1、第二章負 荷 計 算目錄計算負荷的意義及計算目的 確定計算負荷的系數 求計算負荷的方法 單相用電設備計算負荷的確定供電系統的功率損耗與電能損耗 全廠功率因數的確定 按經濟電流密度選擇導線截面 附：負荷計算例題 附:課后例題2.1 計算負荷的意義及計算目的一、什么是負荷計算： 負荷計算：求計算負荷的這項工作，稱為負荷計算。 是根據已知工廠的用電設備安裝容量求 取確定的、預期不變的最大假想負荷。二、計算負荷的意義：三、計算負荷目的： 作為選擇工廠電力系統供電線路的導線截面，變 壓器容量、開關電器及互感器等的額定參數的依據。四、與負荷計算相關的一些概念：1）工作制的分類： a.連續運行工作制：指工作

2、時間較長，連續運行的用電設備的 工作制。 b.短時運行工作制：指工作時間很短，停歇時間相當長的用電 設備的工作制。 如起重類： c.斷續周期工作制：指有規律的，時而工作，時而停歇，反復運行的用電設備的工作制。NePP NePP NePP NePP FCP2%25FCPPNNeCosFCSFCPPNNe如電焊機：持續率（FC%）： 為表征斷續周期的特點，用 整個工作周期里的工作時間與全周期時間之比，即用負荷持續率表示。 工作時間 停歇時間。%100 xggtttFCgtxt 與 之和為整個周期時間，不應超過min。gtxt2）負荷系數： 利用已有生產工廠用電設備的安裝容量和實際用電的大量資料進行

3、統計、整理及分析，求出有關系數，以便在設計同類型的工廠時參考利用。3）負荷曲線： a.含義：表示電力負荷隨時間變化的圖形稱為負荷曲線，也就是縱 坐標為有功負荷P（或無功負荷Q），橫坐標為時間t，每 隔一定時間間隔t 繪制的負荷變化曲線。 負荷曲線所包絡的面積，就是工廠在生產期間耗用的電能。 b.負荷曲線的繪制： 見圖2.2 確定計算負荷的系數 一、需要系數：（表2-2，2-3）定義：二、利用系數：（表2-4）定義：NdPPK30總設備容量負荷曲線最大有功功率NavxPPK負荷曲線平均有功負荷該用電設備組的總額定容量tnniiWnnitiWnniiPtntPtPtPPnav 11)(121 為

4、時間內的電能消耗量。三、形狀系數：定義： iWaveZPPKt負荷有效值nnWWWttnttnWttWttWtntnPtPtPeP2222112222122221 tnWWWPnav 21t P1P2P3PntPniiWniiWnnniiWnniiWKZ1121125 . 11ZK（一般在.之間） 例：02.11009.52102622332233242222ZK1 . 11234123442222ZK11111222233(a)1111222334(b)(a)(b)四、附加系數：1）定義： 附加系數考慮了總容量相同、用電設備組相同，但其組成容量不同（臺數不同），Pm超過Pav的倍數。 2）等

5、效臺數： 為了進行分析比較，從導體發熱的角度出發，不同容量的用電設備需歸算為同一容量的用電設備，可得等效臺數),(xavmfKnfPPKeqnPfPavPmtP右圖的負荷曲線表示了最大負荷工作班平均負荷Pav，附加負荷Pf及Pm之間的關系。負荷曲線上出現的、以 作為時間間隔的最大平均負荷30min30PPtm 時時，t 22iippeqn ip用電設備組中每臺用電設備的額定功率。),(xfKnfK下圖為 的 曲線，橫坐標為neq ，根據不同類型用電設備的Kx可以查出Kf。 min30 t例：兩組用電設備均為一般工作制小批量生產金屬切削機床，總額 定功率為180Kw，第一組單臺額定功率相等，每臺

6、為4.5kw 。 第二組為 試求 。解：對于小批量金屬切削機床 , 取 于是 對于第一組 根據Kx查曲線圖2-5得 對于第二組： 取mP12. 010. 0 xK12. 0 xKkwPKPNxav6 .2118012. 0 臺臺405.4180 nneq4 . 1 fKkwPKPavfm24.306 .214 . 1臺臺5 . 7222222254102201304)180()( iiPPeqn, 6 . 28臺臺，查查曲曲線線 eqnkwPKPavfm16.566 .216 . 245, 210, 120, 430 KwKwKwKw 估算法 計算法一、計算負荷的估算法 應用范圍：在制定建廠規

