第二章计算负荷教材

1、第二章 计算负荷一、负荷一、负荷 指发电机或变电所供给用户的电力。即为电气设备（发电机、变压器）和电路中通过的功率或电流。2.1 2.1 负荷计算相关概念负荷计算相关概念设备负荷通常用设备负荷通常用功率功率表示表示线路负荷通过线路负荷通过电流值电流值表征表征发电机、变压器等电气设备负荷指其输出功率，发电机、变压器等电气设备负荷指其输出功率，电动机类负荷指其输入功率电动机类负荷指其输入功率n 按照按照民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范，用电负荷分为如下三个等级用电负荷分为如下三个等级： 一级负荷一级负荷 二级负荷二级负荷 三级负荷三级负荷满负荷：满载，负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值满

2、负荷：满载，负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。最大负荷最大负荷：系统或设备在一段时间内用电可能出现的最大负荷瞬系统或设备在一段时间内用电可能出现的最大负荷瞬时值时值最小负荷：系统或设备在一段时间内用电可能的最小负荷瞬时值最小负荷：系统或设备在一段时间内用电可能的最小负荷瞬时值 一级负荷二级负荷三级负荷范围停电将造成重大政治、经济和生命影响停电主要造成较大经济损失不属于一、二级负荷的一般负荷供电要求绝对不允许停电不允许停电可以停电保证措施双电源双回路单回路举例铁路枢纽、通信枢纽，国家级大型体育中心，医院手术室等普通高层住宅客梯、高校教学楼等民用市政二、负荷分类二、负荷分类用电设备按其工作方式

3、可分为三种： 1 、连续运行工作制负荷 2 、短时运行工作制负荷 3、 重复短暂工作制负荷建筑内按用电对象分类1 、照明负荷2、动力负荷3、消防负荷4、通信及数据处理设备负荷二、负荷分类二、负荷分类用电设备按其工作方式可分为三种：用电设备按其工作方式可分为三种： 1 、连续运行工作制负荷 2 、短时运行工作制负荷 3、 重复短暂工作制负荷建筑内按用电对象分类建筑内按用电对象分类1 、照明负荷2、动力负荷3、消防负荷4、通信及数据处理设备负荷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） 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。 如电炉、空调、

4、电加热设备、照明灯具，通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等。 机床电动机的负荷虽然变动较大，但也属于长期连续运行的用电设备。对该类设备容量的计算，可直接查取铭牌上的额定功对该类设备容量的计算，可直接查取铭牌上的额定功率，而不用转换。率，而不用转换。 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。 如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。2 2 短时运行工作制（短暂工作制）短时运行工作制（短暂工作制）

5、这类设备在工厂负荷中所占的比例很小，计算设备这类设备在工厂负荷中所占的比例很小，计算设备容量时，可容量时，可直接查取铭牌上的额定功率直接查取铭牌上的额定功率。 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（间（t t）与停歇时间（）与停歇时间（t t0 0）相互交替。工作时）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。机和吊车电动机等。 该类设备的工作性质，通常用暂载率该类设备的工作性质，通常用暂载率（负荷（

6、负荷持续率）表征持续率）表征3 3 断续运行工作制（重复短暂工作制）断续运行工作制（重复短暂工作制） 定义：取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，也称负荷持续率%1000tttTt式中式中 t t，t t0 0工作时间与停歇时间，两者之和为工作工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期周期T T。暂载率暂载率同一设备在不同的暂载率下工作，其输出功率不同。同一设备在不同的暂载率下工作，其输出功率不同。断续周期工作制设备的设备容量，一般是对应于某断续周期工作制设备的设备容量，一般是对应于某一个标准暂载率的。在计算负荷时，必须考虑到设一个标准暂载率的。在计算负荷时，必须考虑到设备容量所对应的不

7、同暂载率，而且要按规定的暂载备容量所对应的不同暂载率，而且要按规定的暂载率进行设备容量的统一换算。率进行设备容量的统一换算。 如果设备在如果设备在N N下的额定容量为下的额定容量为P PN N，则换算，则换算到到下的设备容量下的设备容量PePe为：为： 在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe表示。 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算1 1 长期工作制和短时工作制的设备容量长期工作

8、制和短时工作制的设备容量 Pe=PN2 2 重复短暂工作制的设备容量重复短暂工作制的设备容量 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容量统一换算到=25%时的额定功率（kW），若其N不等于25%时应进行换算，公式为: nNNNePPP2%25设备容量设备容量 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率N不等于100%时，应进行换算，公式为:设备容量设备容量 3 3 电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（kW），即： P Pe e=P=PN N=S=SN Ncoscos 4 4 照明设备的设备容量照明设备的

