电力负荷计算

二、工厂用电设备的工作制
工厂的用电设备，按其工作制分以下三类： 连续工作制 重点！ 短时工作制 断续周期工作制 断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率（又 称 暂载率）来表征其工作特征。 负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期 的百分比值，即
式中：T为工作周期；t为工作周期内的工作时间； t。为工作周期内的停歇时间。
是设备在额定条件下的最大输出功率。
二项式 系数 用电设备组名称 需要系数
最大 容量 设备 台数 x①
5 5 5 0.5 0.5 0.6 1.73 1.73 1.33
小批量生产的金属冷加工机床电动机 大批量生产的金属冷加工机床电动机 小批量生产的金属热加工机床电动机
0.16～0.2 0.18～0.25 0.25～0.3
(a) 夏日负荷曲线 (b) 冬日负荷曲线 (c) 年负荷持续时间曲线 图2.2 年负荷持续时间曲线的绘制 其夏日和冬日在全年中所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定。 例如在我国北方，可近似地认为夏日165天，冬日200天；而在我国南方， 则可近似地认为夏日200天，冬日165天。假设绘制南方某厂的年负荷曲线 T1 200(t1 ，在年负荷 t `1 ) (图2.2(c)所示)，其中在年负荷曲线上所占的时间 曲线上所占的时间 . t `2 T2 200t2 165
Tmax
Wa Pmax
年最大负荷和年最大负荷利用小时
Wa----年实际消耗的电能量
2、平均负荷和负荷系数 （1）平均负荷Pav:是电力负荷在一定时间t内 平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时 间t内消耗的电能Wt除以时间t的值，即
年负荷曲线
全年时间内耗用的电能
Pm P av
P av
Wa 8760
（二）各级电力负荷对供电电源的要求 1.一级负荷对供电电源的要求 一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；当一个电源 发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增 设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统中。可作为 应急电源的电源有：①独立于正常电源的发电机组；②供电网 络中独立于正常电源的专用馈电线路；③蓄电池；④干电池。 2.二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一级负荷。二级负荷 宜由两回线路供电，供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或 地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空 线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采 用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应 能承受100%二级负荷。 3.三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。
图2.3 年每日最大负荷曲线
四、与负荷曲线和负荷计算有关的物理量
1、年最大负荷和年最大负荷利用小时 （1）年最大负荷 Pmax ： 全年中负荷最大的工作班内(该工作班的最大负荷不是偶然出 现的，而是在负荷最大的月份内至少出现过2次～3次) 消耗电能 最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负 荷P30。
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
一、概述
计算负荷:通过负荷的统计计算求出的、用来按发热
条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。
根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连 续运行，其发热温度不会超过允许值。 由于导体通过电流达到稳定温升的时间需3 ～4τ ，τ为发热时 间常数。截面在16mm2及以上的导体，其τ≥10 min，因此载流导 体大约经30 min(半小时)后可达到稳定温升值。由此可见，计算负 荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷 (亦即年最大负荷 Pmax)是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是半小时最大负 荷。 有功计算负荷为P30，无功计算负荷Q30、视在计算负荷S30 和计算电流I30

用电设备组的有功计算负荷：
式中： P30——计算有功功率(kw)； Kd ——需要系数(三台以下时Kd ＝1)； Pe——用电设备组的设备容量(kw)。 式中，Kd为需要系数。
需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大

