浅析工厂用电负荷及其计算

1、目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 一、弓|言1 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 二、用电负荷1 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document （）用电负荷概念、分类1 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document （二）用电负荷曲线与特征2 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document （三）负荷计算的意义4 HYPERLINK l bookmar

2、k63 o Current Document 三、计算负荷4 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document （一）计算负荷定义 4 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document （二）负荷计算的方法5 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 四、工厂的计算负荷6 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document （）设备容量的确定6（二）需要系数法计算负荷7（三）二项式系数法计算负荷8 HYPERLINK l bookmark97 o Cur

3、rent Document （四）工厂企业总计算负荷确定9 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 五、总结9浅析工厂用电负荷及其计算摘要计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截 面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。工厂用电是国 家电力的主要负荷，本文介绍了几种工厂电力负荷的计算公式及方 法。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是 否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成 投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运 行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚

4、至烧毁，以 至发生事故。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，既保证了 安全可靠性又获得节能、节资的经济效益。彻底解决了工厂计算负荷 偏大或偏小的问题。关键词：电力负荷工厂估算法需要系数法二项式法一、弓|言工厂用电是国家电力的主要负荷，本文介绍了几种工厂电力负荷的概念及 计算公式与方法。在实践中，根据各种不同类型电力负荷选择合适的计算方法， 可以快速准确地计算工厂的电力负荷，再结合相应对策进行修正，可使计算结果 明显地降低，既保证了安全可靠性又获得节能、节资的经济效益。彻底解决了工 厂计算负荷偏大或偏小的问题。二、用电负荷工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。工 厂

5、的用电设备种类多，数量大，工况复杂，如何根据这些资料正确估计工厂所需 的电力和电量是一个非常重要的问题。估算过高，浪费有色金属：估算过低设 备过热，加快绝缘老化，增大电能损耗。为此，引入了计算负荷的概念。（）用电负荷概念、分类电力负荷是指发电厂或电力系统在某一时刻所承担的某一范围耗电设备所 消耗电功率的总和，单位为KW。电力负荷又称电力负载。电力负荷包括发电负 荷，厂用电负荷，供电负荷，线路损失负荷和用电负荷五大类负荷。电能客户的 用电设备在某一时刻向电网取用电功率的总和，称为用电负荷。用电负荷是电力 负荷中的主要部分。如图21中所示就是用电负荷装置。图21用电负荷装置根据国际上用电负荷的通用

6、分类原则可分为：（1）农、林、牧、渔。水利业，包括农村排灌、农副业、农业、林业、畜 牧、渔业、水利业等各种用电负荷；（2）工业，包括各种采掘业和制造业用电负荷等；（3）地质普查和勘探业用电负荷；（4）建筑业用电负荷；（5）交通运输、邮电通信业，包括公路、铁路车站用电，码头、机场用电， 管道运输、电气化铁路用电及邮电通信用电负荷等；（6）商业、公共饮食业、物资供应和仓储业，包括各种商店、饮食业、物 资供应单位及仓库用电负荷等；（7）其他事业单位，包括市内公共交通用电，路灯照明用电，文艺、体育、 国家党政机关、各种社会团体、福利事业、科研等单位用电负荷；（8）城乡居民生活，包括城市和乡村居民生活用

7、电负荷。根据对供电可靠性的要求不同分类：（1）一类负荷。对其中断供电时将造成人身伤亡或政治、军事、经济上的 重大损失的负荷，如发生重大设备损坏，产品出现大量废品，引起生产混乱，重 要交通枢纽、干线受阻，广播通信中断和城市水源中断，环境严重污染等。要求 由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源供电。设置 应急电源。（2）二类负荷。对其中断供电时将造成严重减产或停工，局部地区交通阻 塞，大部分城市居民的正常生活秩序被打乱等。二级负荷应由双回路供电，两个 回路应尽可能引自不同的变压器或母线段。（3）三类负荷。指除一、二类负荷之外的一般负荷，这类负荷短时停电造 成的损失不大。对供电

8、无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。根据国民经济各个时期的政策和季节的要求分类：（1）优先保证供电的重点负荷；（2）一般性供电的非重点负荷；（3）可以暂时限电或停电的负荷。（二）用电负荷曲线与特征1、负荷曲线负荷曲线是反映负荷随时间变化规律的曲线。它以横坐标表示时间，以纵坐 标表示负荷的绝对值。电力负荷曲线表示出客户在某一段时间内，电力、电量的 使用情况。曲线所包含的面积代表一段时间内客户的用电量。常见的电力负荷曲 线有以下几种：（1）日负荷曲线，以全日小时数为横坐标，以负荷值为纵坐标绘制而成的曲 线。（2）日平均负荷曲线，以考核的天数为横坐标，以每天的平均负荷为纵坐标而绘制的负荷

