工厂电力负荷及其计算

工厂电力负荷及其计算2023/7/121第1页，课件共21页，创作于2023年2月第二节三相用电设备组计算负荷的确定

供电系统要安全可靠运行，电力变压器、开关设备、导线、电缆必须选择合适，因此必须对各环节的电力负荷进行计算。

通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。一、计算负荷基本概念2023/7/122第2页，课件共21页，创作于2023年2月规定取“半小时平均负荷”的原因： 一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为3τ=3×10＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。2023/7/123第3页，课件共21页，创作于2023年2月负荷计算的意义和目的

1、负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。2、计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。

3、正确确定计算负荷意义重大，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。2023/7/124第4页，课件共21页，创作于2023年2月二、需要系数法确定计算负荷负荷计算的方法有

需要系数法比较简便因而广泛使用。需要系数法二项式法利用系数法形状系数法附加系数法2023/7/125第5页，课件共21页，创作于2023年2月需要系数 需要系数考虑了以下的主要因素：式中K——同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；

KL——负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；

ηwl——线路供电效率；

η——用电设备组在实际运行功率时的平均效率。2023/7/126第6页，课件共21页，创作于2023年2月

实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且对一个生产企业或车间来说，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对Kd有影响。所以Kd只能靠测量统计确定,见附录表3~5。上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。

2023/7/127第7页，课件共21页，创作于2023年2月（一）需要系数法基本公式2023/7/128第8页，课件共21页，创作于2023年2月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。

解查附录表1中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得Kd=0.16-0.2（取0.18计算），cosφ=0.5，tgφ=1.73。根据公式（2-10）得：P30=KdPe=0.18×120=21.6kWQ30=P30tgφ=21.6×1.73=37.37kvarS30=P30/cosφ=21.6/0.5=43.2kVA2023/7/129第9页，课件共21页，创作于2023年2月即计算负荷为21.6kW,计算电流为65.6A。或者2023/7/1210第10页，课件共21页，创作于2023年2月tgφ功率因数cosφ最大容量设备台数

二项式系数

需要系数Kd

用电设备组名称

00001.01.01.01.0————

————

————

0.8～10.5～0.70.6～0.81生产厂房、办公室、实验室照明变配电室、仓库照明生活照明室外照明2.292.682.680.40.350.35———

———

———

0.50.350.4自动弧焊变压器单头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器1.331.020.60.7——

——

——

0.350.35点焊机、缝焊机对焊机1.332.680.570.60.350.87———

———

———

0.80.80.9高频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）电弧熔炉0.330.3300.950.951.022—

0.30.3—

0.70.70.70.75～0.80.65～0.750.7自动装料电阻炉非自动装料电阻炉小型电阻炉、干燥箱1.731.730.50.5330.20.30.060.090.1～0.150.15～0.25锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车铸造车间吊车0.880.880.750.75550.20.20.40.60.5～0.60.65～0.7非联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械0.750.850.250.650.7～0.8通风机、水泵、空压机

1.731.731.331.170.50.50.60.6555550.40.50.40.50.140.140.240.260.16～0.20.18～0.250.25～0.30.3～0.35小批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床

ba各用电设备组的需要系数Kd及功率因数

2023/7/1211第11页，课件共21页，创作于2023年2月（二）用电设备额定容量的计算 在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为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的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe表示。2023/7/1212第12页，课件共21页，创作于2023年2月（1）一般连续工作制和短时工作制的设备组容量

（2）断续周期工作制的设备容量①电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到ε＝100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率εN不等于100%时，应进行换算，公式为:2023/7/1213第13页，课件共21页，创作于2023年2月②吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），若其εN不等于25%时应进行换算，公式为:（3）电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ

2023/7/1214第14页，课件共21页，创作于2023年2月（4）照明设备的设备容量①白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）；②荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍（kW）；③高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）；④金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）。2023/7/1215第15页，课件共21页，创作于2023年2月

在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数KΣ，按功率性质分为KΣp和KΣq该系数取值为:对干线车间KΣp取0.85-0.95，KΣq取0.90-0.97；应用范围

KΣ

确定车间变电所低压线路最大负荷

冷加工车间热加工车间动力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0确定配电所母线的最大负荷

负荷小于5000kW

计算负荷小于5000~10000kW

计算负荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8（三）多组用电设备计算负荷确定对低压母线：如果用设备组计算负荷直接相加KΣp取0.80-0.90，KΣq取0.85-0.95；如果用干线计算负荷直接相加取KΣp0.90-0.95，KΣq取0.93-0.97。有时，为方便计算，在保证工程要求的前提下，KΣp和KΣq取一样的值，即KΣ，可按下表取值：2023/7/1216第16页，课件共21页，创作于2023年2月（5）不对称单相负荷的设备容量

当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的15%时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15%时，则设备容量Pe应按三倍最大相负荷的原则进行换算。2023/7/1217第17页，课件共21页，创作于2023年2月例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；另接通风机3台共5kW；电葫芦4个共6kW（=40%）试求计算负荷。解：冷加工电动机组：查附录表1可得Kd=0.16~0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此

P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Q30(1)=P30(1)tanwm=10×1.73=17.3(kvar)S30(1)=P301)/coswm=10/0.5=20(kVA)通风机组：查附录表1可得Kd=0.7~0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此

P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW) Q30(2)=P30(2)tanwm=4×0.75=3(kvar) S30(2)=P30(2)/coswm=4/0.8=5(kVA)2023/7/1218第18页，课件共21页，创作于2023年2月电葫芦：由于是单台设备，可取Kd=1，查附录表1可得cos=0.5，tan=1.73，因此P30(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Q30(3)=P30(3)tanwm=3.79×1.73=6.56(kvar)S30(3)=P30(3)/coswm=3.79/0.5=7.58(kVA)2023/7/1219第19页，课件共21页，创作于2023年2月取同时系数Ｋ∑为0.9，因此总计算负荷为P30(∑)＝Ｋ∑ΣP30=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Q30(∑)＝Ｋ∑ΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)2023/7/1220第20页，课件共21页，创作于2023年2月

为了使人一目了然，便于审核，实际工程设计中常采用计算表格形式，如下表所示。28.9924.1716