供配電技術(shù) 課件 第2章-負(fù)荷計(jì)算

第2章

負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算電力負(fù)荷的大小是正確選擇供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等元件的基礎(chǔ)，也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的環(huán)節(jié)。主要內(nèi)容負(fù)荷曲線用電設(shè)備的設(shè)備容量負(fù)荷計(jì)算的方法功率損耗和電能損耗用戶負(fù)荷計(jì)算尖峰電流的計(jì)算功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償

2.0

計(jì)算負(fù)荷的意義及計(jì)算目的計(jì)算負(fù)荷：指導(dǎo)體中通過一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。

負(fù)荷計(jì)算：求計(jì)算負(fù)荷的這項(xiàng)工作稱為負(fù)荷計(jì)算。估算過高增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量估算過低工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而過熱，影響正常可靠運(yùn)行計(jì)算目的：為了正確的選擇線路的導(dǎo)線截面、變壓器的容量、開關(guān)電器、互感器等設(shè)備的額定參數(shù)；為計(jì)算企業(yè)及線路上電能損耗、電壓損失的依據(jù)。如果以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，發(fā)熱溫度不會(huì)超過允許值通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)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(fù)荷值。

2.1

負(fù)荷曲線定義：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形。它繪制在直角坐標(biāo)上，縱坐標(biāo)軸表示有功負(fù)荷（無功負(fù)荷），橫坐標(biāo)為時(shí)間，每隔一定時(shí)間間隔繪制的負(fù)荷變化曲線。負(fù)荷曲線所包絡(luò)的面積就是工廠在生產(chǎn)期間耗用的電能。

分類：

2.1

負(fù)荷曲線及物理量

按負(fù)荷對(duì)象分：工廠（企業(yè)）的、車間的或某臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷曲線；

按負(fù)荷的功率性質(zhì)分：有功和無功負(fù)荷曲線；

按統(tǒng)計(jì)的時(shí)間分：年的、月的、日的和工作班的負(fù)荷曲線；

按繪制方式分：依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線和階梯形負(fù)荷曲線。2.1.1

日負(fù)荷曲線繪制：按時(shí)間先后負(fù)荷在一晝夜間（24h）的變化情況階梯形負(fù)荷曲線折線形負(fù)荷曲線為計(jì)算方便，常采用階梯形。時(shí)間間隔越短，越能反映實(shí)際變動(dòng)情況。2.1.2

年負(fù)荷曲線

1）年持續(xù)負(fù)荷曲線：按負(fù)荷大小和累計(jì)時(shí)間負(fù)荷在全年（8760h）的變化情況按負(fù)荷從大到小依次排列。全年按8760h計(jì)。T

夏季和冬季在全年中所占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。要借助一年中有代表性的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線繪制。T=200t1+165t2南方某用戶：P1在夏日負(fù)荷曲線中持續(xù)時(shí)間t1

，在冬日負(fù)荷曲線中持續(xù)時(shí)間為t2：P1

2）年運(yùn)行負(fù)荷曲線：按全年日負(fù)荷曲線繪制2.1.2

年負(fù)荷曲線負(fù)荷在全年（8760h）的變化情況通常取每日最大負(fù)荷的半小時(shí)平均值，也稱為全年每日最大負(fù)荷曲線。

年持續(xù)負(fù)荷曲線：可以直觀了解到全年中不同負(fù)荷所持續(xù)的時(shí)間；年運(yùn)行負(fù)荷曲線：可以直觀了解到全年負(fù)荷的變化情況。2.1.3

負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量

1）年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)30分鐘最大負(fù)荷，全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率。

（1）年最大負(fù)荷為什么選擇30分鐘？（2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)2.1.3

負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量

1）年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)負(fù)荷以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，消耗的電能恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能，這段時(shí)間就是年最大負(fù)荷利用小時(shí)。例如：一班制工廠，Tmax≈1800~3000h；

兩班制工廠，Tmax≈3500~4800h；

三班制工廠，Tmax≈5000~7000h。是反映工廠負(fù)荷是否均勻的一個(gè)重要參數(shù)2.1.3

負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量

2）平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)電力負(fù)荷在一定時(shí)間平均消耗的功率

