第2章工廠的電力負荷及計算工廠供電天津理工大學中環信息學院自動化工程系第2章工廠的電力負荷及計算工廠供電天津理工大學中環信息學院第2章工廠的電力負荷及其計算2.1工廠的電力負荷與負荷曲線2.3單相用電設備組計算負荷的確定2.2三相用電設備組計算負荷的確定2.4工廠的計算負荷及年耗電量的計算2.5尖峰電流及其計算2第2章工廠的電力負荷及其計算2.1工廠的電力負荷與負2.1工廠的電力負荷與負荷曲線2.1.1工廠電力負荷的分級及其對供電的要求電力負荷（electricpowerload）：電力負載含義{用電設備或用電單位（用戶）用電設備或用戶所耗用的電功率或電流工廠電力負荷的分級:按GB50052-1995規定，根據其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級32.1工廠的電力負荷與負荷曲線2.1.1工廠電力負荷的分一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經濟上造成重大損失者，以及特別重要的負荷。二級負荷：雙電源供電，必要時增設應急電源。中斷供電，在政治、經濟上造成較大損失者。雙回路供電，當負荷較小時可以專線供電。三級負荷：不屬于一、二級的負荷。對供電電源無特殊要求。4一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經濟上造成重大損失2.1.2工廠用電設備的工作制用電設備按其工作制（duty-type）可分為三種：

（1）連續運行工作制（長期工作制）（2）短時運行工作制（短暫工作制）（3）斷續運行工作制（重復短暫工作制）{52.1.2工廠用電設備的工作制用電設備按其工作制（duty用電設備額定容量的計算

在每臺用電設備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經過換算至統一規定的工作制下的“額定功率”稱為“設備額定容量”，用Pe表示。6用電設備額定容量的計算在每臺用電設備的銘牌上都（1）長期工作制和短時工作制的設備容量

Pe=PN（2）重復短暫工作制的設備容量

①

吊車機組用電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等）的設備容量統一換算到ε=25%時的額定功率（kW），若其εN不等于25%時應進行換算，公式為:

②

電焊機及電焊變壓器的設備容量統一換算到ε＝100%時的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應進行換算，公式為:7（1）長期工作制和短時工作制的設備容量（2）重復短暫工作（3）電爐變壓器的設備容量電爐變壓器的設備容量是指在額定功率因數下的額定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ（4）照明設備的設備容量

①白熾燈、碘鎢燈設備容量就等于燈泡上標注的額定功率（kW）；②熒光燈還要考慮鎮流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設備容量應為燈管額定功率的1.2倍（kW）；③高壓水銀熒光燈亦要考慮鎮流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍（kW）；④金屬鹵化物燈：采用鎮流器時亦要考慮鎮流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。

8（3）電爐變壓器的設備容量Pe=PN=SN·cosＮ（4）（5）不對稱單相負荷的設備容量

當有多臺單相用電設備時，應將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負載不對稱情況。設計規程規定，在計算范圍內，單相用電設備的總容量如不超過三相用電設備總容量的15%時，可按三相對稱分配考慮，如單相用電設備不對稱容量大于三相用電設備總容量的15%時，則設備容量Pe應按三倍最大相負荷的原則進行換算。9（5）不對稱單相負荷的設備容量9設備接于相電壓或線電壓時，設備容量Pe的計算如下：單相設備接于相電壓時Pe＝3Pe·m 式中Pe——等效三相設備容量；Pe·m——最大負荷所接的單相設備容量。單相設備接于線電壓時式中——接于同一線電壓的單相設備容量。10設備接于相電壓或線電壓時，設備容量Pe的計算如下：單相設備接2.1.3負荷曲線定義：是表征電力負荷隨時間變動情況的圖形表示一組用電設備的功率隨時間變化關系的圖形。可直觀地反映出用戶用電特點，對于同類型的用戶，其負荷曲線形狀大致相同分類：負荷的功率性質：有功無功{負荷變動的時間：年的月的日的工作班的負荷對象：工廠的車間的某類設備的繪制方式:依點連成的梯形的112.1.3負荷曲線定義：是表征電力負荷隨時間變動情況的圖形2.1.4與負荷曲線和負荷計算有關的物理量年最大負荷和年最大負荷利用小時數

年最大負荷Pmax

年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的工作班內消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負荷也稱為半小時最大負荷P30。

年最大負荷利用小時數Tmax

年最大負荷利用小時數又稱為年最大負荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內，電力負荷按年最大負荷Pmax(或P30)持續運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。

122.1.4與負荷曲線和負荷計算有關的物理量年平均負荷和負荷系數平均負荷Pav年平均負荷：Pav=Wa/8760電力負荷在一定時間t內平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間內消耗的電能Wt除以時間t的值，即Pav=Wt/t負荷系數負荷系數又稱負荷率，它是用電負荷的平均負荷Pav,與其最大負荷Pmax的比值，即對用電設備來說，就是設備的輸出功率P與設備額定容量PN的比值，即返回目錄13平均負荷和負荷系數平均負荷Pav年平均負荷：Pav=Wa/82.2三相用電設備組計算負荷的確定

是一個假想的持續性負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。通常將以半小時最大負荷為依據所繪制的負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷，并把它作為按發熱條件選擇電氣設備的依據，用P30(Q30、S30、I30)或Pca(Qca、Sca、Ica)表示。2.2.1計算負荷142.2三相用電設備組計算負荷的確定是一個假想的

一般中小截面導體的發熱時間常數τ為10min以上，根據經驗表明，中小截面導線達到穩定溫升所需時間約為3τ=3×10＝30（min），如果導線負載為短暫尖峰負荷，顯然不可能使導線溫升達到最高值，只有持續時間在30min以上的負荷時，才有可能構成導線的最高溫升。規定取“半小時最大負荷”的原因：15 一般中小截面導體的發熱時間常數τ為10min以上，根據經負荷計算的意義和目的負荷計算主要是確定計算負荷，若根據計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。計算負荷是設計時作為選擇工廠供配電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。正確確定計算負荷意義重大，是供電設計的前提，也是實現供電系統安全、經濟運行的必要手段。16負荷計算的意義和目的負荷計算主要是確定計算負2.2.2按需要系數法確定計算負荷負荷計算的方法有：需要系數法二項式法利用系數法形狀系數法附加系數法需要系數法最為簡便因而廣泛使用}我國普遍采用172.2.2按需要系數法確定計算負荷負荷計算的方法有：需要系數考慮了以下的主要因素：需要系數K——同時使用系數，為在最大負荷工作班某組工作著的用電設備容量與接于線路中全部用電設備總額定容量之比；KL——負荷系數，用電設備不一定滿負荷運行，此系數表示工作著的用電設備實際所需功率與其額定容量之比；ηwl——線路供電效率；ηe——用電設備組在實際運行功率時的平均效率。18需要系數考慮了以下的主要因素：需要系數K——同時使用系數，

