工厂供电第2章负荷计算

• 下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大 负荷Pmax就是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利 用小时数。
•3.平均负荷Pav
• 平均负荷Pav，就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内消 耗的电能W除以时间t的值，即Pav=W/t • 年平均负荷为Pav=Wa/8760 •
第二章 负荷计算
2.1 计算及计算目的 2.2 确定计算负荷的系数 2.3 求计算负荷的方法 2.4 工厂供电系统功率因数的确定 2.5 供电系统功率因数的改善及电能的 节约
2.1 计算及计算目的
• 2.1.1 负荷曲线
• 负荷曲线（load curve）是指用于表达电力 负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系 中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值， 横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。

T t t0 100%
• 式中 t，t ——工作时间与停歇时间，两者之和
• 2.3.2 用电设备额定容量的计算
• 在每台用电设备的铭牌上都有“额定 功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式 不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直 接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额 定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定 的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容 量”，用Pe表示。
• （1）长期工作制和短时工作制的设备容量 • Pe=PN • （2）重复短暂工作制的设备容量 • ① 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设 备容量统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），若其εN不等 于25%时应进行换算，公式为:
P PN e
N
25%
2 PN
n
• ② 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到ε＝100%时的 额定功率（kW）。若其铭牌暂载率εN不等于100%时，应进行 换算，公式为:
S ca2
Pca2 Qca2
2 2
• 计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备。
• 当Kd值有一定变动范围时，取值要作具体 分析。如台数多时，一般取用较小值，台 数少时取用较大值；设备使用率高时，取 用较大值，使用率低时取用较小值。当一 条线路内的用电备的台数较小（n<3台） 时，一般是将用电设备额定容量的总和作 为计算负荷，或者采用较大的Kd值(0.85~1)。
KL——负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表 示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比； ηwl——线路供电效率； η——用电设备组在实际运行功率时的平均效率。
wl
•
实际上，上述系数对于成组用电设备 是很难确定的，而且对一个生产企业或车间来 说，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理 和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对Kd 有影响。所以Kd只能靠测量统计确定,见附录表 2.2.1~5。上述各种因素可供设计人员在变动的 系数范围内选用时参考。
• 1．负荷曲线的分类
• 按负荷的功率性质分： • 可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线； • 按所表示的负荷变动的时间分： • 可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。 • 按负荷对象分： • 工厂、车间、设备负荷曲线
•2．年最大负荷和年最大负荷利用小时数 •（1）年最大负荷Pmax • 年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消 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。 •（2）年最大负荷利用小时数Tmax • 年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间 Tmax，它是一个假想时间，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。
3P l e
• 负荷计算的方法有： • 需要系数法、二项式法、利用系数 法、形状系数法、附加系数法. • 需要系数法比较简便因而广泛使用。 这里仅介绍需要系数法。
• 需要系数 • 需要系数考虑了以下的主要因素：
Kd K KL
• 式中 K——同时使用系数，为在最大负荷工作班某
组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备 总额定容量之比；
• （5）不对称单相负荷的设备容量 • 当有多台单相用电设备时，应将它们 均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对 称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相 用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容 量的15%时，可按三相对称分配考虑，如单相 用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量 的15%时，则设备容量Pe 应按三倍最大相负 荷的原则进行换算。
•
计算目的：用于选择车间变电所高压 配电线及其上的开关设备
• 在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变压器的有 功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，因此一般按下列经验公 式估算：
•
对SJL1等型电力变压器：
• • ΔPT≈0.02Sca· （kW） 3 ΔQT≈0.08Sca· （kvar） 3 ΔPT≈0.015Sca· （kW） 3 ΔQT≈0.06Sca· （kvar） 3
•2.1.2 计算负荷（calculated load） • 通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负
荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它 作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca(Qca、 Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。 •
• 规定取“半小时平均负荷”的原因： • 一般中小截面导体的发热时间常数 τ为10min以上，根据经验表明，中小截面 导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10 ＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负 荷，显然不可能使导线温升达到最高值， 只有持续时间在30min以上的负荷时，才有 可能构成导线的最高温升。
• 2.3.3 需要系数法
• 由负荷端逐级向电源端进行计算
•1．单台用电设备的计算负荷
•（1） 有功计算负荷： • 考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷 Pca· 为 Pe 1
Pca · 1
•式中 Pe—换算到统一暂载率下的电动机的额定容量； • η—用电设备在额定负载下的的效率。 •（2）无功计算负荷： •Qca· =Pca· tan 1 1
• 4. 确定车间变电所中变压器高压侧的计算 负荷
• Pca· ＝Pca· +ΔPT 4 3 • Qca· ＝Qca· +ΔQT 4 3
• Pca· 、Qca· 、Sca· －车间变电所中变压器高压侧的有功、 ４ ４ ４ 无功及视在计算负荷（kW、kvar及kVA）； • ΔPT、ΔQT－变压器的有功损耗与无功损耗（kW、kvar）。
• 断续运行工作制（重复短暂工作制） • 用电设备以断续方式反复进行工作，其工 作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。工作 时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降， 若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电 焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备， 通常用暂载率ε表征其工作特征，取一个工作周 期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为 ε ，即： t t
•3．确定车间配电干线或车间变电所低压母 线上的计算负荷
•（1）总有功计算负荷：Pca· ＝Ｋ∑ΣPca· 3 2 •（2）总无功计算负荷：Qca· ＝Ｋ∑ΣQca· 3 2 •（3）总视在计算负荷：
•Pca· 、Qca· 、Sca· －车间变电所低压母线上的有功、无功及视在 3 3 3 2 2 计算负荷； S ca3 Pca3 Qca3 •ΣPca· 、ΣQca· －各用电设备组的有功、无功计算负荷的总和 2 2 •Ｋ∑－最大负荷时的同时系数。考虑各用电设备组的最大计算负 荷不会同时出现而引入的系数。Ｋ∑的范围值见附录表6。 •注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组， 其容量为Qc3,则当计算Qca· 时，要减去无功补偿容量，即Qca· ＝ 3 3 Ｋ·ΣQca· －Qc3 2 • 计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备，或 者用于低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择。
•2.1.3 负荷计算的意义和目的
• 负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述， 若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行 中导体及电器的最高温升不会超过允许值。 • 计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系 统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器 及互感器等的额定参数的依据。 • 正确确定计算负荷意义重大，是供电设计 的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必 要手段。
•
对SL7、S7、S9、S10等低损耗型电力变压器： • •
•
式中 Sca· －变压器低压母线上的计算负荷（kVA）。 3
• 5. 确定全车间变电所中高压母线上的 计算负荷
• Pca· ＝ΣPca· +P4m 5 4 • Qca· ＝ΣQca· +Q4m 5 4
S ca5
•
Pca5 Qca5
返回 目录
2.2 确定计算负荷的系数
• 2.2.1 需要系数 Kd=KΣKL/ηwlη • 2.2.2二项式系数
按需要系数的定义将它们转化为用两个称为二项式系 数的计算系数来表示出总额定负荷以及大容量机组负荷与 最大负荷之间的关系
• 2.2.3利用系数 Kc=Pav/Pe
2.3 求计算负荷的方法
P PN e
N S N cos N N
• （3）电炉变压器的设备容量 • 电炉变压器的设备容量是指在额定功率因 数下的额定功率（kW），即： • Pe=PN=SN· Ｎ cos
• （4）照明设备的设备容量
• ①白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定 功率（kW）； • ②荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功 率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍 （kW）； • ③高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约 为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率 的1.1倍（kW）； • ④金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的 功率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应 为灯泡额定功率的1.1倍（kW）。