工厂电力负荷及计

工厂电力负荷及计算3.2工厂电力负荷的计算3.2.1计算负荷及设备容量1.计算负荷的概念根据用电设备的安装容量，采用一定的计算方法得出的负荷，称为计算负荷。计算负荷是一个假想负荷，其热效应和实际负荷产生的热效应相等。

如以计算负荷连续运行，根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆其发热温度不会超过允许值。

导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3～4)τ，τ为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体，其τ≥10min。因此，载流导体大约经30min后可达到稳定温升值，计算负荷也就是半小时最大负荷。分别用P30、Q30、S30和I30表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。计算负荷是分析和设计供电系统的基础，是选择供电系统导线、变压器、开关电器等设备的依据。如计算负荷过大，则将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。因此，

正确确定计算负荷意义重大。

2.设备容量的确定采用需要系数法确定计算负荷时，首先要知道设备的容量Pe。设备容量与设备的工作制有关，设备容量不一定就是设备铭牌上所标定的额定容量。因此，当统计设备的安装容量时，不能将铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质将用电设备分组，再将不同负荷持续率下的额定功率换算为统一持续率下的功率，这就是设备容量。1）长期连续运行工作制采用长期连续运行工作制的设备工作时间长，连续运行，绝大多数用电设备都属于这一类设备，

如风机、泵类、机床、

照明等。

这类设备的设备容量就是设备铭牌上的额定容量。

2）短时运行工作制采用短时运行工作制的设备工作时间短，停歇时间长，如船闸电动机、机床中的辅助电动机等，其设备容量按铭牌额定容量计算。3）断续周期工作制继续周期工作制也称反复短时工作制，采用这种工作制的设备时而工作，时而停歇，反复运行，如吊车用电动机、电焊机等，其设备容量是将所有设备在不同负载持续率下的铭牌额定容量换算到一个统一的负荷持续率下的功率之和。断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，

换算要求如下：

(1)电焊机组要求统一换算到ε=100％，换算后的设备容量为

（3.2.1）

即

式中:PN、SN为吊车电动机的铭牌容量；εN为与铭牌容量对应的负荷持续率(计算中用小数)；ε100为其值为100%的负荷持续率（计算中用1）；cosφ为铭牌规定的功率因数。（2）

吊车电动机组要求统一换算到ε=25％，

换算后的设备容量为

（3.2.2）

式中:PN为吊车电动机的铭牌容量；εN为与铭牌容量对应的负荷持续率；

ε25为其值为25%的负荷持续率（计算中用0.25）。

3.2.2按需要系数法确定计算负荷1.三相用电设备组计算负荷的确定用电设备组是由工艺性质相同、需要系数相近的用电设备合并组成的。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，

其基本公式为

（3.2.3）

Kd为需要系数，反映用电设备组中投入运行的设备性质、容量、线路损耗、设备效率及操作人员的技能等诸多因素，是一个综合系数。不同用电设备组的Kd值列于表3.2.1中。用电设备组设备台数较少时，Kd值适当取大些，如只有1～2台设备时，取Kd＝1。当只有一台电动机时，P30=PN/η,PN为电动机额定容量，η为电动机的效率。Pe为用电设备组中各设备容量之和（不包括备用设备）。

