第2章电力负荷及其计算计算
第02章_电力负荷及其计算(刘介才)工厂供电
Wp.a 0.7 657kW 4000h 1.84 106 kW h
工厂年无功耗电量为
Wq.a 0.8 305k var 4000h 0.976 106 k var h
第二章复习思考题
2-1 电力负荷按重要性分哪几级?各级电力负荷对供电电源有什么要求? 2-2 工厂用电设备的工作制分哪几类?各有哪些特点? 2-3 什么叫负荷持续率? 它表征哪一类工作制设备的工作特性? 2-4 什么叫最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？ 2-5 什么叫计算负荷？为什么计算负荷采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？ 2-6 确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？
常采用并联电容器）容量为
' ' QC Q30 Q30 P 30 (tan tan )
（2-59） （2-60） 图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化
或
QC qC P 30
式中 qC tan tan ' ，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是表示要使 1kW 的有功功率由cos 提高到cos ' 所需要的无功补偿容量 kvar值，其单位为 “kvar/kW ”。 在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC 来确定电容器个数：
工厂供电 第二章 电力负荷及其计算
第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量
指导老师：庞清乐
主讲人：唐嘉松
学号：10055308 电气103班 第三小组
第五节 工厂的计算负荷与年耗电量
一. 工厂计算负荷的确定 工厂计算负荷是选择工厂电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是计算工厂功率因数和工厂需电容量的基本依据。 确定工厂计算负荷的方法很多，可按具体情况选用。 (一). 按逐级计算法确定工厂计算负荷 如前面图2-9所示，工厂的计算负荷P30(1)，应该是高压母线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。
第二章 工厂的电力负荷及其计算
❖ ① 吊车机组用电动机〔包括电葫芦、起重机、
行车等 〕的设备容量一致换算到ε=25%时的额外
功率〔kW〕，假定其εN不等于25%时应停止换
算，公式为:
Pe PN
N
25%
2PN
n
❖ ② 电焊机及电焊变压器的设备容量一致换算到ε ＝100%时的额外功率〔kW〕。假定其铭牌暂载 率εN不等于100%时，应停止换算，公式为:
第二章 工厂的电力负荷及其计算
❖ 普通选P30作为Pm，作为计算负荷运用。 ❖ 缘由 ❖ 〔1〕选择设备时要思索到最严重的状况下也能正常运转。 ❖ 〔2〕由于导体经过电流到达动摇温升的时间大约需(3～
4)τ，τ为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体， 其r≥10min，因此载流导体大约经30min(半小时)后可到 达动摇温升值。 ❖ 由此可见，计算负荷实践上与从负荷曲线上查得的半小 时最大负荷P30(亦即年最大负荷Pmax)是基本相当的。 所以计算负荷也可以以为就是半小时最大负荷。 ❖ 求计算负荷意义严重，预算过高，招致有色金属的糜 费和工程投资的添加。反之，如预算过低，又会使供电 系统的线路及电气设备由于承当不了实践负荷电流而过 热，减速其绝缘老化的速度，降低运用寿命，增大电能 损耗，影响供配电系统的正常牢靠运转。
❖ (2) 负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pav与 其最大负荷Pm的比值.
❖ 对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表 征负荷曲线不平整的水平，即表征负荷坎坷变化的水平。从 充沛发扬供电设备的才干、提高供电效率来说，希望此系数 越高越趋近于1越好。从发扬整个电力系统的效能来说，应尽 量使不平整的负荷曲线〝削峰填谷〞，提高负荷系数。
❖ 〔3〕 三级负荷对供电电源的要求 由于三级 负荷为不重要的普通负荷，因此它对供电电源 无特殊要求。
电力系统 第二章
B 2
R + jX
j
−j
QC 2
−j
QC 2
QC = U 2 B( M var) (M
架空线 L <100km
R + jX
例：
2．2 变压器的参数及等效电路 ． 1 双绕组变压器的等效电路 等效电路： 等效电路：BT
1)电阻 电阻 由于
RT
变压器的电阻是通过变压器的短路损 其近似等于额定总铜耗. 耗，其近似等于额定总铜耗
2 SN ∆Pk = 3 I RT = 2 RT UN 2 N
W
2 ∆Pk U N RT = 2 SN
（Ω）
IN
∆Pk
：短路损耗 W； ；
：额定电流A； 额定电流 ；
SN
：额定容量 VA； U N ：变压器某侧绕组的额定电压 V； ； ； ：归算到 U N 电压侧的两绕组等效电阻。
2 ∆Pk U N 3 RT = 10 2 SN
3.92 + j130.1Ω
( 9.669 − j 74.38) × 10 −7 Ω
∆P0 + j∆Q0
I %S N ∆Q0 = 100
3.自耦变压器的参数和数学模型 自耦变压器的参数和数学模型 就端点条件而言， 就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压 器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变 压器的额定容量，因此需要进行归算。 压器的额定容量，因此需要进行归算。
7.58 b0 = × 106 D jj lg r
（S/km） ）
分裂导线每相单位长度电纳 7.58 b0 = × 106 （S/km） ） D jj lg rdz 若导线长度为L，每相导线电纳： 若导线长度为 ，每相导线电纳：
第二章 电力负荷计算
电力负荷的计算是正确选择供配电系统 中导线、电缆、开关电器、变压器等电气 设备基础，也是保障供配电系统安全可靠 运行必不可少的环节。本章是分析工厂供 配电系统和进行供电设计计算的基础。
本章主要学习以下几个内容：
电力负荷与负荷曲线 ✓电力负荷的基本概念； ✓电力负荷分级 ✓负荷曲线的基本概念、作用及分类 ✓ 与负荷曲线相关的几个物理量
计算负荷情况复杂，影响计算负荷的因素 很多，难以精确计算； ✓负荷是变化的； ✓与设备性能、生产组织、生产者的技能熟 练程度及能源供应的状况等多种因素有关。
