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第二章负荷计算第二章负荷计算内容内容:负荷曲线，负荷的设备容量，负负荷曲线，负荷的设备容量，负荷的计算方法，功率因数和无功功率补荷的计算方法，功率因数和无功功率补偿。偿。难点难点:掌握负荷设备容量的计算，需要掌握负荷设备容量的计算，需要系数法负荷的计算方法，掌握功率因数系数法负荷的计算方法，掌握功率因数的计算和无功功率补偿计算。的计算和无功功率补偿计算。第二章第二章 负荷计算负荷计算第一节第一节负荷曲线负荷曲线第二节第二节用电设备的设备容量用电设备的设备容量第三节第三节负荷计算的方法负荷计算的方法第四节第四节功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗 第五节第五节全厂负荷计算全厂负荷计算第六节第六节尖峰电流的计算尖峰电流的计算 第七节第七节功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿第一节第一节 负荷曲线负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的一种图形。负荷曲线是电力负荷随时间变化的一种图形。分类：分类：按负荷的按负荷的功率性质功率性质分有功负荷曲线和无功负荷曲分有功负荷曲线和无功负荷曲线；按线；按时间单位时间单位分日负荷曲线和年负荷曲线；按分日负荷曲线和年负荷曲线；按负负荷对象荷对象分用户、车间或某类设备负荷曲线。分用户、车间或某类设备负荷曲线。一、一、日负荷曲线日负荷曲线：负荷在一昼夜间（负荷在一昼夜间（024h）变化情况。）变化情况。制作方法：制作方法：（1）以某个监测点为参考点，在）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有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，称功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线折线形负荷曲线形负荷曲线。（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间）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）将其读数记录下来，求出间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线阶梯形负荷曲线。二、年持续负荷曲线二、年持续负荷曲线 年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。负荷曲线。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。可根据全年日负荷曲线间接制成。年持续负荷曲线年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的绘制，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。的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。绘制方法如绘制方法如图图2-22-2所示。图所示。图2-22-2是南方某厂的是南方某厂的年负荷曲线，图中年负荷曲线，图中P P1 1在年负荷曲线上所占的时间在年负荷曲线上所占的时间计算为计算为 T T1 1=200t=200t1 1+165t+165t2 2。其中夏季和冬季在全年。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核定。中占的天数视地理位置和气温情况核定。一般在北方，近似认为冬季一般在北方，近似认为冬季200200天，夏季天，夏季165165天；在南方，近似认为冬季天；在南方，近似认为冬季165165天，夏季天，夏季200200天。天。图图2-22-2 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 a）夏季日负荷曲线（）夏季日负荷曲线（b b）冬季日负荷曲线）冬季日负荷曲线（c c）年负荷持续时间曲线）年负荷持续时间曲线三、负荷曲线的有关物理量三、负荷曲线的有关物理量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（1）年最大负荷）年最大负荷Pmax年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟分钟平平均功率的最大值均功率的最大值。（2）年最大负荷利用小时）年最大负荷利用小时Tmax年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷是指负荷以年最大负荷Pmax持持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。如全年实际消耗的电能。如图图2-3所示，阴影为全年实际所示，阴影为全年实际消耗电能，如果以消耗电能，如果以Wa表示全年实际消耗的电能表示全年实际消耗的电能,则有：则有：图图2-32-3 年最大负荷和年最年最大负荷和年最大负荷利用小时大负荷利用小时图图2-42-4 年平均负荷年平均负荷2.2.平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数（1 1）平均负荷）平均负荷P Pavav平均负荷就是指电力负平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的荷在一定时间内消耗的功率的平均值。