工业建筑电力负荷及相关计算[详细]

用电设备组名称
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
通风机、水泵、空压机
非联锁的连续运输机械 联锁的连续运输机械
锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车 铸造车间吊车
自动装料电阻炉 非自动装料电阻炉 小型电阻炉、干燥箱
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
T max
8760
t/h
3.平均负荷 电力负荷在一定时间T内平均消耗的功率，即
年平均负荷Pav——电力负荷在全年时间内平均消耗的 功率，即
Pav
Wa 8760
全年时间内耗用的电能
4.负荷系数
负荷系数，亦 称负荷曲线填 充系数或负荷 率，即
KL
年负荷持续时间曲线
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
1.33
—
0.35
2.68
—
0.87
0.57
—
0.6
1.33
—
0.7
1.02
—
0.4
2.29
—
0.35
2.68
—
0.35
2.68
—
1.0
0
—
1.0
0
—
1.0
0
—
1.0
0
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
一、需要系数法 1.单组用电设备的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式 有功计算负荷（kW）:
另外，在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少 ，不必考虑设备台数对需要系数和功率因数值进行调整。
KP K q 的取值范围的确定：
（1）求车间干线上的计算负荷 KP 0.85 ~ 0.95
K q 0.90 ~ 0.97
（2）求低压母线上的计算负荷 ①由用电设备组计算负荷直接KP相加来计算时
注意事项
注意：因为各组设备的功率因数不同，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。 确定拥有多组用电设备的干线或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用 电设备的最大负荷不同时出现的因素。在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具 体情况对有功和无功负荷分别计入一个同时系数（参差系数：）
从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大 负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最 大负荷，即 Pmax＝P30
用电设备组的实际负荷不等于额定功率之和，随时间变动！（统计值！） 计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷， 其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配 电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为选择电器工导体的依据。 载流导体大约经30min后可达到稳定的温升值，因此通常取半小时平均 最大负荷作为“计算负荷”。
点焊机、缝焊机 对焊机
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
生产厂房、办公室、实验室照明 变配电室、仓库照明 生活照明 室外照明
需要系数Kd
0.16～0.2 0.18～0.25 0.25～0.3 0.3～0.35
0.7～0.8
0.5～0.6 0.65～0.7
0.1～0.15 0.15～0.25
2.年最大负荷利用小时Tmax
年最大负荷利用小时数Tmax是假设电力负荷按年最大负荷Pmax持续 运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用
的电能相同。
Tm a x
Wa Pm a x
Pm
Wa 为全年消耗的
电能量。
年负荷曲线
P
一班制 Tmax= 1800~3000h 二班制 Tmax= 3500~4800h 三班制 Tmax= 5000~7000h
耗用的电功率或电流的大小。 电力负荷定义2：电力负荷指用电设备或用电单位
（用户）。
一、电力负荷的分级及其对供电电源的要求
2、电力负荷的分级 1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或政治、
经济上将造成重大损失的,称为一级负荷。 在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电 时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及 特别重要场所的不允许中断供电的负荷。 2）二级负荷： 中断供电将在政治、经济上造成较 大损失的负荷。 3）三级负荷： 为一般的电力负荷。
无功计算负荷（kvar）: 视在计算负荷（kVA）: 计算电流（A）:
基本公式中各物理量:
Kd:需要系数
Kd值的相关因素：用电设备组的工作性质；
三角形接法：绕组电压=线电压 绕组电流=线电流/根号3 每相绕组功率=线电压*线电流/根号3 三相绕组总功率=3*线电压*线电流/根 号3=根号3*线电压*线电流
Pe PN
N
PN
N SN cos
N
100
（2）吊车电动机组 当采用需要系数法计算负荷时，要
求设备容量统一换算到 25% 下,则
Pe PN
N
2PN
N
25
例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的 电动机22kW2台，7.5kW6台，4kW12台，1.5kW6台。试用需要 系数法确定其计算负荷P30、Q30、S30和I30。 解 此机床组电动机的总容量为
3. 电 焊 机 组 查 附 录 表 1 得 Kd=0.35，cosφ=0.35，
tanφ=2.68。
在ε＝100%下的设备容量： Pe=10.5
65%=8.46kW。
100%
P 30.3=0.35×8.46kW=2.96kW
Q 30.3=2.96kW×2.68=7.94kvar 总计算负荷（取K∑p＝0. 95， K∑q＝0. 97 ）为
*有功计算负荷 P30
* 需要系数法
*无功计算负荷 Q30
* 二项式系数法
*视在计算负荷S30
*计算电流 I30
30：可以这样理解 我们一根10平方毫米的导线，其发热时间常数在10分钟以上， 达到稳定升温的时间约为30分钟；可见只有持续时间有30分钟以上的负荷值，才能可 能构成导线的最大的升温， 称为最大计算负荷（或计算负荷），此负荷产生的热效应与实际负荷产生的 最大热效应相等。
3、负荷曲线的绘制 1)工作班负荷曲线的绘制
绘制负荷曲线采用的时间间隔△t为30min。
确定计算负荷的有 关系数，一般是依 据用电设备组最大 负荷工作班的负荷 曲线。
