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 电力负荷的计算是正确选择供配电系统中导线、电力负荷的计算是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等电气设备基础，也是保障电缆、开关电器、变压器等电气设备基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。本章是分供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。本章是分析工厂供配电系统和进行供电设计计算的基础。析工厂供配电系统和进行供电设计计算的基础。本章知识点本章知识点：掌握掌握工厂电力系统的分级，了解负荷曲线工厂电力系统的分级，了解负荷曲线的概念以及与之有关的几个物理量，的概念以及与之有关的几个物理量，掌握掌握确定用电设备组确定用电设备
2、组计算负荷的常用方法（需用系数法），计算负荷的常用方法（需用系数法），掌握掌握功率损耗和电功率损耗和电能损耗及工厂计算负荷的确定，了解尖峰电流的概念和计能损耗及工厂计算负荷的确定，了解尖峰电流的概念和计算方法。算方法。11/16/20221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本章主要学习以下内容：本章主要学习以下内容：v第一节第一节 电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷与负荷曲线的有关概念v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v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v第四节第四节 工厂供电系统的功率损耗和电能损
3、耗工厂供电系统的功率损耗和电能损耗v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v第六节第六节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算11/16/20222第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念一、电力负荷与电量一、电力负荷与电量1 1、电力负荷又叫电力负载，有两种含义：、电力负荷又叫电力负载，有两种含义：v（1）指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重）指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷，不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。要负荷，不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。v（2）指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，）指用
4、电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重载、空载、满载等。如说轻负荷（轻载）、重载、空载、满载等。11/16/20223第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念2 2、电量、电量 用电设备所需要的电能设备，即功率在一段时间内的累积；用电设备所需要的电能设备，即功率在一段时间内的累积；二、负荷计算的目的和内容二、负荷计算的目的和内容1 1、负荷计算的目的、负荷计算的目的 工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负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）；在工厂供电系统设计时，如果直接采用荷（安装容量）；在工厂供电系统设计
5、时，如果直接采用额定容量进行设计势必造成浪费；应先计算出全部设备的额定容量进行设计势必造成浪费；应先计算出全部设备的实际负荷。实际负荷。11/16/20224第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念2、负荷计算的主要内容、负荷计算的主要内容v（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。目的是选择各级电压供电网络、变压器容量、电目的是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最大工作气设备的型号等；保证使其在通过正常最大工作电流时不至于过热而损坏。电流时不至于过热而损坏。（选择设备）（选择设备）v
6、（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压）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。损失，选择熔断器和保护元件等。（校验设备）（校验设备）v（3）求平均负荷：目的是计算全厂的电能需要两、）求平均负荷：目的是计算全厂的电能需要两、电能损耗及选择无功补偿容量等；电能损耗及选择无功补偿容量等；（节能措施）（节能措施）11/16/20225 第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念三、电力负荷的分级及其对供电的要求三、电力负荷的分级及其对供电的要求 工厂的电力负荷，按工厂的电力负荷，按GB50052-95规定，根据其规定，根据其对供电可靠对供电
