工厂的电力负荷和曲线及其计算
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负荷计算
2 2 Wa 2 P P cu k
由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率β 的平方成正比，且近似于短路损耗(负载损耗）ΔPk。
因此，变压器全年的电能损耗为：
Wa Wa1 Wa2 P0 8760 Pk 2
二．用逐级推算法计算全厂的计算负荷
（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 装置)、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。
单相负载
三相负载
★ 按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设
备功率的比例来制定。 ◆如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的 15%，则不论单相设备如何连接，均可作为三相 平衡负荷对待。 ◆单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡 分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以 3，便可求得其等效三相设备容量。
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
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。
由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率β 的平方成正比，且近似于短路损耗(负载损耗）ΔPk。
因此，变压器全年的电能损耗为：
Wa Wa1 Wa2 P0 8760 Pk 2
二．用逐级推算法计算全厂的计算负荷
（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 装置)、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。
单相负载
三相负载
★ 按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设
备功率的比例来制定。 ◆如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的 15%，则不论单相设备如何连接，均可作为三相 平衡负荷对待。 ◆单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡 分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以 3，便可求得其等效三相设备容量。
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
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。
工业企业电力负荷及其计算
2020/7/30
1、连续工作制：在规定的环境温度下长期连续运行的 电器设备，特点是负荷比较稳定。连续工作发热使其温 度达到稳定温度，任何部分产生的温度和温升均应不超 过最高允许值。
P
PL
s
t
O
例子：通风机、水泵、压缩空气机，电动发动机，电炉，运输 设备，照明设备等。
2020/7/30
2、短时工作制：工作时间较短，而停歇时间相当长的 用电设备。特点是工作温度达不到稳定温度，停歇时 温度可降到环境温度。
确定计算负荷的方法：需要系数法，二项式法。
2020/7/30
2.2、三相用电设备组的设备容量
2.2.1、设备容量 ★区别 “额定功率” 在确定用电设备组的额定容量时，不能将各设备上的额定容 量简单相加，而必须换算成同一工作制下的额定功率，然后 才能相加。在统一规定的工作制下的“额定功率”成为设备
容 量，用Pe表示。 换算的依据是等价的发热条件；即将某一工作制下的发热转 换到另一工作制下的发热时对应的功率消耗。
2020/7/30
• 2.1.2工业企业用电设备的工作制
在工业企业中，电能广泛应用于各种机械、电解、电热、电 焊等，其运行工作制不同。为了取得较准确的电力负荷数据，以 便正确的选择供电系统的线路以及供电元件，必须将用电设备按 工作制进行分类。
按照发热情况分成3类： 1、连续工作制； 2、短时工作制； 3、反复短时工作制。
A相：
Pe1，ph Pe1,mph,A Pe2,mph,A
+
B相： ……………………………
Pe = 3Max{Pe,mph,x}
202C0/相7/3：0 ……………………………
P42 表2-3 相间负荷换算为相负荷的功率换算系数 P42 例 2-5
1、连续工作制：在规定的环境温度下长期连续运行的 电器设备，特点是负荷比较稳定。连续工作发热使其温 度达到稳定温度，任何部分产生的温度和温升均应不超 过最高允许值。
P
PL
s
t
O
例子：通风机、水泵、压缩空气机，电动发动机，电炉，运输 设备，照明设备等。
2020/7/30
2、短时工作制：工作时间较短，而停歇时间相当长的 用电设备。特点是工作温度达不到稳定温度，停歇时 温度可降到环境温度。
确定计算负荷的方法：需要系数法，二项式法。
2020/7/30
2.2、三相用电设备组的设备容量
2.2.1、设备容量 ★区别 “额定功率” 在确定用电设备组的额定容量时，不能将各设备上的额定容 量简单相加，而必须换算成同一工作制下的额定功率，然后 才能相加。在统一规定的工作制下的“额定功率”成为设备
容 量，用Pe表示。 换算的依据是等价的发热条件；即将某一工作制下的发热转 换到另一工作制下的发热时对应的功率消耗。
2020/7/30
• 2.1.2工业企业用电设备的工作制
在工业企业中，电能广泛应用于各种机械、电解、电热、电 焊等，其运行工作制不同。为了取得较准确的电力负荷数据，以 便正确的选择供电系统的线路以及供电元件，必须将用电设备按 工作制进行分类。
