工厂的电力负荷及其计算( 78页)

1、2-1 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 电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的 用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明 负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如 说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负 荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。荷（满载）等。电力负荷的具

2、体含义视具体情况而定。 内容提要：本章首先简介工厂用电设备的分级及有关概内容提要：本章首先简介工厂用电设备的分级及有关概 念，然后着重讲述用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确念，然后着重讲述用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确 定方法，最后讲述尖峰电流及其计算。本章内容是工厂供电定方法，最后讲述尖峰电流及其计算。本章内容是工厂供电 系统运行分析和设计计算的基础。系统运行分析和设计计算的基础。 工厂的电力负荷及其计算工厂的电力负荷及其计算 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 2-2 (一一) 工厂电力负荷的分级工厂电力负荷的分级 工厂的电力负荷，按工厂的电力负荷，按G

3、B50052-1995供配电系统设计规范供配电系统设计规范 规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影 响的程度分为三级：响的程度分为三级： (1) 一级负荷一级负荷 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或 者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损 坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经 济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。济中重点企业的

4、连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。 在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情 况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为 特别重要的负荷。特别重要的负荷。 2-3 (2) 二级负荷二级负荷 二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成 较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程 被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等

5、。 (3) 三级负荷三级负荷 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述 一、二级负荷者均属三级负荷。一、二级负荷者均属三级负荷。 2-4 (二二) 各级电力负荷对供电电源的要求各级电力负荷对供电电源的要求 (1) 一级负荷对供电电源的要求一级负荷对供电电源的要求 由于一级负荷属重要负荷，由于一级负荷属重要负荷， 如果中断供电造成的后果将十分严重，因此要求由两路电源供如果中断供电造成的后果将十分严重，因此要求由两路电源供 电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到 损坏。损坏。 一级负荷中特别重

6、要的负荷，除上述两路电源外，还必须一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须 增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负 荷接入应急供电系统。荷接入应急供电系统。 常用的应急电源有：常用的应急电源有：1) 独立于正常电源的发电机组；独立于正常电源的发电机组；2) 供供 电网络中独立于正常电源的专门供电线路；电网络中独立于正常电源的专门供电线路；3) 蓄电池；蓄电池；4) 干干 电池。电池。 2-5 (2) 二级负荷对供电电源的要求二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属于重要负荷，二级负荷也属于重要负荷， 要求由两回路供电

7、，供电变压器也应有两台，但这两台变压器要求由两回路供电，供电变压器也应有两台，但这两台变压器 不一定在同一变电所。在其中一回路或一台变压器发生常见故不一定在同一变电所。在其中一回路或一台变压器发生常见故 障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。 只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回 路路6kV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故 障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。障时，较之电缆

8、线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。 当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应 能承受全部二级负荷。能承受全部二级负荷。 (3) 三级负荷对供电电源的要求三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的由于三级负荷为不重要的 一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。 2-6 二二. 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制 工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：工厂的用电设备，按其工作制分以下三类： (1) 连续工作制设备连续工作制设备 这类工作制设备在恒定负荷下运行，这类工作制设备在恒

9、定负荷下运行， 且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、 空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的 负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。 (2) 短时工作制设备短时工作制设备 这类工作制设备在恒定负荷下运行的这类工作制设备在恒定负荷下运行的 时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到 足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床

10、上的某些辅足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅 助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等。助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等。 2-7 (3) 断续周期工作制设备断续周期工作制设备 这类工作制设备周期性地时而工这类工作制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作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min， 无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊 车电动机等。车电动机等。 断续周期工作制设备，可用断续周期工作制设备，可用“负荷持续率负荷持续率”（又称

11、暂载率）（又称暂载率） 来表示其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内工作时间与来表示其工作特征。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，用工作周期的百分比值，用表示，即表示，即 0 100%100% tt Ttt (2-1) 式中式中T T 为工作周期；为工作周期；t t为工作周期内的工作时间；为工作周期内的工作时间；t t0 0为工作周为工作周 期内的停歇时间。期内的停歇时间。 2-8 断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量）断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量）P PN N ，是对应，是对应 于某一标称负荷持续率于某一标称负荷持续率 的。如果实际运行的负荷持续的。如果实

