供配电技术负荷计算和设备的选择与校验课件

1、 电力负荷包括异步电动机、同步电动机、各类电弧炉、电力负荷包括异步电动机、同步电动机、各类电弧炉、整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设施等。它们分属于工农业、企业、交通运输、科学研究和施等。它们分属于工农业、企业、交通运输、科学研究和人民生活等方面的各种电力用户。人民生活等方面的各种电力用户。 负荷曲线就是指在某一段时间内用电设备有功、无功负负荷曲线就是指在某一段时间内用电设备有功、无功负荷随时间变化的图形，分别构成有功负荷曲线（荷随时间变化的图形，分别构成有功负荷曲线（P）和无功）和无功负荷曲线（负荷曲线（Q）。常用的是有功负荷

2、曲线。每类负荷曲线按）。常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不同，分有日负荷曲线、年负荷曲线等时间坐标长短的不同，分有日负荷曲线、年负荷曲线等 负荷曲线对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意负荷曲线对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意义。它是变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定义。它是变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定电力系统运行方式和主变压器、发电机组等设备检修计划电力系统运行方式和主变压器、发电机组等设备检修计划以及制变电所、发电厂扩建新建规划的依据。以及制变电所、发电厂扩建新建规划的依据。 工厂电力负荷对供电的要求工厂电力负荷对供电的要求 供配电系统中的

3、电气设备，均需依据正常工作条件、环境供配电系统中的电气设备，均需依据正常工作条件、环境条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。本章对读者提出的要求是：运行维护方便，投资经济合理。本章对读者提出的要求是：工厂供电系统的功率损耗及电能损耗工厂供电系统的功率损耗及电能损耗二项式法确定计算负荷二项式法确定计算负荷单台和多台用电设备尖峰电流的计算单台和多台用电设备尖峰电流的计算 短路的后果及短路的形式短路的后果

4、及短路的形式 选择电气设备的一般条件选择电气设备的一般条件 电气设计内容的程序、要求和深度电气设计内容的程序、要求和深度 单相设备等效三相负荷的计算单相设备等效三相负荷的计算 供配电系统短路的原因供配电系统短路的原因 工厂年电能消耗量的计算方法工厂年电能消耗量的计算方法 按需要系数法确定计算负荷的方法按需要系数法确定计算负荷的方法 用欧姆法进行短路计算和采用标幺法进行短路计算的方法用欧姆法进行短路计算和采用标幺法进行短路计算的方法 工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定 各类电气设备的选择和校验方法各类电气设备的选择和校验方法 运用所学知识设计较为简单的工厂供配电系统运用所学知识设计较为简单的工

5、厂供配电系统 6.1.1 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制连续运行工作制设备连续运行工作制设备短时工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备断续周期工作制设备%100%1000tttTt式中：T工作周期；t 工作周期内的工作时间； t0工作周期内的停歇时间。起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。 同一设备在不同暂载率下工作时，其输出功率不同，因此计算设备容量时，必须先转换到一个统一的下。 不同负荷持续率下，功率的换算公式为：通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来 表示负荷持续率 （或称暂载率），

6、其计算公式如下：负荷持续率（暂载率）负荷持续率（暂载率）2121PP6.1.2 负荷曲线负荷曲线 1. 负荷曲线的类型与绘制方法负荷曲线的类型与绘制方法 负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。 负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负荷负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负荷变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按

7、负变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按负荷的功率性质荷的功率性质 可分为有功和无功负荷曲线等。可分为有功和无功负荷曲线等。 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）变化情况。日）变化情况。日负荷曲线可用测量的方法绘制。负荷曲线可用测量的方法绘制。 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率表的读中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制成如右图所示折线数，逐点绘制成如右图所示折线形状的折线形负荷曲线。形状的折线形负荷曲线。

8、通过接在供电线路上的电度表，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，再依次将这些的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成如点画在坐标上，把这些点连成如右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲线。线。 负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电能情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电能 年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与