计算负荷的方法很多：估算法、需要系数 法和二项式法和单相负荷等近似求解方法
本节主要介绍两种：需要系数法和 二项式法
（一）设备容量的计算 1.用电设备的额定容量
三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由 单回路电力线路供电。
三. 负荷曲线
1、负荷曲线（load curve） 是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，
绘在直角坐标纸上，纵坐标表示负荷（有功功 率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间， 一般以小时（h）为单位。
某厂日有功负荷曲线
2、负荷曲线的作用 负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和
额度负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时， 如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费； 应首先计算出全部设备的实际负荷。 2 .负荷计算的主要内容 （1）求计算负荷（需要负荷，假想负荷）：即正 常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电 网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其 在通过正常最大工作电流时不至过热而损坏。（选 择设备）
（3）年持续负荷曲线意义 年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表
了用户全年消耗的总电能。
工厂供电第6版 第二章
第四节、工厂的计算负荷及年耗电量的计算
• 一、工厂计算负荷的确定
•
工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的
基本依据，也是计算工厂的功率因数及无功补偿容量的基本依据。工厂的
计算负荷的方法很多。
• (1)工厂需要系数法
•
设备总容量Pe乘上 一个需要系数Kd，就可以得到全厂有功计算负荷。
三、 按二项式确定计算负荷
用二项式法进行负荷计算时，既考虑了用电 设备组的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备 引起的附加符合。 （一）单组用电设备组的计算负荷
式中，b, c为二项式系数；Pe是该组用电设备组 的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量（ b,c,x 的值可查附录表1），当用电设备组的设
• 我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法，主要是简便实用的需要系数法和 二项式法。
二、按需要系数法确定计算负荷
（1）基本公式
• 设备组的有功功率计算负荷应为：
• 需要系数的定义式为：
按需要系数法确定三相用电设备组的有功计算负荷的基本公式为：
在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷。 无功率计算负荷为： 视在计算负荷为：
一、电力负荷的有关概念
电力负荷：如第一章所述，既可指用电设备 或用电单位（用户），也可指用电设备或 用户所耗用的电功率或电流，视具体情况 而定。
（一）工厂电力负荷的分类：
• 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者； 或者中断供电将在政治、经济上造成重大 损失者，如重大设备损坏、重大产品报废 等。
• 二级负荷 中断供电将在政治、经济上造 成较大损失者，如主要设备损坏、大量产 品报废、连续生产过程被打乱需较长时间 才能恢复、重点企业大量减产等。
《工厂供电》试题库(第二章)
第二章 工厂电力负荷及其计算二、判断题1、所有医院都属于一类负荷。
（ ）答案：⨯2、高校属于三类负荷。
（ ）答案：√3、电力负荷的计算是按其发热10分钟的稳定值考虑的。
（ ）答案：⨯4、年最大负荷P max 就是计算负荷P 30。
（ ）答案：√5、普遍用二项式法计算负荷比用需用系数法更接近实际电力负荷。
（ ）答案：⨯6、当有大容量设备且其台数少时用二项式法比用需用系数法计算负荷更接近实际电力负荷。
（ ）答案：√7、单相负荷的计算，是将各相分别求出之后，取全部之和。
（ ）答案：⨯ 8、没有变压器的小型工厂或农村在缴纳的电费中没有基本电费。
（ ）答案：√ 9、对工厂变电所高压侧的功率因素cos ϕ必须大于0.9。
（ ）答案：⨯ 10、尖峰电流I pk 是考虑设备工作持续时间为5s 的短时最大负荷电流。
（ ）答案：⨯ 11、电力负荷是指电力系统中所有用电设备消耗的有功功率的总和。
（ ）答案：⨯ 12、有多台电动机的配电线路的尖峰电流，其大小取决于多台电动机的起动电流。
( ) 答案：⨯三、单选题1、对一类负荷的供电要求是 。
A ）至少两个独立电源 B ）两回输送线路 C ）一条输送线 D ）没有要求 答案：A2、对二类负荷的供电要求是 。
A ）至少两个独立电源 B ）两回输送线路 C ）一条输送线 D ）没有要求 答案：B3、对三类负荷的供电要求是 。
A ）至少两个独立电源 B ）两回输送线路 C ）一条输送线 D ）没有要求 答案：D4、一般照明属于 工作制的设备。
A ）连续 B ）短时 C ）断续周期 D ）所有 答案：A5、控制水库闸门的电动机属于 工作制的设备。
A ）连续 B ）短时 C ）断续周期 D ）所有 答案：B5、电焊机属于 工作制的设备。
A ）连续 B ）短时 C ）断续周期 D ）所有 答案：C6、短时工作制与断续周期工作制的设备区别是其工作时停歇时间超过 min 。
电力系统的负荷
U UN
2
BP
U UN
CP
Q
QN
AQ
U UN
2
BQ
U UN
CQ
32
1
2 3
P
PN
AP
U UN
2
BP
U UN
CP
Q
QN
AQ
U UN
2
BQ
U UN
CQ
1------等效恒定阻抗负荷 2------等效恒定电流负荷 3------等效恒定功率负荷
33
思考题？
AP、BP、CP AQ、BQ、CQ
✓若不计负荷的频率特性
31
P
PN
AP
U UN
2
BP
U UN
CP
1
d(P / PN ) d( f / fN )
f
N
f fN
Q
QN
AQ
U UN
2
BQ
U UN
CQ
1
d(Q / QN ) d( f / fN )
fN
f fN
P
PN
AP
29
(一)多项式负荷静态特性
P
PN
AP
U UN
2
BP
U UN
CP
1
d(P / PN ) d( f / fN )
