项目一 负荷计算与无功补偿

利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线 部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。 另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的 面积相等，则图中就是年平均负荷。
Pav 年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为： k L p max
负荷曲线分 有哪几种类 型？
与负荷曲线有 关的物理量有 哪些？
Q30,1 0kvar
（2）先将对焊机的30kW(ε=60%)换算至 ε=100%的容量，即
Pe2 0.6 30 23KW 查表：Kd 2 0.35,cos 2 0.7, tan 2 1.02
P 30,2 Kd 2 P e 2 0.35 23 8.05kW
Q302 P 302tg2 1.92 0.75 1.44kvar
③电阻炉， Kd2=0.7，cosφ2=1，tgφ2=0 ，即 ：
P 303 0.7 2kW=1.4KW
Q303 0
以车间为范围，已知同时系数K∑p、K∑Q均为0.9，则车间计算 总有功计算负荷为P 30 KP P 30i 0.9 (10 1.92 1.4) 11.99kW 总无功计算负荷为 Q30 KQQ30i 0.9 (17.3 1.44 0) 16.9kvar
（一）工厂用电设备的工作制
连续运行工作制设备
能长期连续运行，每次连续工作时间 超过8小时，运行时负荷比较稳定。如： 照明设备、电动扶梯、空调风机、电 炉等。 这类设备的工作时间较短，停歇时间 较长。如：金属切削用的辅助机械 (龙 门刨横梁升降电动机、刀架快速移动 装臵)、水闸用电动机等。
这类设备的工作呈周期性，时而工作 时而停歇，如此反复，且工作时间与 停歇时间有一定比例。如起重机、电 焊机、电梯等。
30
PN
（二） 按需要系数法确定计算负荷
1. 需要系数的含义
设某组设备有几台电动机，其额定总容量为PN，由于该组电动 机实际上不一定都同时运行，而且运行的电动机也不可能都满负 荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的 有功计算负荷应为
P30
N WL
K KL
Pe
上式中，ηN是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效 率；因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数 KL；用电 设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率 ηWL； 用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数 K∑。 用电设备的需要系数： P30 K K L
例：如图所示220/380V三相四线制线路上，接有 380V电热干燥箱4台，共50kW.另有380V对焊机4台， 30kW(ε=60%) 。试求此线路的计算负荷。
解：(1) 电热干燥箱的计算负荷。查表得 Kd=0.7， cosφ=1，tanφ=0。因此只需计算其有功计算负荷。
P 30,1 Kd 1P e1 0.7 50 35kW
何谓负荷 曲线？
你能回答吗？
需要系数是按照车间以上的
需要 系数法 负荷计 算方法 二项式 系数法 二项式系数法考虑了用电设 备中几台功率较大的设备， 工作时对负荷影响的附加功 率，适用于低压配电支干线 和配电箱的负荷计算。 负荷情况来确定的，适用于 变、配电所的负荷计算。
二、需要系数法计算电力负荷
2 2 总视在计算负荷为 s30 P30 Q30 43.052 8.212 43.83kVA
Tmax
年最大负荷利用小时 数与工厂类型及生产班 制有较大关系，其数值 可查阅有关参考资料或 到相同类型的厂矿企业 去调查收集。
Pmax
2.负荷曲线的有关物理量 ②平均负荷和负荷系数 平均负荷是指电力负荷在一定 时间内消耗功率的平均值。如在t 时间内消耗的电能为Wt，则t时间 的平均负荷为：
Wt Pav t
Pe PN
等效容量
N
规定负荷持续率 25％或100％
① 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设 备容量统一换算到ε=25%时的额定功率（Kw)
P e P N
N
25%
2 PN
N
② 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到ε＝100%时的 额定功率（kW）。
Pe PN N S N cos N N
为什么不是 30KW?
Q30,2 P 30,2tg2 8.05 1.02 8.21kvar
同时系数K∑p、K∑Q均为0.9，则
总有功计算负荷为 P30 KPP30i 0.9 (35 8.05) 43.05kW
总无功计算负荷为 Q30 KQQ30i 0.9 (8.21 0) 8.21kvar
（二） 负荷曲线 1. 负荷曲线的类型与绘制方法
负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反 映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵 坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。 负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负 荷变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按 负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按 负荷的功率性质 可分为有功和无功负荷曲线等。
各种设备组 的最大负荷 不一定同时 出现。
P 30 K P P 30,i
i 1 n
n
i的含义：就 是有不同品 种的设备。
Q30 K q Q30,i
i 1
S30 I 30
2 2 P Q 30 30
S30 3U N
线电压
只能这样求，不 能用求和或 P30/COSØ 方法
短时工作制设备
断续周期工作制设备
1.负荷持续率（暂载率）
通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来 表示负荷持续率ε （或称暂载率），其计算公式如下：
t t ε 100% 100% T t t0
式中：T—工作周期；t —工作周期内的工作时间； t0—工作周期内的停歇时间。
2.负荷持续率的换算
起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。 电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。 同一设备在不同暂载率下工作时，其输出功率不同，因此 计算设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。 N P PN 不同负荷持续率下，功率的换算公式为： e
铭牌容量
铭牌负荷持续率
应用范围 KΣP
确定车间变电所低压线路最 大负荷:冷加工车间 热加工车间 动力站 确定配电所母线的最大负荷 负荷小于5000kW 计算负荷小于000~10000kW 计算负荷大于10000kW
0.7~0.8 0.7~0.9 0.8~1.0 0.9~1.0 0.85 0.8

