供配电系统2第2章电力负荷及其计算.pptx

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1、第2章 电力负荷及其计算供配电技术供配电技术山东农业大学电气工程系第2章 负荷计算及无功补偿2.1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷2.2 用电设备额定容量的确定用电设备额定容量的确定2.3 负荷计算的方法负荷计算的方法2.4 功率损耗与电能损耗功率损耗与电能损耗2.5 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2.6建筑用电负荷的计算方法建筑用电负荷的计算方法2.7 功率因数与功率因数与无功功率补偿2.8 尖峰电流计算2 22.1 负荷曲线与计算负荷一、一、负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线（loadcurve）是指用于表达电力）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。

2、在直角坐标负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。位）。3 31负荷曲线的分类负荷曲线的分类 按负荷的功率性质分：按负荷的功率性质分：可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；按可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、车间或某类设备负负荷对象不同，分用户、车间或某类设备负荷曲线。荷曲线。按所表示的负荷变动的时间分：按所表示的负荷变动的时间分：可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。4 42

3、日负荷曲线日负荷曲线日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（024h）变化情）变化情况。如图况。如图2-1。日负荷曲线可用测量的方法绘制。绘日负荷曲线可用测量的方法绘制。绘制的方法是：制的方法是：（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，称折线形负荷曲线，见率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线，见图图2-1a。（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）将其读数记录下来，求出（一般为半小时）将其读

4、数记录下来，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阶梯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负荷曲线，图形负荷曲线，图2-1b所示。所示。5 53年负荷曲线年负荷曲线年负荷曲线反映负荷全年（年负荷曲线反映负荷全年（8760h）变动情况。如）变动情况。如图图2-2所示。所示。年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成；年持续负荷曲线行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成；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

5、负的绘制，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，绘制方法如图如图2-2所示。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，近似认为冬季定。一般在北方，近似认为冬季200天，夏季天，夏季165天；在南方，天；在南方，近似认为冬季近似认为冬季165天，夏季天，夏季200天。图天。图2-2是南方某用户的年负是南方某用户的年负荷曲线，图中荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为在年负荷曲线上所占的时间计算为T1

6、=200t1+165t2。6 6注意：日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负荷曲注意：日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负荷曲线是按负荷的大小和累计时间绘制。线是按负荷的大小和累计时间绘制。分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来说，可从中获得一些对设计有用的资料；对运行来说，可合理说，可从中获得一些对设计有用的资料；对运行来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷削峰填谷”的办

7、法可使的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。7 78 89 92年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数（1）年最大负荷年最大负荷Pmax年最大负荷年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗就是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时最大负荷半小时最大负荷P30。（2）年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，

8、在此时间内，电力负荷按年，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷最大负荷Pmax(或或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于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。该电力负荷全年实际消耗的电能。1010下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷，就是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利用小时为年最大负荷利用小时数。数。1111Tmax是反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数。该值越大，则是反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数。该值越大，则负荷越平稳。如果年最大负荷利用小时为负荷越平稳。如果年最大负荷利用小时

9、为8760h，说明负荷常年，说明负荷常年不变（实际不太可能）。不变（实际不太可能）。Tmax与用户的性质和生产班制有关，例如一班制工厂，与用户的性质和生产班制有关，例如一班制工厂，Tmax约为约为18003000h，两班制工厂，两班制工厂，Tmax约为约为35004800h,三三班制工厂，班制工厂，Tmax约为约为50007000h，居民用户，居民用户Tmax约为约为12002800h。1212表表2-2某些企某些企业的年最大负业的年最大负荷利用小时数荷利用小时数 电器工厂电器工厂42806420工厂类别工厂类别年最大负荷利用小时数（年最大负荷利用小时数（h）有功负荷有功负荷无功负荷无功负荷重

10、型机械制造厂重型机械制造厂37704840机床厂机床厂43454750工具厂工具厂41404960滚珠轴承厂滚珠轴承厂53006130起动运输设备厂起动运输设备厂33003880汽车拖拉机厂汽车拖拉机厂49605240农业机械制造厂农业机械制造厂53304220仪器制造厂仪器制造厂30803180汽车修理厂汽车修理厂43703200车辆修理厂车辆修理厂35603660金属加工厂金属加工厂4355588013133.平均负荷平均负荷Pav 平均负荷平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能的功率，也就是电力负荷在

