第2章 负荷计算

第二章负荷计算回顾：负荷曲线第一节用电设备的工作制与设备容量第二节计算负荷的意义及计算目的第三节求三相和单相用电设备计算负荷的方法第四节工厂计算负荷的确定第五节尖峰电流计算第六节功率损耗与电能需要量计算思考题与习题回顾：负荷曲线分类：按负荷的功率性质:可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。按取用的时间区间:可分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线是表示一昼夜24小时内负荷变化的曲线，而年负荷曲线则表示一年中的负荷变化情况。按负荷的范围:可分为工厂（企业）、车间或某类用电设备的负荷曲线。电力负荷通常是指用电设备或用电单位，即电能用户,也可以指用电设备或用电单位所消耗电能的功率或电流值的大小。负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷，横坐标表示对应的时间。Ⅱ.意义：①可以直观地了解负荷变动的情况。通过对负荷曲线的综合分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并可从中获得一些对设计和运行有用的资料。②对运行人员来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷”的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。③分析各类型电力用户的负荷曲线，可以发现同一类型工厂、车间或用电设备组的负荷曲线均具有大致相似的形状。因此，在进行新建工程的电气设计时，可以从已有同类电力用户负荷曲线获得的有关参数为依据，进行负荷计算。回顾：负荷曲线1.日负荷曲线负荷曲线可通过测量运行中用电设备的负荷值来绘制。电力用户有功日负荷曲线可根据有功功率表每隔半小时的读数而绘成。如图2－1所示，是一班制工厂的日有功负荷曲线，其中图2－a是逐点描绘的负荷曲线，图2－b是阶梯形的负荷曲线。为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便确定“半小时最大负荷”。图2－1日有功负荷曲线a)逐点描绘的负荷曲线b)阶梯形的负荷曲线2.年负荷曲线⑴年负荷持续时间曲线：根据一年中典型夏、冬日负荷曲线绘制。这种曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系，因此称为负荷持续时间曲线，一般简称年负荷曲线。在我国北方，可近似地认为夏日152天，冬日213天；在我国南方，则可近似地认为夏日200天，冬日165天。图2－2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如绘制南方某厂的年负荷曲线:P1在年负荷曲线上所占的时间T1=200(t1＋t´1)，P2在年负荷曲线上所占的时间T2=200t2＋165t2，……其余类推。2.年负荷曲线⑵年每日最大负荷曲线：按全年每日的最大负荷(通常取每日最大负荷的半小时平均值)绘制。主要用于对拥有多台电力变压器的用户变电所进行经济运行分析。图2－3年每日最大负荷曲线二、与负荷曲线和负荷计算有关的几个物理量(一)年平均负荷、年最大负荷和年最大负荷利用小时(2－1)1．年平均负荷Pav（Qav、Sav、Iav

）定义：年负荷持续时间曲线的平均值为年平均负荷Pav。即：电力负荷按年平均负荷Pav持续运行8760小时所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa：图2－4年最大负荷和年最大负荷利用小时2．年最大负荷Pmax

（Pmax、Qmax、Smax及Imax

）定义：年负荷持续时间曲线的最大值为年最大负荷Pmax。年最大负荷就是全年中负荷最大的工作班(这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是一年中至少出现过2～3次的工作班的最大负荷)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。

图2－4年最大负荷和年最大负荷利用小时3．年最大负荷利用小时Tmax

年最大负荷利用小时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)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。如图2－4所示：Pmax延伸到Tmax的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能Wa。即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，它与电能用户的生产运行性质有明显的关系。例如:一班制生产运行，Tmax≈1800～3000h；两班制生产运行，Tmax≈3500～4800h；三班制生产运行，Tmax≈5000～7000h。(二)需要系数需要系数Kd是负荷计算中经常用到的一个重要参数。需要系数定义为年最大负荷与设备容量总和的比值。即(三)负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均值与其最大值的比值，即对负荷曲线来说，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，即表征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，应尽量对电力用户不平坦的负荷曲线进行“削峰填谷”，以提高负荷系数。有功负荷系数无功负荷系数各种电机拖动的机械：空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以及提升机、吊车、起重机等工业电炉：电弧炉、电阻炉、感应炉等电解设备：电解槽等电焊设备：交流电焊机、直流电焊机等工业照明第一节用电设备的工作制与设备容量第一节用电设备的工作制与设备容量一、用电设备按工作制分类及其工作特征用电设备按其工作制可分为长期连续工作制、短时工作制和反复短时工作制等三类。(1)长期连续工作制工作特点：在规定的环境温度下长期连续运行达到热平衡状态，设备任何部分产生的温度和温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定；典型负荷：如通风机、水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等。第一节用电设备的工作制与设备容量一、用电设备按工作制分类及其工作特征用电设备按其工作制可分为长期连续工作制、短时工作制和反复短时工作制等三类。(2)短时工作制工作特点：其运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备来不及发热到稳定温度就开始冷却，其发热足以在停歇时间内冷却到周围介质的温度；典型负荷：如机床上的某些辅助电动机(如进给电动机)，又如控制闸门用的电动机等。这类设备的数量不多。