（1）平均負(fù)荷（2）負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷率，平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值。年平均負(fù)荷：?jiǎn)蝹€(gè)用電設(shè)備或用電設(shè)備組：

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量用電設(shè)備的額定容量是指用電設(shè)備在額定電壓下，在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能連續(xù)輸出或耗用的最大功率。

經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”。用電設(shè)備的設(shè)備容量必須指出：對(duì)斷續(xù)周期工作制（反復(fù)短時(shí)工作制）的設(shè)備來說其額定容量是對(duì)應(yīng)于一定的負(fù)荷持續(xù)率的。

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量必須考慮用電設(shè)備的工作特征，工作制與負(fù)荷計(jì)算關(guān)系較大。1）連續(xù)運(yùn)行工作制2）短時(shí)運(yùn)行工作制3）反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，負(fù)荷比較穩(wěn)定。周期性的時(shí)而工作，時(shí)而停歇，工作周期一般不超過10min。設(shè)備工作時(shí)間很短，停歇時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。負(fù)荷持續(xù)率：

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量

1）長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的用電設(shè)備：

2）反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備：額定容量對(duì)應(yīng)一定的負(fù)荷持續(xù)率，不同負(fù)荷持續(xù)率，輸出功率不同。按同一周期內(nèi)不同負(fù)荷下造成相同熱量損耗的條件進(jìn)行換算。

2）反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備：

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量（2）吊車電動(dòng)機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=25%，注意：電葫蘆、起重機(jī)、行車等均按吊車電動(dòng)機(jī)考慮。

（1）電焊機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=100%，電焊機(jī)的銘牌負(fù)荷持續(xù)率有20%、40%、50%、60%、75%、100%等多種。吊車電動(dòng)機(jī)組的銘牌負(fù)荷持續(xù)率有15%、25%、40%、60%、等多種。

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量

3）電爐變壓器組：

4）照明設(shè)備：（2）用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（熒光燈、高壓水銀燈等）

（1）不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（白熾燈、碘鎢燈等）額定視在功率下的有功功率

2.3

負(fù)荷計(jì)算的方法長(zhǎng)期觀察，分析各用電設(shè)備組負(fù)荷曲線基礎(chǔ)上，將以半小時(shí)平均負(fù)荷繪制的負(fù)荷曲線中的最大值取出來代表實(shí)際負(fù)荷，稱為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷，是通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各組件的負(fù)荷值。它的物理意義在于：按這個(gè)“計(jì)算負(fù)荷”持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相同。實(shí)際上，負(fù)荷也不可能一成不變，與設(shè)備的性能、生產(chǎn)組織以及能源供應(yīng)狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計(jì)算也只能力求接近實(shí)際。

2.3

負(fù)荷計(jì)算的方法如何準(zhǔn)確估算計(jì)算負(fù)荷？

用電設(shè)備在生產(chǎn)期間的投入運(yùn)行有很大的隨機(jī)性，各種類型的工廠都有其本身的生產(chǎn)規(guī)律，從整體來看，用電也存在一定規(guī)律性，這就有可能利用已有生產(chǎn)工廠用電設(shè)備的安裝容量和實(shí)際用電的大量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理、分析，求出有關(guān)系數(shù)，以便在設(shè)計(jì)同類型的工廠時(shí)參考利用。工程上依據(jù)不同的計(jì)算目的，針對(duì)不同類型的用戶和不同類型的負(fù)荷，在實(shí)踐中總結(jié)出了各種負(fù)荷的計(jì)算方法。有估算法、需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法等。

2.3.1

計(jì)算負(fù)荷的估算法1）單位產(chǎn)品耗電量法已知：某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量m和每一產(chǎn)品的單位耗電量a在做設(shè)計(jì)任務(wù)書或初步設(shè)計(jì)階段，尤其當(dāng)需要進(jìn)行方案比較時(shí)，比較方便計(jì)算負(fù)荷：2）負(fù)荷密度法已知：車間生產(chǎn)面積S和負(fù)荷密度指標(biāo)ρ計(jì)算負(fù)荷：企業(yè)全年電能車間平均負(fù)荷

