第2章 電力負荷計算

1、第二章第二章 電力負荷的計算電力負荷的計算內(nèi)容提要內(nèi)容提要電力負荷的計算是正確選擇供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等電氣設(shè)備基礎(chǔ)，也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的環(huán)節(jié)。本章是分析工廠供配電系統(tǒng)和進行供電設(shè)計計算的基礎(chǔ)。本章主要學習以下幾個內(nèi)容：本章主要學習以下幾個內(nèi)容：電力負荷與負荷計算電力負荷與負荷計算n電力負荷的基本概念；電力負荷的基本概念；n負荷計算的內(nèi)容及目的；負荷計算的內(nèi)容及目的；負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷n負荷曲線的基本概念、作用及分類負荷曲線的基本概念、作用及分類n負荷曲線的繪制負荷曲線的繪制n與負荷計算相關(guān)的幾個物理量與負荷計算相關(guān)的幾個物理量第二章第

2、二章 電力負荷的計算電力負荷的計算計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n設(shè)備容量的計算方法；設(shè)備容量的計算方法；n需要系數(shù)法求解計算負荷；需要系數(shù)法求解計算負荷；n二項式法求解計算負荷；二項式法求解計算負荷；單相負荷的計算單相負荷的計算尖峰電流計算尖峰電流計算n尖峰電流的基本概念尖峰電流的基本概念n尖峰電流的計算方法尖峰電流的計算方法功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算n線路的功率損耗計算線路的功率損耗計算n變壓器的功率損耗計算變壓器的功率損耗計算n電能損耗計算電能損耗計算全廠負荷計算全廠負荷計算n逐級計算方法逐級計算方法第一節(jié)第一節(jié) 電力負荷與負荷計算電力負荷與負荷計算一

3、電力負荷與電量一電力負荷與電量1電力負荷電力負荷 ( electric power load) 用電設(shè)備需用的電功率用電設(shè)備需用的電功率 簡稱負荷或功率。簡稱負荷或功率。區(qū)別：區(qū)別：負荷與負載負荷與負載負荷是功率；負荷是功率；負載耗電設(shè)備（耗電并能完成某種任務(wù)的裝置、器件負載耗電設(shè)備（耗電并能完成某種任務(wù)的裝置、器件等）；等）； 第一節(jié)第一節(jié) 電力負荷與負荷計算電力負荷與負荷計算2電量電量用電設(shè)備所需用的電能數(shù)量，即功率在一段時間內(nèi)的用電設(shè)備所需用的電能數(shù)量，即功率在一段時間內(nèi)的累積；累積； 二、負荷計算的目的和內(nèi)容二、負荷計算的目的和內(nèi)容1、負荷計算的目的、負荷計算的目的 工廠用電設(shè)備工作時

4、的實際負荷不等于設(shè)備的額工廠用電設(shè)備工作時的實際負荷不等于設(shè)備的額定負荷（安裝容量）；在工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計時，如定負荷（安裝容量）；在工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計時，如果直接采用額定容量進行設(shè)計勢必會造成浪費；應(yīng)首果直接采用額定容量進行設(shè)計勢必會造成浪費；應(yīng)首先計算出全部設(shè)備的實際負荷。先計算出全部設(shè)備的實際負荷。第一節(jié)第一節(jié) 電力負荷與負荷計算電力負荷與負荷計算2、負荷計算的主要內(nèi)容、負荷計算的主要內(nèi)容（1）求計算負荷（需用負荷，假想負荷）：即正常工作）求計算負荷（需用負荷，假想負荷）：即正常工作時的實際最大負荷。目的選擇各級電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變時的實際最大負荷。目的選擇各級電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量、電氣

5、設(shè)備的型號等；保證使其在通過正常壓器容量、電氣設(shè)備的型號等；保證使其在通過正常最大工作電流時不至過熱而損壞。最大工作電流時不至過熱而損壞。（選擇設(shè)備）（選擇設(shè)備）（2）求尖峰電流：目的用于計算電壓波動、電壓損失，）求尖峰電流：目的用于計算電壓波動、電壓損失，選擇熔斷器和保護元件等。選擇熔斷器和保護元件等。（校驗設(shè)備）（校驗設(shè)備）（3）求平均負荷：目的計算全廠的電能需要量、電能損）求平均負荷：目的計算全廠的電能需要量、電能損耗以及選擇無功補償容量等；耗以及選擇無功補償容量等；（節(jié)能措施）（節(jié)能措施）第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷一、負荷曲線一、負荷曲線 ( load curv

6、e)1、負荷曲線、負荷曲線 表示一組用電設(shè)備的功率隨時間的變化圖形。表示一組用電設(shè)備的功率隨時間的變化圖形?？v軸為功率，橫軸為時間。縱軸為功率，橫軸為時間。第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷2、負荷曲線的作用、負荷曲線的作用負荷曲線能夠直觀的反映出用戶的用電特點和規(guī)律；負荷曲線能夠直觀的反映出用戶的用電特點和規(guī)律；n對于設(shè)計人員，獲取資料有助于設(shè)計分析；對于設(shè)計人員，獲取資料有助于設(shè)計分析；n對于運行人員而言，可以合理地、有計劃地安排用戶、車對于運行人員而言，可以合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或者大容量設(shè)備的用電時間等，從而降低負荷高間、班次或者大容量設(shè)備的用電時間等，從

