1、工厂供电第2章：负荷计算与无功补偿北京林业大学工学院EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 2目录 2.1 负荷计算的基本概念 2.2 负荷计算的方法之需要系数法之二项式法 2.3 供配电系统的功率损耗和电能损耗 2.4 尖峰电流及其计算 2.5 功率因数计算与无功功率补偿 小结EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 32.1 负荷计算的基本概念工厂常用用电设备（一）EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 4工厂常用用电设备（二）EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 52.1 基本概念计算负荷根据已知的工厂用电设备安装容量确定的、预期不
2、变的最大假想负荷，其热效应与同时间内实际负荷产生的热效应相等。计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用Pc（或Qc、Sc、Ic）表示。负荷计算求取计算负荷的过程EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 6负荷计算的意义确定供电线路导线截面、变压器容量、开关电器以及互感器等的额定参数的重要依据。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 72.1 基本概念工厂用电设备的工作制设备运行时所承受一系列负载状况，包括起动、制动、空载、停机、断能及其持续时间和先后顺序等。电气设备老化和损坏速度与其所承受负荷大小有关实际负荷电流通过系统各个元件产
3、生热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。导体种类和材料最高允许温度额定负荷情况短路情况母线铜70300铝70300油浸纸绝缘电缆铜芯13KV802506KV6525010KV6025035KV50175铝芯13KV802006KV6520010KV6020035KV50175EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 8 表 1 国家规定的导体在正常和短路时的最高允许温度导体种类和材料最高允许温度额定负荷情况短路情况橡胶绝缘导线和电缆铜芯65150铝芯65150聚氯乙烯绝缘导线和电缆铜芯70160铝芯70160EXIT2020/2/27北林大工学院电
4、气工程教研室 9 导体的发热跟设备的工作制关系密切。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 10设备工作制的分类长期工作制短时工作制反复短时工作制工作时间较长，连续运行的用电设备。如：照明设备这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：水闸用电动机等。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复。如吊车用电动机等断续周期工作制EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 11100%tt t0 N 负荷持续率工作时间停歇时间起重电动机的负荷持续率有15%、25%、40%、60%四种。电焊设备的负荷持续率有50%、65%、75%、100%四种。EXIT2020/2/27
5、北林大工学院电气工程教研室 12 断续周期工作制电气设备功率与负荷持续率的关系 同一设备,在不同的负荷持续率工作时，其输出功率是不同的。例如某设备在1时的设备容量为P1，那么该设备在2时的设备容量P2为多少呢?这就需要进行“等效”换算,即 按 同 一周期 内相同发热条件来 进行换算。P2 21P 1 EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 13解:练习2-1 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?0.25 15.5KWP 2 10KW 0.6EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 14负荷曲线法及有关物理量定义负荷曲线是表
6、示电力负荷随时间变动情况的曲线。意义反映用电规律“削峰填谷 ”分类（按负荷对象）工厂的负荷曲线车间的负荷曲线某台设备的负荷曲线EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 15按负荷功率性质分有功负荷曲线无功负荷曲线按绘制方式分依点连成的负荷曲线梯形负荷曲线EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 16按表示时间分年负荷曲线月负荷曲线日负荷曲线工作班负荷曲线EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 17逐点描绘法梯形法常用负荷曲线的绘制图 日有功负荷曲线a）折线图 b）梯形图注：横坐标一般半小时分格，以确定半小时最大负荷EXIT2020/2/27北林大工学院电气
7、工程教研室 18利用梯形型负荷曲线求计算负荷通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此P c P max P 30一般中小截面导体的发热时间常数为10min以上，而导体通过电流达到稳定温升的时间大约为3040，即载流导体大约经半小时（30min）后可达到稳定温升值P/kWEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 1904268 10 12 14 16 18 20 22 24800600400200t/h图 t=30min有功负荷曲线EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 20载流导体温升曲线图 载流导
8、体温升曲线图导线类别2截面/mm35507095橡皮绝缘导线（架空明敷）橡皮绝缘导线（架空明敷）低绝缘电缆91915122320152725183230EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 21表2 导线和电缆发热时间常数0EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 22反映了全年当中不同时段电能消耗水平，按全年每日最大半小时平均负荷来绘制。年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。图 年负荷曲线常用负荷曲线的绘制年每日最大负荷曲线，P/kWEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 238000 8760600