9、对应的负荷年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按持续时间（全年按8760h计）的关系。计）的关系。 年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。年最大负荷和年最大负荷利用年最大负荷和年最大负荷利用小时数指全年中负荷最大的工作小时数指全年中负荷最大的工作班内班内30分钟平均功率的最大值，分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为因此年最大负荷有时也称为30分分钟最大负荷钟最大负荷P30 。 假设企业总是按年最大

10、负荷持假设企业总是按年最大负荷持续工作，经过了时间所消耗的电续工作，经过了时间所消耗的电能，恰好等于企业全年实际所消能，恰好等于企业全年实际所消耗的电能，即右图中虚线与两坐耗的电能，即右图中虚线与两坐标轴所包围的面积等于剖面线部标轴所包围的面积等于剖面线部分的面积。则这个假想时间就称分的面积。则这个假想时间就称为年最大负荷利用小时数。由此为年最大负荷利用小时数。由此可得出可得出 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时数与工厂类型及生产班数与工厂类型及生产班制有较大关系，其数值制有较大关系，其数值可查阅有关参考资料或可查阅有关参考资料或到相同类型的厂矿企业到相同类型的厂矿企业去调查收集。去调查收集

11、。 maxamaxPWT平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数 平均负荷是指电力负荷在一定平均负荷是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值。如在时间内消耗功率的平均值。如在t时间内消耗的电能为时间内消耗的电能为Wt，则，则t时间时间的平均负荷为：的平均负荷为： 利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的面积相等，则图中就是年平均负

12、荷。面积相等，则图中就是年平均负荷。 年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为：年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为： tWPavtmaxpPkavL负荷曲线分负荷曲线分有哪几种类有哪几种类型？型？ 与负荷曲线有与负荷曲线有关的物理量有关的物理量有哪些？哪些？ 何谓负荷何谓负荷曲线？曲线？ 按照发热条件选择电气设备的一个人为假按照发热条件选择电气设备的一个人为假想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的最大想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的最大热效应相等。热效应相等。 根据计算负荷选择的导体或电器，在运行中的最高温升不根据计算负荷选择的导体或电器，在运行中的最高温升不超过导

13、体或电器的温升允许值。超过导体或电器的温升允许值。6.2.1 计算负荷的概念计算负荷的概念 设有一电阻设有一电阻R的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其最高温升达到最高温升达到 值，如果这一导体在相同时间内通过一个不值，如果这一导体在相同时间内通过一个不变的负荷，最高温升也达到变的负荷，最高温升也达到 值，那么这个不变负荷就称为值，那么这个不变负荷就称为变动负荷的变动负荷的“计算负荷计算负荷”，即，即“计算负荷计算负荷”与实际变动负荷与实际变动负荷的最高温升是等值的。的最高温升是等值的。 工程上为了取值和表达方便，一般把半小时平均负荷所工程上为了取值和表达

14、方便，一般把半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的绘制的负荷曲线上的“最大负荷最大负荷”称为计算负荷。作为按称为计算负荷。作为按发发热条件选择电气设备的依据，即：热条件选择电气设备的依据，即： 线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机的计算负荷公式为：的计算负荷公式为：式中：式中：PN用电设备的额定功率，单位用电设备的额定功率，单位kW； N用电设备额定容量时的效率。用电设备额定容量时的效率。 计算负荷在数值上就等于其额定功率，即：计算负荷在数值上就等于其额定功率，即：NPP30NNPP30需要需要系数法系数法二项式二项式系数法系数法需要

15、系数是按照车间以上的需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。变、配电所的负荷计算。二项式系数法考虑了用电设二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的设备，备中几台功率较大的设备，工作时对负荷影响的附加功工作时对负荷影响的附加功率，适用于低压配电支干线率，适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。和配电箱的负荷计算。负荷计负荷计算方法算方法6.2.2 按需要系数法确定计算负荷按需要系数法确定计算负荷 设某组设备有几台电动机，其额定总容量为设某组设备有几台电动机，其额定总容量为PN，由于该组电动，由于该组电动机实际上不一定都同时运行，而且运行的电

