第2章电力负荷计算

1、第第2章章电力负荷计算电力负荷计算 本章介绍中小型工厂电力负荷的运用情况、负荷性本章介绍中小型工厂电力负荷的运用情况、负荷性质及其工作制，负荷曲线绘制，重点介绍了确定用电设质及其工作制，负荷曲线绘制，重点介绍了确定用电设备组计算负荷的两种常用方法备组计算负荷的两种常用方法需要系数法和二项式需要系数法和二项式系数法。系数法。 讲述了计算负荷的确定方法，采用无功补偿的措施。讲述了计算负荷的确定方法，采用无功补偿的措施。 简要介绍了照明负荷的分析计算。简要介绍了照明负荷的分析计算。内容提要内容提要2.1电力负荷和负荷预测电力负荷和负荷预测“电力负荷电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可在不同的

2、场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。位的功率或电流的大小。 工厂常用用电设备工厂常用用电设备 生产加工机械的拖动设备；生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电焊、电镀设备；电热设备；电热设备；照明设备。照明设备。 生产机械的拖动设备 电焊和电镀设备 电电焊焊设设备备电镀电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。导电性等，如镀铜、镀铬。 电电镀镀设设备备电焊和电镀设备 电热设备 电阻加热炉电阻加热炉电弧炉电弧炉

3、感应炉感应炉其它电热设备其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理主要用于熔炼和金属材料热处理红外线加热、微波加热和等离子加热等红外线加热、微波加热和等离子加热等序序 号号 车车 间间 用用 电电 设设 备备 负荷级别负荷级别 1 1金属加工车间金属加工车间 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床一级一级价格贵，作用大，数量多的数控机床价格贵，作用大，数量多的数控机床 二级二级2 2铸造车间铸造车间冲天炉、鼓风机、冲天炉、鼓风机、30t30t及以上的浇铸起重机

4、及以上的浇铸起重机 三级三级3 3热处理车间热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 二级二级4 4锻压车间锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 二级二级5 5电镀车间电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 二级二级6 6模具成型车间模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机隧道窑鼓风机、卷扬机二级二级7 7层压制品车间层压制品车间压塑机及供热锅炉压塑机及供热锅炉 二级二级8 8线缆车间线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、冷却水泵、鼓风机、润滑泵

5、、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备 二级二级9 9空压站空压站单台单台60m60m3 3/min/min以上空压机以上空压机 二级二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 二级二级离心式压缩机润滑油泵离心式压缩机润滑油泵 一级一级表表 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类 电气照明负荷电气照明负荷照明设备类型照明设备类型: :白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。灯、高压钠灯、钨卤

6、化物灯和单灯混光灯等。 照明的基本知识照明的基本知识电光源及常用灯具热辐射光源热辐射光源:利用物体加热时发光的原理所做成的光源，利用物体加热时发光的原理所做成的光源，如白炽灯，卤钨灯。如白炽灯，卤钨灯。气体放电光源气体放电光源:利用气体放电发光的原理所做成的光源，利用气体放电发光的原理所做成的光源，如荧光灯、荧光高压汞灯。如荧光灯、荧光高压汞灯。（1）白炽灯）白炽灯 靠钨丝通过电流产生高温，从而引起热辐靠钨丝通过电流产生高温，从而引起热辐射发光射发光。（2）卤钨灯）卤钨灯 它的发光原理与白炽灯相同，但在白炽灯它的发光原理与白炽灯相同，但在白炽灯泡中充入了微量的卤化物（如碘化物和溴化物），利泡中

7、充入了微量的卤化物（如碘化物和溴化物），利用钨循环来提高发光效率。用钨循环来提高发光效率。（3）荧光灯）荧光灯 利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量的紫外线，这些紫外线再电，发出少许可见光和大量的紫外线，这些紫外线再激励灯管内壁的荧光粉，产生大量的可见光。激励灯管内壁的荧光粉，产生大量的可见光。（4）高压汞灯）高压汞灯 是荧光灯的改进产品，属于高气压的汞是荧光灯的改进产品，属于高气压的汞蒸气放电光源，发光原理与荧光灯相同。蒸气放电光源，发光原理与荧光灯相同。 （5）高压钠灯）高压钠灯 它利用高压的钠蒸气放电发光它利用高压的钠蒸气放电发

8、光（6）金属卤化物灯）金属卤化物灯 在高压汞灯内添加某些金属卤化物，在高压汞灯内添加某些金属卤化物，靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金属蒸气，金属原子在电弧激发而辐射该金属的特征光属蒸气，金属原子在电弧激发而辐射该金属的特征光谱线。谱线。（7）管形氙灯）管形氙灯 高压氙气放电时能产生很强的白光，接高压氙气放电时能产生很强的白光，接近连续光谱，和太阳光十分相似，灯的功率大（可达近连续光谱，和太阳光十分相似，灯的功率大（可达100kW），亮度高，俗称），亮度高，俗称“人造小太阳人造小太阳”。表表 常用照明电光源的主要特性常用照明电光源的主要

