電子教案-工廠供電技術(3版-)-第二章-負荷計算-電子課件

高等教育出版社（第3版）高等教育出版社（第3版）1第二章負荷計算

2.1負荷計算及計算目的

2.2計算負荷的求解方法

2.3工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定

2.4功率因數(shù)的改善和電能的節(jié)約第二章負荷計算2.1負荷計算及計算目的2第一節(jié)負荷計算及計算目的一、工廠負荷曲線二、負荷曲線的特征參數(shù)三、計算負荷Pca第一節(jié)負荷計算及計算目的一、工廠負荷曲線負荷在不同的場合有不同的含義，可以指用電設備或用電單位，也可以指用電設備或用電單位的功率或電流的大小。負荷概述一、負荷的概念二、電力負荷的等級一級負荷：一級負荷中斷供電將造成人身傷亡者；或在政治、經(jīng)濟上將造成重大損失者。二級負荷：二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者。三級負荷：三級負荷為一般的電力負荷。負荷在不同的場合有不同的含義，可以指用電設備或用電單位，也可三、電力負荷的類型按用途可分為：

照明負荷和動力負荷按行業(yè)分為：

工業(yè)負荷、非工業(yè)負荷和居民生活負荷（民用電）電力負荷（設備）按工作制的分為：

長期連續(xù)工作制

短時工作制

斷續(xù)周期工作制動力負荷照明負荷三、電力負荷的類型按用途可分為：電力負荷（設備）按工作制的分負荷曲線是表征電力負荷隨時間變化情況的一種曲線，它反映了用戶用電的特點和規(guī)律。§2.1負荷計算及計算目的一、工廠負荷曲線在直角坐標系中，縱坐標表示負荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標表示對應的時間（一般以小時為單位）。用電特點P/kWt/h1、負荷曲線2、負荷曲線的表示負荷曲線是表征電力負荷隨時間變化情況的一種曲線，它反映了用戶供電系統(tǒng)電氣設備選擇（導線、開關、變壓器等）；安排供電計劃；安排設備的維修方式；按負荷的功率性質(zhì)分：可分為有功負荷曲線和無功負荷曲線；按所表示的負荷變動的時間分：可分為日負荷、月負荷和年負荷曲線。3、負荷曲線的用途4、負荷曲線的分類供電系統(tǒng)電氣設備選擇（導線、開關、變壓器等）；按負荷的功率性（1）日負荷曲線特點

