3电力负荷及其计算1

1、损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量工厂供电工厂供电2 2 电力负荷及其计算电力负荷及其计算损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量1、 电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷与负荷曲线的有关概念第二章第二章 电力负荷及其计算电力负荷及其计算2、 工厂的计算负荷和年耗电量工厂的计算负荷和年耗电量损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组

2、尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量第一节第一节 电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷的分级及其对供电的要求用电设备的工作制负荷曲线及有关的物理量损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量1 1、电力负荷的概念、电力负荷的概念电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：(1). 电力负荷指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、动力负荷、

3、照明负荷等。 (2). 电力负荷指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（ 空载、无载）、满负荷（满载）等。损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量2 2、电力负荷的分级及其对供电的要求电力负荷的分级及其对供电的要求 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及其中断供电造成的损失或影响分为三级： 1 1一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经大设备损坏，重大产品报废

4、，或在政治、经济上造成重大损失。济上造成重大损失。 供电方式供电方式: :由两个由两个独立电源独立电源供电供电2 2二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。治、经济上造成较大损失。 供电方式供电方式: :由由双回路双回路供电供电 3 3三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。力负荷。 供电方式供电方式: :对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊要求。 损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰

5、电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量 1连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制） 2短时运行工作制（短时工作制）短时运行工作制（短时工作制） 3断续周期工作制（反复短时工作制）断续周期工作制（反复短时工作制） 暂载率（负荷持续率）：暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期指设备工作时间与工作周期的百分比值，即的百分比值，即%100%1000tttTt吊车：标准暂载率有吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和和60%四种四种 电焊机：标准暂载率有电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和和100%四种四种损耗损耗

6、2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设）的设备容量：指统一换算到备容量：指统一换算到=25%时的额定功率（时的额定功率（kW），），即即tIQRRtIQ12一一定定时时，、，当当，同同一一周周期期的的而而tIPNNPPe NN25NN2PPPe1P因因此此损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负

7、荷与年耗电量与年耗电量 电焊机及电焊变压器的设备容量电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到指统一换算到=100%时的额定功率（时的额定功率（kW），即），即 NNNNN100NNcosSPPPe损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量上上 节节 小小 结结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、什么叫负荷持续率?怎样换算；负荷曲线负荷曲线（load curve）是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。1负荷曲线的分类负荷曲线的分类按性质分：

8、按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线按计量地点可分个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至按计量地点可分个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至整个系统的负荷曲线。整个系统的负荷曲线。将上述三种特征相结合，就确定了某一种特定的负荷曲线。将上述三种特征相结合，就确定了某一种特定的负荷曲线。年负荷曲线：年负荷曲线：年最大负荷曲线：年最大负荷曲线：或称运行年负荷曲或称运行年负荷曲线。线。图图2-2 年最大负荷曲线年最大负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制日负荷曲线日负荷曲

9、线 ：逐点描绘法、梯形曲线法：逐点描绘法、梯形曲线法 1年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即率，即 30maxPP年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax在此时间内，用户以年最大负荷在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图全年实际消耗的电能，如图2-4所所示。示。 max87600maxmaxdPtpPWTa可见：年负荷曲线越平坦，可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡

10、，越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。越小。图图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数年最大负荷与年最大负荷利用小时数2平均负荷与负荷系数平均负荷与负荷系数平均负荷平均负荷Pav：电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即内平均消耗的功率，即 tWPtav负荷系数负荷系数 KL：平均负荷与最大平均负荷与最大负荷的比值，即负荷的比值，即maxavPPKL年平均负荷为（图年平均负荷为（图2-5）:8760avaWPKL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图图2-5 年平均负荷年平均负荷损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖

11、峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定概 述按需要系数法确定计算负荷按二项式法确定计算负荷 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc（或（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。）表示。 1 1、计算负荷的意义、计算负荷的意义30maxPPPc 通常把根据通常把根据半小时平均负荷半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上

12、的所绘制的负荷曲线上的 “最最大负荷大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此计算负荷：依据，因此计算负荷：一般中小截面导体的发热时间常数一般中小截面导体的发热时间常数为为10min以上，而导体通过电流达到以上，而导体通过电流达到稳定温升的时间大约为稳定温升的时间大约为34，即载，即载流导体大约经半小时（流导体大约经半小时（30min）后可）后可达到稳定温升值达到稳定温升值 2 2、确定计算负荷的系数、确定计算负荷的系数N30NmaxPPPPKdNavPPKu3二项式系数二项式系数b、c。1需要系数需要系数Kd：负荷曲线中的最大有

13、功计算负荷负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部与全部用电设备额定功率用电设备额定功率 之比值，即之比值，即 NP2利用系数利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电与全部用电设备额定功率设备额定功率 之比值，即之比值，即 NP 1 1、概述、概述 求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利用系数法和单位产品耗电量法等。用系数法和单位产品耗电量法等。 2 2、按需要系数确定计算负荷、按需要系数确定计算负荷1设备容量设备容量Pe的确定的确定对长期工作制的用电设备：对长期工作制的用电设备：NPPe对反复短

