供配电系统的负荷计算课件

第一节工厂的电力负荷与负荷曲线一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求二.工厂用电设备的工作制三.负荷曲线及有关物理量第一节工厂的电力负荷与负荷曲线一.工厂电力负荷的分级及1一、负荷的基本概念学习内容：1.什么是负荷？为什么负荷计算？负荷计算内容4.电力负荷的类型一、负荷的基本概念学习内容：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。

什么是负荷？“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或3供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）继电保护整定选择仪表量程安排供电方案及系统运行方式为什么要进行负荷计算？所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的基础。工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷（安装容量）：在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，应首先计算出全部设备的实际负荷。供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）为什么要进行负荷43.负荷计算的主要内容（1）求计算负荷：即正常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。（选择设备）（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。（校验设备）（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等。（节能措施）3.负荷计算的主要内容（1）求计算负荷：即正常工作时的实际5按用途可分为：照明负荷和动力负荷按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）电力负荷（设备）按工作制的分类长期连续工作制短时工作制

（这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。）断续周期工作制4.电力负荷的类型按用途可分为：照明负荷和动力负荷4.电力负荷的类型6①生产加工机械的拖动设备；②电焊、电镀设备；③电热设备；④照明设备。

1、工厂常用用电设备类型二、工厂用电设备的工作制①生产加工机械的拖动设备；1、工厂常用用电设备类型二、工厂用7

生产机械的拖动设备

机床设备起重运输设备功能

金属切削金属压力加工功能

起吊搬运物料运输客货车床铣床刨床钻床磨床组合机床镗床冲床锯床剪床砂轮机吊车行车输送机电梯自动扶梯生产机械的拖动设备生产机械的拖动设备机床设备起重运输设备功能功能车床8

电焊和电镀设备

电焊设备电焊机的工作特点是：（1）工作方式呈一定的周期性，工作时间和停歇时间相互交替。（2）功率较大。（3）功率因数很低。（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。电焊和电镀设备电焊设备电焊机的工作特点是：9电镀设备的工作特点是：（1）工作方式是长期连续工作的。（2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。（3）容量较大，功率因数较低。

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。电镀设备电镀设备的工作特点是：电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零10

电热设备

电热设备的工作特点是：（1）工作方式为长期连续工作方式。（2）电力装置一般属二级或三级负荷。（3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。电阻加热炉电弧炉感应炉其它电热设备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电热设备电热设备的工作特点是：电阻加热炉电弧炉感应炉其11

照明设备

常用照明设备白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。

照明设备的工作特点：（1）工作方式属长期连续工作方式。（2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的灯具功率因数均较低。（3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。照明设备常用照明设备照明设备的工作特点：122、工厂用电设备的工作制长期连续工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。

这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如起重机、电焊机、电梯等2、工厂用电设备的工作制长期连续工作制设备短时工作制设备断13（2－1）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。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）ε负荷持续率工作时间停歇时间（2－1）起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、614同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系例如某设备在时ε1的设备容量为P1,那么该设备在ε2时的设备容量P2为多少呢?这就需要进行“等效”换算,即按同一周期内相同发热条件来进行换算。

同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。在计算其15三、负荷曲线绘制及有关物理量1、什么是负荷曲线？电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学手段，可用来预测负荷变化趋势。2、负荷曲线用途确定系统运行方式安排供电计划安排设备检修计划三、负荷曲线绘制及有关物理量1、什么是负荷曲线？16（1）按负荷性质分有功负荷曲线无功负荷曲线（2)按负荷变动的时间分日负荷曲线(24h)（冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线）年负荷曲线（8760h）月负荷曲线（3）按负荷对象分工厂的负荷曲线车间的负荷曲线某类设备的负荷曲线3、负荷曲线分类（1）按负荷性质分3、负荷曲线分类174、日负荷曲线的绘制24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变绘制的方法（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。(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。意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。4、日负荷曲线的绘制24小时内负荷随时间的变化，随季节、18日负荷曲线的绘制

负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kvar）。日有功负荷曲线依点连成的负荷曲线梯形负荷曲线日负荷曲线的绘制负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标19年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年负荷持续时间曲线。