f
N
f fN
Q
QN
AQ
U UN
2
BQ
U UN
CQ
1
d(Q / QN ) d( f / fN )
fN
f fN
负荷的电压特性
负荷的频率特性
30
❖负荷静态模型系数的意义
机械工厂供配电系统电气设计设计
机械工厂供配电系统电气设计设计毕业设计(论文)题目名称：机械工厂供配电系统电气设计题目类别：毕业设计学生姓名：吴友为学院(系)：电子信息学院专业班级：电气11103班指导教师：常秀莲老师时间：2015.3.23—2015.6.6目录长江大学毕业设计(论文)任务书 (I)毕业设计开题报告 (III)长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见 (IX)长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语 (X)长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定 (XI)摘要 (XII)abstract (XIII)前言 (1)第一章机械工厂主接线方案的选择 (2)1.1电气主接线的概况 (2)1.1.1车间和小型工厂变电所的主接线图 (3)1.2选择工厂主接线方案 (8)第二章工厂的电力负荷及其计算 (8)2.1负荷分级及供电电源措施 (8)2.1.1工厂电力负荷的分级 (8)2.1.2各级负荷的供电措施 (9)2.2工厂计算负荷的确定 (9)2.2.1负荷计算的目的和意义 (9)2.2.2负荷计算的方法 (10)2.2.3各车间负荷计算如下 (11)2.2.4机械工厂的负荷统计与计算 (12)2.3功率因数的补偿计算 (14)2.3.1功率因数对供电系统的影响 (14)2.3.2功率因数的补偿 (14)第三章厂用主电源供电电压等级的确定 (15)第四章主变压器及三个和用变压器的确定 (16)4.1变电所主变压器台数的选择 (16)4.2变电所主变压器容量选择 (16)第五章短路电流计算 (17)5.1短路的基本概念 (17)5.1.1短路的原因 (17)5.1.2短路的后果 (17)5.1.3短路的形成 (18)5.2三相短路电流计算的目的 (18)5.3短路电流的计算 (18)5.3.1绘制短路电流计算图 (19)第六章机械工厂车间的配电 (20)6.1低压配电线路的接线方式 (20)6.2方案比较 (21)第七章主要电气设备的选择与校验 (22)7.1 电气设备选择的一般规定 (22)7.1.1 一般原则 (22)7.1.2 有关的几项规定 (22)7.3 高压电气设备选择 (23)7.3.1 断路器的选择与校验 (23)7.3.2 隔离开关的选择及校验 (26)7.3.3电流互感器的选择及校验 (27)7.3.4 电压互感器的选择及校验 (31)7.3.5 母线与电缆的选择及校验 (32)7.3.6 熔断器的选择 (34)7.3.7避雷器的选择 (35)第八章变电所进出线与邻近单位联络线的选择 (35)8.1 10KV高压进线和引入电缆的选择 (35)8.1.1.10KV高压进线的选择校验 (35)8.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 (35)8.2 380V低压出线的选择 (36)8.2.1金工一车间 (36)8.2.2装配车间 (36)8.2.3金工二车间 (37)8.2.4冷作车间 (37)8.2.5工具机修车间 (37)8.2.6仓库 (37)8.2.7.户外照明 (37)8.2.8器件选择总栏表 (37)第九章变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 (39)9.1二次回路方案选择 (39)9.1.1二次回路电源选择 (39)9.1.2高压断路器的控制和信号回路. 409.1.3电测量仪表与绝缘监视装置 (40)9.1.4电测量仪表与绝缘监视装置 (40)9.2继电保护的选择 (40)9.2.1变压器继电保护 (41)参考文献 (44)致谢 (45)附录：机械工厂供电系统电气设计原始资料： (46)附录：总电路图 (47)长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师1.毕业设计(论文)题目：机械工厂供配电系统电气设计2.毕业设计（论文）起止时间：2015年3月23日～2015年6月6 日3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）机械工厂供电系统电气设计原始资料《电力工程电气设计手册》电气一次部分、电气二次部分、《工厂供电》、《电力工程电气设备手册》上册、下册及相关资料和参考书籍4．毕业设计(论文)应完成的主要内容(1) 设计厂用电电气主接线方案(2) 机械厂供电系统负荷的计算(3) 厂用主电源供电电压等级的确定(4) 主变压器及厂用变压器的确定(5) 短路电流计算(6) 主要电气设备的选择与校验(7) 厂用变电所主要保护设计5．毕业设计(论文)的目标及具体要求说明书：厂用电电气主接线方案的拟定；厂用主电源供电电压等级的确定全厂继电保护的配置计算书：机械厂供电系统负荷的计算；短路电流计算；电气设备的选择及校验图纸：电气主接线图1张6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求一台计算机, windowsXP系统，Auto CAD绘图软件，上机150机时任务书批准日期 2015 年 3 月 10 日教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2015 年 3 月 15 日指导教师(签字) 完成任务日期年月日学生（签名）长江大学毕业设计开题报告题目名称：机械工厂供配电系统电气设计院（系）：电子信息学院专业班级：吴友为学生姓名：电子信息学院指导老师：常秀莲老师辅导老师：常秀莲老师开题报告日期： 2015.3.28机械工厂供配电系统电气设计学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师一、题目来源毕业设计二、设计目的和意义在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求很高，某些对供电系统可靠性要求很高的工厂即使在极短时间内停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，则可能对工业生产造成严重的后果。
供电第2章
工作制
1） 连续运行工作制
采用长期连续运行工作制的设备工作时 间长，连续运行， 绝大多数用电设备都属于 这一类设备， 如风机、泵类、搅拌机、球磨 机、机床、 照明、电炉等。 这类设备的设备 容量就是设备铭牌上的额定容量。
2） 短时运行工作制
采用短时运行工作制的设备工作时间短，停歇时间长， 如 船闸电动机、机床中的辅助电动机等，其设备容量按铭牌额定 容量计算。