實際上，上述系數對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產企業或車間來說，生產性質,工藝特點，加工條件，技術管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統計確定,見附錄表1。上述各種因素可供設計人員在變動的系數范圍內選用時參考。19 193.3.1需要系數法

由負荷端逐級向電源端進行計算有功計算負荷P30無功計算負荷Q30視在計算負荷S30單臺用電設備用電設備組車間配電干線或車間變電所低壓母線車間變電所中變壓器高壓側全車間變電所中高壓母線總降壓變電所出線總降壓變電所低壓側母線全廠總計算負荷203.3.1需要系數法有功計算負荷P30無功計算負荷Q31．單臺用電設備的計算負荷（1）有功計算負荷：

考慮到單臺用電設備總會有滿載運行的時候，其計算負荷P30·1為式中Pe—換算到統一暫載率下的電動機的額定容量；η—用電設備在額定負載下的的效率。

（2）無功計算負荷：Q30·1=P30·1tan式中—用電設備功率因數角。

計算目的：用于選擇分支線導線及其上的開關設備。211．單臺用電設備的計算負荷212.用電設備組的計算負荷（1）有功計算負荷：P30·2=Kd∑Pe

Kd—用電設備組的需要系數，見附錄表1；∑Pe—用電設備組的設備額定容量之和，但不包括備用設備容量。（2）無功計算負荷：Q30·2=P30·2tan（3）視在計算負荷：計算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關設備。

222.用電設備組的計算負荷22當Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數多時，一般取用較小值，臺數少時取用較大值；設備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當一條線路內的用電設備的臺數較小（n<3臺）時，一般是將用電設備額定容量的總和作為計算負荷，或者采用較大的Kd值(0.85-1)。

23當Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數多時，一般計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關設備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。3．確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷（1）總有功計算負荷：P30·3＝Ｋ∑ΣP30·2（2）總無功計算負荷：Q30·3＝Ｋ∑ΣQ30·2（3）總視在計算負荷：P30·3、Q30·3、S30·3－車間變電所低壓母線上的有功、無功及視在計算負荷；ΣP30·2、ΣQ30·2－各用電設備組的有功、無功計算負荷的總和Ｋ∑－最大負荷時的同時系數。考慮各用電設備組的最大計算負荷不會同時出現而引入的系數。注意：當變電所的低壓母線上裝有無功補償用的靜電電容器組，其容量為Qc3,則當計算Q30·3時，要減去無功補償容量，即Q30·3＝Ｋ·ΣQ30·2－Qc3

24計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關設備，或者用于低壓4.確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷P30·4＝P30·3+ΔPTQ30·4＝Q30·3+ΔQT

P30·４、Q30·４、S30·４－車間變電所中變壓器高壓側的有功、無功及視在計算負荷（kW、kvar及kVA）；ΔPT、ΔQT－變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar）。計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關設備

254.確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷25在計算負荷時，車間變壓器尚未選出，無法根據變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進行計算，因此一般按下列經驗公式估算：對SJL1等型電力變壓器：ΔPT≈0.02S30·3（kW）ΔQT≈0.08S30·3（kvar）對SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器：ΔPT≈0.01S30·3（kW）ΔQT≈0.05S30·3（kvar）式中S30·3－變壓器低壓母線上的計算負荷（kVA）。26在計算負荷時，車間變壓器尚未選出，無法根據變壓器的有功損耗與5.確定全車間變電所中高壓母線上的計算負荷P30.5＝ΣP30·4+P4mQ30·5＝ΣQ30·4+Q4mP4m、Q4m—車間高壓用電設備的有功及無功計算負荷。 計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。275.確定全車間變電所中高壓母線上的計算負荷276.確定總降壓變電所出線上的計算負荷P30·6=P30·5+ΔPL≈P30·5

Q30·6=Q30·5+ΔQL

≈Q30·5

S30·6≈S30·5ΔPL、ΔQL—高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計。

計算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關設備。286.確定總降壓變電所出線上的計算負荷287.確定總降壓變電所低壓側母線的計算負荷P30·7＝ＫΣΣP30·６Q30·7＝ＫΣΣQ30·６

注意：如果在總降壓變電所６~10kV二次母線側采用高壓電容器進行無功功率補償，則在計算總無功功率Q30·7時，應減去補償設備的容量Qc7，即Q30·7＝ＫΣΣQ30·６-Qc7

計算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。297.確定總降壓變電所低壓側母線的計算負荷298．確定全廠總計算負荷P30·8＝P30·7+ΔPTQ30·8＝Q30·7+ΔQT

計算目的：全廠總計算負荷的數值可作為向供電部門申請全廠用電的依據，并作為原始資料進行高壓供電線路的電氣計算，選擇高壓進線導線及進線開關設備。308．確定全廠總計算負荷30例2.2.1一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW；另接通風機3臺共5kW；電葫蘆1個3kW（εN=40%）試求計算負荷。冷加工電動機組：查附錄表1可得Kd=0.16-0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50KW=10kWQ30(1)=P30(1)tan=10KW×1.73=17.3kvar

S30(1)=P30(1)/cos=10KW/0.5=20kV·A解：通風機組：查附錄表1可得Kd=0.7-0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此 P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5KW=4kW Q30(2)=P30(2)tan=4KW×0.75=3kvar S30(2)=P30(2)/cos=4KW/0.8=5kV·A電葫蘆：由于是單臺設備，可取Kd=1，查附錄表1可得cos=0.5，tan=1.73，因此P30(3)=Pe=3.79KW=3.79kWQ30(3)=P30(3)tan=3.79KW×1.73=6.56kvarS30(3)=P30(3)/cos=3.79KW/0.5=7.58kV·A31例2.2.1一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機取同時系數Ｋ∑p和Ｋ∑q均為0.9，因此總計算負荷為

