淺析工廠用電負(fù)荷及其計(jì)算

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 一、弓|言1 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 二、用電負(fù)荷1 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document （）用電負(fù)荷概念、分類1 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document （二）用電負(fù)荷曲線與特征2 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document （三）負(fù)荷計(jì)算的意義4 HYPERLINK l bookmar

2、k63 o Current Document 三、計(jì)算負(fù)荷4 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document （一）計(jì)算負(fù)荷定義 4 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document （二）負(fù)荷計(jì)算的方法5 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 四、工廠的計(jì)算負(fù)荷6 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document （）設(shè)備容量的確定6（二）需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷7（三）二項(xiàng)式系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷8 HYPERLINK l bookmark97 o Cur

3、rent Document （四）工廠企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷確定9 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 五、總結(jié)9淺析工廠用電負(fù)荷及其計(jì)算摘要計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截 面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。工廠用電是國(guó) 家電力的主要負(fù)荷，本文介紹了幾種工廠電力負(fù)荷的計(jì)算公式及方 法。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是 否合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線截面選擇過大，造成 投資和有色金屬的浪費(fèi)；如計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使電器和導(dǎo)線運(yùn) 行時(shí)增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱，引起絕緣過早老化，甚

4、至燒毀，以 至發(fā)生事故。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，既保證了 安全可靠性又獲得節(jié)能、節(jié)資的經(jīng)濟(jì)效益。徹底解決了工廠計(jì)算負(fù)荷 偏大或偏小的問題。關(guān)鍵詞：電力負(fù)荷工廠估算法需要系數(shù)法二項(xiàng)式法一、弓|言工廠用電是國(guó)家電力的主要負(fù)荷，本文介紹了幾種工廠電力負(fù)荷的概念及 計(jì)算公式與方法。在實(shí)踐中，根據(jù)各種不同類型電力負(fù)荷選擇合適的計(jì)算方法， 可以快速準(zhǔn)確地計(jì)算工廠的電力負(fù)荷，再結(jié)合相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行修正，可使計(jì)算結(jié)果 明顯地降低，既保證了安全可靠性又獲得節(jié)能、節(jié)資的經(jīng)濟(jì)效益。徹底解決了工 廠計(jì)算負(fù)荷偏大或偏小的問題。二、用電負(fù)荷工廠進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的基本原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量。工 廠

5、的用電設(shè)備種類多，數(shù)量大，工況復(fù)雜，如何根據(jù)這些資料正確估計(jì)工廠所需 的電力和電量是一個(gè)非常重要的問題。估算過高，浪費(fèi)有色金屬：估算過低設(shè) 備過熱，加快絕緣老化，增大電能損耗。為此，引入了計(jì)算負(fù)荷的概念。（）用電負(fù)荷概念、分類電力負(fù)荷是指發(fā)電廠或電力系統(tǒng)在某一時(shí)刻所承擔(dān)的某一范圍耗電設(shè)備所 消耗電功率的總和，單位為KW。電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。電力負(fù)荷包括發(fā)電負(fù) 荷，廠用電負(fù)荷，供電負(fù)荷，線路損失負(fù)荷和用電負(fù)荷五大類負(fù)荷。電能客戶的 用電設(shè)備在某一時(shí)刻向電網(wǎng)取用電功率的總和，稱為用電負(fù)荷。用電負(fù)荷是電力 負(fù)荷中的主要部分。如圖21中所示就是用電負(fù)荷裝置。圖21用電負(fù)荷裝置根據(jù)國(guó)際上用電負(fù)荷的通用

6、分類原則可分為：（1）農(nóng)、林、牧、漁。水利業(yè)，包括農(nóng)村排灌、農(nóng)副業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜 牧、漁業(yè)、水利業(yè)等各種用電負(fù)荷；（2）工業(yè)，包括各種采掘業(yè)和制造業(yè)用電負(fù)荷等；（3）地質(zhì)普查和勘探業(yè)用電負(fù)荷；（4）建筑業(yè)用電負(fù)荷；（5）交通運(yùn)輸、郵電通信業(yè)，包括公路、鐵路車站用電，碼頭、機(jī)場(chǎng)用電， 管道運(yùn)輸、電氣化鐵路用電及郵電通信用電負(fù)荷等；（6）商業(yè)、公共飲食業(yè)、物資供應(yīng)和倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)，包括各種商店、飲食業(yè)、物 資供應(yīng)單位及倉(cāng)庫(kù)用電負(fù)荷等；（7）其他事業(yè)單位，包括市內(nèi)公共交通用電，路燈照明用電，文藝、體育、 國(guó)家黨政機(jī)關(guān)、各種社會(huì)團(tuán)體、福利事業(yè)、科研等單位用電負(fù)荷；（8）城鄉(xiāng)居民生活，包括城市和鄉(xiāng)村居民生活用