用电设备组名称
小批量生产的金属冷加工机床电动 机 大批量生产的金属冷加工机床电动 机 小批量生产的金属热加工机床电动 机 大批量生产的金属热加工机床电动 机 通风机、水泵、空压机及电动发电 机组电动机 非连锁的连续运输机械及铸造车间 整砂机械 连锁的连续运输机械及铸造车间整 砂 机械 锅炉房和机加工、机修、装配等类 车间的吊车( =25%)
S30
I30
P320 Q320
S30 3U N
以上两式中的∑P30,i和∑Q30, i分别为各组设备的有功和无功 计算负荷之和。对车间干线取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97； 对车间母线取K∑p=0.90～0.95，K∑q=0.93～0.97。
注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视 在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算 电流之和来计算。此外，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，各组的计算负荷均 按供电设计手册所列的计算系数来计算，而不必考虑设备台数 少而适当增大Kd和cosφ值的问题。
工厂供电
第二章 电力负荷计算
本章主要内容：电力负荷有关概念 用电设备组计算负荷 工厂计算负荷 尖峰电流及其计算
2.1.1 电力负荷与负荷曲线
供配电的负荷计算
Qc=∑（bPe∑tgφ）i+（cPx） tgφ1 No Image =(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar
比较例2-2和例2-3的计算结果可知，按二项式法计 算的结果比按需要系数法计算的结果大得 多。 可见二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的 负荷计算。
四、单相负荷计算 No Image
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：
第二章 供配电的负荷计算
No Image
•第一节 负荷曲线 •第二节 用电设备的设备容量 •第三节 负荷计算的方法 •第四节 功率损耗和电能损耗 •第五节 全厂负荷计算 •第六节 尖峰电流的计算 •第七节 功率因数及无功功率补偿
图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制
（a）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲线 （c）年负荷持续 时间曲线
No Image
一、 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、单位面积负荷密度法
若已知车间生产面积S和负荷密度指标ρ时，
No Image
车间平均负荷为: Pav=ρ*S，
车间计算负荷为:
(2)多组用电设备的计算负荷 式中，（bPe∑）i为各 用电设备组的平均功率
第二章 工厂的电力负荷及其计算习题及答案
第二章工厂的电力负荷及其计算习题及答案2-1什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？答：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。
负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；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。
与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时；平均负荷和负荷系数。
2-2年最大负荷Ｐmax——指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）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。
年最大负荷利用小时Ｔmax———指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。
平均负荷Pav————平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值。
负荷系数KL————负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。
2-3.什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?答: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负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷.导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t为发热时间常数.对中小截面的导体.其t约为10min左右,故截流倒替约经30min后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。
计算负荷是供电设计计算的基本依据.计算符合的确定是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理.计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.2-4. 各工作制用电设备的设备容量如何确定?答:长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率,即Pe=PN反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率.2-5.需要系数的含义是什么?答:所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,因此需要引进需要系数的概念,即:Pc=KdPe.式中，Kd为需要系数; Pc为计算负荷; Pe为设备容量.形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指输出容量,它与输入容量之间有一个平均效率;用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数Kl;用电设备本身及配电线路有功率损耗,所以引进一个线路平均效率;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,2-6确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段。