11、该时间内消耗的电能W除以除以时间时间t的值，即的值，即Pav=W/t年平均负荷为年平均负荷为Pav=Wa/8760 14141515负荷系数负荷系数在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比。在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比。一般工厂年负荷系数年平均值为：一般工厂年负荷系数年平均值为：=0.70.75=0.760.821616负荷系数又称负荷率或负荷填充系数，他表征负荷曲线不平坦的负荷系数又称负荷率或负荷填充系数，他表征负荷曲线不平坦的程度，负荷系数越接近程度，负荷系数越接近1，负荷越平坦。，负荷越平坦。所以用户应尽量提高负荷系数，从而充分发挥供电设备的供所以用户应尽量提高负荷系数，从而充分

12、发挥供电设备的供电能力、提高供电效率。有时也用电能力、提高供电效率。有时也用表示有功负荷系数，用表示有功负荷系数，用表表示无功负荷系数。示无功负荷系数。一般工厂一般工厂=0.70.75，=0.760.82 他表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。他表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。对对于于单单个个用用电电设设备备或或用用电电设设备备组组，负负荷荷系系数数是是指指设设备备的的输输出出功功率率P和设备额定容量和设备额定容量PN之比值，即之比值，即1717二、二、计算负荷计算负荷（30lculated load）计算负荷是供电设计计算的基本依据，它是选择计算负荷是供电设计计算的基本依据，它是

13、选择供电系统中各元件的依据，故非常重要。供电系统中各元件的依据，故非常重要。计算算负荷的定荷的定义：通通过负荷的荷的统计计算求出的，用来算求出的，用来按按发热条件条件选择导体和体和电器器设备的一个的一个假想假想负荷。以荷。以这个不个不变的的“假想假想负荷荷”持持续运行所运行所产生的生的热效效应与与实际运行的运行的变动的的负荷所荷所产生的最大生的最大热效效应相等相等1818计算负荷的数值与半小时最大负荷计算负荷的数值与半小时最大负荷P30基本相等，基本相等，通常将以通常将以半小时平均负荷半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上为依据所绘制的负荷曲线上的的“最大负荷最大负荷”称为计算负荷，称为计算负

14、荷，所以用所以用P30来表示有功来表示有功计算负荷（计算负荷（KW），无功计算负荷表示为），无功计算负荷表示为Q30（Kvar），），视在计算负荷表示为视在计算负荷表示为S30（KVA），计算电流表示为），计算电流表示为I30（A）。）。也有用也有用Pc(Qc、Sc、Ic)表示的。表示的。计算负荷的物理意义：设有一电阻为计算负荷的物理意义：设有一电阻为R的导体，在的导体，在一定时间内通过一变动负荷，其最高温升达到一定时间内通过一变动负荷，其最高温升达到值，值，如果这根导体在相同的时间内通过另一不变负荷其最如果这根导体在相同的时间内通过另一不变负荷其最高温升也达到高温升也达到值，则这个不变负荷就

15、是该变动负荷值，则这个不变负荷就是该变动负荷的计算负荷，即计算负荷和实际负荷最高温升是等值的计算负荷，即计算负荷和实际负荷最高温升是等值的。的。1919n n规定取规定取“半小时平均负荷半小时平均负荷”的原因的原因：一般中小截面导体的发热时间常数一般中小截面导体的发热时间常数为为10min以上，根据经验表明，中小截面导线以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为达到稳定温升所需时间约为3=31030（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在续时间在30min以上的负荷

16、时，才有可能构以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。成导线的最高温升。较大截面的导体发热时间常数往往大于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升。还不能达到稳定温升。20202121三、三、负荷计算的意义和目的负荷计算的意义和目的 负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。导体及电器的最高温升不会超过允许值。计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导线截面、

17、变压器容量、开关统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。电器及互感器等的额定参数的依据。2222正确确定计算负荷意义重大，是供电设计正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。行的必要手段。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大，否则选选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电器设备和导线电缆将会过大

18、而造成投资和有色择的电器设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的电器设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增电器设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。返回目录23232.2用电设备额定容量的确定用电设备额定容量的确定一、一、用电设备的工作方式用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种：用电设备按其工作方式可分为三种：（1 1）连续运行工作制连续运行工作制（长期工作制）（长期工作制）（2 2）短时运行

19、工作制短时运行工作制（短暂工作制）（短暂工作制）（3 3）断续运行工作制断续运行工作制（重复短暂工作制）（重复短暂工作制）2424n n连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制）在规定的环境温度下连续运行，设备任何在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用

20、电设备。明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。2525n n短时运行工作制（短暂工作制）短时运行工作制（短暂工作制）用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数动