功率的平均值。年平均负荷年平均负荷P Pav,av,如图如图2-42-4所示，阴影部分表示全所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能年实际消耗的电能W Wa a，则：则：（2 2）负荷系数）负荷系数 K KL L 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，分负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，分有功负荷系数有功负荷系数K Ka aL L和无功负荷系数和无功负荷系数K Kr rL L，即，即有时也用有时也用表示有功负荷系数，用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系表示无功负荷系数。一般工厂数。一般工厂=0.7-0.75=0.7-0.75，=0.76-0.82=0.76-0.82。注意：对单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指注意：对单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率设备的输出功率P P与设备额定容量与设备额定容量P PN N之比，即：之比，即：第二节第二节 用电设备的设备容量用电设备的设备容量一、一、设备容量的定义设备容量的定义设备的銘牌设备的銘牌额定功率额定功率PN经过换算至统一规定的工经过换算至统一规定的工作制下的作制下的“额定功率额定功率”称为称为设备容量设备容量，用，用Pe来表示。来表示。二、二、设备容量的确定设备容量的确定1.长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时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该设长期工作制和短时工作制的设备容量就是该设备的銘牌额定功率，即备的銘牌额定功率，即Pe=PN长期连续工作制长期连续工作制这类设备长期连续运行，每次连续时间超过这类设备长期连续运行，每次连续时间超过8小时，小时，而且运行时负荷比较稳定，如通风机、水泵、而且运行时负荷比较稳定，如通风机、水泵、2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的用电设备这类设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反这类设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过复运行，而工作周期一般不超过10min，如电焊机和吊，如电焊机和吊车电动机等。车电动机等。该类设备的工作性质通常用负荷持续率该类设备的工作性质通常用负荷持续率来表征。来表征。空气压缩机、电动发电机、电炉、照明灯等。机床电空气压缩机、电动发电机、电炉、照明灯等。机床电动机的负荷虽然变动较大，但也属于长期连续运行的。动机的负荷虽然变动较大，但也属于长期连续运行的。对该类设备容量的计算，可直接查取铭牌上的额定功对该类设备容量的计算，可直接查取铭牌上的额定功率，就是设备的计算容量而不用转换。率，就是设备的计算容量而不用转换。短时工作制短时工作制这类设备工作时间短，而停歇时间相对较长，如这类设备工作时间短，而停歇时间相对较长，如机床上的辅助电动机等。机床上的辅助电动机等。这类设备在工厂负荷中所占的比例很小，计算设这类设备在工厂负荷中所占的比例很小，计算设备容量时，可直接查取铭牌上的额定功率。备容量时，可直接查取铭牌上的额定功率。式中，式中，PN为电焊机额定有功功率；为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；为额定视在功率；N为额定负荷持续率；为额定负荷持续率；cosN为额定功率因数。为额定功率因数。1 1）电焊机和电焊装置组）电焊机和电焊装置组 要求统一换算到要求统一换算到=100%时的功率，即：时的功率，即：2 2）起重机（吊车电动机）起重机（吊车电动机）要求统一换算到要求统一换算到=25%时的功率，即：时的功率，即：反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。3 3）照明设备）照明设备不用镇流器的照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定的设备容量指灯头的额定功率，即：功率，即：Pe=PN用镇流器的照明设备用镇流器的照明设备（如荧光灯、（如荧光灯、高压水银灯）高压水银灯）的设备容量要包括镇流器中的功率损失。的设备容量要包括镇流器中的功率损失。Pe=KblPN照明设备的设备容量还可按建筑物的照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容单位面积容量法量法估算：估算：式中：式中：是建筑物单位面积的照明容量，是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。为建筑物的面积。u概述概述供电系统要能够在正常条件下可靠地运行则其供电系统要能够在正常条件下可靠地运行则其中各个元件（电力变压器、开关设备及导线、中各个元件（电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择恰当，除满足工作电压电缆等）都必须选择恰当，除满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。环节的电力负荷进行统计计算。