工廠電力負荷計算第一頁，共八十九頁，2022年，8月28日工廠常用用電設備簡介第二頁，共八十九頁，2022年，8月28日①生產加工機械的拖動設備；②電焊、電鍍設備；③電熱設備；④照明設備。第三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2．電焊設備特點：（1）工作方式呈同期性，工作和停歇時間相互交替。（2）功率較大。（3）功率因數低。第四頁，共八十九頁，2022年，8月28日電熱設備電熱設備的工作特點是：（1）工作方式為長期連續(xù)工作方式。（2）電力裝置一般屬二級或三級負荷。（3）功率因數都較高，小型的電熱設備可達到1。電阻加熱爐電弧爐感應爐其它電熱設備主要用于各種零件的熱處理主要用于礦石熔煉、金屬熔煉主要用于熔煉和金屬材料熱處理紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等第五頁，共八十九頁，2022年，8月28日照明設備白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。照明設備的工作特點：（1）工作方式屬長期連續(xù)工作方式。（2）除白熾燈、鹵鎢燈的功率因數為1外，其它類型的燈具功率因數均較低。（3）照明負荷為單相負荷，單個照明設備容量較小。（4）照明負荷在工廠總負荷中所占比例通常在10%左右。第六頁，共八十九頁，2022年，8月28日高壓鈉燈高壓鈉燈第七頁，共八十九頁，2022年，8月28日高壓汞燈鹵鎢燈第八頁，共八十九頁，2022年，8月28日金屬鹵化物燈第九頁，共八十九頁，2022年，8月28日序

號

車

間

用

電

設

備

負荷級別

1金屬加工車間價格昂貴、作用重大，稀有的大型數控機床一級價格貴，作用大，數量多的數控機床二級2鑄造車間沖天爐、鼓風機、30t及以上的澆鑄起重機三級3熱處理車間井式爐專用淬火起重機、井式爐油槽抽油泵二級4鍛壓車間鍛造專用起重機、水壓機、高壓水泵、油壓機二級5電鍍車間大型電鍍用整流設備、自動流水作業(yè)生產線二級6模具成型車間隧道窯鼓風機、卷揚機二級7層壓制品車間壓塑機及供熱鍋爐二級小型機械類工廠中常用重要電力負荷的級別分類第十頁，共八十九頁，2022年，8月28日電力負荷及其類別電力負荷：（1）指用電設備或電能用戶；（2）指其消耗的（有功、無功、視在）電功率或電流。（一）電力負荷的分類國標規(guī)定：電力負荷按照對供電可靠性要求和意外斷電時的損失或影響大小，分為3類（級）：（1）一類（級）負荷斷電將造成人身傷亡。斷電將造成重大政治、經濟損失。斷電將造成重大政治影響，或公共場所秩序嚴重混亂。（2）二類（級）負荷斷電將造成較大政治、經濟損失。

斷電將造成較大政治影響，或公共場所秩序混亂。（3）三類（級）負荷不屬于一、二類負荷者。不會造成直接損失或損失不大。第十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日電力負荷及其類別

（二）各類電力負荷對供電電源的要求（1）一類（級）負荷應有兩個獨立電源供電。兩彼此獨立的電源應不會同時發(fā)生故障。對其中特別重要的負荷，還應增設專用的應急電源。

常用應急電源有：

1）獨立于正常電源的自備發(fā)電裝置；

2）不間斷電源（UPS)；

3）干電池或蓄電池。（2）二類（級）負荷應有互為備用的兩條回路供電（兩變壓器未必在同一變電所）。使不致斷電或能迅速恢復供電。采用兩回路有困難或負荷較小時，可由一回6kV及以上的專用架空線路供電。（3）三類（級）負荷對供電電源無特殊要求。一般由一條回路供電。第十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日負荷曲線（一）含義

負荷曲線——描述電力負荷隨時間變化規(guī)律的曲線。（二）表示方法：一般繪制在直角坐標系中，縱坐標為負荷功率值，橫坐標為對應的時間（如P26，圖2-3~2-6）。（三）分類：（1）按負荷功率性質分：有功負荷曲線和無功負荷曲線（圖2-3）。（2）按取用時間區(qū)間分：日負荷曲線和年負荷曲線。

①日負荷曲線：表示一晝夜24小時內負荷變化的情況（圖2-3、2-4）；

②年負荷曲線：表示一年中負荷變化的情況（圖2-5、圖2-6）。（3）按負荷范圍分：全廠負荷曲線和車間負荷曲線。（四）繪制負荷曲線的意義：（1）可直觀了解負荷變動情況。通過綜合分析，可更深入地掌握負荷變動規(guī)律，從中獲得對設計和運行有用的資料（如需要系數的確定等)。（2）通過分析比較，可發(fā)現同類型工廠、車間或用電設備組具有大致相似形狀的負荷曲線。新建工程電氣設計時，可借鑒同類用戶的負荷曲線。第十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日（五）負荷曲線分析

1.日負荷曲線

（1）繪制：可通過測量運行中用電設備的負荷值繪制。有功日負荷曲線根據有功功率表每隔半小時的讀數繪成。（2）分類：圖2-3所示為逐點描繪的日負荷曲線。表示工廠一天24h內有功（P)和無功（Q)負荷的變化情況。圖2-4所示為階梯形的有功日負荷曲線。橫坐標按半小時分格，以便確定“半小時最大負荷”Pmax。負荷曲線與坐標軸包圍的面積代表日耗電量。第十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日（五）負荷曲線分析

