第2章电力负荷及其计算

1、第二章第二章 电力负荷及其计算电力负荷及其计算 电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷与负荷曲线的有关概念 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 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗工厂供电系统的功率损耗和电能损耗 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 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算第一节第一节 电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷与负荷曲线的有关概念一、电力负荷的分级及其对供电的要求一、电力负荷的分级及其对供电的要求 1 1、电力负荷的概念（包含两个含义）、电力负荷的概念（包含两个含义） “电力负荷

2、电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设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，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。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。 11 工厂常用用电设备工厂常用用电设备 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。 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

3、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11 工厂常用用电设备工厂常用用电设备 电焊和电镀设备 电电焊焊设设备备11 工厂常用用电设备工厂常用用电设备 电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如电镀的作用：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。镀铜、镀铬。 电电镀镀设设备备 电焊和电镀设备 电热设备 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

4、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 照明设备 白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯白炽灯、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。和单灯混光灯等。 2、意义和目的、意义和目的: （1）求计算负荷）求计算负荷,也称需用负荷也称需用负荷 a.作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压器容量、导体和电气设备的依据。器容量、导体和电气设备的依据。 b. 用来计算电压损失和功率损耗。用来计算电压损失和功率损耗。 c.在工程

5、上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。补偿的计算依据。 （2 2）求尖峰电流）求尖峰电流 计算电压波动、选择熔断器等保护元件。计算电压波动、选择熔断器等保护元件。 （3 3）求平均负荷）求平均负荷 计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。补偿装置等。3 3、电力负荷的分级及供电要求（供电可靠性）、电力负荷的分级及供电要求（供电可靠性）负荷分级负荷分级负荷性质负荷性质供电要求供电要求一级负荷一级负荷 二级负荷二级负荷 三级负荷三级负荷 中断供电将造成人身伤亡时；中断

6、供电将造成人身伤亡时；在政治经济上造成重大损失时；在政治经济上造成重大损失时；影响有重大政治、经济意义的用电影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作单位的正常工作。特别重要的负荷指当中断供电将特别重要的负荷指当中断供电将发生中毒爆炸和大灾等情况负荷；发生中毒爆炸和大灾等情况负荷；特别重要场所的不允许中断供电的特别重要场所的不允许中断供电的负荷。负荷。中断供电将中断供电将在政治上、经济上造成较大损失时在政治上、经济上造成较大损失时影响重要用电单位的正常工作影响重要用电单位的正常工作。应由两个独立电源供电：应由两个独立电源供电：来自两个发电厂来自两个发电厂来自两个地区变电所来自两个地区变电所1

7、 1路市电自备发电机路市电自备发电机还应增设应急电源：还应增设应急电源：自备发电机组自备发电机组 独立于正常电源的专用馈独立于正常电源的专用馈电线路电线路不间断供电装置不间断供电装置UPSUPS（EPS)EPS)蓄电池及干电池蓄电池及干电池宜由两回路电源供电。宜由两回路电源供电。在负荷较小或地区供电条件在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回困难时，可由一回6 6kVkV及以上及以上专用的线路供电。专用的线路供电。 对供电方式无特殊要求对供电方式无特殊要求 不属于一、二级负荷者不属于一、二级负荷者 二、用电设备工作制二、用电设备工作制 1. 1.长期连续运行工作制长期连续运行工作制 指工作时间

8、内能达到稳定温升的用电设备。指工作时间内能达到稳定温升的用电设备。 该类设备不允许过载运行（只允许短时过载）。该类设备不允许过载运行（只允许短时过载）。 2. 2. 短时工作制短时工作制 指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间内达指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间内达不到稳定温升。允许过载运行。不到稳定温升。允许过载运行。 3. 3.反复短时工作制反复短时工作制 指有规律性的，时而工作、时而停歇的用电设备。工作时间指有规律性的，时而工作、时而停歇的用电设备。工作时间内也达不到稳定温升，允许过载运行。内也达不到稳定温升，允许过载运行。载流导体温载流导体温升曲线升曲线用