计算负荷定义计算负荷定义：计算负荷是指导体中通过一个：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷等效负荷称之为称之为“计算负荷计算负荷”。第三节第三节负荷计算的方法负荷计算的方法u根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，其发热温度都不会超过允许温度值。其发热温度都不会超过允许温度值。u由于导体通过电流后达到稳定温升的时间大由于导体通过电流后达到稳定温升的时间大约有约有34(为发热时间常数为发热时间常数)，对中小截面，对中小截面（35mm2以下）导体，其发热时间常数约为以下）导体，其发热时间常数约为10min，也就是载流导体大约经过半小时，也就是载流导体大约经过半小时(即即30min)后可以达到稳定的温升值，因此后可以达到稳定的温升值，因此计算计算负荷实际上与从负荷曲线上测得的半小时最负荷实际上与从负荷曲线上测得的半小时最大负荷大负荷P30是基本相等的。是基本相等的。所以计算负荷也所以计算负荷也可认为就是半小时最大负荷可认为就是半小时最大负荷P30。通常用通常用P30、Q30、S30、I30分别表示负荷分别表示负荷的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。荷和计算电流。目前负荷计算的常用方法：目前负荷计算的常用方法：估算法估算法、需要系数法需要系数法、二二项式法项式法、利用系数法利用系数法和和单相负荷计算法单相负荷计算法等。等。一、一、估算法估算法1、单位产品耗电量法、单位产品耗电量法已知某企业的已知某企业的年产量为年产量为m，单位产品的耗电量为，单位产品的耗电量为，则企业全年电能为则企业全年电能为Wa=m，则，则有功计算负荷为：有功计算负荷为：式中，式中，Tmax为年最大负荷利用小时数。为年最大负荷利用小时数。2、负荷密度法、负荷密度法若已知车间生产面积若已知车间生产面积S和负荷密度指标和负荷密度指标时，时，车间平均负荷为车间平均负荷为:P:Pavav=*S=*S，车间计算负荷为车间计算负荷为:二、二、用电设备组用电设备组计算负荷的确定计算负荷的确定需要系数法需要系数法用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统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中取用的半小时最大负荷半小时最大负荷P30。计算范围内用电设备。计算范围内用电设备的计算负荷的计算负荷并不等于并不等于其设备容量，两者之间存在一个其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念。比值关系，因此引进需要系数的概念。考虑到实际情况下，用电设备在传送功率的过程中，考虑到实际情况下，用电设备在传送功率的过程中，设备本身有功率损耗，故引入一个额定效率设备本身有功率损耗，故引入一个额定效率N N，配电线，配电线路也有功率损耗，引入一个线路平均效率路也有功率损耗，引入一个线路平均效率WL；用电设；用电设备组的所有设备不一定都同时运行，故引入一个同时系备组的所有设备不一定都同时运行，故引入一个同时系数数K；运行的设备也不可能都处于满载运行，故引入一；运行的设备也不可能都处于满载运行，故引入一个负荷系数个负荷系数KL。因此用电设备组的有功计算负荷则可。因此用电设备组的有功计算负荷则可表示为：表示为：上式也可以写成：上式也可以写成：其中：其中：Kd为一个小于为一个小于1的数，将其称为需要系数。的数，将其称为需要系数。1、单组用电设备的计算负荷、单组用电设备的计算负荷式中，式中，Kd为需要系数；为需要系数；Pe为设备容量；为设备容量；tg为设备功为设备功率因数角的正切值。率因数角的正切值。解解：查表A-1-1中的“小批生产的金属冷加工机床”项，可得Kd=0.16-0.2(取0.2计算)，cos=0.15,tg=1.73。根据公式得：PC=KdPe=0.2120=24(KW)QC=PCtg=241.73=41.52(kvar)Sc=Pc/cos=24/0.5=48(kVA)例例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，有电压已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为为380V的电动机的电动机30台，其总的设备容量为台，其总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。试求其计算负荷。2、多组用电设备组的计算负荷、多组用电设备组的计算负荷p式中，式中，n为用电设备组的组数，为用电设备组的组数，Pci，Qci为各用电设为各用电设备组的计算负荷备组的计算负荷;Pci和和Qci分别表示所有各组设备分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。的有功和无功计算负荷之和。p确定有多组用电设备的干线确定有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应该的计算负荷时，应该考虑各考虑各组用电设备的最大负荷不同组用电设备的最大负荷不同时出现时出现的因素。因此在确定的因素。因此在确定低压母线或低压干线上的计低压母线或低压干线上的计算负荷时，应该结合具体情算负荷时，应该结合具体情况对其有功负荷和无功负荷况对其有功负荷和无功负荷分别分别计入一个同时系数计入一个同时系数Kp和和Kq。车间干线车间干线取取Kp=0.850.95，Kq=0.90.97。