7、可靠性的要求性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级分为三级。v1.1.一级负荷一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者中断供电将造成人身伤亡者,或中断供电在政治、经济上造或中断供电在政治、经济上造成重大损失者。成重大损失者。一级负荷应由两个独立电源供电。一级负荷应由两个独立电源供电。v2.2.二级负荷二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失者。中断供电将在政治、经济上造成较大损失者。二级负荷应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。二级负荷应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。11/16/20226v3.3.三级负荷三级负荷 为一般电力负荷，不属于一、
8、二级负荷者。为一般电力负荷，不属于一、二级负荷者。对供电电源无特殊要求，一般由单回线路供电对供电电源无特殊要求，一般由单回线路供电。四、用电设备的工作制四、用电设备的工作制v1 1、连续工作制设备连续工作制设备 恒定负荷下运行，且运行时间长至足以使之达到热平衡状恒定负荷下运行，且运行时间长至足以使之达到热平衡状态。如通风机、水泵、压缩机、发电机组、照明灯等。态。如通风机、水泵、压缩机、发电机组、照明灯等。v2 2、短时工作制设备、短时工作制设备 恒定负荷下运行，短时间内连续工作，且能够达到热平衡恒定负荷下运行，短时间内连续工作，且能够达到热平衡状态。如机床的辅助电动机、控制阀门的电动机等状态。
9、如机床的辅助电动机、控制阀门的电动机等。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念11/16/20227第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念3 3、断续周期工作制设备、断续周期工作制设备v反复周期性短时工作，工作或停歇均不足达到设备的热平反复周期性短时工作，工作或停歇均不足达到设备的热平衡。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制的设备，衡。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制的设备，可用可用“负荷持续率负荷持续率（duty cycle 又称又称暂载率暂载率）来表征其）来表征其工作特征。工作特征。v负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工
10、作周期的百分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。为工作周期内的停歇时间。工作周期内的停歇时间。v额定暂载率额定暂载率 是设备的额定参数；是设备的额定参数；%100%1000 tttTtdef N 11/16/20228第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念五、负荷曲线（五、负荷曲线（load curveload curve）1 1、负荷曲线、负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。纵轴为功率，横轴为时间。11/16/2022
11、9第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念v2 2、负荷曲线的分类、负荷曲线的分类11/16/202210第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念3 3、负荷曲线的作用、负荷曲线的作用 负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和规律；负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和规律；v对于设计人员，获取资料有助于设计分析；对于设计人员，获取资料有助于设计分析；v对于运行人员，可以合理地、有计划地安排用户、车间、对于运行人员，可以合理地、有计划地安排用户、车间、班次或者大容量设备的用电时间等，从而降低负荷高峰，填班次或者大容量设备的用电时间等，从
12、而降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种补负荷低谷，这种“消峰填谷消峰填谷”的办法可以使得负荷曲线比的办法可以使得负荷曲线比较平坦，有利于节电。较平坦，有利于节电。4 4、特点、特点v电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；v负荷曲线是有规律的；负荷曲线是有规律的；11/16/202211第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念5 5、负荷曲线绘制、负荷曲线绘制（1）日有功负荷曲线的绘制及意义）日有功负荷曲线的绘制及意义v主要采用描点和阶梯形绘制方法；主要采用描点和阶梯形绘制方法；v意义：日有功负荷曲线与
13、时间轴之间所围成的面积为一天所意义：日有功负荷曲线与时间轴之间所围成的面积为一天所消耗的有功电量。消耗的有功电量。11/16/202212第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念（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 绘制方法：绘制方法：v年负荷持续时间曲线根据一年中具有代表性的夏季日负荷曲年负荷持续时间曲线根据一年中具有代表性的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线绘制。线和冬季日负荷曲线绘制。v其夏季和冬季在全年计算中所有的天数影视当地的地理位置其夏季和冬季在全年计算中所有的天数影视当地的地理位置和气温情况而定。和气温情况而定。11/16/202213