12、际运行的负荷持续 率率 ，则实际容量，则实际容量P Pe e 应按同一周期内等效发热条件进行 应按同一周期内等效发热条件进行 换算。由于电流换算。由于电流I I 通过电阻为通过电阻为R R 的设备在时间的设备在时间t t 内产生的热量内产生的热量 为为 I I2 2RtRt，因此在设备产生相同热量的条件下，因此在设备产生相同热量的条件下， ；而；而 在同一电压下，设备容量在同一电压下，设备容量 ；又由式（；又由式（2-12-1）知，同一周）知，同一周 期期T T 的负荷持续率的负荷持续率 。因此。因此 ，即设备容量与负，即设备容量与负 荷持续率的平方根值成反比。由此可见，如果设备在荷持续率的平

13、方根值成反比。由此可见，如果设备在 下的下的 容量为容量为 ，则换算到实际，则换算到实际 下的容量下的容量Pe 为为 N N tI/1 IP t N N P N eN PP (2-2) /1P 2-9 三三. 负荷曲线及有关物理量负荷曲线及有关物理量 (一一) 负荷曲线的概念负荷曲线的概念 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，它绘负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，它绘 在直角坐标纸上。纵坐标表示负荷（有功或无功功率），横坐在直角坐标纸上。纵坐标表示负荷（有功或无功功率），横坐 标表示对应的时间（一般以小时标表示对应的时间（一般以小时h为单位）。为单位）。 负荷曲线按负

14、荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负 荷曲线。按负荷性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示的荷曲线。按负荷性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示的 负荷变动时间分，有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线。负荷变动时间分，有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线。 2-10 图图2-1是一班制工厂的日有功负荷曲线，其中图是一班制工厂的日有功负荷曲线，其中图2-1a是依点是依点 连成的负荷曲线，图连成的负荷曲线，图2-1b是依点绘成梯形的负荷曲线。为便于是依点绘成梯形的负荷曲线。为便于 计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便计算，负

15、荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便 确定确定“半小时最大负荷半小时最大负荷”（将在后面介绍）。（将在后面介绍）。 图图2-1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线: a) 依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线 b) 依点绘成梯形的负荷曲线依点绘成梯形的负荷曲线 2-11 年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷大年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷大 小依次排列，如图小依次排列，如图2-2c所示所示 。全年按。全年按8760h计。计。 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

16、间曲线年负荷持续时间曲线 2-12 上述年负荷曲线，根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲上述年负荷曲线，根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲 线（图线（图2-2a2-2a）和冬日负荷曲线（图）和冬日负荷曲线（图2-2b2-2b）来绘制。其夏日和冬）来绘制。其夏日和冬 日在全年中所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定。日在全年中所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定。 例如在我国北方，可近似地取夏日例如在我国北方，可近似地取夏日165165天，冬日天，冬日200200天；而在我天；而在我 国南方，则可近似地取夏日国南方，则可近似地取夏日200200天，冬日天，冬日165165天。假设绘制

17、南方天。假设绘制南方 某厂的年负荷曲线（图某厂的年负荷曲线（图2-2c2-2c），其中），其中P P1 1 在年负荷曲线上所占的 在年负荷曲线上所占的 时间时间 ，P P2 2 在年负荷曲线上所占的时 在年负荷曲线上所占的时 间间 ，其余类推。，其余类推。 111 200()Ttt 222 200165Ttt 2-13 年负荷曲线的另一形式，是按全年每日的最大负荷（通常年负荷曲线的另一形式，是按全年每日的最大负荷（通常 取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的，称为年每日最大取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的，称为年每日最大 负荷曲线，如图负荷曲线，如图2-3所示。横坐标依次以全年十二个月份的日

18、所示。横坐标依次以全年十二个月份的日 期来分格。这种年最大负荷曲线，可以用来确定拥有多台电期来分格。这种年最大负荷曲线，可以用来确定拥有多台电 力变压器的工厂变电所在一年内的不同时期宜于投入几台运力变压器的工厂变电所在一年内的不同时期宜于投入几台运 行，即所谓经济运行方式，以降低电能损耗，提高供电系统行，即所谓经济运行方式，以降低电能损耗，提高供电系统 的经济效益。的经济效益。 从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况。从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况。 通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律， 并