21、电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。量不多。2626n n断续运行工作制（重复短暂工作制）断续运行工作制（重复短暂工作制）用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（与停歇时间（t0）相互交替。工作时间内设备温度升高，）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率设备，通常用暂载率表征其工作特征，取一个工作周表征其工作特征，

22、取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为，即：，即：式中式中式中式中tt，t t0 0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。2727二、二、用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算在每台用电设备的铭牌上都有在每台用电设备的铭牌上都有“额定功额定功率率”PN，但由于各用电设备的额定工作方，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其功率直接相加，必须先将其换算为同一工换算为同一工作制下的额定功率作制下的额定功率，然后才能

23、相加。，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的经过换算至统一规定的工作制下的“额定功额定功率率”称为称为“设备额定容量设备额定容量”，用，用Pe表示。表示。2828（1）长期工作制和短时工作制的设备容量）长期工作制和短时工作制的设备容量 Pe=PN（2）重复短暂工作制的设备容量）重复短暂工作制的设备容量 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量统一换算到=25%时的额定功率（kW），若其N不等于25%时应进行换算，公式为:2929（3）电炉变压器的设备容量）电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（数下的额

24、定功率（kW），即：），即：Pe=PN=SNcos 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到100%时的额定功率（时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率）。若其铭牌暂载率N不等于不等于100%时，应进行换算，公式为时，应进行换算，公式为:3030（4）照明设备的设备容量）照明设备的设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（率（kW）:Pe=PN荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的的20%），其设备容量应为灯管额定功率的），其设备容量应为灯管额

25、定功率的1.2倍倍:Pe=1.2PN高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（倍（kW）:Pe=1.1PN金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应为），故其设备容量应为灯泡额定功率的灯泡额定功率的1.1倍（倍（kW）:Pe=1.1PN3131（5）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量当有多台单相用电设备时，应将它们

26、均匀地当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的总容量如不超过三相用电设备总容量的15%时，时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的容量大于三相用电设备总容量的15%时，则设备时，则设备容量容量Pe应按三倍最大相负荷的原则进行换算。应按三倍最大相负荷的原则进行换算。3232 设备接于相电压或线电压时，设备容量设备接于相电压或

27、线电压时，设备容量Pe的计算如的计算如下：下：单相设备接于相电压时单相设备接于相电压时Pe3Pem 式中式中Pe等效三相设备容量；等效三相设备容量；Pem 最大负荷所接的单相设备容量。最大负荷所接的单相设备容量。单相设备接于线电压时单相设备接于线电压时式中式中Pel接于同一线电压的单相设备容量。接于同一线电压的单相设备容量。返回目录33332.3 负荷计算的方法在在供供配配电电工工程程设设计计中中常常用用的的负负荷荷计计算算方方法法有有：负负荷荷密密度法、单位指标法、需要系数法、二项式系数法等。度法、单位指标法、需要系数法、二项式系数法等。一、计算负荷的估算一、计算负荷的估算1、负荷密度法、负

28、荷密度法(kW)P0单位面积的功率（负荷密度），单位面积的功率（负荷密度），W/m2S建筑面积，建筑面积，m2P0的选取应综合考虑车间、建筑物的性质、负荷的性质的选取应综合考虑车间、建筑物的性质、负荷的性质（空调的形式、照明灯具的选择）等多方面的因素。如教学（空调的形式、照明灯具的选择）等多方面的因素。如教学楼的楼的P0=11153434一、一、计算负荷的估算计算负荷的估算2、单位指标法、单位指标法(kW)Pe单位用电指标，单位用电指标，W/户、户、W/人，人，W/床床N单位数量，如户数、人数、床数单位数量，如户数、人数、床数如上海地区普通住宅的单位指标为如上海地区普通住宅的单位指标为46kW

29、/户户35353.单位产品耗电量法单位产品耗电量法若已知某车间或企业的年产量若已知某车间或企业的年产量m和每一产品的单位和每一产品的单位耗电量耗电量a（见表（见表2-1），则企业全年电能），则企业全年电能Wa为：为：Wa=am估算法实为指标法，在做设计任务书估算法实为指标法，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。比较时，按估算法计算比较方便。3636表表2-1各种产品的单位耗电量各种产品的单位耗电量工作母机工作母机T1000产品名称产品名称单位单位单位产品耗电量单位产品耗电量（kWh）电动机电动机kW14铸铁件铸铁件T3

