wAAA供配电系统的负荷计算.ppt

wAAA供配电系统的负荷计算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线工厂的电力负荷与负荷曲线一一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求二二.工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制三三.负荷曲线及有关物理量负荷曲线及有关物理量一、负荷的基本概念一、负荷的基本概念学习内容：学习内容：1.1.什么是负荷？什么是负荷？什么是负荷？什么是负荷？2.为什么负荷计算？为什么负荷计算？3.负荷计算内容负荷计算内容4.电力负荷的类型电力负荷的类型“电力负荷电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，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。电设备或用电单位的功率或电流的大小。1.什么是负荷？什么是负荷？n供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）n继电保护整定继电保护整定n选择仪表量程选择仪表量程n安排供电方案及系统运行方式安排供电方案及系统运行方式2.为什么要进行负荷计算？为什么要进行负荷计算？所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的基础。所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的基础。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）：在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，应首先计算出全部设备的实际负荷。应首先计算出全部设备的实际负荷。3.负荷计算的主要内容负荷计算的主要内容（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；保证使目的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工作电流时不至于过热而损坏。（选择设备）其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。（选择设备）（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断）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。（校验设备）器和保护元件等。（校验设备）（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等。（节能措施）无功补偿容量等。（节能措施）按用途可分为按用途可分为：照明负荷和动力负荷照明负荷和动力负荷按行业分按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）荷（民用电）电力负荷（设备）按工作制的分类电力负荷（设备）按工作制的分类n长期连续工作制长期连续工作制n短时工作制短时工作制（这类设备的工作时间较短，而停这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。）歇时间相对较长。）n断续周期工作制断续周期工作制4.电力负荷的类型电力负荷的类型生产加工机械的拖动设备；生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电焊、电镀设备；电热设备；电热设备；照明设备。照明设备。1、工厂常用用电设备类型、工厂常用用电设备类型二、工厂用电设备的工作制二、工厂用电设备的工作制p生产机械的拖动设备生产机械的拖动设备机床设备机床设备起重运输设备起重运输设备功能功能金属切削金属切削金属压力加工金属压力加工功能功能起吊搬运物料起吊搬运物料运输客货运输客货车床车床铣床铣床刨床刨床钻床钻床磨床磨床组合机床组合机床镗床镗床冲床冲床锯床锯床剪床剪床砂轮机砂轮机吊车吊车行车行车输送机输送机电梯电梯自动扶梯自动扶梯生产机械的生产机械的拖动设备拖动设备p电焊和电镀设备电焊和电镀设备电电焊焊设设备备n电焊机的工作特点是：电焊机的工作特点是：（1）工工作作方方式式呈呈一一定定的的周周期期性性，工工作作时时间间和和停歇时间相互交替。停歇时间相互交替。（2）功率较大。）功率较大。（3）功率因数很低。）功率因数很低。（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。n n电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：（1 1）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。（2 2）供供供供电电电电采采采采用用用用直直直直流流流流电电电电源源源源，需需需需要要要要晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管整整整整流流流流设备。设备。设备。设备。（3 3）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。n n电镀的作用：电镀的作用：电镀的作用：电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的防止腐蚀，增加美观，提高零件的防止腐蚀，增加美观，提高零件的防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。电电镀镀设设备备p 电热设备电热设备 n电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：（1）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。（2）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。