项目一 负荷计算与无功补偿

① 单组用电设备组的计算负荷
已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动
机30台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。
查表 6-1中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可
得 Kd=0.16~0.2（取0.2计算），cosφ=0.5，tgφ=1.73，于是
P 30 Kd P e 0.2 120 24kW
为什么不是 30KW?
Q30,2 P 30,2tg2 8.05 1.02 8.21kvar
同时系数K∑p、K∑Q均为0.9，则
总有功计算负荷为 P30 KPP30i 0.9 (35 8.05) 43.05kW
总无功计算负荷为 Q30 KQQ30i 0.9 (8.21 0) 8.21kvar
Q302 P 302tg2 1.92 0.75 1.44kvar
③电阻炉， Kd2=0.7，cosφ2=1，tgφ2=0 ，即 ：
P 303 0.7 2kW=1.4KW
Q303 0
以车间为范围，已知同时系数K∑p、K∑Q均为0.9，则车间计算 总有功计算负荷为P 30 KP P 30i 0.9 (10 1.92 1.4) 11.99kW 总无功计算负荷为 Q30 KQQ30i 0.9 (17.3 1.44 0) 16.9kvar
30
PN
（二） 按需要系数法确定计算负荷
1. 需要系数的含义
设某组设备有几台电动机，其额定总容量为PN，由于该组电动 机实际上不一定都同时运行，而且运行的电动机也不可能都满负 荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的 有功计算负荷应为
P30
N WL
K KL
Pe
上式中，ηN是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效 率；因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数 KL；用电 设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率 ηWL； 用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数 K∑。 用电设备的需要系数： P30 K K L
工程上为了取值和表达方便，一般把半小时平均负荷所 绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷。作为按 发 热条件选择电气设备的依据，即：P30 供电线路上只连接一台用电设备时： 线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机 的计算负荷公式为： PN
P30
N
式中：PN——用电设备的额定功率，单位kW； ηN——用电设备额定容量时的效率。 对白炽灯、电热设备、电炉变压器等： 计算负荷在数值上就等于其额定功率，即： P
日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（0~24h）变化情况。日 负荷曲线可用测量的方法绘制。
1. 负荷曲线的类型与绘制方法 ①以某个监测点为参考点，在24h 中各个时刻记录有功功率表的读 数，逐点绘制成如右图所示折线 形状的折线形负荷曲线。 ②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 0.5h的平均功率，再依次将这些 点画在坐标上，把这些点连成如 右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲 线。 负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化 情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电能
Pe PN
等效容量
N
规定负荷持续率 25％或100％
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)
P e P N
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）。
Pe PN N S N cos N N
ห้องสมุดไป่ตู้
Q30,1 0kvar
（2）先将对焊机的30kW(ε=60%)换算至 ε=100%的容量，即
Pe2 0.6 30 23KW 查表：Kd 2 0.35,cos 2 0.7, tan 2 1.02
P 30,2 Kd 2 P e 2 0.35 23 8.05kW
Q30 P 30tg 24 1.73 41.52kvar
S30 P 30 / cos 41.52 / 0.5 83kVA
I 30 S30 / 3U N 83 126.32A 3 0.38
② 多组用电设备组的计算负荷
以后作业和考 试都取0.9
在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备 的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数KΣ，其 中有功同时系数为KΣP，无功同时系数为 KΣQ，
各种设备组 的最大负荷 不一定同时 出现。
P 30 K P P 30,i
i 1 n
n
i的含义：就 是有不同品 种的设备。
Q30 K q Q30,i
i 1
S30 I 30
2 2 P Q 30 30
S30 3U N
线电压
只能这样求，不 能用求和或 P30/COSØ 方法
何谓负荷 曲线？
你能回答吗？
需要系数是按照车间以上的
需要 系数法 负荷计 算方法 二项式 系数法 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，适用于低压配电支干线 和配电箱的负荷计算。 负荷情况来确定的，适用于 变、配电所的负荷计算。
二、需要系数法计算电力负荷
2 2 总视在计算负荷为 s30 P30 Q30 43.052 8.212 43.83kVA
（二） 负荷曲线 1. 负荷曲线的类型与绘制方法
负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反 映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵 坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。 负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负 荷变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按 负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按 负荷的功率性质 可分为有功和无功负荷曲线等。
年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负 荷持续时间（全年按8760h计）的关系。 年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能 消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。
2.负荷曲线的有关物理量 ①年最大负荷和年最大负荷利用 小时数指全年中负荷最大的工作 班内30分钟平均功率的最大值， 因此年最大负荷有时也称为30分 钟最大负荷P30 。 假设企业总是按年最大负荷持 续工作，经过了时间所消耗的电 能，恰好等于企业全年实际所消 耗的电能，即右图中虚线与两坐 标轴所包围的面积等于剖面线部 分的面积。则这个假想时间就称 为年最大负荷利用小时数。由此 Wa 可得出
Kd
2.需要系数的查表方法
Pe

N WL
3. 三相用电设备计算负荷的基本公式
有功计算负荷为 无功计算负荷为 视在计算负荷为 计算电流
P30 K d Pe
设备容量
Q30 P30 tg
S 30 P Q
2 30 2 30
P30 / cos
线电压
I 30 S30 / 3U N
某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台 共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台， 2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求 计算负荷（设同时系数K∑p、K∑Q均为0.9）。
以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为 一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。 ①冷加工电动机组。查表6-1可得：Kd1=0.2，cosφ1=0.5， tgφ1=1.73，因此
2 2 2 2 总视在计算负荷为 s30 P30 Q30 12.5 16.9 21.02 kVA S 21.02 31.9A 总的计算电流为 I 30 30 3U N 1.732 0.38 用此电流即可选择这条380V导线的截面及型号。
P149.5
多组用电设备组
（一）工厂用电设备的工作制
连续运行工作制设备
能长期连续运行，每次连续工作时间 超过8小时，运行时负荷比较稳定。如： 照明设备、电动扶梯、空调风机、电 炉等。 这类设备的工作时间较短，停歇时间 较长。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。
这类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。
P 301 K d 1P e1 0.2 50 10kW
Q301 P 301tg1 101.73 17.3kvar
②通风机组。查表6-1可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75 因此
P302 Kd2 Pe2 0.8 2.4 1.92kW
项目一 负荷计算与无功补偿
学习目标
掌握
按需要系数法确定计算负荷的方法
工厂计算负荷的确定 掌握无功补偿的方法
熟悉
单相设备等效三相负荷的计算
工厂年电能消耗量的计算方法
了解
工厂电力负荷对供电的要求
二项式法确定计算负荷
工厂供电系统的功率损耗及电能损耗
工作任务：计算一个车间的计算负荷
任务一：用电设备组的负荷计算 一、工厂的电力负荷和负荷曲线
起重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。 同一设备在不同暂载率下工作时，其输出功率不同，因此 计算设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。 N P PN 不同负荷持续率下，功率的换算公式为： e
铭牌容量
铭牌负荷持续率
短时工作制设备
断续周期工作制设备
1.负荷持续率（暂载率）
通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来 表示负荷持续率ε （或称暂载率），其计算公式如下：