30、00变压器变压器kVA2.5拖拉机拖拉机台台50008000汽车汽车辆辆15002500轴承轴承套套14并联电容器并联电容器kvar3电表电表只只7电动机电动机kW14量具、刃具量具、刃具T63008500重型机床重型机床T16003737 需要系数需要系数需要系数考虑了以下的主要因素：式中 K K 同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；K KL L负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示

31、工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；wlwl线路供电效率；线路供电效率；用电设备组在实际运行功率时的平均效率。用电设备组在实际运行功率时的平均效率。二、计算负荷的确定方法二、计算负荷的确定方法-需要系数法需要系数法3838 实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且对一个生产企业或车间来说，生产性定的，而且对一个生产企业或车间来说，生产性质质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对及工人操作水平等因素，都对Kd有影响。所以有影

32、响。所以Kd只能靠测量统计确定只能靠测量统计确定,见附录表见附录表35。上述各种因。上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。39391单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷Q301=P=P301tan（2）无功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷：（1）有功计算负荷有功计算负荷有功计算负荷有功计算负荷：考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷P P301为为为为计算

33、目的：用于选择分支线导线及其上的开关设备。式中：式中：式中：式中：P Pe e换算到统一暂载率下换算到统一暂载率下换算到统一暂载率下换算到统一暂载率下电动机的额定容量；电动机的额定容量；电动机的额定容量；电动机的额定容量；用电设备在额定负载用电设备在额定负载用电设备在额定负载用电设备在额定负载下的效率。下的效率。下的效率。下的效率。式中式中式中式中 用电设备功率因数角。用电设备功率因数角。用电设备功率因数角。用电设备功率因数角。40402.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷（1）有功计算负荷有功计算负荷：K Kd d用电设备组的需要系数用电设备组的需要系数，见附录表，见附录表3 3；P

34、Pe e用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。（2 2）无功计算负荷无功计算负荷：tantan 值见附录表值见附录表3 3。（3 3）视在计算负荷视在计算负荷：（4）计算电流计算电流：P30=KdPeQ30=P30tan计算目的：计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备用于选择各组配电干线及其上的开关设备。4141n n当当Kd值有一定变动范围时，取值要作具体分析。值有一定变动范围时，取值要作具体分析。如台数多时，一般取用较小值，台数少时取用较大如台数多时，一般取用较小值，台数少时取用较大值；设备使用率高时，取用较大值，使

35、用率低时取值；设备使用率高时，取用较大值，使用率低时取用较小值。当一条线路内的用电设备的台数较小用较小值。当一条线路内的用电设备的台数较小（n3台）时，一般是将用电设备额定容量的总和台）时，一般是将用电设备额定容量的总和作为计算负荷，或者采用较大的作为计算负荷，或者采用较大的Kd值值(0.851)。42422、多组用电设备组计算负荷的确定、多组用电设备组计算负荷的确定 P30=KpP30Q30=KqQ30K同时系数同时系数对于车间干线：对于车间干线：KP=0.850.95KQ=0.900.97对于低压母线：对于低压母线：KP=0.900.95KQ=0.930.9743434444例例2-1 2

36、-1 一机修车间的一机修车间的380V380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机2020台共台共50kW50kW；另接通风机；另接通风机3 3台共台共5kW5kW；电葫芦；电葫芦4 4个共个共6kW6kW（FCFCN=40%）试求计算负荷。解：解：冷冷加加工工电电动动机机组组：查查附附录录表表3 3可可得得K Kd d=0.160.2=0.160.2（取取0.20.2），coscos=0.5=0.5，tantan=1.73=1.73，因此，因此P P30(1)30(1)=K=Kd dPPe e=0.2=0.250=10(kW)50=10(kW)Q Q30(1)30(1

37、)=P=P 30(1)30(1)tantan=101.73=17.3(kvar)101.73=17.3(kvar)S S30(1)30(1)=P=P 30(1)30(1)/cos/cos=10/0.5=20(kVA)10/0.5=20(kVA)通通 风风 机机 组组：查查 附附 录录 表表 3 3可可 得得 K Kd d=0.70.8=0.70.8（取取 0.80.8），coscos=0.8=0.8，tantan=0.75=0.75，因此，因此P P30(2)30(2)=K=Kd dPPe e=0.8=0.85=4(kW)5=4(kW)Q Q30(2)30(2)=P=P 30(2)30(2)t

38、antan=40.75=3(kvar)40.75=3(kvar)S S30(2)30(2)=P=P 30(2)30(2)/cos/cos=4/0.8=5(kVA)4/0.8=5(kVA)4545电葫芦：由于是单台设备，可取电葫芦：由于是单台设备，可取K Kd d=1=1，查附录表，查附录表3 3可得可得coscos=0.5=0.5，tantan=1.73=1.73，因此，因此P P30(3)30(3)=P=Pe e=3.79=3.79(kW)3.79=3.79(kW)Q Q30(3)30(3)=P=P30(3)30(3)tantan=3.791.73=6.56(kvar)3.791.73=6.