9、0400020000年负荷持续时间曲线的绘制Pm800600400200t/h图 年负荷持续时间曲线EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 24图 年负荷持续时间曲线的绘制a）夏季典型日负荷曲线 b）冬季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 25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。通常用年持续负荷曲线来表示年负荷曲线，绘制方法如图所示。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而定。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 中
10、P1 在 南 方 年 负 荷 曲 线 上 所 占 的 时 间 计 算 为Tl=200t1+165t2。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 26与负荷曲线有关的参数(1)年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时数Tmax图 年最大负荷和年平均负荷EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 27为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现23次年最大负荷Pmax年负荷持续时间曲线上的最大负荷，它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。年最大负荷利用小时Tmax假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗
11、用的电能相同。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 28Tmax参数的意义问题：Tmax与设备利用率的关系EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 29Tmax是一个反映工厂负荷特征的重要参数一班制工厂Tmax=18003000h两班制工厂Tmax=35004800h三班制工厂Tmax=50007000hEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 30平均负荷Pav和年平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率WttP av 年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总电能除全年总小时数。Wa8760Pav t时间内 耗用的电能EXIT2020/2/27北
12、林大工学院电气工程教研室 31无功负荷系数通常取0.760.82P avP max 通常取0.70.75负荷系数有功负荷系数QavQmax EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 32目录 2.1 负荷计算的基本概念 2.2 负荷计算的方法之需要系数法之二项式法 2.3 供配电系统的功率损耗和电能损耗 2.4 尖峰电流及其计算 2.5 功率因数计算与无功功率补偿 小结EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 33需要系数法二项式系数法按照车间以上的负荷情况来确定，适用于变、配电所的负荷计算。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，一般适用于低压配
13、电支干线和配电箱的负荷计算。负荷计算方法2.2 负荷计算的方法EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 34三相用电设备组计算负荷的确定 我国普遍采用的确定计算负荷的方法，主要是需要 系数法和二项式法。需要系数法是国际上通用的确定计算负荷的方法，最为简便实用。二项式法应用的局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支线路的计算负荷时，较之采用需要系数法合理，且其计算也较简便。其他确定计算负荷的方法，例如以概率论为基础而提出的意在取代二项式法的利用系数法，因其计算比较繁复而未得到普遍应用。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 352.2.1 负荷计算方法之需要
14、系数法需要系数用电设备组所有设备容量之和P c Kd P eP e P ei每组用电设备的设备容量EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 36需要系数Kd由于同一用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路损耗、用电设备本身损耗等因素，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，用Kd表示。要深入思考和挖掘需要系数法与负荷计算之间的关联EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 37KKLeW1Kd 同时系数K：并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用负荷系 数 KL：并非投入使用的所有
15、电气设备任何时候都会满载运行电 气设备的 平均效率e：电气设备额 定功率与 输入功率不一定相等线 路 的平 均效率W1 ：考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同需要系数Kd用电设备组名称需要系数kd功率因数costan通风机和水泵运输机、传达带混凝土及砂浆搅拌机破碎机、筛、泥泵、砾石洗涤机起重机、掘土机、升降机电焊机建筑室内照明工地住宅、办公室照明变电所室外照明0.750.850.520.600.650.700.700.250.450.800.400.700.500.701.00.800.750.650.700.700.451.01.0
16、1.01.00.750.881.771.021.021.980000EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 38表3 建筑工地常用用电设备组的需要系数及功率因数用电设备组名称需要系数Kd二项式系数最大容量设备台数功率因数costanab小批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床0.160.20.180.250.250.30.30.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通风机、水泵、空压机0.70.80.650.2550.80.75非联锁的连