（1）年最大負荷曲線：如圖2-5所示。定義：按全年每日最大負荷(通常取每日最大負荷半小時平均值)繪制。作用：對擁有多臺電力變壓器的用戶變電所，進行經濟運行分析。附圖年每日最大負荷曲線能看出嗎？兩圖所示的年最大負荷的變化規(guī)律是截然不同的。2.年負荷曲線：分兩種曲線。第十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日（五）負荷曲線分析

2.年負荷曲線：分兩種曲線。（2）年持續(xù)負荷曲線1）定義：不分日月界限，以有功功率大小（kW)為縱坐標，以各自相應持續(xù)時間（h)為橫坐標繪出。它表明一年內各種不同大小負荷所持續(xù)的時間。如圖2-6所示。年持續(xù)負荷曲線與直角坐標軸所包圍的面積，表示企業(yè)一年內消耗的有功電能。第十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.年負荷曲線：分兩種曲線。（2）年持續(xù)負荷曲線：2）繪制方法：借助一年中典型的夏、冬日負荷曲線繪制。我國北方：可近似認為夏日152天，冬日213天；我國南方：則近似認為夏日200天，冬日165天。a)夏日負荷曲線b)冬日負荷曲線c)年持續(xù)負荷曲線附圖年負荷持續(xù)時間曲線的繪制舉例：南方某廠年持續(xù)負荷曲線繪制（如附圖）P1在年負荷曲線上所占的時間：T1=200(t1＋t′1)；P2在年負荷曲線上所占的時間：T2=200t2＋165t2′，……其余類推。第十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日一、幾個與負荷計算有關的物理量(一)年最大負荷和年最大負荷利用小時（P24)1.年最大負荷Pmax

（Qmax、Smax及Imax

）定義：指全年中負荷最大的工作班內(該工作班最大負荷在一年中至少出現過2～3次，即非偶然）消耗電能最大的半小時平均功率。又稱為半小時最大負荷P30

。即Pmax=P30附圖年最大負荷和年最大負荷利用小時

2.2確定計算負荷的方法

2.2.1概述第十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日

(一)年最大負荷和年最大負荷利用小時（P24)

2.年最大負荷利用小時Tmax

（又稱年最大負荷使用時間）定義：是一個假想時間。即在該時間內，按年最大負荷Pmax(或P30)持續(xù)運行所消耗的電能，剛好等于電力負荷全年實際消耗的電能Wa

。年最大負荷利用小時是反映電力負荷特征的重要參數，與電能用戶的生產運行性質密切相關。如:一班制生產運行：Tmax≈1800～3000h；兩班制生產運行：Tmax≈3500～4800h；三班制生產運行：Tmax≈5000～7000h。如圖2-6所示：將Pmax延伸到與Tmax交于C，與兩坐標軸一起包圍的矩形面積，恰好等于年負荷曲線與兩坐標軸包圍的面積。即統(tǒng)計資料表明：各類型工廠年最大負荷利用小時如表2-1（P25，略）。第十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日(2-3)

1．年平均負荷Pav（Qav、Sav及Iav

）平均負荷：是指電力負荷在時間t內平均消耗的功率。即Pav

=

Wt

/

t(kW）(2-2)

(二)年平均負荷和負荷系數年平均負荷Pav：指電力負荷在全年內平均消耗的功率。即第二十頁，共八十九頁，2022年，8月28日對負荷曲線而言：它表征負荷曲線不平坦，即負荷起伏變動的程度。對供（用）電設備而言：負荷系數越高，越趨近于1，越利于充分發(fā)揮供（用）電設備能力，且效率較高。對整個電力系統(tǒng)而言：若對負荷曲線“削峰填谷”，可以減小負荷不均衡性，減小年最大負荷，從而提高負荷系數。有功負荷系數

無功負荷系數

(二)年平均負荷和負荷系數2.負荷系數（負荷率，負荷曲線填充系數）負荷系數：用電負荷平均值Pav與其最大值Pmax的比值，即對于用電設備：第二十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日（三）計算負荷3.表示法：？⊙

Pc=P30=Pmax！！根據：因為對中小截面導體，發(fā)熱時間常數τ約10min左右。實驗表明，導體達到穩(wěn)定溫升的時間約(3～4)τ

，即近似為（30~40）min。為計算方便起見，統(tǒng)一規(guī)定：采用負荷曲線上最大0.5h(即30min)平均負荷P30（Q30、S30）表示有功（無功、視在）計算負荷。即Pc=P30=PmaxQc=Q30=QmaxSc=S30=Smax

計算電流Ic：即Ic=I30=Imax，也稱工作電流Iw。1.計算負荷：是按發(fā)熱條件與實際負荷等效，可用于選擇導體和電氣設備的假想負荷。2.物理意義：導體持續(xù)流過計算負荷時所產生的恒定溫升等于流過實際變動負荷所產生的最高溫升。#可以說：計算負荷是與實際負荷發(fā)熱條件等效的假想負荷。第二十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、確定計算負荷的目的意義合理選擇電器（變壓器、開關電器）和導線、電纜截面。為進行無功補償，提高功率因數提供依據。保證供電系統(tǒng)在正常條件下可靠運行（不超載）。三、確定計算負荷的常用方法：需要系數法：是國際上普遍采用的確定計算負荷的基本方法。方法最簡便，計算結果基本符合實際。廣泛用于工業(yè)與民用電能用戶，尤其適用于配、變電所的負荷計算。對于設備臺數較少，容量差別懸殊的分支干線，計算結果往往偏小。二項式法：用于確定設備臺數較少且容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，比需要系數法合理，也比較簡便。但其計算系數b、c和x的數值缺乏充分的理論根據，且只有機械工業(yè)方面的部分數據（參見附錄1），故其應用受到一定限制。主要用于機械加工車間的電力負荷計算。兩方法共同點：均是在已知用電設備容量基礎上，乘以相應系數（需要系數kd或二項式系數b、c）得到計算負荷。第二十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日用電設備的工作制與設備容量一、用電設備的工作制分類及其工作特征