39、56(kvar)S S30(3)30(3)=P=P30(3)30(3)/cos/cos=3.79/0.5=7.58(kVA)3.79/0.5=7.58(kVA)取同时系数取同时系数 为为0.90.9，因此总计算负荷为，因此总计算负荷为P P30()30()PP3030=0.9=0.9（10+4+3.7910+4+3.79）=16.01(kW)=16.01(kW)Q Q30()30()QQ3030=0.9=0.9（17.3+3+6.5617.3+3+6.56）=24.17(kW)=24.17(kW)4646为了使人一目了然，便于审核，实际工程设计为了使人一目了然，便于审核，实际工程设计中常采用计

40、算表格形式，如下表所示。中常采用计算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01取=0.926.8617.7924负荷总计7.586.563.791.730.513.79（=25%）1电葫芦35340.750.80.853通风机组22017.3101.730.50.25020机床组1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)计算负荷tancosKd设备容量（kW）台数用电设备组名称序号返回目录474748484949三、计算负荷的确定方法三、计算负荷的确定方法-二项式系数法二项式系数法1.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷（1）有功计算负荷有功计算负荷-基本公式基本公式：P

41、30=bPe+cPx 式中，式中，式中，式中，bPbPe e为二项式的第一项，表示设备组的平均负荷，其中为二项式的第一项，表示设备组的平均负荷，其中为二项式的第一项，表示设备组的平均负荷，其中为二项式的第一项，表示设备组的平均负荷，其中P Pe e是用电是用电是用电是用电设备组的设备总容量（同样不包括备用设备容量）设备组的设备总容量（同样不包括备用设备容量）设备组的设备总容量（同样不包括备用设备容量）设备组的设备总容量（同样不包括备用设备容量）;cPcPx x为二项式的第二项，表示设备组中为二项式的第二项，表示设备组中为二项式的第二项，表示设备组中为二项式的第二项，表示设备组中x x台容量最大

42、的设备投入台容量最大的设备投入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，其中运行时增加的附加负荷，其中运行时增加的附加负荷，其中运行时增加的附加负荷，其中P Px x是是是是x x台最大容量的设备总容量台最大容量的设备总容量台最大容量的设备总容量台最大容量的设备总容量;b,cb,c为二项式系数为二项式系数为二项式系数为二项式系数,见附录表。见附录表。见附录表。见附录表。5050（2）无功计算负荷无功计算负荷：tantan 值见附录表。值见附录表。（3）视在计算负荷视在计算负荷：（4）计算电流计算电流：Q30=P30tan注意事项注意事项：按按按按二项式系数法确定计算负荷时，

43、若设备总台二项式系数法确定计算负荷时，若设备总台数数n少于附录表中规定的最大容量设备台数少于附录表中规定的最大容量设备台数x的的2倍（倍（n2x），需修正），需修正x，建议取，建议取x=n/2（四舍五入取整）。（四舍五入取整）。51512、多组用电设备组计算负荷的确定、多组用电设备组计算负荷的确定tanmax为最大的附加负荷为最大的附加负荷(cPx)max的设备组的平均的设备组的平均功率因数角功率因数角的正切值的正切值525253535454四、单相负荷计算四、单相负荷计算工厂里除了三相设备外，还有电焊机、电灯等单相设备。工厂里除了三相设备外，还有电焊机、电灯等单相设备。如果单相设备的总容量不

44、超过三相设备总容量的15%，则单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡来计算，如果单相设备总容量超过三相设备总容量的15%，则应将单相设备换算为等效的三相设备容量，再与三相设备容量相加。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Peq=3Pm基本原则：单相用电设备应尽可能均衡分基本原则：单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路上。配在三相线路上。55552.4 供配电系统的供配电系统的功率损耗与电能损耗电流流过电力线路和变压器时，势必要引起功率和电能损耗。在进电流流过电力线路和变压器时，势必要引起功率和电能损耗。在进行用户或全厂负荷

