工厂供电负荷计算和短路计算

34.23 41.23 53.59(kVA)
2 2
为了使结果一目了然，便于审核，实际工程设计中常采用计 算表格形式，如下表所示。
用电设 序号 备名称 1 机床组 2 通风机组 3 电炉组 4 行车 5 电焊机 同时系数 设备容量（kW） 台数 容量 35 4 4 2 3 98 5 10 5.6 0.15 暂载 率 KX 0.2 0.8 0.8 0.8 0.35 计算系数 计算负荷
计算负荷
• 电力用户的实际负荷幵不等于用户中所有 用电设备额定功率之和，这是因为： • 1）幵非所有设备都同时投入工作。 • 2）幵非所有设备都能工作于额定状态。 • 3）幵非所有设备的功率因数都相同。 • 4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的 功率损耗。
• 通常我国求计算负荷的日负荷曲线时间间隔∆t取 30min。 • ∆t选择不导体的发热时间常数τ有关。中小截面导体 的发热时间常数一般在10min左右，而导体达到稳定 温升的温升需要(3-4)τ，因此选择30min是合适的。 • 从等效的含义上讲， “半小时最大平均负荷”就是 等效负荷即计算负荷。 • 对于筹建中的电力用户，计算负荷则是根据统计规 律按照一定的计算方法得到的半小时最大平均负荷 的假想值。 • 计算负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的 依据。
填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度 ，即负荷起伏变动的程度。从充分发挥供 电设备的能力、提高供电效率来说，希望 此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个 电力系统的效能来说，应尽量使用户的不 平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷
系数。
下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就 是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利用小时数。
• 断续周期工作制的设备，可用“负荷持续
率”（duty sysle, 又称暂载率）来表征其
工作特征。
•
负荷持续率为一个工作周期内工作时间
与工作周期的百分比值，用ε表示，即
T 为工作周期；t 为工作周期内的工作时间
；to 为工作周期内的停歇时间。
断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功 率）PN是对应于某一额定负荷持续率εN 。 如果实际运行的负荷持续率 ε ，则实际容 量Pe 应按同一周期内等效发热条件进行换 算。
负荷不负荷曲线 电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电 源取用的电功率，包括有功功率、无功功率和视 在功率。 在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设备 使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化 的。 电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。
负荷曲线
曲线所包围的面积为用电负荷 为用电决策提供依据 曲线分类有多种 有功，无功等。 梯形，平滑形。 工作班、日、周、季度、年负荷曲线， 其中日和年负荷曲线最常用。
Pca(3)=Kx∑Pe=0.7×10.0 =7.00(kW) Qca(3)= P ca(3)tanwm=7×0=0.00 (kvar) Sca(3)= P ca(3)/coswm=7/1=7.00(kVA)
4）行车：cos=0.8，Kx＝0.8
N Pe PN 2PN n 2 5.6 0.15 4.34(kW ) 25%
N
100%
PN n S N cos n 8.47(kW )
Pca(5)=Kx∑Pe=0.35×8.47 =2.96(kW) Qca(5)= P ca(5)tan=2.96×1.33=3.94 (kvar) Sca(5)= P ca(5)/cos=2.96/0.6=4.93(kVA)
Pjs 0.2 120.5kW 24.1kW Qjs 24.1kW 1.73 41.7k var
24.1kW S js 48.2kVA 0.5
• 查附录表1中“小批生产的金属冷加工机 床电动机”项，得 x 0.16 ~ 0.2 （取0.2 K ）, 1.73,, cos 0.5 tan 因此可求得:
48.2kVA I js 73.2 A 3 0.38kV
• 某机修车间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7.5kW1台, 4kW3台 ,2.2 kW7台), 通风机2台共3kW, 电阻炉1台2kW。试确 定此线路上的计算负荷。 • (1). 金属切削机床组 Kx 0.2,cos 0.5, tan 1.73 • 故 • • • 故
• (3). 电阻炉： 查附录表1，取 Kx 0.7,cos 1, tan 0
Pjs(3) 0.7 2kW 1.4kW Qjs(3) 0
因此380V线路上的总计算负荷为（取 K p 0.95, K q 0.97 ）
Qjs 0.97 (17.3 1.8)k var 18.5k var
解：冷加工电动机组：
查表可得Kx=0.17~0.2（取 0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此
Pca(1)=Kx∑Pe=0.2×98 =19.60(kW) Qca(1)= Pca(1)tann=19.6×1.73=33.91 (kvar) Sca(1)=P ca(1)/cosn=19.60/0.5=59.58(kVA)
算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计
算负荷宜取设备功率之和乘以0.9的系数。
• 需要系数法确定三相用电设备组有功计 算负荷的基本公式为
Pjs KxPs
Qjs Pjs tan
S js cos P js
I js
S js 3U N
• 负荷计算中常用的单位：
有功功率为“千瓦”（kW）， 无功功率为“千乏”（kvar），
视在功率为“千伏安”（kVA），
电流为“A”，
电压为“kV”。
• 例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电 压为380V的三相电动机7.5kW 3台,4kW 8台,3kW 17台,1.5kW 10台。试求其计算负荷。 • 解：此机床组电动机的总容量为
