变压器负荷分析与选择

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1、通过本学习领域的学习，要求达到如下目标：1、了解工厂电力负荷对供电的要求及于负荷计算有关的物理量 2、掌握按需要系数法确定计算负荷的方法，了解二项式系数法和单相用电设备计算负荷的确定 3、掌握工厂供电系统功率损耗及电能损耗；会计算工厂计算负荷4、会根据工厂计算负荷和供电等级确定变压器的台数和容量。 变压器负荷分析与选择电力负荷包括异步电动机、同步电动机、各类电弧炉、电力负荷包括异步电动机、同步电动机、各类电弧炉、整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设施等。它们分属于工农业、企业、交通运输、科学研究和施等。它们分属于工农业、企业、交通

2、运输、科学研究和人民生活等方面的各种电力用户。人民生活等方面的各种电力用户。电力负荷变压器负荷分析与选择工厂电力负荷对供电的要求工厂电力负荷对供电的要求供配电系统中的电气设备，均需依据正常工作条件、环境供配电系统中的电气设备，均需依据正常工作条件、环境条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。运行维护方便，投资经济合理。工厂供电系统的功率损耗及电能损耗工厂供电系统的功率损耗及电能损耗需要系数法、二项式法

3、确定计算负荷需要系数法、二项式法确定计算负荷单台和多台用电设备尖峰电流的计算单台和多台用电设备尖峰电流的计算 短路的后果及短路的形式短路的后果及短路的形式 选择电气设备的一般条件选择电气设备的一般条件 步骤步骤步骤步骤电气设计内容的程序、要求和深度电气设计内容的程序、要求和深度 设备选择变压器负荷分析与选择单相设备等效三相负荷的计算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工厂年电能消耗量的计算方法 按需要系数法、二项式系数法确定计算负荷的方法按需要系数法、二项式系数法确定计算负荷的方法 工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定 熟悉熟悉熟悉熟悉掌握掌握掌握掌握学习目标变压器负荷分析与

4、选择3.211工厂常用用电设备工厂常用用电设备生产加工机械的拖动设备；生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电焊、电镀设备；电热设备；电热设备；照明设备。照明设备。 3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线变压器负荷分析与选择1. 生产机械的拖动设备 机床设备机床设备起重运输设备起重运输设备功能功能金属切削金属切削金属压力加工金属压力加工功能功能起吊搬运物料起吊搬运物料运输客货运输客货车床车床铣床铣床刨床刨床钻床钻床磨床磨床组合机床组合机床镗床镗床冲床冲床锯床锯床剪床剪床砂轮机砂轮机吊车吊车行车行车输送机输送机电梯电梯自动扶梯自动扶梯生产机械的生产机械的拖动设备拖动设备3.

5、211工厂常用用电设备工厂常用用电设备3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线变压器负荷分析与选择电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：（1 1 1 1）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。（2 2 2 2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。（3 3 3 3）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低

6、。）容量较大，功率因数较低。 电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。镀铜、镀铬。 电电镀镀设设备备2电焊和电镀设备 3.211工厂常用用电设备工厂常用用电设备3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线变压器负荷分析与选择3电热设备 电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：（1 1 1 1）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。（2 2 2 2）电力装置一般

7、属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。（3 3 3 3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1 1 1 1。电阻加热炉电阻加热炉电弧炉电弧炉感应炉感应炉其它电热设备其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理主要用于熔炼和金属材料热处理红外线加热、微波加热和等离子加热等红外线加热、微波加热和等离子加热等3.211

8、工厂常用用电设备工厂常用用电设备3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线变压器负荷分析与选择4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。和单灯混光灯等。 照明设备的工作特点：照明设备的工作特点：照明设备的工作特点：照明设备的工作特点：（1 1 1 1）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。（2 2 2 2）除除除除白白白白炽炽炽炽灯灯灯灯、卤卤卤卤钨钨钨钨灯灯灯灯的的的的功功功功率率率率因因因因数数数数为为

9、为为1 1 1 1外外外外，其其其其它它它它类类类类型型型型的的的的灯灯灯灯具具具具功率因数均较低。功率因数均较低。功率因数均较低。功率因数均较低。（3 3 3 3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。（4 4 4 4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%10%10%10%左右。左右。左右。左右。 3.211工厂常用用电设备工厂常用用电设备