P30(∑)＝Ｋ∑pΣP30=0.9×（10+4+3.79）KW=16.01kW Q30(∑)＝Ｋ∑qΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）kvar=24.17kvar32取同時系數Ｋ∑p和Ｋ∑q均為0.9，因此總計算負荷為32

為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01——取Ｋ∑p=0.9,Ｋ∑q=0.9—26.8617.79————24負荷總計7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風機組22017.3101.730.50.25020機床組1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)計算負荷tancosKd設備容量（kW）臺數用電設備組名稱序號返回目錄33 為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形2.2.按二項式法確定計算負荷二項式系數法的基本公式為:P30=bPe+cPx

bPe-用電設備組的平均負荷，式中：

cPx-用電設備組中X臺容量最大的設備投入運行時增加的附加負荷，其中Px是X臺最大容量設備的設備容量；b、c-二項式系數。注意：按二項式系數法確定計算負荷時，如果設備總臺數n<2x時，則x宜相應取小一些，建議取為x=n/2，且按“四舍五入”的修約規則取為整數。例如某機床電動機組地電動機只有7臺，而附錄表1規定X=5,但是這里n=7<2x=10，因此，可取x=7/2≈4來計算。342.2.按二項式法確定計算負荷二項式系數法的基本公式為多組用電設備計算負荷的確定總的有功計算負荷：總的無功計算負荷：P30=∑(bPe)i+(cPx)max

Q30=∑(bPetan)i+(cPx)maxtan

max

∑(bPe)i--各組有功平均負荷之和；式中∑(bPetan)i-各組無功平均負荷之和；(cPx)max--各組中最大的一個有功附加負荷；tan

max--(cPx)max的那一組設備的正切值。B、c、x和cos等均按教材附錄中表1所列數值注意：35多組用電設備計算負荷的確定總的有功計算負荷：總的無功計算負例2.2.2一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機7.5KW1臺，4KW3臺，2.2KW7臺）；另接通風機3臺共5kW；電葫蘆1個3kW（εN=40%）試用二項式法求計算負荷。解：（1）金屬切削機床組：b=0.14，c=0.4，x=5，cos=0.5，tan=1.73，故：查附錄表1得：bPe(1)=0.14×50KW=7KWcPx(1)=0.4(7.5KW×1+4KW×3+2.2KW×1)=8.68KW(2)通風機組查附錄表1得：b=0.65，c=0.25，x=5，cos=0.8，tan=0.75，故bPe(2)=0.65×5kW=3.25kWcPx(2)=0.25×5KW=1.25KW(3)電葫蘆查附錄表1得：b=0.06，c=0.2，x=3，cos=0.5，tan=1.73，故bPe(3)=0.06×3.79kW=0.23kWcPx(3)=0.2×3.79KW=0.76KW36例2.2.2一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床以上各組設備中，附加負荷以cPx(1)最大，因此總計算負荷為：P30=(7+3.25+0.23)KW+8.68KW=19.16KWQ30=(7×1.73+3.25×0.75+0.23×1.73)kvar+8.68×1.73kvar=29.96kvar37以上各組設備中，附加負荷以cPx(1)最大，因此總計算負荷為 為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形式，如下表所示。返回目錄38 為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形2.3單相用電設備組計算負荷的確定

2.3.1概述現代建筑中的用電設備從供電的形式上可分為單相和三相兩大類。單相：單相電動機、電熱設備、電焊機和各種形式的家用電器設備。三相：電動機為動力的各種設備例如給水泵、集中式空調機、電梯等。當供電形式為三相供電系統時，根據設計規范中有關條款的規定必須將單相用電設備平均地分配到各個單相中。然后才能進行對連接有單相用電設備的三相供電系統負荷計算。392.3單相用電設備組計算負荷的確定2.3.1概述現代

按在三相供電系統中連接單相設備功率和三相設備功率的比例來制定。在某個計算范圍內，當單相設備功率的總容量小于三相設備功率總容量的15％時，認為單相設備功率就相當于三相設備功率。單相設備功率的總容量大于三相設備功率總容量的15％時。這時三相供電系統處于非平衡狀態，必須將單相用電設備功率換算成等效的三相設備功率，然后進行三相計算負荷的確定。

40按在三相供電系統中連接單相設備功率和三相設備功率的比例來《民用建筑電氣設計規范》中規定：單相負荷應均勻分配到三相上。當單相負荷的總容量小于計算范圍內三相對稱負荷總容量的15％時，全部按三相對稱負荷計算；當超過15％時，應將單相負荷換算為等效三相負荷，再與三相對稱負荷相加。41《民用建筑電氣設計規范》中規定：單相負荷應均勻分配到三相上。單相用電設備接于相電壓時的三相等效負荷單相用電設備接于線電壓時的三相等效負荷單相設備分別接于線電壓和相電壓時的等效三相負荷計算42單相用電設備接于相電壓時的三相等效負荷單相用電設備接于線電壓線間負荷換算為相間負荷的功率換算系數－換算系數法接于AB、BC、CA相間的有功負荷(kw)換算為A、B、C相的有功負荷(kw)換算系數換算為A、B、C相的無功負荷(kvar)43線間負荷換算為相間負荷的功率換算系數－換算系數法接于AB、B相間負荷換算為相負荷的功率換算系數44相間負荷換算為相負荷的功率換算系數44例2.5如下圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kW接于A相，1臺30kW接于B相，1臺20kW接于C相。另有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW(ε=100%)接于AB相間，1臺20kW(ε=100%)接于BC相間，1臺30kW(ε=60%)接于CA相間。試求此線路的計算負荷。解：(1)電熱干燥箱的各相計算負荷。查附錄表1得Kd=0.7，cos=1，tan=0。因此只需計算其有功計算負荷。