7、而降低負荷高峰，填補負荷低谷，這種峰，填補負荷低谷，這種“消峰填谷消峰填谷”的辦法可以使得負的辦法可以使得負荷曲線比較平坦，有利于節(jié)電。荷曲線比較平坦，有利于節(jié)電。 3、特點：、特點：電力負荷不等于設(shè)備的額定功率，而是設(shè)備的實際消耗功率；電力負荷不等于設(shè)備的額定功率，而是設(shè)備的實際消耗功率；負荷曲線是有規(guī)律的；負荷曲線是有規(guī)律的；第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷4、負荷曲線分類、負荷曲線分類第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷5、負荷曲線繪制、負荷曲線繪制（1）日有功負荷曲線的繪制及意義）日有功負荷曲線的繪制及意義主要采用描點和階梯形繪制方法；主要采用描點和階梯

8、形繪制方法；意義：日有功曲線與時間軸之間所圍成的面積為一天意義：日有功曲線與時間軸之間所圍成的面積為一天所消耗的有功電量。所消耗的有功電量。第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷（2）年持續(xù)負荷曲線的繪制）年持續(xù)負荷曲線的繪制根據(jù)日負荷曲線在全年的變化趨勢特點，為了分析方根據(jù)日負荷曲線在全年的變化趨勢特點，為了分析方便一般將其分為具有代表性兩個類型：便一般將其分為具有代表性兩個類型：n具有冬季日負荷特點的曲線具有冬季日負荷特點的曲線冬季日負荷曲線；冬季日負荷曲線；n具有夏季日負荷特點的曲線具有夏季日負荷特點的曲線夏季日負荷曲線；夏季日負荷曲線；年持續(xù)負荷曲線的繪制需要借助于一年中具

9、有代表性年持續(xù)負荷曲線的繪制需要借助于一年中具有代表性的夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線；的夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線； n夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定：夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定： 第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷年持續(xù)負荷曲線的繪制方法：年持續(xù)負荷曲線的繪制方法：n繪制夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線，并繪制年持續(xù)負荷的繪制夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線，并繪制年持續(xù)負荷的坐標系（注意橫坐標最大值為坐標系（注意橫坐標最大值為365*24=8760 h）；）；n從夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線中的最大功率開始，以功從夏季日負荷曲

10、線和冬季日負荷曲線中的最大功率開始，以功率遞減的順序，依次繪制到年持續(xù)負荷曲線坐標系中：率遞減的順序，依次繪制到年持續(xù)負荷曲線坐標系中：第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷n假定假定P1在（在（a）上有）上有t1小時，則全年以小時，則全年以P1運行的總小時數(shù)為：運行的總小時數(shù)為：T1=200*t1；n若某一功率同時出現(xiàn)冬季、夏季日負荷曲線上，則二者換算后的若某一功率同時出現(xiàn)冬季、夏季日負荷曲線上，則二者換算后的時間相加。圖中的時間相加。圖中的P5同時出現(xiàn)在冬季、夏季日負荷曲線中。則換同時出現(xiàn)在冬季、夏季日負荷曲線中。則換算之后的總時間為：算之后的總時間為：T5=(t5+t5 )*

11、200+t5*165（h）最后將對應(yīng)的功率和時間繪制到年持續(xù)負荷曲線中。最后將對應(yīng)的功率和時間繪制到年持續(xù)負荷曲線中。第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷（3）年持續(xù)負荷曲線的意義）年持續(xù)負荷曲線的意義年持續(xù)負荷曲線與橫軸所包圍的面積代表了用戶全年年持續(xù)負荷曲線與橫軸所包圍的面積代表了用戶全年消耗的總電能。消耗的總電能。（4）注意日負荷曲線與年負荷曲線繪制的區(qū)別）注意日負荷曲線與年負荷曲線繪制的區(qū)別日負荷曲線是按照時間先后繪制，而年持續(xù)負荷曲線日負荷曲線是按照時間先后繪制，而年持續(xù)負荷曲線是按照負荷的大小和累計時間來繪制的。是按照負荷的大小和累計時間來繪制的。第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲

12、線與計算負荷負荷曲線與計算負荷二、與負荷計算相關(guān)的幾個物理量二、與負荷計算相關(guān)的幾個物理量1、年最大負荷和最大負荷利用小時數(shù)、年最大負荷和最大負荷利用小時數(shù)負荷最大工作班：負荷最大工作班：一年中最大負荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)一年中最大負荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)23次的最大負荷工作次的最大負荷工作班（防止偶然性）。班（防止偶然性）。年最大負荷：年最大負荷： 全年中最大工作班內(nèi)，半小時平均功率的最大值，也稱全年中最大工作班內(nèi)，半小時平均功率的最大值，也稱為為30分鐘最大負荷；分鐘最大負荷； 表示為：表示為： 或者或者maxmaxmax,SQP303030,SQP第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷年

13、最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷利用小時數(shù) 物理意義：用戶以全年最大負荷持續(xù)工作運行物理意義：用戶以全年最大負荷持續(xù)工作運行 小時小時 所消耗的電能等于全年實際消耗的電能。所消耗的電能等于全年實際消耗的電能。n即：有功即：有功 n 無功無功 用電負荷的均衡性的標志，越大越均衡；用電負荷的均衡性的標志，越大越均衡； maxTmaxTmaxmax/ PWTpmaxmax/QWTQmaxT第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷2、平均負荷和負荷系數(shù)、平均負荷和負荷系數(shù)n平均負荷平均負荷 (average load) 電力用戶一段時間內(nèi)消耗功率的平均值；電力用戶一段時間內(nèi)消耗功率的平均值；表示