9、特性 光源名称光源名称 白炽灯白炽灯 卤灯卤灯 荧光灯荧光灯 高压汞灯高压汞灯 管形氙灯管形氙灯 高压钠灯高压钠灯 卤化物灯卤化物灯 额定功率范围额定功率范围（W ）101000 5002000 6125 501000 1500100000 25 400 4001000 光效光效 6.519 19.521 2567 3050 2037 90100 6080 平均寿命平均寿命/h 1000 1500 20003000 25005000 5001000 3000 2000 显色指数显色指数 9599 9599 7080 3040 9094 2025 6585 启动稳定时间启动稳定时间 瞬时瞬时 瞬

10、时瞬时 13s 48min 12s 48min 48min 再启动时间再启动时间 瞬时瞬时 瞬时瞬时 瞬时瞬时 510min 瞬时瞬时 1020min 1015min 功率因数功率因数 1 1 0.330.7 0.440.67 0.40.9 0.44 0.40.61 频闪效应频闪效应 不明显不明显 明显明显明显明显明显明显明显明显明显明显明显明显表面亮度表面亮度 大大 大大 小小较大较大大大 较大较大大大 电压变化对光电压变化对光通量影响通量影响 大大 大大 较大较大较大较大较大较大大大较大较大环境温度对光环境温度对光通量影响通量影响 小小小小大大较小较小小小较小较小较小较小耐震性能耐震性能

11、较差较差差差较好较好好好好好较好较好好好所需附件所需附件 无无无无镇流器镇流器起辉器起辉器 镇流器镇流器镇流器镇流器触发器触发器镇流器镇流器镇流器镇流器触发器触发器 电力系统负荷主要由：城市民用负荷电力系统负荷主要由：城市民用负荷 、商业负荷、商业负荷、工业负荷、农村负荷及其他负荷构成，工业负荷、农村负荷及其他负荷构成，不同类型的负荷具有不同的特点和规律，即具有不同的负荷曲线。城乡居民负荷：主要是家用电器，有逐年增长趋势、明显的季节性波动，与居民日常生活工作规律紧密相关；1.商业负荷：主要是商业部门的照明、空调、动力等，覆盖面大、用电增长平稳，具有季节性特点，在电力负荷中比重不如工业和居民用电

12、，但照明和空调负荷占用电力系统高峰时段，另外，是节假日影响电力负荷的主因。3. 工业负荷：在用电构成中占首位，与工业用户的工作方式（如设备利用情况、企业的工作班制等）、和行业特点、季节因素都紧密相关，一般负荷比较恒定；4. 农村负荷：农村居民用电和生产用电，受气候、季节等自然条件影响大，受农作物种类和耕作习惯影响。其用电负荷集中时间与城市工业负荷高峰时间有差别，有利于提高电网负荷率。v电力负荷的特点：负荷变化是连续的过程，一般不会出现大的跃变，但对季节、温度、天气敏感。该特点决定了电力总电力总负荷由四部分组成：负荷由四部分组成：基本正常负荷分量基本正常负荷分量、天气敏感负荷分量天气敏感负荷分量

13、、特别事件负荷分量特别事件负荷分量和和随机负荷分量随机负荷分量。金属加工企业日的负荷曲线 酒店的日负荷曲线 金属加工企业的日负荷曲线酒店的日负荷曲线 夏天的工作日 冬天的工作日 夏天的星期日 冬天的星期日家庭负荷的日负荷曲线负荷预测负荷预测 电力系统负荷预测包括：最大负荷功率最大负荷功率、负荷电量负荷电量及负荷曲线负荷曲线的预测。最大负荷功率预测对于确定电力系统发电设备及输变电设备的容量非常重要。负荷电量预测用于选择适当的机组类型、合理的电源结构、确定燃料计划等。负荷曲线预测为研究电力系统的峰值、抽水蓄能电站的容量、发输电设备的协调运行提供数据支持。 负荷预测的分类：负荷预测的分类： 负荷预测

14、根据目的不同可以分为：超短期负荷预测指未来1h以内的负荷预测。安全监视状态，需要510s或15min的预测值，预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值。短期负荷预测指日负荷预测和周负荷预测。分别用于安排日调度计划和周调度计划，包括确定机组起停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等。中期负荷预测指月至年的负荷预测，主要是确定机组运行方式和设备大修计划等。长期负荷预测指未来35年甚至更长时间段内的负荷预测，主要是电网规划部门根据国民经济的发展和对电力负荷的需求，所作的电网改造和扩建工作的远景规划。负荷预测的基本过程：负荷预测的基本过程：调查和选择历史负荷数据资

