供配电技术第2章-负荷计算

计算负荷为：
式中，Kd即为需要系数；PC为计算负荷；Pe为设备容量。
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。
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A-1可得，Kd=0.12 ~ 0.16(取0.15计算)， cosФ=0.15, tgФ=1.73。根据公式得：
QeB=qBC-BPBC+qABBPAB=0.22×20×2+0.8×14×3=42.4kvar
C相
PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC=0.8×35.63+0.2×20×2=36.5kW
QeC=qCA-CPCA+qBCCPBC=0.22×35.63+--0.8×20×2=39.84kvar
下一张
QcC2=KdQeC=0.35×39.84=13.94kvar
3.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
QcA= K∑（QcA1+QcA2）=0.95×（0+13.21）=12.55kvar
B相
PcB= K∑（PcB1+PcB2）=0.95×（35+14.14）=46.68kW
中的功率损失，即： Pe=Kbl*PN
式中，Kbl为功率换算系数，荧光灯采用普通电感镇流器取1.25、采用节能 型电感镇流器取1.15~1.17、采用电子镇流器取1.1，高压钠灯和金属卤化物灯采 用普通电感镇流器取1.14~1.16、采用节能型电感镇流器取1.09~1.1。
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
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。
（a）折线形负荷曲线
（b）阶梯形负荷曲线
2.1.2 年负荷曲线
﹡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
QcB= K∑（QcB1+QcB2）=0.95×（0+14.84）=14.10kvar
C相
PcC= K∑（PcC1+PcC2）=0.95×（35+12.78）=45.39kW
QcC= K∑（QcC1+QcC2）=0.95×（0+13.94）=13.24kvar
4.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
年平均Leabharlann Baidu荷Pav
Wa为全年实际消耗的电能 （2）负荷系数 KL
负荷系数是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。一般用户 α=0.7~0.75，β=0.76~0.82
年最大负荷和年最大负荷利用小时
年平均负荷
2.2 用电设备的设备容量
式中， W为建筑物的单位面积照明容量（w/m2）
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。
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。
2.2.1 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
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
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。
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
第2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2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 功率损耗和年电能损耗 §2.5 用户负荷计算 §2.6 尖峰电流的计算 §2.7 功率因数和无功功率补偿 小结 思考题和习题
Qc3=0
3
(4)车间计算负荷：
Pc
K
p i
1Pci
0.9
(13.29
4.8
2)
18.08kW
3
Qc
K q i
1Qci
0.9
(22.99
3.6
0)
23.93k
var
Sc Pc2 Qc2 18.082 23.932 29.99kVA
Ic
Sc 3U N
29.99 45.57 A 3 0.38
2.1 负荷曲线
⊙ 负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。
⊙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。
⊙ 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 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。
2. 负荷密度法
若已知车间生产面积S(㎡)和负荷密度指标ρ（㎞/㎡）时，车间为: Pav=ρ*S，
车间计算负荷为:
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 比值关 系，因此引进需要系数的概念，即
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。
（2）各相的计算负荷为
A相
PcA2=KdPeA=0.35×40.73=14.26kW
QcA2=KdQeA=0.35×37.74=13.21kvar
B相
PcB2=KdPeB=0.35×40.4=14.14kW
QcB2=KdQeB=0.35×42.4=14.84kvar
C相
PcC2=KdPeC=0.35×36.5=12.78kW
将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为
例2-3 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21kVA（ε=100%）3台接于AB相，28kVA （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。
（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
①接于同一线电压时
②接于不同线电压等效三相设备容量
（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时 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。
线路功率损耗 ΔPWL=3IC2RWL*10-3 ΔQWL= 3IC2XWL*10-3
式中，Ic为线路的计算电流（A）；RWL为线路每相电 阻（Ω）， RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻 （Ω/km），L为线路的计算长度 （km）；XWL为线路 每相的电抗（Ω）， XWL =X0L，X0为线路单位长 度的电抗（Ω/km）
年负荷持续时间曲线的绘制
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
Wa为全年实际消耗的电能
2.1.3 负荷曲线的有关物理量
2.平均负荷和负荷系数
（1）平均负荷Pav
11kW3台，7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.5kW4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）。
v 解 : (1)冷加工机床： Kd1=0.15，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73
v
Pc1=Kd1Pe1=0.15×（15+11×3+7.5×2+4×2+2.2×8）=13.29kW
Pcmφ= PcB=46.68kW
Qcmφ=QcB=14.10kvar
Pc=3Pcmφ=3×46.68=140.04kW
Qc=3Qcmφ=3×14.10=42.3kvar
上一张
2.4 功率损耗和年电能损耗
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
Pc=KdPe=0.15×120=18kW Qc= Pctanφ=18×1.73=31.34kvar Sc= Pc/cosφ=18/0.5=36kVA
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 一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机1台15kW，
2.对焊机的各相计算负荷
查附录表1得 Kd=0.35，cosφ=0.7，tgφ=1.02
查表2-4得 cosφ=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=0.8
先将接于CA相的46kW（ε=60%）换算至ε=100%的设备容量，即
要求统一换算到∈=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∈=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。
2.反复短时工作制的用电设备
（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= PN ②用镇流器的照明设备（如荧光灯、高压水银灯）的设备容量要包括镇流器
v
Qc1= Pc1tanφ1=13.29×1.73=22.99kvar
(2)通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75
Pc2= Kd2Pe2=0.8×1.5×4=4.8kW
Qc2=Pc2tgφ2=4.8×0.75=3.6kvar
(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量
Pc3=Pe3=2kW
2.3.3 单相负荷计算
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。 单相负荷的计算原则如下：
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。单相设备组等效三相设备容量的计算如下：
（1）各相的设备容量为
A相
PeA=pAB-APAB+pCA-
APCA=0.8×14×3+0.2×35.63=40.73kW
QeA=qAB-APAB+qCAAPCA=0.22×14×3+0.8×35.63=37.74kvar
B相
PeB=pBC-BPBC+pAB-
BPAB=0.8×20×2+0.2×14×3=40.4kW