10、3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线变压器负荷分析与选择5工厂用电负荷的分类工厂用电负荷的分类3.211工厂常用用电设备工厂常用用电设备3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线序序 号号 车车 间间 用用 电电 设设 备备 负荷级别负荷级别 1 1金属加工车间金属加工车间 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床一级一级价格贵，作用大，数量多的数控机床价格贵，作用大，数量多的数控机床 二级二级2 2铸造车间铸造车间冲天炉、鼓风机、冲天炉、鼓风机、30t30t及以上的浇铸起重机及以上的浇铸起重机 三级三级3 3热处理车间

11、热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 二级二级4 4锻压车间锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 二级二级5 5电镀车间电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 二级二级6 6模具成型车间模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机隧道窑鼓风机、卷扬机二级二级7 7层压制品车间层压制品车间压塑机及供热锅炉压塑机及供热锅炉 二级二级8 8线缆车间线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线

12、用电设备、漆泵电加热设备泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备 二级二级9 9空压站空压站单台单台60m60m3 3/min/min以上空压机以上空压机 二级二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 二级二级离心式压缩机润滑油泵离心式压缩机润滑油泵 一级一级表表21小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类变压器负荷分析与选择负荷调查与分析负荷即供配电系统所承担的任务由于供配电系统面对的是大量的各种各样的用电设备，我们关注于大量用电设备总体对电能的综合需求。电力系统普遍采用负荷曲线来记录负荷量值随时间的变化。负荷可以指

13、负荷功率也可指负荷电流负荷曲线分别构成有功负荷曲线（负荷曲线分别构成有功负荷曲线（P P）和无功负荷曲线（）和无功负荷曲线（Q Q）。）。常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不同，分有日负荷曲线、年负荷曲线等同，分有日负荷曲线、年负荷曲线等 负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反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。坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时

14、间。电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；负荷曲线是有规律的；负荷曲线是有规律的；变压器负荷分析与选择 负荷曲线对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意义。它是变负荷曲线对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意义。它是变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定电力系统运行方式和主变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定电力系统运行方式和主变压器、发电机组等设备检修计划以及制变电所、发电厂扩建新建规划的压器、发电机组等设备检修计划以及制变电所、发电厂扩建新建规划的依据。依据。 负荷调查与分析即时负荷曲线年负荷曲线调查本宿舍内

15、负荷变化绘制负荷曲线分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来说，可从中获得一分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来说，可从中获得一些对设计有用的资料；对运行来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班些对设计有用的资料；对运行来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷削峰填谷”的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。变压器负荷分析与选择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负荷曲

16、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 1. 1. 负荷曲线的类型与绘制方法负荷曲线的类型与绘制方法以某个监测点为参考点，在以某个监测点为参考点，在24h24h中中各个时刻记录有功功率表的读数，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逐点绘制成如右图所示折线形状的折线形负荷曲线。折线形负荷曲线。通过接在供电线路上的电度表，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，求出时）将其读数记录下来，求出0

17、.5h0.5h的平均功率，再依次将这些点画在的平均功率，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。阶梯状的阶梯形负荷曲线。 变压器负荷分析与选择年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷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（全年按持续时间（全年按8760h计）的关系。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。耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。变压器负荷分析与选择负荷曲线的

18、指标体系负荷调查不关心每一时刻的负荷量值，而是对负荷的某些特征值感兴趣。o最大（小）负荷。表明了负荷的极值也表明了负荷波动的范围。o平均负荷。日平均负荷和年平均负荷。o最大峰谷差。o峰谷值时间表。变压器负荷分析与选择平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数平均负荷是指电力负荷在一定时间平均负荷是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值。如在内消耗功率的平均值。如在t时间内时间内消耗的电能为消耗的电能为Wt，则，则t时间的平均负时间的平均负荷为：荷为： 利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线部分利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的

19、消耗量。另外再为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的面积相等，作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的面积相等，则图中就是年平均负荷。则图中就是年平均负荷。年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为：年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为： 负荷曲线的指标体系变压器负荷分析与选择年最大负荷和年最大负荷利用小时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数指全年中负荷最大的工作班内30分分钟平均功率的最大值，因此年最大负钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为荷有时也称为30分钟最大负荷分钟最大负荷P30 。假设

20、企业总是按年最大负荷持续工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。时间就称为年最大负荷利用小时数。由此可得出由此可得出年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时数与工厂类型及生产班数与工厂类型及生产班制有较大关系，其数值制有较大关系，其数值可查阅有关参考资料或可查阅有关参考资料或到相同类型的厂矿企业到相同类型的厂矿企业去调查收