年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。年负荷持续时间曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。需借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。5、年负荷曲线：代表用户全年（8760h)内用电负荷变化规律（又称年每日最大负荷曲线）年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年负荷持续时间曲线。5、年20年负荷曲线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8760h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耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。这种曲线的负荷从大到小依次排列专用来确定经济运行方式用的年负荷曲线年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷21图2-2年负荷持续时间曲线的绘制a)夏日负荷曲线b)冬日负荷曲线c)年负荷持续时间曲线绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐标最大值为8760h）图2-2年负荷持续时间曲线的绘制绘制方法：从夏季日负荷曲22年最大负荷Pmax也称为半小时最大负荷P30

年负荷持续时间曲线上的最大负荷，它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。(不是偶然出现，一年至少2-3次）年最大负荷利用小时Tmax（假想时间）(用电负荷均衡性标志，越大越好)假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。6、与负荷曲线及其计算的物理量一班制工厂Tmax约为1800～3000h，两班制工厂Tmax约为3500～4800h,三班制工厂Tmax约为5000～7000h，居民用户Tmax约为1200～2800h。它与工厂的生产班制有关

年最大负荷Pmax也称为半小时最大负荷P306、与负荷曲线23供配电系统的负荷计算课件24平均负荷Pav和年平均负荷

平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率

年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。Wa表示全年实际消耗的电能

时间t内消耗的电能为Wt

平均负荷Pav和年平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间t内平25负荷系数:又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即有时也用α表示有功负荷系数，用β表示无功负荷系数。一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82

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P和设备额定容量PN之比值，即它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。

负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。负荷系数:又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有26第二节三相用电设备组计算负荷的确定

计算负荷(calculatedload)，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。计算负荷---等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应相等。

计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷Pmax）作为计算负荷。第二节三相用电设备组计算负荷的确定

计算负荷(ca27负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。P30----负荷的有功计算负荷(单位kW)

Q30----负荷的无功计算负荷(单位kvar)

S30----负荷的视在计算负荷(单位kVA)

I30----负荷的计算电流(单位A)

负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，28负荷计算统计方法一、估算法确定计算负荷1.单位产品耗电量法估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、二项式法等负荷计算方法。已知某车间或企业的年产量A和每一产品的单位耗电量a,则企业全年电能Wa为：

Wa=a·A有功计算负荷为：负荷计算统计方法一、估算法确定计算负荷1.单位产品耗电量29需要系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。二、按需要系数法确定计算负荷2.车间生产面积负荷密度法已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标ρ（kW/m2）时，车间平均负荷为：

Pav=ρ·S负荷密度指标查表，S表示车间面积。

需要系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来二、按需要系数法30(一)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的半小时最大负荷P30，如下图所示。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PN之和，即Pe

＝ΣPN。而设备的额定容量PN

是设备在额定条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(一)基本公式31需要系数法—需要系数需要系数同时系数K∑：并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用负荷系数KL：并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行电气设备的平均效率ηe：电气设备额定功率与输入功率不一定相等

注：工程实际中，很难通过Kd的表达式来求得需要系数，一般都是通过查表求得其经验值线路的平均效率ηW1

：考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同需要系数法—需要系数需要系数同时系数K∑：并非供电范围内的所32

由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数，用Kd表示。

需要系数Kd

由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设33需要系数法

需要系数法需要系数用电设备组所有设备容量之和每组用电设备的设备容量需要系数法需要系数法需要系数用电设备组所有设备容量之和每34表1各用电设备组的需要系数Kd及功率因数用电设备组名称

需要系数Kd

二项式系数

最大容量设备台数

功率因数ab小批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床

0.16～0.20.18～.250.25～0.30.3～0.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通风机、水泵、空压机

0.7～0.80.650.2550.80.75非联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械0.5～0.60.65～0.70.40.60.20.2550.750.750.880.88锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车铸造车间吊车0.1～0.150.15～0.250.060.090.20.3330.50.51.731.73表1各用电设备组的需要系数Kd及功率因数用电设备组名称35自动装料电阻炉非自动装料电阻炉小型电阻炉、干燥箱0.75～0.80.65～0.750.70.70.70.70.30.3—