(1)長期連續(xù)工作制工作特征：在規(guī)定的環(huán)境溫度和恒定負荷下長期連續(xù)運行達到熱平衡狀態(tài)，設備各部分溫度和溫升均不超過最高允許值。典型負荷：如通風機、水泵、空壓機、皮帶輸送機、破碎機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，和電爐、電解設備、照明燈具等

(2)短時運行工作制工作特征：負荷恒定，運行時間短（來不及達到穩(wěn)定溫度），停歇時間長（足以在停歇時間內冷卻到周圍介質溫度）。典型負荷：如控制閘門的電動機，機床上的某些輔助電動機(如進給電動機)等。第二十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日

(3)斷續(xù)周期工作制

工作特征：時而工作，時而停歇，反復運行，工作周期一般不超過10min。無論工作或停歇，均不足以使設備達到熱平衡。典型負荷：如電焊機和吊車、電梯電動機等。特征參數：暫載率（又稱負荷持續(xù)率）。定義：一個工作周期內，工作時間與工作周期的百分比，用ε表示。即式中：

T—工作周期；t—工作周期內的工作時間；

t0—工作周期內的停歇時間。提示：斷續(xù)周期工作制設備的額定容量，是對應于某一標準暫載率

的。（1）吊車電動機的值有：15％、25％、40％及60％四種；（2）電焊機設備的值有：50％、65％、75％及100％四種。第二十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、用電設備的容量Pe計算

用電設備銘牌上均標有額定容量PN(或SN)。因存在工作制和暫載率差異，在進行負荷計算時，須按工作制分組。對斷續(xù)周期工作制設備，須將設備的額定容量換算成規(guī)定的統(tǒng)一暫載率下的設備容量。

1.長期連續(xù)工作制和短時運行工作制設備組：設備組容量Pe等于各設備的銘牌額定功率之和。即

Pe=∑PN

(2-7)

或Pe=SNcosφN

(2-11)2.斷續(xù)周期工作制設備組：設備組容量Pe為換算到規(guī)定的統(tǒng)一暫載率ε下的設備容量之和。換算原理第二十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日(1)電梯及吊車電動機組：應統(tǒng)一換算到ε=25%時的有功功率，換算關系為：(2)電焊機及電焊變壓器組：應統(tǒng)一換算到ε=100%時的有功功率，換算關系為：(2-8)(2-10)額定暫載率為εN時的額定有功功率對應SNε的額定功率因數額定暫載率為εN時的額定視在功率額定暫載率為εN時的額定有功功率第二十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、用電設備的容量Pe計算

3.照明設備的設備容量：（1）白熾燈、碘鎢燈：即燈泡上標注的額定功率PN;（2）日光燈：考慮鎮(zhèn)流器功耗，取燈管額定容量的1.2倍；（3）高壓汞燈、金屬鹵化物燈：考慮鎮(zhèn)流器功耗，取燈管額定容量的1.1倍。4.說明：確定計算負荷時，不列入總容量的設備：備用設備。如工廠的備用風機、水泵、鼓風機、空壓機；高層建筑中的備用生活水泵、空調制冷設備等。消防設備：消防水泵、專用消防電梯及消防狀態(tài)下使用的送風機、排煙機等。當夏季有制冷的空調系統(tǒng)時：冬季采暖鍋爐的用電設備。【例2-1】某金工車間有1臺電焊機，SN=22kVA，εN=60%，cosφN=0.6，求該電焊機的設備容量。解：根據公式（2-10）得？第二十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日需要系數法：(一)需要系數分析：長期觀察發(fā)現，同一類型工業(yè)企業(yè)的負荷曲線具有大致相似的形狀。故定義：負荷曲線上最大有功功率Pmax與設備額定有功功率PN的比值，稱為需要系數，用Kd表示。即對用電設備組而言：需要系數Kd是其最大負荷時所需有功功率(即計算負荷PC）與其設備容量Pe的比值。即設備組的同時系數設備組的負荷系數設備組的平均效率配電線路的平均效率（2-12）需要系數的物理意義：kd綜合了設備組同時系數kΣ、負荷系數α、平均效率ηav和配電線路的平均效率ηwL。是用設備容量（即功率）乘以需要系數和同時系數，直接求出計算負荷的方法。第二十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日需要系數的影響因素：（1）工作性質；設備臺數；設備效率；

（2）線路損耗；操作人員的技能；生產組織、季節(jié)等。附錄1用電設備組的需要系數、二項式系數及功率因數值序號用電設備組名稱需要系數kd二項式系數最大容量設備臺數xcosφtanφbc1大批量流水作業(yè)生產的熱加工機床電動機0.3~0.40.260.550.661.172大批量流水作業(yè)生產的冷加工機床電動機0.2~0.250.110.550.51.733小批量單獨生產的冷加工機床電動機0.16~0.20.140.450.51.734通風機、水泵、空壓機及電動發(fā)電機組電動機0.75~0.850.60.750.80.755連續(xù)運輸機械和鑄造車間造型機械（非連鎖的）0.6~0.70.40.450.750.886連續(xù)運輸機械和鑄造車間造型機械（連鎖的）0.65~0.70.60.250.750.887鍋爐房和機修、機加、裝配等類車間的吊車（ε=25%）0.15~0.10.060.230.51.7525室外照明1－－－1026事故照明1－－－10注：1．如果用電設備組的設備總臺數n<2x時，則最大容量設備臺數取x=n／2，按“四舍五入”取整數。2．這里的cosφ和tanφ值均為白熾燈照明數據。如為熒光燈照明，則cosφ＝0.9，tanφ＝0.48，如為高壓汞燈、鈉燈，則cosφ＝0.5，tanφ＝1.75。第三十頁，共八十九頁，2022年，8月28日幾點說明：（1）附錄1所列是設備臺數較多時的需要系數，kd值一般偏低。（2）設備臺數較少(如5臺以下)時：需要系數kd值應適當取大。（3）只有1~2臺設備時：可取Kd=1，即有功計算負荷等于設備容量。（4）對于單臺電動機：可取Kd=1/η＞1。（5）設備臺數較少時：功率因數值cosφ也應適當取大。附錄2