24小時內(nèi)負荷隨時間的變化，隨季節(jié)、地區(qū)不同而變化。繪制方法依次連線梯形連線負荷曲線時間軸單位長度越小，越能反映出負荷的變化；日負荷曲線與時間軸圍成的面積表示日消耗電能的多少；（1）日負荷曲線依次連線梯形連線負荷曲線時間軸單位長度越小，（2）年負荷曲線特點年負荷曲線根據(jù)全年冬日負荷曲線和夏日負荷曲線制成。反映工廠全年負荷變動與負荷持續(xù)時間的關系。繪制方法（2）年負荷曲線（3）年每日最大負荷曲線特點 年每日最大負荷曲線，反映了全年當中不同時段的電能消耗水平，是按全年每日的最大半小時平均負荷來繪制的。繪制方法（3）年每日最大負荷曲線二、負荷曲線的特征參數(shù)年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負荷也稱為半小時最大負荷P30。1、年最大負荷Pmax2、年最大負荷利用小時Tmax年最大負荷利用小時數(shù)又稱為年最大負荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷Pmax（或P30）持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。二、負荷曲線的特征參數(shù)年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的平均負荷為：平均負荷為：3、平均負荷Pav就是電力負荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間內(nèi)消耗的電能W除以時間t的值。平均負荷為：平均負荷為：3、平均負荷Pav就是電力負荷在一定4、負荷系數(shù)KL它是用電負荷的平均負荷Pav與最大負荷Pmax的比值。它表征了負荷曲線波動的程度。4、負荷系數(shù)KL它是用電負荷的平均負荷Pav與最大負荷Pma三、計算負荷Pca是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。通常將以半小時平均負荷為依據(jù)所繪制的負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。1、計算負荷的概念三、計算負荷Pca是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇設有一電阻R的導體，在某一時間內(nèi)通過一變動負荷，其最高溫升達到值，如果這一導體在相同時間內(nèi)通過一個不變的負荷，最高溫升也達到值，那么這個不變負荷就稱為變動負荷的“計算負荷”，即“計算負荷”與實際變動負荷的最高溫升是等值的。2、計算負荷的物理意義設有一電阻R的導體，在某一時間內(nèi)通過一變動負荷，其最高溫升負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據(jù)計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。計算負荷是設計時作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。正確確定計算負荷意義重大，是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。3、計算負荷的實際意義負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據(jù)計算負荷選擇導體第二節(jié)計算負荷的求解方法一、負荷計算二、設備容量的確定三、需要系數(shù)法第二節(jié)計算負荷的求解方法一、負荷計算17§2.2計算負荷的求解方法一、負荷計算是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線路的計算負荷的過程。1、負荷計算的概念2、負荷計算的計算參數(shù)PC----負荷的有功計算負荷QC----負荷的無功計算負荷SC----負荷的視在計算負荷IC----負荷的計算電流§2.2計算負荷的求解方法一、負荷計算是指對某一線路中需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法。負荷計算的常用方法需要系數(shù)法二項式系數(shù)法需要系數(shù)是按照車間以上的負荷情況來確定的，適用于變、配電所的負荷計算。二項式系數(shù)法考慮了用電設備中幾臺功率較大的設備工作時對負荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算。應用最廣泛3、負荷計算的方法需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法。負用電設備工作方式設備容量用電設備的計算負荷決定決定所以，求解計算負荷就是求不同工作制下設備的設備容量用電設備工作方式設備容量用電設備的計算負荷決定決定所以，求解二、設備容量的確定在每臺用電設備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為“設備額定容量”，用Pe表示。設備種類不同設備工作制不同負荷統(tǒng)計計算不同1、設備容量的概念2、設備容量換算的目的二、設備容量的確定在每臺用電設備的銘牌上都有“額定功率”PN3、用電設備的工作方式在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設備任何部分溫升均不超過最高允許值，負荷比較穩(wěn)定。如通風機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設備。（1）長期工作制3、用電設備的工作方式在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設備任何部（2）短暫工作制用電設備的運行時間短而停歇時間長。在工作時間內(nèi)，用電設備的溫升尚未達到該負荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設備。這類設備的數(shù)量不多。（2）短暫工作制用電設備的運行時間短而停歇時間長。在工作時間（3）重復短暫工作制用電設備以斷續(xù)方式反復進行工作，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內(nèi)設備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊機和吊車電動機等。斷續(xù)周期工作制的設備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個工作周期內(nèi)的工作時間與工作周期的百分比值，即為ε

，即：t:工作時間t0:停歇時間起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、60%四種。電焊設備的標準暫載率有50%、65%、75%、100%四種。（3）重復短暫工作制用電設備以斷續(xù)方式反復進行工作，其工作時3、用電設備設備容量的計算（1）長期工作制設備的設備容量（2）重復短暫工作制設備的設備容量

吊車機組用電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等）的設備容量統(tǒng)一換算到ε=25%時的額定功率（kW），若其εN不等于25%時應進行換算，公式為:3、用電設備設備容量的計算（1）長期工作制設備的設備容量（25（3）電焊機及電焊變壓器的設備容量電焊設備的工作特點：工作方式呈一定的周期性，工作時間和停歇時間相互交替。功率較大。功率因數(shù)很低。一般電焊機的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動。

統(tǒng)一換算到ε=

100%時，的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應進行換算，公式為:存在功率因數(shù)（3）電焊機及電焊變壓器的設備容量電焊設備的工作特點：存在功26（4）電爐變壓器的設備容量電熱設備的工作特點：工作方式為長期連續(xù)工作方式。電力裝置一般屬二級或三級負荷。功率因數(shù)都較高，小型的電熱設備可達到1。

