轴功率法负荷计算

第七节负荷计算

一、负荷计算的内容和目的

计算负荷也称需要负荷或最大负荷。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷，作为按发热条件选择电气设备或导体的依据。求计算负荷的主要目的是为了合理地选择站场各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号。

二、负荷计算方法

(1) 站场内生产装置（或单元）的机泵等用电设备采用轴功率逐台计算法计算。

(2) 机械采油、机修、化验室、办公室等单元的用电设备，可按需要系数法进行计算。

三、用电设备容量的确定

(1) 连续工作制电动机的设备容量按铭牌额定容量;

(2)短时或间断工作制电动机的设备容量应分类按暂载率归算:

①起重机用电动机的设备容量归算到暂载率为25%的额定有功功率:

②电焊机及电焊装置的变压器设备容量归算到暂载率为100%的额定有功功率。

（3）电炉变压器的设备容量取额定功率因数下的有功功率:

（4）照明设备容量的确定应符合下列规定:

①白炽灯和碘钨灯的设备容量按灯泡上标出的标称容量计算;

②荧光灯和金属卤化物灯的设备容量尚应考虑镇流器中的功率损耗。荧光灯的设备容量按灯管上标出标称容量的1.2倍计算;金属卤化物灯的设备容量按灯泡上标出的标称容量的1. 1倍计算。采用电子镇流器时可忽略其功率损耗。

（5）空调设备容量按其铭牌额定容量;

（6）负荷计算时，均应扣除备用机泵、消防泵、电动阀、检修动力箱等装置（或单元）正常运行时不用电的电气设备。

四、轴功率逐台计算法

（1）装置(单元)的最大计算负荷应按公式3-7-1，3-7-2，3-7-3计算:

（3-7-1）

（3-7-2）

（3-7-3）

式中： P m — 装置(单元)最大计算负荷的有功功率(kW);

Q m — 装置(单元)最大计算负荷的无功功率(kv-);

S m — 装置(单元)最大计算负荷的视在功率(kV A);

∑=n i runi P

1

—装置(单元)所有运行电气设备计算负荷有功功率之和（kW ）; ∑=n i runi Q 1—装置(单元)所有运行电气设备计算负荷无功功率之和(kvar); K c — 考虑了电动机最大负荷同时系数及馈电线路损耗后的综合系数，取

0.85-1: n — 自然数1, 2, 3,..。

2、用电设备计算负荷按公式3-7-4 ~ 3-7-9计算:

（3-7-4）

（3-7-5）

（3-7-6）

（3-7-7）

（3-7-8）

（3-7-9）

式中：P run — 电动机在计算轴功率下运行时计算负荷的有功功率(kW);

Q run — 电动机计算负荷的无功功率(kvar);

S run — 电动机计算负荷的表观功率(kV A); P a — 根据装置(单元)在设计能力运行时，机泵所输送介质在设计操作条件下的扬

程、流量、温度、密度、粘度及机泵效率等参数计算出的机泵轴功率(kW)； P r — 电动机额定功率(kW);

Kr — 电动机负载率;

ηrun — 电动机在计算轴功率下运行时的效率，按公式(3-7-8)计算。当0.75

时，ηa 及ηb 分别为电动机在100%和75%负载时的效率，α取0.75;当

0.5

0.5:当Kr <0. 5时，按电动机在50%负载时的效率取值;

cosφrun—电动机在计算轴功率下运行时的功率因数，按公式(3-7-9)计算。当0. 75< Kr ≤1时，cosφa及cosφb分别为电动机在100%和75%负载时的功率因数，

α取0. 75;当0.5

负载时的功率因数，α取0.5;当K r<0. 5时，按电动机在50%负载时的功率

因数取值:

3、当装置(单元)内有部分用电设备是配套设备，难以确定轴功率时，其轴功率应按公式3-7-10计算:

（3-7-10）式中：ηt—机泵传动系数。直接传动取1，皮带或齿轮传动取0.9;

K s—负载安全系数，按表3-7-1选取;

表3-7-1不同配套电动机功率下的负载安全系数K s

五、需要系数法计算

1、抽油机、机修、化验室、办公室等单元的计算负荷按式3-7-11，3-7-12计算：

（3-7-11）

（3-7-12）

式中：——单元中正常使用的（不包括备用设备）用电设备之和(kW);

K d ——按单元划分的需要系数，按表3-7-2选取。

cosφ——按单元划分的平均功率因数，按表3-7-2选取;

视在功率的计算公式同公式(3-7-6)。

表3-7-3 抽油机、机修、化验室、办公室等单元的需要系数和功率因数

单元或设备名称需要系数（Kd）

功率因数（cosφ）

抽油机（17～75kW）风机、空调器

分散式电热器

锅炉房

机修

仪修

化验室

办公室

0．3

0.70~0.80

0.75~0.95

0.75~0.80

0．2～0．3

0．2～0.4

0.5

0.6

0.90

0.80

1.00

0.80

0.5～0.65

0.6～0.75

0.6

0.7

注：抽油机的需要系数用于连片的井排线路或计算总负荷，功率因数考虑已加补偿。

六、变电所和配电所的负荷计算

1、变压器和电抗器的功率损耗

（1）双卷变压器功率损耗计算见公式（3-7-13）~（3-7-16）：

（3-7-13）

（3-7-14

）

（3-7-15）

（3-7-16）式中：△P t—变压器的有功损耗(kW);