14、第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念v绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负荷绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负荷曲线的坐标系（横坐标最大值为曲线的坐标系（横坐标最大值为36524=8760h）。）。v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。功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中。11/16/202214第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念（3）年持续负荷曲线的意义）年持续负荷曲线
15、的意义 年持续负荷曲线与横轴所围成的面积代表了用户全年消耗的年持续负荷曲线与横轴所围成的面积代表了用户全年消耗的总电量。总电量。（4）注意日负荷曲线和年负荷曲线绘制的区别）注意日负荷曲线和年负荷曲线绘制的区别 日负荷曲线按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线是按照负日负荷曲线按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线是按照负荷的大小和累计时间来绘制。荷的大小和累计时间来绘制。11/16/202215第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念六、与负荷曲线有关的物理量六、与负荷曲线有关的物理量1 1、年最大负荷和年最大负荷利用小时、年最大负荷和年最大负荷利用小时 v负荷最大工作班：
16、负荷最大工作班：一年中最大负荷月份内最少出现一年中最大负荷月份内最少出现23次的最大负荷次的最大负荷工作班（防止偶然性）。工作班（防止偶然性）。v年最大负荷年最大负荷 Pmax：全年中负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小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（半小时平均功率的最大值），因此时的平均功率（半小时平均功率的最大值），因此年最大负荷也称为半小时最大负荷年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。11/16/202216第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念v年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时 Tmax：一个假想时间，在此时间内，电力负荷按
17、年最大负荷一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax（或（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全）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。年实际消耗的电能。即：即：，全年消耗的电能量。全年消耗的电能量。vTmax用电负荷均衡性的标志，越大越均衡。用电负荷均衡性的标志，越大越均衡。maxmax/PWTa aW11/16/202217第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念2 2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数 （1）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内平均消耗的功率，也就是电力内平均消
18、耗的功率，也就是电力负荷在该时间负荷在该时间t内消耗的电能内消耗的电能Wt除以时间除以时间t的值，即的值，即 年平均负荷年平均负荷Pav按全年（按全年（8760h）消耗的电能）消耗的电能Wa来计来计算，即算，即tWPtdefav/hWPaav8760/11/16/202218第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念（2）负荷系数）负荷系数:v负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pav,与其最大负荷与其最大负荷Pmax的比值，即的比值，即 v负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越
19、大，曲线越平坦，负荷波动越小。越平坦，负荷波动越小。v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与设备额与设备额定容量定容量PN的比值，即的比值，即 max/PPKavL NLPPK/11/16/202219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 一、一、计算负荷计算负荷 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选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。择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。计算负荷的依据：计算负荷的依据：v发热条件发热条件当以计算负荷连续运行时，设备的当以计算负荷连续运
20、行时，设备的发热温度不会超过允许值。发热温度不会超过允许值。v截面在截面在16mm2 及以上的导体大约经及以上的导体大约经30min后达到后达到稳定温升值，由此可见，计算负荷实际上从负荷稳定温升值，由此可见，计算负荷实际上从负荷曲线上查得半小时最大负荷曲线上查得半小时最大负荷P30是基本相当的。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所以计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷P30。11/16/202220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计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷选计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷选择的是否合理直接影响