精选供配电系统的负荷计算资料(2024版)
二. 工厂用电设备的工作制
三. 负荷曲线及有关物理量
给哆鼓邯它盯曳捕麓蹲瓢脑读削敝倡棍根亦跺搬巍载窒韦隧忠悉磊敏锹勃供配电系统的负荷计算供配电系统的负荷计算
一、负荷的基本概念
学习内容： 1. 什么是负荷？ 为什么负荷计算？ 负荷计算内容 4. 电力负荷的类型
恶律拘嗡斤管涸黄到惺眼豌风尧焊圭紫旋拌砌秧隶停甄活柞烙吩电观社法供配电系统的负荷计算供配电系统的负荷计算
平均负荷Pav和年平均负荷
平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率
年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。
Wa表示全年实际消耗的电能
时间t内消耗的电能为Wt
俏淑徒磕王娶丰职蝎趟夯绞胶夜涅酣闪凉颈剥临秆毡臼熄弦板芯档捞连译供配电系统的负荷计算供配电系统的负荷计算
电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。
电镀设备
友侨霜跳边锯兢遂浮苑追迅坑属粤称烯谎兔妊裤翰舌望滋矽候攒肆卑溜扁供配电系统的负荷计算供配电系统的负荷计算
电热设备
电热设备的工作特点是： （1）工作方式为长期连续工作方式。 （2）电力装置一般属二级或三级负荷。 （3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。
6、与负荷曲线及其计算的物理量Fra bibliotek一班制工厂Tmax约为1800～3000h，两班制工厂Tmax约为3500～4800h, 三班制工厂Tmax约为5000～7000h，居民用户Tmax约为1200～2800h。
它与工厂的生产班制有关
帮栓峦痢丛庐航事珍即琼努依沟豹口损寨俏课助琵烟辐镭鸿狱食恢腑苟郑供配电系统的负荷计算供配电系统的负荷计算
4. 电力负荷的类型
第2章电力负荷及其计算计算
接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额
定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定
的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容
量”，用Pe表示。
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（1）长期工作制和短时工作制的设备容量
Pe=PN （2）重复短暂工作制的设备容量
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），若其εN不等于25%时应进行换 算，公式为:
式中：Pe——等效三相设备容量；
Pe·m——最大负荷所接的单相设备容
量 单。相设备接于线P电e 压时3Pel
式中Pe·l——接于同一线电压的单相设备容量返回。
目录
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22
2.2.3 负荷计算的方法
负荷计算的方法有：
需用系数法、二项式法、利用系数
法、形状系数法、附加系数法
5. 确定全车间变电所中高压母线上的 计算负荷
P30·5＝ΣP30·4+P4m Q30·5＝ΣQ30·4+Q4m
S305 P3205Q3205
P4m、Q4m—车间高压用电设备的有功及无功计算负
荷。
计算目的：用于车间变电所高压母线的
选择。
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6. 确定总降压变电所出线上的计算负 荷
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规定取“半小时平均负荷”的原因：
一般中小截面导体的发热时间常数
τ为10min以上，根据经验表明，中小截面
导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10
＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负 荷，显然不可能使导线温升达到最高值， 只有持续时间在30min以上的负荷时，才有 可能构成导线的最高温升。
第2章工厂的电力负荷及其计算
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第2章工厂的电力负荷及其计算
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第2章工厂的电力负荷及其计算
•比较：
•需要系数法： •P30=13.68kw • Q30=18.53kvar
线•②路若上单的组计用算电负设荷备。只有1~2台设备时，可以认为P30=Pe，
•
即b=1 c=0 。
•③计算多组用电设备的负荷时，不应再乘以K∑。 •举例：例2-3
• 试用二项式法确定例2-2所述机修车间380v线路总的计算 负荷。
•解：
•1、分组：金属切削机床组、通风机组、电阻炉组。
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•
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——用电设备组平均功率因数。可查附录表1。 第2章工厂的电力负荷及其计算
•∑Pe——用电设备组的设备容量kw。
•Pe的定义：经换算到同一工作制下的额定功率。 •注意
•Kd、
、 可查附录表1，查表时应注意：
•1）查Kd时，
与
对应同一角度 ；
•2）设备组中台数少时，Kd取较大数值；设备组中 台数多时，Kd取较小数值；当只有1~2台设备时， 可取Kd=1；
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第2章工厂的电力负荷及其计算
•（三）多组用电设备计算负荷的确定 •工厂供电系统示意图：
•P30.
6 •P30.7
•P30. 8
•P30.5
•P30.3 •P30.4
•P30.2
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•返42 •返22 •返23
第2章工厂的电力负荷及其计算
•1、 P30.1的确定： •2、 P30.2的确定：
第2章工厂的电力负荷及其计算
•2、380v线路总的计算负荷： • P30=8.68kw+（7+1.95+2）kw=19.63kw • Q30=8.68×1.73+（7×1.73+1.95×0.375+0） =27.86kvar
精品文档-供配电技术(刘燕)-第2章