16、动机也不可能都满负机实际上不一定都同时运行，而且运行的电动机也不可能都满负荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的有功计算负荷应为有功计算负荷应为 1. 需要系数的含义需要系数的含义eWLNL30PKKP 上式中，上式中，N是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效率；因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数率；因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数KL；用电；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均

17、效率WL；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数K。用电设备的需要系数：用电设备的需要系数：WLNLe30dKKPPK有功计算负荷为有功计算负荷为2. 三相用电设备计算负荷的基本公式三相用电设备计算负荷的基本公式ed30PKP无功计算负荷为无功计算负荷为视在计算负荷为视在计算负荷为计算电流计算电流tgPQ3030cos/3023023030PQPSN30303/USI 单组用电设备组的计算负荷单组用电设备组的计算负荷已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动的电动机机30台

18、，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。 查表查表6-1中的中的“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，可项，可得得Kd=0.160.2（取（取0.18计算），计算），cos=0.5，tg=1.73，于是，于是 kW6 .2112018. 0ed30PKPkvar37.3773. 16 .213030tgPQkVA2 .435 . 0/6 .21cos/3030PSA6 .6538. 032 .433/N3030USI 多组用电设备组的计算负荷多组用电设备组的计算负荷 在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备在确定

19、多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数K，其，其中有功同时系数为中有功同时系数为KP，无功同时系数为，无功同时系数为 KQ，应用范围应用范围 KP 确定车间变电所低压线路最大负荷确定车间变电所低压线路最大负荷 冷加工车间 热加工车间 动力站 确定配电所母线的最大负荷确定配电所母线的最大负荷 负荷小于5000kW 计算负荷小于500010000kW 计算负荷大于10000kW 0.91.00.850.8 多组用电设备组的计算负荷多组用电设备组的计算负荷某机修车间

20、的某机修车间的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台台共共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；另接通风机1.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。试求。试求计算负荷（设同时系数计算负荷（设同时系数Kp、KQ均为均为0.9）。）。 以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为一组，共分成以下一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。组。先求出各用电设备组的计算负荷。冷加工电动机组。查表冷加工电动机组。查表6

21、-1可得：可得：Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73，因此，因此kW10502 . 011301edPKPkvar3 .1773. 1101301301tgPQ通风机组。查表通风机组。查表6-1可得：可得：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75因此因此kW92. 14 . 28 . 0e2d2302PKPkvar44. 175. 092. 12302302tgPQ只有一台电阻炉，所以计算负荷等于电阻炉的容量，即只有一台电阻炉，所以计算负荷等于电阻炉的容量，即 ：kW2e3303 PP0303Q以车间为范围，已知同时系数以车间为范围，已知同时系数Kp、KQ均为均为0.9

22、，则车间计算，则车间计算总有功计算负荷为总有功计算负荷为 总无功计算负荷为总无功计算负荷为 总视在计算负荷为总视在计算负荷为 总的计算电流为总的计算电流为 用此电流即可选择这条用此电流即可选择这条380V导线的截面及型号。导线的截面及型号。kW5 .12)292. 110(9 . 030iP30PKPkvar9 .16)044. 13 .17(9 . 030iQ30QKQkVA02.219 .165 .122223023030QPsA9 .3138. 0732. 102.213N3030USI6.2.3 按二项式法确定计算负荷按二项式法确定计算负荷p应用场合应用场合n在计算设备台数不多，而且各

23、台设备容量相差较大的车间在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。p基本公式基本公式xe30cPbPP 式中式中b、c为二项为二项式系数，根据设备式系数，根据设备名称、类型、台数名称、类型、台数查表查表6-1选取。选取。 指用电设备中指用电设备中x台台容量最大的设备容容量最大的设备容量之和。量之和。用电设备组的设用电设备组的设备总容量备总容量 当用电设备组的设备总台数当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台时，则最大容量设备台数取数取x=n/2，且按，且按“四舍五入四舍五入”法取整，当只有