2.3.2

需要系數(shù)法1）需要系數(shù)概念：計(jì)算簡(jiǎn)便，實(shí)用性廣，多用于方案計(jì)算、初步設(shè)計(jì)和全廠、大型車間變電所的施工設(shè)計(jì)Kd標(biāo)志用電設(shè)備組或車間或企業(yè)投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)需要電網(wǎng)實(shí)際取用功率所必須考慮的綜合系數(shù)。單個(gè)設(shè)備：?jiǎn)蝹€(gè)設(shè)備容量單組用電設(shè)備組：組內(nèi)設(shè)備容量之和

2.3.2

需要系數(shù)法1）需要系數(shù)是一個(gè)綜合系數(shù)，具體等于多少？（2）同時(shí)使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的 用電設(shè)備容量與 接于線路中全部用電設(shè)備容量之比；

（1）用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的效率；（3）負(fù)荷系數(shù)，表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際功率 與全部用電設(shè)備投入容量之比；

（4）線路效率，配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率（即設(shè)備組取用功率）與首端功率（即計(jì)算負(fù)荷）之比。

2.3.2

需要系數(shù)法1）需要系數(shù)其余計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算：

有功計(jì)算負(fù)荷：

無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：表A-1

2.3.2

需要系數(shù)法2）利用需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（1）單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷：

有功計(jì)算負(fù)荷：

無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：

2.3.2

需要系數(shù)法2）利用需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（2）多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷：

有功計(jì)算負(fù)荷：

無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：應(yīng)考慮各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷不一定同時(shí)出現(xiàn)，須計(jì)入各用電設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)。有功功率和無功功率的同時(shí)系數(shù)有功功率和無功功率的同時(shí)系數(shù)

2.3.2

需要系數(shù)法2）利用需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（2）多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷：

對(duì)車間干線：

對(duì)低壓母線：由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)

2.3.2

需要系數(shù)法3）需要系數(shù)補(bǔ)充注意：在計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，各組的設(shè)備臺(tái)數(shù)不論多少，各組的計(jì)算負(fù)荷均按附錄表A-1所列的計(jì)算系數(shù)來計(jì)算，而不必考慮因設(shè)備臺(tái)數(shù)少而適當(dāng)增大Kd和cosφ值的問題。此外：需要系數(shù)值與用電的類別及工作狀態(tài)有極大的關(guān)系，因此按需要系數(shù)法計(jì)算時(shí)，首先要正確判明用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯(cuò)誤。例如機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)，應(yīng)屬小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榻饘偾邢骶褪抢浼庸?，而機(jī)修車間不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等，應(yīng)屬熱加工機(jī)床。只有1~2臺(tái)設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為（Kd=1），即（P30=Pe）；在（Kd）適當(dāng)取大的同時(shí)，cosφ值也適當(dāng)取大。只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)其（P30=Pn/η）式中Pn為電動(dòng)機(jī)的額定容量，η為電動(dòng)機(jī)的效率。例1

某機(jī)工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共85kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)11kW1臺(tái)，7.5kW3臺(tái)，4kW6臺(tái)，其它為更小容量的電動(dòng)機(jī)。另有通風(fēng)機(jī)3臺(tái)，共5kW；電葫蘆1個(gè)，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計(jì)算負(fù)荷。解

1）先求各組的計(jì)算負(fù)荷查附錄表A-1得Kd=0.18~0.25（取Kd=0.25），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此（1）機(jī)床組

P30(1)=0.25×85Kw=21.3kW Q30(1)=21.3kW×1.73=36.8kvar

S30(1)=21.3kW/0.5=42.6kV·A I30(1)=42.6kVA/（×0.38kV）=64.7A例1

某機(jī)工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共85kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)11kW1臺(tái)，7.5kW3臺(tái)，4kW6臺(tái)，其它為更小容量的電動(dòng)機(jī)。另有通風(fēng)機(jī)3臺(tái)，共5kW；電葫蘆1個(gè)，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計(jì)算負(fù)荷。解

1）先求各組的計(jì)算負(fù)荷

（2）通風(fēng)機(jī)組查附錄表A-1得Kd=0.7~0.8（取Kd=0.8），cosφ=0.8，tanφ=0.75， P30(2)=0.8×5kW=4kW