(3)

断续周期工作制（反复短时工作制）工作特点：时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡。典型负荷：电焊机和吊车、电梯电动机等。特征参数：负荷持续率又称暂载率、接电率，定义为一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比，用ε表示，即式中：

T-工作周期；

tg-工作周期内的工作时间；

tx-工作周期内的停歇时间。①吊车电动机的ε值有15％、25％、40％及60％四种；②电焊机设备的ε值有50％、65％、75％及100％四种。一、用电设备按工作制分类及其工作特征因此，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。（1）长期连续运行工作制设备的设备容量就是设备铭牌上的额定容量。（2）短时运行工作制设备其设备容量也按铭牌额定容量计算。（3）反复短时工作制设备的设备容量，一般是对应于某一统一（标准）持续率下的值。见如下介绍：二、用电设备设备容量Pe的确定一般每台用电设备的铭牌上都标有额定容量（有功功率或视在功率），但各用电设备工作条件不同，有的是长期工作制，有的反复短时工作制。同一设备所规定的额定容量，在不同的负荷持续率下工作时，其输出功率也是不同的。这些铭牌上规定的额定有功就不能直接相加来作为用户的电力负荷，而必须首先换算成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“额定容量”称为设备容量，用Pe表示。1)电梯及吊车电动机当采用需用系数法、二项式法求计算负荷时，应统一换算到ε=25%时的设备容量，其换算关系为：2)电焊机及电焊变压器电焊机及电焊变压器的设备容量应统一换算到ε=100%时的设备容量，其换算关系为：铭牌额定持续率为εN时的额定功率额定持续率为εN时的额定功率在SNε时的额定功率因数二、用电设备的设备容量Pe确定3)照明设备①不用镇流器的照明设备(如白炽灯、碘钨灯)的容量指灯头的额定功率，即

②用镇流器的照明设备(如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯)的设备容量要包括镇流器中的功率损失。

荧光灯：

高压水银灯、金属卤化物灯：二、用电设备设备容量的确定

三、用电设备组设备容量的确定

用电设备组的设备容量不能简单地直接相加：

1.先换算成同一工作制下的设备容量，然后才能相加；

2.对同一工作制而具有不同持续率的设备，其设备容量也要按规定的持续率进行统一换算。

①长期工作制和短时工作制用电设备组的总设备容量Pe∑等于各用电设备铭牌上规定的额定容量之和。②反复短时工作制用电设备组的总设备容量，应是换算到规定的统一持续率下的设备容量之和。通常一个车间会有很多种用电设备，当统计设备的安装容量时，不能将其铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质（工作制及加工特点）将用电设备进行分组。（kW）

例题2—1某小批量生产车间采用380V线路供电，车间有380V电焊机3台，每台容量为20kV.A,,试计算设备容量。例题例题2—2某车间有一台吊车电动机，时的铭牌额定容量PN为18kW,,UN=380V。试计算设备容量。解：（kW）

解：由于电焊机属于反复短时工作制设备，应将设备容量统一换算到时的容量，所以3台电焊机的设备容量为第二节计算负荷的意义及计算目的一、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,载流导体大约经过30min(即半小时)后可达到稳定的发热温度。第二节计算负荷的意义及计算目的一、计算负荷的概念对于时间很短的尖峰负荷,未等到导体升高到其稳定的最高发热温度之前，这个尖峰电流就已经消失了。可以看出，只有持续时间在半小时以上的负荷，才有可能达到导体的稳定发热温度。计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30(亦即年最大负荷Pmax)是基本相当的。所以把根据半小时平均负荷绘制的负荷曲线中的最大值（半小时最大负荷P30）称为计算负荷。本书以Pc、Qc、Ic、Sc分别表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。显然：

Pc=P30=Pmax，Qc=Q30=Qmax等。有时把计算电流也称为工作电流，即Ic=Iw。二、负荷计算的目的及意义计算负荷是供电设计计算的基本依据。供配电系统进行电力设计时，需要根据计算负荷选择校验供电系的导线截面，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整定保护设备和开关设备等。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理，系统是否正常可靠的运行。实际上，负荷也不可能一成不变，它与设备的性能、生产组织以及能源供应状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。