電爐變壓器的設備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即：（4）電爐變壓器的設備容量電熱設備的工作特點：27（5）照明設備的設備容量白熾燈、碘鎢燈：設備容量就等于燈泡上標注的額定功率；熒光燈：設備容量應為燈管額定功率的1.2倍；高壓水銀熒光燈：設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍；金屬鹵化物燈：其設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍。（5）照明設備的設備容量白熾燈、碘鎢燈：設備容量就等于燈泡上28（6）不對稱單相負荷的設備容量單相用電設備的總容量不超過三相用電設備總容量的15%時，可按三相對稱分配考慮；單相用電設備不對稱容量大于三相用電設備總容量的15%時，則設備容量Pe應按三倍最大相負荷的原則進行換算。設備接于相電壓或線電壓時，設備容量Pe的計算如下：單相設備接于相電壓時：單相設備接于線電壓時：（6）不對稱單相負荷的設備容量單相用電設備的總容量不超過三相29三、需要系數(shù)法設某組用電設備有幾臺電動機，其額定總容量為Pe，由于該組電動機實際上不一定都同時運行，而且運行的電動機也不可能都滿負荷，同時設備本身及配電線路也有功率損耗，因此這組電動機的有功計算負荷應為：設備組同時系數(shù)設備的負荷系數(shù)配電線的平均效率設備組的平均效率需要系數(shù)：1、需要系數(shù)的概念三、需要系數(shù)法設某組用電設備有幾臺電動機，其額定總容量為Pe實際上需要系數(shù)對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì)，工藝特點，加工條件，技術管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計確定。2、需要系數(shù)的確定實際上需要系數(shù)對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企（1）單臺用電設備的計算負荷單臺用電設備計算負荷按效率進行折算存在功率消耗3、需要系數(shù)法確定計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇分支線導線及其上的開關設備。（1）單臺用電設備的計算負荷單臺用電設備計算負荷按效率進行折（2）用電設備組的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關設備。無功計算負荷：（2）用電設備組的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目（3）確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關設備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。視在計算負荷：（3）確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷有功計（4）確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關設備。視在計算負荷：（4）確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷有功計算負荷：無（5）確定車間變電所中高壓母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。視在計算負荷：（5）確定車間變電所中高壓母線上的計算負荷有功計算負荷：無功（6）確定總降壓變電所6～10kV母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇總降壓變電所母線及其上的開關設備。視在計算負荷：高壓線路的損耗（6）確定總降壓變電所6～10kV母線上的計算負荷有功計算負（7）確定總降壓變電所低壓側母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。視在計算負荷：（7）確定總降壓變電所低壓側母線上的計算負荷有功計算負荷：無（8）確定全廠總計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：全廠總計算負荷的數(shù)值可作為向供電部門申請全廠用電的依據(jù)，并作為原始資料進行高壓供電線路的電氣計算，選擇高壓進線導線及進線開關設備。視在計算負荷：（8）確定全廠總計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的運用需要系數(shù)法求計算負荷時注意事項：Ked

是針對符合群體而言的，對于單臺設備來說，

Kd不存在。在查表取用需要系數(shù)時，一定要注意與負荷群的劃分范圍相對應。需要系數(shù)法求解時，一般適用于求全廠或大型車間變電所的計算負荷。運用需要系數(shù)法求計算負荷時注意事項：四、二項式法二項式法是考慮一定數(shù)量大容量用電設備對計算負荷的影響而提出的一種計算方法。1、二項式法的基本公式用電設備的平均功率x臺設備最大設備投入的附加負荷適用于設備臺數(shù)較少容量差較大的低壓干線和分支線的計算負荷。四、二項式法二項式法是考慮一定數(shù)量大容量用電設備對計算負荷的二項式法確定總臺數(shù)的規(guī)定：2、多組用電設備計算負荷的確定考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素在各組用電設備中取其中一組最大的附加負荷(cPx)max，再加各組的平均負荷bPe：二項式法確定總臺數(shù)的規(guī)定：2、多組用電設備計算負荷的確定考慮【例2-3-1】機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（較大容量電動機1臺7.5kW3臺4kW7臺2.2kW）；另接通風機2臺共3kW；電阻爐1個共2kW試求計算負荷。一、按需要系數(shù)法求解1、金屬切削機床組（Kd=0.2，cos=

