工厂供电第二章

1、2021-10-262021-10-262021-10-26 本章的本章的重点重点： 三相用电设备组负荷的计算。三相用电设备组负荷的计算。 两种两种计算方法计算方法：（：（1）需要系数法；）需要系数法； （2）二项式系数法。）二项式系数法。 供电系统的功率损耗和电能损耗。供电系统的功率损耗和电能损耗。 全厂负荷的计算。全厂负荷的计算。1232021-10-26第二章第二章 工厂的电力负荷及其计算工厂的电力负荷及其计算 第一节第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线工厂的电力负荷与负荷曲线第二节第二节 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第三节第三节 单相用电设备组计算负荷的确定单相

2、用电设备组计算负荷的确定一. 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求二. 工厂用电设备的工作制三. 负荷曲线及有关物理量一. 概 述二. 按需要系数法确定计算负荷三. 按二项式法确定计算负荷一. 概 述二. 单相设备组等效三相负荷的计算一. 工厂计算负荷的确定第四节第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算工厂的计算负荷及年耗电量的计算二. 工厂年耗电量的计算2021-10-26第五节第五节 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算复习思考题复习思考题习习 题题一. 概 述二. 用电设备尖峰电流的计算2021-10-26第一节第一节 电力电力负荷负荷 和负荷和负荷曲线曲线一、负荷的一、负荷的分级分级和对供

3、电的和对供电的要求要求（一）工厂电力负荷的（一）工厂电力负荷的分级分级电力负荷的两种含义用电设备或用电单位耗用的电功率或电流大小2021-10-26依据依据：1 供电的可靠性；供电的可靠性；2 中断供电在政治、经中断供电在政治、经 济上所造成的损失或济上所造成的损失或 影响。影响。1、一级负荷：一级负荷： 中断供电造成政治、中断供电造成政治、 经济重大损失。经济重大损失。如：重要的国家机关；如：重要的国家机关； 国家电视台，机场等。国家电视台，机场等。2、二级负荷：二级负荷： 中断供电会造成政治、中断供电会造成政治、 经济比较大的损失。经济比较大的损失。如：医院（手术室）、如：医院（手术室）、

4、学校，体育场等。学校，体育场等。3、三级负荷：三级负荷： 为一般的电力负荷。为一般的电力负荷。 但是，也有可靠性的但是，也有可靠性的要求，不是可以随意停要求，不是可以随意停止供电的。止供电的。2021-10-26（二）各级负荷对（二）各级负荷对供电电源供电电源的要求的要求1，一级一级负荷：负荷： 要求要求两个两个独立独立电源供电。对其中电源供电。对其中特别重要特别重要的负的负荷，配置荷，配置专用专用应急电源应急电源，而且严禁其它负载接，而且严禁其它负载接入应急电源。入应急电源。2，二级二级负荷：负荷： 要求由要求由两回路两回路供电；供电供电；供电变压器也应两台变压器也应两台。负荷较小负荷较小或

5、或两路供电有困难两路供电有困难时，可有一路时，可有一路6KV以上的以上的专用架空线供电专用架空线供电；若供电线路从配电所；若供电线路从配电所引出采用电缆引出采用电缆，必须必须用两根电缆，每根能承受用两根电缆，每根能承受全部二级负荷，且同时运行，互为全部二级负荷，且同时运行，互为“热备用热备用”。3，三级三级负荷：无特殊要求。负荷：无特殊要求。2021-10-26二、用电设备二、用电设备 的的工作制工作制1、长期连续长期连续 工作制：工作制： 设备长期设备长期 运行，负荷运行，负荷 比较稳定。比较稳定。2、短时短时工作制：工作制： 设备设备工作工作时间时间 很短很短，停歇停歇时时 间间相当长相当

6、长。如：。如： 机床的辅助电动机。机床的辅助电动机。3、断续周期断续周期工作制：周期性工作，时停、时运行，工工作制：周期性工作，时停、时运行，工 作周期一般少于作周期一般少于10min（如电焊机，吊车电动机等）。（如电焊机，吊车电动机等）。 可用负荷持续率可用负荷持续率 表示其工作状态表示其工作状态。注意：注意：断续周期工作的设备，在计算负荷时，必须按断续周期工作的设备，在计算负荷时，必须按 实际负荷率实际负荷率换算换算其设备容量。其设备容量。%100%1000tttTt2021-10-26按实际负荷率按实际负荷率换算换算其设备容量。其设备容量。NNCPP 2021-10-26三、工厂三、工厂