9、负荷持续率表征其工作特性用负荷持续率表征其工作特性0100%ttt工作时间工作时间停歇时间停歇时间2.1 2.1 负荷曲线负荷曲线 负负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图 形，反映了用户用电的特点和规律。形，反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷，横负荷曲线绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷，横 坐标表示对应的时间。坐标表示对应的时间。 负荷曲线按负荷功率的功率性质不同，分有功负荷负荷曲线按负荷功率的功率性质不同，分有功负荷 曲线和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负曲线和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负 荷

10、曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、 车间或某类设备负荷曲线。车间或某类设备负荷曲线。2.2.1 2.2.1 日负荷曲线日负荷曲线1.绘制的方法 （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，见图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（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,如图2-1b 。2.特点 （1）电力负荷是变化的，不等于额定功率。 （2）电力负荷的变化是有规律的。图图2

11、.1 2.1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线a)a)依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线 b)b)梯形负荷曲线梯形负荷曲线2.1.2 2.1.2 年持续负荷曲线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负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线连接制成。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是南方某厂的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为 T1=200t1+165t2,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

12、，夏季200天。 年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲线）冬季日负荷曲线 （c）年负荷持续时间曲线）年负荷持续时间曲线（）年最大负荷（）年最大负荷maxmax 指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现次）分钟平均功率的最大值，因此要在负荷最大的月份出现次）分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为分钟最大负荷年最大负荷有时也称为分钟最大负荷P P3030。（）年最大负荷利用小时（）年最大负荷利用小时maxmax 指负荷以年最大负荷指负荷以年最大负荷P P

13、maxmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。如图如图2-32-3所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能。如果以所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能。如果以W Wa a表示全年实表示全年实际消耗的电能，则有：际消耗的电能，则有：2.1.3 2.1.3 负荷曲线的有关物理量负荷曲线的有关物理量 1 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amaxmWTP年最大负荷和年最大负荷利用小时 年平均负荷 (1)(1)

14、 平均负荷平均负荷P Pavav 平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平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。如在均值。如在t t这段时间内消耗的电能为这段时间内消耗的电能为WtWt，则，则t t时间的平均负时间的平均负荷为：荷为： 2 2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数twPtav 年平均负荷年平均负荷是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值。是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值。如用如用WaWa表示全年实际消耗的电能，则年平均负荷为：表示全年实际消耗的电能，则年平均负荷为： hwPaav8760 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系负荷系数是

15、指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数数K KaLaL和无功负荷系数和无功负荷系数K KrLrL，即，即 (2)(2) 负荷系数负荷系数K KL L 对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输对于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，即他表征该设备或设备组的之比值，即他表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。容量是否被充分利用。2.2 2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量2.2.1 设备容量的定义设备容量的定义 设备的銘牌额定功率PN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Pe来表示

16、。2.2.2 设备容量的确定设备容量的确定 1.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的銘牌额定功率，即 Pe=PN 反复短时工作制设备容量反复短时工作制设备容量P与其负荷持续率与其负荷持续率密切相关，对供电系密切相关，对供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：2.反复短时工作制的用电设备1PNNePP规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率铭牌容量铭牌容量等效容量等效容量则得：则得：0100%ttt工作时间工作时间停歇时间停歇时间续上页续上页（1 1）电焊

17、机组要求设备容量统一换算到）电焊机组要求设备容量统一换算到 下下, ,则则 100%NeNNNNN100cosPPPS （2）吊车电动机组）吊车电动机组 当采用需要系数法计算负荷时，要当采用需要系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到求设备容量统一换算到 下下,则则25%NeNNN252PPP（3 3）电炉变压器组）电炉变压器组 设备容量是指额定功率下的有功功率，即： Pe=SN*cosN （4 4）照明设备）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功率，即： Pe= PN 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=1.2PN 高压水银灯、金属卤化物灯

18、： Pe= 1.1 PN 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/SPe是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积 例例2.32.3 某中央空调机组包括制冷主机一台某中央空调机组包括制冷主机一台156KW156KW，冷却水，冷却水泵二台泵二台2 2* *22KW22KW（一用一备），冷冻水泵二台（一用一备），冷冻水泵二台2 2* *30KW30KW（一用一备（一用一备），冷却塔一台），冷却塔一台7.5KW7.5KW，问该设备组的设备容量为多少？，问该设备组的设备容量为多少？（5 5）成组用电设备）成组用电设备 设备容量是指除备用设备以外的所有单个用电设备额定功率之和。