15、料包括电力企业内部资料和外部资料，把众多资料浓缩到最小量。挑选标准是直接、可靠和最新。历史资料的整理由于预测的质量不会超过所用资料的质量，所以要对所收集的与负荷有关的统计资料进行审核和必要的加工整理，来保证资料的质量，从而保证预测质量。对负荷数据的预处理在经过初步整理之后，还要对所用资料进行数据分析预处理，即对历史资料中的异常值的平稳化以及缺失数据的补遗，针对异常数据，主要采用水平处理、垂直处理方法。 建立负荷预测模型负荷预测模型是统计资料轨迹的概括，预测模型是多种多样的，因此，对于具体资料要选择恰当的预测模型。负荷预测的基本方法：负荷预测的基本方法：单耗法：按照预计的产品产量、产值计划和用电

16、单耗确定需电量。方法简单，但难于反映经济、气候等影响，适应于短期负荷预测；趋势外推法：用合适的函数曲线反映负荷依时间变化呈现的上升或下降变化趋势。预测只需要少量历史数据，负荷变化时误差大；弹性系数法：根据国内生产总值增长速度和弹性系数，得到规划期末的总用电量。方法简单，需做大量的调研工作；回归分析法：用统计学的回归分析法对变量的观测数据进行统计分析，实现负荷预测。预测精度较高，适用中短期负荷预测；时间序列法：根据历史负荷进行数据拟合。所需历史数据少，但对负荷规律处理不足，适应于负荷变化较均匀的短期预测；灰色模型法：以灰色系统理论为基础的灰色预测技术，在数据不多的情况下找出规律，建立预测模型。数

17、据离散程度越大，预测精度越差，适用短期预测；负荷预测的基本方法：负荷预测的基本方法：德尔菲法：专家调查法，根据专家直接经验，对问题进行判断预测。在历史资料不足或不可预测因素较多时适用，但对分地区负荷预测可能不可靠，专家意见可能不完整，适用于长期预测；专家系统法：建立大量数据的数据库，汇集专家预测知识，提取有关规则进行预测。考虑因素较全面，预测结果较正确，但受数据库存放的知识总量限制，对突发事件和变化的条件适应性差；神经网络法：模仿人脑建立神经网络，进行智能化处理，对非结构性、非确定性规律具有自适应功能。学习过程较慢，对突发事件适应性差，适用短期负荷预测；其他预测方法如：优选组合预测法；小波分析

18、预测技术；负荷密度法；人均用电量指标法等。2.22.2工厂电力负荷和负荷曲线工厂电力负荷和负荷曲线负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线；按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线；按表示的时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线；按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线(折线形负荷曲线)和梯形负荷曲线， 1负荷曲线的绘制负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kVar）。日负荷曲线绘制日负荷曲线绘制 日负荷曲线是以一昼夜24h为时间范围绘制的，日负荷曲线的绘制方法有：根据某一监测点24h

19、内各个时刻的功率表中显示的数据，逐点绘制而成的平滑曲线，这样得到的负荷曲线最为准确。工程上，为了表达和计算 简单起见，往往将负荷曲 线用等效的阶梯形曲线来 代替，与精确的负荷曲线 之间会有一定的误差，但 这种误差是可以允许的。最为常见的负荷曲线是以 半小时为时间间隔半小时为时间间隔所绘制的曲线。日负荷曲线的特征参数日负荷曲线的特征参数日电能耗量Wd(kWh)：最大功率Pmax(kW)平均功率Pav(kW)：P(kW)t(h)PmaxPavPav240( )dWP t dt24davWP日负荷曲线的特征参数同一负荷，其有功功率日负荷曲线一般均与无功功率日负荷曲线的变化规律不同，这是因为当有功功率

20、增加或减少时，无功功率并不是呈比例地增加或减少，且无功功率曲线一般比相应的有功功率曲线平缓。不同性质用户有不同的日负荷曲线，相同性质用户在不同时间和季节也有不同的日负荷曲线。其相应特征参数有很大差异。负荷曲线:1) 日负荷曲线：负荷在一昼夜间（024h）变化情况。2) 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。 绘制方法如图所示。下图是南方某厂的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为 T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位

21、置和气温情况核定。 说明: 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 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）年负荷持续时间曲线年负荷曲线的特征参数o年电能耗量Wa(kW h)：全年实际消耗的电能o最大负荷Pmax(kW)：年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值。o年平均负荷Pav(kW)：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。 Pav=Wa8760 0 1095 2190 3285 4380 5475 6570 7665 8760 t(h)P(kW)10080604

22、0200PmaxPavTmax87600( )aWP t dt年负荷曲线的特征参数o年最大负荷利用小时数Tmax(h)：若用户以年最大负荷Pmax持续运行Tmax小时即可消耗掉全年实际消耗的电能，则Tmax称为年最大负荷利用小时数。 Tmax=Wa/Pmax 0 1095 2190 3285 4380 5475 6570 7665 8760 t(h)P(kW)100806040200PmaxPavTmaxTmax的大小反映了变配电设备利用率的大小和用户负荷平稳的程度。对于同类型的用户尽管Pmax可能差别很大，但Tmax却很接近；对于不同工作性质的用户，Tmax差别可能很大。负荷系数 KL 负荷

