第二章负荷计算

1、 本章介绍了电力系统和供配电系统的概念，讲述了电能的质量指标和电力负荷，重点讨论了电力系统中各种电力设备的额定电压，电力系统中性点的运行方式。1电力系统是指由发电厂、变电所、电力线路和用户组成的整体。2配供电系统由总降变电所、配电所、车间变电所或建筑物变电所、配电线路和用电设备所组成。3额定电压是国家根据国民经济发展的需要，经全面技术经济比较后制定的。发、变、供、用电设备的额定电压不尽相同。用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压；发电机的额定电压较电力线路额定电压高5%；变压器一次绕组额定电压等于发电机额定电压（升压变压器）或电力线路额定电压(降压变压器)，二次绕组额定电压较电力线路额定电压

2、高10%或5%(视线路电压等级或线路长度而定)。4电力系统中性点的运行方式有不接地、经消弧线圈接地和直接接地三种，重点掌握中性点不接地电力系统。5供电的电能质量指标有电压、频率和供电可靠性三项。6电力负荷按对供电可靠性的要求分为一级负荷、二级负荷、三级负荷三类，其供电要求也各不相同。电力负荷按工作制分为连续工作制、短时工作制和反复短时工作制三类。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 长沙学院电信系长沙学院电信系-张丹张丹2012年年9月月 制作制作第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 学会计算或估算电力负荷的大小是很重要的，是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等的基础，也是保障供

3、配电系统安全可靠运行必不可少的环节。所以本章内容是分析供配电系统和进行供电设计计算的基础。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.1 负荷曲线 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷，横坐标表示对应的时间。 负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷曲线和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、车间或某类设备负荷曲线。 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（024h）变化情况。如图2-1。2.1.1 日负荷曲线图2-1 日有功负荷曲线a) 折线形

4、负荷曲线 b) 阶梯形负荷曲线 2.1 负荷曲线第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 （2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线，图2-1b所示。为计算方便，负荷曲线多绘成阶梯形。其时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日所消耗的电能。日负荷曲线可用测量的方法绘制。绘制的方法是：（1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线，见图2-1a。2.1 负荷曲线第二

5、章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.1.2 年负荷曲线图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制a) 夏季日负荷曲线 b) 冬季日负荷曲线c) 年持续负荷曲线 2.1 负荷曲线第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成；年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。通常用年持续负荷曲线来表示年负荷曲线，绘制方法如图2-2所示。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定。一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。图2-2是南方

6、某用户的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为T1=200t1+165t2。注意：日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负荷曲线是按负荷的大小和累计时间绘制。2.1 负荷曲线第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.1.3 负荷曲线的有关物理量 分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来说，可从中获得一些对设计有用的资料；对运行来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷”的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。从负荷曲线上可求得以下一些参数:1. 年最大负荷和年最大负荷利用小时 2.1 负荷曲线第二章第

7、二章 负负 荷荷 计计 算算 （）年最大负荷max 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现(次）分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为分钟最大负荷P30。（）年最大负荷利用小时max2.1 负荷曲线第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。如图2-3所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能。如果以Wa表示全年实际消耗的电能，则有： 图2-3 年最大负荷和年最大负荷利用小时2.1 负荷曲线 Tmax是

8、反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数。该值越大，则负荷越平稳。如果年最大负荷利用小时为8760h，说明负荷常年不变（实际不太可能）。Tmax与用户的性质和生产班制有关，例如一班制工厂，Tmax约为18003000h，两班制工厂，Tmax约为35004800h,三班制工厂，Tmax约为50007000h，居民用户Tmax约为12002800h。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.1 负荷曲线第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2. 平均负荷和负荷系数(1) 平均负荷Pav 平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。如在t这段时间内消耗的电能为Wt，则t时间的平均负荷为： 年平均

9、负荷是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值。如用Wa表示全年实际消耗的电能，则年平均负荷为：年平均负荷Pav,如图2-4所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，则： 图2-4 年平均负荷 图2-4用以说明年平均负荷，阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，年平均负荷Pav的横线与两坐标轴所包围的矩形面积恰好与之相等。 2.1 负荷曲线第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 （2）负荷系数 KL 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即 : 有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82 2.1 负荷曲线第二章第二章