Q30(2)=4kW×0.75=3kvar

S30(2)=4kW/0.8=5kV·A I30(2)=5kVA/（×0.38kV）=7.6A例1

某機(jī)工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共85kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)11kW1臺(tái)，7.5kW3臺(tái)，4kW6臺(tái)，其它為更小容量的電動(dòng)機(jī)。另有通風(fēng)機(jī)3臺(tái)，共5kW；電葫蘆1個(gè)，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計(jì)算負(fù)荷。解

1）先求各組的計(jì)算負(fù)荷（3）電葫蘆查附錄表A-1得Kd=0.1~0.15（取Kd=0.15），cosφ=0.5，tanφ=1.73，而ε=25%，故Pe(ε=25%)=3kW×2×=3.79Kw P30(3)=0.15×3.79kW=0.569kW Q30(3)=0.569kW×1.73=0.984kvar S30(3)=0.569kW/0.5=1.138kV·A I30(3)=1.138kVA/（×0.38kV）=1.73A例1

某機(jī)工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共85kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)11kW1臺(tái)，7.5kW3臺(tái)，4kW6臺(tái)，其它為更小容量的電動(dòng)機(jī)。另有通風(fēng)機(jī)3臺(tái)，共5kW；電葫蘆1個(gè)，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計(jì)算負(fù)荷。解

2）總的計(jì)算負(fù)荷（取KΣp=0.95，KΣq=0.97）： P30=0.95×（21.3+4+0.569）kW=24.6kW Q30=0.97×（36.8+3+0.984）kvar=39.6kvar S30=kV·A=46.6kV·A I30=46.6kVA/（×0.38kV）=70.8A例2

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時(shí)系數(shù)均為0.9）解

1）先求各組的計(jì)算負(fù)荷查附錄表A-1得Kd=0.16~0.2（取Kd=0.2），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此（1）金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)組

P30(1)=0.2×50Kw=10kW Q30(1)=10kW×1.73=17.3kvar

例2

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時(shí)系數(shù)均為0.9）解

1）先求各組的計(jì)算負(fù)荷查附錄表A-1得Kd=0.7~0.8（取Kd=0.8），cosφ=0.8，tanφ=0.75，因此（2）通風(fēng)機(jī)

P30(2)=0.8×2.4Kw=1.92kW Q30(2)=1.92kW×0.75=1.44kvar

例2

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時(shí)系數(shù)均為0.9）解

1）先求各組的計(jì)算負(fù)荷查附錄表A-1得小型電阻爐設(shè)備Kd=0.7，cosφ=1.0，tanφ=0；因只有一臺(tái)，取計(jì)算負(fù)荷等于設(shè)備容量（3）電阻爐

P30(3)=2kW Q30(3)=2kW×0=0kvar

例2

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時(shí)系數(shù)均為0.9）解

2）求車間的計(jì)算負(fù)荷（取KΣp=0.9，KΣq=0.9）： P30=0.9×（10+1.92+2）kW=12.5kW Q30=0.9×（17.3+1.44+0）kvar=16.9kvar S30=kV·A=21.02kV·A I30=21.02kVA/（×0.38kV）=31.94A

2.3.3

二項(xiàng)式法需要系數(shù)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便，較符合實(shí)際，長(zhǎng)期使用積累了各種設(shè)備的需要系數(shù)；應(yīng)用場(chǎng)合：只有當(dāng)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、總?cè)萘孔銐虼?，沒有特大型用電設(shè)備時(shí)，需要系數(shù)的值才較符合實(shí)際。普遍應(yīng)用于求用戶、全廠和大型車間變電所的計(jì)算負(fù)荷。缺點(diǎn)：沒有考慮用電設(shè)備組中大容量設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響。在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)式法

2.3.3

二項(xiàng)式法1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷b、c、x查表A-1b、c：二項(xiàng)式系數(shù)；注意：

當(dāng)用電設(shè)備組的設(shè)備總臺(tái)數(shù)n<2x時(shí)，取x=n/2（按四舍五入取整）；

當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為Pc=Pe。該組用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘坑秒娫O(shè)備組的平均功率x臺(tái)最大設(shè)備的總?cè)萘棵拷M用電設(shè)備組中x臺(tái)容量較大的設(shè)備的附加負(fù)荷