14、為：表示為： ；全年的平均有功負荷為：全年的平均有功負荷為： ；n負荷系數(shù)負荷系數(shù) （load coefficient）最大工作班內(nèi)平均負荷與最大負荷之比，又稱負荷率、最大工作班內(nèi)平均負荷與最大負荷之比，又稱負荷率、負荷曲線填充系數(shù)負荷曲線填充系數(shù);tWPtav/avavavSQP,8760/WPav第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷負荷系數(shù)用來表征負荷變化規(guī)律：其值越大，曲線越負荷系數(shù)用來表征負荷變化規(guī)律：其值越大，曲線越平坦，負荷波動越??；平坦，負荷波動越?。灰话悖阂话悖?；3、 需用系數(shù)和利用系數(shù)需用系數(shù)和利用系數(shù)需用系數(shù)：需用系數(shù)：；（按最大值進行準備）；（按最大值進行

15、準備）利用系數(shù)：利用系數(shù)： ；（按實際需要值進行評價）；（按實際需要值進行評價）對于相同類型的工廠或車間具有相近的負荷系數(shù)、需對于相同類型的工廠或車間具有相近的負荷系數(shù)、需用系數(shù)和利用系數(shù)，可以查表獲得典型值。用系數(shù)和利用系數(shù)，可以查表獲得典型值。82. 076. 0;75. 07 . 0ndPPK/maxnavlPPK/第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷4、尖峰負荷和低谷負荷、尖峰負荷和低谷負荷尖峰負荷尖峰負荷在一晝夜間（連續(xù)在一晝夜間（連續(xù)24 h內(nèi)）用戶出現(xiàn)的內(nèi)）用戶出現(xiàn)的最大負荷（最大負荷（1h內(nèi)平均值的最大值）；內(nèi)平均值的最大值）；低谷負荷低谷負荷在一晝夜間（連續(xù)在一

16、晝夜間（連續(xù)24 h內(nèi)）用戶出現(xiàn)的內(nèi)）用戶出現(xiàn)的最小負荷（最小負荷（1h內(nèi)平均值的最小值）；內(nèi)平均值的最小值）； 尖峰負荷與低谷負荷的出現(xiàn)時間與具體行業(yè)有關(guān)，并尖峰負荷與低谷負荷的出現(xiàn)時間與具體行業(yè)有關(guān)，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷三、計算負荷三、計算負荷 (calculated load)計算負荷計算負荷等效負荷；按此負荷持續(xù)運行所產(chǎn)生的等效負荷；按此負荷持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按照實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)，與按照實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。熱效應(yīng)相等。表示為：表示為： 1、用途及依據(jù)、用途及依據(jù)按發(fā)

17、熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備：當以計算負荷連續(xù)按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備：當以計算負荷連續(xù)運行時，設(shè)備的發(fā)熱溫度不會超過其允許值。運行時，設(shè)備的發(fā)熱溫度不會超過其允許值。導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)T=10min；實驗表明：導(dǎo)體到；實驗表明：導(dǎo)體到達恒定溫升的時間約為達恒定溫升的時間約為3T-4T；故一般??；故一般取30min來保來保證導(dǎo)體達到恒定溫升。證導(dǎo)體達到恒定溫升。cccSQP,第二節(jié)第二節(jié) 負荷曲線與計算負荷負荷曲線與計算負荷2、計算、計算計算負荷要達到最高的恒定溫升，故有：計算負荷要達到最高的恒定溫升，故有： 第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法計算負荷

18、是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負荷選擇計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負荷選擇的是否合理直接影響到電器以及導(dǎo)線電纜選擇的經(jīng)濟的是否合理直接影響到電器以及導(dǎo)線電纜選擇的經(jīng)濟性：性：n過大會造成投資以及有色金屬的浪費；過大會造成投資以及有色金屬的浪費；n過小選擇的電氣設(shè)備長期處于過負荷運行狀態(tài)下，增加電能損過小選擇的電氣設(shè)備長期處于過負荷運行狀態(tài)下，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣老化甚至燒毀；耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣老化甚至燒毀；計算負荷情況復(fù)雜，影響因素諸多，難以精確計算；計算負荷情況復(fù)雜，影響因素諸多，難以精確計算；n負荷是變化的；負荷是變化的；n與設(shè)備的性能、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)者的技能與能

19、源供應(yīng)的狀況等與設(shè)備的性能、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)者的技能與能源供應(yīng)的狀況等多因素有關(guān)。多因素有關(guān)。計算負荷的方法較多：計算負荷的方法較多：估算法、需要系數(shù)法、二項式法、單估算法、需要系數(shù)法、二項式法、單相負荷計算等近似求解方法。相負荷計算等近似求解方法。本節(jié)主要介紹兩種：需要系數(shù)法和二項式法。本節(jié)主要介紹兩種：需要系數(shù)法和二項式法。 第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法一設(shè)備容量的確定一設(shè)備容量的確定1、用電設(shè)備的額定容量、用電設(shè)備的額定容量銘牌上標出的功率（或容量）銘牌上標出的功率（或容量）Pn；2、設(shè)備容量、設(shè)備容量實際用電設(shè)備的實際工作性質(zhì)決定了其并非一直工作實際用電設(shè)備