9、设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）；荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍（kW）；高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）；金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）。 5、不对称单相负荷的设备容量、不对称单相负荷的设备容量 当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。上，力

10、求减少三相负载不对称情况。 设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的如不超过三相用电设备总容量的15%15%时，可按三相对称时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的设备总容量的15%15%时，则设备容量时，则设备容量Pe Pe 应按三倍最大相应按三倍最大相负荷的原则进行换算。负荷的原则进行换算。设备接于相电压或线电压时，设备容量Pe的计算如下： 单相设备接于相电压时Pe3Pem式中 Pe等效三相设备容量； Pem最大负荷所接的单相设

11、备容量。 单相设备接于线电压时 式中 Pel接于同一线电压的单相设备容量。leePP3例例 2 2 ：某小批量生产车间：某小批量生产车间 380V 380V 线路上接有金属切线路上接有金属切削机床共削机床共2020台，其中台，其中10.5kW10.5kW的的4 4台，台， 7.5kW7.5kW的的8 8 台，台， 5kW 5kW 的的 8 8 台；车间有台；车间有 380V 380V ，容量，容量 20kVA 20kVA ，N N= = 65% 65% ， coscos=0.5 =0.5 电焊机电焊机 2 2 台；车间有容量台；车间有容量11kVA11kVA， N N= 25%= 25%吊车吊

12、车1 1台。试计算此车间的设备容量。台。试计算此车间的设备容量。解：解：(1) (1) 金属切削机床的设备容量：金属切削机床的设备容量：P Pe1e1 = P = Pe1ie1i =4 =4 10.5 + 8 10.5 + 8 7.5 + 8 7.5 + 8 5 = 5 = 142(kW )142(kW )(2) (2) 电焊机的设备容量：电焊机的设备容量：20kVA，N= 65%，cos=0.5。 (3) (3) 吊车的设备容量：吊车的设备容量：1台吊车，参数：容量11kVA，N= 25%。(4) 车间的设备总容量：车间的设备总容量：三、负荷曲线三、负荷曲线1、定义：符合随时间变化的曲线日有

13、功负荷曲线 a）依点连成的负荷曲线 b）依点绘成梯形的负荷曲线按负荷对象可分为：工厂的、车间的或者是某台设备按负荷对象可分为：工厂的、车间的或者是某台设备的负荷曲线；的负荷曲线；按负荷的功率性质可分为：有功负荷和无功负荷曲线；按负荷的功率性质可分为：有功负荷和无功负荷曲线；按表示的时间可分为：年、月、日的负荷曲线；按表示的时间可分为：年、月、日的负荷曲线；按绘制的方式可分为：依点连成的负荷曲线和梯形负按绘制的方式可分为：依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲线。荷曲线。如无特殊说明，负荷曲线是有功功率负荷曲线。如无特殊说明，负荷曲线是有功功率负荷曲线。2. 2. 分类分类常用的负荷曲线有：年持续负荷曲

14、线和年最大负荷常用的负荷曲线有：年持续负荷曲线和年最大负荷曲线曲线( (年每日最大负荷曲线年每日最大负荷曲线) )。3. 3. 常见的负荷曲线常见的负荷曲线(1).(1).年持续负荷曲线年持续负荷曲线 (2).(2).年最大负荷曲线年最大负荷曲线年最大负荷年最大负荷PmaxPmax，就是全年，就是全年中负荷最大的工作班内消耗中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时平均功率。电能最多的半小时平均功率。因此年最大负荷就是半小时因此年最大负荷就是半小时最大负荷最大负荷P P3030。4. 4. 与负荷曲线相关的参数与负荷曲线相关的参数(1).(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

15、负荷利用小时数年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数T Tmaxmax是一个等效时间。在此时是一个等效时间。在此时间内，电力负荷按年最大间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电负荷持续运行所消耗的电能，与该电力负荷全年实能，与该电力负荷全年实际消耗的电能相等。即：际消耗的电能相等。即：TmaxTmax是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与工是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与工厂的工作班制有较大的联系。厂的工作班制有较大的联系。( (2). 2). 平均负荷和年平均负荷平均负荷和年平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间平均负荷就是负荷在一定时间t t内平均消耗的功率。内平均消耗的功率。P