△Q t—变压器的无功损耗(kvar);

S lm—变压器的低压侧的计算负荷(kVA) ;

S r—变压器的额定容量(kVA);

△P n—变压器空载时的有功损耗(kW):

△P r—变压器在额定负载时的有功损耗(kW);

△Q n—变压器空载时的无功损耗(kvar);

I n—变压器空载电流占额定电流的百分数(%);

△Q r—变压器在额定负载时的无功损耗(kvar);

u sh—变压器短路电压占额定电压的百分数(%)。

（2)三卷变压器功率损耗计算见公式（3-7-17）～（3-7-25）：

(3-7-17)

(3-7-18)

(3-7-19)

(3-7-20)

(3-7-21)

(3-7-22)

(3-7-23)

(3-7-24)

(3-7-25) 式中：S lm1、S lm2、S lm3—三卷变压器高、中、低压侧的计算负荷(kVA) ;

S r1、S r2、S r3—三卷变压器高、中、低压线圈的额定容量(kVA);

△P r1、△P r2、△P r3—三卷变压器高、中、低压线圈在额定负载时的有功损耗(kW) ; △Q r1、△Q r2、△Q r3—三卷变压器高、中、低压线圈在额定负载时的无功损耗(kvar);

△P r —三卷变压器高一中或高一低压线圈在额定负载时的有功损

耗(kW)，即短路损耗，取最大值;

K2、K3—三卷变压器中压和低压线圈额定容量与变压器额定容量的比

值，一般为1、 0.67或0. 5;

u sh1-2、u sh1-3、u sh3-3、—三卷变压器高一中、高一低和中一低压线圈短路电压占额定

电压的百分比(%);

I r1—三卷变压器高压侧线圈额定电流(A);

U r1—三卷变压器高压侧线圈额定电压(kV);

三卷变压器空载时的无功损耗计算公式同公式（3-7-15）。

3）电抗器功率损耗计算见公式（3-7-26）～（3-7-28）：

（3-7-26）

（3-7-27）

（3-7-28）式中：S retm—电抗器回路的计算负荷(kVA);

△P ret—电抗器的有功损耗(kW):

△Q ret—电抗器的无功损耗(kvar):

△P ret r—电抗器在额定负载时的一相有功损耗(kW) ;

△Q ret r—电抗器在额定负载时的一相无功损耗(kvar);

I ret r—电抗器额定电流(A);

I m—电抗器回路的计算电流(A);

U r—电抗器额定电压(kV)

2、变电所最大计算负荷

变电所最大计算负荷计算公式见（3-7-29）～（3-7-31）：

（3-7-29）

（3-7-30）

（3-7-31）式中：P sm——变电所最大计算负荷的有功功率(kW) ;

Q sm——变电所最大计算负荷的无功功率(kvar) ;

S sm——变电所最大计算负荷的视在功率(kVA) ;

——由变(配)电所供电的装置(单元)最大计算负荷有功功率之和(kW) ;

——由变(配)电所供电的装置(单元)最大计算负荷无功功率之和(kvar) ;

——变电所内所有变压器有功损耗之和(kW) ;

——变电所内所有变压器无功损耗之和(kvar) ;

——变电所内所有电抗器有功损耗之和(kW);

——变电所内所有电抗器无功损耗之和(kvar) ;

K t ——变(配)电所最大负荷同时系数，当变电所只向一个装置(单元)供电

时取1;当变(配)电所向二个及二个以上装置(单元)供电时取

0.95.

3、配电所最大计算负荷

配电所最大计算负荷计算公式见（3-7-32）～（3-7-34）：

（3-7-32）

（3-7-33）

（3-7-34）式中：P dm—配电所最大计算负荷的有功功率(kW);

Q dm—配电所最大计算负荷的无功功率(kvar) ;

S dm—配电所最大计算负荷的表观功率(kVA)。

4、变电所或配电所的无功功率补偿容量

计算公式见变电所或配电所的无功功率补偿容量计算公式见（3-7-35），（3-7-36）：

（3-7-35）

（3-7-36）式中： Q sc、Q dc—无功补偿容量(kvar)

tgφ1—补偿前平均功率因数角的正切值:

tgφ2—补偿后平均功率因数角的正切值，按设计目标值确定。

5、全厂最大计算负荷

全厂用电负荷应为所有装置及单元变电所和配电所的计算负荷、厂区供电线路的损耗、总变电所主变压器及电抗器的损耗等几个主要部分的总和。全厂最大计算负荷应按公式（2-7-37）～（3-7-39）计算：

（3-7-37）

（3-7-38）

（3-7-39）

式中：P tm—全厂最大计算负荷的有功功率(kW);

Q tm—全厂最大计算负荷的无功功率(kvar);

S tm—全厂最大计算负荷的表观功率(kVA):

K tt—全厂最大用电负荷的同时系数，取0.85-0.90;

—由总变电所供电的各用电单元最大计算负荷有功功率之和(kW)；

—总变电所所有主变压器有功损耗之和(kW);

一总变电所所有电抗器有功损耗之和(kW)；

—全厂供电线路有功损耗之和(kW)，可取的2%^-3%计算；

—由总变电所供电的各用电单元最大计算负荷无功功率之和(kvar);

—总变电所所有主变压器无功损耗之和(kvar);

一总变电所所有电抗器无功损耗之和(kvar);

一全厂供电线路无功损耗之和(kvar)，可取的70%计算。