45例2.5如下圖所示220/380V三相四線制線路上，接有2(2)對焊機的各相計算負荷。先將接于CA相間的30kW(ε=60%)換算至ε=100%的容量，即查附錄表1得：得Kd=0.35，cos=0.7，tan=1.02；再由表2-3查得cos=0.7時的功率換算系數pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8，pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2，qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22，qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8。因此對焊機換算到各相的有功和無功設備容量為46(2)對焊機的各相計算負荷。先將接于CA相間的30kW4747各相的有功和無功計算負荷為48各相的有功和無功計算負荷為48(3)各相總的有功和無功計算負荷49(3)各相總的有功和無功計算負荷49(4)總的等效三相計算負荷。因B相的有功計算負荷最大，故取B相計算等效三相計算負荷，由此可得50(4)總的等效三相計算負荷。502.4工廠的計算負荷及年耗電量的計算

2.4.1工廠計算負荷的確定1．用需要系數法計算全廠計算負荷

在已知全廠用電設備總容量的條件下，乘以一個工廠的需要系數即可求得全廠的有功計算負荷，即全廠的需要系數值，查附錄表2選取。

512.4工廠的計算負荷及年耗電量的計算2.4.1工廠計2．用逐級推算法計算全廠的計算負荷

由用電設備組開始，逐級向電源方向推算的方法，在經過變壓器和較長的線路時，應加上變壓器和線路的損耗。522．用逐級推算法計算全廠的計算負荷由用電設備組開始企業負荷確定的步驟從負荷端開始，逐級上推到電源進線端。①用電設備組②車間低壓變壓器出線③車間低壓變壓器高壓側④企業變壓器出線⑤企業進線53企業負荷確定的步驟從負荷端開始，逐級上推到電源進線端。53P30.5=KΣ5ΣP30.6iP30.4=P30.5+?PwL2P30.3=KΣ3ΣP30.4iP30.2=P30.3+?PT+?PwL1P30.1=KΣ1P30.2i圖3.4逐級推算法示意圖54P30.5=KΣ5ΣP30.6i圖3.4逐級推算法示3．按年產量和年產值估算全廠的計算負荷

單位數量，單位為人數、床數、產品數量等單位用電指標，單位為kW／人．kW／床、kw／產品等負荷密度指標計算范圍的使用面積，單位為m2工廠的年最大負荷利用小時553．按年產量和年產值估算全廠的計算負荷單位數量，單位為人數瞬時功率因數平均功率因數最大負荷時功率因數自然功率因數總功率因數指運行中的工廠供用電系統在某一時刻的功率因數值

P——功率表測出的三相有功功率讀數；U——電壓表測出的線電壓讀數；I——電流表測出的線電流讀數。

指某一規定時間段內功率因數的平均值

指配電系統運行在年最大負荷時（計算負荷）的功率因數WP——有功電度表讀數；Wq——無功電度表讀數。

P30——工廠的有功計算負荷；S30——工廠的視在計算負荷。

指用電設備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數

指用電設備或工廠設置了人工補償后的功率因數4．工廠的功率因數、無功補償及補償后的工廠計算負荷

工廠的功率因數56瞬時功率因數平均功率因數最大負荷時功率因數自然功率因數總功率瞬時功率因數指運行中的工廠供用電系統在某一時刻的功率因數值

P——功率表測出的三相有功功率讀數；U——電壓表測出的線電壓讀數；I——電流表測出的線電流讀數。

57瞬時功率因數指運行中的工廠供用電系P——功率表測出的三相有平均功率因數指某一規定時間段內功率因數的平均值WP——有功電度表讀數；Wq——無功電度表讀數。58平均功率因數指某一規定時間段內功率因WP——有功電度表讀數；最大負荷時功率因數指配電系統運行在年最大負荷時（計算負荷）的功率因數

P30——工廠的有功計算負荷；S30——工廠的視在計算負荷。

59最大負荷時功率因數指配電系統運行在年最大負荷時P30——工廠自然功率因數總功率因數指用電設備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數

指用電設備或工廠設置了人工補償后的功率因數60自然功率因數總功率因數指用電設備或工廠在沒有安指用電設備或工功率因數對供電系統的影響一般交流供電線路中，大多數為電感性負載，致使功率因數偏低。當有功功率為一定值時，cos愈小（角愈大），其視在功率就愈大，因而供電線路中的電流大，線路的損失（電壓和有效功率損耗）隨之增大，不經濟。61功率因數對供電系統的影響一般交流供電線路中，大多數為人工補償無功功率提高自然功率因數提高功率因數功率因數的改善措施62人工補償無功功率提高自然功率因數提高功率因數功率因數的改善措

提高自然功率因數的方法（1）合理選擇電動機的容量，使其接近滿載運轉。（2）對實際負載不超過額定容量40％的電動機，應更換為小容量的電動機。（3）合理安排和調整工藝流程，改善用電設備的運轉方式，限制感應電動機空載運轉。63提高自然功率因數的方法（1）合理選擇電動機的容量，使其接近（4）正確選擇變壓器容量，提高變壓器的負載率（一般為75％～80％比較合適）。對于負載率低于30％變壓器，應予以更換。（5）對于負荷率在0.6～0.9的繞線式電動機，必要時可以使其同步化，這時電動機可以向電力系統輸送出無功功率(在過勵磁的情況下，電動機可向電力網送出無功功率，從而達到改善功率因數的目的

)。64（4）正確選擇變壓器容量，提高變壓器的負載率（一般為75％～人工補償改善功率因數功率因數提高與無功功率和視在功率的變化65人工補償改善功率因數功率因數提高與無功功率和視在功率的變化6要使功率因數提高，必須裝設無功功率補償裝置（并聯電容器），其容量為：式中：為無功補償率表示要使1KW的有功功率由提高到所需要的無功補償容量kvar值66要使功率因數提高，必須裝設無功功率補償裝置（并聯電容器），其在確定了總的補償容量后，就可以根據所選并聯電容器的單個容量qc來確定電容器的個數，即：由上式計算所得的電容器個數n，對單相電容器（其全型號后標“1”者）來說，應取3的倍數，以便三相均衡分配。67在確定了總的補償容量后，就可以根據所選并聯電容器的單例：某用戶擬建一10/0.4kV的降壓變電所，裝設一臺主變壓器。已知變電所低壓側有功計算負荷為650kW，無功計算負荷為800kvar。為了使用戶(變電所高壓側)的功率因數不低于0.9，如在低壓側裝設并聯電容器進行無功補償時，需裝設多少補償容量？并問補償前后企業變電所所選主變壓器容量有什么變化？68例：某用戶擬建一10/0.4kV的降壓變電所，裝設一臺主變主變壓器容量的選擇條件為SN?T≥S