按照发热情况分成3类： 1、连续工作制； 2、短时工作制； 3、反复短时工作制。
A相：
Pe1，ph Pe1,mph,A Pe2,mph,A
+
B相： ……………………………
Pe = 3Max{Pe,mph,x}
202C0/相7/3：0 ……………………………
P42 表2-3 相间负荷换算为相负荷的功率换算系数 P42 例 2-5
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。
工厂供电技术工厂电力负荷计算
第10页/共90页
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线3.平均负荷Pav
图3-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时 图3—5 年平均负荷
平均负荷Pav是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值，即
第11页/共90页
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线平均负荷也可以通过负荷曲线来计算，如图3—5所示。年负荷曲线与两坐标轴所包围的曲线面积即年所消耗的电能恰好等于虚线与坐标轴所包围的面积，即年平均负荷为式中 Pav—平均有功计算负荷（kW）；Wt—在t时间内电能消耗量（kW.h）；Wa—年电能消耗量（kW.h）； t—为实际用电的时间（h）； 8760—全年365天用电时间（h）；
第19页/共90页
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
总有功计算负荷 总无功计算负荷总视在计算负荷总计算电流 —表示所有各组设备的有功计算负荷之和(kW)； —表示所有各组设备的无功计算负荷之和(kvar)；
第20页/共90页
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
例题3—4某工厂机加车间380V低压母线上，共接有3组用电设备，其中有冷加工机床电动机20台，每台容量为11kW；通风机3台，每台容量为2kW；电动葫芦一个，3kW（ε=40%），试确定该车间总的计算负荷。解：1.先求各用电设备组的计算负荷（１） 冷加工机床电动机机床组 查附表1取Kd=0.25
第33页/共90页工厂Fra bibliotek电技术第三章 工厂电力负荷计算
解：(一)需要系数法求车间计算负荷1.求冷加工机床组设备总容量查附表1大批生产冷加工机床组得 Kd=0.18～0.5,取Kd=0.25，
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线3.平均负荷Pav
图3-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时 图3—5 年平均负荷
平均负荷Pav是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值，即
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工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线平均负荷也可以通过负荷曲线来计算，如图3—5所示。年负荷曲线与两坐标轴所包围的曲线面积即年所消耗的电能恰好等于虚线与坐标轴所包围的面积，即年平均负荷为式中 Pav—平均有功计算负荷（kW）；Wt—在t时间内电能消耗量（kW.h）；Wa—年电能消耗量（kW.h）； t—为实际用电的时间（h）； 8760—全年365天用电时间（h）；
第19页/共90页
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
总有功计算负荷 总无功计算负荷总视在计算负荷总计算电流 —表示所有各组设备的有功计算负荷之和(kW)； —表示所有各组设备的无功计算负荷之和(kvar)；
第20页/共90页
工厂供电技术
第三章 工厂电力负荷计算
例题3—4某工厂机加车间380V低压母线上，共接有3组用电设备，其中有冷加工机床电动机20台，每台容量为11kW；通风机3台，每台容量为2kW；电动葫芦一个，3kW（ε=40%），试确定该车间总的计算负荷。解：1.先求各用电设备组的计算负荷（１） 冷加工机床电动机机床组 查附表1取Kd=0.25
第33页/共90页工厂Fra bibliotek电技术第三章 工厂电力负荷计算
解：(一)需要系数法求车间计算负荷1.求冷加工机床组设备总容量查附表1大批生产冷加工机床组得 Kd=0.18～0.5,取Kd=0.25，
第二章 工厂的电力负荷及计算
例：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， 2.2KW7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。
解：（1）金属切削机组计算负荷 查附表1，取Kd=0.2，cosφ=0.5，tanφ=1.73 P30（1）=0.2x50=10KW （2）通风机组计算负荷 查附表1，取Kd=0.8，cosφ=0.8，tanφ=0.75 P30（2）=0.8x3=2.4KW （3）电阻炉计算负荷 查附表1，取Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0 P30（3）=0.7x2=1.4KW Q30（3）=0 Q30（2）=2.4x0.75=1.8Kvar Q30（1）=10x1.73=17.3Kvar
1~3台 >3台
1~5台
>5台 —— Pe≤100KW Pe>100KW
0.95~0.8
0.8~0.6 0.5~0.2 0.5~0.4 0.4~0.3 0.60
此系数用于变压 器容量计算
0.8~0.9
2、设备容量（Pe）的计算