17、续运输机械联锁的连续运输机械0.50.60.650.70.40.60.20.2550.750.750.880.88锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车铸造车间吊车0.10.150.150.250.060.090.20.3330.50.51.731.73自动装料电阻炉非自动装料电阻炉小型电阻炉、干燥箱0.750.80.650.750.70.70.70.70.30.3220.950.951.00.330.330高频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）电弧熔炉0.80.80.90.60.350.871.332.680.57点焊机、缝焊机对焊机0.350.350.60.71.331.02自动弧焊
18、变压器单头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器0.50.350.40.40.350.352.292.682.68生产厂房、办公室、实验室照明变配电室、仓库照明生活照明室外照明0.810.50.70.60.811.01.01.01.00000EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 39表4 各用电设备组的需要系数Kd及功率因数EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 40ee25PN P e设备容量 连续工作制负荷P N P e 断续运行工作制电动机类负荷（如吊车）2P e如何理解？EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 41e 断续运行工作制电焊机设备P N
19、 P e Se cos e如何理解？EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 42 照明设备的设备功率 白炽灯光源P N P e 荧光灯光源P N 1.25P e 高强气体放电灯光源PN 1.1P eEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 43例 2-1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-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA，N=65%，cosN=0.5 ），车间有吊车1台11kW，N=25%,），试计算此车间的设备容量。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 44解：
20、（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：PeiPe1 410.5 8 7.5 8 5 142 kWEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 45（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=100%，所以2台电焊机的设备容量：Pe2 2 S N N cos N 2 20 0.65 0.5 16.1kWEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 46 PN 11kWPe3 PN N 25（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=25%，所以1台吊车的容量
21、为：（4）车间的设备总容量为Pe 142 16.111 169 kWSc P QEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 47P c Kd P eQc P c tan 单组设备计算负荷2 2c cSc3UNIc EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 48注当每组电气设备台数3台时，考虑其同时使用率非常高，通常取Kd 1Sc P QEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 49P c KP ciQc KQci 多组设备计算负荷2 2c cSc3UNIc 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热加工车间动力站0.70.80.70.90.81.0确
22、定配电所母线的最大负荷负荷小于5000kW计算负荷小于500010000kW计算负荷大于10000kW0.91.00.850.8EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 50表5 同时系数K的取值EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 51例2-2（接例21）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-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA，N=65%，cosN=0.5），车间有吊车1台11kW，N=25%,），试计算此车间的计算负荷。S30(1)28.4 49.1 56.8kVAEXIT20
23、20/2/27北林大工学院电气工程教研室 52P30(1)0.2142 28.4kWQ30(1)1.7328.4 49.1kvar2 286.3A56.830.38I30(1)解：（1）金属切削机床组的计算负荷查表取需要系数和功率因数为：K d 0.2 ，cos 0.5 ，tan 1.73所以，有S30(2)5.6 15.0 16.0kVA I30(2)EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 53（2）电焊机组的计算负荷查表 取需要系数和功率因数为：Kd 0.35，cos 0.35，tan 2.68P 30(2)0.3516.15.6kWQ30(2)5.62.6815.0kvar
24、2 2 24.3A1630.38S30(3)1.7 2.9 3.4kVAEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 54（3）吊车组的计算负荷查表取需要系数和功率因数为 0.15，cos 0.5，tan 1.73dKP30(3)11 0.15 1.7kWQ30(3)1.71.73 2.9kvar2 25.2A3.430.38I30(3)EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 55（4）全车间的总计算负荷根据表，取同时系数K 0.8 ，所以全车间的计算负荷为：P 30 K Pei 0.8(28.45.61.7)28.6kWQ30 Kq Qei 0.8(49.1152.9)
25、53.6k varS30 28.62 53.62 60.8kVA 92.4A60.83 0.38I30 EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 56台;3kW 17 金属切削用三相电机：7.5kW 3台,4kW 8台试求计算负荷。作业某机修车间380V线路上有如下设备：对焊机一台：SN=42kVA,N=60%,cos=0.62 10吨桥式起重机一台：PN=39.6kW,N=40%EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 57小结工厂常用的用电设备：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。这些设备按工作制可以分为长期连续工作制设备、短时工作制设备、反