21、到电器以及导向电缆选择的择的是否合理直接影响到电器以及导向电缆选择的经济性：经济性：v过大会造成投资以及有色金属所谓浪费；过大会造成投资以及有色金属所谓浪费；v过小选择的电气设备长期处于过负荷运行状态下，增加电能过小选择的电气设备长期处于过负荷运行状态下，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁；损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁；计算负荷情况复杂，影响因素诸多，难以精确计算；计算负荷情况复杂，影响因素诸多，难以精确计算；v负荷是变化的；负荷是变化的；v与设备的性能、生产组织、生产者的技能与能源供应的状况与设备的性能、生产组织、生产者的技能与能源供应的状况等多因素有关。等多因素有关。计算
22、负荷的方法比较多：估算法、需要系数法、二计算负荷的方法比较多：估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算等近似求解方法。项式法、单相负荷计算等近似求解方法。11/16/202221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二、设备容量的确定二、设备容量的确定1 1、用电设备的额定容量、用电设备的额定容量 铭牌上标出的容量（或功率）铭牌上标出的容量（或功率）；2 2、设备容量、设备容量v实际用电设备的实际工作性质决定了其并非一直工实际用电设备的实际工作性质决定了其并非一直工作在额定状态：有的长期工作，有的短期工作，有作在额定状态：有的长期工作，有的短期工作，有的反复工
23、作；因而在求多个用电设备的实际消耗功的反复工作；因而在求多个用电设备的实际消耗功率时，不能直接将其额定功率直接相加得到总的电率时，不能直接将其额定功率直接相加得到总的电力负荷。力负荷。v将用电设备的额定容量换算成统一的标准工作条件将用电设备的额定容量换算成统一的标准工作条件下（统一标准工作制下）的下（统一标准工作制下）的“额定容量额定容量”，称之为，称之为设备容量设备容量（设备功率）（设备功率）或者或者 。NPePsP11/16/202222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v3 3、设备容量的计算、设备容量的计算 设备容量计算与用电设备组的工作制有关设备容
24、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）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。（2）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v设备容量就是将所有设备在不同负荷持续率下的铭设备容量就是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个统一的负荷持续率下的功率牌额定容量换算到一个统一的负荷持续率下的功率之和。换算的公式为：之和。换算的公式为：NNePP 11/16/202223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v电焊机组要求
25、统一换算到电焊机组要求统一换算到=100%的设备容量，的设备容量，换算后的设备容量：换算后的设备容量：v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=25的设备的设备容量。换算后的设备容量：容量。换算后的设备容量：NNNNeSPP cos100 NNNNePPP 225 11/16/202224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三、按需要系数法确定计算负荷三、按需要系数法确定计算负荷1 1、基本公式、基本公式 v当设备台数较多，总容量够大，没有特殊的大型用电设备，当设备台数较多，总容量够大，没有特殊的大型用电设备，用需用系数法。用需用系数法。v在计算
26、范围内的用电设备组实际上不一定都同时运行，运行在计算范围内的用电设备组实际上不一定都同时运行，运行的设备也不可能都满负荷，同时设备本身和线路都有功率损的设备也不可能都满负荷，同时设备本身和线路都有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为：耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为：v需要系数具体含义：需要系数具体含义：是一个综合系数，它标志着用电是一个综合系数，它标志着用电设备投入时，从供电电网实际取用的功率与用电设备组设备设备投入时，从供电电网实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。功率之比。edPKP 30dK11/16/202225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
27、负荷的确定v有功计算负荷：有功计算负荷：为用电设备组的总设备容量。为用电设备组的总设备容量。v无功计算负荷：无功计算负荷：v视在计算负荷：视在计算负荷：v计算电流：计算电流：tan3030PQ cos3030PS NUSI3/3030 edPKP 30eP11/16/202226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的三相的三相电动机电动机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：此机床组电动机的总容量