2.3.3

二項(xiàng)式法2）多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷b、c、x查表A-1同樣要考慮用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，因此在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷。各用電設(shè)備組的平均功率附加負(fù)荷最大的一組設(shè)備的附加負(fù)荷例3

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（試用二項(xiàng)式法來確定）解

1）求出各組平均功率和附加負(fù)荷查附錄表A-1得b1=0.14，c1=0.4，x1=5,cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，因此（1）金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)組例3

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（試用二項(xiàng)式法來確定）解

1）求出各組平均功率和附加負(fù)荷查附錄表A-1得b2=0.65，c2=0.25，x2=5,cosφ2=0.8，tanφ2=0.75，（2）通風(fēng)機(jī)組因n=2<2x2，取x2=n/2=1例3

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（試用二項(xiàng)式法來確定）解

1）求出各組平均功率和附加負(fù)荷查附錄表A-1得b3=0.7，c3=0，x3=—,

cosφ3=1，tanφ3=0，（3）電阻爐因只有一臺(tái)，取計(jì)算負(fù)荷等于設(shè)備容量例3

一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50KW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5KW2臺(tái)，4KW2臺(tái)，2.2KW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2KW2臺(tái)；電阻爐2KW1臺(tái)。試求計(jì)算負(fù)荷。（試用二項(xiàng)式法來確定）解

2）求車間計(jì)算負(fù)荷第一組附加負(fù)荷最大

2.3.3

二項(xiàng)式法選擇低壓分支干線或支線負(fù)荷時(shí)，按需要系數(shù)法計(jì)算結(jié)果往往偏小,適合采用二項(xiàng)式法。二項(xiàng)式計(jì)算系數(shù)b、c和x的值，缺乏充分的理論依據(jù)，且只有極限工業(yè)方面的部分?jǐn)?shù)據(jù)，應(yīng)用受到一定局限。

2.3.4

單相負(fù)荷計(jì)算1）單相設(shè)備容量在負(fù)荷計(jì)算中的處理：?jiǎn)蜗嘣O(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能地平衡如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)：不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果三相線路中單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時(shí)：應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。

2.3.4

單相負(fù)荷計(jì)算1）單相設(shè)備容量在負(fù)荷計(jì)算中的處理：

注意：

由于確定計(jì)算負(fù)荷的目的，主要是為了選擇配電系統(tǒng)中的設(shè)備和導(dǎo)線電纜，使設(shè)備和導(dǎo)線在最大負(fù)荷電流通過時(shí)不致過熱或燒毀，因此在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相有功負(fù)荷的三倍作為等效三相有功負(fù)荷，以滿足線路安全運(yùn)行的要求。

2.3.4

單相負(fù)荷計(jì)算2）單相設(shè)備組的等效三相設(shè)備容量（1）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)：（2）單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí)：最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量單相設(shè)備容量按流過電流相等的原則進(jìn)行等效

2.3.4

單相負(fù)荷計(jì)算2）單相設(shè)備組的等效三相設(shè)備容量（3）有的接于線電壓，有的接于相電壓時(shí)： A相

PeA=pAB-APAB+pCA-APCAQeA=qAB-APAB+qCA-APCA B相

PeB=pBC-BPBC+pAB-BPABQeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB

C相PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBCQeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC

將線電壓?jiǎn)蜗嘣O(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量：

分別計(jì)算各相的設(shè)備容量有功、無功換算系數(shù)，表2-4

2.3.4

單相負(fù)荷計(jì)算3）等效三相計(jì)算負(fù)荷（1）單相設(shè)備接于相電壓（2）單相設(shè)備接于線電壓（3）有的接于線電壓，有的接于相電壓計(jì)算接于相電壓的設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷；計(jì)算接于線電壓的設(shè)備組換算到相電壓上的計(jì)算負(fù)荷；計(jì)算各相總的計(jì)算負(fù)荷；計(jì)算總的三相計(jì)算負(fù)荷。例4

在220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱四臺(tái)，其中2臺(tái)10kw接于A相，1臺(tái)30kW接于B相，一臺(tái)20kW接于C相。此外接有380V單相對(duì)焊機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)14kW（ε=100%）接于AB相，1臺(tái)20kW（ε=100%）接于BC相，1臺(tái)30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計(jì)算負(fù)荷。解（1）電熱干燥箱的各相負(fù)荷計(jì)算