如果计算负荷确定得过大，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；如果计算负荷确定得过小，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燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。

①需用系数法②二项式法

第三节求计算负荷的方法注：本节首先对三相用电设备计算负荷进行方法分析，再分析单相电气设备的计算负荷。需用系数法是世界各国都普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方便。计算结果基本上符合实际，因此为目前确定工业与民用电能用户电力负荷广泛采用的方法。二项式法在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，比需用系数法更为合理，且计算也较简便，主要适用于机械加工车间的电力负荷计算。本书只介绍这两种计算方法。一、按需用系数法确定计算负荷(一)单个用电设备组的计算负荷通常一个车间会有很多种用电设备，它们的负荷曲线一般不尽相同，在进行负荷计算时，应当根据其类型和工作特点进行分组，每组用电设备总的设备容量Pe∑即等于该组所有用电设备的设备容量之和，即设备的额定容量是设备在额定条件下的最大输出功率。对于一个用电设备组，每台设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷运行。同时，每台设备本身都有功率损耗，配电线路也有功率损耗。综合以上因素，一个用电设备组的计算负荷应按下式求取：设备组的同时系数设备组的负荷系数设备组的平均效率配电线路的平均效率需用系数的影响因素：工作性质；设备台数；设备效率；线路损耗；操作人员的技能；生产组织等。需用系数Kd可从有关资料中查取。参见本课件表2－1~表2－4。(一)单个用电设备组的计算负荷用电设备组的平均功率因数角从而，进一步可得：特别指出：当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，

Pc=PN/η,PN为电动机额定容量，η为电动机的效率。PeΣ为用电设备组中各设备容量之和（不包括备用设备）。一、按需用系数法确定计算负荷表2－1工业用电设备组的需用系数、二项式系数及功率因数表2－2民用建筑照明负荷需用系数序号照明类型需用系数序号照明类型需用系数1商店0.85－0.9514大型体育馆0.652医院0.5－0.615博物馆0.83－0.923学校0.6－0.716展览馆、影剧院0.7－0.84普通旅馆0.7－0.817高层建筑 0.4－0.55星级宾馆0.45－0.6518单身宿舍0.6~0.76餐厅、食堂0.9－1.01920户以下住宅建筑0.6~0.77设计室、办公楼0.85－0.952020~50户住宅建筑0.5－0.68实验室、教室0.8－0.92151~100户住宅建筑0.4－0.59多功能厅、会议厅0.5－0.622100户以上住宅建筑0.3－0.410文化场馆0.7123白炽灯安装容量5Kw及以下0.95－1.011车站码头0.7624白炽灯安装容量5Kw以上0.85－0.9512机场0.7525碘钨灯、霓虹灯0.95－1.013普通体育馆0.8626通道照明 0.95表2－3常用电光源的功率因数光源类别cosΦ光源类别cosΦ白炽灯、卤钨灯、钨灯1.0高压钠灯0.45荧光灯(无补偿)0.55金属卤化物灯0.40－0.61荧光灯(有补偿)0.90镝灯0.52高压水银灯(50~175w)0.45－0.5氙灯0.9高压水银灯(200~1kW)0.65－0.67霓虹灯0.40－0.50表2－4

民用电气设备的需用系数及功率因数

例2－3已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW的3台；4kW的8台；3kW的17台；1.5kW的10台。试求其计算负荷。解:此机床组的设备容量为查表2-1,得Kd=0.16~0.2(取0.2),cosφ=0.5,tanφ=1.73｡因此,可求得一、按需用系数法确定计算负荷

(二)多个用电设备组的计算负荷确定拥有多个用电设备组的干线或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各用电设备组的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多个用电设备组的计算负荷时，首先要将各组的有功计算负荷和无功计算负荷分别相加，然后分别乘以相应的同时系数，即得多组用电设备的计算负荷。即：一、按需用系数法确定计算负荷表2－5同时系数0.93～0.970.90～0.95低压母线0.90～0.970.85～0.95车间干线应用范围一、按需用系数法确定计算负荷

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7.5kW的1台，4kW的3台，2.2kW的7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。解先求各组的计算负荷