30(2)，因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為1250kV·A。這時變電所低壓側的功率因數為解：(1)補償前的變壓器容量和功率因數。變電所低壓側的視在計算負荷為69主變壓器容量的選擇條件為SN?T≥S30(2)，因此要使低壓側功率因數由0.63提高到0.92，低壓側需裝設的并聯電容器容量為(2)無功補償容量按規定，變電所高壓側的cos?≥0.90。考慮到變壓器的無功功率損耗ΔQT遠大于其有功功率損耗ΔPT，一般ΔQT≈(4～5)ΔPT，因此在變壓器低壓側補償時，低壓側補償后的功率因數應略高于0.90，這里取cos?′=0.92。70要使低壓側功率因數由0.63提高到0.92，低壓側(3)補償后的變壓器容量和功率因數補償后變電所低壓側的視在計算負荷為：因此主變壓器容量可改選為800kv·A比補償前容量減少450kv·A變壓器的功率損耗為：71(3)補償后的變壓器容量和功率因數補償后變電所低壓側的視在計變電所高壓側的計算負荷為：補償后工廠的功率因數為：72變電所高壓側的計算負荷為：補償后工廠的功率因數為：722.5尖峰電流及其計算

1、單臺用電設備尖峰電流是持續1～2s的短時最大負荷電流，它用來計算電壓波動，選擇熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起動條件等。2、多臺用電設備732.5尖峰電流及其計算1、單臺用電設備尖峰電流連續運行工作制（長期工作制）

在規定的環境溫度下連續運行，設備任何部分溫升均不超過最高允許值，負荷比較穩定。如通風機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設備、照明燈具等，均屬連續運行工作制的用電設備。74連續運行工作制（長期工作制）74短時運行工作制（短暫工作制）

用電設備的運行時間短而停歇時間長，在工作時間內，用電設備的溫升尚未達到該負荷下的穩定值即停歇冷卻，在停歇時間內其溫度又降低為周圍介質的溫度，這是短暫工作的特點。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設備。這類設備的數量不多75短時運行工作制（短暫工作制）75斷續運行工作制（重復短暫工作制）

用電設備以斷續方式反復進行工作，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內設備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達到一個穩定的波動狀態。如電焊機和吊車電動機等。斷續周期工作制的設備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個工作周期內的工作時間與工作周期的百分比值，即為ε，即：式中t，t0——工作時間與停歇時間，兩者之和為工作周期T。76斷續運行工作制（重復短暫工作制）767777返回78返回78下圖為某廠年有功負荷曲線，此曲線上最大負荷Pmax就是年最大負荷，Tmax為年最大負荷利用小時數。年最大負荷和年最大負荷利用小時79下圖為某廠年有功負荷曲線，此曲線上最大負荷Pmax就是年最大8080第2章工廠的電力負荷及計算工廠供電天津理工大學中環信息學院自動化工程系第2章工廠的電力負荷及計算工廠供電天津理工大學中環信息學院第2章工廠的電力負荷及其計算2.1工廠的電力負荷與負荷曲線2.3單相用電設備組計算負荷的確定2.2三相用電設備組計算負荷的確定2.4工廠的計算負荷及年耗電量的計算2.5尖峰電流及其計算82第2章工廠的電力負荷及其計算2.1工廠的電力負荷與負2.1工廠的電力負荷與負荷曲線2.1.1工廠電力負荷的分級及其對供電的要求電力負荷（electricpowerload）：電力負載含義{用電設備或用電單位（用戶）用電設備或用戶所耗用的電功率或電流工廠電力負荷的分級:按GB50052-1995規定，根據其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級832.1工廠的電力負荷與負荷曲線2.1.1工廠電力負荷的分一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經濟上造成重大損失者，以及特別重要的負荷。二級負荷：雙電源供電，必要時增設應急電源。中斷供電，在政治、經濟上造成較大損失者。雙回路供電，當負荷較小時可以專線供電。三級負荷：不屬于一、二級的負荷。對供電電源無特殊要求。84一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經濟上造成重大損失2.1.2工廠用電設備的工作制用電設備按其工作制（duty-type）可分為三種：

（1）連續運行工作制（長期工作制）（2）短時運行工作制（短暫工作制）（3）斷續運行工作制（重復短暫工作制）{852.1.2工廠用電設備的工作制用電設備按其工作制（duty用電設備額定容量的計算

在每臺用電設備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經過換算至統一規定的工作制下的“額定功率”稱為“設備額定容量”，用Pe表示。86用電設備額定容量的計算在每臺用電設備的銘牌上都（1）長期工作制和短時工作制的設備容量

Pe=PN（2）重復短暫工作制的設備容量

①

吊車機組用電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等）的設備容量統一換算到ε=25%時的額定功率（kW），若其εN不等于25%時應進行換算，公式為:

②

電焊機及電焊變壓器的設備容量統一換算到ε＝100%時的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應進行換算，公式為:87（1）長期工作制和短時工作制的設備容量（2）重復短暫工作（3）電爐變壓器的設備容量電爐變壓器的設備容量是指在額定功率因數下的額定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ（4）照明設備的設備容量

①白熾燈、碘鎢燈設備容量就等于燈泡上標注的額定功率（kW）；②熒光燈還要考慮鎮流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設備容量應為燈管額定功率的1.2倍（kW）；③高壓水銀熒光燈亦要考慮鎮流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍（kW）；④金屬鹵化物燈：采用鎮流器時亦要考慮鎮流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。