第2章 电力负荷及其计算
1. 长期工作制和短时工作制的用电设备组 设备容量Pe等于所有用电设备的铭牌上的额定容量之和。 2. 反复短时工作制的用电设备组 设备容量Pe是将所有设备在不同暂载率下的铭牌额定容量换 算到一个规定的暂载率下的容量之和，换算式为
Pe PN
N
(2-7)
式中，εN为对应于铭牌额定功率PN的额定暂载率；ε为对应于设
运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功率损耗，配电
线路也有功率损耗。因此在确定设备组的计算负荷时应考虑一个系
数，即按需要系数法确定用电设备组有功计算负荷的0)
第2章 电力负荷及其计算
式中，Pe为用电设备组的设备容量；Kd为需要系数，它的物理表
达式为
Kd
KKL
式中，T为工作周期 ； tTt为工10作0%周期 内t 的t t0工作10时0间%；t0为工作周期(2内-6)
的停歇时间。 反复短时工作制设备的额定容量，一般是对应于某一标准暂载
率的。
第2章 电力负荷及其计算
2.2.2 设备容量的计算 每台用电设备的铭牌上都标有额定容量，但各用电设备的
工作条件不同，并且同一设备所规定的额定容量在不同的暂载 率下工作时，其输出功率是不同的。因此作为用电设备组的额 定容量就不能简单地直接相加，而必须换算成同一工作制下的 额定容量，然后才能相加；对同一工作制有不同暂载率的设备， 其设备容量也要按规定的暂载率进行统一换算。经过换算至统 一规定的工作制下的“额定容量”称为设备容量，用Pe表示。
第2章 电力负荷及其计算
2. 负荷计算的目的 供配电系统要能安全可靠地正常运行，系统中的各元件(如电 力变压器、开关、导线及电缆)都必须选择合适，除了应满足工作 电压和频率的要求外，最重要的是应满足负荷电流的要求。因此负 荷计算的目的就在于正确地确定负荷值，为设计供配电系统提供可 靠的依据，并作为合理选择供配电系统所有组成元件的重要依据。
第二章工厂的电力负荷及其计算
第二章工厂的电力负荷及其计算随着工业化的发展，工厂已经成为现代社会中不可或缺的组成部分。
工厂的运作离不开电力供应，而电力负荷的合理计算对于工厂的正常运行和能源消耗的合理利用至关重要。
本文将针对工厂的电力负荷及其计算进行详细探讨。
一、工厂电力负荷的定义工厂电力负荷是指工厂所需的总电能，包括工厂设备、照明、办公设备等消耗电能的总和。
它取决于工厂的规模、生产工艺、设备种类、工作时间等因素。
二、工厂电力负荷的计算方法2.负荷法：根据工厂的生产能力和工作时间，计算单位时间内所需要的电能，再除以电网的工作效率得到总负荷。
例如，工厂的生产能力为每小时生产500个产品，工作时间为8小时，电网的工作效率为90%，那么总负荷就是(500/8)/0.9=69W。
3.经验法：根据工厂的历史数据和经验，估算出工厂的电力负荷。
这种方法适用于已经运行较长时间的工厂，可以根据历史数据推算每个季度、每个月或每天的负荷变化规律，然后进行合理估算。
三、影响工厂电力负荷的因素1.生产工艺：不同的工艺所需的电能消耗不同。
一般来说，化工、冶金等重工业的电力负荷较高，而轻工业的负荷较低。
2.设备种类和数量：不同种类的设备功率不同，数量也不同。
功率较高的设备会增加工厂的电力负荷。
3.工作时间：工厂的工作时间越长，消耗的电能也越多。
四、如何优化工厂的电力负荷1.合理计划生产时间和设备使用时间，避免设备闲置或过度使用，以减少不必要的电能消耗。
2.使用高效节能设备，降低功率需求和电能消耗。
3.通过调整生产工艺，采用低耗能的工艺和设备，降低电力负荷。
4.对于有峰谷电价的地区，合理选择生产时间，利用低电价时段进行生产，以减少成本和能源消耗。
结论工厂的电力负荷是工厂运营不可或缺的关键因素。
合理计算电力负荷是保证工厂正常运行和能源消耗合理利用的前提。
通过采用合理的计算方法和优化工艺设备，可以实现对工厂电力负荷的有效控制和管理。
这不仅有助于降低生产成本，提高生产效率，还可以减少对能源资源的消耗，实现可持续发展。
第2章 工厂电力负荷及其计算2-4
但实际上，负荷随时都在变动，通常用一个等值 返回 的矩形面积来代替负荷曲线下的面积。 目录
9
(四) 功率因数与无功功率补偿
1. 工厂功率因数
（1）瞬时功率因数 瞬时功率因数由功率因数表或相位表直接读出，或由功率 表、电流表和电压表的读数按下式求出：
cos
P 3UI
式中：P——功率表测出的三相功率读数（kW）； U——电压表测出的线电压读数（kV）； I——电流表测出的相电流读数（A）。
WP——有功电度表读数；
Wq——无功电度表读数。
P30——工厂的有功计算负荷； S30——工厂的视在计算负荷。
自然功率因数
指用电设备或工厂在没有安 装人工补偿装置时的功率因数
指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数
总功率因数
14
功率因数对供电系统的影响 （1）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电 气元件，容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、 测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。 （2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能 损耗。 （3）线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机 及其它用电设备的正常运行。 （4）使电力系统内的电气设备容量不能充分利用。
△WT0=△P0Ton
随负荷而变化的有载功率损耗所引起的年电能损耗 为：
WTl
8760 0
S Pk S NT
S ca dt Pk S NT
2
2
8760
0
S S ca
S ca dt Pk S NT
① 正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；
② 更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线；
第二章 工厂的电力负荷及其计算习题及答案
第二章工厂的电力负荷及其计算习题及答案2-1什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？答：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。
负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；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。
与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时；平均负荷和负荷系数。