照明負荷需要系數值第三十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日民用電氣設備的需用系數及功率因數

第三十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日民用建筑照明負荷需用系數（對照附錄2）序號照明類型需用系數序號照明類型需用系數1商店0.85－0.9514大型體育館0.652醫(yī)院0.5－0.615博物館0.83－0.923學校0.6－0.716展覽館、影劇院0.7－0.84普通旅館0.7－0.817高層建筑 0.4－0.55星級賓館0.45－0.6518單身宿舍0.6~0.76餐廳、食堂0.9－1.01920戶以下住宅建筑0.6~0.77設計室、辦公樓0.85－0.952020~50戶住宅建筑0.5－0.68實驗室、教室0.8－0.92151~100戶住宅建筑0.4－0.59多功能廳、會議廳0.5－0.622100戶以上住宅建筑0.3－0.410文化場館0.7123白熾燈安裝容量5Kw及以下0.95－1.011車站碼頭0.7624白熾燈安裝容量5Kw以上0.85－0.9512機場0.7525碘鎢燈、霓虹燈0.95－1.013普通體育館0.8626通道照明 0.95第三十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日常用電光源的功率因數光源類別cosΦ光源類別cosΦ白熾燈、鹵鎢燈、鎢燈1.0高壓鈉燈0.45熒光燈(無補償)0.55金屬鹵化物燈0.40－0.61熒光燈(有補償)0.90鏑燈0.52高壓水銀燈(50~175w)0.45－0.5氙燈0.9高壓水銀燈(200~1kW)0.65－0.67霓虹燈0.40－0.50第三十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日(二)用電設備組的計算負荷（基本公式）1.有功計算負荷：2.無功計算負荷：3.視在計算負荷：4.計算電流：（2-13）（2-14）（2-15）（2-16）式中UN——三相用電設備的額定電壓(kV)。cosφ、tanφ——用電設備組的平均功率因數及相對應的正切值。說明：需要系數法可用于確定供配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的計算負荷，作為各環(huán)節(jié)供電線路和電氣設備選擇的依據。第三十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日第三十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日已知機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓為380V的三相電動機7.5kW的3臺；4kW的8臺；3kW的17臺；1.5kW的10臺。試求其計算負荷。解:

此機床組的設備容量為查表3-1,得Kd=0.16~0.2(取0.2)，cosφ=0.5,，tanφ=1.73?故，可求得第三十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日(三)多組用電設備的計算負荷1.同時系數k∑確定擁有多組用電設備的干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備最大負荷不同時出現的因素。確定多組用電設備的計算負荷時：應將各組有功和無功計算負荷分別相加，然后乘以同時系數（又稱混合系數）k∑

。即

PC=k∑·∑PCZ

或k∑=Pc/∑Pcz對于車間干線：可取k∑=0.85~0.95。對于低壓母線：

（1）由設備組計算負荷直接相加時：可取k∑=0.80~0.90。

（2）由車間干線計算負荷相加時：可取k∑=0.95~1。第三十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.基本公式：1.有功計算負荷：2.無功計算負荷：3.視在計算負荷：4.計算電流：（2-17）（2-18）（2-15）（2-16）（1）不能用計算Sc；（2）不能用計算Ic。

5.多組用電設備平均功率因數：（2-19）注意：因各用電設備組功率因數不同，故：第三十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日【例題】第四十頁，共八十九頁，2022年，8月28日【例題】第四十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日某機修車間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有7.5kW的1臺，4kW的3臺，2.2kW的7臺)；通風機2臺共3kW；電阻爐1臺2kW。試確定此線路上的計算負荷。解先求各組的計算負荷1．金屬切削機床組查附錄1，取2．通風機組查附錄1，取3．電阻爐查附錄，取

第四十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日附表【例題（補充1）】的負荷計算表(按需用系數法)序號用電設備組名稱臺數n容量kW需要系數Kdcosφtanφ計算負荷PckWQckvarSckVAIcA1金屬切削機床20500.20.51.731017.32通風機230.80.80.752.41.82電阻爐120.7101.40車間總計取K∑P=0.95,K∑Q=0.9713.819.113.118.522.334.5第四十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日某住宅樓共有五個單元，地上六層為住宅，地下一層為儲藏室，每單元一層兩戶，由三相四線制線路供電，試確定其計算負荷。解:(1)負荷計算按一般家庭生活考慮。設家用電器功率如下：電視機100W；洗衣機120W；電冰箱120W；電風扇60W；空調1000W；電腦200W；電熨斗500W；照明及其它300W。合計2400W。家用電器電壓為220V，負荷需用系數查表按0.5考慮，功率因數加權平均，按0.75考慮，則每戶計算負荷為：（2)每單元的地下室、樓梯燈按2A考慮，單元同時系數取0.7，則一個單元總的計算電流為：(3)全樓共五個單元，擬由A相供一單元；B相供二、三單元；C相供四、五單元用電，取兩單元同時系數為0.9，則第四十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日二項式法1.用電設備組計算負荷基本公式：（2-20）式中：

b、c—二項式系數，如附錄1所示（略）。

bPe—用電設備組的平均功率。其中Pe為用電設備組設備總容量。

cPx—用電設備組中x臺容量最大設備投入運行時增加的附加負荷。其中Px是x臺容量最大的設備總容量。其他計算負荷：如QC、SC和IC計算公式同需要系數法。如：

說明：

(1)關于最大容量設備臺數x:

①若設備總臺數n少于附錄1規(guī)定的容量最大設備臺數x的2倍（即n＜2x)時：取x=n/2，按“四舍五入法”取整。如n=7，可取x=7/2≈4(臺）。

②若用電設備只有1～2臺時：可取b=1，c=0，即認為Pc＝Pe。

③對于單臺電動機：則取Pc＝Pe／η，η為電動機額定效率。(2)關于功率因數取值：當設備臺數較少時，應適當取大。第四十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日【例題】第四十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日二項式法2.多組用電設備計算負荷基本公式：（1）總有功計算負荷：（2-21）式中：

∑（bPe）和∑（bPetanφ)—各用電設備組的有功和無功平均負荷之和。(cPx)max和（cPxtanφ)max—各用電設備組有功和無功附加負荷中最大者。（2）總無功計算負荷：（2-22）（3）總視在計算負荷：（2-23）（4）總計算電流：（2-24）（2-20）QC=Pctanφ=bPetanφ+cPxtanφ第四十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日【例題】第四十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日供配電系統(tǒng)的功率損耗（一）電力線路功率損耗計算1.有功損耗：（2-25）2.無功損耗：（2-26）兩式中：RWL—線路每相的電阻（Ω），RWL=R0·L；XWL—線路每相的電抗（Ω）；XWL=X0·L；Ic—線路的計算電流（A）。L—線路長度（km）；R0和X0—每km線路的電阻和電抗（Ω/km），與線路的導線種類、基面大小、線間幾何均距等有關。(表2-3）線間幾何均距aav：指三相線路各線間舉例的幾何平均值。如：a1為A、B相間距離；a2為B、C相間距離；a3為C、A相間距離。則：（1）三相線路的線間幾何均距為：

（2）三相線路為等邊三角形排列時：

（3）三相線路為水平等距排列時：，a為相鄰線距。（2-27）第四十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日LJ型鋁絞線的技術數據第五十頁，共八十九頁，2022年，8月28日供配電系統(tǒng)的功率損耗（二）電力變壓器功率損耗計算1.有功損耗△PT：（2-28）2.無功損耗△QT

：包括兩部分：①用于產生主磁通；②消耗在一、二次繞組的漏電抗上。（2-29）兩式中：△PFe—鐵損（kW）；△PCu—銅損（kW）；Sc—變壓器的視在計算負荷（kVA）。（2-30）近似計算法：對于低損耗變壓器：近似計算法：對于低損耗變壓器：第五十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日某高壓10kV配電線路的長度為4km，計算電流Ic=100A，今采用LJ-95型鋁絞線等邊三角形排列，線距為1m，本地氣溫為28℃。求該線路的電阻RWL、電抗XWL、有功損耗△PWL和無功損耗△QWL。解：線間幾何均距：aav=a=1m=1000mm；查表2-3，LJ-95導線的電阻R0=0.317Ω/km；電抗X0=0.334Ω/km；則有（1）該線路的總電阻RWL：（2）該線路的總電抗XWL：（3）該線路的有功損耗△PWL：（4）該線路的無功損耗△QWL：第五十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日電力用戶計算負荷確定概述：確定電力用戶計算負荷的常用方法有：逐點計算法、需要系數法、按年產量或年產值估算法等。方法步驟：以圖2-7為例。（1）首先確定用電設備組的計算負荷Pc7。（2）然后從負荷側向電源側逐級計算干線和電壓母線的計算負荷。（3）變電所低壓側總計算負荷Pc3+變壓器損耗△PT，再+△PwL1=Pc2。（4）電力用戶總計算負荷，即高壓配電所進線端計算負荷Pc1等于各車間變電所高壓側干線首端計算負荷（如Pc2等）之和。計算WL1首端有功計算負荷步驟如下：（一）逐點計算法第五十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日電力用戶計算負荷確定方法步驟：（1）總有功計算負荷：（2）總無功計算負荷：（3）總視在計算負荷：（4）總計算電流：（二）需要系數法式中：Pe—電力用戶的設備總容量（不含備用設備容量）。

kd—需要系數，可查附錄1（注：可查有關性質企業(yè)的需要系數）。

cosφ、tanφ—用電設備的平均功率因數及線對應的正切值。（2-31）（2-32）（2-33）（2-34）第五十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日電力用戶計算負荷確定1.按年產量估算：（1）全年需要電量Wa為：式中：A—工廠年產量；a—單位產品耗電量。（2）工廠有功計算負荷Pc：式中：Tmax—工廠年最大負荷利用小時數。（3）按前面所學公式確定Qc、Sc和Ic等。（三）按年產量或年產值估算2.按年產值估算：（1）全年需要電量為：式中：B—工廠年產值；b—單位產值耗電量。（2）按上述公式分別求出：Pc、Qc、Sc和Ic等。如說明：以上三種方法中，以逐點計算法較為準確，后兩者雖然簡便，但只能用于估算，不能作為計算負荷的依據。（2-35）（2-36）（2-37）第五十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日（四）工廠功率因數、無功補償及補償后的計算負荷1.工廠的功率因數：分三種：(1)瞬時功率因數：是隨時變化的。由功率因數表實測，或由功率表、電壓表和電流表的讀數計算出：（2-38）(2)平均功率因數：對已投產一年以上的用電單位，根據電能消耗量計算：（2-39）式中：Wp、Wq—分別為某一時間內消耗的有功或無功電能，分別由有功或無功電度表計量（kW·h或kvar·h)。(3)最大負荷時的功率因數：即年最大負荷（計算負荷）時的功率因數。按下式求得：（2-40？）式中：Pc、Qc、SC－有功、無功、視在計算負荷（Kw)；第五十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日（四）工廠功率因數、無功補償及補償后的計算負荷1.工廠的功率因數三種功率因數的關系是：既有聯(lián)系，又彼此區(qū)別。（1）瞬時功率因數：反映某一瞬時功率因數的大小。可用于檢測和確定手動投、切并聯(lián)補償電容量的多少。（2）最大負荷時的功率因數：主要用于設計計算補償容量。（3）平均功率因數：我國供電企業(yè)收取電費時，規(guī)定按月平均功率因數高低進行調整。例如：高于規(guī)定值時可減收電費；低于規(guī)定值時則要加收電費。第五十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日（四）工廠功率因數、無功補償及補償后的計算負荷2.低功率因數的影響：