23、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，有时也用表示有功负荷系数，表示无功负荷系数。 一般工厂=0.70.75， =0.760.82 负荷系数的大小标志着负荷曲线的陡缓程度，负荷系数越负荷系数的大小标志着负荷曲线的陡缓程度，负荷系数越接近于，说明曲线的峰谷差异越小，即曲线越平缓。接近于，说明曲线的峰谷差异越小，即曲线越平缓。负荷的工作制 电气设备的老化和损坏速度与其所承受的负荷大小有关，在正常运行情况下，要保证设备安全可靠地工作，必须使其工作时的发热所引起的温度升高在允许范围内（即处于允许的稳定工作温度）；电气设备发热量的大小与载流导体上通过的电流有关，而载流

24、导体通过持续电流和通过非持续电流所导致的发热量是不相同的，即用电设备的持续工作特性（工作制）直接影响电气设备的工作状态。2.3工厂用电设备容量的确定2.32.3工厂用电设备容量的确定工厂用电设备容量的确定用电设备的铭牌上都有一个“额定功率”，但是由于各用电设备的额定工作条件不同，如有的是长期工作制，有的是短时工作制。因此这些铭牌上规定的额定功率不能直接相加来作为全厂的电力负荷，而必须首先换算成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工作制下的“额定功率”称为设备容量，Pe用表示。 用电设备的工作制用电设备的工作制1.长期连续工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8h，

25、而且运行时负荷比较稳定，在计算其设备容量时，可直接查取其铭牌上的额定容量（额定功率），不用经过转换。 工厂中主要的生产车间大多为连续工作制:如通风机,水泵,空气压缩机,电动发电机,电炉,照明灯等.2.短时工作制设备工作时间较短，而停歇时间相对较长，在工厂负荷中所占比例很小，在计算其设备容量时，也是直接查取其铭牌上的额定容量（额定功率）。如机床上的辅助电机:进给电机,升降电机等3.反复短时工作制设备工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例，,工作周期一般不超过10min.用负荷持续率（或称暂载率）来表示工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值.如电焊机,电梯,

26、起重机等.负荷的工作制连续运行工作制（长期工作制 ）即电气设备投入工作的持续时间较长，负荷稳定，在工作时间内，电气设备载流导体可以达到稳定的工作温度。负荷的工作制断续运行工作制（反复短时工作制）即电气设备以断续方式反复工作，其工作和停歇相互交替。在工作时间 tw内，电气设备来不及达到该设备在相同环境条件下持续运行的稳定温升S就停止运行并开始冷却，并且其工作区间内发热产生的温升(-0)不足以在停歇时间to内冷却到周围的介质温度；负荷持续率：%100%wwottt设备容量的确定设备容量的确定1.长期连续工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌额定功率，即2.反复短时工作制设备的设备容量是将某负荷

27、持续率下的铭牌额定功率换算到统一负荷持续率下的功率。负荷持续率可用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示：起重机（吊车电动机）起重机（吊车电动机）起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种 要求统一换算到25%时的额定功率，即式中 PN （换算前）设备铭牌额定功率；Pe换算后设备容量；N设备铭牌暂载率；25值为25%的暂载率。电焊机设备电焊机设备电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。要求统一换算到100%，换算公式为： 式中 SN设备铭牌额定容量； cosjN设备铭牌功率因数。 电炉变压器组电炉变压器组设备容量是指在额定功率下的有功功率，即 式中

28、SN电炉变压器的额定容量； cosjN电炉变压器的功率因数。 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 （3 3）吊车的设备容量）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到， 所以所以1 1台吊车的容量为：台吊车的容量为： (4) (4) 车间的设备总容量为：车间的设备总容量为：kW11253NNNePPPkW169111 .16142eP%25负

29、荷计算的目的负荷计算的目的 对一个具体用户来说，通常在建设前就对其建筑物结构形式、布置、功能以及将要使用的机电设备做了较详尽的初步设计。 系统的最终实现依赖于系统中每个设备以及网络中线路型号规格的确定，这些设备必须满足在正常负荷电流作用下长时间安全运行的要求。即除了通过负荷预测了解用户对电源容量要求外，还必须知道供配电系统在实际运行时，流过每个系统元件的功率（电流），这项工作就称为负荷计算负荷计算。 负荷计算是选择校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。是选择仪器仪表、整定继电保护的重要数据。2.4工厂计算负荷的确定2.42.4工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定只要设备满足最