7、劃或初步設計時，尚無具體設備參數 和工藝加工流程時，采用估算法。2.3 求計算負荷的方法 1. 單位產品耗電量法： 已知企業的生產量n及每一單位產品電能消耗量w（表2-5）， 可先求企業年電能需要量 nW求計算負荷的方法nWWn 于是可求得最大有功功率為： 最大有功負荷年利用小時數（表2-6）。該小時數是 根據現有同類企業年消耗電能除以年最大負荷所得到 的假想時間統計得出的。 2. 車間生產面積負荷密度法：mnmTWP/mT已知車間生產面積負荷密度指標 （單位 ）時，車間的平均負荷按下式求得：2/mkwAPav二、計算負荷的計算方法：1 對單臺電動機： 供電線路在min內出現的最大平均負荷即為

8、計算負荷 電動機額定功率。 電動機在額定負荷下的效率。 MNNMNePPPP 30MNP N注：（）對單個單相設備（如白熾燈、電熱設備、電爐變壓器等） 和對單臺反復短時工作制的設備，其設備容量均作為計 算負荷。（）對吊車 、電焊機 ，則應相應換算為25%、100%時的設備容量： （吊車） 2. 多組用電設備的負荷計算： 需要系數法 形狀系數法 常用方法： 附加系數法 二項式系數法 利用系數法FCP2%25FCPPNecosFCSPNe電焊機%25 FC%100 FC即A.需要系數法： 在技術設計階段，當設備臺數多，容量差別不大時，采用此方法。步驟如下： a. 將用電設備分組，求出各組用電設備的

9、總額定容量。 b. 查出各組用電設備相應的需要系數及對應的功率因數。 則有 ， 于是 c.求車間或全廠計算負荷時，需要在各級配電點乘以同期系數111NdcPKP222NdcPKP,tan111ccPQ 222tanccPQ 22,cccicciccQPSQQPP K 低壓母線： a處： b處： c處： d處：icaacaBcPKPKP 1PPKPicaac aicbbcPKP biccccPKP ccdcPPP2BicP aK 1P aaabK cK 2P bbcdB.形狀系數法：如果生產工藝穩定，可采用此方法. 步驟： a. 將用電設備分組，求出各用電設備組的總額定容量。 b. 查出各組用電

10、設備的利用系數及對應的功率因數。 則： c. 求負荷的有效值 122211122111tantan avaviavavavavavavxavNxavQQPPPQPQPKPPKPeP22)1 . 105. 1()1 . 105. 1(eeeavavzeavavzeQPSQQKQPPKP iNiNixNNNxNxPPKPPPKPKxK 212211eqnfxfKnKfK得,iNixfiavfmcPKKPKPP c.附加系數法 考慮了設備不同容量不同臺數，以及投入工作隨機性因素，對計 算負荷結果產生影響。步驟：a）同形狀系數法（1）、（2）； b）求出上述用電設備組的加權利用系數 c）求出上述用電設

11、備組的等效臺數 d）查曲線 e）利用 ，求出計算負 荷的有功功率和無功功率。 例：按Kf法求車間總計算負荷并選擇變壓器容量。用電設備組別neq.iPN.iKx.icosiPav.iQav.ineq/KfPcQcSc金屬切削機床一般281790.20.6535.842較重1513152起重運輸機械10450.180.458.116電阻爐2350.70.9524.881感應爐1480.80.8738.5219小型通風機15520.750.839292電焊變壓器3360.350.512.6219小計70446.60.74171.51543用電設備組別neq.iPN.iKx.i

12、cosiPav.iQav.ineg /KfPcQcSc照明4.20.834低壓側無補償450.80.390.751749154339/1。2210185280補償0.92-86232變壓器損耗有功2%5無功10%25高壓側無補償0.72215210300補償0.92-105239-單相用電設備計算負荷的確定 一、歸算原則： 單相用電設備容量，其額定容量歸算至各相時，其不平衡度如不超過時（PNdPNs)，則可以將其總容量等效為三相對稱條件進行負荷計算。如果超過，則應將負荷最大相的歸算容量乘以作為總容量進行負荷計算。二、給出三臺以下的單相用電設備歸算方法： A.當用電設備接于相電壓時xNNgNPF

13、CSP3cos3 歸算后的用電設備額定容量 用電設備的銘牌容量 接于相電壓上的負荷最大相的單極用電設備額定容量gNPNSxNPNgNPP3xNgNPP 3cos及xKxNxcxNfxcQKQPKKP 1 . 1,3 B. 當用電設備接于線電壓時： 單 臺： 23臺： C. 接于相電壓或線電壓間的單相用電設備，當臺數雖超過三臺， 但 相同，則計算負荷為： , 5 . 0cos%,50,8011 FCKVAS54. 0cos%,65,32,54. 0cos%,65,30333222 FCKVASFCKVASkwFCSPN285 . 05 . 080cos1111kwPN1354. 065. 030