28、为解：此机床组电动机的总容量为 Pe=7.5kW3+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，得项，得Kd=16-0.2(取取0.2),cos=0.5,tan=1.73。因此求得因此求得: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kWkWP1.245.1202.030 var7.4173.11.2430kkWQ AkVkWS 2.485.0/1.2430AkVAkVI2.7338.03/2.4830 11/16/202227第二节第二节 三相用电
29、设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定2 2、多组用电设备的计算负荷、多组用电设备的计算负荷 确定拥有多组用电设备的干线上和车间变电所低压母线的确定拥有多组用电设备的干线上和车间变电所低压母线的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。的因素。v总的有功计算负荷为：总的有功计算负荷为：v总的无功计算负荷为：总的无功计算负荷为：v总的视在计算负荷为：总的视在计算负荷为：v总的计算电流为：总的计算电流为：v 同时系数，一般取为同时系数，一般取为0.80.9。3030PKP 3030QKQq23023030QPS NUSI3
30、/3030 qKK ,11/16/202228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四、按二项式法确定计算负荷四、按二项式法确定计算负荷 1 1、基本公式、基本公式 当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大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计算负荷时，采用二项式法确的低压支线和干线的计算负荷时，采用二项式法确定计算负荷。定计算负荷。二项式法考虑了设备的平均负荷，还考虑了几二项式法考虑了设备的平均负荷，还考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷。台最大用电设备引起的附加负荷。11/16/202229第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相
31、用电设备组计算负荷的确定v二项式法的基本公式是：二项式法的基本公式是：其中：其中：设备组的平均负荷，是用电设备组设备组的平均负荷，是用电设备组的设备总容量；的设备总容量；设备组中设备组中x台容量最大的设备投入台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中是运行时增加的附加负荷，其中是x台最大容量台最大容量的设备总容量；的设备总容量；v 为二项式系数，可查表。为二项式系数，可查表。xecPbPP 30ebPxcPcb,11/16/202230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2 2、多组用电设备的计算负荷、多组用电设备的计算负荷 利用二项式法确定多组用电设备总
32、的计算负荷是，应考虑各利用二项式法确定多组用电设备总的计算负荷是，应考虑各组设备的最大负荷不同时出现的因素。应在各组设备中取其组设备的最大负荷不同时出现的因素。应在各组设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组的平均负荷。中一组最大的附加负荷，再加上各组的平均负荷。总的有功计算负荷为：总的有功计算负荷为：总的无功计算负荷为总的无功计算负荷为：max130)()(xniiecPbPP maxmax130tan)()tan(xniiecPbPQ 11/16/202231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注意：注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备的台数按二项式
33、法确定计算负荷时，如果设备的台数n少于表中规定的最大容量设备台数少于表中规定的最大容量设备台数x的的2倍（即倍（即n2x）时，其最大容量设备台数时，其最大容量设备台数x应该适当取小。应该适当取小。一般按照一般按照x=n/2,且且“四舍五入四舍五入”修约规定取整数。修约规定取整数。11/16/202232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一、概述一、概述v计算目的：计算目的：保证系统的三相负荷尽可能平衡，避免某一相过大或者过保证系统的三相负荷尽可能平衡，避免某一相过大或者过小；小；v计算原则：计算原则：1、三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的、三相线路
34、中单相设备的总容量不超过三相总容量的15时，单相设备可按照三相平衡设备进行计算；时，单相设备可按照三相平衡设备进行计算；2、三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的、三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15时，时，需要把单相设备等效成三相设备容量，再与三相设备容量相需要把单相设备等效成三相设备容量，再与三相设备容量相加。加。本节将介绍如何将单相有功负荷等效成三相负荷，本节将介绍如何将单相有功负荷等效成三相负荷，单相无功负荷的等效方法与之相同。单相无功负荷的等效方法与之相同。11/16/202233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二、单相设备组等效三
35、相负荷计算二、单相设备组等效三相负荷计算1 1、单相用电设备接于相电压单相用电设备接于相电压 等效三相容量；等效三相容量；最大负荷相所接的单相设备容量之和。最大负荷相所接的单相设备容量之和。meePP.3 eP meP.11/16/202234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2 2、单相用电设备接于线电压、单相用电设备接于线电压（1 1）接于同一线电压）接于同一线电压 单相设备的最大容量。单相设备的最大容量。（2）接于不同线电压）接于不同线电压设接于不同线电压的设备容量分别为设接于不同线电压的设备容量分别为且且 ，则等效的三相设备容量为：，则等效的三相设备