1)使發(fā)電、配電設備的容量得不到充分利用；

2)增大線路電壓損耗，影響供電質量；3)增大電能損耗，降低輸電效率

4)增大線路截面，增加有色金屬消耗。

3.提高功率因數的途徑：電力負荷通常是感性的，最經濟有效的措施是：并聯(lián)電力電容器，人工補償無功功率。

(1)并聯(lián)電容器的補償原理：①如圖2-8所示，與反相位，起相互抵消作用。②如圖2-9所示，由于被部分抵消，總電流減小，總功率因數提高。但原感性負荷的工作狀態(tài)無任何改變。這是補償的前提。第五十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日（四）工廠功率因數、無功補償及補償后的計算負荷(2)無功補償三種類型：按圖2-9分析。①欠補償：Ic＜IL，

φ′為正角。②全補償：Ic＜IL，φ′

=0。③過補償：Ic＜IL，φ′為負角。說明：①cosφ′

≈0.95后：欲再提高功率因數，并聯(lián)電容量將增加很多，功率因數提高較少，既不必要，也不經濟（可通過計算證明，略）。②過補償：更是得不償失。③因此，實際工程設計及應用中，總是采取欠補償，僅將cosφ提高到0.9~0.95。④提高功率因數不僅對供電部門有益，對電力用戶也有經濟意義。第五十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日（四）工廠功率因數、無功補償及補償后的計算負荷4.并聯(lián)電容器容量與數量的選擇：分析：如圖2-10所示。經補償，Pc不變；Qc→Qc′↓；Sc→Sc′↓；cosφ→cosφ′↑；相應地，Ic↓。1）無功補償容量與“比補償量”：式中：叫做“比補償量”或“補償率”。2）并聯(lián)電容器數量的選擇：根據單只電容器容量qc計算如下：（2-41）（2-42）注意：ⅰ.若選用單相電容器，個數應為3的整倍數，以利三相均衡分配。ⅱ.電容器個數和容量，盡可能與國標的無功功率補償屏（柜）規(guī)格一致。ⅲ.若實選與計算補償容量不一致，以實選容量為準。第六十頁，共八十九頁，2022年，8月28日（四）工廠功率因數、無功補償及補償后的計算負荷5.無功功率補償后的計算負荷：裝設無功補償裝置后，其裝設地點之前的計算負荷：1）有功計算功率保持不變。2）改變后的無功計算功率Qc′：3）改變后的視在計算功率Sc′：式中：Qc.c—實際選用補償量。（2-43）結論：分析表明，在變壓器低壓側裝設無功補償裝置，視在計算功率將明顯降低。故可降低變壓器容量和成本，節(jié)約配套的電氣設備、導線電纜、保護裝置及占地等。所以，提高功率因數對電力系統(tǒng)和用戶都是有利的。（2-44）第六十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.3.1變壓器的電能損耗（1）由鐵損△PFe產生的電能損耗在交流電源電壓和頻率不變條件下，鐵損△PFe近似等于空載損耗△P0，也固定不變。由此產生的全年電能損耗為：2.3電能損耗與電能需要量計算

（kWh)(2-45)（2）由銅損△PCu產生的電能損耗

變壓器繞組上的銅損△PCu近似等于短路損耗△Pk，與功率或負荷電流的平方成正比，因此與變壓器的負荷率β的平方成正比。由此產生的全年電能損耗為：

（kWh)(2-46)式中：為變壓器年最大負荷損耗小時，與年最大負荷利用小時Tmax有一定的關系(即)，圖2-11所示為不同cosφ下的關系曲線。已知cosφ和Tmax時可據此關系曲線查出。第六十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.3.1變壓器的電能損耗（1）由鐵損△PFe產生的電能損耗2.3電能損耗與電能需要量計算（kWh)（2）由銅損△PCu產生的電能損耗

（kWh）（3）兩項合計，即變壓器全年的電能損耗

（kWh)(2-47)第六十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.3.2線路的電能損耗2.3電能損耗與電能需要量計算式中：Ic—通過線路的計算電流；

RWL—線路每相電阻；

—年最大負荷損耗小時。根據PmaxTmax=Pav×8760；Pmax=Pc∝Ic，Pav∝Iav；導出Ic·Tmax=Iav×8760;

將Ic=Iav×8760/Tmax和代入式（2-48）可得

（kWh)(2-49)第六十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.3.3企業(yè)年耗電量的計算2.3電能損耗與電能需要量計算式中：α—年平均有功負荷系數；