14、时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统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。一暂载率下的额定功率。 折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的）的设备容量：指统一换算到设备容量：指统一换算到=25%时的额定功率时的额定功率（kW），即），即NNPPe NN25NN2PP

15、Pe 电焊机及电焊变压器的设备容量电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到指统一换算到=100%时时的额定功率（的额定功率（kW），即），即 NNNNN100NNcosSPPPe照明设备的设备容量：照明设备的设备容量： 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率； 荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%），），其设备容量应为灯管额定功率的其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；倍； 高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器

16、中的功率损失（约为灯泡功率的失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率），其设备容量可取灯管额定功率的的1.1倍。倍。 1单台用电设备单台用电设备的计算负荷的计算负荷对长期连续工作的单台用电设备：对长期连续工作的单台用电设备： ePP30对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）： ePP302用电设备组用电设备组的计算负荷的计算负荷NedUSIQPSPQPKP3tan303023023030303030式中，式中，P30 、 Q30、 S30的单位分别为的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需为需要系数，查书中要系数，查书中附录表3-2

17、 。损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量例例2-1 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7.5kW 3台,4kW 8台,3kW 17台,1.5kW 10台。试求其计算负荷。 解：解：此机床组电动机的总容量为 查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得 （取0.2）, , 因此可求得: 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 7.5348 317 1.510120.5ePkWkWkWkWkW 0.16 0.2dK cos0.

18、5tan1.73,3048.273.230.38kVAIAkV300.2 120.524.1PkWkW3024.11.7341.7 varQkWk3024.148.20.5kWSkVA损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量练习：p91 3-6确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素：确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素： 各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考虑一个同时使用系数虑一个同时使用系数

19、 ; ;K 各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此应考虑一个负荷系数应考虑一个负荷系数 ; ;LK 各用电设备各用电设备的平均效率的平均效率 ; e 线路的供电效率线路的供电效率 。 WLedeWLeLPKPKKP30WLeLdKKK因此，用电设备组的计算负荷为因此，用电设备组的计算负荷为:损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量3多个用电设备组多个用电设备组的计算负荷的计算负荷NiiUSIQPSQKQPKP33

20、03023023030.3030.3030K式中，式中， 为同时系数为同时系数 ，查书中表，查书中表3-3 。 当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时出现，此时应计入一个设备的最大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系同时系数数。95.085.0 pK0.90 0.97qK对车间干线取对车间干线取损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量例例2-2 某小批生产车间380V线路上有金属切削机床30台,其总容量为20

21、2.5kW ；电焊机2台共16.1KW；吊车1台共11KW 。试求其计算负荷。 解：解： 例例2-32-3 某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台, 4kW3台,2.2 kW7台), 通风机2台共3kW, 电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。 解：解：先求各组的计算负荷 (1). 金属切削机床组 查附录表3-2，取 故 (2). 通风机组 查附录表3-2，取 故 0.2,cos0.5,tan1.73dK30(1)0.2 5010PkWkWvar3 .1773. 110) 1 (30kkWQ0.8,cos0.8,tan0.75

22、dK30(2)0.8 32.4PkWkW30(2)2.40.751.8 varQkWk 因此380V线路上的总计算负荷为 （取 ） 在供电工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。0.95,0.97pqKK300.95 (102.4 1.4)13.1PkWkW300.97 (17.3 1.8) var18.5 varQkk223013.118.522.7SkVAkVA3022.734.53 0.38kVAIAkV(3). 电阻炉： 查附录表3-2，取 0.7,cos1,tan0dK30(3)0.721.4PkWkW30(3)0Q故34.522.718.

23、513.1 取19.113.85523车间总计01.4010.721电阻炉31.82.40.750.80.832通风机217.3101.730.50.25020切削机床1计 算 负 荷 需要系数容量 台数n设备名称 序号kWPe/dKcostankWP /30var/30kQkVAS /30AI /300.95,0.97pqKK表表2-1 2-1 例例2-22-2的电力负荷计算表的电力负荷计算表（按需要系数法）损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量作业作业P91：3-7

24、1 1、二项式法的基本公式、二项式法的基本公式 b、c为二项式系数，查书中为二项式系数，查书中附录表附录表3-43-4 ； 为由为由x台容量台容量最大用电设备投入运行时增加的最大用电设备投入运行时增加的附加负荷附加负荷（kW）；）； 为为该用电设备组的该用电设备组的平均负荷（平均负荷（kW）。）。 xPcePbNxeUSIQPSPQPcPbP3tan303023023030303030 比较例比较例2-1和例和例2-4的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果稍大，特别是在设备台数较少的情况下。供电设计的经验说明，数法计算

25、的结果稍大，特别是在设备台数较少的情况下。供电设计的经验说明，选择低压分支干线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算选择低压分支干线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜。我国建筑行业标准为宜。我国建筑行业标准JGJ/T 16-1992民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范也规定：也规定：“用电设备台数较少、各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法用电设备台数较少、各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法。” 例例2-4 2-4 试用二项式法来确定例试用二项式法来确定例2-12-1所示机床组的计算负荷。所示机床组的计算负荷。 解：由附录表解：由附录表3-23-