Ps=Pe 7.5kW 3 4kW 8 3kW 17 1.5kW 10 120.5kW
2 2
Pjs 0.95 (10 2.4 1.4)kW 13.1kW
S js 13.1 18.5 kVA 22.7kVA 22.7kVA I js 34.5 A 3 0.38kV
例1 一车间的380V线路上，接有冷加工金属切削机床 电动机35台共98kW；通风机4台共5kW；电炉4台共 10kW；行车2台共5.6kW（εN =15%）；电焊机3台共 17.5kVA（εN =65%）试求计算负荷。
2．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
（1）年最大负荷Pmax
年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗 电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为 半小时最大负荷P30。 （2）年最大负荷利用小时数Tmax
年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间 Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年 最大负荷Pmax (或P30)持续运行Tmax 小时所消耗的电能，恰好等于该用户全年实际消耗的电 能。
计算负荷
根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设 备及其安装容量确定计算负荷的工作称为 负荷计算。 计算负荷Pjs,Qjs,Sjs和Ijs
负荷计算的方法：需要系数法、二项式法 、附加系数法等。其中，需要系数法以其 计算简单、适用面广、需要系数数据齐全 等特点而被广为应用。
需要系数法
需要系数法 适用于用电设备台数较多、设备容量差别丌大的 场合。若用电设备组的设备台数较少时，其计 算结果往往偏小。 对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计
取同时系数Ｋ∑为0.9，因此总计算负荷为 Pca(∑)＝Ｋ∑ΣPca=0.9×（19.6+4++8+3.47+2.96 ）=34.23(kW) Qca(∑)＝Ｋ∑ΣQca=0.95×（ 33.91+3+0+2.60+3.94）=41.23(kW)
Sca () P
2 ca ( )
Q
2 ca ( )
负荷系数
• 负荷系数也称负荷率，它是 表征负荷变化规律的一个参 数。 • 在最大工作班内，平均 负荷与最大负荷之比成为负 荷系数，幵用α、β 分别表示 有功、无功负荷系数。 • 负荷系数越大，则负荷曲线 跃平坦，负荷波动越小。
Pav Pmax Qav Qmax
• 对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线
1
N
N
• 吊车机组用电动机要求统一换算到 ε=25%
–电焊机及电焊变压器的设备要求统一 换算到ε＝100%
例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削
机床共20台（其中10.5kW-4台，7.5kW-8台， 5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量 20kVA，εN=65%, CosφN=0.5 ），车间有吊 车1台11kW， εN =25% ），试计算此车间的 设备容量。
Pjs(1) Leabharlann Baidu 0.2 50kW 10kW
Qjs(1) 10kW 1.73 17.3k var (2). 通风机组 Kx 0.8,cos 0.8, tan 0.75
Pjs(2) 0.8 3kW 2.4kW
Qjs(2) 2.4kW 0.75 1.8k var
Pca(4)=Kx∑Pe=0.8×4.34=3.47(kW) Qca(4)= P ca(4)tan=3.47×0.75=2.6 (kvar) Sca(4)= P ca(4)/cos=3.47/0.8=4.34(kVA)
电焊机组：查表2-2，cos=0.6，Kx＝0.35，因此
Pe PN
3.平均负荷Pav （PP）
平均负荷Pav，就是电力 负荷在一定时间t内平均 消耗的功率，也就是电 力负荷在该时间内消耗 的电能W除以时间t的值 ，即Pav=W/t 年平均负荷为 Pav=Wa/8760
尖峰电流
• 意义： 尖峰电流是持续时间为1-2秒的短时 最大负荷电流.为了选择熔断器和自动开关、整 定继电保护装置，以及检验电动机自启动，必须 计算尖峰电流。
• （2）电焊机的设备安装容量
PE 2 2 SN N cosN 2 20 0.65 0.5 16.1kW
• （3）吊车的设备安装容量
PE 3 PN
N PN 11kW 25
(4) 车间的总设备安装容量为：
PE=PE1+PE2+PE3 =142+16.1+11=169.1KW
第四章
负荷计算和短路计算
用电设备按工作制的分类
• a)长期连续工作制 Pe=PN
如通风机、水泵、空气
压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等
• b)短时工作制 Pe=PN
如机床上的某些辅助电动机（
例如迚给电动机）以及控制闸门的控制电动机等
• s)断续周期工作制（反复短时工作制）
如电焊机和吊车电动机等
负荷持续率ε
• 金属切削机床...............长期连续工作制 • 电焊机..........................断续周期工作制 • 吊车..............................断续周期工作制
• 解：（1）金属切削机床的设备安装容量
PE 1 PN 4 10.5 8 7.5 8 5 142kW
实际负荷持续率下的功率修正公式
功率P UI 热量A I 2 Rt 故在相同电压下 I P 在设备电阻不变而发热 量相同时I 1 t
t 负荷持续率 在同一周期内t T 1 因此有P

设备一般给出额定负荷 持续率 N 和额定功率PN , 则有 PN 最后在实际负荷持续率 下的功率应该修正为 PN P 对电焊机要求统一换算 100%，因此设备容量为 到
通风机组： 查表可得K x =0.75~0.85（取0.8 ），cos=0.8，tan=0.75，因此
Pca(2)=Kx∑Pe=0.8×5 =4(kW) Qca(2)= P ca(2)tan=4×0.75=3 (kvar) Sca(2)= P ca(2)/cos=4/0.8=5(kVA)
3）电炉：查表2-2，cos=1，Kx＝0.7，因此