88（3）電爐變壓器的設備容量Pe=PN=SN·cosＮ（4）（5）不對稱單相負荷的設備容量

當有多臺單相用電設備時，應將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負載不對稱情況。設計規程規定，在計算范圍內，單相用電設備的總容量如不超過三相用電設備總容量的15%時，可按三相對稱分配考慮，如單相用電設備不對稱容量大于三相用電設備總容量的15%時，則設備容量Pe應按三倍最大相負荷的原則進行換算。89（5）不對稱單相負荷的設備容量9設備接于相電壓或線電壓時，設備容量Pe的計算如下：單相設備接于相電壓時Pe＝3Pe·m 式中Pe——等效三相設備容量；Pe·m——最大負荷所接的單相設備容量。單相設備接于線電壓時式中——接于同一線電壓的單相設備容量。90設備接于相電壓或線電壓時，設備容量Pe的計算如下：單相設備接2.1.3負荷曲線定義：是表征電力負荷隨時間變動情況的圖形表示一組用電設備的功率隨時間變化關系的圖形。可直觀地反映出用戶用電特點，對于同類型的用戶，其負荷曲線形狀大致相同分類：負荷的功率性質：有功無功{負荷變動的時間：年的月的日的工作班的負荷對象：工廠的車間的某類設備的繪制方式:依點連成的梯形的912.1.3負荷曲線定義：是表征電力負荷隨時間變動情況的圖形2.1.4與負荷曲線和負荷計算有關的物理量年最大負荷和年最大負荷利用小時數

年最大負荷Pmax

年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的工作班內消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負荷也稱為半小時最大負荷P30。

年最大負荷利用小時數Tmax

年最大負荷利用小時數又稱為年最大負荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內，電力負荷按年最大負荷Pmax(或P30)持續運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。

922.1.4與負荷曲線和負荷計算有關的物理量年平均負荷和負荷系數平均負荷Pav年平均負荷：Pav=Wa/8760電力負荷在一定時間t內平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間內消耗的電能Wt除以時間t的值，即Pav=Wt/t負荷系數負荷系數又稱負荷率，它是用電負荷的平均負荷Pav,與其最大負荷Pmax的比值，即對用電設備來說，就是設備的輸出功率P與設備額定容量PN的比值，即返回目錄93平均負荷和負荷系數平均負荷Pav年平均負荷：Pav=Wa/82.2三相用電設備組計算負荷的確定

是一個假想的持續性負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。通常將以半小時最大負荷為依據所繪制的負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷，并把它作為按發熱條件選擇電氣設備的依據，用P30(Q30、S30、I30)或Pca(Qca、Sca、Ica)表示。2.2.1計算負荷942.2三相用電設備組計算負荷的確定是一個假想的

一般中小截面導體的發熱時間常數τ為10min以上，根據經驗表明，中小截面導線達到穩定溫升所需時間約為3τ=3×10＝30（min），如果導線負載為短暫尖峰負荷，顯然不可能使導線溫升達到最高值，只有持續時間在30min以上的負荷時，才有可能構成導線的最高溫升。規定取“半小時最大負荷”的原因：95 一般中小截面導體的發熱時間常數τ為10min以上，根據經負荷計算的意義和目的負荷計算主要是確定計算負荷，若根據計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。計算負荷是設計時作為選擇工廠供配電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。正確確定計算負荷意義重大，是供電設計的前提，也是實現供電系統安全、經濟運行的必要手段。96負荷計算的意義和目的負荷計算主要是確定計算負2.2.2按需要系數法確定計算負荷負荷計算的方法有：需要系數法二項式法利用系數法形狀系數法附加系數法需要系數法最為簡便因而廣泛使用}我國普遍采用972.2.2按需要系數法確定計算負荷負荷計算的方法有：需要系數考慮了以下的主要因素：需要系數K——同時使用系數，為在最大負荷工作班某組工作著的用電設備容量與接于線路中全部用電設備總額定容量之比；KL——負荷系數，用電設備不一定滿負荷運行，此系數表示工作著的用電設備實際所需功率與其額定容量之比；ηwl——線路供電效率；ηe——用電設備組在實際運行功率時的平均效率。98需要系數考慮了以下的主要因素：需要系數K——同時使用系數，

實際上，上述系數對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產企業或車間來說，生產性質,工藝特點，加工條件，技術管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統計確定,見附錄表1。上述各種因素可供設計人員在變動的系數范圍內選用時參考。99 193.3.1需要系數法

由負荷端逐級向電源端進行計算有功計算負荷P30無功計算負荷Q30視在計算負荷S30單臺用電設備用電設備組車間配電干線或車間變電所低壓母線車間變電所中變壓器高壓側全車間變電所中高壓母線總降壓變電所出線總降壓變電所低壓側母線全廠總計算負荷1003.3.1需要系數法有功計算負荷P30無功計算負荷Q31．單臺用電設備的計算負荷（1）有功計算負荷：

考慮到單臺用電設備總會有滿載運行的時候，其計算負荷P30·1為式中Pe—換算到統一暫載率下的電動機的額定容量；η—用電設備在額定負載下的的效率。

（2）無功計算負荷：Q30·1=P30·1tan式中—用電設備功率因數角。

計算目的：用于選擇分支線導線及其上的開關設備。1011．單臺用電設備的計算負荷212.用電設備組的計算負荷（1）有功計算負荷：P30·2=Kd∑Pe

Kd—用電設備組的需要系數，見附錄表1；∑Pe—用電設備組的設備額定容量之和，但不包括備用設備容量。（2）無功計算負荷：Q30·2=P30·2tan（3）視在計算負荷：計算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關設備。

1022.用電設備組的計算負荷22當Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數多時，一般取用較小值，臺數少時取用較大值；設備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當一條線路內的用電設備的臺數較小（n<3臺）時，一般是將用電設備額定容量的總和作為計算負荷，或者采用較大的Kd值(0.85-1)。

103當Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數多時，一般計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關設備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。3．確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷（1）總有功計算負荷：P30·3＝Ｋ∑ΣP30·2（2）總無功計算負荷：Q30·3＝Ｋ∑ΣQ30·2（3）總視在計算負荷：P30·3、Q30·3、S30·3－車間變電所低壓母線上的有功、無功及視在計算負荷；ΣP30·2、ΣQ30·2－各用電設備組的有功、無功計算負荷的總和Ｋ∑－最大負荷時的同時系數。考慮各用電設備組的最大計算負荷不會同時出現而引入的系數。注意：當變電所的低壓母線上裝有無功補償用的靜電電容器組，其容量為Qc3,則當計算Q30·3時，要減去無功補償容量，即Q30·3＝Ｋ·ΣQ30·2－Qc3