20、的實際工作性質(zhì)決定了其并非一直工作在額定狀態(tài)：有的長期工作，有的短期工作，有的反在額定狀態(tài)：有的長期工作，有的短期工作，有的反復(fù)工作；因而在求多個用電設(shè)備的實際消耗功率時，復(fù)工作；因而在求多個用電設(shè)備的實際消耗功率時，不能直接將其額定功率直接相加得到總的電力負荷。不能直接將其額定功率直接相加得到總的電力負荷。將各種用電設(shè)備的額定功率換算成同一的標準工作條將各種用電設(shè)備的額定功率換算成同一的標準工作條件下（件下（統(tǒng)一標準工作制下統(tǒng)一標準工作制下）的）的“額定功率額定功率”，稱之為，稱之為設(shè)備功率（設(shè)備容量）設(shè)備功率（設(shè)備容量）Ps或者或者Pe。第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計

21、算方法3、用電設(shè)備的工作制以及對應(yīng)設(shè)備容量的計算、用電設(shè)備的工作制以及對應(yīng)設(shè)備容量的計算 （1）連續(xù)工作制設(shè)備（長期工作制）連續(xù)工作制設(shè)備（長期工作制）特點：恒定負荷下運行，且運行時間長至足以使之達特點：恒定負荷下運行，且運行時間長至足以使之達到熱平衡狀態(tài)。如：通風機、水泵、空氣壓縮機、發(fā)到熱平衡狀態(tài)。如：通風機、水泵、空氣壓縮機、發(fā)電機組、照明燈等；電機組、照明燈等；設(shè)備功率計算：設(shè)備功率計算： ； （2）短時工作制設(shè)備）短時工作制設(shè)備特點：恒定負荷下運行，短時間內(nèi)連續(xù)工作，且能夠特點：恒定負荷下運行，短時間內(nèi)連續(xù)工作，且能夠達到熱平衡。如：控制閘門的電動機；達到熱平衡。如：控制閘門的電動機

22、；設(shè)備功率計算：設(shè)備功率計算：nePP nePP 第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法（3）斷續(xù)周期工作制設(shè)備（反復(fù)短時工作制）斷續(xù)周期工作制設(shè)備（反復(fù)短時工作制）n特點：反復(fù)周期性短時工作，工作或停歇均不足達特點：反復(fù)周期性短時工作，工作或停歇均不足達到設(shè)備的熱平衡。如電焊機、吊車電動機等。到設(shè)備的熱平衡。如電焊機、吊車電動機等。n暫載率（暫載率（duty cycle 又稱又稱 負荷持續(xù)率）：負荷持續(xù)率）： 其中：其中： 表示設(shè)備的工作周期；表示設(shè)備的工作周期； 額定暫載率額定暫載率n注意注意:額定暫載率是設(shè)備的額定參數(shù)額定暫載率是設(shè)備的額定參數(shù)；%100 xggttt

23、xgtt n第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n電焊機組：電焊機組：標準暫載率為：標準暫載率為： ；設(shè)備功率：設(shè)備功率：其中：其中： 為換算到標準暫載率下的設(shè)備負荷；為換算到標準暫載率下的設(shè)備負荷； 為設(shè)備額定參數(shù)；為設(shè)備額定參數(shù)； 1%100100nnnnnnneSPPPcos100ePnnnnSP,cos,第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n吊車電動機：吊車電動機：標準暫載率為：標準暫載率為：設(shè)備功率：設(shè)備功率： 參數(shù)與上述相同參數(shù)與上述相同%2525nnnnnnneSPPPcos2225第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算

24、方法n總結(jié)：總結(jié)：周期短時工作的設(shè)備功率計算：需要將設(shè)備額定暫載率周期短時工作的設(shè)備功率計算：需要將設(shè)備額定暫載率下的額定功率換算成標準暫載率下的設(shè)備功率。下的額定功率換算成標準暫載率下的設(shè)備功率。設(shè)備容量不是設(shè)備的計算負荷，實際上是換算到一定標設(shè)備容量不是設(shè)備的計算負荷，實際上是換算到一定標準工作制下的額定負荷。準工作制下的額定負荷。實際中求解計算負荷的思路：實際中求解計算負荷的思路：第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法二、按需要系數(shù)法確定計算負荷二、按需要系數(shù)法確定計算負荷設(shè)備分組：設(shè)備分組：在所計算的范圍內(nèi)（如一條干線、一段母線或一臺變在所計算的范圍內(nèi)（如一條干線、

25、一段母線或一臺變壓器），所有用電設(shè)備的計算負荷并不等于其設(shè)備容壓器），所有用電設(shè)備的計算負荷并不等于其設(shè)備容量之和，兩者之間存在比值關(guān)系，即為需要系數(shù)：量之和，兩者之間存在比值關(guān)系，即為需要系數(shù)：ecndPPPPKmaxn具體含義：具體含義：需用系數(shù)是一綜合系數(shù)，與需用系數(shù)的定義相結(jié)合，它標志著用電設(shè)備投入時，從供電網(wǎng)絡(luò)實際取用的最大功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法1、單個用電設(shè)備組的計算負荷、單個用電設(shè)備組的計算負荷其中：其中： 該用電設(shè)備組的設(shè)備功率之和；該用電設(shè)備組的設(shè)備功率之和； 用電設(shè)備組的需用系數(shù)；可查表；用電設(shè)備組的需用系數(shù)