10、 负负 荷荷 计计 算算 2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量 设备容量的定义设备容量的定义 设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示。 设备容量的确定设备容量的确定 1.长期工作制和短期工作制的用电设备 2.反复短时工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即 Pe =PN 反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2. 反复短时工作制的用电设备(续) （1）电焊机和电焊装置组 要求统一换算到=100%时的功率，即： 式

11、中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；N为额定负荷持续率；cosN为额定功率因数。2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2. 反复短时工作制的用电设备(续) （2）起重机（吊车电动机） 要求统一换算到=25%时的功率，即： 式中，PN为额定有功功率；N为额定负荷持续率。2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2. 反复短时工作制的用电设备(续) （3）电炉变压器组 设备容量是指额定功率下的有功功率，即： Pe=SN*cosN 式中，SN是电炉变压器的额定容量；cosN是电炉变压器的额定功率因数。2

12、.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2. 反复短时工作制的用电设备(续) （4）照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：Pe= PN用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。 荧光灯： Pe=1.2PN 高压水银灯、金属卤化物灯： Pe= 1.1 PN照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：Pe=WS /1000 2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法负荷计算的方法 计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动的负

13、荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。 若要使供配电系统在正常条件下可靠地运行，必须正确选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等，这就需要对电力负荷进行计算。 导体通过电流达到稳定温升的时间大约为（34），为发热时间常数。对中小截面（35mm2以下）的导体，其约为10min左右，故载流导体约经30min后可达到稳定温升值。但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升。由此可见，计算负荷实际上与30分钟最大负荷（亦即年最大负荷）基本是相当的。因此，有如下关系： 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 计算负荷是供电设计计算

14、的基本依据。计算负荷的确定计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电器设备和导济合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电器设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的电器设备和导线电缆将会长期处不能定得过小，否则选择的电器设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚

15、至烧毁老化甚至烧毁。 因此工程上依据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷的计算方法。有估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算等。下面介绍这些计算方法。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 2.3.1 计算负荷的估算法计算负荷的估算法 (1)单位产品耗电量法有功计算负荷为： 式中，Wa为全年电能，Wa=am，m为年产量，a为单位产品的耗电量；Tmax为年最大负荷利用小时数。 (2)单位面积负荷密度法 若已知车间生产面积S()和负荷密度指标（/）时， 车间平均负荷为: Pav=*S，车间计算负荷为: 第二章第二章 负负 荷荷 计计

16、 算算 2.3 负荷计算的方法 2.3.2 需要系数法需要系数法 所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念，即 需要系数可表达为： 式中， 为用电设备效率；KL为负荷系数；wL为线路平均效率；K为用电设备组的同时系数。 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 (1)单组用电设备的计算负荷 式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tg为设备功率因数角的正切值。 例例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。 解解：查表可得，Kd=0.16 0.2(取0.

17、2计算)， cos=0.15, tg=1.73。根据公式得： PC= KdPe= 0.2120 = 24(KW) QC= PCtg= 241.73 = 41.52 (kvar) Sc= Pc/cos = 24/ 0.5 = 48 (kVA) 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 (2)多组用电设备的计算负荷式中，n为用电设备组的组数，Kp、Kq分别为有功、无功同时系数，Pci，Qci为各用电设备组的计算负荷。 例2-2 一机修车间的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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW

18、2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。解 : (1) 冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2， cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1= Kd1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar (2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pc2= Kd2Pe2=0.82.4=1.92kW Qc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar (3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 (4)车间计算负荷： 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负

19、荷计算的方法 2.3.3 二项式法二项式法 用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的平均负荷，又考虑几台最大用电设备引起的附加负荷，计算公式为：1. 单组用电设备组的计算负荷 式中，b、c为二项式系数；Pe是该组用电设备组的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量（b、c、x的值可查附录表1），当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe；tg为设备功率因数角的正切值。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 2.3.3 二项式法二项式法 (续续) 2. 多组用电设备的计算负荷 式中，（bPe

20、）i为各用电设备组的平均功率，其中Pe是各用电设备组的设备总容量；cPx为每组用电设备组中x台容量较大的设备的附加负荷；（cPx）max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tgmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 2.3.3 二项式法二项式法 (续续) 例2-3 试用二项式法来确定例2-2中的计算负荷。 解: 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx （） 金属切削机床电动机组 查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则 (bPe)1=0.1450=7kW (cP