7、负荷曲线负荷曲线（一）（一）绘制及类型绘制及类型 图图2-11、绘制绘制： 纵坐标纵坐标-有功功率有功功率 无功功率无功功率 横坐标横坐标-时间时间2、类型类型： 工厂、车间、设备的。工厂、车间、设备的。 有功功率、无功功率。有功功率、无功功率。 年、月、日、工作班。年、月、日、工作班。（二）（二）有关的物理量有关的物理量1、年年最大负荷和最大负荷最大负荷和最大负荷利用利用 小时小时。（图。（图2）（）（）年年最大负荷最大负荷定义定义：全年负荷最大的工作班全年负荷最大的工作班内，消耗电能最大的内，消耗电能最大的半小时平半小时平均功率均功率。（）（）年年最大负荷最大负荷利用小时利用小时。定义：定

8、义：是是假想假想的时间。在该时的时间。在该时间内，电力负荷按间内，电力负荷按所消所消耗的电能等于全年实际消耗的耗的电能等于全年实际消耗的电能。（图电能。（图3）。）。2021-10-262021-10-26图图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制a) 夏日负荷曲线夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线冬日负荷曲线 c) 年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线2021-10-26上述年负荷曲线，根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲线（图2-2a）和冬日负荷曲线（图2-2b）来绘制。其夏日和冬日在全年中所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定。例如在我国北方，可近似地取夏日165天，

9、冬日200天；而在我国南方，则可近似地取夏日200天，冬日165天。假设绘制南方某厂的年负荷曲线（图2-2c），其中P1 在年负荷曲线上所占的时间 T1=200(t1+t1 ) ，P2 在年负荷曲线上所占的时间 T2=200t2+165t2 ) ，其余类推。2021-10-26图图2-3 年每日最大负荷曲线年每日最大负荷曲线2021-10-26一年实际消耗的电能一年实际消耗的电能：所以所以，maxmax87600)(TPdttPWamaxmaxPWTa Tmax是反映电力负荷特性的一个是反映电力负荷特性的一个重要参数重要参数；它与工；它与工厂的生产班制有关：厂的生产班制有关： 一班制一班制：

10、Tmax=1800 2500 小时；小时； 二班制二班制： Tmax=3500 4500 小时；小时； 三班制三班制： Tmax=5000 7000 小时。小时。2021-10-262、平均负荷与负荷系数、平均负荷与负荷系数 Page 42 / 图图 2-4/5（1）平均负荷平均负荷 Pav其中：其中：Wt-时间时间t内消耗的内消耗的 电能。电能。所以，所以，年平均负荷年平均负荷： 8760为一年的小时数。为一年的小时数。tWPtav8760tavWP （2）负荷系数：负荷系数： 有称负荷率；对负荷曲线有称负荷率；对负荷曲线有称负荷曲线的充填系数，有称负荷曲线的充填系数，表示负荷变化的程度。表

11、示负荷变化的程度。定义：定义：对于用电设备对于用电设备：其中：其中：P-设备输出功率。设备输出功率。 PN-设备额定功率。设备额定功率。maxPPKavLNLPPK2021-10-26图图2-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷和年最大负荷利用小时2021-10-26图图2-5 年平均负荷年平均负荷 2021-10-26第二节第二节 三相三相用电设备用电设备组组计算负荷的确定计算负荷的确定一、概述一、概述 计算负荷是供电设计计算的计算负荷是供电设计计算的基本依据基本依据。 因为因为截面截面16mm2的导体的发热时间常数的导体的发热时间常数 一般都一般都10min，而导体通过电流达到稳定

12、温升（这正是负，而导体通过电流达到稳定温升（这正是负荷计算的重要依据）一般要荷计算的重要依据）一般要34 （约约30min）；此间）；此间消耗的电能与负荷曲线上半小时消耗的电能相当；消耗的电能与负荷曲线上半小时消耗的电能相当；所以，计算负荷用所以，计算负荷用下标下标“30”表示。如表示。如P30（KW）、Q30（Kvar）、）、S30（KVA）、）、I30（A）等。等。 负荷计算的方法：负荷计算的方法： 1、需要系数法需要系数法； 2、二项式系数法二项式系数法。2021-10-26图图2-6 用电设备组的计算负荷说明用电设备组的计算负荷说明2021-10-26二二 、 需要系数法需要系数法（一