1．金属切削机床组查表2－1，取2．通风机组查表2－1，取

3．电阻炉查表2－1，取

一、按需用系数法确定计算负荷

例2－4表2－6为例2－4的负荷计算表(按需用系数法)序号用电设备组名称台数n容量kW需要系数Kdcosφ

tanφ计算负荷PckWQckvarSckVAIcA1金属切削机床20500.20.51.731017.32通风机230.80.80.752.41.82电阻炉120.7101.40车间总计取K∑P=0.95,K∑Q=0.9713.819.113.118.522.734.5例题2—5某工厂机加车间380V低压母线上，共接有3组用电设备，其中有冷加工机床电动机20台，每台容量为11kW；通风机3台，每台容量为2kW；电动葫芦一个，3kW（ε=40%），试确定该车间总的计算负荷。因此，得：查表2-1取Kd=0.25解：1.先求各用电设备组的计算负荷（１）冷加工机床电动机机床组一、按需用系数法确定计算负荷

（2）通风机设备组查表2-1，取Kd=0.8，因此得一、按需用系数法确定计算负荷

电动葫芦简称电葫芦，是一种轻小型起重设备。多数电动葫芦由人使用按纽在地面跟随操纵，或也可在司机室内操纵或采用有线（无线）远距离控制。

（3）电葫芦设备组电葫芦换算为ε=25%时的设备容量查表2-1机加车间装配类吊车组得Kd=0.15一、按需用系数法确定计算负荷

2.求车间低压母线总计算负荷，取注意：需要系数值与用电设备的类别和工作状态有关，计算时一定要正确判断，否则会造成错误。如机修车间的金属切削机床电动机属于小批生产的冷加工机床电动机；压缩机、拉丝机和锻造等应屑热加工机床；起重机、行车或电葫芦等都属吊车。一、按需用系数法确定计算负荷

例2－6某住宅楼共有五个单元，地上六层为住宅，地下一层为储藏室，每单元一层两户，由三相四线制线路供电，试确定其计算负荷。负荷计算按一般家庭生活考虑，设所用家用电器及其功率如下：电视机100W；洗衣机120W；电冰箱120W；电风扇60W；空调1000W；电脑200W；电熨斗500W；照明及其它300W。合计每户家用电器设备容量为2400W，电压为220V.负荷需要系数根据表3-2按0.5考虑，功率因数取加权平均值，按0.75考虑，则每户的计算负荷为：每单元的地下室、楼梯灯按2A考虑，各单元同时系数取0.7，则一个单元总的计算电流为：全楼共五个单元，拟由A相供一单元；B相供二、三单元；C相供四、五单元用电，取两单元同时系数为0.9，则解：一、按需用系数法确定计算负荷

二､按二项式系数法确定计算负荷

(一)单个用电设备组的计算负荷

二项式法是考虑含一定数量的大容量用电设备对计算负荷的影响而得出的计算方法,其计算公式是:注意:1）Qc､Sc和Ic的计算与前述需用系数法的计算方法相同｡2）当设备总台数n少于表中规定的x的2倍(即n<2x)时,其最大容量设备台数x宜取为x=n/2。例如某机床电动机组只有7台时,则其x=7/2≈4｡3）对于只有2~3台设备的用电设备组,可取：Pc=Pe∑4）对于单台电动机,则取：Pc=PN/η

式中PN-电动机额定容量;η-电动机额定效率｡用电设备组的设备总容量Px-x台最大容量的设备总容量b､c-二项式系数,可由表2-1查得例2－7试用二项式法来确定例2-3所示机床组的计算负荷｡已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW的3台；4kW的8台；3kW的17台；1.5kW的10台。试求其计算负荷。解：由表2-1查得b=0.14,c=0.4,x=5,cosφ=0.5,tanφ=1.73｡设备总容量已在例2-3中求得为Pe∑=120.5kw。x台最大容量的设备总容量为：Px=P5=7.5×3+4×2=30.5kW因此，其计算负荷为：例题2—8

已知某机加工车间机床组，有380V电动机15kW的有1台，11kW的3台，7.5kW的8台，4kW的15台，其它更小容量电动机总容量35kW，试用二项式系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc、Ic。解：查表2-1得b=0.14，c=0.4，x=5，3.根据二项式公式得