36、容量为：.3eePP .eP,321321PPPPPP 321coscoscos 21)33(3PPPe 2211tan)33(tan3 PPQe 11/16/202235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3 3、单相用电设备分别接于线电压和相电、单相用电设备分别接于线电压和相电压压 计算步骤为：计算步骤为：（1）将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电）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；（接于线电压的单相设备容量换算压的设备容量；（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的换算公式参考为接于相电压的设备容量的换算公式参考P53
37、）。）。（2）分别计算各相的设备容量和计算负荷；）分别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）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相的有功计算负荷 的的3倍。倍。mP.3011/16/202236第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗一、工厂供电系统的功率损耗一、工厂供电系统的功率损耗 电流流过电力线路电流流过电力线路和变压器时，势必会和变压器时，势必会有功率和电能损耗。有功率和电能损耗。在进行用户或全在进行用户或全厂负荷计算时应该计厂负荷计算时应该计入这部分损耗。入这部分损耗。本节介绍线路以及本节介绍线
38、路以及变压器的功率和电能变压器的功率和电能损耗。损耗。11/16/202237第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗(一一)线路功率损耗线路功率损耗1.线路的有功功率损耗线路的有功功率损耗2.线路无功功率损耗线路无功功率损耗WLWLRIP2303 WLWLXIQ2303 11/16/202238第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗（二）变压器的功率损耗（二）变压器的功率损耗 变压器两个试验：变压器两个试验：变压器一、二次绕组中存在电阻和电抗，变压器变压器一、二次绕组中存在电阻和电抗，变压器的功率损耗包含有功功率损耗和无功功率损耗
39、。的功率损耗包含有功功率损耗和无功功率损耗。11/16/202239第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗变压器有功功率损耗变压器有功功率损耗11/16/202240第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗 故变压器有功功率损耗为：故变压器有功功率损耗为：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；短路损耗短路损耗。2300230 NkNcuFeTSSPPSSPPPCuFePP 0P kP 11/16/202241第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗变压
40、器无功功率损耗变压器无功功率损耗11/16/202242第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗 故变压器无功功率损耗为：故变压器无功功率损耗为：23002300100%100%NKNNNTSSUISSSQQQ 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,消耗在一、二次消耗在一、二次绕组电抗上的无功损耗。绕组电抗上的无功损耗。变压器空载电流占额定电流的百分比。变压器空载电流占额定电流的百分比。变压器短路电压占额定电压的百分比。变压器短路电压占额定电压的百分比。0Q NQ%0I%KU11/16/202243 在负荷计算中，低
41、损耗电力变压器的有在负荷计算中，低损耗电力变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算功损耗和无功损耗可按下式近似计算：记住记住:(kvar)06.0 (kw)02.03030SQSPTT 第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗11/16/202244第四节第四节 工厂供电的功率损耗和电能损耗工厂供电的功率损耗和电能损耗二、二、工厂供电系统的电能损耗工厂供电系统的电能损耗(一一)线路的电能损耗线路的电能损耗线路上全年的电能损耗：线路上全年的电能损耗：年最大负荷损耗小时年最大负荷损耗小时 是一个假想时间，在此时间内，系统是一个假想时间，在此时间内，系统中的元件持续通
42、过计算电流所产生的电能损耗，恰好等于实中的元件持续通过计算电流所产生的电能损耗，恰好等于实际负荷电流全年在元件上产生的电能损耗。际负荷电流全年在元件上产生的电能损耗。(二二)变压器的电能损耗变压器的电能损耗变压器全年的电能损耗变压器全年的电能损耗:WLaRIW2303 2218760KaaaPhPWWW 11/16/202245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一、工厂计算负荷的确定 1.逐级计算法逐级计算法 2.需要系数法需要系数法 3.按年产量和年产值估算法按年产量和年产值估算法 下面介绍逐级计算法确定工厂计算负荷的步骤。下面介绍逐级计算法确定工厂计算负