低压母线低压母线当由用电设备组的计算负荷组直接相加来计算时，当由用电设备组的计算负荷组直接相加来计算时，可取可取Kp=0.850.9，Kq=0.850.95；当由车间干线计算负荷直接相加来计算时，可取当由车间干线计算负荷直接相加来计算时，可取Kp=0.90.95，Kq=0.930.97。注意：注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算。计算电流之和来计算。解:(1)冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.250=10kWQc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.82.4=1.92kWQc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar例2-2一机修车间的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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0(4)车间计算负荷：2.3.3 2.3.3 单相负荷计算单相负荷计算 单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。负荷保持平衡。如果如果三相线路中单相设备的总容量三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容不超过三相总容量的量的15%时时，单相用电设备可按三相负荷平衡计算，单相用电设备可按三相负荷平衡计算;如果三相线路中单相设备的总容量如果三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量超过三相总容量的的15%时时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。量，再与三相设备容量相加。z由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的设备和导线电缆，使线路上的设备和导线电缆在计算设备和导线电缆，使线路上的设备和导线电缆在计算电流通过时不至于过热或损坏，因此在接有较多单相电流通过时不至于过热或损坏，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是线设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡，就应以电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功最大负荷相有功负荷的负荷的3倍倍作为等效三相有功负荷，以满足系统安全作为等效三相有功负荷，以满足系统安全运行的要求。运行的要求。（1 1）单相设备接于相电压时的负荷计算）单相设备接于相电压时的负荷计算PPe e=3P=3Pe em(2-20)(2-20)式中，式中，Pem为为最大负荷相最大负荷相所接的单所接的单相设备容量。相设备容量。等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算。等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算。1.单相设备组等效三相负荷的计算单相设备组等效三相负荷的计算2.3.3 2.3.3 单相负荷计算单相负荷计算（2 2）单相设备接于线电压时）单相设备接于线电压时 接于同一线电压时等效三相设备容量接于同一线电压时等效三相设备容量 接于不同线电压时等效三相设备容量接于不同线电压时等效三相设备容量 先将接于线电压的单相设备容量换算为接先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，再根据式（于相电压的设备容量，再根据式（2-202-20）计算）计算出等效三相设备容量。出等效三相设备容量。将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式算公式:（3 3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时接于相电压时应将接于线电压的单相设备容量换算为接应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，然后分别计算各相的于相电压的设备容量，然后分别计算各相的设备容量。设备容量。等效三相设备容量为最大负荷相设备容量的等效三相设备容量为最大负荷相设备容量的3 3倍，即倍，即（2-25）2.单相用电设备组的等效三相负荷的计算单相用电设备组的等效三相负荷的计算单相用电设备组的等效三相计算负荷可直接用需单相用电设备组的等效三相计算负荷可直接用需要系数法，按式（要系数法，按式（2-18）算出其等效三相计算负）算出其等效三相计算负荷。荷。（2-18）例例2-32-3 某某220/380V220/380V三相四线制线路上，装有三相四线制线路上，装有220V220V单相电单相电热干燥箱热干燥箱6 6台、单相电加热器台、单相电加热器2 2台和台和380V380V单相对焊机单相对焊机6 6台。台。电热干燥箱电热干燥箱20kw220kw2台接于台接于A A相，相，30kw130kw1台接于台接于B B相，相，10kw310kw3台接于台接于C C相；电加热器相；电加热器20kw220kw2台分别接于台分别接于B B相和相和C C相；对焊相；对焊机机21kVA21kVA（=100%=100%）3 3台接于台接于ABAB相，相，28kVA28kVA（=100%=100%）2 2台接于台接于BCBC相，相，46kW46kW（=60%=60%）1 1台接于台接于CACA相。