7、電負(fù)荷。根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求不同分類：（1）一類負(fù)荷。對(duì)其中斷供電時(shí)將造成人身傷亡或政治、軍事、經(jīng)濟(jì)上的 重大損失的負(fù)荷，如發(fā)生重大設(shè)備損壞，產(chǎn)品出現(xiàn)大量廢品，引起生產(chǎn)混亂，重 要交通樞紐、干線受阻，廣播通信中斷和城市水源中斷，環(huán)境嚴(yán)重污染等。要求 由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。而對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。設(shè)置 應(yīng)急電源。（2）二類負(fù)荷。對(duì)其中斷供電時(shí)將造成嚴(yán)重減產(chǎn)或停工，局部地區(qū)交通阻 塞，大部分城市居民的正常生活秩序被打亂等。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙回路供電，兩個(gè) 回路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。（3）三類負(fù)荷。指除一、二類負(fù)荷之外的一般負(fù)荷，這類負(fù)荷短時(shí)停電造 成的損失不大。對(duì)供電

8、無特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可采用單回路供電。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)時(shí)期的政策和季節(jié)的要求分類：（1）優(yōu)先保證供電的重點(diǎn)負(fù)荷；（2）一般性供電的非重點(diǎn)負(fù)荷；（3）可以暫時(shí)限電或停電的負(fù)荷。（二）用電負(fù)荷曲線與特征1、負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是反映負(fù)荷隨時(shí)間變化規(guī)律的曲線。它以橫坐標(biāo)表示時(shí)間，以縱坐 標(biāo)表示負(fù)荷的絕對(duì)值。電力負(fù)荷曲線表示出客戶在某一段時(shí)間內(nèi)，電力、電量的 使用情況。曲線所包含的面積代表一段時(shí)間內(nèi)客戶的用電量。常見的電力負(fù)荷曲 線有以下幾種：（1）日負(fù)荷曲線，以全日小時(shí)數(shù)為橫坐標(biāo)，以負(fù)荷值為縱坐標(biāo)繪制而成的曲 線。（2）日平均負(fù)荷曲線，以考核的天數(shù)為橫坐標(biāo)，以每天的平均負(fù)荷為縱坐標(biāo)而繪制的負(fù)荷

9、曲線。（3）負(fù)荷持續(xù)曲線，表示某一段時(shí)間段內(nèi)，負(fù)荷大小和持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，按 負(fù)荷的大小順序排列而繪制的曲線。（4）年負(fù)荷曲線，以全年的時(shí)間（有的以日為單位，有的以月為單位）為橫 坐標(biāo)，以考核時(shí)間段的負(fù)荷為縱坐標(biāo)繪制的曲線。年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制（a）夏日負(fù)荷曲線；（b）冬日負(fù)荷曲線；（c）年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線日有功負(fù)荷曲線a）依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線b）繪成梯形的負(fù)荷曲線2、負(fù)荷率負(fù)荷率是指在規(guī)定時(shí)間（日，月，年）內(nèi)的平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比的百分?jǐn)?shù)（21）K = 土 x 100%f Pmax式中Kf日負(fù)荷率；Pav日平均負(fù)荷，KW；Pmax日最大負(fù)荷，KW。3、用電負(fù)荷特征由于電力客戶的用電隨意性大

10、，因而用電負(fù)荷會(huì)隨著時(shí)間經(jīng)常地發(fā)生變化。 掌握用電負(fù)荷的變化規(guī)律，對(duì)電力系統(tǒng)來講，可以根據(jù)用電負(fù)荷的變化有針對(duì)性 地進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整，做到安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行；對(duì)客戶來講，可充分發(fā)揮每千 瓦時(shí)電能的效益。在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，除個(gè)別地區(qū)外，工業(yè)用電負(fù)荷在整 個(gè)用電負(fù)荷中比重居首位；農(nóng)村排灌、農(nóng)副業(yè)、水利業(yè)用電關(guān)系到人民生活的衣、 食問題；城鄉(xiāng)居民生活用電關(guān)系到廣大人民生活質(zhì)量問題。因此，對(duì)用電負(fù)荷的 特征只針對(duì)這三類用電負(fù)荷進(jìn)行討論。具體分為以下幾類：工業(yè)用電負(fù)荷特性的 特征包括：年負(fù)荷變化、季負(fù)荷變化、月負(fù)荷變化、年負(fù)荷變化；農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷 特性包括：受季節(jié)影響較大、受氣候影響較大、用電負(fù)荷不穩(wěn)