0.5，tan=1.75

）2、通風機組（Kd=0.8，cos=

0.8，tan=0.75

）3、電阻爐（Kd=0.7，cos=

1，tan=0

）【例2-3-1】機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電總計算負荷為：二、按二項式法求解1、金屬切削機床組（b

=0.14，c=0.4，x=5，cos=

0.5，tan=1.73

2、通風機組（b

=0.65，c=0.25，cos=

0.8，tan=0.75總計算負荷為：二、按二項式法求解1、金屬切削機床組（b=3、電阻爐（b

=0.7，c=0，cos=

1，tan=0總計算負荷為：按二項式法計算結果比需要系數(shù)法計算結果大。3、電阻爐（b=0.7，c=0，cos=1，t第三節(jié)

工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定第三節(jié)

工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定46可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或由電壓表、電流表和功率表在同一時刻的讀數(shù)按下式求出。§2.3工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定1、瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。

可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或由電壓表、電流表和功率表2、均權功率因數(shù)均權功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。2、均權功率因數(shù)均權功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均電能計量柜電能計量柜3、最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷（即計算負荷）時的功率因數(shù)。補償前最大負荷時的功率因數(shù)：補償后最大負荷時的功率因數(shù)：3、最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷（4、總平均功率因數(shù)補償前最大負荷時的功率因數(shù)：補償后最大負荷時的功率因數(shù)：4、總平均功率因數(shù)補償前最大負荷時的功率因數(shù)：補償后最大負補償后實際工作小時數(shù)的平均功率因數(shù)：設計中，要以補償前后的總平均功率因數(shù)來計算補償容量。補償后實際工作小時數(shù)的平均功率因數(shù)：設計中，要以補償前后的第四節(jié)

供電系統(tǒng)功率因數(shù)的改善和電能節(jié)約一、提高功率因數(shù)的意義二、功率因數(shù)的改善三、節(jié)約用電的方法和途徑第四節(jié)

供電系統(tǒng)功率因數(shù)的改善53增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗；系統(tǒng)總電流增加，從而增大了初投資費用；線路的電壓損耗增大；使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設備容量不能充分利用?！?.4供電系統(tǒng)功率因數(shù)的改善

和電能節(jié)約一、提高功率因數(shù)的意義1、功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗；§2.42、提高功率因數(shù)的意義電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題，因此，必須設法提高電力網(wǎng)中各種有關部分的功率因數(shù)。目前供電部門實行按功率因數(shù)征收電費，因此功率因數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項重要的經(jīng)濟指標。2、提高功率因數(shù)的意義電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題二、功率因數(shù)的改善高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)應達到0.9以上，其他用戶功率因數(shù)應在0.85以上。

人工補償無功功率提高自然功率因數(shù)提高功率因數(shù)二、功率因數(shù)的改善高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)壓1、提高自然功率因數(shù)的方法正確選用感應電動機的型號和容量，使其接近滿載運行；更換輕負荷感應電動機或者改變輕負荷電動機的接線；電力變壓器不宜輕載運行；合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設備的運行狀況，限制電焊機、機床電動機等設備的空載運轉；使用無電壓運行的電磁開關。 1、提高自然功率因數(shù)的方法正確選用感應電動機的型號和容量，2、人工補償無功功率人工補償無功功率的方法主要有以下三種：并聯(lián)電容器補償同步電動機補償動態(tài)無功功率補償