19、（2 2）电焊机的设备容量）电焊机的设备容量 电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ，所以所以2 2台电焊机的设备容量：台电焊机的设备容量： %100解：（解：（1 1）金属切削机床的设备容量）金属切削机床的设备容量 金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以2020台金属切削机床的台金属切削机床的总容量为：总容量为： 例例2.4 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共线路上接有金属切削机床共20台（其中台（其中10.5kW-4台，台，7.5kW-8台，台，5

20、kW-8台），车间有台），车间有380V电焊机电焊机2台（每台容量台（每台容量20kVA， , ），车间有吊车），车间有吊车1台台11kW， ），试），试计算此车间的设备容量。计算此车间的设备容量。 %65N5 . 0cosN%25NeiePP1kW142585 . 785 .104NNNeSPcos22kW1 .165 . 065. 0202 （3）吊车的设备容量）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ，所以所以1台吊车的容量为：台吊车的容量为： (4) 车间的设备总容量为：车间的设备总容量为：%25kW11

21、253NNNePPPkW169111 .16142eP第二节三相用电设备组计算负荷的确定第二节三相用电设备组计算负荷的确定 一、计算负荷的定义一、计算负荷的定义 是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取定取3030分钟平均最大负荷分钟平均最大负荷 P30、 Q30和和 S30作为该作为该 用户的用户的“计算负荷计算负荷”。 其物理意义：其物理意义： 计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等运行所产生的最大热效应相等。二、二、 2.3.1

22、2.3.1 计算负荷的估算法计算负荷的估算法 在进行供电工程方案设计阶段，可采用单位容量法确定计算负荷。在进行供电工程方案设计阶段，可采用单位容量法确定计算负荷。 (1)单位产品耗电量法 有功计算负荷为： 式中，Wa为全年电能，Wa=am，m为年产量，a为单位产品的耗电量； Tmax为年最大负荷利用小时数。 (2)单位面积负荷密度法 若已知车间生产面积S()和负荷密度指标（kw/）时， 车间平均负荷为: Pav=*S， 车间计算负荷为: 单台用电设备的计算负荷确定单台用电设备的计算负荷确定 对一般长期连续工作的单台用电设备，设备容量即是计算负荷。 Pc=Pe 但对单台电动机及其他需计及效率的单

23、台用电设备，即 Pc=Pe/ 当一条回路里用电设备的台数少（当一条回路里用电设备的台数少（n=3n=3）时，一般是）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，或者采用较大的需要系数值。在设备台数较少时，功率因数也较大的需要系数值。在设备台数较少时，功率因数也宜适当取大。宜适当取大。二、二、2.3.2需要系数法需要系数法需要系数需要系数Kd需要系数定义为：需要系数定义为：mdePKP设备容量设备容量 0.38kVMMMPm 续上页续上页式中，式中，N为用电设备效率；为用电设备效率；KL为负荷系数；为负荷系数；wL为线路平为线路平均效率；均效率；

24、K为用电设备组的同时系数。为用电设备组的同时系数。 Kd值值只能靠测量统计确定。只能靠测量统计确定。设备台数多时取值较小，设备台数多时取值较小，设备台数少时取值较大。设备台数少时取值较大。（一）（一）一组用电设备的计算负荷一组用电设备的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为 cctanPQcmdePPK PcccosPSccN3SIU有功计算负荷有功计算负荷（kW） 无功计算负荷无功计算负荷（kvar） 视在计算负荷视在计算负荷（kVA） 计算电流计算电流（A） 例例2.1 2.1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为

25、已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V380V的电动机的电动机3030台，其总的设备容量为台，其总的设备容量为120kW120kW。试求其计算。试求其计算负荷。负荷。 解解：查表可得，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2.22.2 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的三相电动机的三相电动机22