14、2kwPN1454. 065. 0323kwPPPcaaba212/14282/kwPPPabbcb5 .202/13282/kwPPPbccac5 .132/13142/例：電焊變壓器臺，電壓v， 求計算負荷。解： 1）將電焊機的FC值歸算至，則2）計算各相平均擔負的負荷S3S1S2abc負荷最大相為a相，故計算負荷為：kwPa21KwPgN63321 KVASgN6 .125 . 0/63 AUSIgNgN19038031260003/ 供電系統的功率損耗與電能損耗 一、供電系統的功率損耗： 1）特點：工廠供電系統的線路不長，且多采用電纜供電，阻抗較 小，固而線路上的功率損耗可忽略不計算，

15、只計算變壓 器的功率損耗。 2）變壓器功率損耗： 有功功率損耗： 無功功率損耗：20 TNcSSTNCuTTPPP2100%2100% TNckTNcSSTNUTNoTSSTNToTSSIQQQ式中： 變壓器的有功、無功功率損失 kw, kvar； 變壓器的空載有功、無功功率損失kw, kvar； 變壓器在額定負載下的銅損 kw； 變壓器在額定負載下無功功率損失的增量 kvar； 計算負荷的視在容量kVA； 變壓器的額定容量 kVA；TTQP ,TTQP00,TNCuPNTQCSTNS由于TNToIUIUIIISQTNTNTOTNTNTOTO 33100%TNITSQTO 100%0查表又 變

16、壓器空載電流占額定電流百分數; 變壓器短路電壓占額定電壓百分數。3）變壓器功率損失的估算 TNTNTNTTNTNTTNkSQSXIUXIU 233100%TOI %kUTNTTNTSQSP )10. 008. 0(,02. 0查表二、供電系統能量損耗的估算（一）利用最大負荷損耗時間近似地決定電能損耗。 1）線路全年實際電能損耗： 式中： 計算電流（A） 導線電阻（） 最大負荷損耗時數（h） 2）與年最大負荷利用時數的關系： 見P.圖 3）變壓器的年電能損耗： 式中：變壓器年投入工作時數。RIWCC23CIRMT 2TNcSSTNCuTgTOTcPTPWTgT（二）在設計時采用利用系數，在運行時

17、根據負荷曲線求出最大負荷工作班的 年電能損耗估算： 對變壓器： 式中： 對工廠進戶線取（.） Kz負荷曲線的形狀系數： 配電線路取. 一班制 年工作時數二班制 三班制awPgzavzCTRIKW2)( 3gzSSKTNCugTTOTcTPTPWTNawz2 hTgz2300hTgz4000hTgz6000gzT全廠功率因數的確定 一、全廠功率因數的確定： 某組用電設備在最大負荷班內的有功電能消耗量； 某組用電設備在最大負荷班內的無功電能消耗量。 多組用電設備或全廠自然功率因數正切的均權平均值：2222cosccciiiQPPVWW iWiV 2211222111tantantanNxNxNxN

18、xPKPKPKPK二、補償容量： 求得的全廠最大負荷班的平均負荷。)tan(tan21avBPQavP2.8 按經濟電流密度選擇導線截面 一、建設電網的投資費： 包含：1）線路的設計堪測，桿塔、絕緣子、開關設備等與導線截 面無關的費用(Z0)。 2）與導線截面有關的費用，截面越大，則投資費用越大。 投資費用： 單位長度的第一項費用，元/km; b 線路造價與導線截面的關系系數; A 導線截面mm2; 線路長度，km。lbAZZ)(00Zl二、電網的年運行費用F： 包含項目： 1）為了更新設備，每年需提取的設備折舊費 ，元/年 2）網絡的維護修理費 ，元/年 3）管理費 ，元/年 設 a 為反映

19、以上三項費用的系數，查手冊 4）電網中由于電能損耗每年應付出的電能損耗費 設計階段：zFxFgFlbAZFFFFagxze)(0100 3210)(3gzzavsRTKIFslIRIFs2max32max3103sF 測得的導線平均電流；A 形狀系數； 導線電阻； 全年工作時數；h 電價，元/(kmh) 設計時求得的最大電流 ，即A 最大負荷損耗時數，h三、經濟電流密度 ： 根據年運行費用最小的原則 求最小值avIzKRgzTmaxInJAlIlbAZaFFFse2max03)(100cI0 dAdF (常數)查表2-9 按經濟電流密度選擇導線截面積abIAJn103max310maxabAI

20、JJnnnCJnJIA負荷計算例題 例：某分支線供給一臺由三相異步電動機驅動的通風機用電，該電 動機的額定功率 ，額定電壓 ，功率因數 ，效率 試求其計算電流。解：工作制為連續運行工作制，kwPN11vUN38084. 0cos %88kwPPNe5 .1288.0/11/)(6.2284.03803105.12cos33AUPINee例：有一臺吊車用三相異步電動機，額定負載持續率FD%=40%時 的銘牌功率為kw，額定電壓為380V，試求其計算電流。 解：工作制為短續周期工作制，起重類FC=40%。 取kwFCPPNc91.134 . 0112285. 0,85. 0cos)(3 .2985