22—

0.950.951.00.330.330高频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）电弧熔炉0.80.80.9———

———

———

0.60.350.871.332.680.57点焊机、缝焊机对焊机0.350.35——

——

——

0.60.71.331.02自动弧焊变压器单头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器0.50.350.4———

———

———

0.40.350.352.292.682.68厂房、办公室、实验室照明变配电室、仓库照明生活照明室外照明0.8～10.5～0.70.6～0.81————

————

————

1.01.01.01.00000自动装料电阻炉0.75～0.80.70.320.950.3336需要系数法求解用电设备组的计算负荷（1）对1~2台用电设备宜取

(2)用电设备组的计算负荷

有功计算负荷：

无功计算负荷：

视在计算负荷：

计算电流：

需要系数法求解用电设备组的计算负荷（1）对1~2台用电设备宜37例2-1

解此机床组电动机的总容量为

例2-1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3kW17台，7.5kW3台，4kW8台，1.5kW10台。试用需要系数法确定其计算负荷。

查表1“小批生产的金属冷加工机床电动机”项得Kd＝0.2、cosφ＝0.5、tanφ＝1.73。因此可得Pe＝＝7.5kW×3＋4kW×8＋3kW×17＋1.5kW×10=120.5kW例2-1解此机床组电动机的总容量为例238通过上例看出：（1）如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际上是该车间的低压进线的计算负荷。（2）计算某一个设备组设备容量的方法，为多组设备的计算提供基础。通过上例看出：39（二）设备容量的计算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铭牌额定功率之和，即

Pe=PN

2.断续工作制的用电设备

断续工作制的设备容量是指不同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。（二）设备容量的计算1.长期工作制和短期工作制的用电设备40对电焊机设备，应统一换算到ε=100%，换算公式为：

（3-3）

电焊机设备设备铭牌额定容量设备铭牌功率因数对电焊机设备，应统一换算到ε=100%，换算公式为：（3-41对起重电动机应统一换算到ε=25%，换算公式为：（3－2）起重电动机(吊车电动机)换算后设备容量（换算前）设备铭牌额定功率设备铭牌暂载率对起重电动机应统一换算到ε=25%，换算公式为：（3－2）422.需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大,

因此,计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。

例如机修车间的代表性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，应属于热加工机床。再如起重机，行车，电葫芦，卷扬机等，实际上都属于吊车类。注意点：1.需要系数一般比较低，宜适当取大。3.设备容量不含备用设备的容量，而且此容量的计算与设备工作制有关。2.需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大,因此,计43

在确定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。(三)多组用电设备计算负荷的确定对车间干线，取，

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，取

(2)由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的44应用范围

KΣ

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

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0确定配电所母线的最大负荷

负荷小于5000kW

计算负荷小于5000~10000kW

计算负荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8表2需要系数法的同时系数KΣ

值应用范围KΣ确定车间变电所低压线路最大负荷45总的有功计算负荷：

总的无功计算负荷：

总的视在计算负荷：

总的计算电流：

多组用电设备的计算负荷注意：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K∑来计算。总的有功计算负荷：多组用电设备的计算负荷注意：总的视在计46

例2-2

某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台，4kW3台，2.2kW7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。

解：先求各组的计算负荷

(1)金属切削机床组查附录表1，取故

(2)通风机组查附录表1，取故(3)电阻炉查附录表1，取故

因此总的计算负荷为（取）

例2-2某机修车间380V线路上，接有金4734.522.718.513.1

取19.113.85523车间总计01.4010.721电阻炉31.82.40.750.80.832通风机217.3101.730.50.25020切削机床1计算负荷

需要系数容量台数n设备名称序号表2-1例2-2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，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。34.522.718.513.148例2-3某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA，），车间有吊车1台11kW，），试计算此车间的计算负荷。