β—年平均無功負荷系數；Ta—年實際工作小時數。一班制可取Ta=2300h；二班制可取Ta=4600h；三班制可取Ta=6900h。（1）較準確的算法：年有功電能消耗量：(2-50)(2-51)年無功電能消耗量：（2）較粗略的估算法：按企業(yè)年產量（或年產值）與相應的單位產品（產值）耗電量相乘的估算法，所得數據存在較大誤差（P36-P37)。第六十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日小結（1）首先講述電力負荷的基礎知識，包括負荷的分類（級）及其對供配電系統(tǒng)的要求，各種負荷曲線及負荷計算的相關參數的意義。（2）較詳細地介紹了確定電力用戶計算負荷的兩種常用方法：需要系法和二項式法。（3）最后從應用角度，介紹了企業(yè)年耗電量的計算方法。計算負荷是正確選擇電氣設備和線路的重要參數（依據），要重點掌握其計算方法。第六十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日ZK2-17某車間的380V線路上，接有水泵電動機（15kW）30臺，共205kW；另有通風機25臺，共45KW；電焊機有3臺，共10.5kW（εN=65%）。試用需要系數法確定該線路上總的計算負荷。解:根據用電設備性質，將其分為兩組：(1)水泵、通風機組：設備容量為Pe=205+45=250kW查附錄1，需要系數kd=0.75~0.85，取kd=0.85，cosφ=0.80，tanφ=0.75，則有Pc1=kd×Pe=0.85×250=212.5KwQC1=PC1×tanφ=212.5×0.75=159.4kvar(2)電焊機組：查附錄1，需要系數kd=0.35，cosφ=0.35，tanφ=2.68，則有

Pc2=kd×Pe=0.35×8.5=3.0KwQC2=PC2×tanφ=3.0×2.68=8.0kvar確定總的計算負荷：取同時系數K?=0.9，則PC=kΣ

ΣPCZ=0.9×(212.5+3)=194kWQc=kΣΣQCZ=0.9×(159.4+8.0)=151kvar

第六十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日電能用戶計算負荷確定

概述從負載端單臺設備、用電設備組開始，逐級上推至電源進線端止。以圖3－5所示某企業(yè)供電系統(tǒng)的負荷計算為例，介紹其計算步驟和方法。圖3－5某企業(yè)供配電系統(tǒng)圖(1)確定單臺用電設備分支線的計算負荷(圖中“1”點)可用來選擇分支線的導線截面、開關和保護電器。

