第三章负荷计算及短路计算

第三章负荷计算及短路计算

第一节电力负荷与负荷曲线

一、电力负荷的分级及其对供电电源的要求

电力负荷: 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。

电力负荷：

1、用电设备或用电单位（用户） ----一般所指

2、用电设备或用电单位所消耗的电功率

或电流。

(一)电力负荷的分级

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。

2．二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，

3．三级负荷三级负荷为一般的电力负荷，

(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要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。

对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。

常用的应急电源有：独产于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。

2．二级负荷对供电电源的要求要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。

3.三级负荷对供电电源的要求对供电电源无特殊要求

二、电力负荷的类型

按用途可分为：照明负荷和动力负荷

按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）

电力负荷（设备）按工作制的分类

工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：

1 、长期连续工作制

2、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。

3、断续周期工作制

三、用电设备的额定容量、负荷持续及负荷系数

1、用电设备的额定容量 :

对电动机: 额定容量指其轴上正常输出的最大功率。

对电机、电炉、电灯等设备，额定容量均用有功功率P N表示；

对变压器和电焊机等设备，额定容量则一般用视在功率S N表示；

对电容器类设备，额定容量则用无功功率Qc表示。

2、负荷持续率

负荷持续率，又称暂载率或相对工作时间。

ε=t/T×100% T=t+t0

同一设备,在不同的负荷持续工作时,其输出功率是不同。例如某设备在时ε1的设备容量为P1,那么该设备在ε2时的设备容量P2为多少呢? 这就需要进行“等效”换算 , 即按同一周期内相同发热条件来进行换算。

设备容量与负荷持续率的平方根值成反比关系。因此

P2=P1√ε1/ε 2

例:某吊车电动机在ε1=60%时的容量P1=10KW。试求ε2=25%时的容量P2为多少?

解 : P2=10KW 0.6/0.25=15.5KW

3 . 用电设备的负荷系数:用电设备的负荷系数（亦称负荷率），为设备在最大负荷时输出或耗用的功率Ｐ与设备额定容量P N的比值,用K L表示（亦可表示为β）,其定义式为 K L =Ｐ/ P N

负荷系数的大小表征了设备容量利用的程度。

四、负荷曲线的有关概念

1.负荷曲线的绘制及类型

负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。

负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线。

按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。

按所表示负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或工作的负荷曲线。

按绘制的方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲线。

．年负荷曲线，通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制。这种曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系，因此称为负荷持续时间曲线，一般简称年负荷曲线。

．年每日最大负荷曲线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。

（二）与负荷曲线有关的物理量

1、年最大负荷和年最大负荷利用小时 T max=w a/p max

年每日最大负荷利用小时是一个假想时间，是反映电力负荷时间特征的重要参数，它与工厂的生产班制有关。例如一班制工厂，Tmax=1800 ~ 2500h ; 二班制工厂，Tmax=3500 ~ 4500h ;三班制工厂，Tmax=5000 ~ 7000h。

2 平均负荷和负荷曲线填充系数

负荷曲线填充系数就是将起伏波动的负荷曲线“削峰填谷”，求出平均负荷Pav的比值，亦称负荷率或负荷系数，通常用β表示（亦可表示为K l),其定义式为

β= Pav/ p max

第二节三相用电设备组计算负荷的确定

一概述

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。通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。

但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只能力求实际。

其计算方法有：需要系数法：二项式系数法

二按需要系数法确定计算负荷

（一）需要系数法的基本公式及其应用

需要系数Kd，是用电设备组（或用电单位）在最大负荷时需要的有功功率P30与其总的设备容量（备用设备的容量不计入）P e的比值。

一台设备的计算负荷P30= P N /η,式中η为电动机的功率。在Kd适当取大的同时，cosα也宜适当取大。

这里还要指出：需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大,因此,计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。

例如机修车间的代表性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，而机修不可能是大批生产。又如压塑机，拉丝机和锻锤等，应属于热加工机床。再如起重机，行车，电葫芦，卷扬机等，实际上都属于吊车类。

例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15kw1 台，11kw3

台,7.5kw8台,4kw15台，其他更小容量电动机总容量35kw。试用需要系数法确定其计算

负荷P30、Q30、S30和I30。

解 :此机床组电动机的总容量为 Pe=15kw*1+11kw*3+7.5kw*8+4kw*15+35kw=203kw

查附录中表A-6“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），

因此,计算可得：有功计算负荷 P30=0.2*203KW=40.6KW

无功计算负荷 Q30=40.6KW*1.73=70.2KVAR

视在计算负荷 S30=40.6KW/0.5=81.2KV.A

计算电流 I30=81.2KV.A/（1.73*0.38KV）＝123A

设备容量P e的计算

1.长期连续工作制和短时工作制的三相设备容量：所有设备之和。

2.断续周期性工作制的三相设备容量

1).电焊机组

我国电焊机的铭牌负荷持续率有50%、60%、75%和100%等四种。为了计算简便，一般要求设备容量统一换算到

ε100=100%。设铭牌的容量为P N,其负荷持续率为εN，因此，

P e =P N εN/ε100 =S n COSΦεN/ε100

式中P N、S n－－电焊机的铭牌容量