第二章 负荷计算

12020/2/18第2章工厂的电力负荷及其计算2.1电力负荷与负荷曲线2.2计算负荷的确定2.3功率损耗与电能损耗计算2.4企业计算负荷的确定2.5无功功率补偿2.6尖峰电流的计算22020/2/18二、电力负荷的分级供电方式:由两个独立电源供电。增设应急电源1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。供电方式:由双回路供电。2.1电力负荷与负荷曲线一、负荷计算的目的及意义计算负荷是选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等额定参数的依据。32020/2/18三、负荷曲线1．负荷曲线的分类按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线按负荷持续时间分：日负荷曲线和年负荷曲线2．负荷曲线的绘制日负荷曲线（图2-1）：逐点描绘法、梯形曲线法年负荷曲线：年最大负荷曲线（图2-2）：或称运行年负荷曲线。3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式:对供电电源无特殊要求。42020/2/18图2-1日有功负荷曲线a）折线图b）梯形图图2-2年最大负荷曲线52020/2/18取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：图2-3全年时间负荷曲线的绘制a）冬季典型日负荷曲线b）夏季典型日负荷曲线c）全年时间负荷曲线全年时间负荷曲线（图2-3）：或称年负荷持续曲线。213)(111ttT62020/2/18四、与负荷曲线有关的物理量1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷Pmax：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即30maxPP年最大负荷利用小时数Tmax：在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图2-4所示。max87600maxmaxdPtpPWTa可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。图2-4年最大负荷与年最大负荷利用小时数72020/2/182．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即tWPtav负荷系数KL：平均负荷与最大负荷的比值，即maxavPPKL年平均负荷为（图2-5）:8760avaWPKL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图2-5年平均负荷82020/2/18通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc（或Qc、Sc、Ic）表示。30303030max;;IISSQQPPPcccc通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此3．计算负荷92020/2/18一、概述求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法等。2.2计算负荷的确定二、用电设备的工作制及设备容量的计算暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百分比值，即连续运行工作制（长期工作制）短时运行工作制（短时工作制）断续周期工作制（反复短时工作制）1．用电设备的工作制102020/2/182．设备容量Pe的确定对长期工作制的用电设备：NPPe对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统一暂载率下的额定功率。折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。%100%1000tttTt112020/2/18吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：要求统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即tIQRRtIQ12一定时，、，当，，同一周期的而tIPNNPPe∴NN25NN2PPPe1P因此122020/2/18电焊机及电焊变压器的设备容量：要求统一换算到ε=100%时的额定功率（kW），即NNNNN100NNcosSPPPe照明设备的设备容量：白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率的1.1倍。132020/2/18三、单台用电设备的负荷计算对长期连续工作的单台用电设备：ePP30对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：ePP30四、用电设备组的负荷计算1．需要系数法确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素：各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考虑一个同时使用系数;K各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此应考虑一个负荷系数;LK142020/2/18各用电设备的平均效率;e线路的供电效率。