26、kW2台，台，7.5kW6台，台，4kW12台，台，1.5kW6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Pc、Qc、Sc和和Ic。 在确定低压干线上或低在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系功计算负荷计入一个同时系数数K。续上页续上页cpc.iPKPcqc.iQKQ22cccSPQccN3SIU注意：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注意：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 或计算电流之和乘以或计算电流之和乘以K来计算。来计算。 (二二)

27、多组三相用电设备的计算负荷多组三相用电设备的计算负荷0.38kVPc , QcSc , IcPc1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci , Qci 例例2.5 某某380V线路上，接有水泵电动机（线路上，接有水泵电动机（15kW以下）以下）30台共台共205kW，另有通风机另有通风机25台共台共45kW，电焊机电焊机3台共台共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。 （取（取Kp0. 95， Kq0. 97 ） 例例2-2 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 c1 Pc1 tan 164kW0.75=123kvar 1水泵电动机组查

28、附录表水泵电动机组查附录表1得得Kd=0.70.8(取取0.8），），cos0.8，tan0.75，因此因此 2. 通风机组查附录表通风机组查附录表1得得Kd=0.70.8（取取0.8），），cos=0.8, tan=0.75, 因此因此 P c2=0.845kW=36kW Q c2=36kW0.75=27kvarPc1= Kd1Pe10.8205kW=164kW 3.电焊机组查附录表电焊机组查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.6，tan=1.33。 P c3=0.358.46kW=2.96kW Pc0.95(164362.96)kW=192.81kW Qc0.97(123+27+3.9

29、4)kvar=149.32kvar总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为为 Sc= =243.87kVAIc=243.87kVA/( 0.38kV)=370.52A 3Q c3=2.96kW1.33=3.94kvar65%100% 在在100%下的设备容量：下的设备容量： Pe=10.5 =8.46kW。2232.14981.192 例例2.6 一机修车间的一机修车间的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，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另

30、接通风机2台共台共2.4kW；电阻炉；电阻炉1台台2kW。试求计。试求计算负荷（设同时系数算负荷（设同时系数Kp、Kq均为均为0.9）。）。 解 查附录表1可得 冷加工电动机：Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1= Kd1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pc2= Kd2Pe2=0.82.4=1.92kW Qc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar 电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 用二项式法进行负荷计算时

31、，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台最大用电设备引起的附加负荷，计算公式为： 式中，b、c为二项式系数；Pe是该组用电设备组的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量（b、c、x的值可查附录表1），当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe；tg为设备功率因数角的正切值。三、按二项式法确定计算负荷三、按二项式法确定计算负荷1、单组用电设备组的计算负荷、单组用电设备组的计算负荷例例2.7 2.7 已知某机修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380V380V的电动机的电动机

32、7.5KW37.5KW3台，台，4KW84KW8台，台，3KW173KW17台，台，1.5KW101.5KW10台，试台，试求其计算负荷。求其计算负荷。 2 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 式中，（bPe）i为各用电设备组的平均功率，其中Pe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；（cPx）max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tgmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值（可查附录表1）。 例例2.8 一机修车间的一机修车间的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

33、大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机2台共台共2.4kW；电阻炉；电阻炉1台台2kW。试用二项。试用二项式法求计算负荷。式法求计算负荷。 解 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx（） 金属切削机床电动机组 查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则 (bPe)1=0.1450=7kW (cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW（）（） 通风机组通风机组 查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，x

34、2=1，则 (bPe)2=0.652.4=1.56kW (cPx)2=0.251.2=0.3kW（）（） 电阻炉电阻炉 (bPe)3=2kW (cPx)3=0 显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cP(cPx x) )1 1最大，最大，故总计算负荷为故总计算负荷为 P Pc c= =（bPbPe e）i i+ +（cPcPx x）1 1 =(7+1.56+2)+10.08=20.64kW=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW Q Qc c= =（bPbPe etgtg）i i+ +（cPcPx x）1tgtg1 1 =(7 =(71.73+