2、人工補償無功功率人工補償無功功率的方法主要有以下三種：并聯(lián)電容器補償

（1）電力電容器的補償原理（如圖）（2）電力電容器的補償容量的確定經(jīng)驗公式：并聯(lián)電容器補償（1）電力電容器的補償原理（如圖）（2）電力（3）補償電容器個數(shù)的確定當電容器的額定電壓與實際運行電壓不相符時，電容器的實際補償容量應按下式進行換算：在確定了總的補償容量QC時，就可根據(jù)所選電容器的單個容量QC1來確定電容器的個數(shù)n，即：由上式計算所得的數(shù)值對三相電容器應取相近偏大的整數(shù)。若為單相電容器,則應取3的整數(shù)倍,以便三相均衡分配。（3）補償電容器個數(shù)的確定當電容器的額定電壓與實際運行電壓不靜電電容器補償方式可分個別補償、分組（分散）補償和集中補償三種。個別補償將電容器直接安裝在吸取無功功率的用電設備附近；分組（分散）補償將電容器組分散安裝在各車間配電母線上；集中補償指電容器組集中安裝在總降壓變電所二次側（6~10kV側）或變配電所的一次側或二次側（6~10kV或380V側）。靜電電容器補償方式可分個別補償、分組（分散）補償和集中補償三【例2-5-1】某采礦車間低壓母線的計算負荷為：Pca=612.3kW，Qca=475kvar。將功率因數(shù)提高到0.9，取α=0.75，β=0.8，試選擇并聯(lián)電容器。解：該車間自然功率因數(shù)為：無功補償容量為：【例2-5-1】某采礦車間低壓母線的計算負荷為：Pca=三、節(jié)約用電的方法和途徑加強能源管理，建立健全管理機構制度；實行負荷調(diào)整，提高供電能力；實行經(jīng)濟運行，降低系統(tǒng)損耗；加強運行維護，提高設備的檢修質(zhì)量。1、節(jié)約用電的科學管理方法三、節(jié)約用電的方法和途徑加強能源管理，建立健全管理機構制度；供電系統(tǒng)選擇高效節(jié)能的用電設備；改造工廠現(xiàn)有耗能的供用電設備；改造工廠現(xiàn)有不合理得供配電系統(tǒng)，降低線路的損耗；用電設備的經(jīng)濟運行。2、搞好工廠供電系統(tǒng)的技術改造供電系統(tǒng)選擇高效節(jié)能的用電設備；2、搞好工廠供電系統(tǒng)的技術改本章結束本章結束高等教育出版社（第3版）高等教育出版社（第3版）66第二章負荷計算

2.1負荷計算及計算目的

2.2計算負荷的求解方法

2.3工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定

2.4功率因數(shù)的改善和電能的節(jié)約第二章負荷計算2.1負荷計算及計算目的67第一節(jié)負荷計算及計算目的一、工廠負荷曲線二、負荷曲線的特征參數(shù)三、計算負荷Pca第一節(jié)負荷計算及計算目的一、工廠負荷曲線負荷在不同的場合有不同的含義，可以指用電設備或用電單位，也可以指用電設備或用電單位的功率或電流的大小。負荷概述一、負荷的概念二、電力負荷的等級一級負荷：一級負荷中斷供電將造成人身傷亡者；或在政治、經(jīng)濟上將造成重大損失者。二級負荷：二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者。三級負荷：三級負荷為一般的電力負荷。負荷在不同的場合有不同的含義，可以指用電設備或用電單位，也可三、電力負荷的類型按用途可分為：

照明負荷和動力負荷按行業(yè)分為：

工業(yè)負荷、非工業(yè)負荷和居民生活負荷（民用電）電力負荷（設備）按工作制的分為：

長期連續(xù)工作制

短時工作制

斷續(xù)周期工作制動力負荷照明負荷三、電力負荷的類型按用途可分為：電力負荷（設備）按工作制的分負荷曲線是表征電力負荷隨時間變化情況的一種曲線，它反映了用戶用電的特點和規(guī)律?！?.1負荷計算及計算目的一、工廠負荷曲線在直角坐標系中，縱坐標表示負荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標表示對應的時間（一般以小時為單位）。用電特點P/kWt/h1、負荷曲線2、負荷曲線的表示負荷曲線是表征電力負荷隨時間變化情況的一種曲線，它反映了用戶供電系統(tǒng)電氣設備選擇（導線、開關、變壓器等）；安排供電計劃；安排設備的維修方式；按負荷的功率性質(zhì)分：可分為有功負荷曲線和無功負荷曲線；按所表示的負荷變動的時間分：可分為日負荷、月負荷和年負荷曲線。3、負荷曲線的用途4、負荷曲線的分類供電系統(tǒng)電氣設備選擇（導線、開關、變壓器等）；按負荷的功率性（1）日負荷曲線特點