查附錄表A-1得Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0 A相PcA（1）=KdPeA=0.7×2×10kW=14kW B相PcB（1）=KdPeB=0.7×1×30kW=21kW C相PcC（1）=KdPeC=0.7×1×20kW=14kW例4

如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱于燥箱四臺(tái)，其中2臺(tái)10kw接于A相，1臺(tái)30kW接于B相，一臺(tái)20kW接于C相。此外接有380V單相對(duì)焊機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)14kW（ε=100%）接于AB相，1臺(tái)20kW（ε=100%）接于BC相，1臺(tái)30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計(jì)算負(fù)荷。

解（2）對(duì)焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷

先將接于CA相的30kw(ε=60%)換算至ε=100%時(shí)的容量，可得

PCA=30kw×=23kw

因此換算到各單相的有功和無功設(shè)備容量為：

A相

PeA=0.8×2×14+0.2×23=27kw

QeA=0.22×2×14+0.8×23

=24.6kvar

B相

PeB=0.8×20+

0.2×2×14=21.6kw QeB=0.22×20+0.8×2×14=26.8kvar

C相

PeC=0.8×23+0.2×20=22.4kw

QeC=0.22×23+0.8×20=21.1kvar

再由表2-4查得cosφ=0.7時(shí)的功率換算系數(shù)分別為0.8、0.2、0.22、0.8。

解（2）對(duì)焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷例4

如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱于燥箱四臺(tái)，其中2臺(tái)10kw接于A相，1臺(tái)30kW接于B相，一臺(tái)20kW接于C相。此外接有380V單相對(duì)焊機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)14kW（ε=100%）接于AB相，1臺(tái)20kW（ε=100%）接于BC相，1臺(tái)30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計(jì)算負(fù)荷。

查附錄表A-1得Kd=0.35,cosφ=0.7,tanφ=1.02;

換算到各相的有功和無功計(jì)算負(fù)荷為：

A相

PcA(2)=0.35×27kw=9.45kw

QcA(2)=0.35×24.6kvar=8.61kvar

B相

PcB(2)=0.35×21.6kw=7.56kw

QcB(2)=0.35×26.8kvar=9.38kvar

C相

PcC(2)=0.35×22.4kw=7.84kw

Qc.C(2)=0.35×21.1kvar=7.39kvar

解（3）各相總的有功和無功計(jì)算負(fù)荷例4

如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱于燥箱四臺(tái)，其中2臺(tái)10kw接于A相，1臺(tái)30kW接于B相，一臺(tái)20kW接于C相。此外接有380V單相對(duì)焊機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)14kW（ε=100%）接于AB相，1臺(tái)20kW（ε=100%）接于BC相，1臺(tái)30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計(jì)算負(fù)荷。(4)總的等效三相計(jì)算負(fù)荷

A相

PcA=PcA(1)+PcA(2)=14KW+9.45KW=23.5KW

QcA=QcA(1)+QcA(2)=0+8.61kvar=8.61kvar

B相

PcB=PcB(1)+PcB(2)=21kw+7.5kw=28.6kw

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

C相

PcC=PcC(1)+PcC(2)=14kw+7.84kw=21.8kw

QcC=QcC(1)+QcC(2)=0+7.39kvar=7.39kvar

由以上計(jì)算可知，B相的有功計(jì)算負(fù)荷最大，故取B相計(jì)算等效三相計(jì)算負(fù)荷，因此可得：

Pc=3PcB=3×28.6kw=85.8kw

Qc=3QcB=3×9.38kvar=28.1kvar若考慮同時(shí)系數(shù)，還需乘以同時(shí)系數(shù)

2.4

功率損耗和電能損耗在確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷后，如要確定企業(yè)或工廠車間的計(jì)算負(fù)荷，就需要逐級(jí)計(jì)入有關(guān)線路和變壓器的功率損耗。

