电力工程基础ppt
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河北科技大学电气工程系
9
2.1 电力负荷与负荷曲线
一、计算负荷的意义
一般中小截面导体的发热时间常数τ 为10min以上，而导体通过电流达到 稳定温升的时间大约为3τ～4τ，即载 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体 流导体大约经半小时（30min）后可 和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc 达到稳定温升值
2 2 S30 P30 Q30
P30 (c Px ) max b Pe） （
I 30 S30
式中， c （
3U N
tan x [(b Pe ) tan ]
P）
x max
为各用电设备组附加负荷 c Px 中的最大
值； b Pe） 为各用电设备组平均负荷的总和； tan x 为与 （
功率，即
Pmax P30
年最大负荷利用小时数Tmax： 在此时间内，用户以年最大负荷 持续运行所消耗的电能恰好等于 全年实际消耗的电能，如图2-4所 8760 示。 Wa 0 pdt Tmax Pmax Pmax
图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。 河北科技大学电气工程系 2013-12-2
8
2.1 电力负荷与负荷曲线
2．平均负荷与负荷系数
平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即
Wt Pav t
年平均负荷为（图2-5）:
Wa Pav 8760
负荷系数 KL：平均负荷与最大 负荷的比值，即
图2-5 年平均负荷
Pav KL Pmax
2013-12-2
KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。
求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。
二、按需要系数确定计算负荷
1．设备容量Pe的确定 对长期工作制的用电设备： Pe PN 对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。
折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 12
图2-2 年最大负荷曲线
2013-12-2
河北科技大学电气工程系
5
2.1 电力负荷与负荷曲线
图2百度文库1 日有功负荷曲线
a）折线图 b）梯形图
2013-12-2
河北科技大学电气工程系
6
2.1 电力负荷与负荷曲线
全年时间负荷曲线（图2-3 ）：或称年负荷持续曲线。
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）夏季典型日负荷曲线 b）冬季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
用电设备额定功率 PN 之比值，即
Pmax P30 Kd PN PN
2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电
设备额定功率PN 之比值，即
Pav Ku PN
3．二项式系数b、c。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 11
2.3 确定计算负荷的方法
一、概述
分比值，即
t t 100 % 100 % T t t0
吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种
电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 4
2.1 电力负荷与负荷曲线
三、负荷曲线
1．负荷曲线的分类 按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线 2．负荷曲线的绘制 日负荷曲线（图2-1） ：逐点描绘法、梯形曲线法 年负荷曲线： 年最大负荷曲线（图2-2 ）： 或称运行年负荷曲线。
2013-12-2
河北科技大学电气工程系
20
2.3 确定计算负荷的方法
二、按二项式系数法确定计算负荷
1．对同一工作制的单组用电设备
P30 c Px b Pe Q30 P30 tan 2 2 S 30 P30 Q30 I 30 S 30 3U N
式中， K 为同时系数 ，查书中表2-5 。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 19
2.3 确定计算负荷的方法
例2-1（P35）
电力负荷计算表
序 号 1 用电设备 名称 金属切削 机床组 通风机组
设备容量/kW
台数 铭牌值 30 85 换算值 85 0.16 Kd cos
tan P30/kW
x
P
/kW 85
e
P
cos b 0.14 0.65 c 0.4 0.25 0.5 0.8
tans
计算负荷P30/kW
/kW 37.5 5
1 2
切削机床 通风机组
1.73 0.75
11.9+15=26.9 3.25+1.25=4.5
3
吊车组
1
3（ε=40% ） 3.795(ε=25% ）
0.06
式中，b、c为二项式系数，查书中表2-7；c Px 为由x台容量
最大用电设备投入运行时增加的附加负荷（kW）；b 该用电设备组的平均负荷（kW）。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 21
P 为
e
2.3 确定计算负荷的方法
2．对不同工作制的多组用电设备
Q30 (c Px ) max
0.2
0.5
1.73
0.228+0.759=0.987
负荷总计
P30=30.38kW Q30=49.37kvar S30=57.97kVA
I30=88.1A
与例2-1（S30=29.67kVA ，I30=45.1A）比较可知，按二项
计算负荷
Q30/kvar 23.53 S30/kVA I30/A
0.5
1.73
13.6
2
3
5
5
0.8
0.8
0.75
4
3
3
吊车组
1
3
3.795
0.15
0.5
1.73
0.569
0.984
小计 负荷总计 （ K 0.9 ）
34
93
93.795
18.169
27.514
16.35
24.76
29.67
45.1
P 对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）： 30 Pe
3．用电设备组的计算负荷
Q30 P30 tan 2 2 S 30 P30 Q30 I 30 S 30 3U N P30 K d Pe
式中，P30 、 Q30、 S30的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需 要系数，查书中表2-3。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 15
2.3 确定计算负荷的方法
一般情况：应先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，换算公式如下： A相:
PA p AB A PAB pCA A PCA
B相:
QA q AB A PAB qCA A PCA PB p BC B PBC p AB B PAB QB qBC B PBC q AB B PAB
（c Px） 对应的功率因数角的正切值；tan 为各用电设备组 max