26、；可查表； ePdK第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n例題：例題：某車間有一冷加工車床組，共有電壓為某車間有一冷加工車床組，共有電壓為380V的電動機的電動機39臺（其中臺（其中3臺臺10KW，8臺臺4KW，18臺臺3KW，10臺臺1.5KW），試用需要系數(shù)法求該設(shè)備組的計算負荷。），試用需要系數(shù)法求該設(shè)備組的計算負荷。n解：解：該用電設(shè)備組為該用電設(shè)備組為連續(xù)工作制連續(xù)工作制，故，故 查表得：查表得： nePP KWPPne131105 . 1183843102 . 0dK73. 1tan, 5 . 0cos第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法

27、帶入可得：帶入可得：通過上例題可以看出：通過上例題可以看出：(1)如果該車間只有此組負荷，計算得到的計算負荷實如果該車間只有此組負荷，計算得到的計算負荷實際上是該車間的低壓進線的計算負荷。際上是該車間的低壓進線的計算負荷。(2) 計算某一個設(shè)備組設(shè)備容量的方法，為多設(shè)備組的計算某一個設(shè)備組設(shè)備容量的方法，為多設(shè)備組的計算提供基礎(chǔ)。計算提供基礎(chǔ)。AUSIkVAQPSkVarPQkWPKPncccccccedc6 .79)3/(3 .523 .4573. 12 .26tan2 .261312 . 022第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法2多個用電設(shè)備組的計算負荷多個用電設(shè)備

28、組的計算負荷 如圖，在配電干線或者變壓器低壓母線上，常有多如圖，在配電干線或者變壓器低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，而考慮各用電設(shè)備組的最大個用電設(shè)備組同時工作，而考慮各用電設(shè)備組的最大負荷不一定同時出現(xiàn)，引入負荷不一定同時出現(xiàn)，引入一一同時系數(shù)同時系數(shù)其中：其中： n 分別為有功同時系數(shù)和無功同時系數(shù)，一般情況下相等；分別為有功同時系數(shù)和無功同時系數(shù)，一般情況下相等；qpK,Kqp,KK第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n m 為該配電干線或者車間變電所低壓母線上所接的用電設(shè)備組總為該配電干線或者車間變電所低壓母線上所接的用電設(shè)備組總數(shù)；數(shù)； n 為其中某一設(shè)

29、備組的參數(shù)為其中某一設(shè)備組的參數(shù) ； n 為該干線或低壓母線上的計算電流；為該干線或低壓母線上的計算電流； 可見，可見， 為多組用電設(shè)備的干線或者變壓器低為多組用電設(shè)備的干線或者變壓器低壓母線上的計算負荷及計算電流；壓母線上的計算負荷及計算電流；如果在變壓器的低壓母線上裝無功補償裝置，補償容如果在變壓器的低壓母線上裝無功補償裝置，補償容量為量為 ，則低壓母線上的無功計算負荷為：，則低壓母線上的無功計算負荷為：eiidiPK,tan,IcccIQP,cQcmiieidiqcQPKKQ1tan第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n注意無功補償?shù)奶攸c：注意無功補償?shù)奶攸c：此時的

30、低壓母線上的有功計算負荷不變化；此時的低壓母線上的有功計算負荷不變化；無功補償后：無功補償后：節(jié)能下降下降RIccIS2第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n注意幾點：注意幾點：由于各用電設(shè)備組的由于各用電設(shè)備組的功率因數(shù)功率因數(shù)不一定相同，總的視在功率計算不一定相同，總的視在功率計算負荷和計算電流不能利用各組的視在功率以及計算電流直接相負荷和計算電流不能利用各組的視在功率以及計算電流直接相加得到，應(yīng)由下式計算：加得到，應(yīng)由下式計算： 查表獲得的需要系數(shù)以及同時系數(shù)是長期積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一查表獲得的需要系數(shù)以及同時系數(shù)是長期積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一般認為與般認為與設(shè)備的數(shù)量以及

31、設(shè)備之間的容量差距設(shè)備的數(shù)量以及設(shè)備之間的容量差距是否懸殊等因素是否懸殊等因素無關(guān)，但這種處理方法考慮不夠全面，是有條件的：只有當設(shè)無關(guān)，但這種處理方法考慮不夠全面，是有條件的：只有當設(shè)備臺數(shù)較多、總?cè)萘繅虼?、沒有特殊的大型用電設(shè)備時，表中備臺數(shù)較多、總?cè)萘繅虼?、沒有特殊的大型用電設(shè)備時，表中的需要系數(shù)才比較負荷實際。的需要系數(shù)才比較負荷實際。算法適用對象：算法適用對象：求用戶、全廠和大型車間變電所的計算負荷；求用戶、全廠和大型車間變電所的計算負荷；而在確定設(shè)備臺數(shù)比較少的而且容量相差懸殊的分支干線的計而在確定設(shè)備臺數(shù)比較少的而且容量相差懸殊的分支干線的計算負荷時，通常采用二項式法計算。算負荷

