的无功一、二次绕组电抗上的无功 损耗。损耗。变压器空载电流占额定电变压器空载电流占额定电 流的百分比。流的百分比。变压器短路电压占额定电变压器短路电压占额定电 压的百分比。压的百分比。变压器负荷率变压器负荷率0QNQ%
18、0I%0UHOMEBACKNEXT2022-9-26 在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算损耗可按下式近似计算：(kvar)10.008.0(kw)02.0CTCTSQSPHOMEBACKNEXT2022-9-263、供配电系统年电能损耗供配电系统年电能损耗假设假设 ，线路电压不变，则，线路电压不变，则 876087608760mcmmavavmmTPTPPhPTP1cosavavIP ccIP HOMEBACKNEXT2022-9-26在在 时时87603 87603222mcavlTRIRIW1cos87602mTHOMEBACKNE
19、XT2022-9-26 线路年平均损耗线路年平均损耗变压器年平均损耗变压器年平均损耗lclPRIW23208760kTPPWHOMEBACKNEXT2022-9-26 最大负荷损失小时数。最大负荷损失小时数。其物理意义为：当线路和变压器中以最大其物理意义为：当线路和变压器中以最大负荷电流负荷电流 流过流过 小时后所产生的电小时后所产生的电能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗，能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗，与年最大负荷利用小时数与年最大负荷利用小时数 和负荷功率和负荷功率因数因数 有关。有关。cImTcosHOMEBACKNEXT2022-9-26第六节第六节 尖峰电流的计算尖峰电流的计
20、算 尖峰电流是持续尖峰电流是持续12s的短时最大负荷电流，的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路它用来计算电压波动，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起动条器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。件等。1、单台用电设备、单台用电设备NststpkIKIIHOMEBACKNEXT2022-9-26 用电设备的额定电流；用电设备的额定电流；用电设备的起动电流；用电设备的起动电流；用电设备的起动倍数：笼型电动机为用电设备的起动倍数：笼型电动机为 57，绕线型电动机为，绕线型电动机为23，直流电动，直流电动 机机为为1.7等。等。2、多台用电设备、多台用
21、电设备NIstIstKmaxmax11)(NstcpkstniiNpkIIIIIIKIHOMEBACKNEXT2022-9-26思思 考考l什么叫计算负荷什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用为什么计算负荷通常采用30min30min最大最大负荷负荷?正确确定计算负荷有何意义正确确定计算负荷有何意义?l需要系数的含义是什么需要系数的含义是什么?l确定计算负荷的估算法确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？什么特点？各适合哪些场合？HOMEBACKNEXT2022-9-26l作业：教材作业：教材P2-1、2-3、2-5、2-7、2-9 HOMEBACKNEXT2022-9-26