19、可以从中获得一些对设计和运行有用的资料。因此负荷曲并可以从中获得一些对设计和运行有用的资料。因此负荷曲 线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说，都是很必要的。线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说，都是很必要的。 2-14 图图2-3 年每日最大负荷曲线年每日最大负荷曲线 2-15 (二二) 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量与负荷曲线和负荷计算有关的物理量 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 年最大负荷年最大负荷Pmax 就是全年中负荷最大的工就是全年中负荷最大的工 作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至作班内（这一

20、工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至 少出现少出现23次）消耗电能最大的半小时平均功率。因此年最大次）消耗电能最大的半小时平均功率。因此年最大 负荷也称为半小时最大负荷负荷也称为半小时最大负荷P30。 (2) 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax 是一个假是一个假 想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax（或（或P30）持）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，如图能，如图2-4所示。所示。 年最大负荷利用小时为年最

21、大负荷利用小时为 m ax m ax a W T P (2-3) 式中式中 W W a a 为年实际消耗的电能量。为年实际消耗的电能量。 2-16 图图2-4 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 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与 工厂的生产班制有明显的关系。例如一班制工厂，工厂的生产班制有明显的关系。例如一班制工厂， Tmax18003000h；两班制工厂，；两班制工厂，Tmax35004800h；三班；三班 制工厂，制工厂，Tmax50007000h。 2-17 (1) 平均负荷平均负荷 平

22、均负平均负 荷荷Pav 就是电力负荷在一就是电力负荷在一 定时间定时间t 内平均消耗的功内平均消耗的功 率，也就是电力负荷在率，也就是电力负荷在 该时间该时间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 t av W P t (2-4) 年平均负荷年平均负荷Pav 的说明如图的说明如图2-5所示。年平均负荷所示。年平均负荷Pav 的横线与纵的横线与纵 横两坐标轴所包围的矩形面积恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所横两坐标轴所包围的矩形面积恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所 包围的面积包围的面积Wa，即年平均负荷为，即年平均负荷为Pav 为为 8760 a av W P h 图图

23、2-5 年平均负荷年平均负荷 2. 平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数 (2-5) 2-18 对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表 征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。从充分征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。从充分 发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越接发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越接 近于近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使不平坦越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使不平坦 的负荷曲线的负荷曲线“ 削峰填谷削峰填谷”，提高负荷系数。，提

24、高负荷系数。 对用电设备来说，负荷系数就是设备的输出功率对用电设备来说，负荷系数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 (2) 负荷系数负荷系数 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 max av L P K P (2-6) L N P K P (2-7) 负荷系数通常以百分值表示。负荷系数（负荷率）的符号负荷系数通常以百分值表示。负荷系数（负荷率）的符号 有时用有时用，也有的有功负荷率用，也有的有功负荷率用，无功负荷率用，无功负荷率用表示。表

25、示。 2-19 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. 概述概述 供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括 电力变压器、开关设备及导线电缆等）都必须选择得当，除电力变压器、开关设备及导线电缆等）都必须选择得当，除 了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负了应满足工作电压和频率的要求外，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环节的电力负荷电流的要求。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。荷进行统计计算。 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件

26、选择供电系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（统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）。）。 根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷 连续运行，其发热温度不会超过允许值。连续运行，其发热温度不会超过允许值。 2-20 由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需(34)，为为 发热时间常数。截面在发热时间常数。截面在16mm2 及以上的导体，其及以上的导体，其10min， 因此载流导体大约经因此载流导体大约经30min

27、（半小时）后可达到稳定温升值。（半小时）后可达到稳定温升值。 由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最 大负荷大负荷P30（亦即年最大负荷（亦即年最大负荷Pmax）是基本相当的。所以，计）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。本来有功计算负荷算负荷也可以认为就是半小时最大负荷。本来有功计算负荷 可表示为可表示为Pc ，无功计算负荷可表示为，无功计算负荷可表示为Qc，计算电流可表示为，计算电流可表示为 c，但考虑到，但考虑到“计算计算”的符号的符号c 容易与容易与“电容电容”的符号的符号C 相相 混淆，因此大多