（3）功功率率因因数数都都较较高高，小小型型的的电电热热设设备备可达到可达到1。电阻加热炉电阻加热炉电弧炉电弧炉感应炉感应炉其它电热设备其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理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红外线加热、微波加热和等离子加热等p照明设备照明设备n常用照明设备常用照明设备白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤白炽灯、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。化物灯和单灯混光灯等。n照明设备的工作特点照明设备的工作特点：（1）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。（2）除除白白炽炽灯灯、卤卤钨钨灯灯的的功功率率因因数数为为1外外，其其它它类类型型的的灯具功率因数均较低。灯具功率因数均较低。（3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。2 2、工厂用电设备的工作制、工厂用电设备的工作制 长期连续工作制设备长期连续工作制设备短时工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备断续周期工作制设备能能长长期期连连续续运运行行，每每次次连连续续工工作作时时间间超超过过8 8小小时时，运运行行时时负负荷荷比比较较稳稳定定。如如：照照明明设设备备、电电动动扶扶梯梯、空空调调风风机、电炉等。机、电炉等。这这类类设设备备的的工工作作时时间间较较短短，停停歇歇时时间间较较长长。如如：金金属属切切削削用用的的辅辅助助机机械械(龙龙门门刨刨横横梁梁升升降降电电动动机机、刀刀架架快快速移动装置速移动装置)、水闸用电动机等。、水闸用电动机等。这这类类设设备备的的工工作作呈呈周周期期性性，时时而而工工作作时时而而停停歇歇，如如此此反反复复，且且工工作作时时间间与与停停歇歇时时间间有有一一定定比比例例。如如起起重重机机、电电焊机、电梯等焊机、电梯等（21）起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有15%15%、25%25%、40%40%、60%60%四种。四种。四种。四种。电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有50%50%、65%65%、75%75%、100%100%四种。四种。四种。四种。通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示表示负荷持续率负荷持续率（或称（或称暂载率暂载率）n负荷持续率负荷持续率负荷持续率负荷持续率工作时间工作时间停歇时间停歇时间同同一一设设备备在在不不同同的的暂暂载载率率下下工工作作时时，其其输输出出功功率率是是不不同同的的。在在计计算算其其设设备备容容量量时时，必必须须先先转转换换到到一个统一的一个统一的 下。下。断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系例如某设备在时例如某设备在时11的设备容量为的设备容量为P1,P1,那么该设备在那么该设备在22时的时的设备容量设备容量P2P2为多少呢为多少呢?这就需要进行这就需要进行“等效等效”换算换算,即按即按同一周期内相同发热条件来进行换算。同一周期内相同发热条件来进行换算。三、负荷曲线绘制及有关物理量三、负荷曲线绘制及有关物理量1 1、什么是负荷曲线？、什么是负荷曲线？电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学手段，可用来预测负荷变化趋势。手段，可用来预测负荷变化趋势。2 2、负荷曲线用途、负荷曲线用途确定系统运行方式确定系统运行方式安排供电计划安排供电计划安排设备检修计划安排设备检修计划（1 1）按负荷性质分）按负荷性质分有功负荷曲线有功负荷曲线无功负荷曲线无功负荷曲线（2)2)按负荷变动的时间分按负荷变动的时间分日负荷曲线日负荷曲线(24h)(24h)（冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线）年负荷曲线（年负荷曲线（8760h8760h）月负荷曲线月负荷曲线（3 3）按负荷对象分）按负荷对象分 工厂的负荷曲线工厂的负荷曲线 车间的负荷曲线车间的负荷曲线 某类设备的负荷曲线某类设备的负荷曲线3 3、负荷曲线分类、负荷曲线分类4 4、日负荷曲线的绘制、日负荷曲线的绘制 24 24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变绘制的方法绘制的方法 （1 1）以某个监测点为参考点，在）以某个监测点为参考点，在24h24h中各个时刻记录有功功中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。折线形负荷曲线。(2)通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时一般为半小时）将其读数记录下来，）将其读数记录下来，求出求出0.5h的平均功率，的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形阶梯形负荷曲线负荷曲线。意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。l日日负荷曲线的绘制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（功率变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kWkW、kvarkvar）。）。日有功负荷曲线日有功负荷曲线依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线梯形负荷曲线梯形负荷曲线年负荷曲线又分为年负荷曲线又分为年运行负荷曲线年运行负荷曲线和和年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线。