第2章电力负荷计算
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 第二章 负荷计算
连续工作制设备
短时工作制设备
如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横 梁升降电动机、刀架快速移动装臵)、 水闸用电动机等。 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
第二章 负荷计算 17/104
反复短时工作制设备
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工厂供电
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3、特点 （1）电力负荷是变化的，不等于额定功率。 （2）电力负荷的变化是有规律的。
（a）折线形负荷曲线
依点连成的负荷曲线
2013-6-20 第二章 负荷计算
（b）阶梯形负荷曲线
梯形负荷曲线
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二、年负荷曲线
（1）年负荷曲线分为：年负荷持续曲线和年运行负荷曲线。 ◆年负荷持续曲线：不分日月先后，仅按全年的负荷变化， 按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。 ◆年运行负荷曲线：根据全年日负荷曲线间接制成，反映一 年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。 年负荷持续时间曲线，反
荧光灯：
Pe= PN
Pe=1.2PN
高压水银灯、金属卤化物灯： Pe= 1.1PN ③还可按建筑物的单位面积容量法估算：
Pe S /1000
式中：
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建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的 面积。
第二章 负荷计算 23/104
工厂供电
第三节 负荷计算的方法
计算负荷是根据等效温升确定的。
设备铬牌功率因数
Pe PN N S N cos N
设备铬牌额定容量
PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；εN为额 定负荷持续率； cosφN为额定功率因数。
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。
第二章 负荷计算与无功功率补偿
第二章负荷计算与无功功率补偿本章提要：本章首先简介负荷计算的有关基本知识，然后着重讲述用电设备组计算负荷的确定方法，介绍线路尖峰电流的计算，接着讲述供电系统无功补偿、总计算负荷的确定及电能节约。
本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。
本章重点：三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。
本章难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。
教学基本要求：了解单相用电设备组计算负荷的确定方法、电能节约的技术措施；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。
第一节概述一、计算负荷概念供电系统要能可靠地正常运行，就必须使其元件包括电力变压器、电器、电线电缆等满足负荷电流的要求。
因此有必要对供电系统各环节的电力负荷进行统计计算。
通过对已知用电设备组的设备容量进行统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的最大负荷值，称为计算负荷。
按计算负荷选择的电力变压器、电器、电线电缆，如以最大负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而也不会影响其使用寿命。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
如果计算负荷确定过大，将使设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定过小，又将使设备和导线选择偏小，造成运行时过热，增加电能损耗和电压损失，甚至有可能使设备和导线烧毁，造成事故。
可见，正确计算电力负荷具有重要意义。
但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但准确确定计算负荷却十分困难。
实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。
二、用电设备工作制及设备容量的计算电器载流导体的发热与用电设备的工作制关系较大，因为在不同的工作制下，导体发热的条件是不同的。
罗-第二章
东北大学—罗艳红
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2.3用电设备计算负荷的确定
• ⒍ 企业高压母线(B点) • 计算公式中 K∑P∈[0.8，0.95] K∑Q∈[0.85，0.97]
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2.3用电设备计算负荷的确定
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2.3用电设备计算负荷的确定
• ⒎ 企业高压进线 (A点) P30(A)=P30(B)+△PT Q30(A)=Q30(B)+△QT
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第二章 工业企业电力 负荷计算
• 求总线上的 电流、电压为多大，才能保证给N 台设备供电 • PA=∑ PNi • 考虑的问题： ①各负荷不一定同时运行 ②负荷是变化的 ③最大负荷不同时出现 所以实际上PA <∑ PNi
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2.1电力负荷与负荷曲线
• 电力负荷（电力负载）有两种含义： ⑴ 指耗用电能的用电设备或用户，如重要负 荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等； ⑵ 指用电设备或用户耗用的功率或线路中流 过的电流，如轻负荷（轻载）、重负荷 （重载）、空负荷（空载）、满负荷（满 载）等。
第二章 工业企业电力 负荷计算
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第二章
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4
工业企业电力 负荷计算
电力负荷与负荷曲线基本概念 用电设备的设备容量 用电设备计算负荷的确定 工业企业供电系统的功率损耗和电 能损耗 §2-5 工业企业计算负荷的确定 §2-6 尖峰电流及其计算
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2.1电力负荷与负荷曲线
• S1=S2 • 横坐标：日 (24h)、月、 季、年 • 纵坐标： P、Q、S • Pmax/PN∑≈恒=Kd(需用 系数) • Pav/PN∑≈恒=Ku(利用 系数)
工厂供电技术第二章 负荷计算
3、计算负荷的实际意义
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
3、负荷计算的方法
Байду номын сангаас 需要系数法、二项式法、利用系数法、形状系数法、附加 应用最广泛
系数法。
负 荷 计 算 的 常 用 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。
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。
用电的特点和规律。 2、负荷曲线的表示 值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。
t /h
在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）
3、负荷曲线的用途
供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）； 安排供电计划；
安排设备的维修方式；
4、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。