24、一台设备时，法取整，当只有一台设备时，可认为可认为Pc=Pe；tg为设备功率因数角的正切值。为设备功率因数角的正切值。Q30，S30，I30的计算公式与需要系数法的相同。的计算公式与需要系数法的相同。n对对12台用电设备台用电设备n对用电设备组对用电设备组有功计算负荷的求取直接应用式（有功计算负荷的求取直接应用式（6.17），其余的计），其余的计算负荷与需要系数法相同。算负荷与需要系数法相同。ePP30，0 1cbp对多组用电设备对多组用电设备 要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组各组

25、用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组平均负荷，求出设备组的总计算负荷。平均负荷，求出设备组的总计算负荷。 总的有功计算负荷为总的有功计算负荷为： 总的无功计算负荷为：总的无功计算负荷为： max30)()(xiecPbPPmaxmax30tan)()tan(xiecPbPQ某机修车间的某机修车间的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台台共共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；另接通风机1.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。用二用二项式法项式法求计算负荷（设同时

26、系数求计算负荷（设同时系数Kp、KQ均为均为0.9）。）。 金属切削机床电动机组金属切削机床电动机组 查表查表6-1，取，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则，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 查表查表6-1，取，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取，取x2=n/2=1，则，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

27、=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(cPx)1最大，最大，故总计算负荷为：故总计算负荷为： 与用需要系数法的计算结果相比较，按二项式法计算的结与用需要系数法的计算结果相比较，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。可见，二项式法更适果比按需要系数法计算的结果大得多。可见，二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。 kW64.2008.10)256. 17()()(max30 xiecPbPPvark72.30 73. 108.10) 075. 056. 173. 17( )()(maxma

28、x30tgcPtgbPQxixkVA01.3772.3064.202223023030QPSA2 .5638. 0732. 101.3733030NUSI 单相用电设备等效三相计算负荷的确定单相用电设备等效三相计算负荷的确定现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三 相两大类。相两大类。单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家 用电器设备。用电器设备。电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空 调机、电梯等。调机、电梯等。供电形式为三相供电系统时，根据设计

29、规范中有关条款供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然后才能进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负荷计后才能进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负荷计算。算。单相用电设备组确定计算负荷的原则单相用电设备组确定计算负荷的原则按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设备功按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设备功 率的比例来制定。率的比例来制定。 如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何连接，均可作为三相平，则不论

30、单相设备如何连接，均可作为三相平衡负荷对待。衡负荷对待。 单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡分单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以3，便，便可求得其等效三相设备容量。可求得其等效三相设备容量。单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量Pe 单台设备时单台设备时 23台设备时台设备时ee3PPmaxee3PP 单相设备的设备容量单相设备的设备容量 最大负荷单相设最大负荷单相设备的设备容量备的设备容量单相用电设备组确定计算负荷的原则单相用电设备组确定计算负荷的原则单

31、相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于 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，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总 的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功 计算负荷的计算负荷的3倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大 无功负荷相的无功计算负荷的无功负荷相的无功计算负荷的3倍。倍。特别注意的是：特别注意的是：最最 大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负

32、荷不一定大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定 在同一相上。在同一相上。6.2.4 工厂电气照明负荷的确定工厂电气照明负荷的确定 工厂电气照明负荷也工厂电气照明负荷也是电力负荷的一部分。是电力负荷的一部分。良好的照明环境是保证良好的照明环境是保证工厂安全生产、提高劳工厂安全生产、提高劳动生产率、提高产品质动生产率、提高产品质量、改善职工劳动环境、量、改善职工劳动环境、保障职工身体健康的重保障职工身体健康的重要方面。要方面。 工厂的电气照明设计，一般应根据生产的性质、厂房自然工厂的电气照明设计，一般应根据生产的性质、厂房自然条件等因素选择合适的光源和灯具，进行合理的布置，使工条件等因素选