9、曲线。（3）负荷持续曲线，表示某一段时间段内，负荷大小和持续时间的关系，按 负荷的大小顺序排列而绘制的曲线。（4）年负荷曲线，以全年的时间（有的以日为单位，有的以月为单位）为横 坐标，以考核时间段的负荷为纵坐标绘制的曲线。年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏日负荷曲线；（b）冬日负荷曲线；（c）年负荷持续时间曲线日有功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线b）绘成梯形的负荷曲线2、负荷率负荷率是指在规定时间（日，月，年）内的平均负荷与最大负荷之比的百分数（21）K = 土 x 100%f Pmax式中Kf日负荷率；Pav日平均负荷，KW；Pmax日最大负荷，KW。3、用电负荷特征由于电力客户的用电随意性大

10、，因而用电负荷会随着时间经常地发生变化。 掌握用电负荷的变化规律，对电力系统来讲，可以根据用电负荷的变化有针对性 地进行负荷调整，做到安全、稳定、经济地运行；对客户来讲，可充分发挥每千 瓦时电能的效益。在我国国民经济结构中，除个别地区外，工业用电负荷在整 个用电负荷中比重居首位；农村排灌、农副业、水利业用电关系到人民生活的衣、 食问题；城乡居民生活用电关系到广大人民生活质量问题。因此，对用电负荷的 特征只针对这三类用电负荷进行讨论。具体分为以下几类：工业用电负荷特性的 特征包括：年负荷变化、季负荷变化、月负荷变化、年负荷变化；农业用电负荷 特性包括：受季节影响较大、受气候影响较大、用电负荷不稳

11、定、农副加工用电 季节性影响同样明显、设备最大负荷利用小时较低，通常不超过2000h、负荷密 度小，分布不均匀、功率因数低、全国农电发展不平衡，用电负荷构成变化大， 农电复合增长快；城乡居民生活用电负荷特性包括：在一日内变化大、季节变化 对居民用电负荷的影响大；还有邮电通信用电负荷特点与城市高层建筑用电负荷 特点。（三）负荷计算的意义负荷计算的意义：计算负荷是确定供电线路导线截面、变压器容量、开关 电器以及互感器等的额定参数的重要依据。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。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、

12、电气设备、导线截 面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定的是否正确 合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器 和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将 使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁， 以全发生事故。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统 安全、经济运行的必要手段。三、计算负荷（一）计算负荷定义通常按发热条件选择供电系统元件时需要计算的负荷功率或负荷电流，称 为计算负荷。计算负荷包括四个物理量，即有功计算负荷Pjs、无功计算负荷Qjs、 视在计算负荷Sjs

13、和计算电流Ijs，其计算步骤：先计算用电设备开始，然后计算变电站（变压器）、高压供电线路及总降压变电站（或配电站）等的负荷。（二）负荷计算的方法负荷计算的方法有：需要系数法、二项式法、利用系数法、形状系数法、附 加系数法。确定计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法两种。需要系 数法比较简便因而广泛使用。1、需要系数法用需要系数法确定计算负荷比较简单，对于工厂而言，是目前确定客户车间 变电站和全厂变电站负荷的主要方法。在需要确定的计算负荷中，四个物理量之间的关系为：Qjs = Pjs（31）S = JP2 + Q 2c PS =Js或js cos中Pjs或y半河式中cos功率因数；tg一功

14、率因数角甲的正切值；Pjs一有功计算负荷:Qjs一无功计算负荷Sjs一视在计算负荷:Ijs一计算电流，A；un一三项用电设备的额定电压。2、二项式系数法（32）（33）（34）（35）KW；Kvar；KVA；在确定连接设备台数不太多的车间干线或支干线的计算负荷时，由于其中大 功率设备对电力负荷变化影响很大，为了反映这种变化，可采用二项式系数法。 二项式系数法的基本计算公式为：Pjs = bPN + cpN 口（36）式中c、b一二项式系数；PN一改组所有用电设备的总额定功率，KW；bPN用电设备组的平均负荷，KW；PDn该组中n台功率最大的用电设备的总额定功率，KW；cPDN表示用电设备组中n