104計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關設備，或者用于低壓4.確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷P30·4＝P30·3+ΔPTQ30·4＝Q30·3+ΔQT

P30·４、Q30·４、S30·４－車間變電所中變壓器高壓側的有功、無功及視在計算負荷（kW、kvar及kVA）；ΔPT、ΔQT－變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar）。計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關設備

1054.確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷25在計算負荷時，車間變壓器尚未選出，無法根據變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進行計算，因此一般按下列經驗公式估算：對SJL1等型電力變壓器：ΔPT≈0.02S30·3（kW）ΔQT≈0.08S30·3（kvar）對SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器：ΔPT≈0.01S30·3（kW）ΔQT≈0.05S30·3（kvar）式中S30·3－變壓器低壓母線上的計算負荷（kVA）。106在計算負荷時，車間變壓器尚未選出，無法根據變壓器的有功損耗與5.確定全車間變電所中高壓母線上的計算負荷P30.5＝ΣP30·4+P4mQ30·5＝ΣQ30·4+Q4mP4m、Q4m—車間高壓用電設備的有功及無功計算負荷。 計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。1075.確定全車間變電所中高壓母線上的計算負荷276.確定總降壓變電所出線上的計算負荷P30·6=P30·5+ΔPL≈P30·5

Q30·6=Q30·5+ΔQL

≈Q30·5

S30·6≈S30·5ΔPL、ΔQL—高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計。

計算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關設備。1086.確定總降壓變電所出線上的計算負荷287.確定總降壓變電所低壓側母線的計算負荷P30·7＝ＫΣΣP30·６Q30·7＝ＫΣΣQ30·６

注意：如果在總降壓變電所６~10kV二次母線側采用高壓電容器進行無功功率補償，則在計算總無功功率Q30·7時，應減去補償設備的容量Qc7，即Q30·7＝ＫΣΣQ30·６-Qc7

計算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。1097.確定總降壓變電所低壓側母線的計算負荷298．確定全廠總計算負荷P30·8＝P30·7+ΔPTQ30·8＝Q30·7+ΔQT

計算目的：全廠總計算負荷的數值可作為向供電部門申請全廠用電的依據，并作為原始資料進行高壓供電線路的電氣計算，選擇高壓進線導線及進線開關設備。1108．確定全廠總計算負荷30例2.2.1一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW；另接通風機3臺共5kW；電葫蘆1個3kW（εN=40%）試求計算負荷。冷加工電動機組：查附錄表1可得Kd=0.16-0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50KW=10kWQ30(1)=P30(1)tan=10KW×1.73=17.3kvar

S30(1)=P30(1)/cos=10KW/0.5=20kV·A解：通風機組：查附錄表1可得Kd=0.7-0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此 P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5KW=4kW Q30(2)=P30(2)tan=4KW×0.75=3kvar S30(2)=P30(2)/cos=4KW/0.8=5kV·A電葫蘆：由于是單臺設備，可取Kd=1，查附錄表1可得cos=0.5，tan=1.73，因此P30(3)=Pe=3.79KW=3.79kWQ30(3)=P30(3)tan=3.79KW×1.73=6.56kvarS30(3)=P30(3)/cos=3.79KW/0.5=7.58kV·A111例2.2.1一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機取同時系數Ｋ∑p和Ｋ∑q均為0.9，因此總計算負荷為

P30(∑)＝Ｋ∑pΣP30=0.9×（10+4+3.79）KW=16.01kW Q30(∑)＝Ｋ∑qΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）kvar=24.17kvar112取同時系數Ｋ∑p和Ｋ∑q均為0.9，因此總計算負荷為32

為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01——取Ｋ∑p=0.9,Ｋ∑q=0.9—26.8617.79————24負荷總計7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風機組22017.3101.730.50.25020機床組1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)計算負荷tancosKd設備容量（kW）臺數用電設備組名稱序號返回目錄113 為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形2.2.按二項式法確定計算負荷二項式系數法的基本公式為:P30=bPe+cPx

bPe-用電設備組的平均負荷，式中：

cPx-用電設備組中X臺容量最大的設備投入運行時增加的附加負荷，其中Px是X臺最大容量設備的設備容量；b、c-二項式系數。注意：按二項式系數法確定計算負荷時，如果設備總臺數n<2x時，則x宜相應取小一些，建議取為x=n/2，且按“四舍五入”的修約規則取為整數。例如某機床電動機組地電動機只有7臺，而附錄表1規定X=5,但是這里n=7<2x=10，因此，可取x=7/2≈4來計算。1142.2.按二項式法確定計算負荷二項式系數法的基本公式為多組用電設備計算負荷的確定總的有功計算負荷：總的無功計算負荷：P30=∑(bPe)i+(cPx)max

Q30=∑(bPetan)i+(cPx)maxtan

max

∑(bPe)i--各組有功平均負荷之和；式中∑(bPetan)i-各組無功平均負荷之和；(cPx)max--各組中最大的一個有功附加負荷；tan

max--(cPx)max的那一組設備的正切值。B、c、x和cos等均按教材附錄中表1所列數值注意：115多組用電設備計算負荷的確定總的有功計算負荷：總的無功計算負例2.2.2一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機7.5KW1臺，4KW3臺，2.2KW7臺）；另接通風機3臺共5kW；電葫蘆1個3kW（εN=40%）試用二項式法求計算負荷。解：（1）金屬切削機床組：b=0.14，c=0.4，x=5，cos=0.5，tan=1.73，故：查附錄表1得：bPe(1)=0.14×50KW=7KWcPx(1)=0.4(7.5KW×1+4KW×3+2.2KW×1)=8.68KW(2)通風機組查附錄表1得：b=0.65，c=0.25，x=5，cos=0.8，tan=0.75，故bPe(2)=0.65×5kW=3.25kWcPx(2)=0.25×5KW=1.25KW(3)電葫蘆查附錄表1得：b=0.06，c=0.2，x=3，cos=0.5，tan=1.73，故bPe(3)=0.06×3.79kW=0.23kWcPx(3)=0.2×3.79KW=0.76KW116例2.2.2一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床以上各組設備中，附加負荷以cPx(1)最大，因此總計算負荷為：P30=(7+3.25+0.23)KW+8.68KW=19.16KWQ30=(7×1.73+3.25×0.75+0.23×1.73)kvar+8.68×1.73kvar=29.96kvar117以上各組設備中，附加負荷以cPx(1)最大，因此總計算負荷為 為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形式，如下表所示。返回目錄118 為了使人一目了然，便于審核，實際工程設計中常采用計算表格形2.3單相用電設備組計算負荷的確定