32、時，通常采用二項式法計算。)3/(22ncccccUSIQPS第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法三、按二項式法確定計算負荷計算三、按二項式法確定計算負荷計算 二項式法考慮了設(shè)備的平均負荷，還考慮了幾臺最大用電二項式法考慮了設(shè)備的平均負荷，還考慮了幾臺最大用電設(shè)備引起的附加負荷。設(shè)備引起的附加負荷。第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法1單個用電設(shè)備組的計算負荷單個用電設(shè)備組的計算負荷 計算公式：計算公式：其中：其中： 設(shè)備組基本負荷；設(shè)備組基本負荷； 該用電設(shè)備組的設(shè)備功率之和；該用電設(shè)備組的設(shè)備功率之和； 設(shè)備功率計算方法同前；設(shè)備功率計算方法同前

33、； 附加負荷，為附加負荷，為 臺大容量設(shè)備的功率之和，臺大容量設(shè)備的功率之和， 可以查表獲得；可以查表獲得； 二項式系數(shù)，與設(shè)備類型有關(guān)二項式系數(shù)，與設(shè)備類型有關(guān) ，可查表；，可查表；）（kWcPbPPxecebPePxcPxc,b第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法尖峰負荷產(chǎn)生的原因：尖峰負荷產(chǎn)生的原因：大容量電動機的在某一階段內(nèi)大容量電動機的在某一階段內(nèi)滿載運行或者頻繁同時啟動。滿載運行或者頻繁同時啟動。第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n由計算得到的由計算得到的 得：得：)3/(tan22ncccccccUSIQPSPQPc第三節(jié)第三節(jié) 計算

34、負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法2多個用電設(shè)備組的計算負荷多個用電設(shè)備組的計算負荷依然考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素，依然考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素，在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負荷進行補在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負荷進行補償。償。利用二項式法求解多個用電設(shè)備組的計算負荷的方法利用二項式法求解多個用電設(shè)備組的計算負荷的方法如下：如下： )3/(tan)(tan)(22maxmax1max1ncccccmixieicmixieicUSIQPScPPbQcPPbP第三節(jié)第三節(jié) 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法n注意：注意： 按二項式

35、法確定計算負荷時，如果設(shè)備的總數(shù)按二項式法確定計算負荷時，如果設(shè)備的總數(shù) 少少于表中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺數(shù)于表中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺數(shù) 的的2倍（即倍（即 ）時，其最大容量設(shè)備臺數(shù)時，其最大容量設(shè)備臺數(shù) 應(yīng)該適當取小。應(yīng)該適當取小。一般按照：一般按照： 且且“四舍五入四舍五入”修約規(guī)則取整。修約規(guī)則取整。nxxn2x2/nx 第四節(jié)第四節(jié) 單相負荷的計算單相負荷的計算計算目的：計算目的：n保證系統(tǒng)的三相負荷盡可能平衡，避免某一相過大保證系統(tǒng)的三相負荷盡可能平衡，避免某一相過大或者過??；或者過??； 計算原則：計算原則：1. 三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康娜嗑€路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎?/p>

36、超過三相總?cè)萘康?5%時，單相設(shè)備可按照三相平衡設(shè)備進行計算；時，單相設(shè)備可按照三相平衡設(shè)備進行計算；2三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康娜嗑€路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時，需要把單相設(shè)備等效成三相設(shè)備容量，再時，需要把單相設(shè)備等效成三相設(shè)備容量，再加上原有的三相負荷，從而得到總的三相電路的計加上原有的三相負荷，從而得到總的三相電路的計算負荷。算負荷。 本節(jié)將介紹如何將單相有功負荷等效成三相負荷，單本節(jié)將介紹如何將單相有功負荷等效成三相負荷，單相無功負荷的等效方法與之相同。相無功負荷的等效方法與之相同。第四節(jié)第四節(jié) 單相負荷的計算單相負荷的計算一單相用電設(shè)備接于相電壓一

37、單相用電設(shè)備接于相電壓其中：其中：為等效三相設(shè)備負荷；為等效三相設(shè)備負荷； 為最大負荷相的單相設(shè)備功率之和；為最大負荷相的單相設(shè)備功率之和； emePP3ePemPecebeaemPPPP,max第四節(jié)第四節(jié) 單相負荷的計算單相負荷的計算二、單相設(shè)備接于線電壓二、單相設(shè)備接于線電壓1、接于同一線電壓時、接于同一線電壓時其中：其中： 為單相設(shè)備的最大容量；為單相設(shè)備的最大容量； 2、接于不同線電壓時、接于不同線電壓時 設(shè)接于三個線電壓的設(shè)備容量分別為設(shè)接于三個線電壓的設(shè)備容量分別為P1、P2、P3，且且cos1cos2cos3，當，當P1P2P3時，則等效時，則等效三相設(shè)備容量為：三相設(shè)備容量為

38、：emeP3P emP第四節(jié)第四節(jié) 單相負荷的計算單相負荷的計算三一般情況三一般情況特點：系統(tǒng)中接于相電壓、線電壓的單相負荷均有；特點：系統(tǒng)中接于相電壓、線電壓的單相負荷均有；計算分兩步進行：計算分兩步進行：1、將接于線電壓的單相負荷換算為接于相電壓的單、將接于線電壓的單相負荷換算為接于相電壓的單相負荷；相負荷；n設(shè)：設(shè)： 為換算后接相電壓的負荷為換算后接相電壓的負荷 ； 為接線電壓的單相用電功率；為接線電壓的單相用電功率；n引入有功功率轉(zhuǎn)換系數(shù)：引入有功功率轉(zhuǎn)換系數(shù)： 無功功率轉(zhuǎn)換系數(shù)：無功功率轉(zhuǎn)換系數(shù)：ecebeaecebeaQQQPPP,ecaebceabPPP,cacbbacapcap