30、大计算负荷的发热效应，便可在其余时段正常运行，因此设备选型中，负荷计算的目的不是求变动负荷在每个时间段的计算负荷，而是只需求的该负荷的最大计算负荷即可。在供配电系统中，以30分钟内的最大计算负荷Pmax作为选择电气设备的依据。计算负荷计算负荷(Pc, Qc, Sc, Ic) :导体中通过一个等效负荷时,导体最高温升与同时间内实际变动负荷时导体中产生的最高温升相等（热效应等效）。该等效负荷称为计算负荷，是一个假想的持续负荷。 导体通过电流达到稳定温升时间34, 为发热时间参数,对中小截面的导体其值10min,所以导体大约经30min达到稳定温升.因此取因此取30min的平均最大负荷作为计算负荷的

31、平均最大负荷作为计算负荷.常用P30、Q30、S30、I30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。1 同一设备(线路),长期通大电流,则温升高.2 当电流一定时,小截面设备实际温升会高于额定 温升,大截面设备温升低于额定温升.3 对于大截面导体,由于一般10min,导致按照 统计计算法得到的计算负荷大于实际的负荷,但 是仍然符合导体设计原则.4 计算负荷确定过大，将使变压器容量、电器设 备和导线截面选择过大，造成投资浪费；5 计算负荷确定过小，则会引起所选变压器容量 不足或电气设备、电力线路运行时电能损耗增 加，并产生过热、绝缘加速老化等现象，甚至 发生事故.负荷计

32、算负荷计算目的：主要是确定“计算负荷”常用方法： 对待设计的供配电系统，负荷曲线未知，但计算负荷可以根据已有的同类型用户的用电规律来估计。（1）若设备数量和容量不清楚情况下，要计算某种使用功能场所的负荷，可采用各种用电指标法如：负荷密度法，单位指标法，住宅用电量指标法等。 （2）某供电范围的计算负荷K*Pc确定K值的方法：需要系数法，二项式法和利用系数法。这些方法都要基于大量的经验数据。 需要系数法较简便，使用广泛，适用于变配电所和全厂负荷计算。二项式系数法考虑了用电设备中几台大功率设备对负荷影响，计算结果往往偏大，一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。 利用系数法使用利用系数进行计算，

33、比较复杂，目前使用不多。利用用电指标进行负荷计算利用用电指标进行负荷计算v负荷密度法负荷密度法常见的工业与民用电能用户的负荷密度指标cPS用途负荷密度指标(kW/m2)用途负荷密度指标(kW/m2)铸钢车间*0.06旅游宾馆*0.070.08焊接车间0.04商场*0.120.15铸铁车间0.06科研实验楼*0.080.10金工车间0.10办公楼*0.070.08木工车间0.66中、小学（有空调）0.070.08煤气站0.090.13中、小学（无空调）0.030.04锅炉房0.150.20医院*0.080.1压缩空气站0.150.20博展馆0.060.07利用用电指标进行负荷计算利用用电指标进行

34、负荷计算v单位指标法单位指标法单位用电指标，单位为kW/人、kW床、kW产品等。N为单位数量，单位为人数、床数、产品数量。v住宅用电量指标法住宅用电量指标法住宅用电量指标 单位为kW/户；N供电范围内的住宅户数；K住宅用电同时系数。中国大陆和香港、美国的住宅用电量指标标准比较中国大陆和香港、美国的住宅用电量指标标准比较cPNcPKN中国大陆中国大陆香港香港美国（基本配置）美国（基本配置）美国（标准配置）美国（标准配置）住宅用电量指标住宅用电量指标(kW/户户)2.542.5413.213.218.618.62525利用用电指标进行负荷计算利用用电指标进行负荷计算v住宅用电量指标法住宅用电量指标

35、法住宅用电量指标 单位为kW/户；N供电范围内的住宅户数；K住宅用电同时系数。cPKN按年产量和年产值估算全厂的计算负荷按年产量和年产值估算全厂的计算负荷已知工厂的年产量A或年产值B，根据工厂的单位产量耗电量a或单位产值耗电量b，工厂的全年耗电量Wa全厂的有功计算负荷：需要系数法需要系数法(1) 一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，因此引入一个同时系数;(2) 工作的设备不一定都工作在额定状态下，因此引入一个负荷系数; (3) 用电设备的设备容量是指输出容量,其与输入容量间有个平均效率; (4) 考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等，引入一个线路平均效率.因此,设备或设备组的计算负荷等于

36、用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数Kd 在所需计算的范围内，将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。需要系数法的基本公式： 需要系数是以电气设备的性质为分类原则，根据运行经需要系数是以电气设备的性质为分类原则，根据运行经验得到，因此使用时应首先对所要计算的设备进行归类。验得到，因此使用时应首先对所要计算的设备进行归类。单组用电设备组的计算负荷确定单组用电设备组的计算负荷确定有功计算负荷 ：无功计算负荷： 视在计算负荷：

37、计算电流： 附加说明附加说明:单组设备数量3台时考虑需要系数多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷总的有功计算负荷： 总的无功计算负荷：总的视在计算负荷：总的计算电流：附加说明附加说明:一般情况下低压侧负荷计算时,同时系数只在变压器低压侧考虑一次即可.支路数3时考虑.有功同时系数KP取值范围：配电干线0.80.9；变电站总进线0.851无功同时系数KQ取值范围：配电干线0.930.97 ；变电站总进线0.951同时系数同时系数K K 应用范围应用范围K确定车间变电所低压线路最大负荷确定车间变电所低压线路最大负荷冷加工车间冷加工车间0.70.8热加工车间热加工车间0.70.9动力站动力站0