13、）（一）单组单组用电设备用电设备 的计算公式：的计算公式：Pe-设备组设备组所有所有设备（设备（不包括备用设备不包括备用设备）的额）的额定容量定容量PN之和。之和。K -设备组的同时系数；设备组的同时系数；KL-设备组的负荷系数；设备组的负荷系数； e -设备组的平均效率；设备组的平均效率； wl-配电线路的平均效配电线路的平均效 率。率。eWleLPKKP30其中：其中： Kd为需要系数为需要系数。Page434/附表附表1：查：查Kd。 Kd表示用电设备组在最表示用电设备组在最大负荷时，需要的有功功大负荷时，需要的有功功率与设备容量之比。率与设备容量之比。所以：所以：dWleLKKKedP

14、PK30edPKP302021-10-26 注意注意：附表：附表1中的中的Kd值是按车间内设备台数比较多的情值是按车间内设备台数比较多的情况确定的。况确定的。一般偏低一般偏低。因此：。因此：（1）需要系数法）需要系数法适用于适用于车间及车间以上的计算负荷。车间及车间以上的计算负荷。（2）计算）计算干线或分支线干线或分支线的负荷时，附表的的负荷时，附表的Kd偏小，偏小，适适 当取大当取大。（。（COS 也适当取大）。也适当取大）。（3）只有）只有12台设备时台设备时，认为：，认为：Kd=1；P30=Pe。（4）只有）只有1台电动机时台电动机时，P30=Pe / 。 -电动机效率。电动机效率。其余

15、负荷的计算：其余负荷的计算： 无功负荷无功负荷 Q30= P30 tan Kvar 视在负荷视在负荷 S30 = P30 / COS = KVA 计算电流计算电流 I30 = S30 / A一台一台三相电动机：三相电动机：I30=IN=PN / COS A230230QPNU3NU32021-10-26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

16、无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 cos330NNNUPII7.53 48 317 1.510 120.5ePkWkWkWkWkW 0.160.2dK cos0.5tan1.73,3048.273.23 0.38kVAIAkV300.2 120.524.1PkWkW3024.11.73 41.7 varQkWk3024.148.20.5kWSkVA30d ePK P2021-10-26（二）设备容量（二）设备容量Pe的计算的计算 Pe与设备组的工作制有关与设备组的工作制有关1、长期连续长期连续工作制和工作制和短时短时 工作制：工作制：iNniePP12、断续周期断续周期工作制：工作制： 设

17、备容量要按标准负荷设备容量要按标准负荷 持续率进行换算。持续率进行换算。 公式如下：公式如下： N-设备的实际负荷持续设备的实际负荷持续 率。率。 -设备的标准负荷持续设备的标准负荷持续 率。率。 一般：一般：电焊机电焊机为为100%； 吊车吊车为为25%时换算最简便。时换算最简便。NNePP例例2-1：单组单组负荷的计算负荷的计算 题中题中“机修车间机修车间”即即“小批量小批量生产生产”之意。之意。2021-10-26（1）电焊机组电焊机组：一般的标准负荷持续率：一般的标准负荷持续率 = 100%。NNNNeNNNNeCOSSPPCOSSPP100100（2）吊车电动机组吊车电动机组：标准负

18、荷持续率：标准负荷持续率 = 25%。NNNNePPP2252021-10-26（三）（三）多组多组用电设备负荷的计算用电设备负荷的计算考虑以下考虑以下两个因数两个因数：1、各组用电设备不同时工作在最大负荷状态。、各组用电设备不同时工作在最大负荷状态。2、所有设备未必同时启动，未必都运行。、所有设备未必同时启动，未必都运行。所以，多组问题负荷计算时应该考虑：所以，多组问题负荷计算时应该考虑： 有功同时系数有功同时系数K P， 无功同时系数无功同时系数K q。K 的具体取值见：的具体取值见： Page 47NiqUSIQPSQKQ3PK P3030230230303030i30P30总的计算电流

19、：总的视在功率：总的无功功率：总的有功功率：2021-10-26 例例2-2 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1，取 故 (2) 通风机组 查附录表1，取 故 0.2,cos0.5,tan1.73dK30(1)0.2 5010PkWkWvar3 .1773. 110) 1 (30kkWQ0.8,cos0.8,tan0.75dK30(2)0.8 32.4PkWkW