43、荷的步骤。11/16/202246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v0.单台用电设备的计算负荷是用于选择其开关设备和导线截单台用电设备的计算负荷是用于选择其开关设备和导线截面积。面积。v1.单台用电设备组的计算负荷是用于选择车间配电干线以及单台用电设备组的计算负荷是用于选择车间配电干线以及干线上的电气设备（设备分组；设备容量计算；需要系数法干线上的电气设备（设备分组；设备容量计算；需要系数法计算用电设备组的计算负荷）。计算用电设备组的计算负荷）。v 2.车间变电所二次侧的计算负荷（多个用电设备组的计算负车间变电所二次侧的计算负荷（多个用电设备组的计算负荷）
44、是用于选择变压器容量和台数。荷）是用于选择变压器容量和台数。v3.车间变电所一次侧的计算负荷（车间变压器的损耗）是用车间变电所一次侧的计算负荷（车间变压器的损耗）是用于选择高压配电线及其上的电气设备（开关、熔断器等于选择高压配电线及其上的电气设备（开关、熔断器等11/16/202247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v4.配电所进线的计算负荷（配电所高压用电设备计算负荷），配电所进线的计算负荷（配电所高压用电设备计算负荷），通过计算多个用电设备组的计算负荷，选择配电所进线和相通过计算多个用电设备组的计算负荷，选择配电所进线和相应的电气设备。应的电气设备。v
45、 5.总降压变电所低压侧的计算负荷是用于选择变压器及其二总降压变电所低压侧的计算负荷是用于选择变压器及其二次侧开关和保护设备。次侧开关和保护设备。v6.主变压器功率损耗主变压器功率损耗v7.全厂计算负荷（主变压器高压侧计算负荷）用于选择主变全厂计算负荷（主变压器高压侧计算负荷）用于选择主变一次侧设备。一次侧设备。v8.地区变电所供给全厂的总负荷（考虑高压输电线路的线损）地区变电所供给全厂的总负荷（考虑高压输电线路的线损）用于选择电源容量以及配电线路截面积。用于选择电源容量以及配电线路截面积。11/16/202248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二、工厂的
46、功率因数、无功补偿及补偿后的工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷工厂计算负荷1.1.工厂的功率因数工厂的功率因数v（1）瞬时功率因数：）瞬时功率因数：它可由功率因数表直接测它可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、电压表和电流表间接测量。量，亦可由功率表、电压表和电流表间接测量。瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在运行中无功瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在运行中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。v（2）平均功率因数：）平均功率因数：是电费调整的参考。是电费调整的参考。v（3）最大负荷时功率因数：）最大负荷时功率因数：3030
47、/cosSP 11/16/202249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2.2.无功功率补偿无功功率补偿v假设功率因数由假设功率因数由 提高提高到到 ，这时负荷需用的，这时负荷需用的有功功率不变，减小无功有功功率不变，减小无功和视在，相应的负荷电流和视在，相应的负荷电流就会减小，这将是系统的就会减小，这将是系统的电能损耗和电压损耗相应电能损耗和电压损耗相应降低。降低。v其优点：节约了电能、提其优点：节约了电能、提高电压质量，而且可选较高电压质量，而且可选较小容量的电气设备和导线小容量的电气设备和导线和电缆。和电缆。coscos 11/16/202250第五节
48、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 补偿的办法是：并联电容器补偿的办法是：并联电容器 装设的无功补偿装置的容量为：装设的无功补偿装置的容量为：在确定了总的补偿容量后，可根据所选并联电容器在确定了总的补偿容量后，可根据所选并联电容器的单个容量来确定电容器个数：的单个容量来确定电容器个数：由上式计算所得的电容器个数，对于单相电容器应由上式计算所得的电容器个数，对于单相电容器应取取3的倍数，以便三相均衡分配。的倍数，以便三相均衡分配。tantan:)tan(tan30303030ccccqqPQPQQQ式中ccqQn/11/16/202251第五节第五节 工厂的计算负荷
49、和年电能消耗量工厂的计算负荷和年电能消耗量3 3无功补偿后的工厂计算负荷无功补偿后的工厂计算负荷 装设了无功补偿以后则在确定补偿装设地点以前装设了无功补偿以后则在确定补偿装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量。即总的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量。即总的无功计算负荷为：的无功计算负荷为：补偿后总的视在计算负荷补偿后总的视在计算负荷:cQQQ 303023023030)(cQQPS 11/16/202252三、工厂年电能消耗量的计算三、工厂年电能消耗量的计算有功电能消耗量：有功电能消耗量：无功电能消耗量：无功电能消耗量：为年平均有功负荷系数，一般取为年平均有功负荷系数，一般取0.7
50、0.75,为年平均无功负荷系数，一般取为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82。napTaPW30 aaqTQW30.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 11/16/202253第六节 尖峰电流的计算一、概述一、概述v尖峰电流尖峰电流是持续是持续12s的短时最大负荷电流。的短时最大负荷电流。v尖峰电流产生的原因：尖峰电流产生的原因：主要是由于大容量发电机主要是由于大容量发电机的启动、电压波动等原因造成的。的启动、电压波动等原因造成的。v与计算电流的区别与计算电流的区别:计算电流计算电流半小时平均电流的最大值；来源于计算负荷；半小时平均电流的最大值；来源于