1.求设备组的设备总容量2.求x台最大容量设备的设备容量Px=P5=15×1+11×3+7.5×1

=55.5kW(二)不同性质的多个用电设备组计算负荷的确定

式中

(cPx)max——从多个用电设备组第二项(cPx)中选出最大的一个计算值;∑bPe∑——多个用电设备组的平均负荷bPe∑的总和;

tanφx

——与(cPx)max相对应的那组用电设备功率因数角的正切值;

tanφ——各用电设备组的功率因数角的正切值｡几点说明利用二项式法计算时,应将计算范围内的所有用电设备统一分组,不应逐级计算后再相加,且计算的最后结果不用乘以同时系数｡需要系数法未考虑用电设备组中容量大的设备对计算负荷的影响,使计算负荷的结果往往较实际负荷值偏小｡二项式法弥补了需要系数法的不足｡但是,二项式系数过分突出最大用电设备容量的影响,其计算负荷往往较实际偏大,并且系数x､c､b是经验统计数据,而这些数据目前较少,因而二项式法的应用范围受到一定的限制,只适用于机械加工车间､机械装配车间以及热处理车间中用电设备数量较少和容量差别大的配电箱及车间支干线的负荷计算｡例2-9试用二项式法确定例2-4所述机修车间380V线路的计算负荷｡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7.5kW的1台，4kW的3台，2.2kW的7台)；通风机2台共3kW；电阻炉（实验用）1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的bPe∑和cPx1.金属切削机床组查表2-1,取b=0.14,c=0.4,x=5,cosφ=0.5,tanφ=1.73故

bPe

∑(1)=0.14×50=7kW,cPx(l)=0.4×(7.5×1+4×3十2.2×1)=8.68kW例2-9试用二项式法确定例2-4所述机修车间380V线路的计算负荷｡解：先求各组的bPe∑和cPx2.通风机组查表2-1,取b=0.65,c=0.25,cosφ=0.8,tanφ=0.75故

bPe

∑(2)=0.65×3=1.95kW,cPx(2)=0.25×3=0.75kW3.电阻炉查表2-1,取b=0.7,c=0,cosφ=1,tanφ=0

故

bPe

∑(3)=0.7×2=1.4kW，cPx(3)=0

以上各组设备中,附加负荷以cPx(l)=8.68为最大｡因此，总计算负荷为Pc=(7+1.95+1.4)+8.68=19kWQc=(7×1.73+1.95×0.75+0)+8.68×1.73=28.6kvar表2-7例2-9的电力负荷计算表(按二项式法)比较：例2-3和例2-8以及例2-4和例2-9的计算结果可以看出,按二项式法计算的结果较之按需用系数法计算的结果大得比较多｡这也更为合理。设备组名称设备台数容量kW系数计算负荷nxPNPxbcPc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)金属切削机床2055021.70.140.47+8.6812.1+15.0通风机230.650.251.95+0.751.46+0.56电阻炉120.701.4+00总计23551913.128.618.534.322.752.134.5例题2-10某机械加工车间380V低压干线上接有金属冷加工机床49台，其中（85kW的2台、65kW的1台、40kW的1台、10kW的23台、7.5kW的17台、3.2kW的3台）；另接有桥式起重机共3台，其中（有1台起重机为23.2kW、有2台起重机为29.5kW，暂载率ε=15%）；车间照明面积为1440m2，照明密度为12W/m2。试分别用需要系数法和按二项式系数法求车间计算负荷。解：(一)需要系数法求车间计算负荷1.求冷加工机床组设备总容量查附表1大批生产冷加工机床组得Kd=0.18～0.5,取Kd=0.25，2.求桥式起重机组计算负荷查表2-1机修车间电动机组得Kd=0.1～0.15,取Kd=0.15，由暂载率15%换算成25%，可得例题2-103.求车间照明计算负荷4.求干线总计算负荷,查表2-5取同时系数所以得多组用电设备组为总有功计算负荷为总无功计算负荷为总视在计算负荷为总计算电流例题2-10(二)二项式系数法求车间计算负荷1.求冷加工机床组设备总容量取b=0.14,c=0.5,x=52.求桥式起重机组计算负荷查表2-1桥式起重机设备组b=0.06,c=0.2,x=2（因3<2X,故取x=2)例题2-103.求车间照明计算负荷查表2-1，车间厂房照明负荷组没有二项式系数，因此只考虑平均负荷，取Kd=14.求车间总计算负荷例题2-10三、单相用电设备计算负荷的确定在工厂企业中,除了广泛应用的三相设备外,还应用少量的单相用电设备,诸如电焊机､电炉､电灯等｡（1）单相设备接在三相线路中,应尽可能地均衡分配,使三相负荷尽可能地平衡,以使导线截面和供电设备选择合理｡（2）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｡（3）如果单相设备容量超过三相设备容量的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｡单相设备的类型：