38、.81.0确定配电所母线的最大负荷确定配电所母线的最大负荷负荷小于负荷小于5 000kW0.91.0计算负荷为计算负荷为5 00010 000kW0.85计算负荷大于计算负荷大于10 000kW0.8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 (n=2台) Pc2= Pe2=21.2=2.4kW Qc2=Pc2tg2=2.40.75=1.8kVar例1 一机修车间的380V线路上，接

39、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）。(3)电阻炉：因n=1台，故其计算负荷等于设备容量, cos3=1 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 (4)车间计算负荷：二项式系数法二项式系数法在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为： 附加说明：n 3台时考虑其余的计算负荷Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。 对1或2台用电设备可认为P30=Pe，即b=1，c=0。

40、用电设备组的有功计算负荷的求取直接应用上式，其余的计算负荷与需要系数法相同。确定多组用电设备的负荷确定多组用电设备的负荷多组用电设备的总计算负荷时，也要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。与需要系数法不同的是，这里不是计入一个小于1的综合系数，而是在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷(cPx)max，再加上各组平均负荷bPe，由此求出设备组的总计算负荷。 先求出每组用电设备的计算负荷P30i、Q30i，则总的有功计算负荷为： 总的无功计算负荷为： 例2 试用二项式法来确定上例1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

41、=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则 (bPe)1=0.1450=7kW (cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW （）通风机组查附录表1， n=2, cos2=0.8，tg2=0.75 (bPe)2=2Pe=2.4kW (cPx)2=0 （） 电阻炉( n=1): (bPe)3=Pe=2kW (cPx)3=0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+2.4+2)+10.08=21.48kW比较例1和例2的计算结果可知，按二项式法计算的结果比按需要系数法

42、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。Qc=（bPetg）i+（cPx） tg1 =(71.73+2.40.75+0)+10.081.73=31.35kvar单相用电设备计算负荷的确定单相用电设备计算负荷的确定单相设备接于三相线路中，应尽可能均衡分配，使三相负荷尽量平衡。如均衡分配后，三相线路中剩余的单相设备总容量不超过三相设备总容量15%，可将单相设备总容量视为三相负荷平衡进行负荷计算。如超过15%，则应先将这部分单相设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。设计规范规定:1单相设备接于相电压时 等效三相设备容量Pe按最大负荷相所接的单相设备容量Pe

43、mj 的3倍计算，即 2单相设备接于线电压时 容量Pej为单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量Pe为 3.单相设备分别接于线电压和相电压时 先将接于线电压的设备换算为接于相电压的设备容量，再分相计算各相负荷，按最大有功负荷相的负荷3倍计算。照明设备组的需要系数及功率因数照明设备组的需要系数及功率因数光源类别光源类别需要系需要系数数Kdcosj j白炽灯白炽灯荧光灯荧光灯高压汞灯高压汞灯高压钠灯高压钠灯金属卤化物灯金属卤化物灯生产车间办公室生产车间办公室0.8110.9(0.55)0.450.650.450.400.61变配电所、仓库变配电所、仓库0.50.710.9(0.55)0.450.

44、650.450.400.61生活区宿舍生活区宿舍0.60.810.9(0.55)0.450.650.450.400.61室外室外110.9(0.55)0.450.650.450.400.61通常，车间的照明设备容量都不会超过车间三相设备容量的15%。因此，我们可在确定了车间照明设备总容量后，按需要系数法单独计算车间照明设备的计算负荷。其中: 单位面积容量指标,单位: w/m2 S 计算面积, 单位m2供配电系统的功率损耗供配电系统的功率损耗 供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗 。1 线路的功率损耗：线路的功率损耗： 线路功率损耗线路功率损耗 P

45、WL=3IC2RWL*10-3 QWL= = 3IC2XWL*10-3 式中，式中，Ic为线路的计算电流（为线路的计算电流（A）；）；RWL为线路每相的电阻（为线路每相的电阻（），），RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻（为线路单位长度的电阻（/km），），L为线路的计算长为线路的计算长度（度（km）；）；XWL为线路每相的电抗（为线路每相的电抗（），），XWL =X0L，X0为线路为线路单位长度的电抗（单位长度的电抗（/km）。说明说明: R0 X0的获取方法的获取方法(1) 查表法查表法 (2) 计算法计算法 (3) 估算法估算法电力线路的阻抗电力线路的阻抗线路的电阻RWL线路的电抗X