21、. 085. 0380391.13cos3AUPINcc例：某玻璃纖維廠紡織車間的動力配電箱引出一條干線，配電給 48臺織布機用電，每臺織布機裝有一臺額定電壓為380V，額 定功率為0.75kw的三相異步電動機，試求該干線上的計算電 流。 解：查手冊得 工作制：連續運行工作制88. 0tan,75. 0cos, 7 . 0dKkwPKPeidc2 .2575. 0487 . 0var2 .2288. 02 .25tanKPQccKVAQPSccc6 .332 .222 .252222)(513803106.333330AUSINc例：某機械修理車間220/380V低壓進線配電給下列用電設備用電

22、： 1）小批生產金屬冷加工機床臺，共178kw，其中較大容量電動機有kw臺，kw臺，.kw臺。 2）衛生用通風機臺，每臺為0.75kw 3）5t行車臺，每臺行車裝有kw電動機臺，kw電動機臺和.kw電動機臺，FC%=25% 4）實驗室用單相電烘箱臺，每臺容量為kw 5）白熾燈照明設備14.76kw 試確定該車間低壓進線的計算負荷。 解： ）用電設備分組，確定各用電設備有功、無功計算負荷。 a.小批生產金屬冷加工機床組，查表 取5 . 0cos,16. 012. 01dK73.1tan,14.0dK b.衛生用通風機，查表 取 c. 起重機組，工作制為斷續周期工作制,FC=25%,故不用換算。

23、查表 取var11.4373. 192.24tan111kPQcc8 . 0cos,70. 065. 022 dK75. 0tan,68. 022 dKkwPKPNdc12. 675. 01268. 022var59. 475. 012. 6tan222kPQcc73. 1tan, 5 . 0cos,15. 005. 033dK15. 03dKkwPc96.62)2 .25211(15.03var04.1273. 196. 6tan33kPQcckw92.2417814. 0PKPN1d1c d. 電烘箱組，照明組，屬單相用電設備 電烘箱 取最大相負荷 照明器76.4476.14103 NdP

24、4 .233)2 . 22511(275. 012178 NSPkwPNS01.35%15 要歸算。要歸算。 ,%15NSNdPPvUKNd220,1cos,144 kwPNm10 kwPKPNmdc301031341cos,95. 055 dKkwPKPNdc02.1476.1495. 055054ccQQ）確定車間低壓進線的計算負荷，取同期系數 視在功率kwPKPiicc8 .73)02.143096. 612. 692.24(9 . 051var8 .53)04.1259. 411.43(9 . 051kQKQiicckvAQPSccc3 .918 .538 .732222)(7.138

25、3803103.9133AUSINcc9 . 0 K例：某水泥廠磨機車間變電所設有一臺SL7-630/6 型變壓器，其低 壓側計算負荷為Pc=420Kw,Qc=310KVar ，試求該變壓器的有 功功率損耗和無功功率損耗。 解：查表得SL7-630/6型變壓器參數為 變壓器低壓側的視在計算負荷為： 變壓器的有功損耗和無功功率損耗為：5 . 4(%), 3%,1 . 8,3 . 100 kCuNTTUIkwPPkwPkvAQPSccc5223104202222kwPPPNTcSSCuNTTT86. 61 . 83 . 1263052220var36.3863026305221005 . 4100

26、32100(%)100(%)0kSQNTSSUITNTck例：某廠10/0.4KV變電所，其二次側有功計算負荷Pc=610Kw ，無 功計算負荷Qc=485KVar，擬采用低壓集中補償方式將功率因數提高到0.9，試選擇并聯電容器的容量。解：未補償前功率因數Cos1 為： 對應于 取平均負荷系數 補償容量： 選一臺PZJ-1-1型低壓無功自動補償屏，其總安裝容量為150kvar，滿足要求。783.0485610610cos22221cccQPP484. 0tan, 9 . 0cos,795. 0tan,783. 0cos2211 75. 0kwPPcav5 .45761075. 0var3 .1

27、42)484. 0795. 0( 5 .457)tan(tan21kPQavC返回返回返回返回返回2-7、1）形狀系數法KW10450280240PPKP2N1N1x1av.var.tanK787501024PQ11av1avKW7815640160PPKP22N12N2x2av.var.tan.k55875078PQ22av2avKW3417020PKP3N3x3av.var.tanK753967134PQ33av3avKVA682921858226QPS222e2ee.KW2163478104PPiavavvar.K25176753955878QQiavavKW8226216051P11051PKPavav2e.var.KQav2e2）、附加系數法求上述用電設備加權利用系數170156401502802216PppPKKiNaviNiN