26、复短时工作制设备三类。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 58小结负荷曲线按时间单位的不同，可以分为日负荷曲线和年负荷曲线。通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷P c P max P 30EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 59小结与负荷曲线有关的几个概念：年最大负荷年最大负荷利用小时数计算负荷平均负荷负荷系数EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 60小结确定计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法。需要系数法适用于多组三相用电设备的计算负荷，P30=KdPe。二项式系数法适用于设备台数较少而容量差别悬殊的
27、分支干线的计算负荷。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 61 计算负荷的另外一种方法二项式系数法EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 62P 30 bP e cP X2.2.3 负荷计算方法之二项式法应用场合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宜采用二项式系数法。基本公式b 、c二项式系数，根据设备指用电设备中x台容量最大的设备容量之和名称、类型、台数查表3.2选取用电设备组的设备总容量EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 63Q30，S30，I30的计算公式与前述需要系数法相同。EXIT2020/2/27北
28、林大工学院电气工程教研室 64二项式法求解需要注意的几个问题：（1）对12台用电设备（2）用电设备组有功计算负荷求取直接应用前式，其余的计算负荷与需要系数法相同。P30 Peb 1，c 0EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 65负荷，求出设备组的总计算负荷。总有功计算负荷为：P 30(bP e)i(cPx)max总无功计算负荷为：Q30(bP e tan)i (cP x)max tanmax各组中最大的一组附加负荷最大附加负荷所在设备组的对应的二项式法求解需要注意的几个问题：（3）多组用电设备要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷
29、，再加上各组平均EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 6639.72 68.72 79.4kVAS30 120.6A79.430.38I30 例2-3用二项式法计算例2.1车间的金属切削机床组的计算负荷。解：查表取二项式系数b 0.14，c 0.4，x 5，cos 0.5，tan 1.73P x P 5 10.547.51 49.5kW所以P 30 bPe cPx 0.14142 0.4 49.5 39.7kWQ30 39.71.73 68.7k varEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 67二项式法求解需要注意的几个问题：（4）如果用电设备组的设备总台数n2
30、x，则最大容量设备台数取x=n/2，且按四舍五入修约规则取整数。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 68例2-4 某380V线路上接有下列设备：冷加工机床，27.5kW，36 kW，252.6 kW；电加热设备，36kW；吊车组，110.5kW，25；电焊机，122kVA，60，cos0.6；电焊机，28.85kVA，100，cos0.6；试用二项式法确定该线路上的计算负荷。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 69解：确定分组，各组中设备功率。第一组：冷加工机床组查表得，x5，c0.4，b0.14，cos0.5，tan1.73。bPe-1=0.14（27.5
31、36252.6）13.72kWcPx-1=0.4(27.5+36)=13.20kW第二组：电加热设备查表得，c0，b0.7，cos1，tan0。bPe-2=0.71812.60kWcPx-2=0EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 70 第三组：吊车组查表得，x3，c0.2，b0.06，cos0.5，tan1.73。bPe-3=0.0610.500.63kWcPx-3=0.210.50=2.1kW按二项式法计算多组设备总的计算负荷时，不论各组设备台数多少，各组的计算系数均按查表所得数值。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 71 第四组：电焊机设备组查表得，c0
32、，b0.35，cos0.6，tan1.33。因为P nSn cosn，所以bPe-4=0.35（P4+P5）0.35(0.6 220.6 28.850.6)7.29cPx-4=0EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 72Sc3U N 119.4AIc 取 cPx-1的值因为第一组中的cPx-1值最大，所以有功计算功率Pc（bPe-1bPe-2bPe-3bPe-4）(cPx)max49.92kWQc（bPe-1tan1+bPe-2tan2+bPe-3tan3+bPe-4tan4）+(cPx)max tanmax=60.66kvarSc P 2c Q 2c 78.56kVAEXIT
33、2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 732.2.4 单相用电设备的负荷计算 现代建筑中用电设备从供电形式可分为单相和三相两类。单相：单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家用电器设备。三相：电动机为动力的各种设备，例如给水泵、集中式空调机、电梯等。当供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然后才能进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负荷计算。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 74单相用电设备组确定计算负荷原则 按三相供电系统连接单相和三相设备功率比例制定。在某个计算范围内，当单相设备功率的总容量小于三相设备