UN=220V的单相相电压设备，此处简称单相相负荷；

UN=380V的单相线电压设备，此处简称单相线负荷。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,使线路上的设备和导线在计算电流通过时不至过热或损坏,因此应以最不利的情况作为计算条件,即不论单相设备接于相电压还是接于线电压,均应以最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷,以满足安全运行的要求｡1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。2.三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备组的等效三相设备容量计算如下：

(1)

单相设备接于相电压时式中Pemφ为最大负荷相所接的单相设备容量。①①三、单相用电设备计算负荷的确定

2）接于不同线电压时

先将各线间设备容量相加,选取其中设备容量较大的两相进行计算｡如设Pab>Pbc>Pca,且cosφab≠cosφbc≠cosφca,等效三相设备容量可按下列公式计算:三、单相用电设备计算负荷的确定(2)

单相设备接于线电压时1）接于同一线电压时式中Peφ为单相设备的容量。把等效三相设备容量计算出来后，就可以算出等效三相计算负荷。第（1）和第（2）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷。（3）单相用电设备既有接于相电压的,又有接于线电压的其等效三相负荷的计算,应分两步进行PAB､PBC､PCA—接于AB､BC､CA相间的有功设备容量;PA､PB､PC—换算为A､B､C相的有功设备容量;QA､QB､QC—换算为A､B､C相的无功设备容量;pAB-A､pAB-B､pBC-B､pBC-C､pCA-A､pCA-C及qAB-A､qAB-B､qBC-B､qBC-C､qCA-A､qCA-C均为功率换算系数。1）将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的单相设备容量，然后计算每相计算负荷。换算关系如右式:

三、单相用电设备计算负荷的确定（3）单相用电设备,既有接于相电压的,又有接于线电压的其等效三相负荷的计算,应分两步进行表2-8功率换算系数表三、单相用电设备计算负荷的确定2）将每相所有的有功、无功计算负荷相加,选出最大相有功和无功计算负荷。总的等效三相有功计算负荷为最大有功计算负荷相的有功计算负荷的3倍,即总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍,即上述:式中Pemφ-最大相有功设备容量Qemφ-最大相有功设备容量对应的无功设备容量三、单相用电设备计算负荷的确定例2-11在220/380V三相四线制线路上，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，一台20kW接于C相。另有380V单相对焊机4台，其中2台14kW（ε=100%）接于AB相，1台20kW（ε=100%）接于BC相，1台30kW(ε=60%)接于CA相。试求此线路的计算负荷。重点！例题2－11例2-11在220/380V三相四线制线路上，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，一台20kW接于C相。另有380V单相对焊机4台，其中2台14kW（ε=100%）接于AB相，1台20kW（ε=100%）接于BC相，1台30kW(ε=60%)接于CA相。试求此线路的计算负荷。解：（1）电热干燥箱的各相计算负荷查表2-1得Kd=0.7，

cosφ=1，tanφ=0电热干燥箱属于单相相负荷，故A相PcA（1）=KdPe.A=0.7×2×10kW=14kWB相Pc.B（1）=Kd

Pe.B=0.7×1×30kW=21kWC相Pc.C（1）=KdPe.C=0.7×1×20kW=14kW（2）对焊机的各相计算负荷

先将接于CA相的30kw(ε=60%)换算至ε=100%时的容量，可得：例2-11

查表2-1得Kd=0.35,cosφ=0.7,tanφ=1.02;

再由表2-8查得cos=0.7时的功率换算系数pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8,pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22,qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8.A相pA=0.8×2×14kw+0.2×23kw=27kw