28、数供电书籍都借用半小时最大负荷混淆，因此大多数供电书籍都借用半小时最大负荷P30 30 来表示 来表示 有功计算负荷，无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则有功计算负荷，无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则 分别表示为分别表示为Q30 30 、 、S30 30 和 和30 30 。这样表示，也使计算负荷的概 。这样表示，也使计算负荷的概 念更加明确。念更加明确。 2-21 计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否 正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。 如果计

29、算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大， 造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又 将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产 生过热，导致绝缘过早老化，甚至燃烧引起火灾，从而造成生过热，导致绝缘过早老化，甚至燃烧引起火灾，从而造成 更大的损失。由此可见，正确确定计算负荷非常重要。但是，更大的损失。由此可见，正确确定计算负荷非常重要。但是， 负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的负荷情况复杂，影响计

30、算负荷的因素很多，虽然各类负荷的 变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。 实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的 组织组织 、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因 此负荷计算也只能力求接近实际。此负荷计算也只能力求接近实际。 2-22 我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有 需要系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用的确需要系数法和二项式法

31、。需要系数法是国际上普遍采用的确 定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的应用局限性定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的应用局限性 较大，但在确定设备台数较少而容量差别较大的分支干线的较大，但在确定设备台数较少而容量差别较大的分支干线的 计算负荷时，采用二项式法较之需要系数法合理，且计算也计算负荷时，采用二项式法较之需要系数法合理，且计算也 比较简便。本书只介绍这两种计算方法。关于以概率论为理比较简便。本书只介绍这两种计算方法。关于以概率论为理 论基础而提出的用以取代二项式法的利用系数法，由于其计论基础而提出的用以取代二项式法的利用系数法，由于其计 算比较繁复而未得到普遍应用，此略。算

32、比较繁复而未得到普遍应用，此略。 2-23 二二. 按需要系数法确定计算负荷按需要系数法确定计算负荷 (一一) 基本公式基本公式 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 的半小时最大负荷的半小时最大负荷P30，如图，如图2-6所示。用电设备组的设备容量所示。用电设备组的设备容量 pe，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量 PN 之和，即之和，即pe PN。而设备的额定容量。而设备的额定容量PN 是设备在额定条是设备在额定条 件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备

33、组的设备实际上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 负荷应为负荷应为 30 L e eWL K K PP (2 -8) 30 L e eWL K K PP (2-8) 2-24 式中式中 K为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备 容量与全部设备容量之比；容量与全部设备容量之比；KL为设备组的负荷系数

34、，即设备组在为设备组的负荷系数，即设备组在 最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；e为设备组的平均为设备组的平均 效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；WL为配为配 电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即 设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。 图2-6 用电设备组的计算负荷说明 2-25 即用电设备组的需要系数，为用电设备组的半小时最大负荷即用电设备组的需要系

35、数，为用电设备组的半小时最大负荷 与其设备容量的比值。与其设备容量的比值。 令上式中的令上式中的 ，这里的，这里的 称为需要系数称为需要系数 （demand coefficient）。由上式可知，需要系数的定义式为）。由上式可知，需要系数的定义式为 /() LeWLd K KK d K 30 d e P K P (2-9) 由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负 荷的基本公式为荷的基本公式为 30de PK P(2-10) 实际上，需要系数值不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、实际上，需要系数值不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、

36、设备设备 效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生 产组织等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使产组织等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使 之尽量接近实际。之尽量接近实际。 2-26 附录表附录表1所列需要系数值是按车间范围内台数较多的情况来确所列需要系数值是按车间范围内台数较多的情况来确 定的。所以需要系数值一般都比较低，例如冷加工机床组的需定的。所以需要系数值一般都比较低，例如冷加工机床组的需 要系数平均只有要系数平均只有0.2左右。因此需要系数法较适用于确定车间的左右。因此需要系数法较适用于确定车间的