2-2年最大负荷Ｐmax——指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）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。
年最大负荷利用小时Ｔmax———指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。
平均负荷Pav————平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值。
负荷系数KL————负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。
2-3.什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?答: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负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷.导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t为发热时间常数.对中小截面的导体.其t约为10min左右,故截流倒替约经30min后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。
计算负荷是供电设计计算的基本依据.计算符合的确定是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理.计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.2-4. 各工作制用电设备的设备容量如何确定?答:长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率,即Pe=PN反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率.2-5.需要系数的含义是什么?答:所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,因此需要引进需要系数的概念,即:Pc=KdPe.式中，Kd为需要系数; Pc为计算负荷; Pe为设备容量.形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指输出容量,它与输入容量之间有一个平均效率;用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数Kl;用电设备本身及配电线路有功率损耗,所以引进一个线路平均效率;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,2-6确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段。
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▪ （3）电炉变压器的设备容量
▪
电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数
下的额定功率（kW），即：
▪ Pe=PN=SN·cosＮ
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▪ （4）照明设备的设备容量
▪ ①白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注 的额定功率（kW）；
▪ ②荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为 灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定 功率的1.2倍（kW）；
▪ 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
▪
11:24
9
▪2.1.2 计算负荷（calculated load）
▪ 通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的
负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把 它作为按发热条件选择电气设备的依据，用 Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。 ▪
供配电技术
第2章 工业企业电力负荷计算
东北大学秦皇岛分校自动化工程系
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1
第2章 工业企业电力负荷计算
▪ 2.1 电力负荷及负荷曲线 ▪ 2.2 计算负荷及其确定方法 ▪ 2.3 供电系统中的功率损耗
和电能损耗
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2
2.1 电力负荷及负荷曲线
2.1.1 负荷曲线
电力负荷：工厂企业中的电力负荷是指电气设备 或线路中通过的功率或电流
▪ Pe=PN ▪ （2）重复短暂工作制的设备容量
▪ 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），若其εN不等于25%时应进行换 算，公式为:
Pe PN
N
25%
2PN
n
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▪ 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）。若其铭牌暂载率 εN不等于100%时，应进行换算，公式为:
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2.2 计算负荷及其确定方法
2.2.1 用电设备的工作方式
用电设备按其工作方式可分为三种： （1）连续运行工作制（长期工作制） （2）短时运行工作制（短暂工作制） （3）断续周期工作制（重复短暂工作制）
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▪ 连续运行工作制（长期工作制）
▪
在规定的环境温度下连续运行，设备
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11
▪2.1.3 计算负荷的意义和计算目的