46、WLR0 和X0为导线电缆单位长度的电阻电抗，可查有关手册；l 为线路长度。 X0要根据导线截面和线间几何均距来查得。线路结构线路电压35kV及以上610kV220/380V架空线路0.40.350.32电缆线路0.120.080.066电力线路单位长度电抗平均值 X0 (/km)估算值电力线路的阻抗电力线路的阻抗这里要说明：设三相线路线间距离分别为a1、a2、a3，则线间几何均距 。当三相线路为等距水平排列，相邻线距为 a （图b），则 。当三相线路为等边三角形排列，每边线距为 a（图c），则 2 变压器的功率损耗变压器的功率损耗 * 估算法估算法 PT=0.015Sc QT=0.06 Sc

47、 * 精确法精确法 有功功率损耗有功功率损耗 铁损铁损PFe 空载损耗空载损耗P0可认为就是铁损，所以铁损又称可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。为空载损耗。 铜损铜损PCu 负载损耗负载损耗Pk可认为就是额定电流下的铜损可认为就是额定电流下的铜损PCu 与变压器二次负荷有关。当变压器满载时，近似等于变。当变压器满载时，近似等于变压器短路损耗。压器短路损耗。 变压器的有功功率损耗为变压器的有功功率损耗为或者: PT P0+Pk2 式中，式中，SN为变压器的额定容量；为变压器的额定容量；Sc为变压器的计算负为变压器的计算负荷；荷；为变压器的负荷率（为变压器的负荷率（= Sc/SN） 无功功率

48、损耗无功功率损耗 空载无功功率损耗空载无功功率损耗 Q0 :空载时由励磁电流造成空载时由励磁电流造成. 负载无功功率损耗负载无功功率损耗 QL :负荷电流在绕组电抗上的损耗，与负荷电流在绕组电抗上的损耗，与变压器二次负荷大小有关。当变压器满载时，近似等于变压器短变压器二次负荷大小有关。当变压器满载时，近似等于变压器短路时绕组上的无功损耗。路时绕组上的无功损耗。 变压器的无功功功率损耗为：变压器的无功功功率损耗为：式中，式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值为变压器空载电流占额定电流的百分值;Uk%为变为变压器的短路电压百分值。压器的短路电压百分值。 以上参数可由变压器产品目录获取以上参

49、数可由变压器产品目录获取.工厂的功率因数工厂的功率因数功率因数是供用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量中所占的比重，反映了供用电系统的供电能力。分类：概念：瞬时功率因数运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值平均功率因数某一规定时间段内功率因数的平均值最大负荷时的功率因数配电系统运行在年最大负荷时的功率因数自然功率因数用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数总的功率因数用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数工厂的功率因数计算工厂的功率因数计算瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时的功率因数供电部门对用户功率因数的要求:高压供电的工业用户和高

50、压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上，其他用户功率因数应在0.85以上。380V 电能用户的功率因数应达到0.85以上。 (供电部门考察用户功率因数是使用月平均功率因数衡量。)功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响1、功率因数对供电系统的影响 电能损耗增加 PwL和QwL 电压损失增大 供电设备利用率降低在功率因数降低后，不得不降低输送的有功功率P来控制电流I的值，这样就降低了供电设备的供电能力。 提高功率因数的方法(1) 提高自然功率因数 采用科学措施减少用电设备无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。 合理选择电动机的规格、型号 防止电动机空载运

51、行 保证电动机的检修质量 合理选择变压器的容量 交流接触器的节电运行(2) 人工补偿功率因数 并联电容器 :工厂中常用的人工补偿法(安装移相电容器) 同步电动机补偿 调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿 动态无功补偿无功功率补偿无功功率补偿S30.1S30.2Q30.1P30Q30.21工厂中的用电设备多为感性负载，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在电源至负荷之间交换，导致功率因数降低，给工厂供配电系统造成不利影响。 左图: 人工补偿原理补偿容量的计算补偿容量的计算固定补偿时补偿容量计算固定补偿时补偿容量计算 由于电力部门考察用户功率因数是使用的平均功率因数，固定补偿容

52、量就应达到补偿后平均功率因数cos2满足要求的条件。自动补偿时补偿容量计算自动补偿时补偿容量计算 对于自动无功补偿，当补偿后的功率因数瞬时值满足要求时，其平均功率因数自然满足要求。所以，一般以有功计算负荷发生时所需的无功补偿容量作为自动补偿时补偿容量计算的依据（常用常用）。1212()()ccavcccQPtgtgP tgtgq P1212()()CCCCCCQPtgtgPtgtgq P自动补偿和补偿后计算负荷的计算自动补偿和补偿后计算负荷的计算补偿容量的计算补偿器数量的计算 （三相电容器：额定容量应不小于系统需要的补偿容量；单相电容器：应保证台数为3的倍数。补偿后的总无功计算负荷 补偿后的视