11、定、農(nóng)副加工用電 季節(jié)性影響同樣明顯、設(shè)備最大負(fù)荷利用小時(shí)較低，通常不超過2000h、負(fù)荷密 度小，分布不均勻、功率因數(shù)低、全國(guó)農(nóng)電發(fā)展不平衡，用電負(fù)荷構(gòu)成變化大， 農(nóng)電復(fù)合增長(zhǎng)快；城鄉(xiāng)居民生活用電負(fù)荷特性包括：在一日內(nèi)變化大、季節(jié)變化 對(duì)居民用電負(fù)荷的影響大；還有郵電通信用電負(fù)荷特點(diǎn)與城市高層建筑用電負(fù)荷 特點(diǎn)。（三）負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算的意義：計(jì)算負(fù)荷是確定供電線路導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān) 電器以及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。若要使供配電系統(tǒng)在正常條件下可靠 地運(yùn)行，必須正確選擇電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等，這就需要對(duì)電力 負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、

12、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截 面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確 合理，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器 和導(dǎo)線截面選擇過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；如計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將 使電器和導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱，引起絕緣過早老化，甚至燒毀， 以全發(fā)生事故。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng) 安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。三、計(jì)算負(fù)荷（一）計(jì)算負(fù)荷定義通常按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)元件時(shí)需要計(jì)算的負(fù)荷功率或負(fù)荷電流，稱 為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷包括四個(gè)物理量，即有功計(jì)算負(fù)荷Pjs、無功計(jì)算負(fù)荷Qjs、 視在計(jì)算負(fù)荷Sjs

13、和計(jì)算電流Ijs，其計(jì)算步驟：先計(jì)算用電設(shè)備開始，然后計(jì)算變電站（變壓器）、高壓供電線路及總降壓變電站（或配電站）等的負(fù)荷。（二）負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附 加系數(shù)法。確定計(jì)算負(fù)荷的常用方法有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法兩種。需要系 數(shù)法比較簡(jiǎn)便因而廣泛使用。1、需要系數(shù)法用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷比較簡(jiǎn)單，對(duì)于工廠而言，是目前確定客戶車間 變電站和全廠變電站負(fù)荷的主要方法。在需要確定的計(jì)算負(fù)荷中，四個(gè)物理量之間的關(guān)系為：Qjs = Pjs（31）S = JP2 + Q 2c PS =Js或js cos中Pjs或y半河式中cos功率因數(shù)；tg一功

14、率因數(shù)角甲的正切值；Pjs一有功計(jì)算負(fù)荷:Qjs一無功計(jì)算負(fù)荷Sjs一視在計(jì)算負(fù)荷:Ijs一計(jì)算電流，A；un一三項(xiàng)用電設(shè)備的額定電壓。2、二項(xiàng)式系數(shù)法（32）（33）（34）（35）KW；Kvar；KVA；在確定連接設(shè)備臺(tái)數(shù)不太多的車間干線或支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，由于其中大 功率設(shè)備對(duì)電力負(fù)荷變化影響很大，為了反映這種變化，可采用二項(xiàng)式系數(shù)法。 二項(xiàng)式系數(shù)法的基本計(jì)算公式為：Pjs = bPN + cpN 口（36）式中c、b一二項(xiàng)式系數(shù)；PN一改組所有用電設(shè)備的總額定功率，KW；bPN用電設(shè)備組的平均負(fù)荷，KW；PDn該組中n臺(tái)功率最大的用電設(shè)備的總額定功率，KW；cPDN表示用電設(shè)備組中n

15、臺(tái)容量最大的設(shè)備運(yùn)行時(shí)的附加負(fù)荷，KW。不同工業(yè)制的不同類用電設(shè)備，取用大功率設(shè)備的數(shù)量n應(yīng)有所不用。一般 規(guī)定：金屬切割機(jī)床采用n=5；反復(fù)短時(shí)工作制采用n=3；加熱爐采用n=2；電 焊設(shè)備采用n=1.當(dāng)用電設(shè)備組只有一兩臺(tái)設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為Pjs=PN（即取b=1，c=0），相應(yīng) 地cos9也應(yīng)適當(dāng)取大一些。二項(xiàng)式系數(shù)法適用于確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，且各臺(tái)之間容量大小相差懸殊的低 壓分支線和干線的計(jì)算負(fù)荷。四、工廠的計(jì)算負(fù)荷（一）設(shè)備容量的確定1、用電設(shè)備分類用電設(shè)備按其工作性質(zhì)分為以下三類。第一類為長(zhǎng)時(shí)工作制用電設(shè)備，只使用時(shí)間較長(zhǎng)或持續(xù)工作的用電設(shè)備。第二類為短時(shí)工作制用電設(shè)備，指工作時(shí)間甚短而

