工厂电力负荷计算

典型负荷：如电焊机和吊车、电梯电动机等。
特征参数：暂载率（又称负荷持续率）。 定义：一个工作周期内，工作时间与工作周期的百分比，用ε表示。即
式中： T—工作周期； t—工作周期内的工作时间； t0—工作周期内的停歇时间。
t t 100% 100% T t t0
提示：断续周期工作制设备的额定容量，是对应于某一标准暂载率 N 的。 （1）吊车电动机的 N 值有：15％、25％、40％及60％四种； （2）电焊机设备的 N 值有：50％、65％、75％及100％四种。
2.年负荷曲线：分两种曲线。 （2）年持续负荷曲线：
2）绘制方法：借助一年中典型的夏、冬日负荷曲线绘制。
我国北方：可近似认为夏日152天，冬日213天； 我国南方：则近似认为夏日200天，冬日165天。
举例：南方某厂年持续负荷曲线绘制（如附图） P1在年负荷曲线上所占的时间：T1=200( t1＋t´1)； P2在年负荷曲线上所占的时间：T2=200 t2＋165 t 2′，……其余类推。
于选择导体和电气设备的假想负荷。
2.物理意义：导体持续流过计算负荷时所产生的
恒定温升等于流过实际变动负荷所产生的最高温升。 #可以说：计算负荷是与实际负荷发热条件等效的 假想负荷。
3.表示法：？ ⊙ Pc=P30=Pmax ！！
根据：因为对中小截面导体，发热时间常数τ约10min左右。实验表明， 导体达到稳定温升的时间约(3～4)τ ，即近似为（30~40）min。
附图 年最大负荷和年最大负荷利用小时
(一) 年最大负荷和年最大负荷利用小时（P24)
2.年最大负荷利用小时Tmax （又称年最大负荷使用时间）
定义：是一个假想时间。即在该时间内，按年最大负荷Pmax(或P30)持 续运行所消耗的电能，刚好等于电力负荷全年实际消耗的电能Wa 。 如图2-6所示：将Pmax 延伸到与Tmax交于C，与两坐标轴一起包围的矩 形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴包围的面积。即
(2)短时运行工作制 工作特征：负荷恒定，运行时间短（来不及达到稳定温度），停歇
时间长（足以在停歇时间内冷却到周围介质温度）。
典型负荷：如控制闸门的电动机，机床上的某些辅助电动机(如进给
电动机)等。
(3)断续周期工作制
工作特征：时而工作，时而停歇，反复运行，工作周期一般不超过 10min。无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡。
(2-2) (2-3)
年平均负荷Pav：指电力负荷在全年内平均消耗的功率。即
(二) 年平均负荷和负荷系数
2.负荷系数（负荷率，负荷 曲线填充系数）
负荷系数：用电负荷平均值Pav 与其最大值Pmax的比值，即
对于用电设备：
P PN
有功负荷系数 无功负荷系数
Pav Pmax Qav Qmax
（五）负荷曲线分析
2. 年负荷曲线：分两种曲线。 （1）年最大负荷曲线：如图2-5所示。 ① 定义：按全年每日最大负荷(通常取每日最大负荷半小时平均值)绘制。 ② 作用：对拥有多台电力变压器的用户变电所，进行经济运行分析。
附图 年每日最大负荷曲线 能看出吗？两图所示的年最大负荷的变化规律是截然不同的。
（五）负荷曲线分析
1.日负荷曲线 （1）绘制：可通过测量运行中用电设备的负荷值绘制。有功日负荷曲线根 据有功功率表每隔半小时的读数绘成。 （2）分类：
图2-3所示为逐点描绘的日负荷曲线。表示工厂一天24h内有功（P)和无 功（Q)负荷的变化情况。
图2-4所示为阶梯形的有功日负荷曲线。横坐标按半小时分格，以便确定 “半小时最大负荷”Pmax。负荷曲线与坐标轴包围的面积代表日耗电量。
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。
照明设备
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。 （3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量 较小。 （4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在 10%左右。
（五）负荷曲线分析
2. 年负荷曲线：分两种曲线。 （2）年持续负荷曲线 1）定义：不分日月界限， 以有功功率大小（kW)为 纵坐标，以各自相应持续 时间（h)为横坐标绘出。 它表明一年内各种不同大 小负荷所持续的时间。如 图2-6所示。 年持续负荷曲线与直角 坐标轴所包围的面积，表 示企业一年内消耗的有功 电能。
用电设备的工作制与设备容量
一、用电设备的工作制分类及其工作特征
(1)长期连续工作制 工作特征：在规定的环境温度和恒定负荷下长期连续运行达到热平
衡状态，设备各部分温度和温升均不超过最高允许值。
典型负荷：如通风机、水泵、空压机、皮带输送机、破碎机、搅拌
机、电机车等机械的拖动电动机，和电炉、电解设备、照明灯具等
负荷曲线
