Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 工厂的电力负荷及其计算,第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线,第二节 三相用电设备组计算负荷的确定,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求,二.工厂用电设备的工作制,三.负荷曲线及有关物理量,一.概 述,二.按需要系数法确定计算负荷,三.按二项式法确定计算负荷,一.概 述,二.单相设备组等效三相负荷的计算,一.工厂计算负荷的确定,第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算,二.工厂年耗电量的计算,第五节 尖峰电流及其计算,复习思考题,习 题,一.概 述,二.用电设备尖峰电流的计算,一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求,电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。
另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等电力负荷的具体含义视具体情况而定一)工厂电力负荷的分级,工厂的电力负荷，按GB50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：,(1)一级负荷 一级负荷为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、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷2)二级负荷 二级负荷为中断供电将在政治、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3)三级负荷 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷二)各级电力负荷对供电电源的要求,(1)一级负荷对供电电源的要求 由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果将十分严重，因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。
一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统常用的应急电源有：1)独立于正常电源的发电机组；2)供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；3)蓄电池；4)干电池内容提要：,本章首先简介工厂用电设备的分级及有关概念，然后着重讲述用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确定方法，最后讲述尖峰电流及其计算本章内容是工厂供电系统运行分析和设计计算的基础第二章 工厂的电力负荷及其计算,第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线,(2)二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台，但这两台变压器不一定在同一变电所在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上的专用架空线路供电这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷3)三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。
二.工厂用电设备的工作制,工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：,(1)连续工作制设备 这类工作制设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的2)短时工作制设备 这类工作制设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等3)断续周期工作制设备 这类工作制设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而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，如电焊机和吊车电动机等断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”（又称暂载率）来表示其工作特征负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用,表示，即,(2-1),式中,T,为工作周期；,t,为工作周期内的工作时间；,t,0,为工作周期内的停歇时间断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量），是对应于某一标称负荷持续率,的如果实际运行的负荷持续率 ，则实际容量,P,e,应按同一周期内等效发热条件进行换算。
由于电流,I,通过电阻为,R,的设备在时间,t,内产生的热量为 I,2,Rt,，因此在设备产生相同热量的条件下，；而在同一电压下，设备容量 ；又由式（2-1）知，同一周期,T,的负荷持续率 因此 ，即设备容量与负荷持续率的平方根值成反比由此可见，如果设备在 下的容量为 ，则换算到实际 下的容量,P,e,为,(2-2),三.负荷曲线及有关物理量,(一)负荷曲线的概念,负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，它绘在直角坐标纸上纵坐标表示负荷（有功或无功功率），横坐标表示对应的时间（一般以小时h为单位）负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线按负荷性质分，有有功和无功负荷曲线按所表示的负荷变动时间分，有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线图2-1是一班制工厂的日有功负荷曲线，其中图2-1a是依点连成的负荷曲线，图2-1b是依点绘成梯形的负荷曲线为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便确定“半小时最大负荷”（将在后面介绍）图2-1 日有功负荷曲线,a)依点连成的负荷曲线 b)依点绘成梯形的负荷曲线,年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷大小依次排列，如图2-2c所示。
全年按8760h计图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制,a)夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线 c)年负荷持续时间曲线,上述年负荷曲线，根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲线（图2-2a）和冬日负荷曲线（图2-2b）来绘制其夏日和冬日在全年中所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定例如在我国北方，可近似地取夏日165天，冬日200天；而在我国南方，则可近似地取夏日200天，冬日165天假设绘制南方某厂的年负荷曲线（图2-2c），其中,P,1,在年负荷曲线上所占的时间 ，,P,2,在年负荷曲线上所占的时间 ，其余类推年负荷曲线的另一形式，是按全年每日的最大负荷（通常取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图2-3所示横坐标依次以全年十二个月份的日期来分格这种年最大负荷曲线，可以用来确定拥有多台电力变压器的工厂变电所在一年内的不同时期宜于投入几台运行，即所谓经济运行方式，以降低电能损耗，提高供电系统的经济效益从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并可以从中获得一些对设计和运行有用的资料因此负荷曲线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说，都是很必要的。
图2-3 年每日最大负荷曲线,(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量,1.年最大负荷和年最大负荷利用小时,(1)年最大负荷 年最大负荷,P,max,就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现23次）消耗电能最大的半小时平均功率因此年最大负荷也称为半小时最大负荷,P,30,2)年最大负荷利用小时 年最大负荷利用小时,T,max,是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷,P,max,（或,P,30,）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，如图2-4所示年最大负荷利用小时为,图2-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时,(2-3),式中,W,a,为年实际消耗的电能量年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与工厂的生产班制有明显的关系例如一班制工厂，,T,max,18003000h；两班制工厂，,T,max,35004800h；三班制工厂，,T,max,50007000h对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越接近于1越好。
从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使不平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷系数对用电设备来说，负荷系数就是设备的输出功率,P,与设备额定容量,P,N,的比值，即,2.平均负荷和负荷系数,(1)平均负荷 平均负荷,P,av,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,t,内消耗的电能,W,t,除以时间,t,的值，即,(2-4),年平均负荷,P,av,的说明如图2-5所示年平均负荷,P,av,的横线与纵横两坐标轴所包围的矩形面积恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积,W,a,，即年平均负荷为,P,av,为,(2-5),图2-5 年平均负荷,(2)负荷系数 负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷,P,av,与其最大负荷,P,max,的比值，即,(2-6),(2-7),负荷系数通常以百分值表示负荷系数（负荷率）的符号有时用,，也有的有功负荷率用 ，无功负荷率用,表示第二节 三相用电设备组计算负荷的确定,一.概述,供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。
因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需(34),，,为发热时间常数截面在16mm,2,及以上的导体，其,10min，因此载流导体大约经30min（半小时）后可达到稳定温升值由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷,P,30,（亦即年最大负荷,P,max,）是基本相当的所以，计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷本来有功计算负荷可表示为,P,c,，无功计算负荷可表示为,Q,c,，计算电流可表示为,c,，但考虑到“计算”的符号,c,容易与“电容”的符号,C,相混淆，因此大多数供电书籍都借用半小时最大负荷,P,30,来表示有功计算负荷，无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为,Q,30,、,S,30,和,30,这样表示，也使计算负荷的概念更加明确计算负荷是供电设计计算的基本依据计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。
如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化，甚至燃烧引起火灾，从而造成更大的损失由此可见，正确确定计算负荷非常重要但是，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的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能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。