计算负荷的计算方法

1、计算负荷的计算方法负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。一、日负荷曲线：负荷在一昼夜间(024h)变化情况。制作：(1)以某个监测点为参考点，在24h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。(2)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0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶 梯状的是阶梯形负荷曲线。年负荷曲线乂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。绘制方法如图2-2所示。图2-

2、2是南方某厂的年负荷曲线，图中P 1在年负荷曲线上所占的时间计算为T 1 =200t 1+165t 2。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。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2-2年负荷持续时间曲线的绘制(a)夏季日负荷曲线(b)冬季日负荷曲线(c)年负荷持续时间曲线三、负1.年最大负荷和年最大负荷利用小时(1)年最大负荷P max年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均 功率的最大值。(2)年最大负荷利用小时T max如图2-3所示，阴影为全年实际消耗电能，如果 以Ws示全年实际消耗的电能，那么有：

3、图2-3年最大负荷和年最大负荷利用小时图2-4年平均负荷2.平均负荷和负荷系数(1)平均负荷Pav平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。 年平均负荷P av,如图2-4所示，阴影局部表示全年实际消耗的电能W a,贝U:2负荷系数KL负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负荷系数K aL和无功负荷系数K rL，即有时也用a表示有功负荷系数，用6表示无功负荷系数。一般工厂a =0.70.75 , 6 =0.760.82注意：对单个用电设备或用电设备组， 有：N LP P K ?设备的铭牌额定功率P N经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率称 为设备容量，用P e来表示。1.长

4、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的铭牌额定功率，即Pe=P N 2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某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。式中，PN为电焊机额定有功功率；S N为额定视在功率；N为额定负荷持续率；cos 4 N为额定功率因数。1电焊机和电焊装置组要求统一换算到=100%寸的功率，即：2起重机吊车电动机要求统一换算到=25%寸的功率，即：3电炉变压器组设备容量 是指额定功率下的有功功率，即：P e =S N *cos 4 N 4照明设备1不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：Pe = PN

5、2用镇 流器的照明设备的设备容量要 包括镇流器中的功率损失。荧光灯：Pe=1.2P N高压水银灯、金届卤化物灯：Pe= 1.1 P N照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：1000 / S P e ? ?式中：？是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。1式中，W a为全年 电能，W a =a - m m为年产量,a为单位产品的耗电量；T max为年最大负荷利用小 时数。2、 单位面积负荷密度法假设车间生产面积S和负荷密度指标p时，车间平均 负荷为：Pav= p *S,车间计算负荷为：K d所有用电设备的计算负荷并不等于其设备 容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数

6、的概念，即1、单组用电设备的计算负荷 式中，K d为需要系数；P e为设备容量；tg 4为 设备功率因数角的正切值。2-1某机修车间的金届切削机床组，有电压为380V=0.4(7.5 X 2+4X 2+2.2 X 1)=10.08kW的电动机 30 台，其总的设备容量为 120kw。试求其计算负荷。：查表可得，K d =0.16 0.2(取0.2 计算),cos =0.15, tg =1.73。根据公式得：P C= K d P e = 0.2 x 120=24(KW) Q C = P C tg =24 x 1.73 = 41.52 (kvar) S c = P c /cos 4 = 24/ 0

7、.5 =48 (kVA) 2、多组用电设备的 计算负荷 式中，n为用电设备组的组数，K Ep、K Eq分别为有功、无功同时系数，P ci , Q ci为各用电设备组的 计算负荷。解：(1)冷加工机床：查附录表1可得K d1 =0.2 , cos 4 1 =0.5 , tg 4 1 =1.73 P c1 = K d1 Pe1 =0.2 x 50=10kW Q c1 =P c1 tg 4 1 =10 x 1.73=17.3kvar(2)通风机：K d2 =0.8 , cos 4 2 =0.8 , tg 4 2 =0.75 P c2 = K d2 P e2 =0.8 x 2.4=1.92kW Qc2

8、 =P c2 tg 4 2 =1.92 x 0.75=1.44kvar例2-2一机修车间的380V线路上，接有金届切削机床电动机20台共50kVV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K E p、K E q均为0.9)。(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量P c3 =P e3 =2kW Q c3 =0(4)车间计算负荷：三、(1)单组用电设备的计算负荷 式中，b、c为二项式系数；P eE是该组用电设备 组的设备总容量；P x为x台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数n2x时，那么最大

