计算负荷的常用方法研究

计算负荷的常用方法研究

电力负荷的正确计算非常重要，它是正确选择供电系统中导线、开关电器及变压器等的基础，也是保障供电系统安全可靠运行必可少的重要一环。在方案设计与初步设计时，其电力负荷计算过小或过大，都会引起严重的后果。如果电力负荷计算过小，就会引起供电线路过热，加速其绝缘的老化；同时，还会过多损耗能量，引起电气线路走火，引发重大事故。而电力负荷计算过大，将会引起变压器容量过剩，以及供电线路截面过大，相应的保护整定值就会定得过高，从而降低了电气设备保护的灵敏度；与此同时，电力负荷计算过大还增加了投资，降低了工程的经济性。

电力负荷计算方法概述与公式

电力负荷的变化是受多种因素制约的，难以用简单的计算公式来表示。在实际的工程计算工作中，通常采用的方法有需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位产品耗电量法等进行工业企业供电设计中的电力负荷计算。

1 ．利用系数法

以平均负荷为基础，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。

2 ．单位产品耗电量法

在初步设计阶段对供电方案作比较时，可根据车间的单位产品耗电定额，产品的年产量和年工作小时数按下式来估算

Pc=Km[ωM／( QTn) ] ( k W)

式中Pc——最大系数，为最大负荷与平均负荷之比( 可查表获得) ω——单位产品耗电量( 如k W，h ／t )

M——产品的年产量( t 、辆、台……)

Tn——年工作小时数

Q——年电能利用率，为年平均负荷与最大负荷的平均负荷之比( 可查表获得)

3 ．二项系数法

考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷的影响的经验公式。

由于在一条干线上或一个车间里，当有多组性质不同的用电设备时，应根据其工作性质划分成几个用电设备组( 一个组的用电设备性质相同) 。所以负荷计算应先分单组计算，再进行多组的总计算，计算公式分别如下：

( 1 ) 单组用电设备的计算负荷

同一组用电设备的工作性质相同，而其中各机器名称和容量不一定相同。所以单组用电设备的负荷计算公式为：

Pc=cPx+bPnε

Qc=Ptan¢

2Qc

2

=

Sc+

Pc

式中 P、Q ——该用电设备组的有功、无功及视在计算负荷( kW、kva r及kVA )

bPnε——该用电设备组所有用电设备的平均负荷

cPx ——由于X 台最大的用电设备最大负荷重叠造成的附加负荷，k W x —— 最大用电设备的极限数量，数量不能随意确定，而是根运行经验

确定( 可查表确定)

Px —— x 台最大的用电设备的额定容 量之和 ，k W

Pn ε ——该用电设备组所有用电设备 ( 也包括X 台最大的用电设备)

的额定容量之和，kW

b ，C ——二项式系数，查表可确定

tan¢ ——与用电设备组的功率因数相应的正切值，用电设备台数 小

于X ，且 ≤X ≥3 时，一般将额定负荷之和作为计算负荷

( 2 ) 多组用电设备的计算负荷

在一组用电设备中，考虑了X 台最大设备最大负荷重叠的因素，多组用电设备中不可能所有各组 最大设备的最大负荷都重叠，一般只考虑一组最大 的附加负荷即可。所以，多组用电设备的计算负荷为:

Pcd=(cPx)max +∑n

i bPn ε

Qcd=(cPx)max tan¢max +∑n

i bPn ε tan¢

22Qcd Pcd Scd +=

式中 (cPx)max ——各用电设备组的二项式公式的第一项中的最大者

tan¢max ——与(cPx)对应用电设备组功率因数的正切值

∑n i bPn ε

——用 电 设 备 组 的 第 二 项 之 和 4 ． 需求系数法

需求系数法不考虑大容量设备最大负荷造成的 负荷波动及用电设备的容量和台数，适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷。在一条干线上枝接性质不同的几组用电设备时，需在分组计算的基础上再进行多组的总负荷计算，计算公式分别如下:

( 1 ) 单个用电设备的计算负荷

确定单个用电设备的计算负荷，目的是为选择支线截面提供依据，应以满负荷运行时的输入功率作为计算负荷。其计算公式为:

Pc=Pn/ηN

Qc=P c tan¢ Sc=22Qc pc +

式中 Pn —— 额定功率 ，k W

ηN —— 用电设备的额定效率

¢ —— 用电设备功率因数角

( 2 ) 用电设备组的计算负荷

一个车间有很多台用电设备， 在进行负荷计算 时，要将用电设备按需要系数表上的分类方法详细 地分成若干组，即将工艺性质相同的且需要系数相 近的用电设备合并成组，然后进行各用电设备组的负荷计算。所以计算公式为：

P cd =K d +P c

Q cd =K d P c tan¢

S cd =22Qcd Pcd

I ed =S cd /Un 3

式中 P cd 、Q cd 、S cd 、I ed ——分别为有功、无功、视在计算负荷和计算电流

P c ——设备容量

tan¢ ——功率因数正切值

K d —— 需要系数

选择计算方法的原则

适当地采用计算方法是降低计算负荷的根本性措施，具体选择原则如下： 在实际工程计算中，利用系数法与单位产品耗电量法这两种方法一般不采用。

利用系数法 虽然有一定的理论根据， 但因要确 定的系数较多，计算步骤复杂，公式中的“ 最大系数Km ”与“利用系数 Ki ”的数据目前也较缺乏，因 此，通常在工作中多不采用这种计算方法。

单位产品耗电量法求出的用电设备负荷可能与 实际负荷相差较大，所以在缺乏正式的用电设备容量时，还要按“需要系数法”重新进行计算。以尽可能取得更接近实际的计算负荷，作为选择配电设备和导线的依据。

需要系数法 比较简便，因而广泛使用，但当 用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小， 故不适用于低压配电线路计算,而适用于计算变、配电所的负荷。

二项式法 考虑两种因素：①平均负荷。②x 台最大设备的最大负荷重叠造成的附加负荷，以弥补需要系数法计算结果在上述情况下偏小的不足。

由于二项系数法不仅考虑了用电设备最大负荷时的平均功率 ，而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响。所以二项式法比较适合于确定设备台数较少而容量差别 较大的低压干线和分支线的负荷计算。但是二项

式计算系数( 经验系数) b 、c 和x 的值 ，缺乏充分的 理论依据， 而且这