33、择合适的光源和灯具，进行合理的布置，使工作场所的照明度达到规定的要求。作场所的照明度达到规定的要求。 1. 照明容量的确定照明容量的确定白炽灯、碘钨灯等不用镇流器的照明设备，容量通白炽灯、碘钨灯等不用镇流器的照明设备，容量通常指灯头的额定功率，即：常指灯头的额定功率，即：Pe=PN荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯需用镇流器的照荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯需用镇流器的照明设备，其容量包括镇流器中的功率损失，所以一般明设备，其容量包括镇流器中的功率损失，所以一般略高于灯头的额定功率，即：略高于灯头的额定功率，即：Pe=1.1PN照明设备的额定容量还可按建筑物的单位面积容量照明设备的额定容量还可按建

34、筑物的单位面积容量法估算，即：法估算，即：Pe=S/1000其中其中建筑物单位面积的照明容量，单位为建筑物单位面积的照明容量，单位为W/m2； S 建筑物面积，单位是建筑物面积，单位是m22. 照明计算负荷的确定照明计算负荷的确定 照明设备通常都是单相负荷，在设计安装时应将它们均匀地分照明设备通常都是单相负荷，在设计安装时应将它们均匀地分配到三相上，力求减少三相负荷不平衡状况。负荷计算公式应用配到三相上，力求减少三相负荷不平衡状况。负荷计算公式应用需要系数法。需要系数法。 表表6-2 照明设备组的需要系数及功率因数照明设备组的需要系数及功率因数光源类别光源类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因

35、数cos白炽灯白炽灯 荧光灯荧光灯 高压汞灯高压汞灯 高压纳灯高压纳灯 金属卤化物灯金属卤化物灯生产车间办生产车间办公室公室0.8110.9（0.55）0.450.650.450.400.61变配电所、变配电所、仓库仓库0.50.710.9（0.55）0.450.650.450.400.61生活区宿舍生活区宿舍0.60.810.9（0.55）0.450.650.450.400.61室外室外110.9（0.55）0.450.650.450.400.616.2.5 全厂计算负荷的确定全厂计算负荷的确定1用需要系数法计算全厂计算负荷用需要系数法计算全厂计算负荷 在已知全厂用电设备总容量在已知全厂用电

36、设备总容量Pe的条件下，乘以一个工厂的需要的条件下，乘以一个工厂的需要系数系数Kd即可求得全厂的有功计算负荷，即：即可求得全厂的有功计算负荷，即：P30=KdPe ，其中，其中Kd是是全厂需要系数值。全厂需要系数值。 表表6-3 6-3 全厂负荷的需要系数及功率因数全厂负荷的需要系数及功率因数工厂类别工厂类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos工厂类别工厂类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos汽轮机制造厂汽轮机制造厂0.380.88石油机械制造厂石油机械制造厂0.450.78锅炉制造厂锅炉制造厂0.270.73电线电缆制造厂电线电缆制造厂0.350.73柴油机制造厂柴油机制造厂0

37、.320.74开关电器制造厂开关电器制造厂0.350.75重型机床制厂重型机床制厂0.320.71橡胶厂橡胶厂0.50.72仪器仪表制造厂仪器仪表制造厂0.370.81通用机械厂通用机械厂0.40.72电机制造厂电机制造厂0.330.81已知某开关电器制造厂用电设备总容量为已知某开关电器制造厂用电设备总容量为4500kW，试，试估算该厂的计算负荷。估算该厂的计算负荷。 查表查表6-3取取Kd为为0.35，cos=0.75，则，则tan=0.882，得，得 P30=KdPe=0.354500=1575kW Q30=P30tan=15750.8821386kvar kVA2098138615752

38、223023030QPSA318838. 0732. 1209833030NUSI2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂的计算负荷从负荷端开始，从负荷端开始，逐级上推到电源逐级上推到电源进线端。进线端。用电设备组用电设备组车间低压变车间低压变压器出线压器出线车间低压变车间低压变压器高压侧压器高压侧工厂变压工厂变压器出线器出线工厂输电工厂输电进线端进线端2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂的计算负荷P305是图示所有出线上的计算负荷是图示所有出线上的计算负荷P306等等之和，再乘上同时系数之和，再乘上同时系数K；由于；由于P304要考要考虑线路虑线路WL2的损耗，因

