[宝典]电力负荷及其计算

这类设备的工作时间较短，停歇时
间较长。导体还未达到其稳定温升
短时工作制设备 就开始冷却，在停歇时间内足以将
温度降至通电前的温度，如：金属
切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降
电动机、刀架快速移动装置)、水闸
反复短时工作制设备 用这电类动设机备等的。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。
第二章 电力负荷及其计算
2.1 电力负荷和负荷曲线 2.2 负荷统计、计算的方法 2.3 企业负荷的确定与变压器的选择 2.4 功率补偿技术
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什么是负荷？ “电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以
指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电 单位的功率或电流的大小。
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4. 负荷等级及供电要求
工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及中断供电 造成的损失或影响的程度分为三级 。 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 损失者。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。
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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。
年负荷曲线
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6 负荷曲线特征量 年最大负荷Pmax 年负荷持续时间曲线上的最大负荷， 它是全年中负荷最大的工作班 消耗电能最多的半小时平均负荷P30。 通常用Pmax、Qmax和Smax分别表示年有功、无功和视在最大功率， 因此，年最大负荷也就是半小时最大负荷P30 年最大负荷利用小时Tmax 假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用 的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。
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2.1.2 用电设备的额定容量
学习内容： 1. 设备容量的定义 2. 为什么要换算设备容量？ 3. 设备容量换算方法
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1 设备容量的定义
设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规 定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用 Pe来表示。
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注意：设备容量与设备额定功率的概念及不
同点
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l
Pc=P30=Pmax
l
Qc=Q30=Qmax
l
Sc=S30=Smax
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2.2.1 概述
l 负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷 l 的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算 l 负荷的过程。
PC----负荷的有功计算负荷 QC----负荷的无功计算负荷 SC---负荷的视在计算负荷 IC----负荷的计算电流
Pc KdPe
用电设备组 所有设备容 量之和
Pe Pei
每组用电设 备的设备容 量
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需要系数法—需要系数
注：工程实际中，很难通 过Kd的表达式来求得需要
l 1、先确定计算范围(如某低压干线上的所有设备)，
l 2、然后将不同工作制下的用电设备的额定功率PN换 算到同一工作制下，经换算后的额定功率也称为设 备容量Pe。
l 3、再将工艺性质相同的并有相近需要系数的用电设 备合并成组，考虑到需要系数，算出每一组用电设 备的计算负荷，
l 4、最后汇总各级计算负荷得到总的计算负荷。
照明设备的工作特点： （1）工作方式属长期连续工作方式。 （2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的灯具功 率因数均较低。 （3）照明பைடு நூலகம்荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。
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4 工厂用电设备的工作制
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 长期连续工作制设备 稳定。如：照明设备、电动扶梯、 空调风机、电炉等。
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如起重机、电焊机、电梯等
负荷持续率
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（或称暂载率）ε
工作时间
N
t
t t0
100%
（2－1） 停歇时间
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。
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负荷计算统计方法
负荷计 算方法
需要系数是按照车间以上的负荷 需要系数法 情况来确定的，适用于变、配电
所的负荷计算。
二项式系数法考虑了用电设备中 二项式系数法几台功率较大的设备工作时对负
荷影响的附加功率，一般适用于 低压配电支干线和配电箱的负荷 计算。
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l
按需要系数法进行负荷计算的基本过程是：
热效应相等，产生的最大温升与等效负荷产生的最
高温升相等。
l
按照等效负荷，从满足发热的条件来选择用电
设备，用以计算的负荷功率或负荷电流称为“计算负
荷”。
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在设计计算中，通常将“半小时最大负荷”
作为计算负荷，用Pc(Qc、Sc或Ic)表示。
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计算负荷、年最大负荷、30 min平均最大
负荷三者之间的关系为
2.2.1 概述 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。 计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半小 时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。
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在工厂供电系统设计过程中必须找出这些用电
设备的等效负荷。所谓等效，是指这些用电设备在
实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产生的
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为什么要进行负荷计算？ 供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等） 继电保护整定 选择仪表量程 安排供电方案及系统运行方式
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3. 电力负荷的类型 动力设备就是那些为其他设备提供动力的设备
① 按用途可分为：照明负荷和动力负荷 ② 按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷
（民用电） ③ 电力负荷（设备）按工作制的分类 长期连续工作制 短时工作制 这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。 断续周期工作制
感应炉
主要用于熔炼和金属材料热处理
其它电热设备
红外线加热、微波加热和等离子加热等
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。
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照明设备 常用照明设备 白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤 化物灯和单灯混光灯等。
灯泡额定功率的1.1倍；自镇式高压汞灯设备容量与
灯泡额定功率相等。
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高压钠灯考虑镇流器的功耗，其设备容
量应为灯泡额定功率的1.1倍。
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金属卤化物灯考虑镇流器的功耗，其设
备容量应为灯泡额定功率的1.1倍。
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2.1.3 负荷曲线绘制与用途
1 什么是负荷曲线？ 电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用 电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学 手段：可用来预测负荷变化趋势。
2.反复短时工作制的用电设备 反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续 率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的 功率。
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起重电动机 对起重电动机应统一换算到ε=25%，换算公式
换算后设 备容量
Pe PN
N 25
2PN
设备铬牌暂载 率
N
（3－2）
（换算前）设 备铬牌额定功 率
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电焊机设备
断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系 同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同 的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的ε 下。
不同负荷持续 率率 的下 换， 算P 功 1公 式 12P2为
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5 设备容量的确定
1.长期工作制和短期工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量就是所 有设备的銘牌额定功率， 即 Pe=PN
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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。
电镀设备的工作特点是： 电 （1）工作方式是长期连续工作的。 镀 （2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。 设 （3）容量较大，功率因数较低。 备
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电热设备
电阻加热炉
主要用于各种零件的热处理
电弧炉
主要用于矿石熔炼、金属熔炼
对电焊机设备，应统一换算到ε=100%，换算公式为：
设备铬牌功率因 数
P eP N NSNco s N
（3-3）
设备铬牌额定容 量
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(3) 照明设备的设备容量
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白炽灯、卤钨灯设备容量就是灯泡上标出的额
定功率。
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荧光灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯
泡额定功率的1.2～1.3倍。
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高压汞灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为
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最大负荷利用小时为
l l
TmaxWaPmax
l
Tmax的大小表明了工厂消耗电能是否均匀。最
大负荷利用小时越大，则负荷越平稳。Tmax一般
与工厂类型及生产班制有较大的关系，例如，一
班制工厂Tmax=1800～2500 h,两班制工厂 Tmax=3500～4500 h,三班制工厂Tmax=5000～7000 h。
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需要系数Kd 由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设 备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用 电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电 设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数，用Kd 表示。
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