35、1.561.73+1.560.75+0)+10.080.75+0)+10.081.73=30.72kvar 1.73=30.72kvar 第三节第三节 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 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。 单相负荷的计算如下： 1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。 2.三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。（1）单相设备接于相电压时 式中，Pem为最大负荷相所接的单相设备容量（2）单相设备接于线电压时

36、接于同一线电压时 单相设备组等效三相设备容量的计算原则：单相设备组等效三相设备容量的计算原则：ee.3PPee.m3PP 接于不同线电压时接于不同线电压时 设接于三个线电压的设备容量分别为P1、P2、P3，且cos1cos2cos3，P1P2P3，则等效三相设备容量为e12= 3 +(3- 3)P PPe1122= 3tan(3- 3) tanQPP（3 3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时时 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 分相计

37、算各相的设备容量和计算负荷 总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷P30.m 的3倍，即P30=3P30.m 总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无功计算负荷Q30.m 的3倍，即Q30=3Q30.m 例2.9 某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于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（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负

38、荷。解解: 1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查附录表1得 Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷 A相 PcA1=KdPeA=0.7202=28kW B相 PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kW C相 PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW2.对焊机的各相计算负荷 查附录表1得 Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02 查表2-4得 cos=0.7时 pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8 pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2 qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22 qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.

39、8先将接于CA相的46kW（=60%）换算至=100%的设备容量，即 （1）各相的设备容量为 A相 PeA=pAB-APAB+pCA-APCA =0.8143+0.235.63=40.73kW QeA=qAB-APAB+qCA-APCA =0.22143+0.835.63=37.74kvarB相 PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB =0.8202+0.2143=40.4kW QeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB =0.22202+0.8143=42.4kvarC相 PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC =0.835.63+0.2202=36.5kW QeC=qCA-CPCA

40、+qBC-CPBC =0.2235.63+-0.8202=39.84kvar（2）各相的计算负荷为 A相 PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kW QcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvarB相 PcB2=KdPeB=0.3540.4=14.14kW QcB2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvarC相 PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kW QcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar3.各相总的计算负荷（设同时系数为0.95）A相 PcA=K（PcA1+PcA2） =0.95（28+14.26）=40.15kW Q

41、cA= K（QcA1+QcA2） =0.95（0+13.21）=12.55kvarB相 PcB= K（PcB1+PcB2） =0.95（35+14.14）=46.68kW QcB= K（QcB1+QcB2） =0.95（0+14.84）=14.10kvarC相 PcC= K（PcC1+PcC2） =0.95（35+12.78）=45.39kW QcC= K（QcC1+QcC2） =0.95（0+13.94）=13.24kvar4.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 Pcm= PcB=46.68kW Qcm=QcB=14.10kvar Pc=3Pcm=346.68=140.0

42、4kW Qc=3Qcm=314.10=42.3kvar 2.4 功率损耗和电能损耗 2.4.1 供配电系统的功率损耗 供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗。 1. 线路的功率损耗： 线路功率损耗 PWL=3IC2RWL*10-3 QWL= 3IC2XWL*10-3 式中，Ic为线路的计算电流（A）；RWL为线路每相电阻（），RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻（/km），L为线路的计算长度（km）；XWL为线路每相的电抗（）， XWL =X0L，X0为线路单位长度的电抗（/km） 2.变压器的功率损耗估算法 PT=0.015Sc QT=0.06 Sc 精确法 有功功率损耗 铁损PFe

43、 空载损耗P0可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。 铜损PCu 负载损耗PK可认为就是额定电流下的铜损PCu。 变压器的有功功率损耗为 PT P0+PKKL2 式中，SN为变压器的额定容量；SC为变压器的计算负荷；KL为变压器的负 荷率（KL= SC/SN） 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，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值;Uk%为变压器的短路电压 百分值。 20)(NckcuFeTSSPPPPP)100%100%(20LkNTKUISQ空载电流空载电流 变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流空载