39、此的损耗，因此P304= P305+PWL2；P303由由P304等几条高压配电线路上等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数计算负荷之和乘以一个同时系数K而得；而得；P302还要考虑变压器的损耗，因此还要考虑变压器的损耗，因此P302= P303+PWL1 +PT；P301由由 P302等几条高压等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数数K而得。而得。 对中小型工厂来说，厂内高低压配电线对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路一般不长，其功率损耗可略去不计。路一般不长，其功率损耗可略去不计。 2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂

40、的计算负荷电力变压器的功率损耗，在一般电力变压器的功率损耗，在一般的负荷计算中，可采用简化公式的负荷计算中，可采用简化公式来近似计算，如：来近似计算，如：有功功率损耗：有功功率损耗：无功功率损耗：无功功率损耗： 式中式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择变压器的基本依据。变压器的基本依据。30T015. 0SP 30T06. 0SQ 3按年产量和年产值估算全厂的计算负荷按年产量和年产值估算全厂的计算负荷 已知全厂的年产量已知全厂的年产量A或年产值或年产值B，就可根据全厂的单，就可根据全厂的单位产量耗电量位产量耗电量a或单位产值耗电量或单位产值耗电

41、量b，求出全厂的全年耗，求出全厂的全年耗电量电量 Wa=Aa=Bb 求出全年耗电量后，即可根据下式求出全厂的有功计求出全年耗电量后，即可根据下式求出全厂的有功计算负荷为算负荷为 式中的式中的Tmax是工厂的年最大负荷利用小时。是工厂的年最大负荷利用小时。max30TWPa确定计算负荷的需要系数法确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？各适用哪些场合？ 什么叫计算负荷？什么叫计算负荷？为什么计算负荷通为什么计算负荷通常采用半小时最大常采用半小时最大负荷？正确确定计负荷？正确确定计算负荷有何意义？算负荷有何意义？ 如何将单相负如何将单相负荷简便地换算

42、荷简便地换算为三相负荷？为三相负荷？ 需要系数需要系数的含义是什的含义是什么？么？ 5已知线电压为已知线电压为380V的三相供电线路供电给的三相供电线路供电给35台小批台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较，其中较大容量的电动机有大容量的电动机有7.5kW1台，台，4kW3台，台，3kW12台。试台。试分别分别 用需要系数法和二项式系数法确定其计算负荷。用需要系数法和二项式系数法确定其计算负荷。6有一个机修车间，有冷加工机床有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量台，设备总容量为为150kW，电焊机，电焊机5台，共台，共15.5kW，利

43、用率只有，利用率只有65%，通风机通风机4台，共台，共4.8kW，车间采用，车间采用380/220V线路供电，线路供电，试确定该车间的计算负荷。试确定该车间的计算负荷。 在考虑变配电系统总计算负荷时，除了用电负荷所消耗的在考虑变配电系统总计算负荷时，除了用电负荷所消耗的电功率以外，变配电系统本身还要损耗一部分电功率，这是电功率以外，变配电系统本身还要损耗一部分电功率，这是因为因为供配电系统的电气设备和线路上存在着阻抗，当有电流供配电系统的电气设备和线路上存在着阻抗，当有电流通过时，则会产生相应的损耗。供配电系统中产生损耗较大通过时，则会产生相应的损耗。供配电系统中产生损耗较大的设备是变压器和输

44、电线路。的设备是变压器和输电线路。这部分功率损耗也是由变配电这部分功率损耗也是由变配电系统提供的。因此，要计入其计算负荷中。系统提供的。因此，要计入其计算负荷中。6.3.1 线路的电能损耗线路的电能损耗线路上全年的电能损耗用线路上全年的电能损耗用W表示，其计算公式为：表示，其计算公式为： 式中电流是通过线路的计算电流；式中电流是通过线路的计算电流；RWL是线路每相的电阻是线路每相的电阻值；值；是一个假想的时间，与是一个假想的时间，与Tmax和和cos有关。有关。wL2303RIWa 的物理含义：当线路或的物理含义：当线路或变压器中以最大计算电流流变压器中以最大计算电流流过过小时后所产生的电能损

