第二章尖峰电流及其计算
工厂供电教案
工厂供电教案第一章工厂供电概论本章主要内容：工厂供电的基本知识供电系统、发电厂、电力系统及自备电源电压、电能质量中性点运行方式低压配电系统的接地型式第一节工厂供电的意义、要求及课程任务一、意义1、工厂供电(plant power supply)：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
2、重要性：工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。
二、基本要求安全、可靠、优质、经济三、本课程的主要任务讲述中小型工厂电能供应和分配、电气照明问题，使学生具有对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算的能力。
第二节工厂供电系统、发电厂、电力系统及自备电源一、工厂供电系统概况1、中型工厂供电系统简图：一根线表示三相线路2、中型工厂供电系统的平面布线示意图3、大型工厂总降压变电所4、高压深入负荷中心的供电系统5、只设一个降压变电所的供电系统二、发电厂和电力系统1、发电厂（发电站）：，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。
有：水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂。
2、电力系统(power system)：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。
电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电网第三节电力系统的电压与电能质量一、电压和频率的质量参数。
规定：频率偏差正负0.2Hz电压偏差正负5%二、三相交流电网和电力设备的额定电压1、电网（线路）的额定电压2、用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
3、发电机的额定电压：高于同级电网电压5%4、电力变压器的额定电压的规定第四节电力系统中性点运行方式一、中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统正常运行及单相接地时的不同点。
工厂供电第二章
PT 0.015S30.3 0.015S30 QT 0.06S30.3 0.06S30
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第二章
5、车间变电所高压母线计算负荷P30.5的确定：图
6、总降压变电所低压母线出线 计算负荷P30.6的确定：图
P30.5 P30.4 Q30.5 Q30.4
S30 P Q30 30
2 2
23 KVA
S30 I 30 35 A 3 0.38 实际工程中常采用表格的形式，见课本38页表2—1。
23
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第二章
三、按二项式法确定计算负荷 （一）基本公式 同一工作制单组用电设备计算负荷的确定：
P30 cPx bPe KW Q30 P30 tan k var
P30.6 P30.5 Q 30.6 Q 30.5
K∑=0.9~1
K∑=0.8
2 2
7、总降压变电所低压母线总计算负荷P30.7的确定：图
1）计算负荷小于5000kw时：
P30.7 K P30.6 Q30.7 K Q30.6
最大负荷时的 功率因数
2）计算负荷为5000~10000时：K∑=0.85 3）计算负荷超过10000kw时
cos ——用电设备组平均功率因数。可查附录表1。
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第二章
∑Pe——用电设备组的设备容量kw。
Pe的定义：经换算到同一工作制下的额定功率。 注意
cos Kd、 tan 、 可查附录表1，查表时应注意：
1）查Kd时， tan 与 cos 对应同一角度 ；
2）设备组中台数少时，Kd取较大数值；设备组中台数 多时，Kd取较小数值；当只有1~2台设备时，可取Kd=1；
工厂供电刘介才.第二章课后答案
QB = 0.22 × 20k var + 0.8 × 2 ×14k var = 26.8k var
C相
PC = 0.8 × 23kW + 0.2 × 20kW = 22.4kW
QC = 0.22 × 23k var+ 0.8 × 20k var = 21.1k var
各相的有功和无功计算负荷为
A相
尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条 件等。
计算题
1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有 380V 的三相电动机 7.5kw3 台，4kw8 台， 3kw17 台，1.5kw10 台。试用需要系数法求其计算负荷。
解：此机床组电动机的总容量为
Pe = 7.5kW × 3 + 4kW × 8 + 3kW ×17 + 1.5kW ×10 = 120.5kW
bPe(2) =0.65×3kw=1.95kw
cPx(2 ) =0.25×3kw=0.75kw
（3） 电阻炉
查附录表 1 得 b=0.7，c=0，x=0， cosϕ =1， tanϕ =0，故 bPe(3) =0.7×2kw=1.4kw
cPx (3) =0
以上各组设备中，附加负荷以 cPx(1) 为最大，因此总计算负荷为
q AB−B = qBC−C = qCA −A = 0.8 。因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容量为
A相
PA = 0.8 × 2 ×14kW + 0.2 × 23kW = 27kW
Q A = 0.22 × 2 ×14k var+ 0.8 × 23k var = 24.6k var
B相
PB = 0.8 × 20kW + 0.2 × 2 × 14kW = 21.6kW
工厂供电第6版 第二章
第四节、工厂的计算负荷及年耗电量的计算
• 一、工厂计算负荷的确定
•
工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的
基本依据，也是计算工厂的功率因数及无功补偿容量的基本依据。工厂的
计算负荷的方法很多。
• (1)工厂需要系数法
•
设备总容量Pe乘上 一个需要系数Kd，就可以得到全厂有功计算负荷。
三、 按二项式确定计算负荷
用二项式法进行负荷计算时，既考虑了用电 设备组的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备 引起的附加符合。 （一）单组用电设备组的计算负荷
式中，b, c为二项式系数；Pe是该组用电设备组 的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量（ b,c,x 的值可查附录表1），当用电设备组的设
• 我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法，主要是简便实用的需要系数法和 二项式法。
二、按需要系数法确定计算负荷
（1）基本公式
• 设备组的有功功率计算负荷应为：
• 需要系数的定义式为：
按需要系数法确定三相用电设备组的有功计算负荷的基本公式为：
在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷。 无功率计算负荷为： 视在计算负荷为：
一、电力负荷的有关概念
电力负荷：如第一章所述，既可指用电设备 或用电单位（用户），也可指用电设备或 用户所耗用的电功率或电流，视具体情况 而定。
（一）工厂电力负荷的分类：
• 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者； 或者中断供电将在政治、经济上造成重大 损失者，如重大设备损坏、重大产品报废 等。
• 二级负荷 中断供电将在政治、经济上造 成较大损失者，如主要设备损坏、大量产 品报废、连续生产过程被打乱需较长时间 才能恢复、重点企业大量减产等。
负荷计算及回路尖峰电流计算
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%）。
（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。 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。
电动机 参数
1M 额定电流 （A）
启动电流 （A）
2M
3M
4M
5M
10..2
32.4
30
6.1
20
66.3
227
165
34
140
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。
8.某大楼采用三相四线制380/220V供电，楼内装有单
相用电设备:电阻炉4台各2kW,干燥器5台各3kW, 照明
用电共5kW.试将各类单相用电设备合理分配在三相四 线制线路上,并确定大楼的计算负荷是多少?