24小時內(nèi)負荷隨時間的變化，隨季節(jié)、地區(qū)不同而變化。繪制方法依次連線梯形連線負荷曲線時間軸單位長度越小，越能反映出負荷的變化；日負荷曲線與時間軸圍成的面積表示日消耗電能的多少；（1）日負荷曲線依次連線梯形連線負荷曲線時間軸單位長度越小，（2）年負荷曲線特點年負荷曲線根據(jù)全年冬日負荷曲線和夏日負荷曲線制成。反映工廠全年負荷變動與負荷持續(xù)時間的關系。繪制方法（2）年負荷曲線（3）年每日最大負荷曲線特點 年每日最大負荷曲線，反映了全年當中不同時段的電能消耗水平，是按全年每日的最大半小時平均負荷來繪制的。繪制方法（3）年每日最大負荷曲線二、負荷曲線的特征參數(shù)年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負荷也稱為半小時最大負荷P30。1、年最大負荷Pmax2、年最大負荷利用小時Tmax年最大負荷利用小時數(shù)又稱為年最大負荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷Pmax（或P30）持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。二、負荷曲線的特征參數(shù)年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的平均負荷為：平均負荷為：3、平均負荷Pav就是電力負荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間內(nèi)消耗的電能W除以時間t的值。平均負荷為：平均負荷為：3、平均負荷Pav就是電力負荷在一定4、負荷系數(shù)KL它是用電負荷的平均負荷Pav與最大負荷Pmax的比值。它表征了負荷曲線波動的程度。4、負荷系數(shù)KL它是用電負荷的平均負荷Pav與最大負荷Pma三、計算負荷Pca是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。通常將以半小時平均負荷為依據(jù)所繪制的負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。1、計算負荷的概念三、計算負荷Pca是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇設有一電阻R的導體，在某一時間內(nèi)通過一變動負荷，其最高溫升達到值，如果這一導體在相同時間內(nèi)通過一個不變的負荷，最高溫升也達到值，那么這個不變負荷就稱為變動負荷的“計算負荷”，即“計算負荷”與實際變動負荷的最高溫升是等值的。2、計算負荷的物理意義設有一電阻R的導體，在某一時間內(nèi)通過一變動負荷，其最高溫升負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據(jù)計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。計算負荷是設計時作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。正確確定計算負荷意義重大，是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。3、計算負荷的實際意義負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據(jù)計算負荷選擇導體第二節(jié)計算負荷的求解方法一、負荷計算二、設備容量的確定三、需要系數(shù)法第二節(jié)計算負荷的求解方法一、負荷計算82§2.2計算負荷的求解方法一、負荷計算是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線路的計算負荷的過程。1、負荷計算的概念2、負荷計算的計算參數(shù)PC----負荷的有功計算負荷QC----負荷的無功計算負荷SC----負荷的視在計算負荷IC----負荷的計算電流§2.2計算負荷的求解方法一、負荷計算是指對某一線路中需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法。負荷計算的常用方法需要系數(shù)法二項式系數(shù)法需要系數(shù)是按照車間以上的負荷情況來確定的，適用于變、配電所的負荷計算。二項式系數(shù)法考慮了用電設備中幾臺功率較大的設備工作時對負荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算。應用最廣泛3、負荷計算的方法需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法。負用電設備工作方式設備容量用電設備的計算負荷決定決定所以，求解計算負荷就是求不同工作制下設備的設備容量用電設備工作方式設備容量用電設備的計算負荷決定決定所以，求解二、設備容量的確定在每臺用電設備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為“設備額定容量”，用Pe表示。設備種類不同設備工作制不同負荷統(tǒng)計計算不同1、設備容量的概念2、設備容量換算的目的二、設備容量的確定在每臺用電設備的銘牌上都有“額定功率”PN3、用電設備的工作方式在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設備任何部分溫升均不超過最高允許值，負荷比較穩(wěn)定。如通風機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設備。（1）長期工作制3、用電設備的工作方式在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設備任何部（2）短暫工作制用電設備的運行時間短而停歇時間長。在工作時間內(nèi)，用電設備的溫升尚未達到該負荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設備。這類設備的數(shù)量不多。（2）短暫工作制用電設備的運行時間短而停歇時間長。在工作時間（3）重復短暫工作制用電設備以斷續(xù)方式反復進行工作，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內(nèi)設備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊機和吊車電動機等。斷續(xù)周期工作制的設備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個工作周期內(nèi)的工作時間與工作周期的百分比值，即為ε