（一）含义 负荷曲线——描述电力负荷随时间变化规律的曲线。 （二）表示方法： 一般绘制在直角坐标系中，纵坐标为负荷功率值， 横坐标为对应的时间（如P26，图2-3~2-6）。 （三）分类： （1）按负荷功率性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线（图2-3）。 （2）按取用时间区间分：日负荷曲线和年负荷曲线。 ①日负荷曲线：表示一昼夜24小时内负荷变化的情况（图2-3、2-4） ； ②年负荷曲线：表示一年中负荷变化的情况（图2-5、图2-6）。 （3）按负荷范围分：全厂负荷曲线和车间负荷曲线。 （四）绘制负荷曲线的意义： （1）可直观了解负荷变动情况。通过综合分析，可更深入地掌握负荷变动 规律，从中获得对设计和运行有用的资料（如需要系数的确定等)。 （2）通过分析比较，可发现同类型工厂、车间或用电设备组具有大致相似 形状的负荷曲线。新建工程电气设计时，可借鉴同类用户的负荷曲线。
高压钠灯
高压钠灯
高压汞灯
卤钨灯
金属卤化物灯
小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类
序 号 车 间 用电设备 负荷级别
价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床 1 金属加工车间 价格贵，作用大，数量多的数控机床
一级 二级
2
3
铸造车间
热处理车间
冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机
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
统计资料表明：各类型工厂年最大负荷利用小时如表2-1（P25，略）。
(二) 年平均负荷和负荷系数
1．年平均负荷Pav（ Qav、Sav及Iav ）
平均负荷：是指电力负荷在时间t内平均消耗的功率。即
Pav = Wt / t(kW）
Wa 8760 Pav (kWh)或Pav Wa / 8760(kW )
Wa PmaxTmax (kWh)或Tmax
Wa ( h) Pmax
年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征 的重要参数，与电能用户的生产运行性质密 切相关。如: 一班制生产运行：Tmax≈1800～3000h； 两班制生产运行：Tmax≈3500～4800h；
三班制生产运行：Tmax≈5000～7000h。
对负荷曲线而言：它表征负荷曲线不平坦，即负荷起伏变动 的程度。 对供（用）电设备而言：负荷系数越高，越趋近于1，越利 于充分发挥供（用）电设备能力，且效率较高。 对整个电力系统而言：若对负荷曲线“削峰填谷”，可以减 小负荷不均衡性，减小年最大负荷，从而提高负荷系数。
（三）计算负荷
1.计算负荷：是按发热条件与实际负荷等效，可用
① 合理选择电器（变压器、开关电器）和导线、电缆截面。 ② 为进行无功补偿，提高功率因数提供依据。 ③ 保证供电系统在正常条件下可靠运行（不超载）。
三、确定计算负荷的常用方法：
① 需要系数法：是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法。 方法最简便，计算结果基本符合实际。广泛用于工业与民用 电能用户，尤其适用于配、变电所的负荷计算。对于设备台 数较少，容量差别悬殊的分支干线，计算结果往往偏小。 ② 二项式法：用于确定设备台数较少且容量差别悬殊的分支干 线的计算负荷时，比需要系数法合理，也比较简便。但其计 算系数b、c和x的数值缺乏充分的理论根据，且只有机械工 业方面的部分数据（参见附录1），故其应用受到一定限制。 主要用于机械加工车间的电力负荷计算。 两方法共同点：均是在已知用电设备容量基础上，乘以相应 系数（需要系数kd或二项式系数b、c）得到计算负荷。
三级
二级
4
锻压车间 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
二级
5 6 7
电镀车间 模具成型车间 层压制品车间
二级 二级 二级
电力负荷及其类别 电力负荷：（1）指用电设备或电能用户；（2）指其消耗的 （有功、无功、视在）电功率或电流。 （一）电力负荷的分类 国标规定：电力负荷按照对供电可 靠性要求和意外断电时的损失或影响大小，分为3类（级）： （1）一类（级）负荷 ① 断电将造成人身伤亡。 ② 断电将造成重大政治、经济损失。 ③ 断电将造成重大政治影响，或公共场所秩序严重混乱。 （2）二类（级）负荷 ① 断电将造成较大政治、经济损失。 ② 断电将造成较大政治影响，或公共场所秩序混乱。 （3）三类（级）负荷 不属于一、二类负荷者。不会造成直接损失或损失不大。
电力负荷及其类别
（二）各类电力负荷对供电电源的要求（1）一类（级）负荷
① 应有两个独立电源供电。两彼此独立的电源应不会同时发生故障。 ② 对其中特别重要的负荷，还应增设专用的应急电源。 常用应急电源有： 1）独立于正常电源的自备发电装置； 2）不间断电源（UPS)； 3）干电池或蓄电池。 （2）二类（级）负荷 ① 应有互为备用的两条回路供电（两变压器未必在同一变电所）。使不 致断电或能迅速恢复供电。 ② 采用两回路有困难或负荷较小时，可由一回6kV及以上的专用架空线路 供电。 （3）三类（级）负荷 对供电电源无特殊要求。一般由一条回路供电。