连续工作制、短时工作制用电设备组的设备容量 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。 断续周期工作制用电设备组的设备容量 设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌 额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。 • 电焊机组（统一换算至ε=100%）
3、民用建筑中消防类电力负荷的分级及对供电电源的要求 （引自JGJ 16-2008） 民用建筑中消防类电力负荷的分级
一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动 控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设 施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电 动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷， 二类高层民用建筑内的上述消防用电应为二级负荷。 民用建筑中消防类电力负荷对供电电源的要求 消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等的两个供电 回路，应在最末一级配电箱处自动切换。 除消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等消防设备 外，各防火分区的消防用电设备，应由消防电源中的双 电源或双回线路电源供电，并应满足：末端配电箱应设 置双电源自动切换装置，该箱应安装于所在防火分区内。
供电第2章
是设备容量Pe 。
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
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
电力负荷计算
的关系。
这种曲线的负荷从大到小依次排列
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。
专用来确定经济运行方式用的
年负荷曲线
图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制 a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年负荷持续时间曲线
绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始， 以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐 标最大值为8760h）
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。
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。
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）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。
Wa=a·A
有功计算负荷为：
P30
Wa Tmax
2. 车间生产面积负荷密度法
已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标ρ（kW/m2）时， 车间平均负荷为：
Pav=ρ·S 负荷密度指标查表，S表示车间面积。
二、按需要系数法确定计算负荷
需要系数法
需要系数是按照车间以上的负荷情况来 确定的，适用于变、配电所的负荷计算。
（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断 器和保护元件等。（校验设备）
（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择 无功补偿容量等。（节能措施）
4. 电力负荷的类型
这种曲线的负荷从大到小依次排列
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。
专用来确定经济运行方式用的
年负荷曲线
图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制 a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年负荷持续时间曲线
绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始， 以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐 标最大值为8760h）
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。
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。
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）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。
Wa=a·A
有功计算负荷为：
P30
Wa Tmax
2. 车间生产面积负荷密度法
已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标ρ（kW/m2）时， 车间平均负荷为：
Pav=ρ·S 负荷密度指标查表，S表示车间面积。
二、按需要系数法确定计算负荷
需要系数法
需要系数是按照车间以上的负荷情况来 确定的，适用于变、配电所的负荷计算。
（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断 器和保护元件等。（校验设备）
（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择 无功补偿容量等。（节能措施）
