工厂电力能源负荷及其计算培训讲义

第2章工厂电力负荷及其计算主要内容工厂电力负荷与负荷曲线三相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算尖峰电流及其计算重点、难点了解：•工厂电力负荷与负荷曲线相关概念理解：尖峰电流及其计算掌握：•三相用电设备组计算负荷的确定-----需要系数法•单相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算---逐级计算法重点：三相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算难点2.1工厂电力负荷与负荷曲线2.1.1负荷分级与可靠性要求

按GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定,根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：

一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；将在政治、经济上造成重大损失。双独立电源供电一级负荷中特别重要的负荷，还须增设应急电源。常用的应急电源有：1)独立于正常电源的发电机组；2)供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；3)蓄电池；4)干电池。二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成重大损失。两回路供电或专用电源供电（一根架空线或两条电缆）三级负荷：不重要的一般负荷。单电源电力负荷(电力负载):用电设备和用户耗用的功率和电流大小。(或耗用电能的用电设备和用户)。

2.1.2工厂常用的用电设备及工作制1.生产加工机械的拖动设备

2．电焊和电镀设备

3．电热设备4．照明设备

连续运行工作制：短时运行工作制：断续周期工作制：是指工作时间较长，连续运行的用电设备。>1~2h是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。半小时以下。是指有规律性的时而工作、时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。周期不超过10分，如：通风机、压缩机、各种电炉、机床、照明等如吊车用电动机、电焊用变压器等。如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装置等）、水闸用电机等。用电设备的工作制可分为：周期性工作，运行时温度达不到允许温升，停止时降不到环境温度，但从长时看可达到允许温升为表征其断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率（FC）表示：式中——工作时间；——停歇时间；——整个周期时间，不应超过10min.生产加工机械的拖动设备是机械加工类工厂的主要用电设备，也是工厂电力负荷的主要组成部分，可分为机床设备和起重运输设备两种：

机床设备:工厂金属切削和金属压力加工的主要设备，这些设备的动力，一般都由异步电动机供给，根据工件加工需要，有的机床上可能有几台甚至十几台电动机，这些电动机一般都要求能长期连续工作，电动机的总功率可以从几百瓦到几十千瓦不等。

起重运输设备:是工厂中起吊和搬运物料、运输客货的重要工具

空压机、通风机、水泵等也是工厂常用的辅助设备，它们的动力都由异步电动机供给，工作方式属于长期连续工作方式，设备的容量可以从几千瓦到几十千瓦，单台设备的功率因数在0.8以上。电焊设备是车辆、锅炉、机床等制造厂的主要用电设备，在中小型机械类工厂中通常只作为辅助加工设备，负荷量不会太大。

电焊:包括1)利用电弧的高温进行焊接的电弧焊;2)利用电流通过金属连接处产生的电阻高温进行焊接的电阻焊（接触焊）;3)利用电流通过熔化焊剂产生的热能进行焊接的电渣焊等。

电焊机的工作特点是：

1.工作方式呈一定的周期性，工作时间和停歇时间相互交替。2.功率较大，380V单台电焊机功率可达400kVA，三相电焊机功率最大的可达1000kVA以上。3.功率因数很低，电弧焊机的功率因数为0.3～0.35，电阻焊机的功率因数为0.4～0.85。4.一般电焊机的配置不稳定，经常移动。电镀设备

电镀的作用是防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。另外，塑料、陶瓷等非金属零件表面，经过适当处理形成导电层后，也可以进行电镀。电镀设备的工作特点是：1.工作方式是长期连续工作的。2.供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。3.容量较大，功率从几十千瓦到几百千瓦，功率因数较低，为0.4～0.62。电热设备按其加热原理和工作特点可分为：电阻加热炉电弧炉感应炉其他加热设备用于各种零件的热处理；用于矿石熔炼、金属熔炼；用于熔炼和金属材料热处理；包括红外线加热设备、微波加热设备和等离子加热设备等。中小型机械类工厂的电热设备一般较简单。电热设备的工作特点是：1.工作方式为长期连续工作方式。2.电力装置一般属二级或三级负荷。3.功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。照明设备