WLWLeLdKKK因此，一个用电设备组的需要系数可表示为单组用电设备计算负荷的确定说明：P30、Q30、S30的单位分别为kW、kvar、kVA2NedUSIPSPQPKP3costan30303030303030152020/2/18附录表1用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数参考值2.680.35－－－0.8工频感应电炉(未带无功补偿装置)1.330.6－－－0.8高频感应电炉(未带无功补偿装置)0.570.87－－－0.9电弧熔炉01.0－00.70.7实验室用小型电热设备(电阻炉、干燥箱等)1.330.6－－－0.35点焊机、缝焊机1.730.520.30.70.75－0.8自动连续装料的电阻炉设备1.730.530.30.090.15-0.25铸造车间的吊车()1.730.530.20.060.1－0.15锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车()0.880.7550.20.60.65－0.7连锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械0.880.7550.40.40.5－0.6非连锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械0.750.850.250.650.7－0.8通风机、水泵、空压机及电动发电机组电动机1.170.6550.50.260.3－0.35大批生产的金属热加工机床电动机1.330.650.40.240.25－0.3小批生产的金属热加工机床电动机1.730.550.50.140.18－0.25大批生产的金属冷加工机床电动机1.730.550.40.140.16－0.2小批生产的金属冷加工机床电动机最大容量设备台数①二项式系数需要系数用电设组备名称25%25%dKbtancoscx下页接续162020/2/18附录表1用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数参考值（续）01.0－－－1室外照明、应急照明②01.0－－－0.6-0.8宿舍、生活区照明②01.0－－－0.5-0.7变配电所、仓库照明②01.0－－－0.8-1生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明②0.880.75－－－0.7多头弧焊电动发电机组1.330.6－－－0.35单头弧焊电动发电机组2.680.35－－－0.4多头手动弧焊变压器2.680.35－－－0.35单头手动弧焊变压器2.290.4－－－0.5自动弧焊变压器1.020.7－－－0.35对焊机、铆钉加热机最大容量设备台数①二项式系数需要系数用电设组备名称dKbtancoscx注：①如果用电设备组的设备总台数时，则最大容量设备台数取且按“四舍五入”修约规则取整数。例如某机床电动机组，故取。②这里的和值均为白炽灯照明数据。如为荧光灯照明，则；如为高压汞灯、钠灯等照明，则。2nx/2,xn722510nx7/24xcostancos0.9,tan0.48cos0.5,tan1.73172020/2/18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有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷计算电流73.1tan,5.0cos,2.0dK7.53483171.510120.5ePkWkWkWkWkW300.2120.524.1PkWkW3024.11.7341.7varQkWk3024.148.20.5kWSkVA3048.273.230.38kVAIAkV182020/2/18多组用电设备计算负荷的确定NiqipUSIQPSQKQPKP3303023023030.3030.3030qpKK,式中，分别为有功和无功的同时系数，一般取0.85~0.97。当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系数。192020/2/18例2-2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。解：先求各组的计算负荷(1)金属切削机床组(2)通风机组0.2,cos0.5,tan1.73dK0.7,cos1,tan0dK0.8,cos0.8,tan0.75dK30(1)0.25010PkWkWvar3.1773.110)1(30kkWQ30(2)0.832.4PkWkW30(2)2.40.751.8varQkWk202020/2/18(3)电阻炉30(3)0.721.4PkWkW30(3)0Q因此总的计算负荷为（取）0.95,0.97pqKK300.95(102.41.4)13.1PkWkW300.97(17.31.8)var18.5varQkk223013.118.522.7SkVAkVA3022.734.530.38kVAIAkV212020/2/1834.522.718.513.1取19.113.85523车间总计01.4010.721电阻炉31.82.40.750.80.832通风机217.3101.730.50.25020切削机床1计算负荷需要系数容量台数n设备名称序号kWPe/dKcostankWP/30var/30kQkVAS/30AI/300.95,0.97pqKK表2-1例2-2的电力负荷计算表（按需要系数法）在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。222020/2/182.二项式系数法单组用电设备计算负荷的确定由x台容量最大用电设备投入运行时增加的附加负荷用电设备组的平均负荷NxeUSIPSPQcPbPP3cos/tan30303030303030232020/2/18例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。,试用二项式法求其计算负荷。73.1tan,5.0cos,2.0dK解：由附录表1得：设备总容量(见例2-1)为X台最大容量的设备容量为因此可求得其有功计算负荷为0.14,0.4,5,cos0.5,tan1.73bcx120.5ePkW57.534230.5xPPkWkWkW300.14120.50.430.529.1PkWkWkW242020/2/18可求得其无功计算负荷为可求得其视在计算负荷为可求得其计算电流为3029.158.20.5kWSkVA3029.11.7350.3varQkWk3058.288.430.38kVAIAkV252020/2/18多组用电设备计算负荷的确定各用电设备组附加负荷中的最大值各用电设备组平均负荷的总和