44、电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。 为了减少空载电流，主要就是从变压器的铁芯入手。 1、提高硅钢片质量。 2、改进铁芯结构。阻抗电压是将变压器的二次绕组短路，使一次绕组电压慢慢加大，当二次绕组的短路电流达到额定电流时，一次绕组所施加的电压（短路电压）与额定电压的比值百分数。阻抗电压Uk (%)是涉及到变压器效率和运行的重要经济指标和对变压器进行状态诊断的主要参数依据之一。 2.4.2 供配电系统的电能损耗 (1) 线路电能损耗 最大损耗时间：当线路或变压器中以最大计算电流Ic流过小时 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

45、电能损耗 WL=PWL*(2) 变压器的电能损耗 WT=P0*8760+Pk( SC/SN)2* 2.4.3 线损率 线损率是一定时间内的线损率是一定时间内的电能损耗和总供电量W之比。它标示用户的电能利用效率。 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）：从用电设备向电源方向逐级计算负荷。二、负荷计算的步骤（以下图为依据） 逐级计算法确定用户计算负荷的原则如下： 将用电设备分类，采用需要系数法确定各用电设备组的计算负荷； 根据用户的供配电系统图，从用电设备朝电源方向逐级计算负荷； 在配电点处考虑同时系数； 在变压器

46、安装处计及变压器损耗； 用户的电力线路较短时，可不计电力线路损耗； 在并联电容器安装处计及无功补偿容量。1.供给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的确定（如图中2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。 计算负荷为： 3.车间干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的确定（如图中4点处） 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（如图中5点处）计算目的：选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：估算：

47、4015. 0cTSP 406. 0cTSQ 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：第六节第六节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 尖峰电流是指只持续尖峰电流是指只持续12s的短时最大负荷电流，它用来计算的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。电压波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。 单台用电设备（如电动机）的尖峰电流单台用电设备（如电动机）的尖峰电流Ipk，就是其起动电流就是其起动电流Ist，即即 接有多台用电设备的线路，只考虑一台设备起动时的尖峰接

48、有多台用电设备的线路，只考虑一台设备起动时的尖峰电流，按下列公式计算电流，按下列公式计算 IpkIstkstIN.M max11stniNipkIIKImax)(NstCpkIIII式中，式中，IstmaxIstmax为用电设备组中起动电流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与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流动电流; ;（IstIstI IN N）maxmax为用电设备组为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那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与额定电流电流之差台设备的起动电流与额定电流电流之差；KK为上述为上述n1n1台设备的同时系数，台设备的

49、同时系数，其值按台数多少选取，一般为其值按台数多少选取，一般为0.710.71；IcIc为全部设备投入运行时线路的计算电为全部设备投入运行时线路的计算电流。流。 例例2-5 有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1 =5A，IN2 =4A，IN3 =10A， Ist1 =35A，Ist2 =16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。解：解： Ist1 IN1=355=30A Ist2 IN2=164=12A Ist3 IN3= Kst3IN 3IN3=31010=20A可见，（IstIN）max=30A，则Istmax=35A，取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为 Ipk= K（

50、IN2 +IN3）+ Istmax =0.9（4+10）+35=47.6A第七节第七节 无功功率补偿无功功率补偿 一一、功率因数定义功率因数定义 1瞬时功率因数瞬时功率因数 监测负荷用。监测负荷用。 cos3PPSUI 2最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 确定需要无功补偿容量用。确定需要无功补偿容量用。 cccosPS 3平均功率因数平均功率因数 调整电费用。调整电费用。 pav22pqcosWWW 3.3.平均功率因数平均功率因数 （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为某时间内消耗的无功电能（kVAh）。 （2）由计算负荷计算 式中， KaL为

51、有功负荷系数（一般为0.70.75）； KrL为无功负荷系数（一为0.760.82）。4.4.供电部门对用户功率因数的要求供电部门对用户功率因数的要求 cos0.9cos0.9 二、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 1、功率因数对供电系统的影响 电能损耗增加 P=3I2R 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。 供电设备利用率降低SCSCPCQCQC2. 提高功率因数的方法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实际功率因数