15、台容量最大的设备运行时的附加负荷，KW。不同工业制的不同类用电设备，取用大功率设备的数量n应有所不用。一般 规定：金属切割机床采用n=5；反复短时工作制采用n=3；加热炉采用n=2；电 焊设备采用n=1.当用电设备组只有一两台设备时，可认为Pjs=PN（即取b=1，c=0），相应 地cos9也应适当取大一些。二项式系数法适用于确定设备台数较少，且各台之间容量大小相差悬殊的低 压分支线和干线的计算负荷。四、工厂的计算负荷（一）设备容量的确定1、用电设备分类用电设备按其工作性质分为以下三类。第一类为长时工作制用电设备，只使用时间较长或持续工作的用电设备。第二类为短时工作制用电设备，指工作时间甚短而

16、停歇时间相当长的用电设 备。第三类为反复短时工作制用电负荷，指时而工作、时而停歇，如此反复运行 的用电设备。对于第三类反复短时工作制用电设备，为表征其反复短时的特点，通常用暂 载率来描述。其计算公式为工作时间 七(41) = X 100%工作周期tg + tt式中E 一暂载率；tg每周期的工作时间，min； tt一每周期的停歇时间，min。2、设备容量确定设备容量一般是指用电设备的额定输出功率，用PN或sn表示。对一般电动 机来说，PN是指是铭牌容量。反复短时工作制电动机容量的确定。其设备容量PN是指暂载率E 25=25%时的额定容量。如E值不为25%，则可按下式进行换算，使其变为25%时的额

17、定 容量，其计算公式为Pn = d 2即.PN（42）v 25式中EN给定的设备暂载率（换算前的）；PN暂载率E =E N时的额定设备容量，KW。电焊变压器容量的确定。其设备容量，是指E =100%时的额定容量。当E尹00%时应进行换算，换算公式为（43）（44）Sn 二 3s 二即S N ，8 N 、 NM 。 -一 -一 10 Syos = js SyosL 100或P次 N式中sn一换算前的铭牌额定容量；Cos9与SN相对应的功率因数。（二）需要系数法计算负荷1、成组用电设备的计算负荷。工作性质相同的一组用电设备有很多台，其 中有的设备满载运行，有的设备轻载或空载运行，还有的设备处于备用

18、或检修状 态，该组用电设备的计算负荷Pjs总是比其额定容量的总和PN要小得多。因此， 在确定计算负荷时，需要将该组设备的总容量或总功率进行换算，计算公式为八 KK-（45）Pjs =门、PNX式中Ko同时系数，表示在最大负荷时某组工作着的用电设备容量与接于 线路中该组全部用电设备总容量的比值；Kf一负荷系数，表示在最大负荷时某组工作着的用电设备实际所需的 功率与其设备总容量的比值；nN一用电设备效率；nx一线路效率；PN接于线路中一组用电设备的总容量（总功率），KW。通常只是通过实测，将所有影响计算负荷的许多因素归并成一个系数，称之 为需要系数。Pjs 二 KxPNX（46）式中Pjs该组用电

19、设备的有功计算负荷，KW；Kx该组用电设备的需要系数；PN厂该组用电设备的总容量，KW。2、车间（多组）用电设备的计算负荷。对于多组用电设备，由于各组需要 系数不尽相同，各组最大负荷出现的时间也不相同，因此，在确定多组用电设备 的计算负荷时，除了将各组计算负荷累加之外，还必须乘以一个同时使用系数 Kop、Koq。其计算公式为 TOC o 1-5 h z P广 Kp 2（PJS）i = Kop 软皿（47）i=i1i=iQs = Koq 罗（Fjstg = Koq 罗（Kx%tg）（48）i=11i=1式中Kop一有功计算负荷的同时使用系数；Koq一无功计算负荷的同时使用系数。表41同时使用系数应用范围KZ确定车间变电所低压线路最大负荷冷加工车间0.70.8热加工车间0.70.9动力站0.81.0确定配电所母线的最大负荷负荷小于5000kW0.91.0计算负荷小于500010000kW0.85计算负荷大于10000kW0.8（三）二项式系数法计算负荷多组用电设备的计算负荷。对于干线或低压母线上拥有不同类的多组用电 设备的计算负荷的确定，同样应考虑各组用电设备最大负荷不同时出现的因素。 因此在确定干线上总计算负荷时，只能在各组用电设备中取其中一组最大的附加 负荷cPN，再加上所有设备的平均负荷bPN，得出总的有功和无功计算负荷。其计 算式为（49）PJS =曾N1