2电力负荷计算

2.2 工厂用电设备容量的确定
用电设备的铭牌上都有一个“额定功率”，但是由于各用 电设备的额定工作条件不同，例如有的是长期工作制，有的是 短时工作制。因此这些铭牌上规定的额定功率不能直接相加来 作为全厂的电力负荷，而必须首先换算成同一工作制下的额定 功率，然后才能相加。经过换算至统一规定工作制下的“额定 功率”称为设备容量，Pe用表示。
负荷计算
目的： 主要是确定“计算负荷”
常用方法： 需要系数法比较简便，使用广泛。因该系数 是按照车间以上的负荷情况来确定的，故适用于 变配电所和全厂的负荷计算。 二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较 大的设备工作时对负荷影响的附加功率，计算结 果往往偏大，一般适用于低压配电支干线和配电 箱的负荷计算。
表
光源名称 额定功率范围 （W ） 光效 平均寿命/h 显色指数 启动稳定时间 再启动时间 功率因数 白炽灯 10~1000 6.5~19 1000 95~99 瞬时 瞬时 1 卤灯 500~2000 19.5~21 1500 95~99 瞬时 瞬时 1
常用照明电光源的主要特性
荧光灯 6~125 25~67 2000~300 0 70~80 1~3s 瞬时 0.33~0.7 高压汞灯 50~1000 30~50 2500~5000 30~40 4~8min 5~10min 0.44~0.67 管形氙灯 1500~1000 00 20~37 500~1000 90~94 1~2s 瞬时 0.4~0.9 高压钠灯 25 ~400 90~100 3000 20~25 4~8min 10~20min 0.44 卤化物灯 400~1000 60~80 2000 65~85 4~8min 10~15min 0.4~0.61
按年产量和年产值估算全厂的计算负荷
一级 二级 三级
金属加工车间 铸造车间
价格贵，作用大，数量多的数控机床 冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机
3
4 5 6 7 8
热处理车间
锻压车间 电镀车间 模具成型车间 层压制品车间 线缆车间
井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵
锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 隧道窑鼓风机、卷扬机 压塑机及供热锅炉 冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、 真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备 单台60m3/min以上空压机
式中： 是建筑物单位面积的照明容量指标(w/m2)， S为建筑物的面积(m2) 。
（3）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，
e 25 %
所以1台吊车的容量为：
Pe3 PN
eN PN 11kW e 25
(4) 车间的设备总容量为：
Pe 142 16.1 11 169kW
2.2 工厂计算负荷的确定
概念：
指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及 开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。是选择仪器 仪表、整定继电保护的重要数据。
计算负荷(Pc, Qc, Sc, Ic) :导体中通过一个等效负荷时,导体 最高温升与实际变动负荷时导体中产生的最高温升相等. 该等效负荷称为计算负荷. 导体通过电流达到稳定温升时间3～4τ, τ 为发热时间参数, 对中小截面的导体其值10min,所以导体大约经30min达到 稳定温升.因此取30min的平均最大负荷作为计算负荷.常用 P30、Q30、S30、I30分别表示负荷的有功计算负荷、无功计 算负荷、视在计算负荷和计算电流。
电焊和电镀设备
电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或 导电性等，如镀铜、镀铬。 电镀设备的工作特点是： （1）工作方式是长期连续工作的。 （2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。 （3）容量较大，功率因数较低。 电 镀 设 备
电热设备
电阻加热炉 电弧炉 主要用于各种零件的热处理 主要用于矿石熔炼、金属熔炼
电炉变压器组
设备容量是指在额定功率下的有功功率，即 式中 SN——电炉变压器的额定容量； cosjN——电炉变压器的功率因数。
照明设备
①不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即： Pe= PN ②用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。 荧光灯： Pe=1.2PN 高压水银灯、金属卤化物灯： Pe= 1.1 PN ③照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：
图 年负荷持续时间曲线的绘制 （a）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲 线 （c）年负荷持续时间曲线
2．与负荷曲线有关的参数
1.年最大负荷和年最大负荷利用小时 （1）年最大负荷Pmax 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作 班内30分钟平均功率的最大值。 （2）年最大负荷利用小时Tmax 如上图所示，阴影为全年实际消耗电能， 如果以Wa表示全年实际消耗的电能,则有：
感应炉
其它电热设备
主要用于熔炼和金属材料热处理
红外线加热、微波加热和等离子加热等
电热设备的工作特点是： （1）工作方式为长期连续工作方式。
（2）电力装置一般属二级或三级负荷。
（3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。
表
序号