26、2查查得得 。而设备总容量为。而设备总容量为 X X 台最大容量的设备容量为台最大容量的设备容量为 可求得其有功计算负荷为可求得其有功计算负荷为 可求得其无功计算负荷为可求得其无功计算负荷为 可求得其视在计算负荷为可求得其视在计算负荷为 可求得其计算电流为可求得其计算电流为0.14,0.4,5,cos0.5,tan1.73bcx120.5ePkW57.534230.5xPPkWkWkW 300.14 120.50.4 30.529.1PkWkWkW3029.11.7350.3 varQkWk3029.158.20.5kWSkVA3 05 8 .28 8 .430 .3 8kV AIAkV2 2

27、、对不同工作制的多组用电设备、对不同工作制的多组用电设备 N303023023030max30max303tan)(tan)()(USIQPSPcPbQPcPbPxxexe）（式中，式中， 为各用电设备组附加负荷为各用电设备组附加负荷 中的最大中的最大值；值； 为各用电设备组平均负荷的总和；为各用电设备组平均负荷的总和； 为与为与 对应的功率因数角的正切值；对应的功率因数角的正切值； 为各用电设备组为各用电设备组对应的功率因数的正切值。对应的功率因数的正切值。max）（xPcxPc）（ ePbxtanmax）（xPctan例例2-5 2-5 试用二项式法确定例2-3所述机修车间380V线路的计

28、算负荷。解：解： 先求各组的bPe 和cPx (1) 金属切削机床组:查附录表3-2，取 故 (2) 通风机组:查附录表3-2，取 故 (3) 电阻炉：查附录表3-2，取 故 0.14,0.4,5,cos.5,tan1.73,bcxo(1)0.14507ebPkWkW(1)0.4 (7.51 43 2.21)8.68xcPkWkWkWkW 0.65,0.25,cos.8,tan.75bcoo0.7,0,cos1,tan0bc(3)0.7 21.4ebPkWkW(2)0.25 30.75xcPkWkW( 3 )0 xc P(2)0.65 31.95ebPkWkW以上各组设备中，附加负荷以以上各组

29、设备中，附加负荷以cPcPx x(1)(1)为最大，因此总计算负荷为为最大，因此总计算负荷为在供电工程设计说明书中，以上计算可列成表在供电工程设计说明书中，以上计算可列成表2-22-2所示电力负荷所示电力负荷计算表。计算表。3030223030(71.951.4)8.6819(7 1.731.950.750) var8.68 1.73 var28.6 var1928.634.334.352.130.38PkWkWkWQkkkSkVAkVAkVAIAkV损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与

30、年耗电量与年耗电量00.250.4cb231220大容量数总台数 52.134.328.61955总计01.4+0010.72电阻炉31.46+0.561.95+0.750.750.80.653通风机212.1+157+8.681.730.50.1421.750切削机床1计算负荷二项式系数设备容量设备组名称序号costanePkWxPkW30PkW30varQk30SkVA30IA表表2-2 例例2-4的电力负荷计算表的电力负荷计算表(按二项式法) 损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年

31、耗电量与年耗电量四、四、 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算(P72)(P72) 尖峰电流（peak current）是指持续时间12s的短时最大负荷电流。 尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自启动条件等。( (一一) )单台设备尖峰电流的计算单台设备尖峰电流的计算 单台设备的尖峰电流就是其启动电流（starting current），因此尖峰电流为 式中 IN 为设备额定电流； Ist 为设备启动电流；Kst 为设备的启动电流倍数，笼型电动机为 57，绕线型电动机为23，直流电动机约为1.7，电焊变压器为3或稍大。 pkststNIIK I损耗损耗 2010/

32、2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量( (二二) )多台设备尖峰电流的计算多台设备尖峰电流的计算 引至多台设备的线路上的尖峰电流按下式计算： 或式中 和 (Ist-IN )max 分别为用电设备中启动电流与额定电流之差为最大的那台设备的启动电流及其启动电流与额定电流之差； 为除启动电流与额定电流之差为最大的那台设备之外的其他n-1台设备的额定电流之和；K为上述n-1台的同时系数，按台数多少选取，一般为0.71；I30 为全部设备投入运行时线路的计算电流。1.max1npkN istiIKII30max()pkstNIIIImaxstI11niiNI损耗损耗 2010/2电力负荷电力负荷用电设备组用电设备组尖峰电流尖峰电流工厂供电工厂供电功率损耗功率损耗和电能损耗和电能损耗计算负荷计算负荷与年耗电量与年耗电量 例例2-8 2-8 有一380V三相线路，供电给表2-4所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。 解解: :由表2-4可知，电动机M4的IstIN 193.2A27.6A165.6A 为最大，因此该线路的尖峰电流为(取K=0.9)：0.9 (5.8 5 35.8)193.2235pkI