P30.4=P30.5+ΔPWL2

P30.2=P30.3+ΔPT+ΔPWL1

2.4.1

功率損耗1）線路的功率損耗（1）有功功率損耗（2）無功功率損耗電流流過線路電阻所引起的功率損耗電流流過線路電抗所引起的功率損耗線路具有電阻和電抗，所以其功率損耗包括有功和無功兩部分線路的計(jì)算電流（安）線路每相的電阻（歐）線路單位長(zhǎng)度的電阻（歐/千米），可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本線路的計(jì)算長(zhǎng)度（千米）查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本，架空線：0.4歐/km左右；電纜線路：0.08歐/km左右2）變壓器的功率損耗（1）有功功率損耗（鐵損+銅損）鐵損：變壓器主磁通在鐵心中產(chǎn)生的有功損耗；變壓器具有電阻和電抗，所以其功率損耗包括有功和無功兩部分它在變壓器一次繞組的外施電壓和頻率不變的條件下是固定不變的，與負(fù)荷無關(guān)?？蛰d試驗(yàn)：一般說來，空載試驗(yàn)可以在變壓器的任何一側(cè)進(jìn)行。一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)開路，鐵芯中主磁通的大小是由一次繞組端電壓決定，達(dá)到了變壓器額定工作時(shí)數(shù)值，這時(shí)鐵芯中的功率損耗也達(dá)到了變壓器額定工作下的數(shù)值，而原繞組由于空載時(shí)電流很小忽略不計(jì)，因此變壓器空載時(shí)輸入功率可以認(rèn)為全部是變壓器的鐵損。一般電力變壓器在額定電壓時(shí)，空載損耗約為額定容量的0.1%~1%。2）變壓器的功率損耗（1）有功功率損耗（鐵損+銅損）變壓器具有電阻和電抗，所以其功率損耗包括有功和無功兩部分銅損：變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗；由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損。

它與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。負(fù)荷率短路試驗(yàn)：二次繞組短接，一次繞組加上適當(dāng)小的電壓（短路電壓），使通過繞組電流等于額定值。此時(shí)鐵芯磁通量很小，鐵損可以忽略，所以短路試驗(yàn)的全部輸入功率基本上都消耗在變壓器繞組上，測(cè)得的功率即為額定負(fù)荷時(shí)的銅損。通常電力變壓器在額定電流下的短路損耗約為額定容量的0.4%~4%，2）變壓器的功率損耗（2）無功功率損耗它和繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。其值與勵(lì)磁電流成正比；

：變壓器空載時(shí)由產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流造成；

：變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組的電抗中產(chǎn)生的無功功率損耗；變壓器空載電流占額定電流的百分值變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分值它與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。額定負(fù)荷下用表示。2）變壓器的功率損耗近似方法計(jì)算

解：例5

已知某車間三相雙繞組鋁線電力變壓器SJL1-1000/10,10/0.4KV，其二次側(cè)計(jì)算負(fù)荷為PC=596kW,QC=530kvar,SC=800kVA。（已知該變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)為：空載損耗為2.0kW，負(fù)載損耗為13.7kW，阻抗電壓（%）為4.5，空載電流（%）為1.7）

變壓器負(fù)荷率

變壓器有功損耗

變壓器無功損耗

2.4.2

電能損耗1）線路的電能損耗通常利用年最大負(fù)荷損耗小時(shí)來近似計(jì)算有功電能損耗當(dāng)線路或變壓器中以最大計(jì)算電流流過t小時(shí)后所產(chǎn)生的電能損耗，恰與全年流過實(shí)際變化的電流使所產(chǎn)生的電能損耗相等。與年最大負(fù)荷利用小時(shí)和負(fù)荷功率因數(shù)有關(guān)，利用三者關(guān)系曲線獲得2）變壓器的電能損耗

2.5

用戶負(fù)荷計(jì)算

企業(yè)計(jì)算負(fù)荷是選擇企業(yè)電源進(jìn)線及其中一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，也是計(jì)算企業(yè)的功率因數(shù)和企業(yè)用電容量的基本依據(jù)。 確定企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的方法很多，可按具體情況選用。

2.5

用戶負(fù)荷計(jì)算1）按逐級(jí)計(jì)算法確定（1）P30.1，應(yīng)該是高壓配電所母線上所有高壓配電線計(jì)算負(fù)荷P30.2之和，再乘上一個(gè)綜合系數(shù)（同時(shí)系數(shù)）。（2）高壓配電線的計(jì)算負(fù)荷P30.2，應(yīng)該是該線路所供車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷P30.3，加上變壓器的功率損耗△PT高壓配電線的功率損耗△PWL1。（3）依次類推。但對(duì)于一般的企業(yè)供配電系統(tǒng)來說，由于其高低壓配電線路一般不長(zhǎng)，所以在企業(yè)計(jì)算負(fù)荷時(shí)往往略去不計(jì)。