16、Pavav=Wt/t=Wt/t年平均负荷年平均负荷PavPav就是电力就是电力负荷在全年时间内所消耗负荷在全年时间内所消耗功率的平均值。功率的平均值。2.2 2.2 计算负荷的确定计算负荷的确定一、概述一、概述 供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必个元件（电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择恰当，除满足工作电压的要求外，最重要的就是须选择恰当，除满足工作电压的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电

17、力负荷进行统计计算。环节的电力负荷进行统计计算。 计算负荷是指用统计计算求出的，按发热条件来选择并计算负荷是指用统计计算求出的，按发热条件来选择并校验供电系统中各元件的负荷值校验供电系统中各元件的负荷值。计算负荷的定义： 我们用“计算负荷”来表示实际使用的总负荷。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。 计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。根据“计算负荷”选择导线和电气设备，在实际运行中的最高温升不会超过允许值。规定取“半小时平均负荷”的原因： 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10min10min以以上，根据经验

18、表明，中小截面导线达到稳定温上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为升所需时间约为 3=33=310103030（minmin），如），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在线温升达到最高值，只有持续时间在30min30min以以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。 通常用通常用P P3030、Q Q3030 、 S S3030 、 I I3030分别表示负荷的有功分别表示负荷的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷

19、和计算电流。流。 计算负荷是供电设计计算的基本依据计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷，计算负荷确定的准确与否直接影响到电气设备和导线的选择确定的准确与否直接影响到电气设备和导线的选择是否经济合理。是否经济合理。 由于负荷情况复杂，影响计算负荷因素很多，虽然由于负荷情况复杂，影响计算负荷因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但很难准确地各类负荷的变化有一定的规律可循，但很难准确地确定计算负荷的大小。实际上负荷也不是一成不变确定计算负荷的大小。实际上负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织及能源供应的状的，它与设备的性能、生产的组织及能源供应的状况等多种因素有关。因此况等多

20、种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实负荷计算只能力求接近实际。际。目前常用方法是：需要系数法和二项式系数法需要系数法和二项式系数法。需要系数法需要系数法是按照车间以上的负荷情况来确定的，因此适于对变电所的负荷进行计算对变电所的负荷进行计算；二项式法二项式法，考虑了用电设备中几台功率较大的设备工作时对负荷影响的附加功率，适于低压配电支干线和低压配电支干线和配电箱负荷的计算配电箱负荷的计算。1. 单台电动机 对单台电动机，供电线路在30min内出现的最大平均负荷就是计算负荷。即 2. 单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等 对这类设备，额定容量就是其计算负荷。即3. 单台反复短时工作的设备 设备

21、容量就作为计算负荷。即二、单个用电设备的负荷计算二、单个用电设备的负荷计算三、用电设备组计算负荷的确定三、用电设备组计算负荷的确定1. 需要系数法1). 原理 用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，实际情况下，用电设备组的所有设备不一定都同时运行，即设备组在最大负荷时运行的设备容量小于全部设备的总容量；运行的设备也不可能都处于满载运行，即设备组在最大负荷时的输出功率也要小于此时运行的设备容量。在传送功率的过程中不仅设备本身有功率损耗，配电线路也有功率损耗。因此用电设备组的有功计算负荷则可表示为：因此用电设备组的有功计算负荷则可表示为：上式也可以写成：上式也

22、可以写成：其中：其中：K Kd d为一个小于为一个小于1 1的数，将其称为的数，将其称为需要系数需要系数。实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且也与操作工人的技术熟练程度和生产组织等多种因素有关，因此应尽可能通过实际分析确定，使之尽量接近实际。在与电力负荷计算的相关书籍上都给出了各种用电设备的需要系数。2). 2). 用电设备组的计算负荷的确定用电设备组的计算负荷的确定 有功计算负荷(kW)： 无功计算负荷(kvar)： 视在计算负荷(kVA)： 计算电流(A)： 在利用需要系数法计算电力负荷时，要注意以下问题：在利用需要系数法计算电力负荷时，

23、要注意以下问题：a. a. 由于需要系数是按车间范围设备台数较多的情况来由于需要系数是按车间范围设备台数较多的情况来确定的，所以需要系数值一般较低，例如冷加工机床组确定的，所以需要系数值一般较低，例如冷加工机床组的需要系数值平均的需要系数值平均0.20.2左右。因此，需要系数法较适合左右。因此，需要系数法较适合用于确定车间的计算负荷。如果采用需要系数法来计算用于确定车间的计算负荷。如果采用需要系数法来计算干线或分支线上用电设备组的计算负荷，应适当将数值干线或分支线上用电设备组的计算负荷，应适当将数值取大点。取大点。b. b. 需要系数的大小与用电设备的类别和工作状态有极需要系数的大小与用电设备