37、计算负荷。如果采用需要系数法来计算分支干线上用电设备组计算负荷。如果采用需要系数法来计算分支干线上用电设备组 的计算负荷，则附录表的计算负荷，则附录表1中的需要系数值往往偏小，宜适当取大。中的需要系数值往往偏小，宜适当取大。 只有只有12台设备时，可认为台设备时，可认为Kd =1，即，即P30 30=Pe 。对于电动机， 。对于电动机， 由于它本身功率损耗较大，因此当只有一台电动机时，其由于它本身功率损耗较大，因此当只有一台电动机时，其P30 30 =PN /，这里，这里PN 为电动机额定容量，为电动机额定容量，为电动机效率。在为电动机效率。在Kd 适适 当取大的同时，当取大的同时， 也宜适当

38、取大。也宜适当取大。 cos 2-27 这里还要指出：需要系数值与用电设备的类别和工作状态关这里还要指出：需要系数值与用电设备的类别和工作状态关 系极大，因此在计算时，首先要正确判明用电设备的类别和工系极大，因此在计算时，首先要正确判明用电设备的类别和工 作状态，否则会造成错误。例如机修车间的金属切削机床电动作状态，否则会造成错误。例如机修车间的金属切削机床电动 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，而机修不可能是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤加工，而机修不可能是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤 等，应属热加工

39、机床。再如起重机、行车、电动葫芦等，均属等，应属热加工机床。再如起重机、行车、电动葫芦等，均属 吊车类。吊车类。 2-28 在求出有功计算负荷在求出有功计算负荷P30 30 后，可按下列各式分别求出其余的计算 后，可按下列各式分别求出其余的计算 负荷：负荷： 无功计算负荷为无功计算负荷为 3030 tanQP (2-11) 式中式中 为对应于用电设备组为对应于用电设备组 的正切值。的正切值。 tan cos 30 30 cos P S (2-12) 30 30 3 N S I U (2-13) 式中式中UN 为用电设备组的额定电压。为用电设备组的额定电压。 cos式中式中 为用电设备组的平均功

40、率因数。为用电设备组的平均功率因数。 视在计算负荷为视在计算负荷为 计算电流为计算电流为 2-29 如果只有一台三相电动机，则此电动机的计算电流就取其如果只有一台三相电动机，则此电动机的计算电流就取其 为额定电流，即为额定电流，即 负荷计算中常用的单位：有功功率为负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦千瓦”（kW），无功），无功 功率为功率为“千乏千乏”（kvar），视在功率为），视在功率为“千伏安千伏安”（kVA），）， 电流为电流为“安安” （A） ，电压为，电压为“千伏千伏” （kV） 。 cos3 30 N N N U P II(2-14)(2-14) 2-30 例例2-1 已知某机修

41、车间的金属切削机床组，拥有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的的 三相电动机三相电动机7.5kW 3台，台，4kW 8台，台，3kW 17台，台，1.5kW 10台。台。 试求其计算负荷。试求其计算负荷。 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 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 (取取0.2) ， ， 因此可求得：因此可求得： 有功计算负荷有功计算负荷 无功计算负荷无功计算负荷 视在计算负荷视在计算负荷 计算电流计算电流 7.53 48 317 1.510 120.5 e PkWkWkWk

42、WkW 0.16 0.2 d K cos0.5tan1.73, 30 48.2 73.2 30.38 kVA IA kV 30 0.2 120.524.1PkWkW 30 24.11.7341.7 varQkWk 30 24.1 48.2 0.5 kW SkVA 30de PK P 2-31 (二二) 设备容量的计算设备容量的计算 需要系数法基本公式需要系数法基本公式 中的设备容量中的设备容量Pe，不含备用，不含备用 设备的容量，而且要注意，此容量的计算与用电设备组的工作设备的容量，而且要注意，此容量的计算与用电设备组的工作 制有关。制有关。 1. 一般连续工作制和短时工作制的用电设备组容量计

43、一般连续工作制和短时工作制的用电设备组容量计 算算 其设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。其设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。 30de PK P 2. 断续周期工作制的设备容量计算断续周期工作制的设备容量计算 其设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额其设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额 定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换 算的公式如式算的公式如式(2-2)所示。断续周期工作制的用电设备常用的所示。断续周期工作制的用电设备常用的 有电焊机和吊车电动机，各自的换算要求如下：有电焊机和吊车电动机，各自的