▪ 负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述， 若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行 中导体及电器的最高温升不会超过允许值。
▪ 计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统 供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及 互感器等的额定参数的依据。
▪ 正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的 前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要 手段。
任何部分温升均不超过最高允许值，负荷
比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、
皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、
电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、
电解设备、照明灯具等，均属连续运行工
作制的用电设备。
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14
▪ 短时运行工作制（短暂工作制）
▪
用电设备的运行时间短而停歇时间长，
在工作时间内，用电设备的温升尚未达到
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)持续运行所消 耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的
电能。
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7
▪ 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。
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▪3.平均负荷Pav
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10
▪ 规定取“半小时平均负荷”的原因：
▪
一般中小截面导体的发热时间常数
τ为10min以上，根据经验表明，中小截面
导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10
＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负 荷，显然不可能使导线温升达到最高值， 只有持续时间在30min以上的负荷时，才有 可能构成导线的最高温升。
▪
在每台用电设备的铭牌上都有“额定
功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式 不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直
接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额
定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定
的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容
量”，用Pe表示。
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▪ （1）长期工作制和短时工作制的设备容量
若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电
焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，
通常用暂载率ε表征其工作特征，取一个工作周
期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为
ε ，即：
t t 100 %
T t t0
▪11式和:24 中 为：工t作，周t0—期—T。工作时间与停歇时间，两者之16
▪ 2.2.2 用电设备额定容量的计算
该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时
间内其温度又降低为周围介质的温度，这
是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助
电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置
的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。
这类设备的数量不多。
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15
▪ 断续周期工作制（重复短暂工作制）
▪
用电设备以断续方式反复进行工作，其工
作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。工作 时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，
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4
11:24
5
11:24
6
▪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
▪ ③高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为 灯泡额定功率的1.1倍（kW）；
负荷曲线（load curve）：是指用于表达电力负 荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中， 纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横 坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。
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3
▪ 1．负荷曲线的分类
▪ 按负荷的功率性质分： ▪ 可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线； ▪ 按所表示的负荷变动的时间分： ▪ 可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。