多组用电设备组的计算负荷确定：
2 2 2 2 总视在计算负荷为 s30 P30 Q30 12.5 16.9 21.02 kVA S 21.02 31.9A 总的计算电流为 I 30 30 3U N 1.732 0.38 用此电流即可选择这条380V导线的截面及型号。
P149.5
多组用电设备组
Q30 P 30tg 24 1.73 41.52kvar
S30 P 30 / cos 41.52 / 0.5 83kVA
I 30 S30 / 3U N 83 126.32A 3 0.38
② 多组用电设备组的计算负荷
以后作业和考 试都取0.9
在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备 的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数KΣ，其 中有功同时系数为KΣP，无功同时系数为 KΣQ，
工程上为了取值和表达方便，一般把半小时平均负荷所 绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷。作为按 发 热条件选择电气设备的依据，即：P30 供电线路上只连接一台用电设备时： 线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机 的计算负荷公式为： PN
P30
N
式中：PN——用电设备的额定功率，单位kW； ηN——用电设备额定容量时的效率。 对白炽灯、电热设备、电炉变压器等： 计算负荷在数值上就等于其额定功率，即： P
日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（0~24h）变化情况。日 负荷曲线可用测量的方法绘制。
1. 负荷曲线的类型与绘制方法 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，逐点绘制成如右图所示折线 形状的折线形负荷曲线。 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，把这些点连成如 右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲 线。 负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化 情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电能
年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负 荷持续时间（全年按8760h计）的关系。 年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能 消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。
2.负荷曲线的有关物理量 ①年最大负荷和年最大负荷利用 小时数指全年中负荷最大的工作 班内30分钟平均功率的最大值， 因此年最大负荷有时也称为30分 钟最大负荷P30 。 假设企业总是按年最大负荷持 续工作，经过了时间所消耗的电 能，恰好等于企业全年实际所消 耗的电能，即右图中虚线与两坐 标轴所包围的面积等于剖面线部 分的面积。则这个假想时间就称 为年最大负荷利用小时数。由此 Wa 可得出
P 301 K d 1P e1 0.2 50 10kW
Q301 P 301tg1 101.73 17.3kvar
②通风机组。查表6-1可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75 因此
P302 Kd2 Pe2 0.8 2.4 1.92kW
某机修车间的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）。
以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为 一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。 ①冷加工电动机组。查表6-1可得：Kd1=0.2，cosφ1=0.5， tgφ1=1.73，因此
① 单组用电设备组的计算负荷
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。
查表 6-1中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可
得 Kd=0.16~0.2（取0.2计算），cosφ=0.5，tgφ=1.73，于是
P 30 Kd P e 0.2 120 24kW
Kd
2.需要系数的查表方法
Pe

N WL
3. 三相用电设备计算负荷的基本公式
有功计算负荷为 无功计算负荷为 视在计算负荷为 计算电流
P30 K d Pe
设备容量
Q30 P30 tg
S 30 P Q
2 30 2 30
P30 / cos
线电压
I 30 S30 / 3U N
（一）计算负荷的概念 计算负荷定义：按照发热条件选择电气设备的一个人为假 想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的最大 热效应相等。 根据计算负荷选择的导体或电器，在运行中的最高温升不 超过导体或电器的温升允许值。 计算负荷的物理意义： 设有一电阻R的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其 最高温升达到 值，如果这一导体在相同时间内通过一个不 变的负荷，最高温升也达到 值，那么这个不变负荷就称为 变动负荷的“计算负荷”，即“计算负荷”与实际变动负荷 的最高温升是等值的。
项目一 负荷计算与无功补偿
学习目标
掌握
按需要系数法确定计算负荷的方法
工厂计算负荷的确定 掌握无功补偿的方法
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熟悉
单相设备等效三相负荷的计算
工厂年电能消耗量的计算方法
了解
工厂电力负荷对供电的要求
二项式法确定计算负荷
工厂供电系统的功率损耗及电能损耗
工作任务：计算一个车间的计算负荷
任务一：用电设备组的负荷计算 一、工厂的电力负荷和负荷曲线