第二章工厂的电力负荷及其计算
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。
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。
电力负荷计算
第二十一页，共41页。
第三节 工厂的计算(jì suàn)负荷及年耗电 量的计算(jì suàn)
一、工厂计算负荷(fù hè)的 确定
工厂计算负荷是选择电源(diànyuán)进线、电气设备、主变压器 的依据。
1、按需要系数法确定工厂计算负荷
P3 0KdPe
用电设备总容量（不包括备用）乘上一个需要系数
第二十六页，共41页。
4）总降压变电所高压配电(pèi diàn)线路计算负荷
对于一般工厂供电系统来说，由于线路一般不会(bùhuì)很长，因此 在确定计算负荷时往往可以略去不计。
第二十七页，共41页。
5) 工厂(gōngchǎng)的功率因数
（1）瞬时功率因数(可由功率因数表获得） cos P
（附录表2）
2、按逐级计算法确定工厂计算负荷
计算负荷加上各级损耗进行计算
第二十二页，共41页。
全厂全计厂计算算负负荷荷 CC
总降压变电所
高压配电所 车间变电所
P30(7)
△PT P 30 (6) P 30(5) △P WL P 30(4) P 30(3) △P T P 30 (2)
10kV
M 0.4kV
第二十页，共41页。
总的有功计算(jì suà n)负荷为：
P 3 0 ( be )P i (cx ) P max
总的无功(wú ɡōnɡ)计算负荷为：
Q 3 0 ( b e tP a ) i n ( c x ) m P ta a m xn ax
式中，tanφmax为最大附加负荷（cPX ） max的设备组的 平均功率因数的正切(zhèngqiē)值。 各组的计算系数b、c、x和cos φ等均按附录表1所列数值。
工厂供配电技术
第2章
工厂供配电技术 第二章 工厂的电力负荷及其计算
工厂的电力负荷及其计算
若根据全厂用电设备额定容量的总和作为计算 负荷来选择导线截面和开关电器、变压器等，则将 造成投资和设备的浪费；反之，若负荷计算过小， 则导线、开关电器、变压器等有过热危险，使线路 及各种电气设备的绝缘老化，过早损坏。
EXIT
EXIT
第2章第11页
工厂供配电技术 第二章 工厂的电力负荷及其计算
第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线 1.2 工厂用电设备的工作制
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
N
t
t t0
100%
式中t ——工作时间；
t 0 ——停歇时间。
起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。
我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断 供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分 为三级:
➢ 一级负荷：突然停电将造成人生伤亡危险，或在 经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响 者。 ➢ 二级负荷：突然停电将造成在经济上造成较大重 大损失，或在政治上造成不良影响者。 ➢ 三级负荷：不属于一级和二级负荷者。
EXIT
第2章第3页
第2章
工厂供配电技术 第二章 工厂的电力负荷及其计算
工厂的电力负荷及其计算
工厂里各种用电设备在运行中负荷是时大时小地 变化着，但不应超过其额定容量。此外，各台用电设 备的最大负荷一般又不会在同一时间出现。显然全厂 的最大负荷总比全厂各种用电设备额定容量的总和要 小。
EXIT
第2章第4页
电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。
EXIT
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。
第二章工厂的电力负荷及计算
第二章工厂的电力负荷及计算工厂的电力负荷及计算是指在工厂生产过程中所需的电能负荷及其计算方法。
工厂是一个需要大量电能供应的地方，其中包括机械设备、照明系统、空调系统等，这些都需要电能来提供运行所需的动力和光源。
工厂的电力负荷是指在一定时间内需要提供给工厂的电能总量，通常以千瓦(KW)或千伏安(KVA)为单位。
电力负荷的大小直接影响到工厂对电能供应的需求，因此正确计算电力负荷十分重要。
计算工厂的电力负荷涉及到多个方面，主要包括两个部分：基本负荷和附加负荷。
基本负荷是指工厂日常运行所需的电能负荷，例如照明系统、电梯、办公设备等常常需要长时间运行。
基本负荷的计算通常以建筑的可用面积和相应的标准功率密度为基础。
标准功率密度指的是单位面积所需的电能负荷，不同类型的空间通常会有不同的标准功率密度，例如办公用途一般为10W/m²，生产车间一般为20W/m²。
通过将建筑的可用面积乘以相应的标准功率密度，可以计算出基本负荷的电能需求。
附加负荷是指工厂特定设备工作时额外需要的电能负荷。
例如生产设备、空调系统等。
附加负荷的计算通常以设备的额定功率为基础。
额定功率是指设备正常工作时所需的功率，在设备的技术参数中可以找到。
通过将各个设备的额定功率相加，可以计算出附加负荷的电能需求。
综合计算基本负荷和附加负荷，可以得到工厂的总电力负荷。
为了确保工厂的正常运行，需要根据总电力负荷来选择和配置合适的变压器、电缆和电气设备等。
在进行电力负荷计算时，还需考虑到一些因素，如设备启动时的瞬时负荷、电机运行的功率因数、电缆的导线截面积等。
总之，正确计算工厂的电力负荷是确保电力供应满足工厂生产需求的重要一环。
合理预估工厂的电力负荷可以帮助工程师选择适当的电气设备和电缆，并保证工厂的正常运行。
因此，在进行工厂电力负荷计算时，需要综合考虑基本负荷和附加负荷，并考虑到一些因素，如瞬时负荷、功率因数等。
2章 工厂电力负荷及其计算
2014-5-5
额定暂载率—— N 是设备的额定参数；
工厂供电
8
第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念
五、负荷曲线（load curve）
1、负荷曲线
表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。纵轴为功 率，横轴为时间。
2014-5-5
工厂供电
9
第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念
2、负荷曲线的分类