第六十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日例3-4某一動力車間的10kV配電線路給一臺0.5噸的電爐供電,電爐變壓器采用HSJ-500/10型,銘牌上給出SN=500kVA,cosφN=0.92,ηN=0.98?若不計配電線路功率損耗,試求電爐變壓器的設備容量和配電線路的計算負荷?解:電爐變壓器的設備容量為配電線路的計算負荷為第六十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日(2)確定用電設備組的計算負荷(圖中“2”點)用電設備組的計算負荷,可用來選擇由車間變電所低壓母線引出的配電干線的導線截面?開關和保護電器?計算公式為(3)確定擁有多組用電設備的車間干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷(圖中“3”點)擁有多組用電設備的車間干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷,可作為選擇母線截面?變壓器的額定容量以及母線上的各種開關電器的依據?計算公式為注意：如果變電所低壓母線上裝有無功補償用的并聯(lián)電容器組Q3,則當計算Qc3時應減去無功補償的容量,即第七十頁，共八十九頁，2022年，8月28日(4)確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷(圖中“4”點)車間變電所低壓母線上的計算負荷加上變壓器的功率損耗,即得車間變電所變壓器高壓側的計算負荷,其計算公式為:式中變壓器的功率損耗可按左式估算(5)確定車間變電所高壓母線即車間變電所進線上的計算負荷(圖中“5”點)高壓母線上的負荷值可以選擇母線截面及進線開關設備等?求出高壓用電設備的計算負荷后再加上各臺變壓器高壓側的計算負荷,即得全車間變電所高壓母線上的計算負荷?即第七十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日(6)確定總降壓變電所低壓側母線引出線上的計算負荷(圖中“6”點)一般企業(yè)廠區(qū)范圍不大,6~10kV線路不長,線路功率損耗小,在負荷計算中可忽略不計,即這個計算負荷為選擇6~10kV配電線路導線截面及其開關設備的依據?(7)確定總降壓變電所變壓器二次側母線上的計算負荷(圖中“7”點)(8)確定總降壓變電所高壓側進線上的計算負荷(圖中“8”點)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,選擇高壓進線導線截面及進線開關設備?第七十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日三?按二項式系數法確定計算負荷(一)用電設備組的計算負荷二項式法是考慮一定數量大容量用電設備對計算負荷的影響而得出的計算方法,其計算公式是:注意:當設備總臺數n少于表中規(guī)定的x的2倍(即n<2x)時,其最大容量設備臺數x宜取為x=n/2。例如某機床電動機組只有7臺時,則其x=7/2≈4?對于只有2~3臺設備的用電設備組,可取：Pc=PN∑對于單臺電動機,則取：Pc=PN/η式中PN-電動機額定容量;η-電動機額定效率?Qc?Sc和Ic的計算與前述需用系數法的計算方法相同?用電設備組的設備總容量Px-x臺最大容量的設備總容量b?c-二項式系數,可由表3-1查得第七十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日例3-5試用二項式法來確定例3-1所示機床組的計算負荷?解：由表3-1查得b=0.14,c=0.4,x=5,cosφ=0.5,tanφ=1.73?設備總容量已在例3-1中求得為PN∑=120.5kwx臺最大容量的設備容量為：Px=P5=7.5×3+4×2=30.5kW因此，其計算負荷為：第七十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日(二)不同性質的多組用電設備計算負荷的確定采用二項式法確定多組用電設備總的計算負荷時,亦應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現的因素?但不是計入一個同時系數,而是在各組用電設備中取其中一組最大的附加負荷cPx,再加上各組的平均負荷bPx,由此求得其總的有功計算負荷,各計算負荷的計算公式如下:式中(cPx)max——從多個用電設備組第二項(cPx)中選出最大的一個計算值;∑bPN∑——多個用電設備組的平均負荷bPN∑的總和;tanφx——與(cPx)max相對應的功率因數角的正切值;tanφ——各用電設備組的功率因數角的正切值?第七十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日幾點說明利用二項式法計算時,應將計算范圍內的所有用電設備統(tǒng)一分組,不應逐級計算后再相加,且計算的最后結果,不用乘以同時系數?需用系數法未考慮用電設備組中容量大的設備對計算負荷的影響,使計算負荷的結果往往較實際負荷值偏小?二項式法彌補了需用系數法的不足?但是,二項式系數過分突出最大用電設備容量的影響,其計算負荷往往較實際偏大,并且系數x?c?b是經驗統(tǒng)計數據,而這些數據目前較少,因而二項式法的應用范圍受到一定的限制,只適用于機械加工車間?機械裝配車間以及熱處理車間中用電設備數量較少和容量差別大的配電箱及車間支干線的負荷計算?]第七十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日例3-6試用二項式法確定例3-2所述機修車間380V線路的計算負荷?解：先求各組的bPN和cPx1.金屬切削機床組查表3-1,取b=0.14,c=0.4,x=5,cosφ=0.5,tanφ=1.73故bPN(1)=0.14×50=7kW,cPx(l)=0.4×(7.5×1+4×3十2.2×1)=8.68kW2.通風機組查表3-1,取b=0.65,c=0.25,cosφ=0.8,tanφ=0.75故bPN(2)=0.65×3=1.95kW,cPx(2)=0.25×3=0.75kW3.電阻爐查表3-1,取b=0.7,c=0,cosφ=1,tanφ=0故bPN(3)x(3)=0以上各組設備中,附加負荷以cPx(l)為最大?因此總計算負荷為Pc=8.68+(7+1.95+1.4)=19kWQc=8.68×1.73+(7×1.73+1.95×0.75+0)=28.6kvar第七十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日例3-6的電力負荷計算表(按二項式法)比較例3-1和例3-5以及例3-2和例3-6的計算結果可以看出,按二項式法計算的結果較之按需用系數法計算的結果大得比較多?設備組名稱設備臺數容量kW系數計算負荷nxPNPxbcPc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)金屬切削機床2055021.70.140.47+8.6812.1+15.0通風機230.650.251.95+0.751.46+0.56電阻爐120.701.4+00總計23551928.634.352.1第七十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日單相負荷計算在工廠企業(yè)中,除了廣泛應用的三相設備外,還應用少量的單相用電設備,諸如電焊機?電爐?電燈等?單相設備接在三相線路中,應盡可能地均衡分配,使三相負荷盡可能地平衡,以使導線截面和供電設備選擇合理?如果三相線路中單相設備的總容量不超過三相設備總容量的15%,則不論單相設備如何分配,單相設備可與三相設備綜合按三相負荷平衡計算?如果單相設備容量超過三相設備容量的15%時,則應將單相設備容量換算為等效三相設備容量,再與三相設備容量相加?單相設備的類型：UN=220V的單相相電壓設備，此處簡稱單相相負荷；UN=380V的單相線電壓設備，此處簡稱單相線負荷。由于確定計算負荷的目的,主要是為了選擇線路上的設備和導線,使線路上的設備和導線在計算電流通過時不至過熱或損壞,因此應以最不利的情況作為計算條件,即不論單相設備接于相電壓還是接于線電壓,均應以最大負荷相有功負荷的3倍作為等效三相有功負荷,以滿足安全運行的要求?第七十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日一?單相設備僅接于相電壓時的負荷計算等效三相設備容量PN應按最大負荷相所接的單相設備容量PNmφ的3倍計算,即其等效三相計算負荷，采用前述需用系數法計算?

二?單相設備僅接于線電壓時的負荷計算(一)接于同一線電壓時先將各單相設備的設備容量相加得到線間單相總容量PNφ,再乘以根號三,就得到等效三相設備容量PN,即:(二)接于不同線電壓時先將各線間設備容量相加,選取其中設備容量較大的兩相進行計算?如設Pab>Pbc>Pca,且cosφab≠cosφbc≠cosφca,等效三相設備容量可按下列公式計算:其等效三相計算負荷，采用前述需用系數法計算?第八十頁，共八十九頁，2022年，8月28日三?單相設備分別接于線電壓和相電壓時的負荷計算通常單相用電設備,既有接于相電壓的,又有接于線電壓的,其等效三相負荷的計算,應分兩步進行?1.將接于線電壓的單相設備容量換算為接于相電壓的設備容量,然后分相計算各相的設備容量和計算負荷?換算關系如下:式中：PAB?PBC?PCA——接于AB?BC?CA相間的有功設備容量;PA?PB?PC——換算為A?B?C相的有功設備容量;QA?QB?QC——換算為A?B?C相的無功設備容量;pAB-A?pAB-B?pBC-B?pBC-C?pCA-A?pCA-C及qAB-A?qAB-B?qBC-B?qBC-C?qCA-A?qCA-C均為功率換算系數,其值可查下表?第八十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日三?單相設備分別接于線電壓和相電壓時的負荷計算2.將各相負荷相加,選出最大相有功負荷,總的等效三相有功計算負荷為其最大有功負荷相的有功計算負荷的3倍,即總的等效三相無功計算負荷為最大有功負荷相的無功計算負荷的3倍,即上述:式中PNmφ-最大相有功設備容量QNmφ-