34、功率总容量的15时，认为单相设备功率就相当于三相设备功率。单相设备功率的总容量大于三相设备功率总容量15时，三相供电系统处于非平衡状态，必须将单相用电设备功率换算成等效的三相设备功率，然后进行三相计算负荷的确定。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 75民用建筑电气设计规范中规定：单相负荷应均匀分配到三相上。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；当超过15时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相对称负荷相加。P eq 2 Qeq 2EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 76P eq 3P Qeq 3P tanSe
35、q Ieq Seq/(3U N)单相用电设备接于相电压时的三相等效负荷单相设备视在功率S最大的一相的有功功率单相设备视在功率S 最大的一相的功率因数为cosEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 77单相用电设备接于线电压时的三相等效负荷 线间负荷，也称为线间设备。用电设备接于线电压是指该设备连接在三相供电系统中的两相之间。例如：单台380V的电焊机等。单相负荷接于同一线电压时，等效三相负荷取线间负荷的 3 倍；接于不同线电压时，等效三相负荷取最大线间负荷的 3 倍加上次线间最大负荷的(3 3)倍。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 78假设P12P23P31，
36、则等效三相负荷：P eq 3P 12(3 3)P 23EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 79既有线间负荷又有相间负荷时的三相等效负荷 应先将线间负荷换算为相间负荷，然后各相负荷分别相加，选取最大相负荷的3倍作为等效三相负荷。注意：最大单相的有功计算负荷和无功计算负荷不一定在同一相上。线间负荷换算为相间负荷的方法：换算系数法EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 80 线间负荷换算为相间负荷换算系数法PA pABAPAB pCAAP CAQA qABAPAB qCAAP CAP B pBCBP BC pABBPABQB qBCBP BC qABBPABP C p
37、CACP CA pBCCP BCQC qCACP CA qBC BP BC接于AB、BC、CA相间的有功 负 荷(kw)换算系数换算为A、B、C相的有功负荷(kw)换算为A、B、C相的无功负荷(kvar)EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 81附表：线间负荷换算为相间负荷的功率换算系数EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 82补充内容：全厂计算负荷的确定1用需要系数法计算全厂计算负荷已知全厂用电设备总容量条件下，乘以一个工厂需要系数即可求得全厂有功计算负荷，即P 30 Kd P e全厂需要系数值，查表选取。工厂类别需要系数功率因数汽轮机制造厂0.380.88锅
38、炉制造厂0.270.73柴油机制造厂0.320.74重型机床制造厂0.320.71仪器仪表制造厂0.370.81电机制造厂0.330.81石油机械制造厂0.450.78电线电缆制造厂0.350.73电器开关制造厂0.350.75橡胶厂0.50.72通用机械厂0.40.72EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 83附表全厂负荷需要系数及功率因数EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 842用逐级推算法计算全厂的计算负荷由用电设备组开始，逐级向电源方向推算的方法，经过变压器和较长的线路时，应加上变压器和线路的损耗。2020/2/27P30.5=K5 P30.6iP30
39、.4=P30.5+PwL2P30.3=K3 P30.4iP30.2=P30.3+PT+PwL1P30.1=K1 P30.2i逐级推算法示意图北林大工学院电气工程教研室 85 EXITEXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 86在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变压器的有功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，一般按经验公式估算：有功功率损耗：P T 0.015S30无功功率损耗：QT 0.06S30变压器低压母线上计算负荷EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 873按年产量和年产值估算全厂的计算负荷Wa A a BbWaTmaxP 30 单位数量，单位为人数、
40、床数、产品数量等单位用电指标，单位为kW人kW床、kw产品等负荷密度指标计算范围的使用面积，单位为m2工厂的年最大负荷利用小时EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 882.3 供配电系统功率损耗和电能损耗2.3.1 概述2.3.2 供电线路功率和电能损耗2.3.3 变压器功率和电能损耗EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 892.3.1 概述考虑变配电系统总计算负荷时，除了用电负荷所消耗的电功率以外，变配电系统本身还要损耗一部分电功率，（供配电系统的电气设备上存在阻抗，当有电流通过时，则会产生相应损耗。供配电系统中产生损耗较大的设备是变压器和线路。）这部分电功率
41、也是由变配电系统提供的。因此，要计入变配电系统的计算负荷中。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 90最大负荷损耗小时物理意义 年最大负荷损耗小时是一个假想时间，在此时间内，系统中元件（含线路）持续通过计算电流I30所产生的电能损耗，恰好等于实际负荷电流全年在元件（含线路）上产生的电能损耗。与Tmax和cos有关：f(Tmax,cos)EXIT2020/2/27注意区分：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持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。年负荷最大损耗小时数max：如果线路中输送的功率保持最大负荷功率Smax，则在