21、集。去调查收集。负荷曲线的指标体系变压器负荷分析与选择可以用来反映设备利用率。电力设备容量是按照最大负荷配置的，若实际运行负荷一直持续为最大负荷，则设备容量在所有时间都被充分利用。若将实际的t和8760h作比较，就可以得出设备利用率的准确数据。典型值的范围很大，大致为1500-7000h，工业用户大于民用用户，生产不间断的工业用户有大于生产过程简短的工业用户一般地，一班制工厂Tmax18003000h；两班制工厂Tmax35004800h；三班制工厂Tmax50007000h。变压器负荷分析与选择某些企业的年最大负荷利用小时数某些企业的年最大负荷利用小时数变压器负荷分析与选择三相用电设备组计算

22、负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定概述概述1.计算负荷的概念计算负荷的概念供配电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也不可能全部满负荷运行，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因此，供配电系统在设计过程中，必须找出这些用电设备的等效负荷。 通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供配电系统各元件的负荷值，称为计算负荷。变压器负荷分析与选择在设计计算中取“半小时最大负荷”作为计算负荷。因为中小截面 (35 mm2以下)的导线的发热时间常数T一般在10 min以上，导体达到稳定温升的时间约为(34)T，即对于多数导体发热并达到

23、稳定温升的时间约为30 min，所以只有持续30 min以上的平均最大负荷值才有可能构成导体的最高温升。持续时间很短的尖峰电流虽然负荷值大，但不能使导体达到最高温升，因为导体的温升还未升高到相应负荷的温升，尖峰电流就已消失了。因此，计算负荷与稳定在半小时以上的最大负荷是基本相当的。通常用P30、Q30、S30、I30分别表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、计算电流。计算负荷变压器负荷分析与选择2.负荷计算的目的负荷计算的目的供配电系统要能安全可靠地正常运行，系统中的各元件(如电力变压器、开关、导线及电缆)都必须选择合适，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的是应满足负荷电流的要求

24、。因此负荷计算的目的就在于正确地确定负荷值，为设计供配电系统提供可靠的依据，并作为合理选择供配电系统所有组成元件的重要依据。计算负荷变压器负荷分析与选择如果计算负荷偏小，将使导线、开关设备和变压器在运行时电能损耗增加，并产生过热，引起电气设备绝缘老化，过早损坏，从而破坏正常生产的条件；反之，计算负荷偏大，将增加各种供电元件的容量，增加有色金属消耗量，增大基建投资，使大量设备不能充分发挥其作用，给国家造成很大的浪费。负荷计算准确可使设计工作建立在可靠的基础资料之上，得出的工程设计方案也会经济合理。所以，电力负荷计算是供电设计中的一项重要工作。目前，普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法有需要系数

25、法和二项式系数法。计算负荷变压器负荷分析与选择3.23.2工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线工厂的电力负荷和负荷曲线 3.2.1工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制连续运行工作制设备连续运行工作制设备短时工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备断续周期工作制设备能能长长期期连连续续运运行行，每每次次连连续续工工作作时时间间超超过过8 8小小时时，运运行行时时负负荷荷比比较较稳稳定定。如如：照照明明设设备备、电电动动扶扶梯梯、空空调调风风机机、电电炉等。炉等。 这这类类设设备备的的工工作作时时间间较较短短，停停歇歇时时间间较较长长。如如：金金属属切切削

26、削用用的的辅辅助助机机械械( (龙龙门门刨刨横横梁梁升升降降电电动动机机、刀刀架架快快速速移移动动装置装置) )、水闸用电动机等。、水闸用电动机等。这这类类设设备备的的工工作作呈呈周周期期性性，时时而而工工作作时时而而停停歇歇，如如此此反反复复，且且工工作作时时间间与与停停歇歇时时间间有有一一定定比比例例。如如起起重重机机、电电焊机、电梯等。焊机、电梯等。变压器负荷分析与选择o连续运行工作制（长期工作制）o在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明

27、灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。 3.2.1 3.2.1 用电设备的工作制用电设备的工作制变压器负荷分析与选择o短时运行工作制（短暂工作制）o用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。 3.2.1 3.2.1 用电设备的工作制用电设备的工作制变压器负荷分析与选择o断续运行工作制（重复短暂工作制）o用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（t0）相