，即：t:工作時間t0:停歇時間起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、60%四種。電焊設備的標準暫載率有50%、65%、75%、100%四種。（3）重復短暫工作制用電設備以斷續(xù)方式反復進行工作，其工作時3、用電設備設備容量的計算（1）長期工作制設備的設備容量（2）重復短暫工作制設備的設備容量

吊車機組用電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等）的設備容量統(tǒng)一換算到ε=25%時的額定功率（kW），若其εN不等于25%時應進行換算，公式為:3、用電設備設備容量的計算（1）長期工作制設備的設備容量（90（3）電焊機及電焊變壓器的設備容量電焊設備的工作特點：工作方式呈一定的周期性，工作時間和停歇時間相互交替。功率較大。功率因數(shù)很低。一般電焊機的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動。

統(tǒng)一換算到ε=

100%時，的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應進行換算，公式為:存在功率因數(shù)（3）電焊機及電焊變壓器的設備容量電焊設備的工作特點：存在功91（4）電爐變壓器的設備容量電熱設備的工作特點：工作方式為長期連續(xù)工作方式。電力裝置一般屬二級或三級負荷。功率因數(shù)都較高，小型的電熱設備可達到1。

電爐變壓器的設備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即：（4）電爐變壓器的設備容量電熱設備的工作特點：92（5）照明設備的設備容量白熾燈、碘鎢燈：設備容量就等于燈泡上標注的額定功率；熒光燈：設備容量應為燈管額定功率的1.2倍；高壓水銀熒光燈：設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍；金屬鹵化物燈：其設備容量應為燈泡額定功率的1.1倍。（5）照明設備的設備容量白熾燈、碘鎢燈：設備容量就等于燈泡上93（6）不對稱單相負荷的設備容量單相用電設備的總容量不超過三相用電設備總容量的15%時，可按三相對稱分配考慮；單相用電設備不對稱容量大于三相用電設備總容量的15%時，則設備容量Pe應按三倍最大相負荷的原則進行換算。設備接于相電壓或線電壓時，設備容量Pe的計算如下：單相設備接于相電壓時：單相設備接于線電壓時：（6）不對稱單相負荷的設備容量單相用電設備的總容量不超過三相94三、需要系數(shù)法設某組用電設備有幾臺電動機，其額定總容量為Pe，由于該組電動機實際上不一定都同時運行，而且運行的電動機也不可能都滿負荷，同時設備本身及配電線路也有功率損耗，因此這組電動機的有功計算負荷應為：設備組同時系數(shù)設備的負荷系數(shù)配電線的平均效率設備組的平均效率需要系數(shù)：1、需要系數(shù)的概念三、需要系數(shù)法設某組用電設備有幾臺電動機，其額定總容量為Pe實際上需要系數(shù)對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì)，工藝特點，加工條件，技術管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計確定。2、需要系數(shù)的確定實際上需要系數(shù)對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企（1）單臺用電設備的計算負荷單臺用電設備計算負荷按效率進行折算存在功率消耗3、需要系數(shù)法確定計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇分支線導線及其上的開關設備。（1）單臺用電設備的計算負荷單臺用電設備計算負荷按效率進行折（2）用電設備組的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關設備。無功計算負荷：（2）用電設備組的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目（3）確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關設備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。視在計算負荷：（3）確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷有功計（4）確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關設備。視在計算負荷：（4）確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷有功計算負荷：無（5）確定車間變電所中高壓母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。視在計算負荷：（5）確定車間變電所中高壓母線上的計算負荷有功計算負荷：無功（6）確定總降壓變電所6～10kV母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇總降壓變電所母線及其上的開關設備。視在計算負荷：高壓線路的損耗（6）確定總降壓變電所6～10kV母線上的計算負荷有功計算負（7）確定總降壓變電所低壓側母線上的計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。視在計算負荷：（7）確定總降壓變電所低壓側母線上的計算負荷有功計算負荷：無（8）確定全廠總計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的：全廠總計算負荷的數(shù)值可作為向供電部門申請全廠用電的依據(jù)，并作為原始資料進行高壓供電線路的電氣計算，選擇高壓進線導線及進線開關設備。視在計算負荷：（8）確定全廠總計算負荷有功計算負荷：無功計算負荷：計算目的運用需要系數(shù)法求計算負荷時注意事項：Ked