例2-3某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共249解：（1）金属切削机床组的计算负荷查表1取需要系数和功率因数为：所以，有Pe＝＝10.5kW×4＋7.5kW×8＋5kW×8＝142kW解：（1）金属切削机床组的计算负荷所以，有Pe＝50（2）电焊机组的计算负荷查表1取需要系数和功率因数为：（2）电焊机组的计算负荷51（3）吊车组的计算负荷查表取需要系数和功率因数为（3）吊车组的计算负荷52（4）全车间的总计算负荷根据表2-8，取同时系数，所以全车间的计算负荷为：

（4）全车间的总计算负荷53

一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，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∑p、K∑q均为0.9）。

例2-4(练习)一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动54

解:(1)冷加工机床：查表1可得Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73Pca1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQca1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pca2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQca2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar

解:55

(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量

Pca3=Pe3=2kWQca3=0(4)车间计算负荷：

Pca=K∑p(Pca1+Pca2+Pca3)=0.9(10+1.92+2)=12.53

(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量56例2-5

某380V线路上，接有水泵电动机（15kW以下）30台共205kW，另有通风机25台共45kW，电焊机3台共10.5kW（ε=65%）。试确定线路上总的计算负荷。

解先求各组用电设备的计算负荷Q

301＝P301tanφ＝164kW×0.75=123kvar1．水泵电动机组查表1得Kd=0.7~0.8(取0.8），cosφ＝0.8，tanφ＝0.75，因此2.通风机组查表1得Kd=0.7~0.8（取0.8），cosφ=0.8,tanφ=0.75,因此

P302=0.8×45kW=36kWQ302=36kW×0.75=27kvarP30(1)=Kd1Pe1＝0.8×205kW=164kW例2-5某380V线路上，接有水泵电动机（15kW以下）3573.电焊机组查表1得Kd=0.35，cosφ=0.35，tanφ=2.68。

P303=0.35×8.46kW=2.96kW

P30＝0.95×(164＋36＋2.96)kW=192.81kWQ30＝0.97×(123+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取K∑p＝0.95，K∑q＝0.97

）为

S30==246.26kVAI30=246.26kVA/(×0.38kV)=374.2AQ303=2.96kW×2.68=7.94kvar

在ε＝100%下的设备容量：Pe=10.5

=8.46kW。3.电焊机组查表1得Kd=0.35，co58式中bPe(二项式第一项)表示设备组的平均功率，其中Pe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；cPx(二项式第二项)表示设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x台最大容量的设备总容量；b、c是二项式系数。附录表1中也列有部分用电设备组的二项式系数b、c和最大容量的设备台数x值，供参考。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少于附录表1中规定的最大容量设备台数x的2倍，即n<2x

时，其最大容量设备台数x宜适当取小，建议取为且按“四舍五入”修约规则取其整数[文献32]。例如某机床电动机组只有7台时，则其最大设备台数取为x=n/2=7/2≈4。如果用电设备组只有1~2台设备时，则可认为P30=Pe。对于单台电动机，则P30=PN/η，这里PN为电动机额定容量，η为其额定效率。在设备台数较少时，值也宜适当取大。由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均负荷，而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以二项式法比较适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷。但是二项式系数b、c

和x

的值，缺乏充分的理论依据，而且只有机械工业方面的部分数据，从而使其应用受到一定的局限。

(一)基本公式二项式法的基本公式是

(2-21)

三.按二项式法确定计算负荷式中bPe(二项式第一项)表示设备组的平均功率，其中Pe是59

比较例2-1和例2-3的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果稍大，特别是在设备台数较少的情况下。供电设计的经验说明，选择低压分支干线或分支线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜。我国建筑行业标准JGJ/T16-1992《民用建筑电气设计规范》也规定：“用电设备台数较少、各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法。”

例2-3试用二项式法来确定例2-1所示机床组的计算负荷。解：由附录表1查得。

设备总容量(见例2-1)为

X台最大容量的设备容量为因此按式（2-21）可求得其有功计算负荷为

按式（2-11）可求得其无功计算负荷为按式（2-12）可求得其视在计算负荷为按式（2-13）可求得其计算电流为

例2-1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3kW17台，7.5kW3台，4kW8台，1.5kW10台。试用需要系数法确定其计算负荷。