42、max小时内的能量损耗恰等于全年的实际电能损耗A。北林大工学院电气工程教研室 91EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 92max、Tmax、负荷的功率因数cos之间的关系线 路 三相线路中的有功和无功损耗为上有功损耗，单位为kWQW 3IX 10查表得到。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 93P W 3I 2CR1032 3C线路上无功损耗，单位为kvar线路上计算电流，单位为A每相线路电阻，单位为每相线路电抗，单位为 其中，R=rl，l为线路长度，r为单位线路长度的电阻值；X=xl，l为线路长度，x为单位线路长度的电抗值；r,x的值可以2.3.2 供电线
43、路功率和电能损耗EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 942x不仅与导线或电缆的截面有关，而且与导线之间的几何均距有关。所谓几何均距，是指三相线路各相导线之间距离的几何平均值。如图所示A、B、C三相线路，其线间几何均距为aav 3 a1aa3三相线路的线间距离a）一般情况 b）等边三角形排列 c）水平等距排列EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 952aav 3 a1aa3如果导线为等边三角形排列，则aav a如果导线为水平排列，则3R10 max,(kW h)EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 96线路上的年有功电能损耗2CWL 3I3供电系
44、统线路一般不长，且多采用电缆供电，阻抗较小，所以线路上功率损耗往往忽略不计。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 972.3.3 变压器功率和电能损耗变压器有功损耗变压器铁耗(磁滞损耗和涡流损耗)等构成的空载有功损耗；变压器绕组电阻通过电流时产生的铜耗，也称负载有功损耗，它与变压器的二次负荷大小有关，当变压器满载时，其铜耗近似等于变压器短路损耗。作业：变压器损耗主要是铜耗还是铁耗？Sc 2北林大工学院电气工程教研室 98EXIT2020/2/27变压器最大有功损耗)Sr变压器的额定视在功率单位为kVA变压器空载有功损耗，单位为kwP T P 0 P k(变压器短路有功损耗，单位
45、为kw变压器上通过的计算视在功率。单位为 kVA非额定负载情况下，负载有功损耗，与负载率的平方成正比。EXIT2020/2/27北林大工学院电气工程教研室 99变压器无功损耗由变压器铁心磁化产生的空载无功损耗，与励磁电流大小有关，近似等于空载电流产生的损耗；Q0 SrI0%100变压器空载电流占额定电流的百分值。可以通过手册查到（空载电流）EXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 100Uk%100QN Sr变压器短路电压占额定电压的百分值。可以通过手册查到（阻抗电压）变压器无功损耗另一部分是变压器绕组电抗通过电流时产生的无功损耗，也称负载无功损耗。与变压器的二次负荷大小有关，当
46、变压器满载时，其负载无功损耗近似等于变压器短路时绕组上的无功损耗。)Sr)EXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 101变压器最大无功损耗QT Q0 QN(Sc 2 I0%U k%Sc 2 (Sr 100 100 Sr 非额定负载情况下，负载无功损耗，与负载率的平方成正比。)maxEXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 102变压器年有功电能损耗Sc 2Sr空载有功电能损耗WT P 0tW P k(负载有功电能损耗变压器的全年工作时间，单位为hEXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 1032.4 尖峰电流及其计算定义：持续时间12s的短时最大负荷
47、电流。意 义：尖峰电流主要用来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启动条件等。用电设 备尖峰电流的计算单台设备尖峰电流的计算实质为启动电流（starting currentI pk Ist K stIN式中 IN为设备额定电流；Ist为设备启动电流；Kst 为设备启动电流倍数，笼型电动机为 5-7，绕线型电动机为2-3，直流电动机约为1.7，电焊变压器为3或稍大。EXIT为除启动电流与额定电流之差为最大的那台设备之外的其2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 104Nii1他n-1台设备的额定电流之和；K为上述n-1台的同时系数，按台数多少选取，一般为0.7-1；I3
48、0 为全部设备投入运行时线路的计算电流。n-1I多台设备尖峰电流的计算n1 Ii1I pk I30 (Ist I N)max式中Ist.max和 (Ist-IN)max 分别为为最大的那台设备的启动电流及其启动电流与额定电流之差；参数电动机M1M2M3M4额定电流IN/A5.8535.827.6启动电流Ist/A40.635197193.2EXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 105例题25有一380V三相线路，供电给下表所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。解:由表可知，电动机M4的IstIN193.2A27.6A165.6A为最大，因此该线路的尖峰电流为(取K=0.9)
49、：Ipk 0.9(5.8535.8)A193.2A235AEXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 1062.5功率因数计算与无功功率补偿2.5.12.5.22.5.32.5.4功率因数的分类和计算功率因数对供电系统的影响提高功率因数的措施并联电容器补偿WPEXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 1072.5.1 功率因数的分类和计算自然功率因数总功率因数瞬时功率因数指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值Pcos3UIP 功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；I 电流表测出的线电流读数。平 均 功 率 因数指某一规定时间段内功率因数的平均
50、值cos WP 2 Wq 2WP有功电度表读数；Wq无功电度表读数。最大负荷时功率因数指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数P 30cos S30P30工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数EXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 108瞬 时 功 率 因数指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值P3UIcos P 功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；I 电流表测出的线电流读数。EXIT2020/2/27 北林大工学院电气工程教研室 109平均