39、bcpbcpabpabp)(,)(,)(,)(,)(,)(cacbbacaqcaqbcqbcqabqabq)(,)(,)(,)(,)(,)(第四節(jié)第四節(jié) 單相負荷的計算單相負荷的計算n轉(zhuǎn)換公式：轉(zhuǎn)換公式：n注意：注意：1、查表可見：、查表可見：無功換算系數(shù)也是如此；無功換算系數(shù)也是如此；2、功率轉(zhuǎn)換系數(shù)與功率因數(shù)有關(guān)；、功率轉(zhuǎn)換系數(shù)與功率因數(shù)有關(guān)；3功率轉(zhuǎn)換都是通過有功功率轉(zhuǎn)換而來的；功率轉(zhuǎn)換都是通過有功功率轉(zhuǎn)換而來的； cecacebceccecacebcecbebcbabebbebcbeabebaecaaeabeaaecaaeabeacaqPbcqPQcapPbcpPPbcqPabqPQb

40、cpPabpPPcaqPabqPQcapPabpPP)()()()()()()()()()()()(cacbbacapcapbcpbcpabpabp)()(,)()(,)()(第四節(jié)第四節(jié) 單相負荷的計算單相負荷的計算2、將各相負荷相加，選出最大負荷，取其、將各相負荷相加，選出最大負荷，取其3倍作為等效倍作為等效三相負荷。三相負荷。即：即： 無功等效負荷計算方法同上；無功等效負荷計算方法同上； max3 PPe第五節(jié)第五節(jié) 尖峰電流計算尖峰電流計算尖峰電流尖峰電流: 單臺或者多臺設(shè)備持續(xù)單臺或者多臺設(shè)備持續(xù)12 S的短時最大負的短時最大負荷電流；表示為：荷電流；表示為： ；尖峰電流主要是由于大

41、容量電動機的起動、電壓波動尖峰電流主要是由于大容量電動機的起動、電壓波動等原因造成的。等原因造成的。與計算電流的區(qū)別與計算電流的區(qū)別n計算電流計算電流半小時平均電流的最大值；來源于計算負荷；半小時平均電流的最大值；來源于計算負荷；n尖峰電流尖峰電流持續(xù)持續(xù)12 S的短時最大負荷電流，尖峰電流比計的短時最大負荷電流，尖峰電流比計算電流大得多。算電流大得多。尖峰電流的計算目的尖峰電流的計算目的n選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置（整定繼電保護選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置（整定繼電保護裝置的動作時間）、計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等。裝置的動作時間）、計算電壓波動及檢驗電動機

42、自起動條件等。pkI第五節(jié)第五節(jié) 尖峰電流計算尖峰電流計算一、單臺用電設(shè)備尖峰電流的計算一、單臺用電設(shè)備尖峰電流的計算實際上求給單臺用電設(shè)備供電的支線尖峰電流；實際上求給單臺用電設(shè)備供電的支線尖峰電流； 即：尖峰電流即：尖峰電流=設(shè)備的起動電流；設(shè)備的起動電流；其中：其中： 為用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)；為用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)；n對于鼠籠型電動機一般為：對于鼠籠型電動機一般為：57；n對于繞線型電動機一般為：對于繞線型電動機一般為：23；n對于直流電動機一般為：對于直流電動機一般為：1.7；n對于電焊變壓器一般為：對于電焊變壓器一般為：3；nststpkIKIIstK第五節(jié)第五節(jié) 尖峰電流計算尖

43、峰電流計算二、多臺用電設(shè)備尖峰電流的計算二、多臺用電設(shè)備尖峰電流的計算 實質(zhì)求多臺用電設(shè)備供電的干線尖峰電流；實質(zhì)求多臺用電設(shè)備供電的干線尖峰電流； 1一般情況：（設(shè)備不是同時起動）一般情況：（設(shè)備不是同時起動）其中：其中： 設(shè)備中最大的起動電流；設(shè)備中最大的起動電流； 除具有最大起動電流的設(shè)備之外的其余除具有最大起動電流的設(shè)備之外的其余 （n-1）臺電機設(shè)備的）臺電機設(shè)備的計算電流計算電流； 為為n-1臺的同時系數(shù)；臺的同時系數(shù)； 11maxmax)()(niiSnstCstpkIKIKIIImax)(stICIK第五節(jié)第五節(jié) 尖峰電流計算尖峰電流計算2n臺設(shè)備同時起動臺設(shè)備同時起動實質(zhì)：實

44、質(zhì)：求解給求解給n臺同時起動設(shè)備供電配電線路的尖峰電臺同時起動設(shè)備供電配電線路的尖峰電 流；流；其中：其中： 所有參與同時起動設(shè)備的起動電流之和；所有參與同時起動設(shè)備的起動電流之和；nniinistniistpkIKII1istI.第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算 電流流過電力線路和變電流流過電力線路和變壓器時，勢必會功率壓器時，勢必會功率和電能損耗。和電能損耗。在進行用戶或者全廠負在進行用戶或者全廠負荷計算時應(yīng)該計入這荷計算時應(yīng)該計入這部分損耗。部分損耗。 本節(jié)介紹線路以及變壓本節(jié)介紹線路以及變壓器的功率損耗。器的功率損耗。第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算