年运行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。反映一年内逐可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。需需借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。5、年负荷曲线：、年负荷曲线：代表用户全年（代表用户全年（8760h)内用电负荷变化规律内用电负荷变化规律（又称年每日最大负荷曲线）（又称年每日最大负荷曲线）年负荷曲线年负荷曲线年年负负荷荷持持续续时时间间曲曲线线，反反映映了了全全年年负负荷荷变变动动与与对对应应的的负负荷荷持持续续时时间间（全全年年按按8760h计计）的关系。的关系。年年每每日日最最大大负负荷荷曲曲线线，反反映映了了全全年年当当中中不不同同时时段段的的电电能能消消耗耗水水平平，是是按按全全年年每每日日的的最最大大半半小小时时平平均均负负荷荷来来绘绘制的。制的。这种曲线的负荷从大到小依次排列这种曲线的负荷从大到小依次排列 专用来确定经济运行方式用的专用来确定经济运行方式用的 图图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制a)夏日负荷曲线夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线冬日负荷曲线 c)年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，绘制方法：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（注意横坐以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐标最大值为标最大值为8760h）年最大负荷年最大负荷P Pmaxmax也称为半小时最大负荷也称为半小时最大负荷P30 年年负负荷荷持持续续时时间间曲曲线线上上的的最最大大负负荷荷，它它是是全全年年中中负负荷荷最最大大的的工工作作班班消消耗耗电电能能最最多多的的半半小小时时平平均均负负荷荷P P3030。(不是偶然出现，一年至少不是偶然出现，一年至少2-32-3次）次）年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时T Tmaxmax（假假想想时时间间）(用用电电负负荷荷均均衡衡性性标志，越大越好标志，越大越好)假假设设负负荷荷按按最最大大负负荷荷P Pmaxmax持持续续运运行行时时，在在此此时时间间内内电电力力负负荷荷所所耗耗用用的的电电能能与与电电力力负负荷荷全全年年实实际际耗耗用用的的电电能能相相同。同。6、与负荷曲线及其计算的物理量、与负荷曲线及其计算的物理量一班制工厂Tmax约为18003000h，两班制工厂Tmax约为35004800h,三班制工厂Tmax约为50007000h，居民用户Tmax约为12002800h。它与工厂的生产班制有关它与工厂的生产班制有关 n平均负荷平均负荷P Pavav和年平均负荷和年平均负荷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 年年平平均均负负荷荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。Wa表示全年实际消耗的电能 时间t内消耗的电能为Wt l负荷系数负荷系数:又称负荷率又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有是指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数功负荷系数KaLKaL和无功负荷系数和无功负荷系数KrLKrL，即，即 有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82 对于单个用电设备或用电设备组，对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数负荷系数是指设备的输出功率是指设备的输出功率P P和设备额定容量和设备额定容量P PN N之比值，即之比值，即 它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。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 计算负荷计算负荷(calculated load)(calculated load)，是通过统计计算求出的，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。用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。计算负荷计算负荷-等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应相等。相等。计算负荷计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半是供电设计计算的基本依据。工程上常取半小时平均最大负荷小时平均最大负荷P P3030（亦即年最大负荷（亦即年最大负荷PmaxPmax）作为计算负）作为计算负荷。荷。负负荷荷计计算算:是是指指对对某某一一线线路路中中的的实实际际用用电电负负荷荷的的运运行行规规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。P30-负荷的有功计算负荷负荷的有功计算负荷(单位单位kW)Q30-负荷的无功计算负荷负荷的无功计算负荷(单位单位kvar)S30-负荷的视在计算负荷负荷的视在计算负荷(单位单位kVA)I30-负荷的计算电流负荷的计算电流(单位单位A)n负荷计算统计方法负荷计算统计方法一、估算法确定计算负荷一、估算法确定计算负荷 1.1.单位产品耗电量法单位产品耗电量法 估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、二项式法等负荷计算方法。二项式法等负荷计算方法。