2014-5-5
工厂供电
7
第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念
3、断续周期工作制设备
反复周期性短时工作，工作或停歇均不足达到设备的热平 衡。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制的设备， 可用“负荷持续率（duty cycle 又称暂载率）来表征其 工作特征。 负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分 def t t 比值，即 100% 100% T t t0 式中：T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；t。为 工作周期内的停歇时间。
2014-5-5 工厂供电 1
第二章 工厂的电力负荷及计算
本章主要学习以下内容：
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
电力负荷与负荷曲线的有关概念 三相用电设备组计算负荷的确定 单相用电设备组计算负荷的确定 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗 工厂的计算负荷和年电能消耗量 尖峰电流的计算
解：此机床组电动机的总容量为 Pe=7.5kW×3+4 kW× 8+3 kW×17+1.5 ×10 =120.5kW 查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得 Kd=16-0.2(取0.2), cosΦ=0. 5,tanΦ =1. 73。 因此求得: 有功计算负荷 P30 0.2 120.5kW 24.1kW 无功计算负荷 Q30 24.1 1.73kW 41.7k var 视在计算 S30 24.1kW / 0.5 48.2kV A 计算电流 I30 48.2kV A / 3 0.38kV 73.2 A
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。
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
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。
第二章 工厂的电力负荷及其计算
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
工厂电力负荷及其计算
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
14:54
1
三、 二项式系数法(binomial coefficient method)
在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车 间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公 式为：
S30 39.72 68.7 79.4kVA
I30
79.4 120.6A 3 0.38
14:54
8
用需要系数法算得的计算负荷为28.6kW，按 二项式法计算的结果39.7kW,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。
14:54
9
例2-4 一机修车间的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2台共
2.4kW；电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定计算负荷（设同时系数K∑p、 K∑q均为0.9）。
解 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx （ １） 金属切削机床电动机组
查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73， x1=5，则 (bPe)1=0.14×50=7kW (cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW
（2）用电设备组的有功计算负荷的求取直接按式（2-21） 进行，其余的计算负荷与需要系数法相同。
14:54
3
（3）采用二项式系数法确定多组用电设备的总计算负荷时， 要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组 用电设备中取其中一组最大的附加负荷 (cPx )max ，再加上各 组平均负荷 bPe ，求出设备组的总计算负荷。
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
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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2013年7月28日
第2章第1页
主要内容
内容提要：本章介绍中小型工厂电力负荷的 运用情况、负荷性质及其 工作制 ，重点介绍 了确定用电设备组计算负荷的两种常用方 法——需要系数法 和 二项式系数法 。接着讲 述了 无功补偿 的措施。另外还简要介绍了对 供配电系统中各点负荷进行逐点计算的方法 以及城市电网用电负荷预测的常用方法。
2.2.3 二项式法
2.2.4 单相用电设备的负荷计算
2.2.5 全厂计算负荷的确定
2.2.1 概述
“计算负荷”
是指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及开 关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。 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
2.1.2 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
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。
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。
5．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。
井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵
锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 隧道窑鼓风机、卷扬机 压塑机及供热锅炉 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 单台60m3/min以上空压机
9
空压站
有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 离心式压缩机润滑油泵
2.1 工厂的电力负荷和负荷曲线
2.1.1 工厂常用的用电设备 2.1.2 工厂用电设备的工作制 2.1.3 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。
2.1.1 工厂常用用电设备
①生产加工机械的拖动设备；
2 所以，不同负荷持续率 下，功率的换算公式为 1 P P2 1
起重电动机 对起重电动机应统一换算到ε =25%，换算公式为：
换算后设 备容量
设备铬牌暂载 率
Pe PN
N 2 PN N 25
（2－2）
（换算前）设 备铬牌额定功 率
电焊机设备 对电焊机设备，应统一换算到ε =100%，换算公式为：
3．电热设备
电阻加热炉 电弧炉 感应炉 其它电热设备 主要用于各种零件的热处理 主要用于矿石熔炼、金属熔炼 主要用于熔炼和金属材料热处理 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。
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。 三级负荷对供电电源的要求 无特殊要求。
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。 双回路：指两路电源来自同一变电所的不同 的母线分段。
Pe 142 16.1 11 169kW
2.1.3 负荷曲线 定义
负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。
分类
按负荷对象分
工厂的的负荷曲线 车间的的负荷曲线 某台设备的负荷曲线
按负荷的功率性质分
有功负荷曲线 无功负荷曲线
按表示的时间分
年的负荷曲线月的负荷曲线 Nhomakorabea的负荷曲线 工作班的负荷曲线
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。
图2.2 年负荷曲线
与负荷曲线有关的参数
(1) 年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时Tmax
图2.3 年最大负荷和年平均负荷
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。 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。
（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。 （2）功率较大。 （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 镀 设 备
电镀设备的工作特点是：
（1）工作方式是长期连续工作的。 （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。
②电焊、电镀设备； ③电热设备；
④照明设备。
1. 生产机械的拖动设备
冲床
锯床 剪床 钻床 磨床
刨床
功能
金属切削 金属压力加工
机床设备
铣床 砂轮机
镗床
车床
生产机械的 拖动设备
组合机床
行车
功能
起吊搬运物料 运输客货 起重运输设备 输送机 电梯
吊车
自动扶梯
2．电焊和电镀设备
电焊机的工作特点是：
电 焊 设 备
负荷计算方法
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。
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，一般适用于 低压配电支干线和配电箱的负荷 计算。
表2.2 各用电设备组的需要系数Kd及功率因数
Wt Pav t
（2-5）
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 Pav 8760
（2-6）
负荷系数
有功负荷系数α
Pav Pmax
通常取0.7～0.75
无功负荷系数β
Qav Qmax
通常取0.76～0.82
2.2 负荷计算的方法
2.2.1 概述 2.2.2 需要系数法
6．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 1 2 3 4 5 6 7 8 车 间 金属加工车间 铸造车间 热处理车间 锻压车间 电镀车间 模具成型车间 层压制品车间 线缆车间 用电设备 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床 价格贵，作用大，数量多的数控机床 冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机 负荷级别 一级 二级 三级 二级 二级 二级 二级 二级 二级 二级 二级 一级
解：（1）金属切削机床的设备容量
金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20台 金属切削机床的总容量为：
Pe1 Pei 4 10.5 8 7.5 8 5 142 kW
（2）电焊机的设备容量 电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一 换算到 100 % ，所以2台电焊机的设备容量：
Pe2 2 S N N cos N 2 20 0.65 0.5 16.1kW
（3）吊车的设备容量
吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换 算到 25 % ，所以1台吊车的容量为：
Pe3 PN
N PN 11kW 25
(4) 车间的设备总容量为
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
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
t N 100% t t0
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。
设备铬牌功率因数
Pe PN N S N cos N