QA=0.22×2×14kvar+0.8×23kvar=24.6kw

因此，每相的有功和无功设备容量为：B相PB=0.8×20+0.2×2×14kw=21.6kw

QB=0.22×20kvar+0.8×2×14kvar=26.8kvarC相PC=0.8×23kw+0.2×20kw=22.4kw

QC=0.22×23kvar+0.8×20kvar=21.1kvar例2-11对焊机的各相的有功和无功计算负荷为：

A相Pc.A(2)=0.35×27kw=9.45kw

Qc.A(2)=0.35×24.6kvar=8.61kvar

B相Pc.B(2)=0.35×21.6kw=7.56kw

Qc.B(2)=0.35×26.8kvar=9.38kvar

C相Pc.C(2)=0.35×22.4kw=7.84kw

Qc.C(2)=0.35×21.1kvar=7.39kvar例2-11

(3)各相总的有功和无功计得负荷

A相Pc.A=Pc.A(1)+Pc.A(2)=14KW+9.45KW=23.5KW

Qc.A=Qc.A(1)+Qc.A(2)=0+8.61kvar=8.61kvar

B相Pc.B=Pc.B(1)+Pc.B(2)=21kw+7.5kw=28.6kw

Qc.B=Qc.B(1)+Qc.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvar

C相Pc.C=Pc.C(1)+Pc.C(2)=14kw+7.84kw=21.8kw

Qc.C=Qc.C(1)+Qc.C(2)=0+7.39kvar=7.39kvar

(4)总的等效三相计算负荷

由以上计算可知，B相的有功计算负荷最大，

Pc=3Pc.B=3×28.6kw=85.8kw

Qc=3Qc.B=3×9.38kvar=28.1kvar例2-11从负载端单台设备、用电设备组开始，逐级上推至电源进线端止。以图2－5所示某企业供电系统的负荷计算为例，介绍其计算步骤和方法。

图2－5某企业供配电系统图工厂的计算负荷是用来按发热条件选择电源进线及有关电气设备的基本依据，也是用来计算功率因数和确定无功补偿容量的基本依据。确定计算负荷的方法有逐级计算法、需要系数法和按年产量或年产值估算法等。第四节工厂计算负荷的确定（一）按逐级计算法确定工厂计算负荷图2－5某企业供配电系统图(1)确定单台用电设备分支线的计算负荷

(图中“1”点)

可用来选择分支线的导线截面、开关和保护电器。第四节工厂计算负荷的确定（一）按逐级计算法确定工厂计算负荷

从负载端单台设备、用电设备组开始，逐级上推至电源进线端止。以图2－5所示某企业供电系统的负荷计算为例，介绍其计算步骤和方法。

例2-12某一动力车间的10kV配电线路给一台0.5吨的电炉供电,电炉变压器采用HSJ-500/10型,铭牌上给出SN=500kVA,cosφN=0.92,ηN=0.98｡若不计配电线路功率损耗,试求电炉变压器的设备容量和配电线路的计算负荷｡解:电炉变压器的设备容量为：配电线路的计算负荷为：(2)确定用电设备组的计算负荷(图中“2”点)用电设备组的计算负荷,可用来选择由车间变电所低压母线引出的配电干线的导线截面､开关和保护电器｡计算公式为：第四节工厂计算负荷的确定(3)确定拥有多个用电设备组的车间干线或车间变电所低压母线上的计算负荷(图中“3”点)

注意：如果变电所低压母线上装有无功补偿用的并联电容器组Q3,则当计算Qc3时应减去无功补偿的容量,即

该计算负荷,可作为选择车间变电所低压母线截面､变压器的额定容量以及母线上的各种开关电器的依据｡计算公式为

第四节工厂计算负荷的确定(4)确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷(图中“4”点)

车间变电所低压母线上的计算负荷加上变压器的功率损耗,即得车间变电所变压器高压侧的计算负荷,其计算公式为:------式中变压器的功率损耗可按右式估算第四节工厂计算负荷的确定确定车间变电所高压母线即车间变电所进线上的计算负荷

(图中“5”点)

高压母线上的负荷值可以选择母线截面及进线开关设备等｡求出高压用电设备的计算负荷后再加上各台变压器高压侧的计算负荷,即得全车间变电所高压母线上的计算负荷｡即

第四节工厂计算负荷的确定(6)

确定总降压变电所低压侧母线引出线上的计算负荷(图中“6”点)

一般企业厂区范围不大,6~10kV线路不长,线路功率损耗小。在负荷计算中可忽略线路功率损耗不计,即：

这个计算负荷为选择6~10kV配电线路导线截面及其开关设备的依据｡(7)确定总降压变电所变压器二次侧母线上的计算负荷(图中“7”点)

第四节工厂计算负荷的确定计算负荷作用?(8)确定总降压变电所高压侧进线上的计算负荷(图中“8”点)

全厂总计算负荷的数值可作为向供电部门申请全厂用电的依据,并作为原始资料,进行高压供电线路的电气计算,选择高压进线导线截面及进线开关设备等｡第四节工厂计算负荷的确定二、按需要系数法确定工厂计算负荷将全厂用电设备的总设备容量Pe（不计备用设备容量）乘上一个工厂的需要系数Kd（书中p12表2－3），即得全厂总的有功计算负荷Pc。因此，确定工厂计算负荷的公式为：第四节工厂计算负荷的确定１.按年产量估算将工厂的年产量A乘上单位产品耗电量a就可得到工厂全年的需电量：