45、小时后所产生的电能损耗，恰与全年流过实际变化耗，恰与全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗的电流时所产生的电能损耗相等。相等。 与与Tmax之间的关系如左图之间的关系如左图示。示。与与Tmax的关系可用公的关系可用公式表达为：式表达为： 87602maxT当当cos=1，且线路电压不变时，全年的电能损耗为，且线路电压不变时，全年的电能损耗为 ：876032maxwL230TRIWa6.3.2 变压器的电能损耗变压器的电能损耗变压器的电能损耗包括两个部分：变压器的电能损耗包括两个部分：一是由铁损引起的电能损耗：一是由铁损引起的电能损耗：876087600Fe1PPWa 上式表明：上式表明：只要

46、外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗只要外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗也固定不变，且近似于空载损耗也固定不变，且近似于空载损耗P0。 二是由铜损引起的电能损耗：二是由铜损引起的电能损耗：2k2cu2PPWa 由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率的平方成正比，且近似于短路损耗的平方成正比，且近似于短路损耗Pk。 因此，因此，变压器全年的电能损耗为：变压器全年的电能损耗为：20a218760kaaPPWWW6.3.3 工厂的功率因数和无功补偿工厂的功率因数和无功补偿1.工厂的功率因数工厂的功率因数瞬时功率因数瞬时功率

47、因数 瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：UIP3cos平均功率因数平均功率因数平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：2pq2q2PP)(11cosWWWWW式中式中WP是某一时间内消耗的有功电能；是某一时间内消耗的有功电能；Wq是某一时间内消耗的无是某一时间内消耗的无功电能。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要按月功电能。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要按月平均功率

48、因数的高低来调整。平均功率因数的高低来调整。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功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计算：算：3030cosSP2. 功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响一般交流供电线路中，大多数为电感性负载，致使功率因数偏低。一般交流供电线路中，大多数为电感性负载，致使功率因数偏低。当有功功率为一定值时，当有功功率为一定值时，cos 愈小（愈小（ 角愈大），其视在功率就愈角愈大），其视在功率就愈大，因而供电线路中的电流大，线路的损失（电压和有效功率损大，因而供电线路中的电流大，线路的

49、损失（电压和有效功率损耗）随之增大，不经济。耗）随之增大，不经济。供电设备（电源）的供电能力（容量）是用视在功率供电设备（电源）的供电能力（容量）是用视在功率S来表示的。来表示的。当供电设备的容量一定时，如果用户负载的功率因数过低，其无当供电设备的容量一定时，如果用户负载的功率因数过低，其无功功率就会过大，致使供电设备输出的有功功率减少，于是降低功功率就会过大，致使供电设备输出的有功功率减少，于是降低了供电设备的供电能力。了供电设备的供电能力。2. 功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响 当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈低，其供电线路的当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈

50、低，其供电线路的电流愈大，线路的电力损耗随之增加。电流愈大，线路的电力损耗随之增加。 功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，从而影响用电设备的正常运转。从而影响用电设备的正常运转。 发电机发出的功率是有限的，当无功功率增加时，有功功率下发电机发出的功率是有限的，当无功功率增加时，有功功率下降，发电机的效率降低。降，发电机的效率降低。 国家标准国家标准GB/T3485-1998评价企业合理用电技术导则评价企业合理用电技术导则中规中规定：定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数

51、未，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备备”。为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规。为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖定值时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采用励，即采用“高奖低罚高奖低罚”的原则。的原则。 3. 电力电容器电力电容器 电力电容器在电力系统中的作用电力电容器在电力系统中的作用由于电力系统中许多设备不仅要消耗有功功率，设备本身的电感由于电力系统中许多设备不仅要消耗有功功率，设备本身的电感