对应的功率因数的正切值。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 22
2.3 确定计算负荷的方法
例2-2（P37）
电力负荷计算表
序 号 用电设备 名称 设备台数 总台 数 30 3 大容量 台数 5 设备容量 二项式系数
取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：
T1 (t1 t1 ) 213
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 7
2.1 电力负荷与负荷曲线
四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
电力工程基础
第二章 电力负荷计算
湖南工业大学电气学院
第二章 电力负荷计算
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
电力负荷与负荷曲线 计算负荷及有关系数 确定计算负荷的方法 尖峰电流的计算 功率损耗与电能损耗计算 企业计算负荷的确定 无功功率补偿
2013-12-2
供电方式:由双回路供电。 3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式:对供电电源无特殊要求。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 3
2.1 电力负荷与负荷曲线
二、用电设备的工作制
1．连续运行工作制（长期工作制） 2．短时运行工作制（短时工作制） 3．断续周期工作制（反复短时工作制） 暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百
PC pCAC PCA p BC C PBC QC qCAC PCA qBC C PBC
C相:
然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的3倍即为总 的等效三相设备容量。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 16
2.3 确定计算负荷的方法
2．单台用电设备的计算负荷 对长期连续工作的单台用电设备：P30 Pe
P30
2013-12-2
K KL
eW L
Pe K d Pe
K d
KKL
eW L
18
河北科技大学电气工程系
2.3 确定计算负荷的方法
2．多个用电设备组的计算负荷
当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最 大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系数。
P30 K P30.i Q30 K Q30.i 2 2 S 30 P30 Q30 I 30 S 30 3U N
荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%）， 其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；
高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率 的1.1倍。
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 14
2.3 确定计算负荷的方法
单相负荷的设备容量： 当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的 15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15% 时，应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一 起进行三相负荷计算。换算方法如下： 单相设备接于相电压时：Pe 3Pe.m 式中， Pe为等效三相设备容量（kW）； e.m 为最大负荷相所 P 接的单相设备容量（kW）。 单相设备接于同一线电压时： Pe 3Pe. 式中， Pe. 为接于同一线电压的单相设备容量 （kW）。
2.3 确定计算负荷的方法
1 Q I Rt ，当R、Q一定时，I t
2
而P I，同一周期的 t， 因此P
∴
1
Pe PN
N
吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容
量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
Pe PN
2013-12-2
（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。
通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的 “最
大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的 依据，因此
Pc Pmax P 30
2013-12-2
河北科技大学电气工程系
10
2.1 电力负荷与负荷曲线
二、确定计算负荷的系数
1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部
河北科技大学电气工程系
2
2.1 电力负荷与负荷曲线
一、电力负荷的分级及其对供电的要求
1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏， 重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。 供电方式:由两个独立电源供电。 2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报
废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
N 2 PN N 25
13
河北科技大学电气工程系
2.3 确定计算负荷的方法
电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%
时的额定功率（kW），即
Pe PN
N PN N S N cos N N 100
照明设备的设备容量： 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 17
2.3 确定计算负荷的方法
确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素： 各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考 虑一个同时使用系数 K ; 各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此 各用电设备的平均效率 e ; 线路的供电效率 W L 。 因此，用电设备组的计算负荷为: 应考虑一个负荷系数 K ; L
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2.1 电力负荷与负荷曲线
一、计算负荷的意义
一般中小截面导体的发热时间常数τ 为10min以上，而导体通过电流达到 稳定温升的时间大约为3τ～4τ，即载 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体 流导体大约经半小时（30min）后可 和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc 达到稳定温升值