45、计算时，应计入这部分损耗。行用户或全厂负荷计算时，应计入这部分损耗。一、一、供电线路的功率损耗供电线路的功率损耗线路具有电阻和电抗，所以其功率损耗包括有功线路具有电阻和电抗，所以其功率损耗包括有功和无功两部分和无功两部分。在实际工作中，常根据计算负荷来求线路的功率在实际工作中，常根据计算负荷来求线路的功率损耗，即最大功率损耗，故三相线路的有功功率损损耗，即最大功率损耗，故三相线路的有功功率损耗耗PPWLWL和无功功率损耗和无功功率损耗QQWLWL可分别按下式计算：可分别按下式计算：5656式中，式中，I30-线路的计算电流（线路的计算电流（A）；RWL-线路每相的电阻（线路每相的电阻（），），

46、RWL=R0L，R0为线路单为线路单位长度的电阻（位长度的电阻（/km），），l-线路的计算长度（线路的计算长度（km）。）。式中，式中，I30-线路的计算电流（线路的计算电流（A）；）；XWL-线路每相的电抗（线路每相的电抗（），），XWL=X0L，X0为线路单位为线路单位长度的电抗（长度的电抗（/km）。一般对架空线路，其值为一般对架空线路，其值为0.4/km左右，对电缆线路，其值为左右，对电缆线路，其值为0.08/km左右，左右，L为线路的计算长度（为线路的计算长度（km）。）。5757二、二、变压器的功率损耗变压器的功率损耗变压器同样具有电阻和电抗，所以其功率损耗也包括有功功率损变压器

47、同样具有电阻和电抗，所以其功率损耗也包括有功功率损耗耗PT和无功功率损耗和无功功率损耗QT两部分。两部分。(1)(1)有功功率损耗有功功率损耗变压器的有功功率损耗又由两部分组成：变压器的有功功率损耗又由两部分组成：铁损铁损PFe铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。变压器空载时的铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。变压器空载时的损耗为空载损耗，由铁损和一次绕组中的有功损耗产生，因空载电损耗为空载损耗，由铁损和一次绕组中的有功损耗产生，因空载电流流I0很小，在一次绕组中产生的有功功率损耗也很小，可忽略很小，在一次绕组中产生的有功功率损耗也很小，可忽略不计，故空载损耗不计，故空载损耗P0

48、可认为就是铁损，所以铁损又称为空载可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。损耗。变压器主磁通只与外加电压有关，当外加电压和频率恒定时，变压器主磁通只与外加电压有关，当外加电压和频率恒定时，铁损与负荷无关，是定值。铁损与负荷无关，是定值。5858铜损铜损PCu铜损是变压器负荷电流在一次、二次绕组的电阻中产生的有功损耗，铜损是变压器负荷电流在一次、二次绕组的电阻中产生的有功损耗，其值与负荷电流（或功率）的平方成正比。变压器负载试验（旧称短其值与负荷电流（或功率）的平方成正比。变压器负载试验（旧称短路试验）时，一次侧施加的电压路试验）时，一次侧施加的电压Uk很小，铁心中的主磁通很小，在铁很小，铁心中

49、的主磁通很小，在铁芯中产生的有功功率损耗可略去不计，故变压器的负载损耗芯中产生的有功功率损耗可略去不计，故变压器的负载损耗Pk可认可认为就是额定电流下的铜损为就是额定电流下的铜损PCu。因此变压器的有功功率损耗为因此变压器的有功功率损耗为式中式中式中式中SS3030变压器低压侧的计算负荷，变压器低压侧的计算负荷，变压器低压侧的计算负荷，变压器低压侧的计算负荷，kVAkVA；SSNTNT变压器额定容量，变压器额定容量，变压器额定容量，变压器额定容量，kVAkVA；P P0 0变压器空载有功损耗，变压器空载有功损耗，变压器空载有功损耗，变压器空载有功损耗，kWkW；P Pk k变压器有功短路损耗，

50、变压器有功短路损耗，变压器有功短路损耗，变压器有功短路损耗，kWkW。5959变压器的无功功率损耗也由两部分组成：变压器的无功功率损耗也由两部分组成：(2)无功功率损耗无功功率损耗Q0，是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成，是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成的。和绕组电压有关，与负荷无关。其值与励磁电流（或近似的。和绕组电压有关，与负荷无关。其值与励磁电流（或近似与空载电流）成正比，即与空载电流）成正比，即式中，式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。为变压器空载电流占额定电流的百分值。6060QN，是变压器负荷电流在一次、二次绕组电抗上所产生，是变压器负荷电流在一次