4. 电力负荷的类型
工厂供配电技术-工业企业用电-项目2-工厂电力负荷计算
T
t t0
一 电力负荷与负荷曲线
二、工厂用电设备的工作制：关系到设备容量的计算
(1) 连续工作制设备 (2) 短时工作制设备
Pe=PN
(3) 断续周期工作制设备
Pe PN
N
电焊机组：ε取100%，即 Pe PN N SN cos N
吊车电动机组：ε取25%，即
Pe PN
N 25
2PN
Pe PN N Pe 2PN N
二 三相用电设备组计算负荷
一、需要系数法：
1.三相用电设备组的计算负荷
P30 Kd Pe
Q30 P30 tan
S30
P30
cos
cosφ,tan φ查表求得
I30
S30 3U N
二 三相用电设备组计算负荷
一、需要系数法：
P30 Kd Pe
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。
年每日最大负荷曲线：反映一年中每日最大负荷 的变化情况
一 电力负荷与负荷曲线
三、负荷曲线及有关物理量
(2) 年负荷曲线
年负荷持续时间曲线：反映负荷（功率）及其持 续时间
年每日最大负荷曲线：反映一年中每日最大负荷 的变化情况
一 电力负荷与负荷曲线
三、负荷曲线及有关物理量
(3) 与负荷曲线相关的物理量
Q30 P30 tan
S30
P30
cos
解：此机床组电动机的总容量为
I30
S30 3U N
Pe 7.5kW 3 4kW 8 3kW 17 1.5kW 10 120.5kW
第二章 工厂的电力负荷及其计算
一、概述
计算负荷：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
际的变动通负过负荷荷时的其统产计生计的算最求高出温的、升用相来等按，发该热等效负荷就称为计算负荷。
条件选择供电系统中各元件的负荷值。
负荷计算：求计算负荷的这项工作称为负荷计算。
如果以计算负荷连续运行，发 热温度不会超过允许值
计算目的：为了正确的选择线路的导线截面、变压器的容量、开关电器、
第二章 工厂的电力负荷及其计算
2.1 工厂的电力负荷和负荷曲线 2.2 三相用电设备组计算负荷的确定 2.3 单相用电设备组计算负荷的确定 2.4 工厂总计算负荷的确定 2.5 尖峰电流的计算
2.1 工厂的电力负荷和负荷曲线
一、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求
1、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。 ✓供电方式:由双回路供电。
1、计算负荷的定义
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流导求体出大约的经、半小用时以（3按0mi发n）热后可条件选
达到稳定温升值
择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计
算负荷，用Pc（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。
Pc Pm ax P30
Pe 1.2PN
（3）用镇流器的金属卤化物灯
Pe 1.1PN
Pe 1.1PN
2.2 三相用电设备组计算负荷的确定
二、需要系数法确定计算负荷
计算负荷：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
际的变动通负过负荷荷时的其统产计生计的算最求高出温的、升用相来等按，发该热等效负荷就称为计算负荷。
条件选择供电系统中各元件的负荷值。
负荷计算：求计算负荷的这项工作称为负荷计算。
如果以计算负荷连续运行，发 热温度不会超过允许值
计算目的：为了正确的选择线路的导线截面、变压器的容量、开关电器、
第二章 工厂的电力负荷及其计算
2.1 工厂的电力负荷和负荷曲线 2.2 三相用电设备组计算负荷的确定 2.3 单相用电设备组计算负荷的确定 2.4 工厂总计算负荷的确定 2.5 尖峰电流的计算
2.1 工厂的电力负荷和负荷曲线
一、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求
1、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。 ✓供电方式:由双回路供电。
1、计算负荷的定义
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流导求体出大约的经、半小用时以（3按0mi发n）热后可条件选
达到稳定温升值
择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计
算负荷，用Pc（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。
Pc Pm ax P30
Pe 1.2PN
（3）用镇流器的金属卤化物灯
Pe 1.1PN
Pe 1.1PN
2.2 三相用电设备组计算负荷的确定
二、需要系数法确定计算负荷
第二章 工厂的电力负荷及其计算
（二）、多组用电设备计算负荷的确定 总的有功计算负荷 总的无功计算负荷
P30 = ∑(bPe ) i + (cPx ) max
Q30 = ∑(bPe tan ) i + (cPx ) max tan max
其它与需要系数法相同
第三节 单相用电设备组计算负荷的确定 一、概述 三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的 15%按三相负荷平衡计算。超过15%时，应换算为等效三相 容量，再与三相设备容量相加。 二、单相设备组等效三相负荷的计算 （一）单相设备接于相电压时的负荷计算 （二）单相设备接于线电压时的负荷计算 1.接于同一线电压时
第四节 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗 一、工厂供电系统的功率损耗 （一）线路功率损耗的计算 1、线路的有功功率损耗 P = 3I 2 R WL 30 WL
2、线路的无功功率损耗