24、的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确判断用电设备的大的关系，因此在计算时首先要正确判断用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。例如机修车间的类别和工作状态，否则将造成错误。例如机修车间的金属切削机床电动机就属于小批生产的冷加工机床电金属切削机床电动机就属于小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工而机修不可能是大批动机，因为金属切削就是冷加工而机修不可能是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤等，应该属热加工生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤等，应该属热加工机床。再如起重机、行车实际上都属于吊车类。机床。再如起重机、行车实际上都属于吊车类。民用建筑照明负荷需要系数Kd 建筑类

25、别建筑类别KdKd建筑类别建筑类别KdKd一般旅馆、招待所一般旅馆、招待所0.70.70.80.8一般办公楼一般办公楼0.70.70.80.8高级旅馆、招待所高级旅馆、招待所0.60.60.70.7高级办公楼高级办公楼0.60.60.70.7旅游宾馆旅游宾馆0.350.350.450.45科研楼科研楼0.80.80.90.9电影院、文化馆电影院、文化馆0.70.70.80.8发展与交流中心发展与交流中心0.60.60.70.7剧场剧场0.60.60.70.7教学楼教学楼0.80.80.90.9礼堂礼堂0.50.50.70.7图书馆图书馆0.60.60.70.7体育练习馆体育练习馆0.70.70

26、.80.8托儿所、幼儿园托儿所、幼儿园0.80.80.90.9体育馆体育馆0.650.650.750.75小型商业、服务业用房小型商业、服务业用房0.850.850.90.9展览厅展览厅0.50.50.70.7综合商业、服务楼综合商业、服务楼0.750.750.850.85门诊楼门诊楼0.60.60.70.7食堂、餐厅食堂、餐厅0.80.80.90.9一般病房楼一般病房楼0.650.650.750.75高级餐厅高级餐厅0.70.70.80.8高级病房楼高级病房楼0.50.50.60.6火车站火车站0.750.750.780.78锅炉房锅炉房0.90.91 1博物馆博物馆0.820.820.92

27、0.92需要系数-考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数例例3 3：某机修车间的金属切削机床组，有电压为：某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V 380V 的三相电动机若干台，其中：有的三相电动机若干台，其中：有 3 3 台功率为台功率为7.5kW7.5kW，8 8台台4kW4kW， 1717台台3kW 3kW ，1010台台1.5kW1.5kW。试求其计算负荷。试求其计算负荷。解题思路解题思路：首先计算出设备组的设备容量，查找：首先计算出设备组的设备容量，查找出与设备类别相应的需要系数和功率因数，再按出与设备类别相应的需要系数和功率因数，再按照需要系数法计算出设备组的计算

28、负荷。照需要系数法计算出设备组的计算负荷。解：解：(1) (1) 此机床组电动机的总容量此机床组电动机的总容量(2) 查取需要系数表中的“小批生产的金属冷加工机 床 电 动 机 ” 项 ， 得 Kd=0.16 0.2( 取 Kd=0.2) ，cos=0.5，tan =1.73。(3) 确定计算负荷 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流：确定有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母确定有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应该考虑各组用电设备的最大线上的计算负荷时，应该考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定低压母线或低负荷不同时出现的因素。

29、因此在确定低压母线或低压干线上的计算负荷时，应该结合具体情况对其有压干线上的计算负荷时，应该结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数K Kpp和和K Kq q 。3). 3). 多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定车间干线车间干线 取取K Kpp=0.85=0.850.950.95，K Kqq=0.9=0.90.970.97。低压母线低压母线 当由用电设备组的计算负荷组直接相加来计当由用电设备组的计算负荷组直接相加来计算时，可取算时，可取K Kpp=0.85=0.850.90.9，K Kqq=0.85=0.850.950.95；

30、 当由车间干线计算负荷直接相加来计算时，当由车间干线计算负荷直接相加来计算时，可取可取Kp=0.9Kp=0.90.950.95，Kq=0.93Kq=0.930.970.97。总的有功计算负荷：总的有功计算负荷： P P3030 = K = K P P P P3030 i i总的无功计算负荷：总的无功计算负荷： Q Q3030 = K q Q = K q Q3030 i i 式中的式中的P P30i30i和和Q Q30i30i分别表示所有各组设备的有功分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷：总的视在计算负荷： 22303030SPQ总的计算电流总的计算