已知某车间或企业的年产量已知某车间或企业的年产量A A和每一产品的单位耗电量和每一产品的单位耗电量a,a,则企业全年电能则企业全年电能W Wa a为：为：W Wa a=aA=aA有功计算负荷为：有功计算负荷为：需要系数法需要系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。确定的，适用于变、配电所的负荷计算。二、按需要系数法确定计算负荷二、按需要系数法确定计算负荷2.2.车间生产车间生产面积负荷密度法面积负荷密度法已知车间生产面积已知车间生产面积S S（m m2 2）和负荷密度指标）和负荷密度指标（kW/mkW/m2 2）时，）时，车间平均负荷为：车间平均负荷为：P Pavav=S =S 负荷密度指标查表，负荷密度指标查表，S S表示车间面积。表示车间面积。(一一)基本公式基本公式 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最，是指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，如下图所示。，如下图所示。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，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量设备（不含备用的设备）的额定容量PN 之和，即之和，即Pe PN。而。而设备的额定设备的额定容量容量PN 是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为需要系数法需要系数法需要系数需要系数需要需要系数系数同同时时系系数数K：并并非非供供电电范范围围内内的的所所有有用用电电设设备备都都会同时投入使用会同时投入使用负负荷荷系系数数KL：并并非非投投入入使使用用的的所所有有电电气气设设备备任任何何时时候候都会满载运行都会满载运行电电气气设设备备的的平平均均效效率率e：电电气气设设备备额额定定功功率率与与输输入入功功率率不一定相等不一定相等 注注：工工程程实实际际中中，很很难难通通过过Kd的的表表达达式式来来求求得得需需要要系系数数，一一般般都都是是通通过过查查表表求得其经验值求得其经验值线路的平均效率线路的平均效率W1：考：考虑直接向电气设备配电的虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定向设备提供的功率不一定相同相同 由由于于一一个个用用电电设设备备组组中中的的设设备备并并不不一一定定同同时时工工作作，工工作作的的设设备备也也不不一一定定都都工工作作在在额额定定状状态态下下，另另外外考考虑虑到到线线路路的的损损耗耗、用用电电设设备备本本身身的的损损耗耗等等因因素素，设设备备或或设设备备组组的的计计算算负负荷荷等等于于用用电电设设备备组组的的总总容容量量乘以一个小于乘以一个小于1 1的系数，叫做需要系数，用的系数，叫做需要系数，用K Kd d表示。表示。n 需要系数需要系数K Kd d 需要系数法需要系数法 p需要系数法需要系数法 需要系数需要系数用用 电电 设设 备备组组 所所 有有 设设备备 容容 量量 之之和和每每组组用用电电设设备备的设备容量的设备容量表表1 1 各用电设备组的需要系数各用电设备组的需要系数K Kd d及功率因数及功率因数 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ab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0.160.20.18.250.250.30.30.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17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0.810.50.70.60.811.01.01.01.00000需需要要系系数数法法求求解解用用电电设设备备组组的的计计算算负负荷荷n（1）对）对12台用电设备宜取台用电设备宜取n(2)用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷有功计算负荷：有功计算负荷：无功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：视在计算负荷：计算电流：计算电流：例2-1 解此机床组电动机的总容量为解此机床组电动机的总容量为 例例2-1已已知知某某机机修修车车间间的的金金属属切切削削机机床床组组，拥拥有有电电压压380V的的三三相相电电动动机机3kW17台台，7.5kW3台台，4kW8台台，1.5kW10台。试用需要系数法确定其计算负荷。台。试用需要系数法确定其计算负荷。查查表表1“小小批批生生产产的的金金属属冷冷加加工工机机床床电电动动机机”项项得得Kd0.2、cos0.5、tan1.73。因此可得。因此可得 Pe7.5kW34kW83kW171.5kW10=120.5kW通过上例看出：通过上例看出：（1 1）如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际）如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际上是该车间的低压进线的计算负荷。上是该车间的低压进线的计算负荷。（2 2）计算某一个设备组设备容量的方法，为多组设备的计）计算某一个设备组设备容量的方法，为多组设备的计算提供基础。算提供基础。（二）设备容量的计算（二）设备容量的计算 1.1.长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短期工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的铭牌额定功率之和，即的铭牌额定功率之和，即 Pe=PPe=PN N 2.2.断续工作制的用电设备断续工作制的用电设备 断续工作制的设备容量是指不同负荷持续率的额定断续工作制的设备容量是指不同负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。功率换算到统一的负荷持续率下的功率。