2 QWL = 3I 30 X WL
α aV = 3 α1α 2α 3
导线水平等距排列： α aV = 1.26α
（二）变压器功率损耗的计算 有功损耗 无功损耗
η eηWL 需要系数法较适用于确定车间的计算负荷
= Kd
只有1~2台设备时，可认为KD=1，即P30=Pe。 只有1台电动机时，其
S 30 P30 = cos
I 30 =
P30 =
S 30 3U N
PN
η
Q30 = P30 tan
如果是一台电动机，计算电流为额定电流
I 30 = I N = PN 3U N η cos
PT ≈ 0.015S 30
QT ≈ 0.06 S 30
二、工厂供电系统的电能损耗 线路上全年的电能消耗
2 Wa = 3I 30 RWLτ
工业企业电力负荷及其计算
则该线路的有功功率损耗为：
• 则该线路的无功功率损耗为：
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工业企业电力负荷及其计算
B2.1、变压器的有功功率损耗：
•铁损ΔPFe ：变压器铸刺痛宰铁心中产生的有功功率，通过空载实验测定 ；与外加 的电压及频率有关，与负荷无关。 •铜损ΔPCu ：编号压器负荷电流在一次、二次绕组的电阻中所产生的有功损耗，通 过短路实验测定；与负荷电流的平方成正比。
容 量，用Pe表示。
换算的依据是等价的发热条件；即将某一工作制下的发热转 换到另一工作制下的发热时对应的功率消耗。
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工业企业电力负荷及其计算
2.2.2设备容量的确定(单个三相设备) (根据工作制的不同分别确定)
1、连续工作制和短时工作制的设备容量:
•★照明设备分情况讨论： •A、不用镇流器： •B、用镇流器 •C、按比功率法进行估算
•C、单相设备分别接线电压和相电压： •所有设备统一换算成相电压下的设备容量分相计算各相的设备容量和计算负荷取 最大相的3倍
•A相：
•Pe1，ph Pe1,mph,A
•
Pe2,mph,A
•+
•B相： •……………………………
•Pe = 3Max{Pe,mph,x}
•C相： •……………………………
•p0为比功率，即建筑物单位面积照明光源的安装功率； •A为建筑物的面积；
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工业企业电力负荷及其计算
2、反复短时工作制的设备容量
反复短时工作制的设备容量是将某负荷持续率的铭牌额定 功率换算成到统一的负荷持续率下的功率，这种换算是按同一 周期内相同发热条件进行的。
•按照发热条件的等价进行推导：
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• 则该线路的无功功率损耗为：
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B2.1、变压器的有功功率损耗：
•铁损ΔPFe ：变压器铸刺痛宰铁心中产生的有功功率，通过空载实验测定 ；与外加 的电压及频率有关，与负荷无关。 •铜损ΔPCu ：编号压器负荷电流在一次、二次绕组的电阻中所产生的有功损耗，通 过短路实验测定；与负荷电流的平方成正比。
容 量，用Pe表示。
换算的依据是等价的发热条件；即将某一工作制下的发热转 换到另一工作制下的发热时对应的功率消耗。
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2.2.2设备容量的确定(单个三相设备) (根据工作制的不同分别确定)
1、连续工作制和短时工作制的设备容量:
•★照明设备分情况讨论： •A、不用镇流器： •B、用镇流器 •C、按比功率法进行估算
•C、单相设备分别接线电压和相电压： •所有设备统一换算成相电压下的设备容量分相计算各相的设备容量和计算负荷取 最大相的3倍
•A相：
•Pe1，ph Pe1,mph,A
•
Pe2,mph,A
•+
•B相： •……………………………
•Pe = 3Max{Pe,mph,x}
•C相： •……………………………
•p0为比功率，即建筑物单位面积照明光源的安装功率； •A为建筑物的面积；
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2、反复短时工作制的设备容量
反复短时工作制的设备容量是将某负荷持续率的铭牌额定 功率换算成到统一的负荷持续率下的功率，这种换算是按同一 周期内相同发热条件进行的。
•按照发热条件的等价进行推导：
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设 ➢（2）功率较大。
备 ➢（3）功率因数很低。
➢（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。
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
电镀设备的工作特点是：
镀 设
➢（1）工作方式是长期连续工作的。
备
➢（2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流
设备。
➢（3）容量较大，功率因数较低。
➢ 三级负荷对供电电源的要求 无特殊要求。
1.3 工厂用电负荷的分级
表2－1 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类
序号
车间
用电设备
负荷级别
价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床
1
金属加工车间
价格贵，作用大，数量多的数控机床
一级 二级
2
铸造车间
冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机
三级
3
热处理车间
井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵
二级
4
锻压车间
锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机