52、损失也要消耗无功功率，使系统的功率因数降低。如果把能损失也要消耗无功功率，使系统的功率因数降低。如果把能“发发出出”无功电力的电力电容器并接在负荷或供电设备上运行，那么，无功电力的电力电容器并接在负荷或供电设备上运行，那么，负荷或供电设备要负荷或供电设备要“吸收吸收”的无功电力正好由电容器的无功电力正好由电容器“发出发出”的的无功电力供给，从而起到无功补偿作用，这就是电力电容器在电无功电力供给，从而起到无功补偿作用，这就是电力电容器在电力系统中的主要作用。在电力线路两端并联上移相电容器，线路力系统中的主要作用。在电力线路两端并联上移相电容器，线路上就可避免无功电力的输送，以达到减少线路能量损耗

53、、减小线上就可避免无功电力的输送，以达到减少线路能量损耗、减小线路电压降，提高系统有功出力的效益，因此，移相电容器是提高路电压降，提高系统有功出力的效益，因此，移相电容器是提高电力系统功率因数的一种重要的电力设备。电力系统功率因数的一种重要的电力设备。 电力电容器部分型号表示电力电容器部分型号表示表表6-4 6-4 电力电容器部分型号表示电力电容器部分型号表示第一位第一位字母字母含义含义第二位第二位字母字母含义含义第三位第三位字母字母含义含义B标准标准D充氮单相充氮单相F复合介质复合介质Y移相用移相用W户外式户外式C串联用串联用Y油浸油浸S水冷水冷J均压均压T可调可调O耦合耦合L氯化联苯浸渍氯

54、化联苯浸渍C冲击放电冲击放电L滤波用滤波用B薄膜薄膜M脉冲用脉冲用D一般接地一般接地F防护用防护用R电容式电容式R电热电热4.4. 调相机调相机调相机在调相机在电力系统中的作用电力系统中的作用 大量的异步电动机和变压器需汲取大量的无功功率以供其励磁大量的异步电动机和变压器需汲取大量的无功功率以供其励磁之用，造成电网功率因数降低，致使发电机和输配电设备的作用之用，造成电网功率因数降低，致使发电机和输配电设备的作用不能充分发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至不能充分发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至影响输电的稳定性。影响输电的稳定性。 为此，在电网的受电端装设一些同步调相

55、机，用于改善电网的为此，在电网的受电端装设一些同步调相机，用于改善电网的功率因数。根据电网负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电功率因数。根据电网负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电流，可改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于流，可改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于1。此外此外,在长距离输电线路中，线路电压降随负载情况的不同而发生在长距离输电线路中，线路电压降随负载情况的不同而发生变化，如果在输电线的受电端装一台调相机，在电网负载加重时，变化，如果在输电线的受电端装一台调相机，在电网负载加重时，让其过励运行，减少输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少让其过励运行，减少

56、输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压降；在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的线路压降；在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。水平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。 调相机与电容器的比较调相机与电容器的比较a. a. 静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量的量的0.3%0.3%0.5%0.5%，调相机的有功功率损耗为额定容量的，调相机的

57、有功功率损耗为额定容量的1.5%1.5%5.5%5.5%。b. b. 电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。c. c. 补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以集中使用，又可以分散使用。以集中使用，又可以分散使用。d. d. 调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出无功功率又能吸收无功功率；电容器

58、可用分级调压，当网络电出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压降低时输出功率急剧下降，。压降低时输出功率急剧下降，。e. e. 调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起作用。作用。f. f. 调相机维护工作量大，电容器维护量小。调相机维护工作量大，电容器维护量小。调相机与电容器的比较调相机与电容器的比较a. a. 静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容静电电容器的最大优点是损耗小、效率

59、高，损耗约占本身容量的量的0.3%0.3%0.5%0.5%，调相机的有功功率损耗为额定容量的，调相机的有功功率损耗为额定容量的1.5%1.5%5.5%5.5%。b. b. 电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。c. c. 补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以集中使用，又可以分散使用。以集中使用，又可以分散使用。d. d. 调相机最大优点是装设励磁装置，能得到

60、均匀调压，既能发调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压降低时输出功率急剧下降，。压降低时输出功率急剧下降，。e. e. 调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起作用。作用。f. f. 调相机维护工作量大，电容器维护量小。调相机维护工作量大，电容器维护量小。5.5. 无功功率的补偿无功功率的补