第二章计算负荷.

1、2.1负荷计算相关概念一、负荷指发电机或变屯所供给用户的电力。即为电气 设备（发电机、变压器）和电路中通过的功率 或电流。设备负荷通常用功率表示线路负荷通过电流值表征发电机.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满负荷：满载，负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。最大负荷：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最小负荷；系统或设备柱一段时间内用电可能的最小负荷瞬时值按照民用建筑电气设计规范，用电负荷分为如下三个等级> 一级负荷>二级负荷三级负荷电求证施 例 供要保措 举一级负荷二级负荷三级负荷倍电将造成重大政治、经停电主要造成较济和生命彩响大经济损失

2、二级负荷的 一般负荷绝对不允许停电不允许停电可以停电双电源双回路单回珞铁路枢纽、通信枢纽，昔通高层住宅客样、民用国家级大型体育中心， 医院手术室等高校教学楼等市政二、负荷分类ffl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）在规定的环境温度下连

3、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、电加热设备、 压缩机、皮带输送机、破碎机、照明灯具，通风机水泵、空气 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躺霜设备容量的计算，可直接查取铭牌上的额定功率，而不用转换。2短时运行工作制（短暂工作制）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。这类设备在工厂负荷中所占的比例

4、很小，计算设备 容量时，可直接查取铭牌上的额定功率。3断续运行工作制（重复短暂工作制）用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时 间（t）与停歇时间（5）相互交替。工作时 间内设备温度升高，停铁时间温度又下降，若 干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊 机和吊车电动机等。鑫作性质'通常用暂载率£ （负荷暂载率定义：取一个工作周期内的工作时间与工作周 期的百分比值，也称负荷持续率一 1 -_L_xioo% P = 一T山。謠5工作时间与停歌时间，两者之和为工作 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,一般是对应于某一个标准暂载率的。在计算负荷

5、时,必须考虑到设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。如果设备在5 n下的额走容量为PN，则换算 到6下的设备容量Pe为：用电设备额定容量的计算在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率"P"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",用巳表示。设备容量1长期工作制和短时工作制的设备容量Pg=Pn2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

6、量统一换算到三二25%时的额定功率（kW）,若其J不等于25%x进冇换算，公式为:2Pn y/n设备容量 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到w = 100% 时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率不等于1°°%时 ,应进行换算，公式为：Pe =&JT = SnCOS0 辰73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：戸尹用 cos（Pn4照明设备的设备容量 白炽灯、碘鹄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

7、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 倍（kW）； 金属卤化物灯：釆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11倍（kW） o5、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 上，力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 如不超过三相用电设备总容量的15%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 设备总容量的15%时，则设备容量Pe应按三倍最大相 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

8、的计算如下: 单相设备接于相电压时式中Pe等效三相设备容量;Pe.m(p最大负荷所接的予如殳备容量。 单相设备接于线礎时=、/3，匕./式中Pe.t于同一线电压的单相设备容量。例2 :某小批量生产车间380V线路上接有金属切 削机床共20台，其中10. 5kW的4台，7.5kW的8台， 5kW的8台；车间有380V ,容量20kVA , e 65% , cos 4> =0.5电焊机2台；车间有容量UkVA, £萨25%吊车1台。试计算此车间的设备容量。解:(1)金属切削机床的设备容量：Pel =工 PGli =4 xl0.5 + 8 x 7.5 + 8x5 = 142(kW)(

9、2) 电焊机的设备容量 20kVA , cN= 65% , cos(p=0 5O£2 =2 PN= 2SX cos %= 2x20x VO65 x 0.5 = 16.1(W)(3) 吊车的设备容量：1台吊车，参数：容量llkVA , eN= 25%o= 2xllxV(X25 = 1 (kW)(4) 车间的设备总容量：£=142 + 16+11 = 169.1(灯卩)三、负荷曲线1、定义：符合随时间变化的關线口冇功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线 b）依点绘成梯形的负荷曲线2. 分类按负荷对象可分为：工厂的、车间的或者是某台设备 的负荷曲线;按负荷的功率性质可分为：有功负荷和无

10、功负荷曲线;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 荷曲线。如无特殊说明，负荷曲线是有功功率负荷曲线。3. 常见的负荷曲线常用的负荷曲线有：年持续负荷曲线和年最大负荷 曲线（年每日最大负荷曲线）。f P<kW)（1） 年持续负荷曲线（2）年最大负荷曲线X7604. 与负荷曲线相关的参数(1) 年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷Pmax,就是全年 中负荷最大的工作班内消耗 电能最多的半小时平均功率。 因此年最大负荷就是半小时 最大负荷P30。年最大负荷利用小时数几旳 是一个等效时间。在此时 间内，电力负荷按年最大 负荷持续运行所消耗