31、电流: : 注意注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在此总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按用电设备组的视在计算负荷公式来进行荷也不能按用电设备组的视在计算负荷公式来进行计算。计算。30303NSIU例例 4 4 ：某机修车间：某机修车间 380V 380V 线路上，接有金属切线路上，接有金属切削机床电动机削机床电动机 20 20 台、共台、共 50kW( 50kW( 其中较大容量其中较大容量电动机有：电动

32、机有： 7.5kW 7.5kW 的的 1 1 台，台， 4kW 4kW 的的 3 3 台，台， 2.2kW 2.2kW 的的 7 7 台台 ) ) ，通风机，通风机 2 2 台共台共3kW 3kW ，电阻，电阻炉炉1 1台台2kW2kW。试确定此线路上的计算负荷。试确定此线路上的计算负荷。 解题思路： 该题属于多组用电设备计算负荷的计算问题。思路是首先计算出各组设备的容量，根据设备的类别和工作状态，查出需要系数和功率因数，再计算出各组设备的计算负荷，最后得到总计算负荷。解：1. 各组的计算负荷1). 金属切削机床组查表可取： Kd=0.2，cos=0.5，tan =1.73于是有:2). 通风

33、机组 通风机2台，共3kW查表可取： Kd=0.8，cos=0.8，tan =0.75于是有：3). 电阻炉 电阻炉1台，2kW查表可取： Kd=0.7，cos=1，tan =0于是有：2、总计算负荷：取同时系统：在实际工程设计中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式。思考题思考题1. 年最大负荷、年最大负荷利用小时数、以及年平均负荷的物理意义；2.确定设备组计算负荷的步骤；3.确定多组用电设备计算负荷的步骤。2. 2. 用二项式系数法确定计算负荷用二项式系数法确定计算负荷 需要系数法计算简单，现在仍然普遍用于供配电的设计中。但需要系数法没有考虑用电设备中少数容量特别大的设备对计算

34、负荷的影响，因而在确定用电设备台数较少而容量差别相当大的低压分支线和干线的计算负荷时，按需要系数法计算所得的结果往往偏小，于是有了二项式系数法。1). 工作原理 二项式系数法的基本公式： 式中：bPe表示用电设备的平均负荷，其中Pe是用电设备组的设备总容量； cPx表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x台最大容量的设备总容量； b、c为二项式系数。其余的计算负荷Q30、 S30和I30的计算与前述需要系数法相同。与需要系数Kd相同，二项式系数b、c和最大容量的设备台数x值，也在相关书籍中给出。计算时要注意：如果设备总台数n少于规定的最大容量设备台数x 的2倍时

35、，则其最大容量设备台数 x 也应相应减小，建议取 x=n/2 ，且按四舍五入规则取整数。2). 用电设备组计算负荷的确定例5：某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V 的三相电动机若干台，其中：有 3 台功率为7.5kW，8台4kW， 17台3kW ， 10台1.5kW。试求其计算负荷。(利用二项式系数法)解题思路：解题思路：首先查找出与设备类别相应的二项式系数首先查找出与设备类别相应的二项式系数b b、c c、最大容量的设备台数最大容量的设备台数x x和功率因数，计算出设备组的设备容量和功率因数，计算出设备组的设备容量，x x台最大容量设备的设备容量，再按照二项式系数法计算出台最大容量设

36、备的设备容量，再按照二项式系数法计算出设备组的计算负荷。设备组的计算负荷。解：解：(1) (1) 查表确定出相应的系数：查表确定出相应的系数： b=0.14 b=0.14 ， c=0.4 c=0.4 ， x=5 x=5 ， coscos=0.5 =0.5 ， tantan=1.73=1.73。(2) (2) 设备组容量设备组容量 Pe = 7.5 Pe = 7.5 3 + 4 3 + 4 8 + 3 8 + 3 17 + 1.5 17 + 1.5 10 = 10 = 120.5120.5（kwkw）(3) x(3) x台最大容量设备的设备容量台最大容量设备的设备容量(4) (4) 设备组的计算