20、30(2)2.40.751.8 varQkWk (3) 电阻炉 查附录表1，取 0.7,cos1,tan0dK30(3)0.7 21.4PkWkW30(3)0Q故 因此总的计算负荷为 （取 ） 0.95,0.97pqKK300.95 (102.4 1.4)13.1PkWkW300.97 (17.3 1.8) var18.5 varQkk223013.118.522.7SkVAkVA3022.734.530.38kVAIAkV2021-10-26kWPe/dKcostankWP /30var/30kQkVAS /30AI/300.95,0.97pqKK表表2-1 例例2-2的电力负荷计算表的电力

21、负荷计算表（按需要系数法） 在实际工程设计说明书中，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。 2021-10-26例例2-2是是多组多组问题，有金问题，有金属切削机床组；通风机组；属切削机床组；通风机组；电阻炉。所以，求总负荷电阻炉。所以，求总负荷时时必须考虑同时系数必须考虑同时系数K 。三、二项式系数法三、二项式系数法 需要系数法需要系数法对于设备组中对于设备组中的大容量设备没有特别考的大容量设备没有特别考虑；所以，虑；所以，设备台数少设备台数少、容量差别大容量差别大时，如低压分时，如低压分支线或干线，支线或干线，计算结果偏计算结果偏小。小。（一）基本公式：（一）基

22、本公式：其中：其中：b、c为二项式系数；为二项式系数；x为为x台台最大容量的最大容量的设备总容量。设备总容量。xePcPbP30设备组的设备组的平均负荷平均负荷设备组的设备组的x台台大容量设备大容量设备的附加负荷的附加负荷Pe与需要系与需要系数法一样。数法一样。X台最大容量台最大容量的设备总容量的设备总容量2021-10-26 Q30=P30 tan S30= I30=S30 /230230QPNU3Px的计算：的计算：1、当设备台数、当设备台数nS30(2)，因此在未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kVA（参看附录表5）。 这时变电所低压侧的功率因数为 (2) 无功补偿容量 按规定

23、变电所高压侧的 ，考虑到变压器的无功功率损耗QT 远大于其有功损耗PT ，一般 ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取 。 要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为 cos0.9(4 5)TTQP(2)cos0.92650 (tanarccos0.63tanarccos0.92) var525 varCQkk(2)cos650/10310.63530 varCQk取kVAkVAS103180065022230）（2021-10-26 (3) 补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 因此补偿后变

24、压器容量可改选为800kVA，比补偿前容量减少450kVA。 变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数为 ，满足要求。 由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使工厂取得可观的经济效果。2230(2)650(800530)704SkVAkVA2230(1)657305724SkVAkVA30(1)30(1)cos/657/7240.907PSkWkVASPT770401. 001. 0)2(30var3570405. 005. 0)2(30kkVASQTkWkWkWP6577650)1(30var305var35var)530800()1(30kkkQ2021-1

25、0-26apaTaPW30年有功电能消耗量年无功电能消耗量apaTQQ30年平均有功负荷系数，=0.70.75年平均无功负荷系数， =0.760.82Ta年实际工作小时数，一班：Ta=2300h。二班：Ta=4600h ，三班，Ta=6900h2021-10-26 二二. 工厂年耗电量的计算工厂年耗电量的计算 工厂的年耗电量可用工厂的年产量和单位产品耗电量进行估算，如前面式（2-35）所示。 工厂年耗电量较精确的计算，可利用工厂的有功和无功计算负荷P30与Q30，即 年有功电能消耗量 (2-47)年无功电能消耗量 (2-48)式中为年平均有功负荷系数，一般取0.70.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82；T 为年实际工作小时数，按每周五个工作日计，一班制可取2000h，两班制可取4000h，三班制可取6000h 。 例例2-7 假设例2-6所示工厂为两班制生产，试计算其年电能消耗量。 解：解：按式（2-47）和式（2-48）计算，取 可得工厂年有功耗电量为工厂年无功耗电量为.30p aaWP T.30q aaWQ T0.7,0.8,4000 ,aThhkWhkWWap61085.140006617 .0hkhkWaqvar10998.04000var3128 .062021-10-26第六节第六节 尖峰尖峰电流电流的计算的计算1、单台单台用电