比较例2-1和例2-3的计算结果可以看出，按二60

关于总的视在计算负荷S30

和总的计算电流I30，仍按式（2-19）和式（2-20）计算。为了简化和统一，按二项式法计算多组设备的计算负荷时，也不论各组设备台数多少，各组的计算系数b、c、x和等，均按附录表1所列数值。例2-4试用二项式法确定例2-2所述机修车间380V线路的计算负荷。解：先求各组的bPe和cPx(1)金属切削机床组查附录表1，取故，

(2)通风机组查附录表1，取，故，

(3)电阻炉查附录表1，取，故，(二)多组用电设备计算负荷的确定采用二项式法确定多组用电设备总的计算负荷时，也应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素，但不是计入一个同时系数，而是在各组设备中取其中一组最大的有功附加负荷(cPx)max，再加上各组的平均负荷bPe，由此求得其总的有功计算负荷为

(2-22)

总的无功计算负荷为

(2-23)式中为最大附加负荷(cPx)max的设备组的平均功率因数角的正切值。

例2-2

某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台，4kW3台，2.2kW7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。关于总的视在计算负荷S30和总的计算电流I61

以上各组设备中，附加负荷以cPx(1)为最大，因此总计算负荷为

按一般工程设计说明书要求，以上计算可列成表2-2所示电力负荷计算表。表2-2例2-4的电力负荷计算表(按二项式法)cb最大容量台数x总台数n52.134.328.6195523总计01.40100.70201电阻炉31.46+0.561.95+0.750.750.80.250.653352通风机212.1+15.07+8.681.730.50.40.1421.750520金属切削机床1计算负荷二项式系数容量设备台数用电设备组名称序号

比较例2-2和例2-4的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果较之按需要系数法计算的结果大得比较多，这也更加合理。以上各组设备中，附加负荷以cPx(162民用建筑负荷计算CivilBuilding’sloadcalculated

１）普通中小学负荷计算（需要系数法，插座100W/个，kd取0.6-0.9）２）多层住宅的负荷计算（需要系数法，插座100W/个，负荷不平衡时按最大相3倍计算，k∑：20户以下，取0.6以上；20-50户，取0.5-0.6;50-100户，0.4-0.5）３）)高层住宅的负荷计算（需要系数法和负荷密度法，kd取0.6-0.7,负荷密度：50-100V.A/m2）大酒店80V.A/m2，空调旅游宾馆100V.A/m2，豪华型旅游宾馆150V.A/m2民用建筑负荷计算63第三节单相用电设备组计算负荷的确定一、概述

单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。负荷的不平衡度第三节单相用电设备组计算负荷的确定一、概述负荷的不平衡度64

1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算

按最大负荷相所接单相设备的3倍计算：2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算

先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备容量和计算负荷，计算公式如下：

二、单相设备组等效三相负荷的计算按最大负荷相所接单相设备65等换算系数可查相间负荷换算为相负荷表总的等效三相计算负荷为为其最大有功负荷相的计算负荷的3倍：其中，等换算系数可查相间负荷换算为相负荷表总的等效三相计算负荷为为66供配电系统的负荷计算课件67例2-5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。其在线路上的连接情况为：电热干燥箱2台20kW接于A相，1台30kW接于B相，3台10kW接于C相；电加热器2台20kW分别接于B相和C相；对焊机3台14kW（ε=100%）接于AB相，2台20kW（ε=100%）接于BC相，1台46kW（ε=60%）接于CA相。试求该线路的计算负荷。例2-5某220/380V三相四线制线路上，装有220V单68解1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷查表2得Kd=0.7，cosφ=1，tgφ=0，因此只要计算有功计算负荷A相P30.A1=KdPeA=0.7×20×2=28kWB相P30.B1=KdPeB=0.7×(30×1+20×1)=35kWC相P30.C1=KdPeC=0.7×(10×3+20×1)=35kW2.对焊机的各相计算负荷查表2得Kd=0.35，cosφ=0.7，tgφ=1.02查相间功率换算表得cosφ=0.7时

pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8解1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷2.对焊机的各相69先将接于CA相的46kW（ε=60%）换算至ε=100%的设备容量，即

