第4章-负荷课件

第四章负荷4.1概述4.2曲线4.3换算4.4计算4.1.0说明4.1.1分类：用途、工作制、分级、分组4.1.2用途4.1.3工作制4.1.4分级4.1.5分组4.1

负荷概述1简称2负荷一章的目的4.1.0说明 为了方便，简称用电设备为用设、负载、负荷。用设着重于物质方面，负荷着重于功率、电流等物理量方面。负载、负荷是同义词。 为了方便，简称导线电缆为线缆。它包括了导线和电缆。1简称 目的在于：确定“计算电流”，进而

确定“线缆直径”。

线缆太粗：浪费； 线缆太细：过热，事故，重搞，更浪费。线缆的选择：宁粗勿细，不宜过粗。 所以，负荷计算是粗略的。2负荷一章的目的1按用途：电机、电灯、电焊、电炉。（四电）2按工作制：连续制、短时制、短周期制。（三制）3按相数：三相、单相。（两种相数）4按重要程度：一级、二级、三级。（三种等级）5按三同：用途、工作制、相数等三种特性都相同的负荷归为一组，称“用电设备组”，简称用电组、设备组、组。4.1.1负荷分类1电机（机）2电灯（光）3电焊（热）4电炉（热）5电解（化）4.1.2用途 广泛使用的水泵、油泵、通风机、空压机、球磨机、搅拌机等，一般均用三相交流电动机拖动。这些设备一般连续运行、负荷均匀、功率因数较高。 用于金属切削机床的电动机，多数连续运行、负荷变动、功率因数较低。 提升机、卷扬机、起重机、各型吊车等用的拖动电动机，断续运行、负荷变动、功率因数较低。1电机（电动机、马达） 电灯，也叫照明负荷，均为单相负荷，连续运行、功率因数高，一般为0.95~1。2电灯 电焊设备分为交流电焊机和直流电焊机两种。都是利用大电流通过被焊接工件的接触处产生很大热量使工件部分熔化，或产生电弧使工件部分熔化而实现焊接。 交流电焊机实际上是一种特殊变压器（电焊变压器），间歇工作、功率因数很低。 直流电焊机有两种方式取得电源：电动发电机组、半导体整流器。后者没有转动部分、效率高、造价低，是目前使用最广泛的直流电焊机。直流电焊机工作时功率因数较高。3电焊 工业用电炉可分为电阻炉、感应炉和电弧炉等3种。 电阻炉多用于加热金属或对金属进行热处理，负荷较稳定、功率因数高。 感应炉由变频装置供电，熔炼时由于炉料的变化将引起负荷波动，功率因数很低。 电弧炉基本上为阻性负载，负荷较稳定、功率因数很高。4电炉

5电解：略1连续制2短期制3周期制4.1.3工作制 特点：长时间、连续运行。其负荷有的比较稳定，有的波动较大。1连续制 特点：工作时间很短、停歇时间很长。 如：水闸用电动机，机床上某些辅助电动机(如进给电动机)等。2短期制 特点：时而工作、时而停歇，如此反复；工作周期一般不超过10min。称之为短周期工作制，简称周期制。 如：吊车电动机和电焊变压器等。 为表示其反复短时工作的情况，用它们在一个工作周期里的工作时间与整个周期时间的百分比来描述，这比值称为暂载率或负荷持续率(ɛ)，计算公式如下：3周期制式中ɛ—持续率

T—工作周期；

t—工作时间；

t0—停歇时间。 用电设备的工作制会影响用电负荷。所以在进行工厂电力负荷计算时，对不同暂载率的周期工作制设备的容量，需按规定进行换算。3续11一级2二级3三级4.1.4负荷分级 定义：停电会致人身伤亡、或重大政经损失的负荷，为一级负荷。

供电要求：一级负荷应由两个独立电源供电。一级负荷中特别重要者，有时还要增设应急电源，如蓄电池、柴油发电机组等。1一级负荷 定义：停电会致较大政经损失的负荷，为二级负荷。

供电要求：二级负荷应由两回线路供电。当负荷较小或地区供电条件困难时，也可由一回6kV及以上电压的专用架空线供电。2二级负荷 定义：不属于一、二级的负荷，为三级负荷。