9. 有一条线路供电给5台电动机，负荷资料见下表。试
计算线路上的计算电流和尖峰电流（提示：计算电流 在此可近似地用下式计算IC=K∑∑IN, K∑可根据台数多 少选取，这里可假定为0.9）。
第二章 负荷计算与无功功率补偿
第二章负荷计算与无功功率补偿本章提要：本章首先简介负荷计算的有关基本知识，然后着重讲述用电设备组计算负荷的确定方法，介绍线路尖峰电流的计算，接着讲述供电系统无功补偿、总计算负荷的确定及电能节约。
本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。
本章重点：三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。
本章难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。
教学基本要求：了解单相用电设备组计算负荷的确定方法、电能节约的技术措施；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。
第一节概述一、计算负荷概念供电系统要能可靠地正常运行，就必须使其元件包括电力变压器、电器、电线电缆等满足负荷电流的要求。
因此有必要对供电系统各环节的电力负荷进行统计计算。
通过对已知用电设备组的设备容量进行统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的最大负荷值，称为计算负荷。
按计算负荷选择的电力变压器、电器、电线电缆，如以最大负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而也不会影响其使用寿命。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
如果计算负荷确定过大，将使设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定过小，又将使设备和导线选择偏小，造成运行时过热，增加电能损耗和电压损失，甚至有可能使设备和导线烧毁，造成事故。
可见，正确计算电力负荷具有重要意义。
但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但准确确定计算负荷却十分困难。
实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。
二、用电设备工作制及设备容量的计算电器载流导体的发热与用电设备的工作制关系较大，因为在不同的工作制下，导体发热的条件是不同的。
罗-第二章
东北大学—罗艳红
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2.3用电设备计算负荷的确定
• ⒍ 企业高压母线(B点) • 计算公式中 K∑P∈[0.8，0.95] K∑Q∈[0.85，0.97]
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2.3用电设备计算负荷的确定
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2.3用电设备计算负荷的确定
• ⒎ 企业高压进线 (A点) P30(A)=P30(B)+△PT Q30(A)=Q30(B)+△QT
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第二章 工业企业电力 负荷计算
• 求总线上的 电流、电压为多大，才能保证给N 台设备供电 • PA=∑ PNi • 考虑的问题： ①各负荷不一定同时运行 ②负荷是变化的 ③最大负荷不同时出现 所以实际上PA <∑ PNi
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2.1电力负荷与负荷曲线
• 电力负荷（电力负载）有两种含义： ⑴ 指耗用电能的用电设备或用户，如重要负 荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等； ⑵ 指用电设备或用户耗用的功率或线路中流 过的电流，如轻负荷（轻载）、重负荷 （重载）、空负荷（空载）、满负荷（满 载）等。
第二章 工业企业电力 负荷计算
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第二章
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4
工业企业电力 负荷计算
电力负荷与负荷曲线基本概念 用电设备的设备容量 用电设备计算负荷的确定 工业企业供电系统的功率损耗和电 能损耗 §2-5 工业企业计算负荷的确定 §2-6 尖峰电流及其计算
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2.1电力负荷与负荷曲线
• S1=S2 • 横坐标：日 (24h)、月、 季、年 • 纵坐标： P、Q、S • Pmax/PN∑≈恒=Kd(需用 系数) • Pav/PN∑≈恒=Ku(利用 系数)
电力负荷计算
第二十一页，共41页。
第三节 工厂的计算(jì suàn)负荷及年耗电 量的计算(jì suàn)