52、。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。合理选择电动机的规格、型号尽量选择功率因数高的电动机，异步电动机的功率因数和效率在70%至满载时较高。防止电动机空载运行保证电动机的检修质量定转子间气隙的增大和定子线圈的减少都会使励磁电流增加，从而使功率因数降低。(2) 人工补偿功率因数人工补偿功率因数 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 动态无功补偿合理选择变压器的容量电力变压器在负荷率为0.6以上运行比较经济。交流接触器的节电运行三、并联电容器补偿三、并联电容器补偿 1、并联电容器的型号 并联电容器的型号由文字和数字

53、两部分组成，型号各部分所表示的意义如下： 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的确定 （1）采用固定补偿 在变电所610kV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算 Qcc=Pav（tgav1tgav2） 式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav =KaLPc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，KaL为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能； tgav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgav2为补偿后平均功率

54、因数角的正切值；（2）采用自动补偿 在变电所0.38kV母线上进行补偿时，都采用自动补偿，即根据cos测量值按功率因数设定值,自动投入或切除电容器。其补偿容量按下式计算 Qcc=Pc（tg1tg2） 式中，QcN为单个电容器的额定容量（kvar） 电容器若为单相，n为3的整数倍 电容器若为三相，n为整数实际补偿容量为 Qcc = nQcN（kvar）(3)电容器台数的确定 例2-6 如某一工厂的计算负荷为2400kW，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 t

55、gav1=tg(arccos0.67)=1.1080 tg av2=tg(arccos0.9)=0.4843 Qcc=Pav（tgav1tgav2） =0.752400(1.1080-0.4843)1122.66kvar n= Qcc /qcN=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3040=1200kvar，此时的实际平均功率因数为 满足要求。 四、四、 并联电容器的装设与控制并联电容器的装设与控制 1. 并联电容器的接线并联电容器的接线（1）形接线）形接线特点：任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿；任一电容器击穿短路时，将造成三

56、相线路的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸，这对高压电容器相当危险。适用场所：高压电容器组容量较小(450Kvar)或低压电容器组。 （2） 形接线形接线 特点：一相电容器断线，断线相将失去无功补偿；其中一相电容器击穿短路时，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，运行相对比较安全。适用场所：高压电容器组M1C分散就地补偿2C3C610kV0.38kV高压集中补偿高压集中补偿的补偿区低压集中补偿的补偿区分散就地补偿的补偿区未补偿区未补偿区未补偿区低压集中补偿 2. 并联电容器的装设地点并联电容器的装设地点 2. 并联电容器的装设地点并联电容器的装设地点 (1) 高压集中补偿高压集中补偿 高

57、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) 低压集中补偿低压集中补偿 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 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；按受电端的无功功率进行控制

58、。五、补偿后全厂负荷和功率因数计算五、补偿后全厂负荷和功率因数计算1.负荷计算（1）若补偿装置装设置点在变压器一次侧，计算负荷为：ccPPccccQQQ（2）若补偿装置装设地点在变压器二次侧，则还要考虑变压器的损耗：TccPPPccTccQQQQ 其中PT、QT为考虑了补偿容量Qcc后的变压器的有功功率和无功功率损耗。 补偿后总的视在计算负荷为 22cccQPS2.功率因数计算功率因数计算 （1）固定补偿 一般计算其平均功率因数，补偿后平均功率因数 （2）自动补偿一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后功率因数为 例2-6 有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率

59、Sc1为800kVA，无功计算负荷Qc1为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？ 解解 （1）补偿前）补偿前低压侧的有功计算负荷低压侧的有功计算负荷 低压侧的功率因数 cos1=590.25/800=0.74 变压器的功率损耗（设选低损耗变压器） PT=0.015Sc=0.015800=12kW QT=0.06Sc=0.06800=48kvar 变电所高压侧总的计算负荷为 Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kW Qc2=Qc1+Q T=540+48=588

60、kvar 变电所高压侧的功率因数为 cos=602.25/841.7=0.716(2)确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92，来计算需补偿的容量 Qcc=Pc1（tg1tg2） =590.25（tgarccos0.74tgarccos0.92） =285.03kvar查附录表2选BW0.4141型电容器，需要的个数为 n=285.03/14=21个实际补偿容量为Qcc =2114=294kvar(3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷 此时变压器的功率损耗 变电所高压侧总的计算负荷 S=841.7663.84=17