供电要求：三级负荷对供电电源无特殊要求。3三级负荷定义：用途、工作制、相数等三种特性都相同的负荷归为一组，称“用电设备组”，简称用电组、设备组、组。举例：常见设备组如： 小批生产金属冷加工机床电动机组、 大批生产金属冷加工机床电动机组，等。4.1.5负荷分组4.2.1定义4.2.2分类4.2.3画法4.2.4参数4.2负荷曲线 负荷曲线：负荷随时间变化的曲线。 纵坐标表示负荷，横坐标表示时间。4.2.1负荷曲线的定义按空间范围分：全厂负荷曲线、 车间负荷曲线、 设备负荷曲线。按功率性质分：有功负荷曲线、 无功负荷曲线。按时间范围分： 年负荷曲线、 月负荷曲线、 日负荷曲线、 班负荷曲线。4.2.2负荷曲线的分类 这里介绍日负荷曲线、年负荷曲线的画法。其它曲线的画法不难类似得到。1日负荷曲线画法2年负荷曲线画法4.2.3负荷曲线的画法1日负荷曲线画法 在一天内每隔1小时读一有功功率，从而得一点。描点连线，即得日负荷曲线。 负荷曲线下面的面积表示该负荷所消耗的电能。为计算方便，负荷曲线多绘成阶梯形。即假定在每个时间间隔中负荷是保持其平均值不变的，见下页图。 显然，时间间隔越小，越能表示出负荷变化的实际情况。目前绘制负荷曲线采用的时间间隔△t一般为半小时，测量△t时间内的电能消耗除以△t，得到△t时间内有功或无功功率的平均值，据此绘成负荷曲线。1续11续2

年负荷曲线简称年曲线，日负荷曲线简称日曲线。 年曲线横坐标是0到全年的小时数，8760小时，纵坐标是负荷的千瓦数。 日曲线是按时间先后顺序（横标顺序）画的。 年曲线是按功率大小顺序（纵标顺序）画的-----自左至右功率渐降。如下页所示。 所以，年日曲线，顺序不同。2年负荷曲线画法2续1

年曲线的画法如下：Step1作一条冬天的阶梯日曲线，见后；Step2作一条夏天的阶梯日曲线，见后；Step3画第一阶梯。找到两条日曲线上的最高阶梯。读出该阶梯的宽度w和高度h。以（days*W，h）为（宽度，高度）在年坐标系上画出第一阶梯。最高阶梯位于冬日曲线上时，days=165；否则days=200。Step4画第二阶梯。找到两条日曲线上的次高阶梯。类似地，画出第二阶梯。2续2 如果某阶梯同时位于冬、夏两日曲线上，则days=200+165=365。Step4依次画出年曲线的所有阶梯。2续31峰值负荷2皆峰时间-----年最大负荷利用小时数3平均负荷4均峰比------平均负荷系数4.2.4负荷曲线的参数 年曲线上的最大负荷称为峰值负荷。

由于绘制日曲线采用的时间间隔为半小时，所以峰值负荷就是半小时最大负荷，记为P30。它是消耗电能最多的半小时的平均功率。1峰值负荷 年曲线所围曲边梯形的面积除以峰值负荷所得时间，称为皆峰时间，亦称“年最大负荷利用小时数”。记为Tmax。显然，它小于8760小时。