Wa=A×a

三、按年产量或年产值估算工厂计算负荷在求出工厂的年需电量Wa后，就可按下式求出工厂的有功计算负荷：式中Tmax—工厂的年最大有功负荷利用小时（查表2）；

Qc、Sc和Ic的计算，与上述需要系数法相同。第四节工厂计算负荷的确定例题2—13某机床制造厂年生产机床5000台，生产每台机床需耗用

3000kW.h电能，已知该厂为二级负荷单位，试求该厂计算负荷。第四节工厂计算负荷的确定第五节尖峰电流的计算什么是尖峰电流:

指单台或多台用电设备持续时间

1～2s的短时最大负荷电流。计算尖峰电流的目的:

用来选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件、计算电压波动等。产生尖峰电流的原因:大功率、冲击性负荷设备的投入。一､单台电动机支线单台电动机支线的尖峰电流就是其起动电流,因此尖峰电流为

式中：

Ipk——尖峰电流,AINM——用电设备的额定电流,单位A

Ist——用电设备的起动电流,单位A

Kst——用电设备的起动电流倍数,一般笼型电动机为5~7;绕线型电动机为2~3,直流电动机为1.5~2,电焊变压器为3或稍大｡二､接有多台电动机的配电干线1.电动机同时自启动

尖峰电流应为所有参与自启动的电动机的启动电流之和,即式中：n——参与自启动的电动机台数;

Ki和INi——分别为对应于第i台电动机的启动电流倍数和额定电流｡2.电动机分散启动尖峰电流取超出工作电流最多的那一台电动机的启动电流Istmax与其它n-1台电动机的计算电流之和,即式中：Ic——配电干线的计算电流;

INmax——为电动机中起动电流与额定电流之差为最大的那台电动机的额定电流;Kst-------为该电动机启动电流倍数;

第五节尖峰电流的计算例3-8有一380V三相线路给三台电动机供电。已知K1=4,IN1=5A;K2=4,IN2=4A;K3=3,IN3=10A,

计算该线路的尖峰电流｡解:因为第三台电动机的启动电流与其额定电流的差值最大,故该配电线路的尖峰电流为:第五节尖峰电流的计算例3-9有一380V三相线路，供电给表2-5所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。参数见下表193.21973540.6起动电流

27.635.855.8额定电流

M4M3M2M1电动机参数

解:由表可知，电动机M4的

为最大。取KΣ=0.9,该线路的尖峰电流为例3-9的负荷资料电流流过配电线路和变压器时,将引起有功功率损耗和无功功率损耗｡因此,在准确计算全厂的负荷时,应计入这部分功率损耗｡

线路和变压器中损耗电量占总供电量的百分数,称为线损率｡一､供电线路的功率损耗三相线路的有功功率损耗和无功功率损耗可分别按下式计算:式中

Ic——线路中的计算电流,A;R——线路每相电阻,等于单位长度的电阻R0乘以线路长度L,Ω;X——线路每相电抗,等于单位长度的电抗X0乘以线路长度L,Ω｡为线路单位长度的电阻和电抗值，可查相关手册或产品样本。第六节供电系统的功率损耗与电能损耗

二､变压器功率损耗的计算

变压器功率损耗包括有功功率损耗△PT和无功功率损耗△QT两部分｡变压器的有功功率损耗由两部分组成:一部分是变压器在额定电压UN时不变的空载损耗△Pnl,也就是铁芯损耗;另一部分是随负荷而变化的负载损耗△Pl,即绕组损耗｡式中Sc——变压器低压侧的计算负荷,kVA;SNT——变压器额定容量,kVA;△Pnl——变压器空载有功损耗,kW△Pk——变压器短路有功损耗,kW｡第六节供电系统的功率损耗与电能损耗

变压器的无功功率损耗也由两部分组成:一部分是变压器空载时不变的无功损耗△Qnl,另一部分是随着变压器负荷而变化在绕组中产生的无功损耗△Ql,则:式中：△Qnl——变压器空载时无功损耗,kvar;△QN——变压器额定负荷时无功损耗,kvar

Inl%——变压器空载电流的百分值;

Uk%——变压器阻抗电压的百分值。△Pnl､△Pk

、Inl%､Uk%都可由有关手册或产品样本中查得｡第六节供电系统的功率损耗与电能损耗

三､供配电系统的电能损耗供电系统中,通常利用年最大负荷损耗小时数τ来近似地计算供电线路和变压器的有功电能损耗｡年最大负荷损耗小时数τ是一个假想时间,其物理意义是:线路或变压器以最大负荷电流Ic持续运行τ小时所产生的电能损耗,恰好等于实际负荷电流全年在线路或变压器上产生的电能损耗｡它与年最大负荷利