电气系统负荷计算ppt课件
电气负荷计算
电气负荷计算电气负荷计算是指根据用户需求计算电气设备的电能需求和电力负荷，为电气设备的设计、选型、规划、建设和运营提供依据。
电气负荷计算将用户用电需求转化为电力系统的供需关系，为电力系统的管理和运行提供了重要的指导和依据。
电气负荷计算主要包括负荷量的计算和供电方案的制定。
负荷量的计算是指根据用户用电设备的种类和数量、用电时间等因素计算负荷容量和负荷率，从而确定设备的功率和所需电力电流。
供电方案的制定是指根据计算出来的电气负荷需要，制定满足供电要求的供电方案，选择合适的电源、变配电设备和线路等，以保证电力供应的可靠性、稳定性和安全性。
电气负荷计算的主要步骤包括：第一步，明确负荷类型和用电设备种类。
根据负荷的性质和用途，确定用电设备的种类和数量。
例如，工业负荷大，电动机的数量较多，电气设备工作时间长；商业负荷主要是照明、空调和计算机等，要求供电稳定、可靠、节能。
第二步，计算负荷容量和负荷率。
根据使用电器的功率、电流、电压、运行时间等因素，计算出负荷容量和负荷率。
其中负荷容量是指建筑内所有用电设备最大功率的总和，负荷率是指某一时期内某一电路所接受的电负荷与该电路额定容量的百分比。
第三步，确定供电方案。
根据负荷容量和负荷率，制定满足供电要求的供电方案，选择合适的电源、变配电设备和线路等。
供电方案的制定不仅要考虑供电负荷的大小和分布，还要考虑电力质量、电能节约、供电可靠性、故障排除等因素。
第四步，设计配电系统。
根据负荷要求和供电方案，设计电气设备、线路和配电系统的参数。
同时，还要考虑安全和节能的问题，确保系统稳定、可靠、安全和高效运行。
电气负荷计算是一项复杂而又重要的工作，它涉及到整个电力系统的供给和需求，直接关系到电力系统的稳定、可靠、安全和高效运行。
在电气负荷计算中，要注意数据的准确性和可靠性，避免误差和漏算等问题，同时还要紧密配合电力管理部门和专业技术人员，保证计算结果的合理性和科学性。
总之，电气负荷计算是建设和运营现代化电力系统的基础，也是实现能源可持续发展和保障社会经济发展的关键。
负荷计算
7.2电力负荷计算7.2.1基本概念（1）额定功率( Pn)：电气设备的额定功率是其铭牌标称功率，是设备在额定条件（额定电压和适当的绝缘材料等）下的允许输出功率，设备在此功率下长期运行时温升不会超出规定的允许值。
（2）设备容量（Pe）：设备容量也称设备功率、安装容量或安装功率，它与用电设备的额定功率是两个不同的概念，两者在数值上可能相等，有可能不等。
设备安装功率是指设备在统一的标准工作制下的功率，当铭牌上标注的暂载率与标准暂载率不相等时，需要把铭牌标称的额定功率换算成标准暂载率条件下的功率。
（3）电气设备的工作制与暂载率：电气设备的工作制分为连续、短时和断续三种。
①连续工作制：又称连续运行工作制或长期工作制。
是指电气设备在规定的环境温度下运行，能够达到稳定的温升，但设备的任何部分的温度和温升均不超过允许值②短时工作制：即短时运行工作制，是指电气设备的运行时间短而停歇时间长，且在工作时间内的发热量不足以达到稳定的温升，而在停歇时间内能够冷却到环境温度。
③断续工作制：即反复短时工作制，是指电气设备以断续方式反复周期性的进行工作，工作时间（tg）与停歇时间（tr）交替重复进行。
短时断续周期性工作的电气设备的特性用暂载率表征。
④暂载率：暂载率用以表征断续工作制电气设备的工作特性，暂载率定义为ε= =国家标准规定一个工作周期（tg+tr）为10min。
起重专用电动机的标准暂载率有15％、25％、40％、60％四种；电焊设备的标准暂载率有50％、65％、75％、100％四种。
7.2.2负荷计算的内容和意义负荷计算是供配电系统设计的基础，一般需要计算设备容量、有功功率、无功功率、视在功率、计算电流，一级负荷、二级负荷、季节性负荷、消防负荷、尖峰负荷电流等。
（1）计算负荷：也称计算容量或最大需要负荷，它是个假定的等效的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际的不一定恒稳的负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中，通常采用能让中小截面导体达到稳定温升的时间段（30min）的最大平均负荷作为按发热条件选择配电变压器、导体及相关电器的依据，并用来计算电压损失和功率消耗。
工厂供电 第二章 负荷计算
连续工作制设备
短时工作制设备
如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横 梁升降电动机、刀架快速移动装臵)、 水闸用电动机等。 设备的工作呈周期性，时而工作时而 停歇，如此反复，且工作时间与停歇 时间有一定比例。如起重机、电焊机、 电梯等
第二章 负荷计算 17/104
反复短时工作制设备