21、x)1=0.4(7.52+42+2.28)=10.08kW例2-2 一机修车间的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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取x2=n/2=1，则 2.3.3 二项式法二项式法 (续续) （）通风机组 (bPe)2=0.652.4=1.56kW(cPx)2=0.251.2=0

22、.3kW（）电阻炉 (bPe)3=2kW (cPx)3=0第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3 负荷计算的方法 2.3.3 二项式法二项式法 (续续) 显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为 Pc=（bPe）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kWQc=（bPetg）i+（cPx）1tg1=(71.73+1.560.75+0)+10.081.731.73=30.72kvar 比较例2-2和例2-3的计算结果可知，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。可见二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。 第二章第二

23、章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 在用户企业中，除了广泛使用三相用电设备外，还有一些单相设备，如照明、电热、电焊等设备。单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。因此，单相负荷的计算如下： 2. 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。 1. 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的 15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)单相设备组等效三相设备容量的计算如下：

24、（1）单相设备接于相电压时 Pe = 3Pem （2）单相设备接于线电压时 接于同一线电压时 接于不同线电压时 设接于三个线电压的设备容量分别为P1、P2、P3，且cos1cos2cos3， P1 P2 P3，则等效三相设备容量为 Pem为最大负荷相所接的单相设备容量 2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时 应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分别计算各相的设备容量。 将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为 式中，PAB、PBC、

25、PCA为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；PeA、PeB、PeC为换算为A、B、C相的有功设备容量； QeA、QeB、QeC为换算为A、B、C相的无功设备容量；pAB-A、qAB-A等为有功和无功换算系数。 2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)等效三相设备容量计算出来后，就可以算出等效三相计算负荷： 第（1）和第（2）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷；第（3）种情况的等效三相计算负荷取其最大有功负荷相的计算负荷的3倍，即 Pcm为最大有功负荷相的有功计算负荷；Qcm为最大有功负荷相的无功计算负荷。 2.3

26、 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)例例2-4 某某220/380V三相四线制线路上，装有三相四线制线路上，装有220V单相电热干单相电热干燥箱燥箱6台、单相电加热器台、单相电加热器2台和台和380V单相对焊机单相对焊机6台。电热干燥台。电热干燥箱箱20kW2台接于台接于A相，相，30kW1台接于台接于B相，相，10kW3台接于台接于C相；相；电加热器电加热器20kW2台分别接于台分别接于B相和相和C相；对焊机相；对焊机14kW（=100%）3台接于台接于AB相，相，20kW（=100%）2台接于台接于BC相，相，46kW（=6

27、0%）1台接于台接于CA相。试求该线路的计算负荷。相。试求该线路的计算负荷。解解: 1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查附录表1得 Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷 A相 PcA1=KdPeA=0.7202=28kW B相 PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kW C相 PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续) 2.对焊机的各相计算负荷查附录表1得 Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02 cos=0.7时 pAB-

28、A=pBC-B=pCA-C=0.8 pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2 qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22 qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8 先将接于CA相的46kW（=60%）换算至=100%的设备容量，即 2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)（1）各相的设备容量为QeA=qAB-APAB+qCA-APCA=0.22143+0.835.63=37.74kvarPeA=pAB-APAB+pCA-APCA=0.8143+0.235.63=40.73kWPeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB=0

29、.8202+0.2143=40.4kWQeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB=0.22202+0.8143=42.4kvarPeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC=0.835.63+0.2202=36.5kWQeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC=0.2235.63+-0.8202=39.84kvarA相B相 C相 2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)（2）各相的计算负荷为 A相 PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kW QcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvar B相 PcB

30、2=KdPeB=0.3540.4=14.14kW QcB2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvar C相 PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kW QcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar (3).各相总的计算负荷（设同时系数为0.95） A相 PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+14.26）=40.15kW QcA= K（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvar B相 PcB= K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kW QcB= K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.8