37、负荷设备组的计算负荷有功计算负荷有功计算负荷 无功计算负荷无功计算负荷 视在计算负荷视在计算负荷 计算电流：例题3和例题5计算分析：供电设计的经验说明，选择低压分支线和干线供电设计的经验说明，选择低压分支线和干线时，按需要系数法计算的设备计算负荷往往偏时，按需要系数法计算的设备计算负荷往往偏小，在设备台数较少的情况下采用二项式系数小，在设备台数较少的情况下采用二项式系数法比较合适。法比较合适。3). 3). 多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定 采用二项式系数法确定多组用电设备的干线上或采用二项式系数法确定多组用电设备的干线上或低压母线上的计算负荷时，同样应考虑各组用电设低压母

38、线上的计算负荷时，同样应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的情况。所以在确定总计备的最大负荷不同时出现的情况。所以在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中算负荷时，只能在各组用电设备中取其中一组最大取其中一组最大的附加负荷的附加负荷 cPx cPx ，再加上所有各组的平均负荷，再加上所有各组的平均负荷 bPe bPe 。所以总的有功和无功计算负荷分别为：。所以总的有功和无功计算负荷分别为：总的视在计算负荷和计算电流的计算公式与前面相总的视在计算负荷和计算电流的计算公式与前面相同，仍然为：同，仍然为：例例 6 6：某机修车间：某机修车间 380V 380V 线路上，接有金属切削机床线路上，接有

39、金属切削机床电动机电动机 20 20 台、共台、共 50kW 50kW （其中较大容量电动机（其中较大容量电动机 有有 容容 量量 7.5kW 7.5kW 的的 1 1 台台 ， 容容 量量 4kW 4kW 的的 3 3 台，台，容量容量2.2kW 2.2kW 的的 7 7 台），通风机台），通风机 2 2 台共台共 3kW 3kW ，电，电阻炉阻炉 1 1 台台2kW2kW。试确定此线路上的计算负荷。试确定此线路上的计算负荷。解：解：(1) (1) 确定各组的平均负荷与最大附加负荷确定各组的平均负荷与最大附加负荷 金属切削机床组金属切削机床组查表可得：查表可得： b=0.14b=0.14，c

40、=0.4c=0.4，x=5x=5，coscos=0.5=0.5，tantan =1.73 =1.73。 10.14507()eb Pkw通风机组通风机组 查表可得：查表可得：b=0.65b=0.65，c=0.25c=0.25，x=5x=5，coscos=0.8=0.8，tantan =0.75 =0.75 。电阻炉电阻炉查表可得：查表可得： b=0.7b=0.7，c=0c=0，coscos=1=1，tantan =0 =0。(2) (2) 总计算负荷总计算负荷例4结果与例4相比：3 3、单位面积估算法、单位面积估算法1 1）负荷密度法）负荷密度法 是将已知的不同类型负荷在单位面积上的需求量乘以

41、建筑是将已知的不同类型负荷在单位面积上的需求量乘以建筑面积或使用面积得到的负荷量。面积或使用面积得到的负荷量。P P3030=KA/1000 =KA/1000 K- K-负荷密度（负荷密度（W/mW/m2 2或或V.A/mV.A/m2 2) ) A- A-建筑面积（建筑面积（m m2 2）2 2）单位指标法）单位指标法将已知不同类型负荷在核算单位上的需求量乘以核算单位将已知不同类型负荷在核算单位上的需求量乘以核算单位得到的负荷量得到的负荷量P30=KN/1000 供电系统计算负荷的计算供电系统计算负荷的计算在确定各用电设备组的计算负荷后，如果确定整个系统的计算负荷，还需要逐级计入相关线路和变压

42、器的功率损耗， 高压配电所计算出末端各个设备组的计算负荷计算出末端各个设备组的计算负荷P P306306； P P305305应为其所有出线上的计算负荷应为其所有出线上的计算负荷P P306306等之和，再等之和，再乘以同时系数：乘以同时系数： P P304304计算要考虑线路计算要考虑线路WL2WL2的损耗，因此有：的损耗，因此有： P P3030 4 4 = P = P3030 5 5 + + P PWL2WL2P301由P302等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以同时系数得到： P P303303由由P P304304等几条干线上计算负荷之和乘以同等几条干线上计算负荷之和乘以同时系数得到