电气照明:是工厂供电的重要组成部分，合理的照明设计和照明设备的选用是工作场所得到良好的照明环境的保证。常用的照明灯具有：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。照明设备的工作特点：1.工作方式属长期连续工作方式。2.除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其他类型的灯具功率因数均较低。3.照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。4.照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。工厂用电负荷的分类序号车间用电设备负荷级别1金属加工车间价格昂贵、作用重大、稀有的大型数控机床一级价格贵、作用大、数量多的数控机床二级2铸造车间冲天炉鼓风机、30t及以上的浇铸起重机二级3热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵二级4锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机二级5电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线二级6模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机二级7层压制品车间压塑料机及供热锅炉二级8线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备二级9空压站单台60m3/min以上空压机二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵二级离心式压缩机润滑油泵一级2.1.3负荷曲线的基本概念负荷曲线电力负荷随时间变化的曲线。反映用电过程用电高峰和低谷。负荷曲线分类：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；按负荷变动的时间分，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和梯形负荷曲线，日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。一、日负荷曲线：负荷在一昼夜间（0-24h）变化情况。制作：（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。（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2-1日有功负荷曲线a)依点连成的负荷曲线b)依点绘成梯形的负荷曲线

二、持续负荷曲线

年负荷曲线两种:年运行负荷曲线年持续负荷曲线。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：其绘制，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。年持续负荷曲线绘制方法如图2-2所示。图2-2是南方某厂的年负荷曲线，图中P2在年负荷曲线上所占的时间计算为

T2=200t2+165t2，。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核定。北方：冬季200天，夏季165天南方：夏季200天，冬季165天图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）年负荷持续时间曲线是按全年每日的最大负荷（通常取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的.三.年每日最大负荷曲线日期（日/月）Pmax1/131/12同行业、同规模的企业，负荷曲线相似，可从已建好的企业了解其最大负荷、用电量等参数。可以从中获得一些对设计和运行有用的资料。因此负荷曲线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说，都是很必要的。2.1.4与负荷曲线和负荷计算有关的物理量1）年最大负荷(半小时最大负荷P30)年负荷曲线中最大负荷。即全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的30分钟的平均功率Pmax

年最大负荷持续运行Tmax所消耗的电能，恰等于全年实际消耗电能。

Tmax称为年最大负荷利用小时。图2-4年最大负荷和年最大负荷利用小时Wa为年实际消耗的电能量。

Tmax年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与工厂的生产班制有明显的关系2）平均负荷电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率。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：3）负荷系数年平均负荷与年最大负荷的比值。图2-4

年平均负荷

（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α表示有功负荷系数，用β表示无功负荷系数。一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82注意：对单个用电设备或用电设备组，有：

2.2计算负荷的确定要保证供电系统安全可靠的工作，实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。负荷计算目的求计算负荷的这项工作称为负荷计算。负荷计算的内容求计算负荷-----选择变压器、开关电器等求尖峰电流-----校验电压波动和选择保护电器求一、二级负荷------确定备用电源或应急电源求季节性负荷-----确定变压器台数和经济运行方式计算目的:为了正确的选择线路的导线截面、变压器的容量、开关电器、互感器等设备的额定参数。继电保护装置整定，运行方式的确定。

负荷计算目的：主要是确定“计算负荷”，常用方法：1、单位产品耗电法2、利用系数法3、二项式系数法：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，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。4、需要系数法------重点掌握。需要系数法比较简便，使用广泛。因该系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，故适用于变配电所的负荷计算。计算负荷

根据发热条件确定导体或设备的假想的负荷称为计算负荷。（即持续30分钟的负荷，可使导体达到稳定温升）

“计算负荷”通常用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。单位产品耗电法1）已知单位产品耗电a（可查手册），又知道工厂年产量A。则可估算工厂年耗电量。2）利用系数法利用系数

附加系数例如：汽车厂每生产一辆汽车耗电量为0.5kw，年产10万辆，该厂年最大负荷为50000kw2.2.1需要系数法一、需要系数是计算负荷与设备总的额定负荷比值。为什么计算负荷不能用额定负荷，而要考虑需要系数呢？所有设备，工作方式不同，设备发热不同，所有设备不一定同时工作，不都满负荷，设备有损耗----效率，线路有损耗，因此，其消耗的功率不是额定值。需要系数需要系数的物理意义需要系数考虑了以下的主要因素：式中——同时使用系数，为在最大负荷工作班工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备容量之比；——负荷系数，表示工作着的用电设备实际所需功率与全部用电设备投入容量之比；——线路效率；