9、容量设备台数取x=n/2 ,且按“四舍五入法取整，当只有一台设备时，可 认为P c =P e ; tg 4为设备功率因数角的正切值。(2)多组用电设备的计算负荷 式中，(bPe ) i为各用电设备组的平均功率P eE是各用电设备组的设备总容量；cPx为每组用电设备组中x台容量较大的设备的 附加负荷；(cP x) max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tg 4 max为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。例2-3试用二项式法来确定例2-2中的计算 负荷。解：求出各组的平均功率bP e和附加负荷cP x(1 )金届切削机床电动机组查附录表1,取b 1 =0.14 , c 1 =0.4 ,

10、x 1 =5, cos 41 =0.5 , tg 4 1 =1.73 , x=5 ,贝U (bP eE ) 1 =0.14 x 50=7kW (cP x ) 1(2 )通风机组查附录表1,取b 2 =0.65 , c 2 =0.25 , cos 4 2 =0.8 , tg 4 2=0.75 , n=2 P 2 P 3,那么等效三相设备容量为(3)有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时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算公式为：P AB、P BC、P CA为接于AB BC CA相问的有功

11、设备容量；P eA、P eB、P eC为换算为A、B、C相的有 功设备容量；Q eA、Q eB、Q eC为换算为A、8 C相的无功设备容量；p AB-A、q AB-A等为有功和无功换算系数。等效三相设备容量计算出来后，就可以算出等效三=0.35 x 40.73=14.26kW Q cA2 =K d Q eA =0.35 x 37.74=13.21kvar B相P cB2 =K d P相计算负荷：第(1)和第(2)种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷；第(3)种情况的等效三相 计算负荷取其最大有功负荷相的 计算负荷的3倍，即式中，P cm,为最大有功负荷相的有功 计算负荷；Q cm,为最

12、大有功负荷相的无功计算负 荷。2-4某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热十燥箱6台、单相电加 热器2台和380V单相对焊机6台。电热十燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW韵接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW(=100% 3台接于AB相，20kW 3=100% 2台接于BC相，46kW(=60% 1台接于CA相。 试求该线路的计算负荷。：1.电热十燥箱及电加热器的各相 计算负荷 查附录表1得K d =0.7 , cos 4 =1 , tg 4 =0,因此只 要计算有功计算负荷A相P cA1 =K d P eA =0.7 x 2

13、0X 2=28kW B相P cB1 =K d P eB =0.7 x (30乂1+20X 1)=35kW C相P cC1 =K d P eC=0.7 x (10 x 3+20X 1)=35kW 2.对焊机的各相 计算负荷 查附录表1得K d =0.35, cos 4 =0.7 , tg 4 =1.02查表2-4得cos 4 =0.7时p AB-A =p BC-B=p CA-C=0.8 p AB-B =p BC-C =p CA-A =0.2 q AB-A =q BC-B =q CA-C =0.22 q AB-B =qBC-C =q CA-A =0.8先将接于CA相的46kW3 =60%换算至=1

14、00%勺设备容量，即(1)各相的设备容 量为A相P eA =p AB-A P AB +p CA- A P CA =0.8 X 14X 3+0.2 X 35.63=40.73kWQ eA =q AB-A P AB +q CA-A P CA次(30 X 1+20X 1)=35kW C相P cC1 =K d P eC =0.7X (10X 3+20X 1)=35kW 2.对焊机的各相 计算负荷 查附录表1得K d =0.35 , cos 4 =0.7 , tg 4 =1.02查表2-4得cos 4 =0.7时p AB-A =p BC-B =p CA-C=0.8 p AB-B =p BC-C =p C

15、A-A =0.2 qAB-A =q BC-B =q CA-C =0.22 q AB-B =q BC-C =q CA-A =0.8先将接于CA相的46kW3=60%换算至=100%勺设备容量，即(1)各相的设备容量为A相P eA =p AB-A P AB +p CA- A P CA =0.8 X 14X 3+0.2 X 35.63=40.73kW Q eA =qAB-A P AB +q CA-A P CA =0.22 X 14X 3+0.8 X 35.63=37.74kvar B相P eB =p BC-B P BC +pAB- B P AB =0.8 X 20X 2+0.2 X 14X 3=40