44、换算要求如下： 2-32 100100 cos NN eNN PPS 即即cos eNNNN PPS N 100 cos (1) 电焊机组电焊机组 要求容量统一换算到要求容量统一换算到=100%【1】，因此由式】，因此由式 （2-2）可得换算后的设备容量为）可得换算后的设备容量为 式中式中PN 、SN 为电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视为电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视 在功率）；在功率）； 为与铭牌容量相对应的负荷持续率（计算中用小为与铭牌容量相对应的负荷持续率（计算中用小 数）；数）； 为其值等于为其值等于100%的负荷持续率（计算中用的负荷持续率（计算中用1）；）；

45、为铭牌规定的功率因数。为铭牌规定的功率因数。 (2-15) 2-33 (2) 吊车电动机组吊车电动机组 要求容量统一换算到要求容量统一换算到 【2】 ， 因此由式（因此由式（2-2）可得换算后的设备容量为）可得换算后的设备容量为 25% 25 2 N eNNN PPP N 25 (2-16) 式中式中P PN N 为吊车电动机的铭牌容量；为吊车电动机的铭牌容量； 为与为与P PN N 对应的负荷持对应的负荷持 续率（计算中用小数）；续率（计算中用小数）； 为其值等于为其值等于25%25%的负荷持续率的负荷持续率 （计算中用（计算中用0.250.25）。）。 2-34 (三三) 多组用电设备计算

46、负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定 确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线 上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出 现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合 具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数 （又称参差系数或综合系数）（又称参差系数或综合系数） 和和 ： 对车间干线，取对车间干线，取 p K q K 95. 085. 0 p K 0.90

47、0.97 q K 2-35 【1】电焊机的铭牌负荷持续率有】电焊机的铭牌负荷持续率有20%、40%、50%、 60%、75%、100%等多种，而等多种，而 时，时， ，换算最，换算最 为简便，因此规定其设备容量统一换算到为简便，因此规定其设备容量统一换算到 。附录表。附录表 1中电焊机的需要系数及其他系数也都是对应于中电焊机的需要系数及其他系数也都是对应于 的。的。 【2】吊车（起重机）的铭牌负荷持续率有】吊车（起重机）的铭牌负荷持续率有15%、25%、 40%、60%等，而等，而 时，时， ，换算相对较为简便，换算相对较为简便， 因此规定其设备容量统一换算到因此规定其设备容量统一换算到 。附

48、录表。附录表1中吊车组中吊车组 的需要系数及其他系数也都是对应于的需要系数及其他系数也都是对应于 的。的。 100% 1 100% 100% 25%0.5 25% 25% 2-36 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，由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时， 取取 ， (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， 取取 ， 0.80 0.90 p K 0.85 0.95 q K 总的有功计算负荷为总的有功计算负荷为 22 303030 SPQ 30 30 3 N S I U 30.i P 30

49、.i Q ip PKP 3030 iq QKQ 3030 95. 090. 0 p K97. 093. 0 q K 总的无功计算负荷为总的无功计算负荷为 以上两式中的以上两式中的 和和 分别为各组设备的有功和无功计分别为各组设备的有功和无功计 算负荷之和。算负荷之和。 总的视在计算负荷为总的视在计算负荷为 总的计算电流为总的计算电流为 2-37 必须注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视必须注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视 在计算负荷与计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算在计算负荷与计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算 电流之和来计算，总的视在计算负荷

50、也不能按式（电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式（2-12）计算。）计算。 此外应注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简此外应注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简 化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按附化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按附 录表录表1所列的计算系数来计算，而不必考虑设备台数少而适当增所列的计算系数来计算，而不必考虑设备台数少而适当增 大大 和和 值的问题。值的问题。 d Kcos 2-38 例例2-2 某机修车间某机修车间380V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 20台共台共50kW (其中较大容量电

51、动机有其中较大容量电动机有7.5kW1台，台， 4kW3台，台，2.2 kW7台台)， 通风机通风机2台共台共3kW， 电阻炉电阻炉1台台2kW。试确定此线路上。试确定此线路上 的计算负荷。的计算负荷。 解：先求各组的计算负荷解：先求各组的计算负荷 (1) 金属切削机床组金属切削机床组. 查附录表查附录表1，取，取 0.2,cos0.5,tan1.73 d K 30(1) 0.25010PkWkW var3 .1773. 110 )1(30 kkWQ 0.8,cos0.8,tan0.75 d K 30(2) 0.8 32.4PkWkW30(2) 2.40.75 1.8 varQkWk (2)