——用电设备在实际运行时的效率。考虑上述影响用一综合系数来表示。查手册附表1二、设备容量的确定连续运行工作制短时运行工作制断续周期工作制在参与负荷计算时，从发热的观点看，需将铭牌功率按上式换算统一规定的负荷持续率下的功率：对于起重机换算到=25%对于电焊机换算到=100%式中——名牌负荷持续率；——换算前铭牌额定功率，单位为KW。2.2.2三相计算负荷的确定单台设备成组多组

查附表1PQS的取值对车间干线取对低压母线由用电设备组计算负荷直接相加来计算由车间干线计算负荷直接相加来计算例题某机修车间380V线路，接有金属冷加工机床用电动机7.5KW1台，5KW电动机2台，3.5KW电动机7台；通风机7.5KW2台，5KW电动机7台；非连锁的运输机械5KW电动机2台，3.5KW电动机4台，求各用电设备组和低压干线上总计算负荷。解(1)查表可得冷加工机床Kd=0.16cos=0.5tg=1.73通风机Kd=0.75cos=0.8tg=0.75运输机械Kd=0.6cos=0.75tg=0.88(2)计算负荷冷加工机床通风机运输机械(3)低压干线解:(1)冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar例2-3一机修车间的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K∑p、K∑q均为0.9）。(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：由负荷曲线平均负荷大容量电机起动产生的冲击负荷2.2.3二项式法

(1)单组用电设备的计算负荷式中，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;当用电设备组的设备总台数n＜2x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；tgφ为设备功率因数角的正切值。(2)多组用电设备的计算负荷式中，（bPe∑）i为各用电设备组的平均功率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；

tgφmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。解:求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx

（１）金属切削机床电动机组查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，x=5，则

(bPe∑)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW

例2-3试用二项式法来确定一机修车间的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.（２）通风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75，n=2＜2x，取x2=n/2=1，则

(bPe∑)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25×1.2=0.3kW（３）

电阻炉(bPe∑)3=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+1.56+2)+10.08=20.64kW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。Qc=∑（bPe∑tgφ）i+（cPx）tgφ1

=(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar2.3单相设备计算负荷的确定企业也有单相负荷，如电焊机、电热器、电炉、电灯等。2.3.1单相设备计算负荷的确定方法当单相设备总容量小于三相总负荷15%时，单相负荷就看成三相负荷，直接加；当单相设备总容量大于三相总负荷15%，则应将单相设备容量换算成三相容量，再与三相负荷相加；2.3.2单相负荷换算成三相负荷有三种情况1)单相设备接相电压2)单相设备接线电压只有一台单相设备三相都有单相设备当当时当时3)单相设备有接相电压，有接线电压也可近似为三倍最大相负荷单相设备有接相电压，有接线电压步骤：（1）线—相折算。（2）各相相加。（3）最大相乘以3。线—相折算公式有功功率无功功率PABP’AP’BA相B相A相B相功率换算系数相间负荷换算为相负荷的功率换算系数功率换算系数负荷功率因数0.350.40.50.60.70.80.91.0pAB-ApBC-BpCA-C1.271.171.00.890.80.720.640.5pAB-BpBC-CpCA-A-0.27-0.1700.110.20.280.360.5qAB-AqBC-BqCA-C1.050.860.580.380.220.09-0.05-0.29qAB-BqBC-CqCA-A1.631.441.160.960.80.670.530.29例题如图示220/380V线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10KW接于A相，1台30KW接于B相，1台20KW接于C相，另有380V单相对焊机4台，其中2台14KW（e=60%）接于AB相，1台20KW（e=60%）接于BC相，1台30KW（e=60%）接于CA相，试求线路的计算负荷。图2-7例2-5的电路分析：有接相电压，有接线电压，因此应先将线折算为相，各相相加，最大相乘3解1）电热箱各相计算负荷查附表1各相计算负荷2）对焊机的各相计算负荷由于对焊机是短时重复工作制，应将对焊机的容量换算到100%负载持续率。所以，查需要系数查表2-3有功计算负荷无功计算负荷3）各相总计算负荷最大相4）总的等效三相负荷2.4工厂计算负荷及年耗电量计算2.4.1工厂供电系统的功率损耗2.4.1.1线路损耗(补充)有功损耗RWL线路电阻无功损耗XWL线路阻抗2.4.1.2变压器的损耗(补充)有功损耗无功损耗变压器技术参数见附录表5,P370变压器功率损耗近似计算2.4.1.3工厂计算负荷的确定(一)按需要系数法确定工厂计算负荷将全厂用电设备的总容量Pe（不计备用设备容量）乘上一个需要系数Kd，即得全厂的有功计算负荷，即全厂的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流，可分别按式(2-11)、式(2-12)和式(2-13)计算。(二)按年产量估算工厂计算负荷将工厂年产量A乘上单位产品耗电量