31、4）=14.10kvar C相 PcC= K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.39kW QcC= K（QcC1+QcC2）=0.95（0+13.94）=13.24kvar2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.3.4 单相负荷计算单相负荷计算 (续续)4. 总的等效三相计算负荷 因为B相的有功计算负荷最大，所以 Pcm= PcB=46.68kW Qcm=QcB=14.10kvar Pc=3Pcm=346.68=140.04kW Qc=3Qcm=314.10=42.3kvar2.3 负荷计算的方法 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.4

32、功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗 2.4 功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗 电流流过电力线路和变压器时，势必要引起功率和电能损耗。在进行用户或全厂负荷计算时，应计入这部分损耗。 1. 供配电系统的功率损耗 是指最大功率时功率损耗。 线路的功率损耗 变压器的功率损耗有功功率损耗 无功功率损耗 电流流过线路电阻所引起的PWL=3Ic2RWL10-3 电流流过线路电抗所引起的QWL=3Ic2XWL10-3 有功功率损耗 无功功率损耗 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.4 功率损耗和电能损耗 2.4 功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗 (续续) 2 .供配电系统的电能损耗 由于变压器

33、和线路是供配电系统中常年运行的设备，所以其产生的电能损耗相当可观。应当引起重视。线路的电能损耗 变压器的电能损耗 Wa.WL =3Ic2RWL10-3 Wa = Wa1+Wa2P08760+Pk2 最大损耗时间：当线路或变压器中以最大计算电流Ic流过小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。 铁损引起的电能损耗铜损引起的电能损耗第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.5 用户总负荷计算和尖峰电流计算2.5 用户总负荷计算和尖峰电流计算用户总负荷计算和尖峰电流计算2.5.1 用户总负荷计算用户总负荷计算 （一）（一）总负荷计算原则： 1.求各用电设备的设备容量 2.

34、用需要系数法逐级计算 3.在配电点要考虑同时系数 PC=KP*PCi QC= KQ*QCi 4.在变压器的安装处要考虑变压器的损耗 PC2=PC1+PT QC2=QC1+QT 5.线路中的损耗原则可不考虑 6.在并联电容安装处，要考虑补偿容量 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.5 用户总负荷计算（二）总负荷计算的步骤 工厂的供配电系统图如图所示，现以此图来为例求各点的计算负荷。图25 确定工厂总计算负荷的工厂供配电系统示意图第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.5 用户总负荷计算1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1点处） 计算目的：用于选择其开关设备和导线截面 计算负

35、荷为： （二）总负荷计算的步骤 (续)2.用电设备组计算负荷的确定（如图中2点处） 计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。 计算负荷为： 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 （二）总负荷计算的步骤 (续)2.5 用户总负荷计算3.车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中3点处） 计算公式为： 4.车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4点处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。 计算公式为： 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.5 用户总负荷计算（二）总负荷计算的步骤 (续)5.总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中6点处）计算负荷为： 6.总降变电所高压侧的计

36、算负荷确定（如图中7点处） 计算负荷为： 第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.5 尖峰电流计算2.5.2 尖峰电流的计算 尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。 1、给单台用电设备供电的支线尖峰电流计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 Ipk = Ist = KstIN 式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数 第二章第二章 负负 荷荷 计计

37、算算 2.5 尖峰电流计算2.5.2 尖峰电流的计算(续) 2、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算计算公式为 或 式中，Istmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流； （IstIN）max为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和； K为上述n1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.71；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.5 尖峰电流计算2.5.2 尖峰电流的计算(续) 例例2-5 有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1 =5A，IN2 =4A，IN3 =

38、10A, Ist1 =35A，Ist2 =16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。 解：解： Ist1 IN1=355=30A Ist2 IN2=164=12A Ist3 IN3= Kst3IN 3IN3=31010=20A 可见，（IstIN）max=30A，则Istmax=35A，取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为 Ipk= K（IN2 +IN3）+ Istmax=0.9（4+10）+35=47.6A第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.6 功率因数和功率补偿功率因数和功率补偿2.6 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿1. 功率因数的计算功率因数的计算 瞬时功率因数

39、最大负荷功率因数 平均功率因数 由消耗的电能计算 由计算负荷计算 式中，Wa为某一时间内消耗的有功电能（kWh）；Wr为某一时间内消耗的无功电能（kVAh）。 式中， 为有功负荷系数（一般为0.70.75）；为无功负荷系数（一般为0.760.82）。 供电部门对用户功率因数的要求 cos0.9第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.6 功率因数和功率补偿功率因数和功率补偿2.6 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿 (续续)2. 功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 功率因数对供电系统的影响 电能损耗增加 电压损失增大 供电设备