二级
5
电镀车间
大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线
二级
6
模具成型车间 隧道窑鼓风机、卷扬机
二级
7
层压制品车间 压塑机及供热锅炉
二级
8
线缆车间
冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真 空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备
❖ 双回路：指两路电源来自同一变电所的不同 的母线分段。
❖ 各级电力负荷对供电电源的要求
➢ 一级负荷：双电源供电。
保证其中一路电源发生故障时，另一路电 源应不致同时损坏。
特别重要的负荷：除两路电源外，还必须 增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供 电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。
常用的应急电源：独立于正常电源的发电 机组、供电网络中独立于正常电源的专门的 馈电线路、蓄电池、干电池等。
的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。
不同负荷持续率下，功率的换算公式为P1
2 1
P2
功率P UI，故在相同电压下P I 假设工作周期内为绝热过程，即发热不向四周散失，则
热量A＝I 2 Rt，在设备电阻不变而发热量相同时，I 1 t
负荷持续率＝ t ，在同一周期内t
T 因此有P 1
④．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。
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）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。 ➢（4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。
所以，不同负荷持续率下，功率的换算公式为P1
2 1
P2
➢起重电动机
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 速移动装置)、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
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
二级
单台60m3/min以上空压机
二级
9
空压站
有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵
二级
离心式压缩机润滑油泵
一级
2.1 工厂用电设备的工作制
长期连续工作制设备 短时工作制设备
反复短时工作制设备
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。
③．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
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。
①. 生产机械的拖动设 备
功能
金属切削 金属压力加工
பைடு நூலகம்
机床设备
生产机械的 拖动设备
锯床
冲床
剪床
刨床
钻床
铣床
磨床
砂轮机
镗床
组合机床 车床
功能
起吊搬运物料 运输客货
起重运输设备
行车
输送机
吊车
电梯 自动扶梯
②．电焊和电镀设备
电焊机的工作特点是：
电 焊
➢（1）工作方式呈一定的周期性，工作时间和 停歇时间相互交替。
➢ 二级负荷：双回路供电。
二级负荷也属于重要负荷，要求有两个回 路供电，供电变压器也应有两台，当其中一 回路或一台变压器出现故障时，二级负荷不 应中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只 有当负荷较小或当地供电困难时，二级负荷 可由一回路6kV及以上的专用架空线路供电。 如采用电缆则必须采用两根电缆并列供电， 每个电缆能承受全部二级负荷。
一、 工厂的电力负荷和负荷曲线
1. 工厂常用的用电设备 2. 工厂用电设备的工作制 3. 负荷曲线
“电力负荷”又称电力负载，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。
1.1 工厂常用用电设备
①生产加工机械的拖动设备； ②电焊、电镀设备； ③电热设备； ④照明设备。
1.2 电力负荷的分级
❖ 工厂电力负荷的分级
➢ 一级负荷： 为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、用重要原料生产的大量 产品报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被 打乱需要长时间才能恢复等。 在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸、 火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所不允许中 断供电者， 为特别重要负荷。
➢ 二级负荷 二级负荷为中断供电将在政治、 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。
➢ 三级负荷 三级负荷为一般电力负荷，所有 不属于一、二级负荷着均属于三级负荷。
❖ 双电源：指两路电源分别来自不同的发电厂； 或一路电源来自发电厂，另一路电源来自区 域变电站；或两路电源均来自不同的区域变 电站。
表示负荷持续率（或称暂载率）ε
工作时间
N
t t t0
100 %
停歇时间 （2－1）
➢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。
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