53、在计算负荷 确定补偿量后，因实际补偿量与计算量不一致，应进行校验实际功率因数。避免由于功率因数过高，在负荷变化时，系统反复在容性和感性功率因数下转换，造成系统振荡。 并联电容器的装设与控制1. 并联电容器的结线不同的接线方法其补偿的总容量不同： 形结线时形结线时 形结线优点:任一项电容器短路,该相电流为正常电流3倍,缺点:补偿容量小,任一相断开,该相无补偿;形结线优点:补偿容量大,任一相断开,三相线路仍得到补偿;缺点:任一相短路,三相线路发生相间短路,易引起电容器爆炸. 我国中压系统为中性点不接地运行方式， 形结线某相短路击穿时发生相间短路，对系统危害很大，当采用Y形接法只相当于单相接地故障。

54、因此，一般中压系统采用Y形接法，而低压系统采用形结线。使用场合:中高压电容器组接形；容量较小(450kVar)或低压电容器组接形。 2. 并联电容器的装设地点 (1) 高（中）压集中补偿 高（中）压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变电所的610kV母线上。 装设集中，管理维护方便，投资少，电容器的利用率高，但补偿范围小，不能提高用户电气设备的利用率，一般大中型企业中用，在中低压供配电系统中使用较少。(2) 低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。补偿范围中，经济，维护管理方便，用户普遍应用。(3) 单独就地补偿 单独就地补偿（个别补偿或分组补偿）是指

55、在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。补偿范围最大，效果最好，但电容器的利用率低。 小容量电容器单位价格高，维护管理不便，易受不良环境影响。一般只在补偿需求量大，运行时间长，补偿点距变电站较远的场合用。3.并联电容器的控制方式 并联电容器的投切是随着负荷的变化，以某个参量进行分组投切控制的，有：按功率因数进行控制；按负荷电流进行控制。例2-6 有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率Sc1为800kVA，无功计算负荷Qc1为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算

56、负荷（高压侧）降低了多少？解 （1）补偿前低压侧的有功计算负荷 低压侧的功率因数 cos1=590.25/800=0.74 变压器的功率损耗（设选低损耗变压器） PT=0.015Sc=0.015800=12kW QT=0.06Sc=0.06800=48kvar 变电所高压侧总的计算负荷为 Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kW Qc2=Qc1+Q T=540+48=588kvar 变电所高压侧的功率因数为 cos=602.25/841.7=0.716(2)确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.9

57、2，来计算需补偿的容量 Qcc=Pc1（tg1tg2） =590.25（tgarccos0.74tgarccos0.92） =285.03kvar查附录表选BW0.4141型电容器，需要的个数为 n=285.03/14=21个实际补偿容量为Qcc =2114=294kvar(3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷 此时变压器的功率损耗 变电所高压侧总的计算负荷 变电所高压侧的功率因数 符合要求。如果结果小于0.9，则需重新计算，同时把一开始的设定值0.92取大一点，到cos的值满足要求为止。通过上述计算可得：需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在

58、功率减少了177.86kVA。补偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA，补偿后选800kVA即满足要求。逐级（点）推算法计算供配电系统的计算负荷逐级（点）推算法计算供配电系统的计算负荷对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路一般不长，其功率损耗可略去不计。 ：从用电设备向电源方向逐级计算负荷尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流: 持续时间12s的短时最大负荷电流。主要用来选择熔断器和低压断路器，整定继电保护及检验电动机自起动条件等 单台用电设备尖峰电流的计算(KST为用电设备的启动电流倍数,如鼠笼型电动机：5 7；绕线型电动机：2 3；直流电动机：1.7 )多台用电设备尖峰电流的计算或者K:n

59、-1台设备的同时系数：0.71系统示意图。负荷计算举例负荷计算举例 负荷编号及名称、功率求系统中AG各点的计算负荷。负荷编号负荷名称冷冻机组冷冻水泵冷却水泵冷却塔电梯商场照明办公照明客房照明设备容量(kW)15630227.5301003020功率因数0.750.80.80.80.60.850.850.9回路数24424546备注二用二备二用二备q计算变压器T1所在回路的计算负荷计算D1D4点计算负荷 这一级负荷全部是单台设备，对于单台设备，其计算负荷即为设备功率。因此D1D4点的计算负荷为：计算点设备容量(kW)功率因数计算有功功率Pc(kW)计算无功功率Qc(kVar)计算视在功率Sc(k

60、VA)计算电流Ic(A)D11560.75156.0137.6208.0316.0D2300.8030.022.537.557.0D3220.8022.016.527.541.8D47.50.807.55.69.414.3q计算变压器T1所在回路的计算负荷计算C1点计算负荷 这一级是多组用电设备的计算。分别由一台冷冻机组、一台冷却水泵、一台冷冻水泵和一台冷却塔组成两套成组用电设备，其中二台冷却水泵和二台冷冻水泵为备用，不参与多组用电设备的负荷计算；同时由于变压器低压侧母线上设有自动无功补偿装置，补偿目标值为变压器高压侧不低于0.9，因此C1点的计算负荷应为补偿后的值。C1的计算负荷尚未计及补偿