16、.4kW Q eB =q BC-B P BC +q AB-B P AB =0.22 x20X 2+0.8 x 14X 3=42.4kvar C相P eC =p CA-C P CA +p BC-C P BC =0.8 X 35.63+0.2 X 20X2=36.5kW Q eC =q CAC P CA +q BC-C P BC =0.22 x35.63+- 0.8 x20 x2=39.84kvar (2)各相的计算负荷 为A相P cA2 =Kd P eAeB =0.35 x 40.4=14.14kW Q cB2 =K d Q eB =0.35 x 42.4=14.84kvar C相P cC2 =

17、K dP eC =0.35 x 36.5=12.78kW Q cC2 =K d Q eC =0.35 x 39.84=13.94kvar 3.各相总的 计算负荷(设同时系数为0.95 )A相P cA =KE (P cA1+P cA2 ) =0.95 X (28+14.26) =40.15kW Q cA = K工Q cA1 +Q cA2 ) =0.95 x (0+13.21 ) =12.55kvar B相P cB =K E (P cB1 +P cB2 ) =0.95乂(35+14.14) =46.68kW Q cB = K工(Q cB1 +Q cB2 ) =0.95 x (0+14.84) =1

18、4.10kvar C相P cC =K E (P cC1 +P cC2 ) =0.95 x(35+12.78) =45.39kWQcC= K工(QcC1+QcC2 ) =0.95乂(0+13.94) =13.24kvar 4.总的等效三相 计算负荷 因为B相的有功计算负荷 最大，所以P cm, = P cB =46.68kW Q cm, =Q cB=14.10kvar P c =3P cm, =3X 46.68=140.04kW Q c =3Q cm(|) =3X 14.10=42.3kvar 1 (1) P WL=3I C 2 R WL *10-3 Q WL 3I C 2 X WL *10 -

19、3 Ic A R WL Q R WL=R 0 L R 0 Q /km L km X WLX WL=X 0 L X 0 /km (2) P T =0.015Sc T=0.06 Sc二精确法 有功功率损耗 铁损P Fe空载损耗P 0可认为就是铁 损，所以铁损乂称为空载损耗。铜损P Cu负载损耗P k可认为就是额定电流下的铜损P Cu。变压器的有功功率损耗为 P T P 0 + P k 0 2式中，S N为变压器的额定容量；S c为变压器的计算负荷；6为变压器的负荷率(6 = S c /S N )无功功率损耗 空载无功功率损耗Q0负载无功功率损耗QL变压器的无 功功功率损耗为：式中，I 0 %为变压

20、器空载电流占额定电流的白分值；U k%为变压器 的短路电压白分值。(1)线路电能损耗最大损耗时间r:当线路或变压器中以最大计 算电流Ic流过T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。线路电能损耗 W L = PWL * r (2)变压器的电能损耗 W T = P 0 *8760+ P k ( S C /S N ) 2 * r一、负荷计算原那么 是选择电源进线和一、二 次设备的根本依据。逐级计算法(用需要系数法)：从用电设备向电源方向逐级 计算 负荷。二、负荷计算的步骤(以下列图为依据)1.供应单台用电设备的支线的 计算负荷 确定(如图中1点处)计算目的：用于选择

21、其开关设备和导线截面计算负荷为：2.用电设备组计算负荷确实定(如图中2点处)计算目的：用来选择车间配电十线及十 线上的电气设备。计算负荷为：3.车间十线或多组用电设备的 计算负荷确定(如图中3点处)计算公式为：4.车间变电所低压母线 计算负荷确实定(如图中4点处)计如图中5点处计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：估算：4 015.0 c T S P ? ? 4 06.0 c T S Q ? ? 6.总降变电所二次侧的计算负荷确定如图中6点处计算负荷为：7.总降变电所高压侧的计算负荷确定如 图中7点处计算负荷为：第六节尖峰电流的计算尖峰电流I pk是指单台或多台用 电设备持续

22、12秒的短时最大负荷电流。它 是由于电动机起动、电压波动等原因引起 的，尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、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件等。1、单台用电设备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I pk = I st = K st IN式中，I st为用电设备的起动电流；I N为用电设备的额定电流；K st为用电设 备的起动电流倍数。2、给多台用电设备供电的十线尖峰电流计算计算公式为：或式 中，I stmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；I st -I N max为用电设备组中起动电