，就可得到工厂全年耗电量在求得工厂的年耗电量Wα后，除以工厂的年最大负荷利用小时Tmax，就可求出工厂的有功计算负荷其他计算负荷Q30、S30和I30的计算，与上述需要系数法相同。

(三)按逐级计算法确定工厂计算负荷⑴P305应为其所有出线上的计算负荷P306等之和，再乘上同时系数K。⑵

P304要考虑线路WL2的损耗，因此P304=P305+PWL2⑶P303由P304等几条干线上计算负荷之和乘以一个同时系数K而得。⑷P302还要考虑变压器的损耗，因此P302=P303+PT+PWL1。⑸P301由P302等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数K而得。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。2.4.2无功功率补偿2.4.2.1功率因数2.4.2.2提高功率因数意义可减小功率损耗可减小电压损耗可提高电力系统的供电能力降低成本《供电营业规则》规定：COSφ大于等于0.9奖，低于此值罚。PSQ2.4.2.3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：瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时的功率因数自然功率因数总的功率因数工厂的功率因数计算1)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2)平均功率因数某一规定时间段内功率因数的平均值3)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我国供电企业每月向用户计取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低进行调整。如果平均功率因数高于规定值，可减收电费；而低于规定值，则要加收电费，以鼓励用户积极设法提高功率因数，降低电能损耗。

《供电营业规则》规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力企业，功率因数为0.85以上。”并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即为最大负荷时功率因数。无功功率补偿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。4)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5)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2.4.2.4提高功率因数的方法1、提高负荷的自然功率因数：

1）正确的选择、合理的使用电动机和变压器。尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。2）更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的设备采用同步电动机，使其工作在过激状态。2、人工补偿提高功率因数

当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。

2.4.2.5电容器的选择电容器无功容量的计算图电容器（柜）台数的确定需电容器台数：每相所需电容器台数：取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。QC图2-9功率因数提高与无功功率、视在功率变化的关系(2-42)或(2-43)补偿容量和补偿后计算负荷的计算补偿容量的计算补偿后计算负荷的计算总的无功计算负荷补偿后的视在计算负荷总的有功计算负荷P30不变在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在负荷减小，从而可使变电所主变压器容量选得小一些，一是可降低变电所的初投资，二是可减少工厂的电费开支.因为我国供电企业对工业用户是实行的“两部电费制”：一是基本电费:按所装设的主变压器容量来计费，规定每月按kVA容量大小交纳电费，容量越大，交纳的电费也越多，容量减小了，交纳的电费就减少了。二是电能电费，按每月实际耗用的电能kW•h来计算电费，并且要根据月平均功率因数的高低乘一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定值的，可减交一定百分率的电费。由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本身也是有一定经济实惠的并联电容器的补偿方式单独就地补偿方式：

优点：补偿范围大，补偿效果最好缺点：投资大，利用率低。适用经常运转而容量大的感性用电设备。低压分组补偿方式：优点：补偿范围较大，补偿效果较好适用：车间变电所。工厂广泛采用。高压集中补偿方式：优点：初期投资少，便于集中管理，利用率高。缺点：补偿效果差适用对象：6～10kV大中型工厂采用补偿方式并联电容器的型号并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意义如下：□

