工厂供电负荷计算和短路计算

第四章负荷计算和短路计算a)长期连续工作制如通风机、水泵、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等

Pe=PNb)短时工作制如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）以及控制闸门的控制电动机等Pe=PNs)断续周期工作制（反复短时工作制）如电焊机和吊车电动机等用电设备按工作制的分类负荷持续率ε断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率”（dutysysle,又称暂载率）来表征其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用ε表示，即T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；to为工作周期内的停歇时间。断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率）PN是对应于某一额定负荷持续率εN。如果实际运行的负荷持续率ε，则实际容量Pe应按同一周期内等效发热条件进行换算。实际负荷持续率下的功率修正公式吊车机组用电动机要求统一换算到ε=25%电焊机及电焊变压器的设备要求统一换算到ε＝100%金属切削机床...............长期连续工作制电焊机..........................断续周期工作制吊车..............................断续周期工作制例某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA，εN=65%,CosφN=0.5

），车间有吊车1台11kW，εN=25%），试计算此车间的设备容量。

解：（1）金属切削机床的设备安装容量（2）电焊机的设备安装容量（3）吊车的设备安装容量(4)车间的总设备安装容量为：PE=PE1+PE2+PE3=142+16.1+11=169.1KW负荷与负荷曲线电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电源取用的电功率，包括有功功率、无功功率和视在功率。在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化的。电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。负荷曲线曲线所包围的面积为用电负荷为用电决策提供依据曲线分类有多种有功，无功等。梯形，平滑形。工作班、日、周、季度、年负荷曲线，其中日和年负荷曲线最常用。负荷系数

负荷系数也称负荷率，它是表征负荷变化规律的一个参数。

在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比成为负荷系数，并用α、β分别表示有功、无功负荷系数。负荷系数越大，则负荷曲线跃平坦，负荷波动越小。对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，即负荷起伏变动的程度。从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使用户的不平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷系数。下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利用小时数。2．年最大负荷和年最大负荷利用小时数（1）年最大负荷Pmax

年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。（2）年最大负荷利用小时数Tmax

年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行Tmax小时所消耗的电能，恰好等于该用户全年实际消耗的电能。

3.平均负荷Pav

（PP）平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W除以时间t的值，即Pav=W/t

年平均负荷为Pav=Wa/8760

尖峰电流意义：尖峰电流是持续时间为1-2秒的短时最大负荷电流.为了选择熔断器和自动开关、整定继电保护装置，以及检验电动机自启动，必须计算尖峰电流。计算负荷电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和，这是因为：1）并非所有设备都同时投入工作。2）并非所有设备都能工作于额定状态。3）并非所有设备的功率因数都相同。4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。通常我国求计算负荷的日负荷曲线时间间隔∆t取30min。∆t选择与导体的发热时间常数τ有关。中小截面导体的发热时间常数一般在10min左右，而导体达到稳定温升的温升需要(3-4)τ，因此选择30min是合适的。从等效的含义上讲，“半小时最大平均负荷”就是等效负荷即计算负荷。对于筹建中的电力用户，计算负荷则是根据统计规律按照一定的计算方法得到的半小时最大平均负荷的假想值。计算负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的依据。计算负荷根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量确定计算负荷的工作称为负荷计算。计算负荷Pjs,Qjs,Sjs和Ijs负荷计算的方法：需要系数法、二项式法、附加系数法等。其中，需要系数法以其计算简单、适用面广、需要系数数据齐全等特点而被广为应用。需要系数法需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别不大的场合。若用电设备组的设备台数较少时，其计算结果往往偏小。对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以0.9的系数。

需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”（kW），无功功率为“千乏”（kvar），视在功率为“千伏安”（kVA），电流为“A”，电压为“kV”。例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW3台,4kW8台,3kW17台,1.5kW10台。试求其计算负荷。

解：此机床组电动机的总容量为查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得

（取0.2）,,

因此可求得:某机修车间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7.5kW1台,4kW3台,2.2kW7台),通风机2台共3kW,电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。(1).金属切削机床组故

(2).通风机组故(3).电阻炉：查附录表1，取

因此380V线路上的总计算负荷为（取

）例1一车间的380V线路上，接有冷加工金属切削机床电动机35台共98kW；通风机4台共5kW；电炉4台共10kW；行车2台共5.6kW（εN=15%）；电焊机3台共17.5kVA（εN=65%）试求计算负荷。

解：冷加工电动机组：查表可得Kx=0.17~0.2（取0.2），cos

=0.5，tan

=1.73，因此Pca(1)=Kx∑Pe=0.2×98=19.60(kW)Qca(1)=Pca(1)tan

n=19.6×1.73=33.91(kvar)Sca(1)=Pca(1)/cos

n=19.60/0.5=59.58(kVA)

通风机组：查表可得Kx=0.75~0.85（取0.8），cos

=0.8，tan

=0.75，因此

Pca(2)=Kx∑Pe=0.8×5=4(kW) Qca(2)=Pca(2)tan

=4×0.75=3(kvar) Sca(2)=Pca(2)/cos

=4/0.8=5(kVA)3）电炉：查表2-2，cos

=1，Kx＝0.7，因此 Pca(3)=Kx∑Pe=0.7×10.0=7.00(kW) Qca(3)=Pca(3)tanwm=7×0=0.00(kvar) Sca(3)=Pca(3)/coswm=7/1=7.00(kVA)4）行车：cos