52、通风机组通风机组: 查附录表查附录表1，取，取 故故 故故 2-39 因此总的计算负荷（取因此总的计算负荷（取 ） 0.95,0.97 pq KK 30 0.95 (10 2.4 1.4)13.1PkWkW 30 0.97 (17.3 1.8) var 18.5 varQkk 22 30 13.118.522.7SkVAkVA 30 22.7 34.5 30.38 kVA IA kV 2-40 34.522.718.513.1 取取 19.113.85523 车间总计车间总计 01.4010.721电阻炉电阻炉3 1.82.40.750.80.832通风机通风机2 17.3101.730.50

53、.25020切削机床切削机床1 计计 算算 负负 荷荷 需要系数需要系数容容 量量 台数台数 n 设备名称设备名称 序序 号号 kWP e/d K costan kWP / 30 var/ 30 kQkVAS / 30 AI / 30 0.95,0.97 pq KK 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，如表审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。所示。 2-41 式中式中bPe(二项式第一项二项式第一项)表示设备组的平均功率，其中表示

54、设备组的平均功率，其中Pe 是用是用 电设备组的设备总容量，其计算方法如前需要系数法所述；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 (二项式第二项二项式第二项)表示设备组中表示设备组中x 台容量最大的设备投入运台容量最大的设备投入运 行时增加的附加负荷，其中行时增加的附加负荷，其中Px 是是x 台最大容量的设备总容量；台最大容量的设备总容量； b、c 是二项式系数。是二项式系数。 附录表附录表1中也列有部分用电设备组的二项式系数中也列有部分用电设备组的二项式系数b、c 和和 最大容量的设备台数最大容量的设备台数x 值，供参考。值，供参考。 三三. 按二项式法确定计算负荷按二

55、项式法确定计算负荷 (一一) 基本公式基本公式 二项式法的基本公式是二项式法的基本公式是 30ex PbPcP(2-21) 2-42 但必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数但必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n 少于附少于附 录表录表1中规定的最大容量设备台数中规定的最大容量设备台数x 的的2倍，即倍，即nS30(2)，因此在未进行无功，因此在未进行无功 补偿时，主变压器容量应选为补偿时，主变压器容量应选为1250kVA（参看附录表（参看附录表5）。）。 这时变电所低压侧的功率因数为这时变电所低压侧的功率因数为 (2) cos650/10310.63 kVAkVA

56、S1031800650 22 230 ）（ 2-71 (2) 无功补偿无功补偿 按规定变电所高压侧的按规定变电所高压侧的 ，考虑到变压器的无功功，考虑到变压器的无功功 率损耗率损耗QT 远大于其有功损耗远大于其有功损耗PT ，一般，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 应略高于应略高于0.9，这里取，这里取 。 要使低压侧功率因数由要使低压侧功率因数由0.63提高到提高到0.92，低压侧需装设的并联，低压侧需装设的并联 电容器容量为电容器容量为 cos0.9 (4 5) TT QP (2) cos0.92 6

57、50 (tanarccos0.63tanarccos0.92) var525 var C Qkk 530var C Qk取取 2-72 (3) 补偿后的变压器容量和功率因数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因此补偿后变压器容量可改选为800kVA，比补偿前容量减少，比补偿前容量减少 450kVA。 变压器的功率损耗为变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数为补偿后工厂的功率因数为 ， 满足要求。满足要求。 22 30(2) 650(800530)704SkVAkVA 22 30(1) 657305724SkVAkVA 30(1)30(1) cos/657/7240.907PS kWkVASP T 770401. 001. 0 )2(30 var3570405. 005. 0 )2(30 kkVASQT kWkWkWP6577650 )1(30 var305var35var)530800( )1(30 kkkQ 2-73 二二. 工厂年耗电量的计算工厂年耗电量的计算 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（算，如前面式（2-35）所示