2 2 S30 P30 Q30
P30 (c Px ) max b Pe） （
I 30 S30
式中， c （
3U N
tan x [(b Pe ) tan ]
P）
x max
为各用电设备组附加负荷 c Px 中的最大
值； b Pe） 为各用电设备组平均负荷的总和； tan x 为与 （
功率，即
Pmax P30
年最大负荷利用小时数Tmax： 在此时间内，用户以年最大负荷 持续运行所消耗的电能恰好等于 全年实际消耗的电能，如图2-4所 8760 示。 Wa 0 pdt Tmax Pmax Pmax
图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。 河北科技大学电气工程系 2013-12-2
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2.1 电力负荷与负荷曲线
2．平均负荷与负荷系数
平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即
Wt Pav t
年平均负荷为（图2-5）:
Wa Pav 8760
负荷系数 KL：平均负荷与最大 负荷的比值，即
图2-5 年平均负荷
Pav KL Pmax
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KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。
求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。
二、按需要系数确定计算负荷
1．设备容量Pe的确定 对长期工作制的用电设备： Pe PN 对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。
折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
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图2-2 年最大负荷曲线
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2.1 电力负荷与负荷曲线
图2百度文库1 日有功负荷曲线
a）折线图 b）梯形图
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2.1 电力负荷与负荷曲线
全年时间负荷曲线（图2-3 ）：或称年负荷持续曲线。
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）夏季典型日负荷曲线 b）冬季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
用电设备额定功率 PN 之比值，即
Pmax P30 Kd PN PN
2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电
设备额定功率PN 之比值，即
Pav Ku PN
3．二项式系数b、c。
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2.3 确定计算负荷的方法
一、概述
分比值，即
t t 100 % 100 % T t t0
吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种
电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种
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2.1 电力负荷与负荷曲线
三、负荷曲线
1．负荷曲线的分类 按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线 2．负荷曲线的绘制 日负荷曲线（图2-1） ：逐点描绘法、梯形曲线法 年负荷曲线： 年最大负荷曲线（图2-2 ）： 或称运行年负荷曲线。
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2.3 确定计算负荷的方法
二、按二项式系数法确定计算负荷
1．对同一工作制的单组用电设备
P30 c Px b Pe Q30 P30 tan 2 2 S 30 P30 Q30 I 30 S 30 3U N
式中， K 为同时系数 ，查书中表2-5 。
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2.3 确定计算负荷的方法
例2-1（P35）
电力负荷计算表
序 号 1 用电设备 名称 金属切削 机床组 通风机组
设备容量/kW
台数 铭牌值 30 85 换算值 85 0.16 Kd cos
tan P30/kW
x
P
/kW 85
e
P
cos b 0.14 0.65 c 0.4 0.25 0.5 0.8
tans
计算负荷P30/kW
/kW 37.5 5
1 2
切削机床 通风机组
1.73 0.75
11.9+15=26.9 3.25+1.25=4.5
3
吊车组
1
3（ε=40% ） 3.795(ε=25% ）
0.06
式中，b、c为二项式系数，查书中表2-7；c Px 为由x台容量
最大用电设备投入运行时增加的附加负荷（kW）；b 该用电设备组的平均负荷（kW）。
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P 为
e
2.3 确定计算负荷的方法
2．对不同工作制的多组用电设备
Q30 (c Px ) max
0.2
0.5
1.73
0.228+0.759=0.987
负荷总计
P30=30.38kW Q30=49.37kvar S30=57.97kVA
I30=88.1A
与例2-1（S30=29.67kVA ，I30=45.1A）比较可知，按二项
计算负荷
Q30/kvar 23.53 S30/kVA I30/A
0.5
1.73
13.6
2
3
5
5
0.8
0.8
0.75
4
3
3
吊车组
1
3
3.795
0.15
0.5
1.73
0.569
0.984
小计 负荷总计 （ K 0.9 ）
34
93
93.795
18.169
27.514
16.35
24.76
29.67
45.1
P 对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）： 30 Pe
3．用电设备组的计算负荷
Q30 P30 tan 2 2 S 30 P30 Q30 I 30 S 30 3U N P30 K d Pe
式中，P30 、 Q30、 S30的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需 要系数，查书中表2-3。
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2.3 确定计算负荷的方法
一般情况：应先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，换算公式如下： A相:
PA p AB A PAB pCA A PCA
B相:
QA q AB A PAB qCA A PCA PB p BC B PBC p AB B PAB QB qBC B PBC q AB B PAB
（c Px） 对应的功率因数角的正切值；tan 为各用电设备组 max
对应的功率因数的正切值。