试求该线相。试求该线路的计算负荷。路的计算负荷。解解:1.1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查附录表查附录表1 1得得 K Kd d=0.7=0.7，cos=1cos=1，tg=0tg=0，因此只要，因此只要计算有功计算负荷：计算有功计算负荷：A A相相 P PcA1cA1=K=Kd dP PeAeA=0.7202=28kW=0.7202=28kW B B相相 P PcB1cB1=K=Kd dP PeBeB=0.7(301+201)=35kW=0.7(301+201)=35kW C C相相 P PcC1cC1=K=Kd dP PeCeC=0.7(103+201)=35kW=0.7(103+201)=35kW下一张 2.2.电焊机的各相计算负荷电焊机的各相计算负荷 接于各线电压对焊机的设备容量接于各线电压对焊机的设备容量将将CACA相对焊机设备容量换算至相对焊机设备容量换算至=100%=100%的设备容的设备容量量则则CACA相对焊机相对焊机=100%=100%的视在功率为的视在功率为ABAB、BCBC相对焊机相对焊机=100%=100%的视在功率为的视在功率为下一张对焊机的相设备容量对焊机的相设备容量接于各线电压对焊机的功率因数角分别为接于各线电压对焊机的功率因数角分别为下一张A相设备容量为同理可算出B、C相设备容量为 对焊机的各相计算负荷 查附录表A-1-1,对焊机 Kd=0.35，其计算负荷为 A相 PC.A2=KdPeA=0.35*43.78=15.32kW QC.A2=KdQeA=0.3535.76=12.52Kvar B相 PC.B2=KdPeB=0.35*41.16=14.41kW QC.B2=KdQeB=0.3539.10=13.69KvarC相 PC.C2=KdPeC=0.35*39.39=13.86kW QC.C2=KdQeC=0.3535.16=12.31Kvar下一张3.各相总的计算负荷（设同时系数为各相总的计算负荷（设同时系数为0.95）A相相:PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+15.32）=45.6kWQcA=K（QcA1+QcA2）=0.95（0+12.52）=11.89kvarB相相:PcB=K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.41）=46.94kWQcB=K（QcB1+QcB2）=0.95（0+13.69）=13.01kvarC相相:PcC=K（PcC1+PcC2）=0.95（35+13.86）=46.42kWQcC=K（QcC1+QcC2）=0.95（0+12.31）=11.69kvar4.总的等效三相计算负荷总的等效三相计算负荷因为因为B相的有功计算负荷最大，即相的有功计算负荷最大，即Pcm=PcB=46.94kWQcm=QcB=13.01kvar总的等效三相计算负荷为：总的等效三相计算负荷为：Pc=3Pcm=346.94=140.82kWQc=3Qcm=313.01=39.03kvar第四节第四节 功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗一、一、功率损耗功率损耗供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗,主要主要包括线路功率损耗和变压器功率损耗。包括线路功率损耗和变压器功率损耗。1 1、线路的功率损耗：、线路的功率损耗：由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产生有功功率损耗和无功功率损耗。生有功功率损耗和无功功率损耗。(1)线路有功损耗线路有功损耗 PWL=3IC2RWL*10-3kW式中，式中，Ic为线路的计算电流（为线路的计算电流（A）；）；RWL为线路每相的电阻为线路每相的电阻（），），RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻（为线路单位长度的电阻（/km），可查），可查R0；L为线路的计算长度（为线路的计算长度（km）。）。XWL为线路每相的电抗（为线路每相的电抗（），），XWL=X0L，X0为线路单位长度的电抗为线路单位长度的电抗（/km)，也可以查附表，也可以查附表A-15。一般架。一般架空线路为空线路为0.4/km左右，电缆线路为左右，电缆线路为0.08/km左右。左右。(2)线路无功功率损耗线路无功功率损耗QWL=3IC2XWL*10-3kVar2.2.变压器的功率损耗变压器的功率损耗变压器的功率损耗可分为变压器的功率损耗可分为铜损铜损和和铁损铁损。铁损是变压器主。铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的损耗。铜损是变压器负荷电流在磁通在铁芯中产生的损耗。铜损是变压器负荷电流在一次和二次绕组中产生的损耗。一次和二次绕组中产生的损耗。有功功率损耗有功功率损耗铁损铁损P PFeFe空载损耗空载损耗P0可认为就是铁损，所以铁损又可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。称为空载损耗。铜损铜损PCu负载损耗负载损耗PK可认为就是额定电流下的铜可认为就是额定电流下的铜损损PCu。变压器的有功功率损耗为变压器的有功功率损耗为PTP0+PKKL2式中，式中，SN为变压器的额定容量；为变压器的额定容量；SC为变压器的计算负荷；为变压器的计算负荷；P0为变压器额定负荷时的有功功率损耗；为变压器额定负荷时的有功功率损耗；Pk为变为变压器的负载损耗；压器的负载损耗；KL为变压器的负荷系数（为变压器的负荷系数（KL=SC/SN）。）