2皆峰时间-----年最大负荷利用小时数 年曲线的平均值称为平均负荷。3平均负荷 平均负荷与峰值负荷的比值称为平均负荷系数，简称均峰比。记为KL。

4均峰比------平均负荷系数4.3.1概述4.3.2单三换算4.3.3暂载率换算4.3负荷换算1为什么要进行单-三换算？2单-三换算的原则3为什么要进行暂载率换算？4暂载率换算原则4.3.1负荷换算概述 工厂以三相设备为主，单相设备为辅。确定供电容量时，是以三相容量为口径。所以，单相容量应换算到三相容量。 口径就是标准的意思。 单相容量换算到三相容量后的容量，称等效容量。1为什么要行单-三换算？ 最大线电流相等。2单-三换算原则 周期制设备的铭牌容量PN是对应标称暂载率εN的。实际暂载率是多种多样的。为了计算方便，统一换算到某一规定的暂载率。 实际暂载率ε与εN不同时，实际容量Pe与铭牌容量PN就不同。3为什么要行暂载率换算？ 发热相等。4暂载率换算原则1什么情况下不用换算？2单相容量分布原则3单相设备接于相电压时的单三换算4单相设备接于同一线电压时的单三换算4.3.2单三换算 单相设备总容量小于三相设备总容量的15%。1什么情况下不用换算？ 尽量三相均布。2单相容量分布原则 根据单三换算原则----最大线电流相等，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以3，便求得其等效容量。3单相设备接于相电压时的单三换算4单相设备接于同一线电压时的单三换算P3是等效容量，P1是单相容量。证明：单相设备产生的线电流：等效三相设备产生的线电流： 根据最大线电流相等原则，I1=I3，得到：1暂载率换算公式2暂载率换算约定4.3.3暂载率换算电流I通过电阻R的设备在t时间内产生的热量为I2Rt。故，设备发热相同时有1暂载率换算公式同一电压下，设备容量：即，设备容量与负荷暂载率的平方根成反比。设εN对应PN，从εN换算到ε，换算公式为： 电焊机统一换算到100%的暂载率，吊车统一换算到25%的暂载率。2暂载率换算约定4.4.1概述4.4.2计算负荷4.4.3需要系数法4.4.4无功补偿后全厂计算负荷的计算4.4负荷计算负荷计算的目标：求计算负荷。负荷计算的方法：需要系数法。4.4.1负荷计算概述1定义2用途3分类4计算负荷的不可求性4.4.2计算负荷 定义：半小时年荷曲线上的峰值负荷称为计算负荷。记为P30。

为什么是“半小时”？ 答：线缆直径按温升条件确定。导体通过电流达到稳定温升的时间大约为3-4τ(τ为发热的时间常数)，而一般中小截面导线的τ都在10min以上，也就是说载流导体大约经半小时(30min)后可达到稳定温升值。所以“计算负荷”必须以半小时负荷曲线为依据。1计算负荷的定义确定线缆直径。2计算负荷的用途计算负荷包括： 有功计算负荷、 无功计算负荷、 视在计算负荷、 电流计算负荷。其中，电流计算负荷常称计算电流。3计算负荷的分类 工厂用电设备多种多样，工艺过程多种多样，工作制多种多样，要准确算出最大负荷的大小是不可能的。4计算负荷的不可求性1定义2涵义3作用4特点5应用1：用于单组6应用2：用于多组4.4.3需要系数法 需要系数定义式： 需要系数计算式：虽然给出了计算式，但需要系数并不通过计算得出，而是查表得出。但是，通过计算式可以知道需要系数的具体涵义。详见下页。1需要系数的定义KSYN同时系数、KLOAD负载系数、ηEQAV设备平均效率、ηWLAV线路平均效率。 需要系数为何具有求取计算负荷的作用呢？这是因为需要系数具有如下内涵：1）它考虑了设备们未必同时运行（同时系数）。2）它考虑了设备运行时未必满负荷（负荷系数）。3）它考虑了额定功率与换后容量的关系（换算）。4）它考虑了额定功率与输入功率的关系（效率）。 总之，需要系数是个箱，什么都被往里装。而且，需要系数还是一个黑箱----需要系数没有一个准确值，因为箱子里面有些东西根本看不清楚-----同时系数、出力系数很难确定。2需要系数的涵义由需要系数定义可知由上式可知，需要系数的作用在于求取计算负荷。3需要系数的作用这就注定了计算负荷只能是一个经验值。然而经验值也有一个更好、更坏的问题。且看需要系数的特点。3续1（1）优点用需要系数来求计算负荷，很简便。（2）缺点需要系数Kd被看作一个与设备的多少、容量差别悬殊等都无关的固定值，这样考虑是不全面的。事实上，只有当设备台数足够多、总容量足够大、无特大型用电设备时，查表得出的Kd才较接近实际。4需要系数法的特点 用于单组的需要系数法的四个公式：P30—有功计算负荷Q30—无功计算负荷S30—视在计算负荷I30—计算电流∑Pe—该组的