电力负荷计算培训课件

用户有各种用电设备，它们的工作特征和重要性各不相同，对供电的可靠性和供电的质量要求也不同。因此，应对用电设备或负荷分类，以满足负荷对供电可靠性的要求，保证供电质量，降低供电成本。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章1.5电力负荷

我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级。1．一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者；中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷。

一级负荷应由两个独立电源供电。所谓独立电源，就是当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。在一级负荷中的特别重要负荷，除上述二个独立电源外，还必须增设应急电源。1.5.1按对供电可靠性要求的负荷分类第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2．二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。二级负荷应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。

3．三级负荷三级负荷为不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章1.5.2按工作制的负荷分类

1.连续工作制负荷

连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。

2.短时工作制负荷

短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设备。其运行特点为工作时其温度达不到稳定温度，停歇时其温度降到环境温度，此负荷在用电设备中所占比例很小。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章3.反复短时工作制负荷

反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行的设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度。如起重机、电梯、电焊机等。

反复短时工作制负荷可用负荷持续率（或暂载率）ε来表示。

（1-9）式中，tw为工作时间，to为停歇时间，T为工作周期。

小结

本章介绍了电力系统和供配电系统的概念，讲述了电能的质量指标和电力负荷，重点讨论了电力系统中各种电力设备的额定电压，电力系统中性点的运行方式。习题：1.

电力系统是指由——、——、——和——组成的整体。2.

工厂供配电系统由——、——、——、——和——组成。3.

电力系统中性点的运行方式有——、——和——三种。4.

电能质量指标有——、——两项。5.

电力负荷按工作制分为:——、——和——三类。返回第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第二章负荷计算

内容:负荷曲线，负荷的设备容量，负荷的计算方法，功率因数和无功功率补偿。难点:掌握负荷设备容量的计算，需要系数法负荷的计算方法，掌握功率因数的计算和无功功率补偿计算。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第二章负荷计算§2.1负荷曲线§2.2用电设备的设备容量§2.3负荷计算的方法§2.4功率损耗和电能损耗§2.5用户负荷计算尖峰电流的计算§2.6功率因数和无功功率补偿小结思考题和习题第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.2.1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。图图第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章图2.1（a）折线形负荷曲线图2.1（b）阶梯形负荷曲线第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.1.2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，夏季200天。图第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章

图2.2年持续负荷时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线

（c）年持续负荷时间曲线第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.1.3负荷曲线的有关物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷Pmax

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Tmax

如图2.3所示，阴影为全年实际消耗电能，如果以Wa表示全年实际消耗的电能，则有第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章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Pav，如图2-4所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，则（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

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章图2.3年最大负荷和年最大负荷利用小时年平均负荷第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.2用电设备的设备容量2.2.1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。2.2.2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第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章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。（1）电焊机和电焊装置组

要求统一换算到ε=100%时的功率，即

式中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；εN为额定负荷持续率；cosφN为额定功率因数。（2）起重机（吊车电动机）

要求统一换算到ε=25%时的功率，即

式中，PN为额定有功功率；εN为额定负荷持续率。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（3）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*cosφN

式中，SN是电炉变压器的额定容量；cosφN是电炉变压器的额定功率因数。（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=PN②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：

Pe=1.1PN

③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Pe=WS/1000

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.3

负荷计算的方法计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动的负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.3.1计算负荷的估算法(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=a·m，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ρ（kw/㎡）时，

车间平均负荷为

Pav=ρ*S

车间计算负荷为

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.3.2需要系数法

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，因此引进需要系数的概念，即

式中，Kd即为需要系数；PC为计算负荷；Pe为设备容量。需要系数可表达为

式中，为用电设备效率；KL为负荷系数；ηwL为线路平均效率；K∑为用电设备组的同时系数。

例2－1第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章

(1)单组用电设备的计算负荷

式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tgφ为设备功率因数角的正切值。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章

例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。解：查表可得Kd=0.16~0.2(取0.2计算)，

cosФ=0.15，tgФ=1.73

根据公式得

PC=KdPe=0.2×120=24(kW)

QC=PCtgФ=24×1.73=41.52(kvar)Sc=Pc/cosφ=24/0.5=48(kVA)

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章(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∑p、K∑q分别为有功、无功同时系数，Pci、Qci为各用电设备组的计算负荷。例2－2第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章

例2-2一机修车间的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）。解:(1)冷加工机床：查附录表1可取Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.3.3二项式法(1)单组用电设备的计算负荷式中，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，当用电设备组的设备总台数n＜2x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；tgφ为设备功率因数角的正切值。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章(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，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（cPx）max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tgφmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章例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bPe和附加负荷cPx

（１）

金属切削机床电动机组查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，

tgφ1=1.73，x=5，则

(bPe∑)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW

（２）

通风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，

tgφ2=0.75，n=2＜2x，取x2=n/2=1，则

(bPe∑)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25×1.2=0.3kW第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（３）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(cPx)1最大，故总计算负荷为

Pc=∑（bPe∑）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW

Qc=∑（bPe∑tgφ）i+（cPx)1tgφ1=(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章1.单相设备组的等效三相设备容量（1）单相设备接于相电压时Pe=3Pemφ式中，Pemφ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的等效三相设备容量

①接于同一线电压时

②接于不同线电压时的三相设备容量。将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量

式中，PAB、PBC、PCA为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；PeA、PeB、PeC为换算为A、B、C相的有功设备容量；QeA、QeB、QeC为换算为A、B、C相的无功设备容量；

pAB-A、qAB-A等为有功和无功换算系数。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时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。2.单相设备组的等效三相计算负荷第（1）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷，第（2）和第（3）种情况选出最大相有功计算负荷，取其3倍作为等效三相计算负荷，即式中，Pcmφ为最大有功负荷相的有功计算负荷；Qcmφ为最大有功负荷相的无功计算负荷。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章例2-4

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（ε=100%）3台接于AB相，20kW（ε=100%）2台接于BC相，46kW（ε=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。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，cosφ=1，tgφ=0，因此只要计算有功计算负荷

A相PcA1=KdPeA=0.7×20×2=28kW

B相PcB1=KdPeB=0.7×(30×1+20×1)=35kW

C相PcC1=KdPeC=0.7×(10×3+20×1)=35kW

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