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工厂供电
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工厂供电
3、特点 （1）电力负荷是变化的，不等于额定功率。 （2）电力负荷的变化是有规律的。
（a）折线形负荷曲线
依点连成的负荷曲线
2013-6-20 第二章 负荷计算
（b）阶梯形负荷曲线
梯形负荷曲线
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工厂供电
二、年负荷曲线
（1）年负荷曲线分为：年负荷持续曲线和年运行负荷曲线。 ◆年负荷持续曲线：不分日月先后，仅按全年的负荷变化， 按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。 ◆年运行负荷曲线：根据全年日负荷曲线间接制成，反映一 年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。 年负荷持续时间曲线，反
荧光灯：
Pe= PN
Pe=1.2PN
高压水银灯、金属卤化物灯： Pe= 1.1PN ③还可按建筑物的单位面积容量法估算：
Pe S /1000
式中：
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建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的 面积。
第二章 负荷计算 23/104
工厂供电
第三节 负荷计算的方法
计算负荷是根据等效温升确定的。
设备铬牌功率因数
Pe PN N S N cos N
设备铬牌额定容量
PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；εN为额 定负荷持续率； cosφN为额定功率因数。
供配电系统的负荷与负荷计算
用电设备的运行工作制与设备负荷
连续工作制：设备负荷Pe=额定功率PN 短时工作制：设备的额定功率一般不计入设备负
荷
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：
JC
t T
100%
t
t
t'
100%
为了用统一的标准衡量设备负荷，需对周期工作制设 备的设备负荷进行折算：
计算负荷是一个假想的负荷，其物理意义是按这个假 想的“计算负荷”持续运行所产生的热效应，与按实 际的、随机变化的负荷长期运行产生的最大热效应相 等。
供配电系统一般用年最大负荷作为计算负荷，即Pc =Pmax
“计算负荷”是供配电系统中重要的概念，是选择导线 和电气设备的重要物理量
求计算负荷的基本方法
需要系数法
需要系数Kd=Pc/Pe，由定义可知，Kd是一个小于1 的数，相当于将实际的设备负荷Pe打一个折扣。 实际设计中，需要系数已制成表格，直接查表即 可得到。
需要系数法计算步骤：
设备组计算负荷计算：利用需要系数法求计算负荷时， 应先将计算范围内的设备按负荷性质相同的、需要系 数相近的原则分类合并为若干用电设备组，查表选择 相应的需要系数和功率因数，然后按下式求设备组计 算负荷：
消防状态下才投入使用的设备不计入计算负 荷，但平常状态下投入使用的设备应计入计算 负荷。
计算负荷
负荷曲线：
年最大负荷（ Pmax 、 Qmax 、Smax ）：年最大负
荷是指在全年中用电负荷最大的工作班（这一工 作班的最大负荷至少出现2~3次）内消耗电能最 大的半小时平均功率
计算负荷（ Pc 、 Qc 、Sc、 Ic ） ：
总计算负荷计算：由于不同性质的设备组的最大负荷
第二章 电力负荷计算
电力负荷的计算是正确选择供配电系统 中导线、电缆、开关电器、变压器等电气 设备基础，也是保障供配电系统安全可靠 运行必不可少的环节。本章是分析工厂供 配电系统和进行供电设计计算的基础。
本章主要学习以下几个内容：
电力负荷与负荷曲线 ✓电力负荷的基本概念； ✓电力负荷分级 ✓负荷曲线的基本概念、作用及分类 ✓ 与负荷曲线相关的几个物理量
计算负荷情况复杂，影响计算负荷的因素 很多，难以精确计算； ✓负荷是变化的； ✓与设备性能、生产组织、生产者的技能熟 练程度及能源供应的状况等多种因素有关。
计算负荷的方法很多：估算法、需要系数 法和二项式法和单相负荷等近似求解方法
本节主要介绍两种：需要系数法和 二项式法
（一）设备容量的计算 1.用电设备的额定容量
三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由 单回路电力线路供电。
三. 负荷曲线
1、负荷曲线（load curve） 是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，