。无功功率损耗无功功率损耗空载无功功率损耗空载无功功率损耗Q0负载无功功率损耗负载无功功率损耗QL变压器的无功功功率损耗为：变压器的无功功功率损耗为：式中，式中，I0%为变压器为变压器空载电流百分值空载电流百分值;Uk%为变为变压器压器短路阻抗百分值短路阻抗百分值，KL为变压器的为变压器的负荷系数负荷系数。低损耗变压器的功率损耗估算式低损耗变压器的功率损耗估算式：（Sc为变压器二次侧的计算视在功率）为变压器二次侧的计算视在功率）Company Logo2.4.2 2.4.2 电能损耗电能损耗最大损耗时间最大损耗时间：当线路或变压器中以最大计算：当线路或变压器中以最大计算电流电流IcIc流过流过小时后所产生的电能损耗，等于小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。是一个是一个假想时间假想时间，它与年最大负荷利用小时，它与年最大负荷利用小时TmaxTmax和负荷功率因素有关和负荷功率因素有关.Company Logo1.1.线路电能损耗线路电能损耗2.2.变压器的电能损耗变压器的电能损耗铁损引起的年电能损耗铁损引起的年电能损耗铜损引起的年电能损耗铜损引起的年电能损耗变压器全年的电能损耗变压器全年的电能损耗2.4.2 2.4.2 供配电系统的电能损耗供配电系统的电能损耗第五节第五节 用户负荷计算用户负荷计算一、负荷计算原则一、负荷计算原则负荷计算是选择电源进线和一、二次设备的基本依据。负荷计算是选择电源进线和一、二次设备的基本依据。逐级计算法（用需要系数法）：逐级计算法（用需要系数法）：从从用电设备用电设备向向电源电源方方向逐级计算负荷。向逐级计算负荷。1.将用电设备分类，采用需要系数法确定各用电设备将用电设备分类，采用需要系数法确定各用电设备组计算负荷；组计算负荷；2.根据用户供配电系统图，从用电设备朝电源方向逐根据用户供配电系统图，从用电设备朝电源方向逐级计算负荷；级计算负荷；3.在配电点要考虑同时系数；在配电点要考虑同时系数；4.在变压器的安装处要考虑变压器的损耗；在变压器的安装处要考虑变压器的损耗；5.用户电力线路较短时，可不计电力线路损耗；用户电力线路较短时，可不计电力线路损耗；6.在并联电容安装处计及无功补偿容量。在并联电容安装处计及无功补偿容量。图图2-6确定用户总计算负荷的供配电系统示意图确定用户总计算负荷的供配电系统示意图1.1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中（如图中1 1点处）点处）目的：用于选择其开关设备和导线截面计算负荷为：目的：用于选择其开关设备和导线截面计算负荷为：2.2.用电设备组计算负荷的确定用电设备组计算负荷的确定（如图中（如图中2 2点处）点处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。3.车间干线或多组用电设备的计算负荷确定车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中（如图中3点点处）处）4.车间变电所低压母线计算负荷的确定车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中（如图中4点处）点处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。5.车间变电所高压母线的计算负荷确定车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中（如图中5点处）点处）计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。其中可估算：其中可估算：6.总降变电所二次侧的计算负荷确定总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中（如图中6点处）点处）7.总降变电所高压侧的计算负荷确定总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中（如图中7点处）点处）例题：例题：见教材见教材p29第六节第六节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续是指单台或多台用电设备持续12秒秒的的短短时时最大负荷电流最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰尖峰电流比计算电流大的多电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的计算尖峰电流的目的目的是是选择熔断器、整定低压断路器选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。件等。1 1、单台用电设备、单台用电设备供电的支线尖峰电流计算供电的支线尖峰电流计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即尖峰电流就是用电设备的起动电流，即Ipk=Ist=KstIN式中，式中，Ist为用电设备的起动电流；为用电设备的起动电流；IN为用电设备的为用电设备的额定电流；额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数为用电设备的起动电流倍数。