43、：时系数得到： P P302302要同时考虑变压器和线路要同时考虑变压器和线路WL1WL1的损耗，即：的损耗，即： P P3030 2 = P2 = P3030 3 3 + + P PT T + + P PWL1WL1(2). (2). 用需要系数法确定系统的计算负荷用需要系数法确定系统的计算负荷 在已知系统用电设备总容量Pe (不含备用容量)的条件下,乘上一个系统的需要系数Kd，就可得到系统的有功计算负荷P30 ，即： 其中:Kd为系统的需要系数值。其可查表得到。 无功计算负荷Q30 、视在计算负荷S30 、计算电流I30的计算公式与前面的相同。1、试确定图所示供电系统中发电机试确定图所示供

44、电系统中发电机G G和变压器和变压器1T1T，2T2T和和3T3T的额定电压。的额定电压。作业2 2、某车间、某车间380380伏线路供电给下列设备伏线路供电给下列设备: :长期工作的设长期工作的设备有备有7.5kW7.5kW的电动机的电动机2 2台台,4kW,4kW的电动机的电动机3 3台台,3kW,3kW的电动的电动机机1010台台; ;反复短时工作的设备有反复短时工作的设备有42kVA42kVA的电焊机的电焊机1 1台台( (额定暂载率为额定暂载率为60%, 60%, （额定功率因数（额定功率因数=0.62,=0.62,额定效率额定效率=0.85),10t=0.85),10t吊车吊车1

45、1台台( (在暂载率为在暂载率为40%40%的条件下的条件下, ,其额其额定功率为定功率为39.6kW,39.6kW,额定功率因数为额定功率因数为0.5). 0.5). 试确定它们试确定它们的设备容量。的设备容量。3 3、某车间设有小批量生产冷加工机床电动机、某车间设有小批量生产冷加工机床电动机4040台，总容量台，总容量152KW152KW，其中较大容量的电动机有，其中较大容量的电动机有10KW 110KW 1台、台、7KW 27KW 2台、台、4.5KW 54.5KW 5台、台、2.8KW 102.8KW 10台台；卫生用通风机；卫生用通风机6 6台共台共6KW6KW。试分别用需要系数。试

46、分别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷。法和二项式法求车间的计算负荷。2.3 功率因数及无功补偿一、功率因数一、功率因数 功率因数是供电系统的一项重要的技术经济指标，功率因数是供电系统的一项重要的技术经济指标，它反映了供用电系统中无功功率消耗量在系统总容它反映了供用电系统中无功功率消耗量在系统总容量中所占的比重，反映了供电系统的供电能力。根量中所占的比重，反映了供电系统的供电能力。根据测量方法和用途的不同，工厂的功率因数常有以据测量方法和用途的不同，工厂的功率因数常有以下几种：下几种：1. 1. 瞬时功率因数瞬时功率因数 瞬时功率因数是指运行中的供电系统在某一瞬时功率因数是指运行中的供电系

47、统在某一时刻的功率因数值。它随设备的类型、运行方式、时刻的功率因数值。它随设备的类型、运行方式、电压高低而随时变化，可由功率因数表直接读出，电压高低而随时变化，可由功率因数表直接读出，或由功率表、电流表和电压表在同一瞬间的读数由或由功率表、电流表和电压表在同一瞬间的读数由下列公式求出：下列公式求出：PP功率表测出的三相有功功率数功率表测出的三相有功功率数,kW,kWUU电压表测出的线电压读数电压表测出的线电压读数,kA,kAI I 电流表测出的线电流读数电流表测出的线电流读数,A,A瞬时功率因数只用来了解和分析设备在生产过程中无功瞬时功率因数只用来了解和分析设备在生产过程中无功功率的变化情况，

48、以便采取适当的补偿措施。功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。2.平均功率因数平均功率因数 平均功率因数是指某一规定时间段内功率因平均功率因数是指某一规定时间段内功率因数的平均值，也称加权平均功率因数。其值可数的平均值，也称加权平均功率因数。其值可由下式得到：由下式得到：我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。定电费要按月平均功率因数的高低来调整。3. 3. 最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷(计算负荷计算负荷)时的功率因数，可按下式计算

49、：时的功率因数，可按下式计算：我国有关规程规定：高压供电的线路最大负荷时的我国有关规程规定：高压供电的线路最大负荷时的功率因数不得低于功率因数不得低于0.9，其他线路功率因数不得低于，其他线路功率因数不得低于 0.85 。如达不到上述要求，则必须采取人工补偿措。如达不到上述要求，则必须采取人工补偿措施。施。供电设计时考虑无功功率补偿时，就应该按此最供电设计时考虑无功功率补偿时，就应该按此最大负荷时的功率因数来计算。大负荷时的功率因数来计算。民用及一般工业建筑的功率因数指标：民用及一般工业建筑的功率因数指标：1 1、高压供电的用电单位，功率因数一般规定为、高压供电的用电单位，功率因数一般规定为0