绘在直角坐标纸上，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（h）为单位。
某厂日有功负荷曲线
2、负荷曲线的作用 负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和
额度负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时， 如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费； 应首先计算出全部设备的实际负荷。 2 .负荷计算的主要内容 （1）求计算负荷（需要负荷，假想负荷）：即正 常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电 网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其 在通过正常最大工作电流时不至过热而损坏。（选 择设备）
（3）年持续负荷曲线意义 年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表
了用户全年消耗的总电能。
第二章负荷计算
（二）求尖峰电流
计算电压波动、选择熔断器等保护元 件。
（三）求平均负荷
计算供配电系统中电能需要量，电能 损耗和选择无功补偿装置等。
二、方法简介
• 目前，我国的设计部门负荷计算方法大概有以下几种：需 要系数法、二项式法、利用系数法和单位指标法。单位指 标法又分为单位电耗法和单位面积功率法（也称负荷密度 法）。
•
第二章 工业企业电力负荷计算
学时 6 教学要求：掌握
目录
§ 2.1 负荷曲线 §2.2 用电设备的设备容量 §2.3 负荷计算的方法 §2.4 功率损耗和电能损耗 §2.5 用户负荷计算尖峰电流的计算 §2.6 功率因数和无功功率补偿
主要内容
• 1、电力负荷和负荷曲线 • 2、计算负荷的确定 • 3、掌握需要需要系数法计算负荷 • 4、熟悉利用系数法计算负荷 • 5、掌握功率因数的提高的办法
二 分类：（按工作制分) 连续运行工作制
短时运行工作制 反复短时运行工作制
每种工作制的特点
• 三、 设备容量的确定
• 1.长期工作制和短期工作制的用电设备
• 长期工作制和短时工作制的设备容量就 是所有设备的銘牌额定功率， 即 Pe=PN
• 2.反复短时工作制的用电设备
• 反复短时工作制的设备容量是指某负荷 持续率的额定功率换算到统一的负荷持续 率下的功率。
PC= P30= Pm QC= Q30= Qm
SC= S30= Sm
计算负荷:
将原始资料,结合考虑因素,变成供配电系 统设计所需要的假想负荷。
意义和目的:
（一）求计算负荷,也称需用负荷
1.作为按发热条件选择供配电系统各级电压 供电网络变压器容量、导体和电气设备的依 据。
负荷计算的需要系数法课件
计算无功功率
根据用电设备的功率因数和有 功功率，计算出用电设备的无 功功率。
收集相关资料
收集用电设备的技术参数、运 行数据以及电力系统运行方式 等资料。
计算有功功率
根据需要系数和用电设备的额 定功率，计算出用电设备的有 功功率。
计算视在功率
根据有功功率和无功功率，计 算出用电设备的视在功率。
03
需要系数法的实施步骤
案例二：办公室负荷计算
总结词
复杂、专业、大型
详细描述
办公室负荷计算相对复杂，需要考虑的电器设备包括电脑、打印机、空调、照明等。在计算时，需要考虑不同类 型设备的功率和使用时间，通过需要系数法计算总功率需求。办公室负荷计算对于写字楼、大型企业等建筑物的 电力规划和设备配置具有重要意义。
案例三：工厂负荷计算
注意导线截面的选择和安全载流量
导线截面
在确定供电线路的负荷时，需要考虑导线的截面。导线的截 面大小直接影响到线路的电阻和电抗，从而影响负荷的计算 结果。因此，在选择导线截面时，需要综合考虑导线的材料 、截面尺寸等因素。
安全载流量
导线的安全载流量是指导线在正常工作时所能承受的最大电 流。在选择导线截面时，需要确保所选导线的安全载流量能 够满足实际用电需求，以避免导线过热或发生其他安全问题 。
需要系数是指某一用电设备对电源所提出的需要功率与该用电设备组的 总设备容量之比值。
需要系数的计算公式为：K=P/Pe
其中，K为需要系数，P为用电设备组的总功率（kW），Pe为用电设备 组的总设备容量（kVA）。
负荷计算的基本步骤
确定需要系数
根据用电设备的类型、规格和 运行工况，确定相应的需要系 数。
需要系数法的准确性受设备工作特性的影响较大，对于一些特殊设备或复杂系 统，需要系数可能难以准确获取。同时，需要系数法无法考虑到设备的故障和 维修情况，对于设备的可靠性分析存在局限性。
用电负荷计算 ppt课件
有功计算负荷
Pjs (P30)
无功计算负荷
Qjs(Q30)
计算容量（视在功率计算负荷）
2
2