2 2、给多台用电设备供电的干线、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算尖峰电流计算 式中，式中，Istmax为用电设备组中为用电设备组中起动电流与额定电流之起动电流与额定电流之差为最大的那台设备差为最大的那台设备的起动电流；（的起动电流；（IstIN）max为用电为用电设备组中起动电流与额定电流设备组中起动电流与额定电流之差为最大之差为最大的那台设备的的那台设备的起动电流与额定电流电流起动电流与额定电流电流之差；之差；I30(IC)为为全部设备投入全部设备投入运行时线路上的计算电流运行时线路上的计算电流值；值；K为上述为上述n1台设备的同台设备的同时系数，其值按台数多少选取，时系数，其值按台数多少选取，一般一般为为0.71。或或对n台用电设备线路上尖峰电流的计算可有两种计算方法。例例2-52-5 有一有一380V380V配电干线，给三台电动机供电，配电干线，给三台电动机供电，已知已知I IN1N1=5A=5A，I IN2N2=4A=4A，I IN3N3=10A,K=10A,Kst1st1=7=7，K Kst2st2 =4=4，K Kst3st3=3=3，求该配电线路的尖峰电流。，求该配电线路的尖峰电流。解：（解：（1）计算启动电流与额定电流之差）计算启动电流与额定电流之差(Kst1-1)IN1=30A(Kst2-1)IN2=12A(Kst3-1)IN3=20A第第1台用电设备电动机的启动电流与额定电流之台用电设备电动机的启动电流与额定电流之差最大。差最大。（2）计算供电干线的尖峰电流）计算供电干线的尖峰电流Ipk=Ic+(Ist-IN)max=0.15（5+4+10）+30=32.85A第七节第七节 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿一、功率因数的计算一、功率因数的计算功率因数是供电系统的一项重要的技术经济指标，它功率因数是供电系统的一项重要的技术经济指标，它反映了供用电系统中有功功率消耗量在系统总容量中所反映了供用电系统中有功功率消耗量在系统总容量中所占的比重，反映了供电系统的供电能力。根据测量方法占的比重，反映了供电系统的供电能力。根据测量方法和用途的不同，工厂的功率因数常有以下几种：和用途的不同，工厂的功率因数常有以下几种：1.瞬时功率因数瞬时功率因数瞬时功率因数瞬时功率因数是指运行中的工厂供电系统在某一是指运行中的工厂供电系统在某一时刻的功率因数值。它随设备的类型、运行方式、电时刻的功率因数值。它随设备的类型、运行方式、电压高低而随时变化，可由功率因数表直接读出，或由压高低而随时变化，可由功率因数表直接读出，或由功率表、电流表和电压表在同一瞬间的读数由下列公功率表、电流表和电压表在同一瞬间的读数由下列公式式求出。求出。P功率表测出的功率表测出的三相三相有功功率读数有功功率读数,kWU电压表测出的电压表测出的线电线电压压读数读数，KVI电流表测出的电流表测出的线电流线电流读数读数,A瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中产过程中无功功率的变化情况无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿，以便采取适当的补偿措施。措施。2.平均功率因数平均功率因数平均功率因数是指某一平均功率因数是指某一规定时间段内规定时间段内功率因数的功率因数的平均值，也称平均值，也称加权平均功率因数加权平均功率因数。瞬时功率因数瞬时功率因数Company Logo（1 1）由消耗的电能计算）由消耗的电能计算 式式中，中，WaWa为某一时间内消耗的有功电能（为某一时间内消耗的有功电能（kWhkWh）；）；WrWr为某为某一时一时间内消耗的无功电能（间内消耗的无功电能（kVAhkVAh）。）。（2 2）由计算负荷计算）由计算负荷计算 式式中，中，为有功负荷系数（一般为为有功负荷系数（一般为0.7-0.750.7-0.75）；为）；为无功负荷系数（一般为无功负荷系数（一般为0.76-0.820.76-0.82）。）。我我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电电费要按月平均功率因数的高费要按月平均功率因数的高低来调整低来调整。3.最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷(计计算负荷算负荷)时的功率因数，可按下式计算：时的功率因数，可按下式计算：我国有关我国有关规程规定规程规定：高压供电的工厂最大：高压供电的工厂最大负荷时的功率因数不得低于负荷时的功率因数不得低于0.9，其他工厂功，其他工厂功率因数不得低于率因数不得低于0.85。如达不到上述要求，则如达不到上述要求，则必须采取人工补偿措施必须采取人工补偿措施。因此供电设计时考虑。因此供电设计时考虑无功功率补偿时，就应该按此最大负荷时的功无功功率补偿时，就应该按此最大负荷时的功率因数来计算。率因数来计算。2.7.2 2.7.2 功功率因数对供配电系统的率因数对供配电系统的影响影响及及提高功率因数的方法提高功率因数的方法1.1.功率因数对供电系统的功率因数对供电系统的影响影响 感性用电设备需要从供配电系统中吸收感性用电设备需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太无功功率，从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来不良影响：低将会给供配电系统带来不良影响：电能损耗增加电能损耗增加 电压损失增大电压损失增大 供电设备利用率降低供电设备利用率降低所以，要求电力用户功率因数必须达到一定值，所以，要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一数值就须进行补偿。低于某一数值就须进行补偿。Company Logo