45、功率損耗與電能損耗的計算一、供電線路的功率損耗一、供電線路的功率損耗參數(shù)意義：參數(shù)意義：n 有功功率損耗；電流流過線路有功功率損耗；電流流過線路電阻電阻引起的損耗；引起的損耗；n 無功功率損耗；電流流過電路無功功率損耗；電流流過電路電抗電抗引起的損耗；引起的損耗；對于三相供配電線路：對于三相供配電線路：上式變換為：上式變換為：PQ)(103)(1033232kVarXIQkWRIPcc)(10)(10)(10)3(3)(10)(10)(10)3(33222323232223232kVarXUQPXUSXUSQkWRUQPRUSRUSPnccncncnccncnc第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗

46、的計算功率損耗與電能損耗的計算n注意：注意：（1）單位：）單位： （2）利用計算電流求解，即得到的功率損耗是最大損耗）利用計算電流求解，即得到的功率損耗是最大損耗功率。功率。kVUkVAkVarkWSQPnccc,第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算二、變壓器的功率損耗二、變壓器的功率損耗 變壓器兩個試驗：變壓器兩個試驗：變壓器一、二次繞組中存在電阻和電抗，變壓器的功變壓器一、二次繞組中存在電阻和電抗，變壓器的功率損耗包含有功功率損耗和無功功率損耗。率損耗包含有功功率損耗和無功功率損耗。TTQP ,第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算變壓器有

47、功功率損耗：變壓器有功功率損耗：故變壓器的有功損耗為故變壓器的有功損耗為 ：TP20200)()(bnjsdnbnjsdndTIIPPSSPPPPP第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算變壓器無功功率損耗：變壓器無功功率損耗： 故變壓器無功功率損耗為：故變壓器無功功率損耗為：TQ)()(2c00kVarSSQQQQQbndndT第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算三、供配電系統(tǒng)的年電能損耗（有功損耗）三、供配電系統(tǒng)的年電能損耗（有功損耗）由于實際中負荷隨時間不斷變化，變壓器以及線路中由于實際中負荷隨時間不斷變化，變壓器以及線路中電能損耗難以精確

48、計算，通常采用電能損耗難以精確計算，通常采用最大負荷損耗時間最大負荷損耗時間進行描述；進行描述； 的物理意義：當線路或者變壓器中以的物理意義：當線路或者變壓器中以最大計算電流最大計算電流流過流過 小時后所產(chǎn)生的電能損耗與全年流過的實際電流小時后所產(chǎn)生的電能損耗與全年流過的實際電流所產(chǎn)生的損耗相等。所產(chǎn)生的損耗相等。 與與 之間與之間與 有關(guān)，注意定義中采用的是計算有關(guān)，注意定義中采用的是計算電流而不是計算負荷，主要是考慮到無功負荷的影響。電流而不是計算負荷，主要是考慮到無功負荷的影響。maxTcos第六節(jié)第六節(jié) 功率損耗與電能損耗的計算功率損耗與電能損耗的計算1、線路、線路注意：注意：上式中采

49、用上式中采用計算電流計算電流進行求解，所以時間采用進行求解，所以時間采用最大損耗時間。最大損耗時間。2變壓器變壓器 lclPRIW2320)(bncTnTSSPtPW注：此項已換算成計算負荷第七節(jié)第七節(jié) 全廠負荷計算全廠負荷計算 確定用戶的計算負荷是選擇電源進線和一、二次設(shè)備確定用戶的計算負荷是選擇電源進線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，是供配電設(shè)計的基礎(chǔ)。的基本依據(jù)，是供配電設(shè)計的基礎(chǔ)。 根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電源根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電源方向逐級進行計算，最后求出用戶總的計算負荷的方方向逐級進行計算，最后求出用戶總的計算負荷的方法法逐級計算法逐級計算法。

50、本節(jié)系統(tǒng)介紹逐級計算法確定用戶計算負荷的步驟。本節(jié)系統(tǒng)介紹逐級計算法確定用戶計算負荷的步驟。第七節(jié)第七節(jié) 全廠負荷計算全廠負荷計算0單臺用電設(shè)備的計算負荷單臺用電設(shè)備的計算負荷目的：用于選擇其開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面積。目的：用于選擇其開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面積。12345678全廠負荷計算示意圖edcPKP 第七節(jié)第七節(jié) 全廠負荷計算全廠負荷計算1單個用電設(shè)備組的計算負荷單個用電設(shè)備組的計算負荷12345678全廠負荷計算示意圖icicQP11,（1）設(shè)備分組；（）設(shè)備分組；（2）設(shè)備容量計算）設(shè)備容量計算;（3）需要系）需要系數(shù)或二項式法計算用電設(shè)備組的計算負荷；數(shù)或二項式法計算用電設(shè)備組的計算負荷；目的：用于選擇車間配電干線以及干線上的電氣設(shè)備；目的：用于選擇車間配電干線以及干線上的電氣設(shè)備；第七節(jié)第七節(jié) 全廠負荷計算全廠負荷計算n車間變電所二次側(cè)的計算負荷：車間變電所二次側(cè)的計算負荷： 多個用電多個用電設(shè)備組的計算負荷設(shè)備組的計算負荷n目的：選擇變壓器容量和臺數(shù)的選擇。目的：選擇變壓器容量和臺數(shù)的選擇。icciccQKQPKP122122)var()(hktQtQWhkWtPtPWcaQcap12345678全廠負荷計算示意圖第七節(jié)第七節(jié) 全廠負荷計算全