40、利用率降低 提高功率因数的方法 提高自然功率因数 人工补偿功率因数 自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。 并联电容器,同步电动机补偿,调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿,动态无功补偿 . 正是由于功率因数在供配电系统中影响很大，所以要求电力用户功率因数达到一定的值，不能太低，太低就必须进行补偿。国家标准GB/T3485-1998评价企业合理用电技术导则中规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备”。为鼓励提高功率

41、因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采用“高惩低罚”的原则。这里所指的功率因数，即为最大负荷时的功率因数。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.6 功率因数和功率补偿功率因数和功率补偿2.6 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿 (续续)提高自然功率因数的办法: 笼型电动机的功率因数比绕线式电动机的功率因数高，开启式和封闭式的电动机比密闭式的功率因数高。所以在满足工艺要求的情况下，尽量选用功率因数高的电动机。由于异步电动机的功率因数和效率在70%至满载运行时较高，在额定负荷时功率因数为0.850.9，而在空载或轻载运行时

42、的功率因数和效率都要降低，空载时功率因数只有0.20.3，所以在选择电动机的容量时要防止容量选择过大，从而造成空载或轻载的情况。 一般选择电动机的额定容量为拖动负载的1.3倍左右。异步电动机要向电网吸收无功，而同步电动机则可向电网送出无功，所以对负荷率不大于0.7及最大负荷不大于90%的绕线式异步电动机，必要时可使其同步化，从而提高功率因数。合理选择电动机的规格、型号第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.6 功率因数和功率补偿功率因数和功率补偿2.6 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿 (续续)提高自然功率因数的办法: 防止电动机空载运行 如果由于工艺要求，电动机在运行中必然要出

43、现空载情况，则必须采取相应的措施解决。如装设空载自停装置，或降压运行（如将电机的定子绕组由三角形接线改为星形接线；或由自藕变压器、电抗器、调压器实现降压）等。 保证电动机的检修质量 电动机的定转子间气隙的增大和定子线圈的减少都会使励磁电流增加，从而增加向电网吸收的无功量而使功率因数降低，因此检修时要严格保证电动机的结构参数和性能参数。第二章第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.6 功率因数和功率补偿功率因数和功率补偿2.6 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿 (续续)提高自然功率因数的办法: 合理选择变压器的容量 变压器轻载时功率因数会降低，但满载时有功损耗会增加。因此选择变压器的容量

44、时要从经济运行和改善功率因数两方面来考虑，一般选择电力变压器在负荷率为0.6以上运行比较经济。 交流接触器的节电运行 用户中存在着大量的电磁开关（交流接触器），其线圈是感性负载，消耗无功。由于交流接触器的数量较多、运行时间长，故他所消耗的无功不容忽视。因此可以用大功率晶闸管取代交流接触器，这样可大量减少电网的无功功率负担。晶闸管开关不需要无功功率，开关速度远比交流接触器快，且还具有无噪声，无火花，拖动可靠性强等优点。如果不想用大功率晶闸管代替交流接触器，为了减少其功率消耗，可将交流接触器改为直流运行或使其无电压运行（即在交流接触器合闸后用机械锁扣装置自行锁扣，此时线圈断电不再消耗电能）。第二章

45、第二章 负负 荷荷 计计 算算 2.6 功率因数和功率补偿功率因数和功率补偿2.6 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿 (续续)人工补偿功率因数的办法: 并联电容器人工补偿 即采用并联电力电容器的方法来补偿无功功率，从而提高功率因数。因他具有下列优点，所以这是目前用户、企业内广泛采用的一种补偿装置。当然，该补偿方法也存在缺点，如只能有级调节，而不能随无功变化进行平滑的自动调节，当通风不良及运行温度过高时易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障。 同步电动机补偿 在满足生产工艺的要求下，选用同步电动机，通过改变励磁电流来调节和改善供配电系统的功率因数。过去，由于同步电机的励磁机是同轴的直流电机，其价格高，维修麻烦，所以同步电动机应用不广。现在随着半导体变流技术的发展，励磁装置已比较成熟，因此采用同步电