对电焊机设备，应统一换算到对电焊机设备，应统一换算到=100%=100%，换算公式为：，换算公式为：（3-3）电焊机设备电焊机设备设备铭牌额定容量设备铭牌额定容量设备铭牌功率因数设备铭牌功率因数对起重电动机应统一换算到对起重电动机应统一换算到=25%=25%，换算公式为：，换算公式为：（32）起重电动机起重电动机(吊车电动机吊车电动机)换换算算后后设设备容量备容量（换换算算前前）设设备备铭铭牌牌额额定定功功率率设设备备铭铭牌牌暂暂载载率率2.2.需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大,因此因此,计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。则将造成错误。例如机修车间的代表性金属切削机床电动机，应属小例如机修车间的代表性金属切削机床电动机，应属小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，而机批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，而机修不可能是大批生产。又如压塑机，拉丝机和锻锤等，应属于修不可能是大批生产。又如压塑机，拉丝机和锻锤等，应属于热加工机床。再如起重机，行车，电葫芦，卷扬机等，实际上热加工机床。再如起重机，行车，电葫芦，卷扬机等，实际上都属于吊车类。都属于吊车类。注意点：注意点：1.1.需要系数一般比较低，宜适当取大。需要系数一般比较低，宜适当取大。3.3.设备容量不含备用设备的容量，而且此容量的计算设备容量不含备用设备的容量，而且此容量的计算与设备工作制有关。与设备工作制有关。在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数。(三三)多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定对车间干线，取对车间干线，取 ，对低压母线，分两种情况对低压母线，分两种情况 (1)由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时，取由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时，取 (2)由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取 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10000kW0.91.00.850.8表表2 需要系数法的同时系数需要系数法的同时系数K 值值 总的有功计算负荷：总的有功计算负荷：总的无功计算负荷：总的无功计算负荷：总的视在计算负荷：总的视在计算负荷：总的计算电流：总的计算电流：多多组组用用电电设设备备的的计计算算负负荷荷 注注意意：总总的的视视在在计计算算负负荷荷和和计计算算电电流流不不能能用用各各组组的的视视在在计计算算负负荷荷或或计计算算电电流流之之和和乘以乘以K来计算。来计算。例例2-2 某机修车间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7.5kW1台，4kW3台，2.2 kW7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。解：解：先求各组的计算负荷 (1)金属切削机床组 查附录表1，取 故 (2)通风机组 查附录表1，取 故 (3)电阻炉 查附录表1，取 故 因此总的计算负荷为（取 ）34.522.718.513.1 取19.113.85523车间总计01.4010.721电阻炉31.82.40.750.80.832通风机217.3101.730.50.25020切削机床1计 算 负 荷 需要系数容 量 台数n设备名称 序号表表2-1 例例2-2的电力负荷计算表的电力负荷计算表（按需要系数法）在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。n例例 2-3某小批量生产车间某小批量生产车间380V380V线路上接有金属切削机床线路上接有金属切削机床共共2020台（其中台（其中10.5kW-410.5kW-4台，台，7.5kW-87.5kW-8台，台，5kW-85kW-8台），台），车间有车间有380V380V电焊机电焊机2 2台（每台容量台（每台容量20kVA20kVA，），车间有吊车），车间有吊车1 1台台11kW11kW，），试计算），试计算此车间的此车间的计算负荷计算负荷。解：（解：（1 1）金属切削机床组的计算负荷）金属切削机床组的计算负荷 查表查表1 1取需要系数和功率因数为：取需要系数和功率因数为：所以，有所以，有 Pe10.5kW47.5kW85kW8142kW（2 2）电焊机组的计算负荷）电焊机组的计算负荷查表查表1 1取需要系数和功率因数为：取需要系数和功率因数为：（3 3）吊车组的计算负荷）吊车组的计算负荷查表取需要系数和功率因数为查表取需要系数和功率因数为（4 4）全车间的总计算负荷）全车间的总计算负荷 根据表根据表2-82-8，取同时系数，取同时系数 ，所以全车间的计算负，所以全车间的计算负荷为：荷为：一机修车间的一机修车间的380V线路上，接有金属切线路上，接有金属切削机床电动机削机床电动机20台共台共50kW，其中较大容，其中较大容量电动机有量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW2台；电阻台；电阻炉炉1台台2kW。试求计算负荷（设同时系数。试求计算负荷（设同时系数Kpp、K Kqq均均为为0.9）。）。