=0.8，Kx＝0.8

Pca(4)=Kx∑Pe=0.8×4.34=3.47(kW)Qca(4)=Pca(4)tan

=3.47×0.75=2.6(kvar) Sca(4)=Pca(4)/cos

=3.47/0.8=4.34(kVA)电焊机组：查表2-2，cos

=0.6，Kx＝0.35，因此

Pca(5)=Kx∑Pe=0.35×8.47=2.96(kW) Qca(5)=Pca(5)tan

=2.96×1.33=3.94(kvar) Sca(5)=Pca(5)/cos

=2.96/0.6=4.93(kVA)取同时系数Ｋ∑为0.9，因此总计算负荷为Pca(∑)＝Ｋ∑ΣPca=0.9×（19.6+4++8+3.47+2.96）=34.23(kW) Qca(∑)＝Ｋ∑ΣQca=0.95×（33.91+3+0+2.60+3.94）=41.23(kW)为了使结果一目了然，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。序号用电设

备名称设备容量（kW）计算系数计算负荷

台数容量暂载率KXcosφtanφP（kW）Q（kvar）S（kVA）I（kA）1机床组3598

0.20.51.7319.6033.9539.2059.392通风机组45

0.80.80.754.003.005.007.583电炉组410

0.810.008.000.008.0012.124行车25.60.150.80.80.753.472.604.346.575电焊机317.5kVA0.650.350.61.332.963.954.947.48

同时系数

0.900.95

小

计48118.6

34.2341.3353.6681.3按二项式法确定计算负荷

二项式法的基本公式表示设备组的平均负荷，其中Ps是用电设备组的设备总容量，第二项，表示设备组中n

台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Pn是n台最大容量的设备总容量；b、c为二项式系数。其余的计算负荷Q30、S30和I30的计算，与上述需要系数法的计算相同。

二项式法优点：考虑了用电设备组最大负荷时的平均负荷和其中少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，因此二项式法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。缺点：二项式系数主要只有机械加工工业用电设备组的数据，其他行业的这方面数据尚缺，从而其应用受到一定的局限。例题2-3已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW3台,4kW8台,3kW17台,1.5kW10台。试求其计算负荷。

解：此机床组电动机的总容量为由附录表查得n

台最大容量的设备容量为二项式法Pjs=30.5KW,Qjs=50.29Kvar，Sjs=58.1KV.A,Ijs=88.4A需要系数法：Pjs=24.1KW,Qjs=41.7Kvar，Sjs=48.2KV.A,Ijs=73.2A需要系数法二项式法比较可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果稍大。供电设计的经验说明，选择低压分支干线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜。我国建筑行业标准JGJ/T16-1992《民用建筑电气设计规范》也规定：“用电设备台数较少、各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法。”

例2-4某机修车间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7.5kW1台,4kW3台,2.2kW1台),通风机2台共3kW,电阻炉1台2kW。试用二项式法确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的bPs

和cPn(1).金属切削机床组查附录表1，取故，，(2).通风机组：查附录表1，取(3).电阻炉：查附录表1，取，故以上各组设备中，附加负荷以cPn(1)为最大，因此总计算负荷为单相用电设备组计算负荷的确定一.概

述在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有电焊机、电炉、电灯等各种单相设备。单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相尽可能平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。

由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的设备和导线电缆，使设备和导线电缆在计算电流通过时不致过热或烧毁。1、接于两线（一相一零或两相）2、接于三相线路上分配平衡时的负荷计算可按三相设备组的方法计算，Ps为所有单向设备组容量总和。3、接于三相线路上分配不平衡时的负荷计算等效三相设备容量Ps

应按最大负荷相所接的单相设备容量

的3倍计算，即等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算。

4、

一部分接线电压，另一部分接相电压时接线电压的单相设备容量÷

换算成相电压的单向设备容量，然后计算出Ps，再按上述方法计算。一、短路短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的低阻性短接。短路的主要原因：1.电气绝缘损坏：自然老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤2.自然原因：鸟兽跨接裸导体3.人为误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸

二、短路电流的危害1、短路电流产生的电动力和热效应，使导体温度急剧上升，会使设备变形、绝缘损坏甚至酿成火灾；2、短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；3、短路还会造成停电；4、不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。5、严重的短路会影响系统的稳定性；短路的种类三相短路两相短路单相短路两相接地短路K(3)K(2)K(1.1)K(1)三、短路故障的种类在现代工业企业供电系统中，单相短路电流的最大可能值通常不超过三相短路电流的最大可能值,故今后我们在进行短路电流的计算时，均按三相短路来进行。只有在校验继电保护灵敏度时，才需要进行两相短路电流计算。短路电流的力效应供配电系统中最常见的是三相导体平行布置在同一平面里的情况。如图(4.8.4)所示当三相导体中通以幅值的三相对称正弦电流Im时，可以证明中间相受力最大短路电动力效应校验--一般电器

电器极限电流峰值最大短路电流峰值绝缘子0.6Fal≥Fc绝缘子最大允许载荷最大计算载荷短路电流的热效应因为短路以后继电保护装置很快动作，切除故障，因此短路持续时间很短，短路电流产生的大量热量来不及散发到周围介质中，可以认为全部热量被导体吸收，用来使导体的温度升高。常用的不同金属导体材料均有规定的短时发热最高允许温度。

设备的热稳定校验公式产品热稳定参数短路稳定电流短路电流作用假想时间导体热稳定最小截面若导体和电缆的选择截面≥Aima，即热稳定合格Addyoutitlewelsometousethesepowerpointtemplates,Newsontentdesign,10yearsexperiensewelsometousethesepowerpointtemplates,Newsontentdesign,10yearsexperiensetexttexttexttexttext无功功率补