（1）日负荷曲线
特点
24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变化。
绘制方法
依次连线 梯形连线 负荷曲线时间轴单位长度越小，越能反映出负荷的变化；
日负荷曲线与时间轴围成的面积表示日消耗电能的多少；
Pmax（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负
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
工厂供电第6版 (刘介才)_第2章__工厂的电力负荷及计算资料
三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级 负荷者均属三级负荷。
7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线
一 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求
（二）各级电力负荷对供电电源的要求 （1）一级负荷对供电电源的要求
由在安全供电方面互不影响的两条电路即“双重电源” 供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同 时受到损坏。
这类工作制设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到 足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、空气压缩机、 电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一 般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。
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第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线
二. 工厂用电设备的工作制
工厂的用电设备其工作制分为三类： (2)短时工作制设备
一级负荷中特别重要的负荷，除由“双重电源”供电 外，还必须增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供 电系统。
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第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线
一 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求
（二）各级电力负荷对供电电源的要求 （1）一级负荷对供电电源的要求 常用的应急电源： 1）独立于正常电源的发电机组； 2）供电网络中独立于正常电源的专门供电线路； 3）蓄电池； 4）干电池。
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第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线
一 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求
（二）各级电力负荷对供电电源的要求 （2）二级负荷对供电电源的要求
二级负荷宜由两回路供电。 当负荷较小或当地供电条件困难时，二级负荷可由一回 路6kV及以上的专用架空线路供电。 当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根 电缆应能承受全部二级负荷。
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；
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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。
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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
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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
常用的用电负荷计算
第二章负荷计算第一节负荷分级与供电要求一、负荷1．负荷负荷又称负载，指发电机或变电所供给用户的电力。
其衡量标准为电气设备（发电机、变压器和线路）中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。
2．满负荷满负荷又叫满载，指负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。
3．最大负荷最大负荷有时又称尖峰负荷，指系统或设备在一段时间内用电最大负荷值。
4．最小负荷又称低谷负荷，指系统或设备在一段时间内用电最小负荷值。
二、负荷的分类1．按负荷特征分类（1）连续工作制负荷。
（2）短时工作制负荷。
（3）重复短时工作制负荷。
2．按供电对象分类（1）照明负荷。
（2）民用建筑照明。
（3）通讯及数据处理设备负荷。
三、负荷分级电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。
1．一级负荷属下列情况者均为一级负荷：（1）中断供电将造成人身伤亡者。
（2）中断供电将造成重大政治影响者。
（3）中断供电将造成重大经济损失者。
（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通讯枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷为特别重要负荷。
中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。
2．二级负荷属下列情况者均为二级负荷：（1）中断供电将造成较大政治影响者。
（2）中断供电将造成较大经济损失者。
（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。
3．三级负荷不属于一级和二级的电力负荷。
四、供电要求1．一级负荷的供电要求（1）应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。
一级负荷容量较大或有高压电气设备时，应采用两路高压电源。
如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组，如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用畜电池组作为备用电源。
电气工程基础第2章负荷计算与无功功率补偿
折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
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Q I 2Rt，当R、Q一定时，I 1 t
而P I，同一周期的 t，因此P 1
∴
Pe N
PN
吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容 量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
Kd
Pmax PN
P30 PN
利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设 备额定功率 PN之比值，即
Ku
Pav PN
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4．计算负荷
一般中小截面导体的发热时间常数τ
为10min以上，而导体通过电流达到
通过负荷的统计计算求稳出定温的升、的用时间以大按约发为3热τ～条4τ，件即选载择导体
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t 100% t 100%
T
t t0
吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种
电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种
2．设备容量Pe的确定 对长期工作制的用电设备（短时工作制）： Pe PN