2
计算电流
Sjs = Pjs + Qjs Ijs
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（4）用电设备负荷的计算 根据用电情况确定负荷的大小，是关系到供配电设计合理与否
的前提。如负荷确定过大，将使导线和设备选得过粗过大，造成材 料和投资的浪费;如负荷确定过小，将使供配电系统在运行中电压 损失过大、电能损耗增加。发热严重、引起绝缘老化以致烧坏，以 及造成短路等故障，从而带来更大的损失。
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二、用电负荷计算（电力负荷） 用电负荷——通过供电线路的电流和功率。
1、计算的目的 （1）选择合适的电气设备 （2）选择合适的导线截面 （3）选择电力变压器额定容量
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2、用电设备的计算负荷 （1）电力负荷曲线
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有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电 能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。单位有瓦 (W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
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高压开关柜
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（3）变、配电所的布置要求
①变压器室的大门不应朝向露天仓库和堆放杂物的地方； ②在炎热地区，应避免西晒； ③大门都应朝外开； ④应方便室内进出线； ⑤值班室和低压配电室合并时，低压配电屏的正面或侧面
离墙的距离不得小于3m； ⑥变、配电所的总体布置方案应该因地制宜、合理设计。
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4、变、配电所 引入电源不经过电力变压器变换，直接以同级电压重新分配
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PS=PN ② 非连续工作制电气设备的设备容量
该电气设备的设备容量等于将其额定功率换 算为统一（标准）负载持续率下的有功功率， 或换算到负载持续率JC=25%时的有功功率。
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用电设备在一个周期内的工作时间与周期 时间的比值称为负载持续率，用JC(%)表示， 负载持续率也称为暂载率。
在设备组容量之和的基础上，考虑若干容 量最大的设备的影响，采用经验系数用加权求 和法进行计算负荷。
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③利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再
考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数 有关的最大系数求得计算负荷。
在工业企业中，上述三种方法都是常用的。 民用建筑常用需要系数法。
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（3） 设备容量PS的确定 采用需要系数法时,应首先确定用电设备的
2.4 三相负荷的计算
所谓负荷计算，就是计算用电设备、配电 线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电 流或功率。这些按照一定方法计算出来的电流 或功率称为计算电流或计算功率，我们也把它 称为计算负荷。 （1） 计算负荷的概念及作用
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负 荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一 时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
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我们根据计算负荷来选择变压器的容量、导 线的截面积及开关电器的型号等,同时也为能合理 地进行无功功率补偿提供依据。
在进行负荷计算时,要考虑环境及社会因素的 影响,并应为将来的发展留有适当余量.