各相的设备容量为A相PeA=pAB-APAB+pCA-APCA=0.8×14×3+0.2×35.63=40.73kWQeA=qAB-APAB+qCA-APCA=0.22×14×3+0.8×35.63=37.74kvarB相PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB=0.8×20×2+0.2×14×3=40.4kWQeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB=0.22×20×2+0.8×14×3=42.4kvarC相PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC=0.8×35.63+0.2×20×2=36.5kWQeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC=0.22×35.63+0.8×20×2=39.84kvar各相的计算负荷为先将接于CA相的46kW（ε=60%）换算至ε=100%的设70A相P30.A2=KdPeA=0.35×40.73=14.26kWQ30.A2=KdQeA=0.35×37.74=13.21kvarB相P30.B2=KdPeB=0.35×40.4=14.14kWQ30.B2=KdQeB=0.35×42.4=14.84kvarC相P30.C2=KdPeC=0.35×36.5=12.78kWQ30.C2=KdQeC=0.35×39.84=13.94kvar2.各相总的计算负荷为（设同时系数为0.95）A相P30.A=K∑（P30.A1+P30.A2）=0.95×（28+14.26）=40.15kWQ30.A=K∑（Q30.A1+Q30.A2）=0.95×（0+13.21）=12.55kvarB相P30.B=K∑（P30.B1+P30.B2）=0.95×（35+14.14）=46.68kWQ30.B=K∑（Q30.B1+Q30.B2）=0.95×（0+14.84）=14.10kvarC相P30.C=K∑（P30.C1+P30.C2）=0.95×（35+12.78）=45.39kWQ30.C=K∑（Q30.C1+Q30.C2）=0.95×（0+13.94）=13.24kvarA相P30.A2=KdPeA=0.35×713.总的等效三相计算负荷为

因为B相的有功计算负荷最大，所以

P30mφ=P30B=46.68kW

Q30mφ=Q30B=14.10kvarP30=3P30mφ=3×46.68=140.04kWQ30=3Q30mφ=3×14.10=42.3kvarS30I30S303.总的等效三相计算负荷为S30I30S3072小结：单相用电设备组计算负荷的求解步骤1、分组计算各相用电设备的计算负荷；（若有接于线的又有接于相的，则先将接于线的换算到相来计算容量，再算其计算负荷）2、求各相的总的有功负荷和无功负荷3、总的等效三相计算负荷小结：单相用电设备组计算负荷的求解步骤1、分组计算各相用电73

第四节供配电系统的负荷计算一、工厂计算负荷的确定工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的基本依据，也是计算工厂功率因数和无功补偿容量的基本依据。(一)按需要系数法确定工厂计算负荷将全厂用电设备的总容量Pe（不计备用设备容量）乘上一个需要系数Kd，即得全厂的有功计算负荷，即(二)按年产量估算工厂计算负荷（见第2节）(三)按逐级计算法确定工厂计算负荷

逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。各级计算点的选取，一般为各级配电箱（屏）的出线和进线、变电所低压出线、变压器低压母线、高压进线等处。第四节供配电系统的负荷计算一、工厂计算负74供配电系统的负荷计算课件75逐级计算法计算全厂计算负荷的求解步骤1、用电设备组的计算负荷（如图中P30(6)）目的：用于选择车间配电干线以及干线上的电气设备2、车间变电所二次侧的计算负荷（如图中P30(3)）---------多组用电设备的计算负荷目的：选择变压器容量和台数3、车间变压器一次侧的计算负荷（如图中P30(2)）-------考虑变压器损耗目的：选择高压配电线及其上的电气设备（开关、熔断器等）4、配电所进线的计算负荷（如图中P30(1))目的:选择配电所进线和相应的电气设备逐级计算法计算全厂计算负荷的求解步骤1、用电设备组的计算负荷761.求各用电设备的设备容量用需要系数法逐级计算;2.在配电点要考虑同时系数;3.在变压器的安装处要考虑变压器的损耗,线路中的损耗原则可不考虑;新型低损耗电力变压器如S9、SC9等的功率损耗可按下列简化公式近似计算4.在并联电容安装处，要考虑补偿容量。有功损耗无功损耗注意点：有功损耗无功损耗注意点：77如下图，变电所低压母线的视在计算负荷为