16、停歇時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)的用電設(shè) 備。第三類為反復(fù)短時(shí)工作制用電負(fù)荷，指時(shí)而工作、時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行 的用電設(shè)備。對(duì)于第三類反復(fù)短時(shí)工作制用電設(shè)備，為表征其反復(fù)短時(shí)的特點(diǎn)，通常用暫 載率來描述。其計(jì)算公式為工作時(shí)間 七(41) = X 100%工作周期tg + tt式中E 一暫載率；tg每周期的工作時(shí)間，min； tt一每周期的停歇時(shí)間，min。2、設(shè)備容量確定設(shè)備容量一般是指用電設(shè)備的額定輸出功率，用PN或sn表示。對(duì)一般電動(dòng) 機(jī)來說，PN是指是銘牌容量。反復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的確定。其設(shè)備容量PN是指暫載率E 25=25%時(shí)的額定容量。如E值不為25%，則可按下式進(jìn)行換算，使其變?yōu)?5%時(shí)的額

17、定 容量，其計(jì)算公式為Pn = d 2即.PN（42）v 25式中EN給定的設(shè)備暫載率（換算前的）；PN暫載率E =E N時(shí)的額定設(shè)備容量，KW。電焊變壓器容量的確定。其設(shè)備容量，是指E =100%時(shí)的額定容量。當(dāng)E尹00%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，換算公式為（43）（44）Sn 二 3s 二即S N ，8 N 、 NM 。 -一 -一 10 Syos = js SyosL 100或P次 N式中sn一換算前的銘牌額定容量；Cos9與SN相對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)。（二）需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷1、成組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。工作性質(zhì)相同的一組用電設(shè)備有很多臺(tái)，其 中有的設(shè)備滿載運(yùn)行，有的設(shè)備輕載或空載運(yùn)行，還有的設(shè)備處于備用

18、或檢修狀 態(tài)，該組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Pjs總是比其額定容量的總和PN要小得多。因此， 在確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，需要將該組設(shè)備的總?cè)萘炕蚩偣β蔬M(jìn)行換算，計(jì)算公式為八 KK-（45）Pjs =門、PNX式中Ko同時(shí)系數(shù)，表示在最大負(fù)荷時(shí)某組工作著的用電設(shè)備容量與接于 線路中該組全部用電設(shè)備總?cè)萘康谋戎?；Kf一負(fù)荷系數(shù)，表示在最大負(fù)荷時(shí)某組工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需的 功率與其設(shè)備總?cè)萘康谋戎?；nN一用電設(shè)備效率；nx一線路效率；PN接于線路中一組用電設(shè)備的總?cè)萘浚偣β剩?，KW。通常只是通過實(shí)測(cè)，將所有影響計(jì)算負(fù)荷的許多因素歸并成一個(gè)系數(shù)，稱之 為需要系數(shù)。Pjs 二 KxPNX（46）式中Pjs該組用電

19、設(shè)備的有功計(jì)算負(fù)荷，KW；Kx該組用電設(shè)備的需要系數(shù)；PN廠該組用電設(shè)備的總?cè)萘?，KW。2、車間（多組）用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。對(duì)于多組用電設(shè)備，由于各組需要 系數(shù)不盡相同，各組最大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間也不相同，因此，在確定多組用電設(shè)備 的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，除了將各組計(jì)算負(fù)荷累加之外，還必須乘以一個(gè)同時(shí)使用系數(shù) Kop、Koq。其計(jì)算公式為 TOC o 1-5 h z P廣 Kp 2（PJS）i = Kop 軟皿（47）i=i1i=iQs = Koq 羅（Fjstg = Koq 羅（Kx%tg）（48）i=11i=1式中Kop一有功計(jì)算負(fù)荷的同時(shí)使用系數(shù)；Koq一無功計(jì)算負(fù)荷的同時(shí)使用系數(shù)。表41同時(shí)使用系數(shù)應(yīng)用范圍KZ確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷冷加工車間0.70.8熱加工車間0.70.9動(dòng)力站0.81.0確定配電所母線的最大負(fù)荷負(fù)荷小于5000kW0.91.0計(jì)算負(fù)荷小于500010000kW0.85計(jì)算負(fù)荷大于10000kW0.8（三）二項(xiàng)式系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。對(duì)于干線或低壓母線上擁有不同類的多組用電 設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的確定，同樣應(yīng)考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。 因此在確定干線上總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加 負(fù)荷cPN，再加上所有設(shè)備的平均負(fù)荷bPN，得出總的有功和無功計(jì)算負(fù)荷。其計(jì) 算式為（49）PJS =曾N1