无功计算负荷：
式中，tanΦ为对应于用电设备组cosΦ中的正切值。

视在计算负荷：
式中，cosΦ为用电设备组的平均功率因数。

计算电流：
重点！
式中，UN为用电设备组的额定电压。
计算电流 若为电动机
I30
S30 3U N PN 3U Ncos
重点！
二、按需要系数法确定计算负荷 （一）基本公式 用电设备组的计算负荷: 是用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，如图所示。
如图用电设备组的设备容量 ，是指用电设备组所有设备(不含备用的设备)的 额定容量之和。
Pe PN
但是用电设备组的设备实际上不 一定都同时运行，运行的设备也不 太可能都满负荷，同时设备本身有 功率损耗，因此用电设备组的有功 K KL 计算负荷应为 P30 Pe eW L
第二章 工厂的电力负荷及其计算
第一节工厂的电力负荷与负荷曲线
一、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求
电力负荷:既可指耗用电能的用电设备或用户，也 可指用电设备或用户所耗用的功率或电 流，视具体情况而定。
(一)工厂电力负荷的分级: 工厂的电力负荷，按 GB50052-95规定，根据其对供电可靠性的要求及 中断供电造成的损失或影响的程度分为三级 。
负荷曲线按负荷对象分：有工厂（企业）的、车间
的或某类设备的负荷曲线。
按负荷的功率性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线。
按所表示的负荷变动时间分：年的、月的、日的或
工作班的负荷曲线。 按绘制方式分：有依点连成的负荷曲线（如图2-la）和 绘成梯形的负荷曲线（如图2-lb所示）
以某个检测点为参 考点，在24h中各个时 刻记录有功功率表的读 数，逐点绘制而成折线 形状，称折线形负荷曲 线，见图2.1(a)；
K
-----设备组的同时系数，即设备组在最大负荷
时运行的设备容量与全部设备容量之比；
Tmax
Wa Pmax
e -----设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比 W L -----配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率
(亦即设备组取用功率)与首端功率 (亦即计算负荷)之比。
P
0
8760
t/h

负荷系数: 负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平 均负荷Pav,与其最大负荷Pmax的比值，即
对用电设备来说，就是设备的输出功率P与 设备额定容量PN的比值，即
对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表 征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。从充 分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高 越趋近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使不 平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷系数。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。实际上，负荷也不可 能一成不变的，他与设备的性能、生产组织以及能源供应状况 等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。 如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大， 造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷确定得过小，又将使 电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热， 导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由 此可见，正确确定计算负荷意义重大。 我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需 要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍采用的确定 计算负荷的基本方法，二项式法应用的局限性较大，但在确定 设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时， 采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。
（2）年最大负荷利用小时 年最大负荷利用小时 Tmax： 是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷 Pmax（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力 负荷全年实际消耗的电能，如图所示。 它与工厂的生产班制有关。 例如一班制工厂，Tmax=1800 ~ 2500h ; 二班制工厂，Tmax=3500 ~ 4500h ; 三班制工厂，Tmax=5000 ~ 7000h。
通过接在供电线路上 的电度表，每隔一定的 时间间隔(一般为半小时) 将其读数记录下来，求 出半小时的平均功率， 再依次将这些点画在坐 标上，把这些点连成阶 梯状的成梯形的负荷曲 线，如图2.1(b)所示。
年负荷曲线：通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制。这种 曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与负荷持续时 间的关系，因此称为负荷持续时间曲线，一般简称年负荷曲线。 全年按8760h计
年负荷曲线的另一种形式，是按全年每日的最大负荷(通常取每日最大负 荷的半小时平均值)绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图2.3所示。横 坐标依次以全年12个月的日期来分格。这种年最大负荷曲线，可以用来确 定拥有多台电力变压器的变电所在一年内的不同时期宜于投入几台运行， 即所谓经济运行方式，以降低电能损耗，提高供电系统的经济效益。 注意：年每日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负 荷曲线是按负荷的大小和累积时间绘制的。 Pm
KL
- --设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行 的设备容量之比；
令
Kd
K
，为用电设备组的半小时最大负荷与 其设备容量的比值。由此，可得按需要系数法确定三相用电设 备组有功计算负荷的基本公式为
P30 Kd Pe 或 P30 K d Pe

断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率） PN，是对应于某一标准负荷持续率的。 则对应于实际运行的负荷持续率ε下的容量
PN对应的某一标称负荷持续率εN
重点！
例:某吊车电动机在ε1=60%时的容量P1=10KW。 试求ε2=25%时的容量P2为多少?
0.6 P2 10 15.5kW 0.25