2.5

用戶負(fù)荷計(jì)算

將企業(yè)用電設(shè)備的總?cè)萘縋e（不包括備用設(shè)備容量）乘上一個(gè)需要系數(shù)Kd,即得到企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷。2）按需要系數(shù)法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷附錄表A-1-2列出了部分工廠企業(yè)的需要系數(shù)、功率因數(shù)及年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)值，供參考。

2.5

用戶負(fù)荷計(jì)算企業(yè)全年的耗電量：3）按年產(chǎn)量估算企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷

企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷：將企業(yè)年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)量損耗電量a，各類企業(yè)的單位產(chǎn)品耗電量a可由有關(guān)單位根據(jù)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)資料確定，亦可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax

2.6

尖峰電流的計(jì)算一、尖峰電流的有關(guān)概念

計(jì)算電流：半小時(shí)最大電流

尖峰電流（peakcurrent）是指持續(xù)時(shí)間1~2s的短時(shí)最大負(fù)荷電流。 主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護(hù)裝置和檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。

2.6

尖峰電流的計(jì)算

二、單臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算

單臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流就是其起動(dòng)電流。用電設(shè)備的起動(dòng)電流用電設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)（查樣本或銘牌）

2.6

尖峰電流的計(jì)算三、多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算起動(dòng)電流與額定電流之差最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流n-1臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)；按臺(tái)數(shù)多少選擇，一般0.7~1起動(dòng)電流與額定電流之差最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流與額定電流之差全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流其他n-1臺(tái)設(shè)備的額定電流之和

2.7

功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償一、工廠的功率因數(shù)功率因數(shù)：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦。

功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)：電阻負(fù)荷：功率因數(shù)為1；如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷；電感或電容性負(fù)荷：功率因數(shù)都小于1。

功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償一、工廠的功率因數(shù)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償?shù)谋匾詫?duì)于供電單位：提高供電成本效益；對(duì)于用電單位：將1000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí)：補(bǔ)償前：1000×0.8=800KW

補(bǔ)償后：1000×0.98=980KW①減少了投資費(fèi)用，而且降低了本身電能的損耗。②減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，改善電能的質(zhì)量。③可以增加系統(tǒng)的裕度，挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。④減少了用戶的電費(fèi)支出，元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費(fèi)優(yōu)惠。

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償一、工廠的功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)可由相位表（功率因數(shù)表）直接測(cè)出；可由功率表、電壓表、電流表的讀數(shù)求出；可用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中某一時(shí)間的功率因數(shù)數(shù)值，借以了解無功功率變化情況，研究是否需要和如何進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)膯栴}。

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償一、工廠的功率因數(shù)平均功率因數(shù)（加權(quán)平均功率因數(shù)）我國供電企業(yè)每月向工廠收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)高低進(jìn)行調(diào)整，高于規(guī)定值，可減收電費(fèi)；低于規(guī)定值，加收電費(fèi)，鼓勵(lì)用戶積極設(shè)法提高功率因數(shù)。某一段時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電能表讀取某一段時(shí)間（通常取一個(gè)月）內(nèi)消耗的有功電能，由有功電能表讀取

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償一、工廠的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)在《供電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：100kVA及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為0.9以上，其他電力用戶功率因數(shù)為0.85以上”。并規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)增添無功補(bǔ)償裝置，通常采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。在最大負(fù)荷即計(jì)算負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償二、無功功率補(bǔ)償功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率的變化無功補(bǔ)償率，可利用補(bǔ)償前后的功率因數(shù)直接查出補(bǔ)償容量：

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償二、無功功率補(bǔ)償無功補(bǔ)償裝置——并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器的單個(gè)容量并聯(lián)電容器型號(hào)：介質(zhì)、類別、額定電壓、標(biāo)稱容量（kvar）、相數(shù)、場(chǎng)合等；并聯(lián)電容器臺(tái)數(shù)確定：

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功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償三、無功補(bǔ)償后