一、工厂计算负荷(fù hè)的 确定
工厂计算负荷是选择电源(diànyuán)进线、电气设备、主变压器 的依据。
1、按需要系数法确定工厂计算负荷
P3 0KdPe
用电设备总容量（不包括备用）乘上一个需要系数
第二十六页，共41页。
4）总降压变电所高压配电(pèi diàn)线路计算负荷
对于一般工厂供电系统来说，由于线路一般不会(bùhuì)很长，因此 在确定计算负荷时往往可以略去不计。
第二十七页，共41页。
5) 工厂(gōngchǎng)的功率因数
（1）瞬时功率因数(可由功率因数表获得） cos P
（附录表2）
2、按逐级计算法确定工厂计算负荷
计算负荷加上各级损耗进行计算
第二十二页，共41页。
全厂全计厂计算算负负荷荷 CC
总降压变电所
高压配电所 车间变电所
P30(7)
△PT P 30 (6) P 30(5) △P WL P 30(4) P 30(3) △P T P 30 (2)
10kV
M 0.4kV
第二十页，共41页。
总的有功计算(jì suà n)负荷为：
P 3 0 ( be )P i (cx ) P max
总的无功(wú ɡōnɡ)计算负荷为：
Q 3 0 ( b e tP a ) i n ( c x ) m P ta a m xn ax
式中，tanφmax为最大附加负荷（cPX ） max的设备组的 平均功率因数的正切(zhèngqiē)值。 各组的计算系数b、c、x和cos φ等均按附录表1所列数值。
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指标、农业用户的机械化程度、公共设施用电
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容量。
1、工业用电负荷的计算 2、公共建筑和居民建筑用电负荷的计算 3、其他用电负荷的计算 4、农业用电的负荷计算
7
第二章 小结
1、负荷计算的方法主要有需要系数法、二 项式
系数法、单位指标法等几种。
2、需要系数法：是把用电设备的总容量乘以 需
要系数和同时系数用电，设直备接组求的出平计均算最大负负荷荷的方 法适合用电设考备虑数数量台较大多容且量用容电量设相备差对不计大算 的情况。 负荷的影响而加入的附加功率值
择、供电网络的形成等内容。
城市供电的规划分为三个阶段：总体规划、 分
区规划、详细规划。
各个规划阶段必须满足《城市电力规划规范 》
中的规划用电指标所规定的范围。
4 这些指标包括：人均综合用电指标、人均居
2.7.1 在总体规划阶段电力负荷确定的方法 可采用横向比较法和人均综合用电指标法进
行电 力负荷的确定。 2.7.2 在分区规划阶段电力负荷确定的方法 城市内用电的用户分为：工业用户、市政公
9 有影响。
6、城市供电的规划分为三个阶段：总体规划 、分区规划、详细规划。负荷确定的方法 采用负荷计算方法中的过程估算法。
10
8 3、二项式法
适用于用电设备少、各台用电设备的容量相 差较
大时的低压干线的计算负荷。
4、单位指标法、负荷密度法都是用来估算建 筑总用电负荷的常用方法，它是对现有建 筑工程进行统计分析，得出每平方米建筑 面积或单位产品的计算负荷，该计算负荷 叫做单位指标或负荷密度。
5、尖峰电流：是供电系统中持续1~2s的短时 最大电流；对供电系统的保护装置的动作
动机为1.5 ~ 2，弧焊变压器和弧焊整流器为2 ~ 2.2，
1
电焊变压器为大于或等于3，对焊机为2。
二、多台用电设备的配电线路的 尖峰电流的计算
此时只考虑一台用电设备启动时的尖 峰电流
的计算。
配电线路中的尖峰电流是最大单台用 电设备
启配动(IIIcp电时sk—t 线II产—cn)用(—生Is电t—的设I启n)备，动组电因的流此计和算多额电定台流电用流之电差设最大备的的设备 路的的尖启动峰电电流流和额按定下电流式之确差 定：
第六节 尖峰电流及其计算
2.6.1尖峰电流的概念
是供电系统中持续1~2s的短时最大电流。
它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整
定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。
2.6.1尖峰电流的计算
一、单台用电设备的尖峰电流的计算
I pk Kst I N
I pk — —尖峰电流
I N — —用电设备的额定电流，A Kst — —启动电流系数,即启动电流和额度电流之比 鼠笼式电机为5 ~ 7，线绕式电动机为2 ~ 3，直流电
共设 施用户、居民用户和农业用户。
5 在已知人口数量或建筑面积或各个分区的建
A=SxD
A——年用电量
S ——计算范围内人口总数或建筑总面积,m2 ；土地面积，km2
D ——用电指标
2.定7.方3用法规城划市单电位力面积详指细标规法划估阶算段的电力负荷确
通过掌握的信息进行详细的计算。
工业用电负启动的电动机组的尖峰电流的计算 自启动的电动机组的尖峰电流为所有自启 动电动 机例的2-启12 动某电配流电之系和统。中，有一条380V的线路上，
通过动力配电箱给6台电动机供电，有关数据如 下图所示。确定线路上的尖峰电流。
3
第七节 城市供电规划中的电力 负城选荷市供计电算规划包括用电负荷的确定、电源的