11、的电 能，与该电力负荷全年实 际消耗的电能相等。即：Tmax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。口人负荷利用小时数班制1800 3000h:班制3500-4800h上班制50007000h(2)平均负荷和年平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率。P/Wt/t2.2计算负荷的确定.概述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 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 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

12、择并 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t为lOmin以 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3 t=3X10 = 30 (min),如 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30min以 上的负荷时，才有可能构成导体的最

13、高温升。通常用P30、Q30、 So 【30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 流。计算负荷是供电设计计算的基本依据，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 是否经济合理。然地变状实 虽确不的近 由各确刚况瓠目前常用方法是：需要系数法和二项式系数法。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；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 配电箱负荷的计算。二、单个用电设备的负荷计算1. 单台电动机对单台电动机，供电线路在30iiiin内出现的最大平均 负荷就是计算负

14、荷。即P30=Pn/”N2. 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容量就作为计算负荷。即Ao = E三、用电设备组计算负荷的确定1.需要系数法1) . 原理'庸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®s®")£=込P = 访二 HtnAo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

15、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:0为同时系數C为员荷系数为设备细的平切效率 帀叽为配电线路的平均效率上式也可以写成:其中：血为一个小于1的数，将其称为需要系数。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岀了各种用电设 备的需要系数。2) .用电设备组的计算负荷的确定有功计算负荷(kW):0= S无功计算负荷(kvar):00 =马0an(P视在计

16、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:a.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 的需要系数值平均0.2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 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。b.需要系数的大小与用电设备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 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 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

17、、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。涣ltt"4产金"/» i m*POR炉l-l MM 卯空£ii 4-o. iK. VSO. 2GO"8«. 7&d MO. 7So- eo. RXo- aeQ. 140 Z1- T3O. 25 a :i&O OMO- ISM. O6 70 HO- P5 - 1a aO. «5O. Ma. «&o. x<J“Z. «7O. 31. 73d 35 o a1. 3MV. g1. ozC. 3S2. C1.

18、731. 73o. v1. 02o. zo.»«18 O. 2o. 7q a<X !> 715 0. 3O. <18 7d Tfi. 7So.心.O. 73O5) O.331. VTO 730. 621. 73民川建筑照明负荷需咙系数Kd建筑类别Kd建筑类别Kd一般旅饴.招待所0. 70.8一般办公楼0. 70 8高级旅馆、招待所0. 607高级办公搂0. 60. 7旅游宾馆0.350.45科研楼0. 80. 9电影院、文化馆0.7 0.8发展与交流中心0. 60. 7剧场0.60.7教学楼0. 809礼世0507图书馆0. 607体育练习馆0708托儿所

19、、幼儿园0. 80 9体育馆0. 650 75小型商业、服务业用房08509展览厅0.50.7综合商业、服务楼0.750.85门诊楼0.6076堂、菱厅0. 8 0.9一般病房楼0.65-0.75高级餐厅0. 708高级病房楼0.5 0.6火车站0. 750 78锅炉房0.91博物馆0. 820 92例3：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. 5kWo试求其计算负荷。解题思路：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 照需要系数法计算出设备组的计算负荷。

20、解：(1)此机床组电动机的总容量= 7.5x3 +4x8+ 3x17+ 1.5x10 = 12O.5(kV)(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 4)=0. 5, tan =1.73。(3) 确定计算负荷有功计算负荷：只=S =0.2xl20.5 = 24.1(kW)无功算负荷：030 = & tan> = 24.1x1.73 = 41.7(kvar)视在计算负荷：S30 = 70/cos(z? = 24.1/0.5 = 48.2(kVrA)计算电流：Ao = s/ 氐N ) = 48.y( 75 X 0 38)= 73.2(A)需要系数考虎建筑内并用电负荷同时使用陽率而确定的负荷计算系数3) .多组用电设备计算负荷的确定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 负荷不同时出现的因素。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 功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数K”p和K”q 车间干线取KLp=0. 850.95, Hq二090.97。 低压母线当由用电设备组的计算负荷组直接相加来计 算时，可取Kp二0850.9, K%二0.85095；当由车间干线计算负荷直接相加来计算时， 可