□□□─□─□─□□│││││││└─R—内有熔丝；TH—湿热型││││││└───W—户外型；无标记—户内型│││││└─────相数：1—单相；3—三相││││└───────标称容量（kvar）│││└─────────额定电压（kV）││└─────固体介质：F—纸薄膜复合；M—全聚丙烯薄膜；无标记—全电容纸│└─────────────液体介质：Y—矿物油；W—十二烷基苯；G—苯甲基硅油；F—二芳基乙烷；B—异丙基联苯└───────────────电容器类别：B—并联电容器例如：BW0.4-12-1型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为0.4kV、容量为12kvar。电容器的联接方式①三角形接法：优点：1）经济2）断线仍有补偿，只是减少缺点：击穿时造成两相短路，易引起电容器爆炸。②星形接法：优点：击穿时，电流较小，较安全。缺点：经济性差断线后没有补偿10kv设计规范：高压电容器宜接成中点不接地星形，容量较小时（450kvar）接三角形低压电容器接三角形。电容器运行维护

变配电所停电，应切除电容器，以免来电时，母线电压过高；

高压电容器放电时间不小于5min，低压放电不小于1min。残压50V以下。

电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。

检修时，切除电容器后应用短接导线使其放电；

1000V以上的电容器应采用电压互感器放电。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

cosφ1=590.25/800=0.74

变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）△PT=0.015Sc=0.015×800=12kW△QT=0.06Sc=0.06×800=48kvar

变电所高压侧总的计算负荷为

Pc2=Pc1+△PT=590.25+12=602.25kW

Qc2=Qc1+△QT=540+48=588kvar变电所高压侧的功率因数为

cosφ=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0.92，来计算需补偿的容量

Qcc=Pc1（tgφ1–tgφ2）

=590.25×（tgarccos0.74－tgarccos0.92）

=285.03kvar查附录表2选BW0.4–14–1型电容器，需要的个数为

n=285.03/14=21个实际补偿容量为Qcc=21×14=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 △S=841.7–663.84=177.86kVA

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cosφ＇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。2.4.3工厂年电能消耗量计算年有功电能消耗量年无功电能消耗量举例某煤矿企业主要设备布置如图所示，负荷大小及电压见负荷统计表。要求设计变电所，向所有设备供电。压风机房10kv,250kw,380v,70kw副提升机10kv,550kw，380v,30kw主提升机10kv,800kw，380v,80kw下井10kv1500kw锅炉房380v,70kw办公楼380v,10kw机修厂380v,175kw矸石山380v,60kw通风机10kv，580kw生产系统380v，270kw总降压变电所中压线路低压线路电源高压线路建立负荷统计表----逐级计算由设备布置和电压可画出供电图负荷统计表主井提升副井提升通风机压风机下井机修厂10kv35/10kv10/0.4kv10/0.4kv收集资料时将统计的负荷列表查需要系数表用需要系数法计算无功功率补偿电容器台数线路损耗若电源为95mm2的架空线全厂总计算负荷P=3285.3kwQ=2087.1kvarS=3892.2kva2.5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1~2秒的短时最大负荷电流。原因: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、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。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；（Ist－IN）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n–1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.7-1；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。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=10A，

Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。解：

Ist1–IN1=35–5=30AIst2–IN2=16–4=12AIst3–IN3=Kst3IN3–IN3=3×10–10=20A可见，（Ist–IN）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本章小结了解负荷计算的相关概念，如计算负荷、年最大负荷、年最大负荷利用小时等。掌握计算负荷的计算-------需要系数法掌握工厂计算负荷的确定负荷统计表-----逐级计算法无功补偿例2-4

某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW（ε=100%）3台接于AB相，20kW（ε=100%）2台接于BC相，46kW（ε=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。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，cosφ=1，tgφ=0，因此只要计算有功计算负荷

A相PcA1=KdPeA=0.7×20×2=28kWB相PcB1=KdPeB=0.7×(30×1+20×1)=35kWC相PcC1=KdPeC=0.7×(10×3+20×1)=35kW2.对焊机的各相计算负荷

查附录表1得Kd=0.35，cosφ=0.7，tgφ=1.02

查表2-4得

cosφ=0.7时pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2

qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8先将接于CA相的46kW（ε=60%）换算至ε=100%的设备容量，即

（1）各相的设备容量为A相PeA=pAB-APAB+pCA-APCA

=0.8×14×3+0.2×35.63=40.73kWQeA=qAB-APAB+qCA-APCA=0.22×14×3+0.8×35.63=37.74kvarB相PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB

=0.8×20×2+0.2×14×3=40.4kWQeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB

=0.22×20×2+0.8×14×3=42.4kvarC相PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC

=0.8×35.63+0.2×20×2=36.5kW

QeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC

=0.22×35.63+­­0.8×20×2=39.84kvar（2）各相的计算负荷为A相PcA2=KdPeA=0.35×40.73=14.26kW

QcA2=KdQeA=0.35×37.74=13.21kvarB相PcB2=KdPeB=0.35×40.4=14.14kWQcB2=KdQeB=0.35×42.4=14.84kvarC相PcC2=KdPeC=0.35×36.5=12.78kW

QcC2=KdQeC=0.35×39.84=13.94kvar3.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）=40.15kWQcA=K∑（QcA1+QcA2）

=0.95×（0+13.21）=12.55kvarB相PcB=K∑（PcB1+PcB2）

=0.95×（35+14.14）=46.68kWQcB=K∑（QcB1+QcB2）

=0.95×（0+14.84）=14.10kvar第二章复习思考题

2-1电力负荷按重要程度分哪几级？各级负荷对供电电源有什么要求？

2-2工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性?2-3什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数?2-4什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?2-5确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合?2-6在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时,可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别相加来求得?为什么?应如何正确计算?2-7在接有单相用电设备的三相线路中，什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法来确定计算负荷?2-8什么叫平均功率因数和最大功率因数?各如何计算?各有何用途?2-9为什么要进行无功功率补偿?如何确定其补偿容量?2-10什么叫尖峰电流?如何计算单台和多台设备的尖峰电流?第二章习题

2-1某大批生产的机械加工车间，拥有金属切削机床电动机容量共800kW，通风机容量共56kW，线路电压为380V。试分别确定各组和车间的计算负荷、、和。

2-2某机修车间，拥有冷加工机床52台，共200kW；行车1台，共5.1kW(ε

=15%)；通风机4台，共5kW；点焊机3台，共10.5kW(ε

=65%)。车间采用220/380V三相四线制（TN-C系统）配电。试确定该车间的计算负荷、、和。

2-3有一380V三相线路，供电给35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较大容量的电动机有7.5kW1台，4kW3台，3kW12台。试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷、、和。

2-4某实验室拟装设5台220V单相加热器，其中1kW的3台，3kW的2台。试合理分配上列各加热器于220/380V线路上，并求其计算负荷、、和。

2-5某220/380V线路上，接有如表2-5所列的用电设备。试确定该线路的计算负荷、、和。表2-5习题2-5的负荷资料

2-6某厂变电所装有一台630kVA变压器，其二次侧(380V)的有功计算负荷为420kW，无功计算负荷为350kvar。试求此变电所一次侧（10kV）的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未达到0.9，问此变电所低压母线上应装设多大并联电容器的容量才能达到要求?4.5kW6kW3kW10.3kVA(ε=50％)17kVA(ε=100％)21kVA(ε=65％)单台设备容量112211设备台数CBACABCAB接入相序220V电热箱380V单头手动弧焊机设备名称

2-7某电器开关厂(一班制生产)共有用电设备5840kW。试估算该厂的计算负荷、、及其年有功电能消耗量和年无功电能消耗量。

2-8某厂的有功计算负荷为2400kW，功率因数为0.65。现拟在工厂变电所10kV母线上装设BWF10.5-30-1型并联电容器，使功率因数提高到0.9。问需装设多少个并联电容器？装设了并联电容器以后，该厂的视在计算负荷为多少？比未装设前视在计算负荷减少了多少？

2-9某车间有一条380V线路供电给表2-6所列5台交流电动机。试计算该线路的计算电流和尖峰电流。（提示：计算电流在此可近似地按下式计算：，式中建议取为0.9。）1403416322766.3起动电流/A206.13032.410.2额定电流/AM5M4M3M2M1电动机参数表2-6习题2-9的负荷资料4、解：5台单相电阻炉，在三相电路上的分配方案A相1台3KWB相1台3KWC相3台1KW查表4.1取Kd=10.7cosφ=1.0tanφ=0Pe=3×2+1×3=9KWP30=Kd*Pe=0.7×9=6.3KWQ3=P30·tanφS30=P30/cosφ0S30=P30/cosφ==6.3KV.AI30===9.57A《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标