是針對符合群體而言的，對于單臺設備來說，

Kd不存在。在查表取用需要系數(shù)時，一定要注意與負荷群的劃分范圍相對應。需要系數(shù)法求解時，一般適用于求全廠或大型車間變電所的計算負荷。運用需要系數(shù)法求計算負荷時注意事項：四、二項式法二項式法是考慮一定數(shù)量大容量用電設備對計算負荷的影響而提出的一種計算方法。1、二項式法的基本公式用電設備的平均功率x臺設備最大設備投入的附加負荷適用于設備臺數(shù)較少容量差較大的低壓干線和分支線的計算負荷。四、二項式法二項式法是考慮一定數(shù)量大容量用電設備對計算負荷的二項式法確定總臺數(shù)的規(guī)定：2、多組用電設備計算負荷的確定考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素在各組用電設備中取其中一組最大的附加負荷(cPx)max，再加各組的平均負荷bPe：二項式法確定總臺數(shù)的規(guī)定：2、多組用電設備計算負荷的確定考慮【例2-3-1】機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（較大容量電動機1臺7.5kW3臺4kW7臺2.2kW）；另接通風機2臺共3kW；電阻爐1個共2kW試求計算負荷。一、按需要系數(shù)法求解1、金屬切削機床組（Kd=0.2，cos=

0.5，tan=1.75

）2、通風機組（Kd=0.8，cos=

0.8，tan=0.75

）3、電阻爐（Kd=0.7，cos=

1，tan=0

）【例2-3-1】機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電總計算負荷為：二、按二項式法求解1、金屬切削機床組（b

=0.14，c=0.4，x=5，cos=

0.5，tan=1.73

2、通風機組（b

=0.65，c=0.25，cos=

0.8，tan=0.75總計算負荷為：二、按二項式法求解1、金屬切削機床組（b=3、電阻爐（b

=0.7，c=0，cos=

1，tan=0總計算負荷為：按二項式法計算結果比需要系數(shù)法計算結果大。3、電阻爐（b=0.7，c=0，cos=1，t第三節(jié)

工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定第三節(jié)

工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定111可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或由電壓表、電流表和功率表在同一時刻的讀數(shù)按下式求出?！?.3工廠供電系統(tǒng)功率因數(shù)的確定1、瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。

可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或由電壓表、電流表和功率表2、均權功率因數(shù)均權功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。2、均權功率因數(shù)均權功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均電能計量柜電能計量柜3、最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷（即計算負荷）時的功率因數(shù)。補償前最大負荷時的功率因數(shù)：補償后最大負荷時的功率因數(shù)：3、最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷（4、總平均功率因數(shù)補償前最大負荷時的功率因數(shù)：補償后最大負荷時的功率因數(shù)：4、總平均功率因