变电所高压侧计算负荷为低压母线的计算负荷加上变压器的损耗，即P30.(1)=P30.(2)+ΔPT；Q30.(1)=Q’30.(2)+ΔQTP30.(1)P30.(2)如下图，变电所低压母线的视在计算负荷为变电所高压侧计78

例2-6某工厂有一个35/10kV总降压变电所，分别供电给1＃～4＃车间变电所及4台冷却水泵用的高压电动机（PN＝4×300kW、Kd＝0.8、cosφ＝0.8），10kV母线上接有2700kvar无功补偿电容器组。已知1＃～4＃车间变电所10kV侧计算负荷分别为：1＃为1430kW＋j1230kvar；2＃为1350kW＋j1200kvar；3＃为1260kW＋j1030kvar；4＃为960kW＋j750kvar。试计算该总降压变电所35kV侧计算负荷及功率因数大小（取K∑=0.9）。

例2-6某工厂有一个35/10kV总降压变电所，79解：（1）求10kV母线计算负荷1＃车间变电所P301＝1430kW，Q301＝1230kvar2＃车间变电所P302＝1350kW，Q302＝1200kvar3＃车间变电所P303＝1260kW，Q303＝1030kvar4＃车间变电所P304＝960kW，Q304＝750kvar高压电动机组P305＝Kd

PN=0.8×4×300kW＝960kW

Q305＝P305tanφ=960×0.75＝720kvar

10kV母线计算负荷

=0.9×（1430+1350+1260+960+960）＝5364kW＝0.9×(1230+1200+1030+750+720)－2700＝1737kvar解：（1）求10kV母线计算负荷1＃车间变电所P380（2）求35kV侧计算负荷变压器损耗ΔPT≈0.01S30＝0.01×5638＝56.38kWΔQT≈0.05S30＝0.05×5638＝281.9kvar35kV侧计算负荷

P30.1=P30.2+ΔPT＝5364+56.38＝5420.4kW

Q30.1=Q30.2+ΔQT＝1737+281.9＝2018.9kvar

（2）求35kV侧计算负荷变压器损耗ΔPT≈0.0181某用户供电系统结构和负荷数据如下图所示，按照需要系数法，各级负荷计算如下。图2-4负荷计算示例图例2-7某用户供电系统结构和负荷数据如下图所示，按照需要系数法，各级82解(1)通风机通风机：PN=29kW，查表得Kd＝0.85和tan=0.75，于是（2）高频加热设备高频加热设备：PN=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是（3）机加工车间冷加工机床：PN=50kW，查表得Kd=0.16和tan=1.73；热加工机床：PN=92kW，查表得Kd=0.25和tan=1.33；于是1.用电设备组的负荷计算解(1)通风机（2）高频加热设备（3）机加工车间1.用电设83（4）点焊机点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是取1＃变电所各组负荷的同期系数为：K

=0.90，于是2.1＃变电所低压侧计算负荷（4）点焊机取1＃变电所各组负荷的同期系数为：K=0.984采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数cos=0.93，则补偿后变压器低压侧计算负荷为108kW+j30kvar，S30=112kVA。1＃变电所变压器损耗按下式估算：1＃变电所高压侧计算负荷为：3.低压集中补偿容量的计算4.变电所高压侧计算负荷采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数c85取全厂负荷的同期系数为：K

=0.90，于是5.全厂总计算负荷取全厂负荷的同期系数为：K=0.90，于是5.全厂总计算86

监测负荷用。(2)．平均功率因数调整电费用。(3)．最大负荷时的功率因数确定需要无功补偿容量用。(1)．瞬时功率因数

(四)工厂的功率因数、无功补偿及补偿后工厂的计算负荷

1、工厂的功率因数监测负荷用。(2)．平均功率因数87瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数总功率因数指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值

P——功率表测出的三相有功功率读数；U——电压表测出的线电压读数；I——电流表测出的线电流读数。指某一规定时间段内功率因数的平均值指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数WP——有功电度表读数；Wq——无功电度表读数。