1 2
小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类
车 间 用电设备 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床 负荷级别
频闪效应
表面亮度
不明显
大
明显
大
明显
小
明显
较大
明显
大明显较大明显大电压变化对光 通量影响
环境温度对光 通量影响 耐震性能 所需附件
大
小 较差 无
大
小 差 无
较大
大 较好 镇流器 起辉器
较大
较小 好 镇流器
较大
小 好 镇流器 触发器
大
较小 较好 镇流器
较大
较小 好 镇流器 触发器
2.1工厂电力负荷和负荷曲线
要求统一换算到ε＝25%时的额定功率，即
式中 PN ——（换算前）设备铭牌 额定功率； Pe——换算后设备容量； eN——设备铭牌暂载率； e25——值为25%的暂载率。
电焊机设备
电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。 要求统一换算到e＝100%，换算公式为：
式中 SN——设备铭牌额定容量； cosjN——设备铭牌功率因数。
二级
二级 二级 二级 二级 二级 二级 二级
9
空压站
有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 离心式压缩机润滑油泵
一级
工厂的电气照明负荷
照明设备类型:白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞 灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。
照明设备的工作特点：
（1）工作方式属长期连续工作方式。
（2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的灯 具功率因数均较低。
（2）卤钨灯 它的发光原理与白炽灯相同，但在白炽灯 泡中充入了微量的卤化物（如碘化物和溴化物），利 用钨循环来提高发光效率。 （3）荧光灯 利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放 电，发出少许可见光和大量的紫外线，这些紫外线再 激励灯管内壁的荧光粉，产生大量的可见光。
（4）高压汞灯 是荧光灯的改进产品，属于高气压的汞 蒸气放电光源，发光原理与荧光灯相同。 （5）高压钠灯 它利用高压的钠蒸气放电发光
“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可 以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单 位的功率或电流的大小。
1 工厂常用用电设备
①生产加工机械的拖动设备；
②电焊、电镀设备；
③电热设备； ④照明设备。
生产机械的拖动设备
电焊和电镀设备
电焊机的工作特点是： （1）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。 （2）功率较大。 （3）功率因数很低。 （4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。 电 焊 设 备
设备容量的确定
1. 长期连续工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌 额定功率，即
2. 反复短时工作制设备的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌 额定功率换算到统一负荷持续率下的功率。负荷持续率可用一个 工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示：
起重机（吊车电动机）
起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种
第2章 工厂的电力负荷计算
内容提要
本章介绍中小型工厂电力负荷的运用情况、负 荷性质及其工作制，负荷曲线绘制，重点介绍了确定用 电设备组计算负荷的两种常用方法——需要系数法和二 项式系数法。接着讲述了工厂计算负荷的确定方法，采 用无功补偿的措施。另外还简要介绍了照明负荷的分析 计算。
2.1 工厂的电力负荷和负荷曲线
负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。负荷曲线 按负荷对象分，有工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线；按负 荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线；按表示的时间分，有 年的、月的、日的和工作班的负荷曲线；按绘制方式分，有依点 连成的负荷曲线(折线形负荷曲线)和梯形负荷曲线，
1．负荷曲线的绘制
负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间， 纵坐标表示负荷大小（功率kW、kVar）。
2.平均负荷和负荷系数 （1）平均负荷Pav 平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的 平均值。如上图所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能 Wa，则：
（2）负荷系数 KL 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负 荷系数KaL和无功负荷系数KrL，有时也用α表示有功负荷 系数，β表示无功负荷系数。一般工厂α=0.7~0.75， β=0.76~0.82
（6）金属卤化物灯 在高压汞灯内添加某些金属卤化物， 靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金 属蒸气，金属原子在电弧激发而辐射该金属的特征光 谱线。 （7）管形氙灯 高压氙气放电时能产生很强的白光，接 近连续光谱，和太阳光十分相似，灯的功率大（可达 100kW），亮度高，俗称“人造小太阳”。