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2.3 确定计算负荷的方法
例2-2（P37）
电力负荷计算表
序 号 用电设备 名称 设备台数 总台 数 30 3 大容量 台数 5 设备容量 二项式系数
取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：
T1 (t1 t1 ) 213
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2.1 电力负荷与负荷曲线
四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
电力工程基础
第二章 电力负荷计算
湖南工业大学电气学院
第二章 电力负荷计算
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
电力负荷与负荷曲线 计算负荷及有关系数 确定计算负荷的方法 尖峰电流的计算 功率损耗与电能损耗计算 企业计算负荷的确定 无功功率补偿
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供电方式:由双回路供电。 3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式:对供电电源无特殊要求。
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2.1 电力负荷与负荷曲线
二、用电设备的工作制
1．连续运行工作制（长期工作制） 2．短时运行工作制（短时工作制） 3．断续周期工作制（反复短时工作制） 暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百
PC pCAC PCA p BC C PBC QC qCAC PCA qBC C PBC
C相:
然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的3倍即为总 的等效三相设备容量。
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2.3 确定计算负荷的方法
2．单台用电设备的计算负荷 对长期连续工作的单台用电设备：P30 Pe
P30
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K KL
eW L
Pe K d Pe
K d
KKL
eW L
18
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2.3 确定计算负荷的方法
2．多个用电设备组的计算负荷
当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最 大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系数。
P30 K P30.i Q30 K Q30.i 2 2 S 30 P30 Q30 I 30 S 30 3U N
荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%）， 其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；
高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率 的1.1倍。
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2.3 确定计算负荷的方法
单相负荷的设备容量： 当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的 15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15% 时，应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一 起进行三相负荷计算。换算方法如下： 单相设备接于相电压时：Pe 3Pe.m 式中， Pe为等效三相设备容量（kW）； e.m 为最大负荷相所 P 接的单相设备容量（kW）。 单相设备接于同一线电压时： Pe 3Pe. 式中， Pe. 为接于同一线电压的单相设备容量 （kW）。
2.3 确定计算负荷的方法
1 Q I Rt ，当R、Q一定时，I t
2
而P I，同一周期的 t， 因此P
∴
1
Pe PN
N
吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容
量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
Pe PN
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（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。
通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的 “最
大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的 依据，因此
Pc Pmax P 30
2013-12-2
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2.1 电力负荷与负荷曲线
二、确定计算负荷的系数
1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部
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2
2.1 电力负荷与负荷曲线
一、电力负荷的分级及其对供电的要求
1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏， 重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。 供电方式:由两个独立电源供电。 2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报
废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
N 2 PN N 25
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2.3 确定计算负荷的方法
电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%
时的额定功率（kW），即
Pe PN
N PN N S N cos N N 100
照明设备的设备容量： 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；
2013-12-2 河北科技大学电气工程系 17
2.3 确定计算负荷的方法
确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素： 各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考 虑一个同时使用系数 K ; 各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此 各用电设备的平均效率 e ; 线路的供电效率 W L 。 因此，用电设备组的计算负荷为: 应考虑一个负荷系数 K ; L