P30——工厂的有功计算负荷；S30——工厂的视在计算负荷。

指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数总功率88※功率因数降低后，无功功率增加，将带来以下不良后果：增加输电线路上的电能损耗设备容量不能充分利用线路电压损耗增大。※国家相关规定：我国有关规程规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，其它工厂则不得低于0.85。若达不到要求，则要提高功率因数。人工补偿无功功率提高自然功率因数提高功率因数（并联电容器）目前，供电部门征收电费，将用户的功率因数高低作为一项重要的经济指标※功率因数降低后，无功功率增加，将带来以下不良后果：※892、无功功率补偿

图2-9功率因数的提高与无功功率和视在功率变化的关系。式中，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量kvar值。附录表3列出了并联电容器的无功补偿率，可利用补偿前和补偿后的功率因数直接查得。在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC来确定电容器个数：要使功率因数由提高到，其容量为2、无功功率补偿图2-9功率因数的提高与无功功率和视90无功功率补偿Atoneforreactivepower无功功率补偿装置类型及装设Equipmentsofreactivepowercompensation’stypeandfix１）无功功率补偿装置类型①并联电容器补偿装置②同步补偿机③SVC静态无功功率补偿装置２）并联电容器组的装设位置（补偿方式）高压集中补偿低压集中补偿、低压就地补偿无功功率补偿91高压集中补偿低压集中补偿低压就地补偿高压集中补偿的补偿区未补偿区低压集中补偿的补偿区未补偿区低压就地补偿的补偿区未补偿区并联电容器在工厂供电系统中的装设位置和补偿效果高压集中补偿低压集中补偿低压就地补偿高压集中补偿的补偿区未补92高压集中补偿电容器组的接线高压集中补偿电容器组的接线93低压集中补偿电容器组的接线低压集中补偿电容器组的接线94

感应电动机旁就地补偿的低压集中补偿电容器组的接线压集中补偿电容器组的接线95

例某用户10kV变电所低压计算负荷为800kW＋580kvar。若欲使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。解：（1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数

（2）确定无功补偿容量

＝800×(tanarccos0.810－tanarccos0.92)＝238.4kvar例某用户10kV变电所低压计算负荷为800

（3）选择电容器组数及每组容量初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量qN.30=20kvar。取12组补偿后的视在计算负荷

减少118.8kVA。（3）选择电容器组数及每组容量初选BSMJ0.4-20-3例2-6某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800kvar。为了使工厂变电所高压侧的功率因数不低于0.9，如在低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有何变化？解：(1)补偿前应选变压器的容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为主变压器容量的选择条件为SNT>S30(2)，因此在未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kVA（参看附录表5）。这时变电所低压侧的功率因数为(2)无功补偿容量按规定变电所高压侧的，考虑到变压器的无功功率损耗ΔQT

远大于其有功损耗ΔPT

，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应略高于0.9，这里取。要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为

取例2-6某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电98(3)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因此补偿后变压器容量可改选为800kVA，比补偿前容量减少450kVA。变压器的功率损耗为

变电所高压侧的计算负荷为补偿后工厂的功率因数为，满足要求。由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使工厂取得可观的经济效果。(3)补偿后的变压器容量和功率因数99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（2-35）所示。工厂年耗电量较精确的计算，可利用工厂的有功和无功计算负荷P30与Q30，即年有功电能消耗量年无功电能消耗量式中α为年平均有功负荷系数，一般取0.7~0.75；β为年平均无功负荷系数，一般取0.76~0.82；Tα

为年实际工作小时数，按每周五个工作日计，一班制可取2000h，两班制可取4000h，三班制可取6000h

。

例2-7假设例2-6所示工厂为两班制生产，试计算其年电能消耗量。解：按式（2-47）和式（2-48）计算，取可得工厂年有功耗电量为工厂年无功耗电量为

二.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算，如前100尖峰电流（peakcurrent）是指持续时间1~2s的短时最大电流。尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自启动条件等。用电设备尖峰电流的计算

(一)单台用电设备尖峰电流的计算单台用电设备的尖峰电流就是其启动电流（startingcurrent），因此尖峰电流为式中IN

为用电设的备额定电流；Ist

为用电设备的启动电流