2)年每日最大负荷曲线的绘制
五、与负荷计算有关的物理量
1、年最大负荷Pmax 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均 功率。
1.计算负荷的定义 计算负荷，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。通常取半小时平均 最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。 2.求计算负荷的目的
计算负荷是供电设计计算的基本依据，是为了合理 的选择工厂各级电压供电网络、变压器的容量和电器设 备的型号。
3.负荷计算的内容： 4. 求计算负荷的方法：
二项式系 数
序 号
用电设备组名称
总台数
最大容 量台数
Pe (Kw)
Px (Kw)
ｂ
cos tan
ｃ
P30
计算负荷
Q30
S30
I30
1
切削机床
20
5
50
21.7 0.14 0.4
0.5
1.73
7+ 8.68
12.1+ 15.0
2
通风机床
2
5
3
3
0.65
0.2 5
0.8
P30.1= Kd1Pe1＝0.8×205kW=164kW
Q
＝
30.1
P30.1
tanφ
＝164kW×0.75=123kvar
2 . 通 风 机 组 查 附 录 表 1 得 Kd=0.7~0.8（ 取 0.8），cosφ=0.8, tanφ=0.75, 因此
P 30.2=0.8×45kW=36kW
Q30.2=36kW×0.75=27kvar
0.75～0.8 0.65～0.75
0.7
0.8 0.8 0.9
0.35 0.35
0.5 0.35 0.4
0.8～1 0.5～0.7 0.6～0.8
1
二项式系数
a
b
0.14
0.4
0.14
0.5
0.24
0.4
0.26
0.5
0.65
0.25
0.4
0.2
0.6
0.2
0.06
0.2
0.09
0.3
0.7
0.3
表征其工作特性的物理量:负荷持续率
工作时间
t 100%
t t0
停歇时间
实际容量换算公式
四、负荷曲线
1、负荷曲线的定义 表征电力负荷随时间变动情况的图形。
2、负荷曲线的类型 按负荷对象分：有工厂的、车间的或某类设备的负荷 曲线。 按负荷的功率性质分：有有功负荷曲线和无功负荷曲 线。 按所表示负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或 工作班负荷曲线。 按绘制的方式分：有依点连成的负荷曲线和梯形负荷 曲线。 年每日最大负荷曲线：按全年每日最大半小时平均负 荷来绘制的。
设备容量Pe，就取所有设备（不含备用设备）的铭牌
额定容量PN之和。即 Pe PN
2.断续周期工作制的用电设备组
应按等效发热原理统一换算到规定的负荷持续率下的 功率，换算公式为：
铭牌容量
Pe
P N
等效容量
N
铭牌负荷持续率 规定负荷持续率 25％或100％
（1）电焊机组 要求设备容量统一换算到 100%下,则
第二章 工厂的电力负荷及其计算
第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
（重点）
第三节 单相用电设备组计算负荷的确定 第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算 第五节 尖峰电流的计算
第一节 ຫໍສະໝຸດ Baidu厂的电力负荷与负荷曲线
一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 1、电力负荷定义 电力负荷定义1：电力负荷指用电设备或用电单位所
Pe PNi 22kw 2 7.5kw 6 4kw12 1.5kw 6
=146KW 查附录表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
P30=KdPe＝0.2×146kW=29.2kW
2.多组三相用电设备的计算负荷
求多组三相用电设备的计算 负荷的基本公式:
用电设备组的设备台数； 设备效率； 电源线路损耗。
对于Y型接法：绕组电压=相电压=线 电压/根号3 绕组电流=线电流 每相绕组功率=线电流*线电压/根号3 三相绕组总功率=3*线电流*线电压/根 号3=根号3*线电压*线电流
Kd值只能靠测量统计确定。
设备容量Pe的计算 1.连续工作制和短时工作制的用电设备组
3.三级负荷对供电电源的要求： 对供电电源无特殊要求。
三、用电设备工作制
1、连续工作制 该类设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之 达到热平衡。
2. 短时工作制
该类设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间相当 长的用电设备。
3.断续周期工作制
指有规律性的，时而工作、时而停歇,反复运行的用电设 备。一般工作周期不超过10分钟。
P30＝0.95×(164＋36＋2.96)kW=192.81kW
Q30＝0.97×(123+27+7.94)kvar=153.20kvar
S30= 192.812 153.202 =246.26kVA I30=246.26kVA/( 3 ×0.38kV)=374.2A
二.按二相式法确定三相用电设备组的计算负荷
0.7
0.3
0.7
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
最大容量 功率因数 设备台数
5
0.5
1.73
5
0.5
1.73
5
0.6
1.33
5
0.65
1.17
5
0.8
0.75
5
0.75
0.88
5
0.75
0.88
3
0.5
1.73
3
0.5
1.73
2
0.95
0.33
2
0.95
0.33
—
1.0
0
—
0.6
1.单组用电设备计算负荷的确定 （1）二相式法基本公式
P30 bPe cPx
式中：ｂ、ｃ为二项式系数,查附录表1
Pe 为用电设备组的设备容量
Px 为x台大容量的设备总容量
（2）二相式法的适用范围 求设备台数较少，容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。
表2-2 例2-4电力负荷计算表
设备台数
容量
Kq 0.85 ~ 0.95 ②由车间干线计算负荷直接相加来计算时
例2-2 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
1．水泵电动机组 查附录表1得Kd=0.7~0.8(取0.8），cosφ＝0.8， tanφ＝0.75，因此
二 各级电力负荷对供电电源的要求
1．一级负荷对供电电源的要求： 要求应由两个独立的 电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应 不致同时受到损坏。 对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个 电源 外，还要求增设应急电源。
2．二级负荷对供电电源的要求： 要求两回路供电，供 电变压器也应有两台。要求做到当其中一回路或一 台电力变压器发生故障时不致中断供电，或中断后 能迅速恢复供电。