对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。
电力工程基础
第2章 负荷计算与无功功率补偿
第2章 负荷计算与无功功率补偿
2.1 电力负荷与负荷曲线 2.2 计算负荷的确定 2.3 功率损耗与电能损耗计算 2.4 企业计算负荷的确定 2.5 无功功率补偿 2.6 尖峰电流的计算
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2.1 电力负荷与负荷曲线
Pe PN
N 25
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
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(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
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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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第2章 电力负荷计算
计算公式 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷
计算电流
P30 KdPe
Q30 P30tan
S 30
P3 0
cos
I30
S30 3U N
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
以上公式中的单位如下：有功功率为千瓦(kW)， 无功功率为千乏(kvar)，视在功率为千伏安(kV.A)， 电流为安(A)，电压为千伏(kV)。为用电设备组的平 均功率因数，为用电设备组的平均阻抗角的正切值
用电设备组的电力负荷 3 了解尖峰电流及其计算方法 4 掌握工厂的功率因数和无功功率补偿措施
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
§ 2.1
2.1.1 负荷曲线 ❖ 1.日负荷曲线
负荷曲线
(a) 折线形负荷曲线
(b) 阶梯形负荷曲线
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖ 2.年负荷曲线
图2.2 年负荷持续时间曲线
图2.3 年每日负荷最大曲线
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
§ 2.1.2 负荷曲线有关的物理量
分析负荷曲线可以了解负荷变化的规律 ❖ 1.年最大负荷和年最大负荷利用小时
❖年最大负荷 P m ax 是指全年中负荷最大的工作班内消 耗电能最多的半小时平均负荷 P 3 0
❖年最大负荷 P m ax 又称为半小时最大负荷 P 3 0
第2章 电力负荷计算
第2章 电力负荷计算 § 2.1 负荷曲线 § 2.2 三相用电设备组计算负荷的确定 § 2.3 单相用电设备容量的确定 § 2.4 尖峰电流及其计算 § 2.5 功率因数和无功功率补偿
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
教学目标
1 了解工厂的电力负荷曲线及相关物理量 2 掌握需要系数法和二项式法，会用其计算
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖年最大负荷利用小时 T m a x ❖是指负荷以年最大负荷 P m ax 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
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖2. 平均负荷 P a v 和负荷系数
❖ 平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的 平均值
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
查附表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”
项，得 Kd 0.16∼0.2(取0.2)，cos 0.5，tan1.73 。 因此可求得
有功计算负荷 P 3 0 K d P e 0 .2 9 3 .5 k W 1 8 .7 k W
无功计算负荷 Q 3 0 P 3 0 t a n 1 8 .7 k W 1 .7 3 3 2 .3 5 k v a r
【例2-1】 已知某机修车间的金属切削机床组拥有 380V的三相电动机22kW 1台，11kW 2台，7.5kW 4 台，1.5kW 8台，0.75kW 10台。试求其计算负荷
解：此机床组电动机的总容量为
P e 2 2 k W 1 1 1 k W 2 7 . 5 k W 4 1 . 5 k W 8 0 . 7 5 k W 1 0 9 3 . 5 k W
❖ 年平均负荷是指电力负荷一年内消耗的功率的平均值
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖负荷系数 K L
❖负荷系数又称负荷率，指平均负荷 P a v 与最大负荷 P m a x 的比值
❖ 负荷系数可表示负荷曲线不平坦的程度，负荷系数越 接近1，负荷越平坦
❖对于单个用电设备或用电设备组，负荷K L 系数就是指设 备的输出功率P和设备额定容量 PN 的比值
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
负荷计算的主要目的是确定计算负荷， 常用的负荷计算方法有需要系数法和二项 式法
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
§ 2.2.1 需要系数法
❖ 在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台 变压器)，将用电设备按其设备性质不同分成若干 组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用 电的计算负荷，然后由各组计算负荷求出总的计 算负荷，这种方法就是需要系数法
❖ K L 的含义是指某个用电设备或用电设备组的容量是否 被充分利用
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
§ 2.2 三相用电设备组计算负荷的确定
“计算负荷”是指用统计计算求出的，按发择仪器仪表、整定继电保护的 重要依据
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖ 1.单组用电设备的计算负荷
❖ 用电设备组的需要系数与其工作性质、设备台数、 设备效率及线路损耗等因素有关，附表1列出工厂各 种用电设备组的需要系数值
❖ 由于需要系数值的类别和工作状态有很大关系，因此 采用需要系数法计算时，首先要正确判别用电设备的 类别和工作状态，否则将造成错误。例如，机修车间 的金属切削机床电动机应属小批生产的冷加工机床电 动机，因为金属切削就是冷加工，而机修车间不可能 是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤机等应属热 加工机床。至于起重机、行车、电动葫芦等，则属于 吊车类
视在计算负荷 S30co P s3018.07.k 5W37.4kVA
计算电流
I30
S30 37.4kVA56.9A
3 U N
30.38kV 第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖2.设备容量 P e 及其换算
需要系数法基本公式中的设备容量不含备用设备的容量 1) 对于连续工作制和短时工作制的用电设备组
根据计算负荷选择的电器设备和导线电缆，如果 以计算负荷连续运行，则导线和用电设备的发热温度 不会超过允许值.中小截面(35mm2以下)的载流导体，大 约经30min(半小时)后可达到稳定温升值
功计算“计负算荷负、荷无”通功常计用算负P 3 0、荷Q 3 、0、S 视3 0 、在I 3计0 分算别负表荷示和负计荷算的电有流
❖需要系数是用电设备组的计算负荷与其设备容量 的比例系数,即
Kd Pc / Pe
第2章电力负荷计算
第2章 电力负荷计算
❖ 实际上，用电设备组的设备不一定都同时运行，运 行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身还有 功率损耗，因此
Pc
KKL
e wL
Pe
令
KKL/(e w L)Kd
则
Pc P30Kd Pe