在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。无功计算负荷为

（3.2.4）

式中：tanφ为对应于用电设备组cosφ的正切值。视在计算负荷为

（3.2.5）

式中：cosφ为用电设备组的平均功率因数。

计算电流为为（3.2.6）式中:UN为用电设备备组的额定定电压。负荷计算中中常用的单单位：有功功功率为““千瓦”(kW)，，无功功率率为“千乏乏”(kvar)，，视在功率率为“千伏伏安”(kVA)，，电流为““安”(A)，电电压为“千千伏”(kV)。2．多组组用电设备备计算负荷荷的确定确定拥有多多组用电设设备的干线线上或车间间变电所低低压母线上上的计算负负荷时，应应考虑各组组用电设备备的最大负负荷不同时时出现的情情况。因此此，在确定定多组用电电设备的计计算负荷时时，应结合合具体情况况对其有功功负荷和无无功负荷分分别计入一一个同时系系数K∑p、K∑q，则计算算负荷为为（3.2.7）以上两式式中的∑∑P30,i和∑Q30,i分别为各各组设备备的有功功和无功功计算负负荷之和和。对车车间干线线取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97；对车车间母线线取K∑p=0.90～0.95，K∑q=0.93～0.97。注意：由由于各组组设备的的功率因因数不一一定相同同，因此此总的视视在计算算负荷和和计算电电流一般般不能用用各组的的视在计计算负荷荷或计算算电流之之和来计计算。此此外，在在计算多多组设备备总的计计算负荷荷时，为为了简化化和统一一，各组组的设备备台数不不论多少少，各组组的计算算负荷均均按供电电设计手手册所列列的计算算系数来来计算，，而不必必考虑设设备台数数少而适适当增大大Kd和cosφ值的问题题。3.确确定全厂厂计算负负荷的方方法1）按按逐级计计算法确确定全厂厂计算负负荷从计算低低压用电电设备的的负荷开开始，逐逐级向电电源方向向计算，，只需需要在每每级配电电点乘以以同时系系数K∑p、K∑q，然后再再考虑变变压器的的功率损损失：（3.2.8）式中， 为变压器高、低压侧计算负荷； 、为变压器有功、无功损耗，按经验估算值为

（3.2.9）最后确定定出工厂厂总计算算负荷。。2）按按不同工工厂的需需要系数数确定全全厂计算算负荷首先确定定全厂总总设备容容量，再再乘以工工厂的需需要系数数Kd，就得到到该厂的的计算负负荷。（3.2.10）其中查有有关工厂厂需要系系数的资资料。3）按年产量量估算工工厂计算算负荷按年产量量估算工工厂计算算负荷为为（3.2.11）式中，M为工厂年年产量；；W为单位产产品耗电电量；TM为工厂年年最大有有功负荷荷利用小小时数，，查有关关资料。。3.2.3工工厂的功功率因数数、无功功补偿及及补偿后后的工厂厂计算负负荷1．工工厂常用用的几种种功率因因数1）瞬瞬时功率率因数瞬时功率率因数可可由功率率因数表表直接测测量，亦亦可由功功率表、、电流流表和电电压表的的读数按按下式求求出（3.2.12）式中:P为功率表表测出的的三相功功率读数数(kW)；I为电流表表测出的的线电流流读数(A)；；U为电压表表测出的的线电压压读数(kV)。瞬时功率率因数只只用来了了解和分分析工厂厂或设备备在生产产过程中中无功功功率的变变化情况况，以便便采取适适当的补补偿措施施。2）平平均功率率因数平均功率率因数亦亦称加权权平均功功率因数数，按下式计计算（3.2.13）式中:Wp为某一时时间内消消耗的有有功电能能，由有有功电度度表读出出；Wq为某一时时间内消消耗的无无功电能能，由无无功电度度表读出出。我国电业业部门每每月向工工业用户户收取电电费，就规定电电费要按按月平均均功率因因数的高高低来调调整。3）最最大负荷荷时的功功率因数数最大负荷荷时的功功率因数数指在年年最大负负荷(即即计算负负荷)时时的功率率因数，，按下式式计算（3.2.14）我国电力力规程规规定：高高压供电电的用户户功率因因数应达达到0.90以以上，其其它电力力用户功功率因数数应为0.85以上；；同时时还规定定，凡功功率因数数未达到到上述规规定的，，应增添添无功补补偿装置置。这这里所指指的功率率因数为为最大负负荷时的的功率因因数。2.无无功功率率补偿达不到规规定的工工厂功率率因数要要求时，，则需要要考虑人人工补偿偿。人工工补偿最最普遍采采用的方方法是并并联电容容器来提提高功率率因数。。要使功率率因数由由cosφ提高到cosφ′，必须须装设的的无功补补偿装置置容量为为（3.2.15）式中，α称为无功功补偿率率，表示示要使1kW的的有功功功率由提提高到所所需要的的无功补补偿容量量kvar值。。在确定了了总的补补偿容量量后，即即可根据据所选并并联电容容器的单单个容量量qC来确定电电容器的的个数，，即（3.2.16）并联电容容器有三三相和单单相之分分。如采采用三相相电容器器组进行行补偿，，其个数数按上述述计算值值取整数数选择，，如采用用单相电电容器进进行补偿偿，其个