2.3.1概述現代建筑中的用電設備從供電的形式上可分為單相和三相兩大類。單相：單相電動機、電熱設備、電焊機和各種形式的家用電器設備。三相：電動機為動力的各種設備例如給水泵、集中式空調機、電梯等。當供電形式為三相供電系統時，根據設計規范中有關條款的規定必須將單相用電設備平均地分配到各個單相中。然后才能進行對連接有單相用電設備的三相供電系統負荷計算。1192.3單相用電設備組計算負荷的確定2.3.1概述現代

按在三相供電系統中連接單相設備功率和三相設備功率的比例來制定。在某個計算范圍內，當單相設備功率的總容量小于三相設備功率總容量的15％時，認為單相設備功率就相當于三相設備功率。單相設備功率的總容量大于三相設備功率總容量的15％時。這時三相供電系統處于非平衡狀態，必須將單相用電設備功率換算成等效的三相設備功率，然后進行三相計算負荷的確定。

120按在三相供電系統中連接單相設備功率和三相設備功率的比例來《民用建筑電氣設計規范》中規定：單相負荷應均勻分配到三相上。當單相負荷的總容量小于計算范圍內三相對稱負荷總容量的15％時，全部按三相對稱負荷計算；當超過15％時，應將單相負荷換算為等效三相負荷，再與三相對稱負荷相加。121《民用建筑電氣設計規范》中規定：單相負荷應均勻分配到三相上。單相用電設備接于相電壓時的三相等效負荷單相用電設備接于線電壓時的三相等效負荷單相設備分別接于線電壓和相電壓時的等效三相負荷計算122單相用電設備接于相電壓時的三相等效負荷單相用電設備接于線電壓線間負荷換算為相間負荷的功率換算系數－換算系數法接于AB、BC、CA相間的有功負荷(kw)換算為A、B、C相的有功負荷(kw)換算系數換算為A、B、C相的無功負荷(kvar)123線間負荷換算為相間負荷的功率換算系數－換算系數法接于AB、B相間負荷換算為相負荷的功率換算系數124相間負荷換算為相負荷的功率換算系數44例2.5如下圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kW接于A相，1臺30kW接于B相，1臺20kW接于C相。另有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW(ε=100%)接于AB相間，1臺20kW(ε=100%)接于BC相間，1臺30kW(ε=60%)接于CA相間。試求此線路的計算負荷。解：(1)電熱干燥箱的各相計算負荷。查附錄表1得Kd=0.7，cos=1，tan=0。因此只需計算其有功計算負荷。

125例2.5如下圖所示220/380V三相四線制線路上，接有2(2)對焊機的各相計算負荷。先將接于CA相間的30kW(ε=60%)換算至ε=100%的容量，即查附錄表1得：得Kd=0.35，cos=0.7，tan=1.02；再由表2-3查得cos=0.7時的功率換算系數pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8，pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2，qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22，qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8。因此對焊機換算到各相的有功和無功設備容量為126(2)對焊機的各相計算負荷。先將接于CA相間的30kW12747各相的有功和無功計算負荷為128各相的有功和無功計算負荷為48(3)各相總的有功和無功計算負荷129(3)各相總的有功和無功計算負荷49(4)總的等效三相計算負荷。因B相的有功計算負荷最大，故取B相計算等效三相計算負荷，由此可得130(4)總的等效三相計算負荷。502.4工廠的計算負荷及年耗電量的計算

2.4.1工廠計算負荷的確定1．用需要系數法計算全廠計算負荷

在已知全廠用電設備總容量的條件下，乘以一個工廠的需要系數即可求得全廠的有功計算負荷，即全廠的需要系數值，查附錄表2選取。

1312.4工廠的計算負荷及年耗電量的計算2.4.1工廠計2．用逐級推算法計算全廠的計算負荷

由用電設備組開始，逐級向電源方向推算的方法，在經過變壓器和較長的線路時，應加上變壓器和線路的損耗。1322．用逐級推算法計算全廠的計算負荷由用電設備組開始企業負荷確定的步驟從負荷端開始，逐級上推到電源進線端。①用電設備組②車間低壓變壓器出線③車間低壓變壓器高壓側④企業變壓器出線⑤企業進線133企業負荷確定的步驟從負荷端開始，逐級上推到電源進線端。53P30.5=KΣ5ΣP30.6iP30.4=P30.5+?PwL2P30.3=KΣ3ΣP30.4iP30.2=P30.3+?PT+?PwL1P30.1=KΣ1P30.2i圖3.4逐級推算法示意圖134P30.5=KΣ5ΣP30.6i圖3.4逐級推算法示3．按年產量和年產值估算全廠的計算負荷

單位數量，單位為人數、床數、產品數量等單位用電指標，單位為kW／人．kW／床、kw／產品等負荷密度指標計算范圍的使用面積，單位為m2工廠的年最大負荷利用小時1353．按年產量和年產值估算全廠的計算負荷單位數量，單位為人數瞬時功率因數平均功率因數最大負荷時功率因數自然功率因數總功率因數指運行中的工廠供用電系統在某一時刻的功率因數值

P——功率表測出的三相有功功率讀數；U——電壓表測出的線電壓讀數；I——電流表測出的線電流讀數。

指某一規定時間段內功率因數的平均值

指配電系統運行在年最大負荷時（計算負荷）的功率因數WP——有功電度表讀數；Wq——無功電度表讀數。

P30——工廠的有功計算負荷；S30——工廠的視在計算負荷。

指用電設備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數

指用電設備或工廠設置了人工補償后的功率因數4．工廠的功率因數、無功補償及補償后的工廠計算負荷

工廠的功率因數136瞬時功率因數平均功率因數最大負荷時功率因數自然功率因數總功率瞬時功率因數指運行中的工廠供用電系統在某一時刻