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（2） 负荷计算的方法 ① 需要系数法
用电设备功率乘以需要系数和同时系数， 直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用 广泛，适用于变配电所以及施工现场的负荷计 算。 ② 二项式法
② 在进行单相负荷计算时，一般采用计算功率。当 单相负荷均为同类用电设备时，直接用设备容量进行 计算。 2) 单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法
① 只有相负荷时，等效三相负荷Pd为最大相负荷的 3倍。
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② 只有线间负荷Pab时，其等效三相负荷Pd 为：
③ 只有线间负荷PPd ab、3PPbacb时，如果Pab=Pbc， 其等效三相负荷Pd为
灯的设备容量为3×5=15kW； 改善后：（4.8-4.2）÷4.2=14.29%，小于15%，所以
白炽灯的设备容量为3.6+4+5=12.6kW。
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【例2.4】某施工现场有两台单相电焊机，其型号为 SN=21kV·A，UN=380V，JC=65%，cosφ=0.87,分 别接于AB相、BC相上，该低压供电系统的线电压为 380V，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。
【解】一台电焊机的设备容量为：
这两PS 台 电SN焊J机C的co等s效三21相 负0.荷65的0设.8备7 容14量.7为kW：
PS=3×14.7=44.1kW
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【例2.5】假如例2.4中的两台单相电焊机，都 接在AB相上，求这两台电焊机的等效三相 负荷的设备容量。
【解】 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容
起重机的设备容量在进行负荷计算时，要 统一换算到负载持续率JC=25%时的功率。
PS PN
JC JC25
2PN
JC
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【例2.1】某施工现场有一吊车，其额定功率为
20kW，铭牌负载持续率JC=40%，求换算到
JC=25%时的设备容量。 【解】
PS 2PN JC 2 20 0.4 25.30kW
314.7 3 14.7 69.56kW
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3.4.2 用需要系数法确定计算负荷
（1） 用电设备组分组计算时应注意以下几点： ① 成组用电设备的设备容量，指不包括备用
设备在内的所有单个用电设备的设备容量之和。 ② 设备数量小于或等于3台时，计算负荷等
80 0.5 0.5 28.3kW
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③ 白炽灯的设备容量为灯泡的额定功率。 ④ 气体放电灯的设备容量为灯管额定功率
加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20% 额定功率，荧光高压汞灯及镝灯加 8%）。
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（4） 单相负荷的设备容量的计算 1) 计算原则
① 单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷 换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。
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【例2.3】某新建办公楼照明设备采用白炽灯A相3.６kＷ， Ｂ相4kＷ，C相5kＷ,求设备容量是多少? 如果改为Ａ相 3.8kＷ，Ｂ相4kＷ，C相4.8kW,求设备容量是多少?
【解】三相平均容量为：（3.6＋4＋5）/3=4.2kW 三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为： （5-4.2）/4.2=0.8÷4.2=19%，大于15%，所以白炽
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电焊机的设备容量
电焊机的设备容量是将其铭牌额定容 量换算到负载持续率为100%时的有功 功率。
PS SN
JC cos
JC100
SN
JC cos
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【例2.2】一台单相电焊机380V， SN=80kV·A， JC=50%，cosφ=0.5，求换算到JC=100%时的设备 容量。
【解】
PS SN JC cos
设备容量. 用电设备的额定功率PN和额定容量SN是指
铭牌上的数据。负荷计算中的所谓设备容量PS 不能简单地理解为用电设备的铭牌功率，它是 根据用电设备的工作性质和铭牌功率或铭牌容 量经换算后得到的换算功率。
进行负荷计算时，需将用电设备按其性质 分为不同的用电设备组，然后确定设备容量。
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① 连续工作制和短时工作制用电设备的设 备容量
量为：
PS 3214.7 50.9kW
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【例2.6】假如该施工现场有四台电焊机，型号
与例2.5相同，求这四台电焊机的等效三相负 荷的设备容量。 【解】
这四台电焊机应尽量均衡地分配到三相上， 两台电焊机接于AB相，其它两台电焊机分别 接于BC相、AC相。
这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：
Pd=3Pab ④ 有线间负荷Pab、Pbc、Pca时，选取较大两 相数据计算。现以Pab≥Pbc≥Pca为例：
Pd 3Pab (3 3)Pbc 1.73Pab 1.27Pbc
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3) 当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对
称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷 计算，不必换算；当单相负荷不对称容量超过 15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷， 等效三相负荷为单相最大功率的3倍。