50、.90.9以上以上2、其他电力用户，功率因数为、其他电力用户，功率因数为0.850.85以上以上3 3、对新建的工业企业用户，功率因数标准规定为、对新建的工业企业用户，功率因数标准规定为0.950.95以上以上4 4、对农业用电单位，要求功率因数在、对农业用电单位，要求功率因数在0.80.8以上以上一般情况下，工厂生产所需的大量动力负荷，如一般情况下，工厂生产所需的大量动力负荷，如感应电动机、电焊机、电弧炉等都是感性负荷，感应电动机、电焊机、电弧炉等都是感性负荷，在运行过程中除了消耗有功功率外，还需要大量在运行过程中除了消耗有功功率外，还需要大量的无功功率，因此使得功率因数偏低，达不到要的无功

51、功率，因此使得功率因数偏低，达不到要求，因此需要采取措施来提高功率因数。可以通求，因此需要采取措施来提高功率因数。可以通过过安装移相电容器安装移相电容器补偿无功功率的方法来提高功补偿无功功率的方法来提高功率因数。率因数。二、无功功率补偿二、无功功率补偿假设负荷需用的有功功率假设负荷需用的有功功率P P3030保持不变，分析功率因保持不变，分析功率因数由原来的数由原来的coscos1 1提高到提高到coscos2 2后无功功率和视在功后无功功率和视在功率的相应变化。率的相应变化。1. 补偿容量的确定补偿容量的确定 功率因数提高与无功功率功率因数提高与无功功率和视在功率变化关系。和视在功率变化关系

52、。 在有功功率P30保持不变的情况下，当功率因数由cos1 提 高 到 cos2 后，无功功率Q302和视在功率S302都比原来数值减小，而计算电流I30 也相应的小。在线路中流过小电流可以降低电能损耗和电压损在线路中流过小电流可以降低电能损耗和电压损耗，即可节约电能，又提高了电压的质量，而且耗，即可节约电能，又提高了电压的质量，而且还可以选用截面较小的导线或电缆，节约了有色还可以选用截面较小的导线或电缆，节约了有色金属。因此在负荷端提高功率因数对整个电力系金属。因此在负荷端提高功率因数对整个电力系统大有好处。统大有好处。要使功率因数从要使功率因数从cos1提高到提高到cos2就必须装设就必须

53、装设人工补偿设备，通常装设并联电容器。人工补偿设备，通常装设并联电容器。补偿的容量为：补偿的容量为：或者：或者：其中：其中：称为无功补偿率，单位为称为无功补偿率，单位为kvar/kWkvar/kW。表示要使表示要使 1kW 1kW 的有功功率的有功功率coscos1 1提提高到高到coscos2 2所需要的无功补偿容量。所需要的无功补偿容量。 在确定了总的补偿容量在确定了总的补偿容量Q QC C后，就可根据所选并联电容后，就可根据所选并联电容器的单个容量器的单个容量q qc c来确定电容器的个数：来确定电容器的个数： 对于单相电容器来说，单相电容器的个数为对于单相电容器来说，单相电容器的个数为

54、3n3n，以便，以便三相均衡分配。三相均衡分配。2. 2. 无功补偿后的计算负荷无功补偿后的计算负荷工厂或车间装设了无功补偿设备后，则在确定补偿设工厂或车间装设了无功补偿设备后，则在确定补偿设备装设地点前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容备装设地点前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总无功计算负荷为：量，即总无功计算负荷为： Q Q3030 = Q = Q3030 Q QC C 补偿后总的视在计算负荷为：补偿后总的视在计算负荷为： 同样，补偿后总的计算电流为：同样，补偿后总的计算电流为：30303NSIU显然，如果降压变电所的低压侧装设了无功补偿设备，显然，如果降压变电所的低压侧装设了无功补偿设备，则由于总的视在计算负荷减小而又可能使主变压器的则由于总的视在计算负荷减小而又可能使主变压器的容量选择小容量选择小1 12 2级。这不仅可降低变电所的最初投资，级。这不仅可降低变电所的最初投资，而且也可减少工厂的电费开支。而且也可减少工厂的电费开支。我国电业部门对工厂用户的电费制度，是实行的所谓我