n例例2-4(练习练习)解解:(1)冷加工机床：查表冷加工机床：查表1可得可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pca1=Kd1Pe1=0.250=10kWQca1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar(2)通风机：通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pca2=Kd2Pe2=0.82.4=1.92kWQca2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar(3)电阻炉：因只电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量台，故其计算负荷等于设备容量Pca3=Pe3=2kWQca3=0(4)车间计算负荷：车间计算负荷：Pca=Kp(Pca1+Pca2+Pca3)=0.9(10+1.92+2)=12.53例例2-5 某某380V线线路路上上，接接有有水水泵泵电电动动机机（15kW以以下下）30台台共共205kW，另另 有有 通通 风风 机机 25台台 共共 45kW，电电 焊焊 机机 3台台 共共10.5kW（=65%）。试确定线路上总的计算负荷。试确定线路上总的计算负荷。解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷Q 301P301tan164kW0.75=123kvar1水水泵泵电电动动机机组组查查表表1得得Kd=0.70.8(取取0.8），cos0.8，tan0.75，因此，因此2.通通风风机机组组查查表表1得得Kd=0.70.8（取取0.8），cos=0.8,tan=0.75,因此因此P302=0.845kW=36kWQ302=36kW0.75=27kvarP30(1)=Kd1Pe10.8205kW=164kW3.电焊机组查表电焊机组查表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。P303=0.358.46kW=2.96kWP300.95(164362.96)kW=192.81kW Q300.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0.95，Kq0.97）为为S30=246.26kVAI30=246.26kVA/(0.38kV)=374.2AQ303=2.96kW2.68=7.94kvar在在100%下的设备容量：下的设备容量：Pe=10.5=8.46kW。式中bPe(二项式第一项)表示设备组的平均功率，其中Pe 是用电设备组的设备总容量，其计算方法如前需要系数法所述；cPx(二项式第二项)表示设备组中x 台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px 是x 台最大容量的设备总容量；b、c 是二项式系数。附录表1中也列有部分用电设备组的二项式系数b、c 和最大容量的设备台数x 值，供参考。但必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n 少于附录表1中规定的最大容量设备台数x 的2倍，即nS30(2)，因此在未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kVA（参看附录表5）。这时变电所低压侧的功率因数为(2)无功补偿容量 按规定变电所高压侧的 ，考虑到变压器的无功功率损耗QT 远大于其有功损耗PT，一般 ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取 。要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为 取 (3)补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 因此补偿后变压器容量可改选为800kVA，比补偿前容量减少450kVA。变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数为 ，满足要求。由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使工厂取得可观的经济效果。工厂的年耗电量可用工厂的年产量和单位产品耗电量进行估算，如前面式（2-35）所示。工厂年耗电量较精确的计算，可利用工厂的有功和无功计算负荷P30与Q30，即 年有功电能消耗量 年无功电能消耗量式中为年平均有功负荷系数，一般取0.70.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82；T 为年实际工作小时数，按每周五个工作日计，一班制可取2000h，两班制可取4000h，三班制可取6000h。例例2-7 假设例2-6所示工厂为两班制生产，试计算其年电能消耗量。解：解：按式（2-47）和式（2-48）计算，取 可得工厂年有功耗电量为工厂年无功耗电量为 二二.工厂年耗电量的计算工厂年耗电量的计算尖峰电流（尖峰电流（peak current）是指持续时间）是指持续时间12s的短时最大电流。的短时最大电流。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。动机自启动条件等。用电设备尖峰电流的计算用电设备尖峰电流的计算 (一一)单台用电设备尖峰电流的计算单台用电设备尖峰电流的计算 单台用电设备的尖峰电流就是其启动电流（单台用电设备的尖峰电流就是其启动电流（starting current），因），因此尖峰电流为此尖峰电流为 式中式中 IN 为用电设的备额定电流；为用电设的备额定电流；Ist 为用电设备的启动电流；为用电设备的启动电流；Kst 为用电设为用电设备的启动电流倍数，笼型电动机为备的启动电流倍数，笼型电动机为Kst 57，绕线转子电动机，绕线转子电动机Kst 23，直流电动机，直流电动机Kst=1.7，电焊变压器，电焊变压器Kst 3。第五节第五节 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算(二二)多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备尖峰电流的计算 引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算：引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算：或或式中式中 和和(Ist-IN)max 分别为用电设备中启动电流与额定电流分别为用电设备中启动