23、流与额定电流之差为最大的那台设备的 起动电流与额定电流电流之和；K E为上述n-1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.71 ; I c为全部设备投入运行时线路的计算电流。2-5有一380V配电十线，给三台电动机供电，I N1 =5A , I N2 =4A , I N3 =10A , I st1 =35A , I st2 =16A, Kst3 =3,求该配电线路的尖峰电流。I st1 - I N1 =35- 5=30AI st2 -I N2 =16 - 4=12A I st3 - I N3 =K st3 I N 3- I N3 =3 X 10- 10=20A可见，Ist - I N

24、max =30A,那么I stmax =35A,取K E =0.9，因此该线路的尖峰电流为I pk = K E IN2 +I N3 + I stmax =0.9乂 4+10 +35=47.6A第七节1.瞬时功 率因数2.最大负荷功率因数3.平均功率因数 1由消耗的电能计算式中，Wa为某 一时间内消耗的有功电能 kWh；Wr为某一时间内消耗的无功电能kVAD。2由计算负荷计算4.供电部门对用户功率因数的要求cos 4 0.9二、1、功率因数对 供电系统的影响 电能损耗增加 P=3I 2 R电压损失增大在功率因数降低后， 不得不降低输送的有功功率P来控制电流I的值，这样就降低了供电设备的供电能力。

25、2.提高功率因数的方法1提高自然功率因数自然功率因数 是指未装设任何补偿装 置的算目的：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 计算负荷确定实际功率因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。 供电设备利用率降低 合理选择电动机的 规格、型号 防止电动机空载运行 保证电动机的检修质量 合理选择变压器的容 量 交流接触器的节电运行(2)人工补偿功率因数 并联电容器 同步电动机补 偿调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿动态无功补偿三、1、并联电容器 的型号并联电容器的型器的节电运行(2)人工补偿功率因数并联电容器 同步电动机补偿

26、调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿动态无功补偿三、1、并联电容器的型号并联电 容器的型号由文字和数字两局部组成，型号各局部所表示的意义如下：例如：BW0.4-12-1型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为0.4kV、容 量为12kvar。2.补偿容量和电容器台数确实定(1)采用固定补偿Q cc =P av (tg 4 av1 tg 4 av2)式中，Q cc为补偿容量；P av为平均有功负荷，P av = a P c或W a /t , P c为负荷计算得到的有功 计算负荷，a为有功负荷系数，W a为时间t内消耗的电能；tg 4 av1为补偿前平均功率因数角的正切值；tg 4

27、 av2为补偿后平 均功率因数角的正切值；(2)采用自动补偿Q cc =Pc (tg 4 1-tg 4 2)式中，QcN为单个电容器的额定容量(kvar)例2-6如某一工厂的计算负荷为2400kVV平均功率 因数为0.67。要使其平均功率因数提高到0.9(在10kV侧固定补偿)， 问需要装设多 大容量的并联电容器？如果采用BWF-10.5-40-1型电容器，需装设多少个？解tg 4av1 =tg(arccos0.67)=1.1080 tg 4 av2 =tg(arccos0.9)=0.4843 Q cc =P av (tg 4 av1 tg 4 av2 )=0.75 x 2400X (1.10

28、80-0.4843) = 1122.66kvar n= Q cc /q cN =1122.66/40=28个考虑三相均衡分配，应装设30个，每相10个，此时并联电容器的 实际值为30 x 40=1200kvar,此时的实际平均功率因数为满足要求。四、并联电容器的装设与控制1.并联电容器的结线不同的接线方法其补偿的总容量不同：形结线时Y形结线时高压电容器组接Y形；容量较小(450Kvar)或低压电容器组接形。2.并联电容器的装设地点(1)高压集中补偿高压集中补偿 是指将高压电容器组集中装设 在工厂变电所的610kV母线上。补偿范围小，运行维护方便，投资少，利用率高，大 中企业用。(2)低压集中补

29、偿低压集中补偿 是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。补偿范围中，经济，维护方便，用户普遍应用。3单独就地补偿单独就地补偿个别补偿或分散补偿是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。补偿范围最大，效果最好，利用率低。3.并联电容器的控制方式并联电容器的投切是随着负荷的变化，以某个参量进行分组投切控制的，有：按功率因数进行控 制；按负荷电流进行控制。五、补偿后全厂负荷和功率因数计算1.负荷计算假设补偿装置装设地点在变压器一次侧， 计算负荷为：c c P P ? cc c c Q Q Q ? ?假设补偿装置装设地点在变压器二次侧，那么还要考虑变压器的损耗：T c c P P P ? ?cc T c cQ Q Q Q ? ? ? ?其中zP T 、A