28、互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为，即：o式中t，t0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。3.2.1 3.2.1 用电设备的工作制用电设备的工作制变压器负荷分析与选择o在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe

29、表示。3.2.1 3.2.1 用电设备的工作制用电设备的工作制变压器负荷分析与选择o（1）长期工作制和短时工作制的设备容量）长期工作制和短时工作制的设备容量Pe=PNo（2）重复短暂工作制的设备容量）重复短暂工作制的设备容量o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=25%时的额定功率（kW），若其N不等于25%时应进行换算，公式为:o电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率N不等于100%时，应进行换算，公式为:3.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算变压器负荷分析与选择o（3）电炉变压器的设备容

30、量）电炉变压器的设备容量o电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（kW），即：oPe=PN=SNcos3.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算变压器负荷分析与选择o（4）照明设备的设备容量）照明设备的设备容量o白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）；o荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍（kW）；o高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）；o金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的1

31、0%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）。3.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算变压器负荷分析与选择o（5）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量o当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的15%时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15%时，则设备容量Pe应按三倍最大相负荷的原则进行换算。3.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算变压器负荷分析与选择o设备接于相电

32、压或线电压时，设备容量Pe的计算如下：n单相设备接于相电压时oPe3Pemo式中Pe等效三相设备容量；oPem最大负荷所接的单相设备容量。n单相设备接于线电压时oo式中Pel接于同一线电压的单相设备容量。3.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算变压器负荷分析与选择o总结：n周期短时工作的设备功率计算：需要将设备额定暂载率下的额定功率换算成标准暂载率下的设备功率。n设备容量不是设备的计算负荷，实际上是换算到一定标准工作制下的额定负荷。n实际中求解计算负荷的思路：3.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算变压器负荷分析与选择需要需要系数法系数法

33、二项式系二项式系数法数法需要系数是按照车间以上的负荷需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。所的负荷计算。二项式系数法考虑了用电设备中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压配电支干线和配电箱的负荷计算。算。负荷计负荷计算方法算方法3.3 负荷计算的方法变压器负荷分析与选择3.3.1按需要系数法确定计算负荷按需要系数法确定计算负荷设某组设备有几台电动机，其额定总容量为设某组设备有几台电动机，其额定总容量为PN

34、，由于该组电动机，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，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计算负荷应为 1.需要系数的含义需要系数的含义上式中，上式中，N是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效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；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设备本身及

35、配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率WL；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；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：。用电设备的需要系数：变压器负荷分析与选择需要系数考虑了以下的主要因素：oK同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比； KL负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比； wl线路供电效率； 用电设备组在实际运行功率时的平均效率。o实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且对一个生产企业或车实际上，上述系数

36、对于成组用电设备是很难确定的，而且对一个生产企业或车间来说，生产性质间来说，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对平等因素，都对Kd有影响。所以有影响。所以Kd只能靠测量统计确定只能靠测量统计确定,见附录表见附录表35。上述。上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。 变压器负荷分析与选择变压器负荷分析与选择变压器负荷分析与选择有功计算负荷为有功计算负荷为2.三相用电设备计算负荷的基本公式三相用电设备计算负荷的基本公式无功计算负荷为无功计算负荷

37、为视在计算负荷为视在计算负荷为计算电流计算电流变压器负荷分析与选择单组用电设备组的计算负荷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，有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动的电动机机30台，其总的设备容量为台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。试求其计算负荷。 查查表表6-1中中的的“小小批批生生产产的的金金属属冷冷加加工工机机床床电电动动机机”项项，可可得得Kd=0.160.2（取（取0.18计算），计算），cos=0.5，tg=1.73，于是，于是 变压器负荷分析与选择多组用电设备组的计算负荷多组用电设备组的计算负荷在确定多组用电设备的计算负荷

38、时，应考虑各组用电设备的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，计入一个同时系数最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数K，其中，其中有功同时系数为有功同时系数为KP，无功同时系数为，无功同时系数为KQ，应用范围应用范围KP确定车间变电所低压线路最大确定车间变电所低压线路最大负荷负荷冷加工车间 热加工车间 动力站 0.70.80.70.90.81.0确定配电所母线的最大负荷确定配电所母线的最大负荷负荷小于5000kW 计算负荷小于500010000kW 计算负荷大于10000kW0.91.00.850.8变压器负荷分析与选择多组用电设备组的计算负荷多

39、组用电设备组的计算负荷某机修车间的某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机20台台共共50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。试求。试求计算负荷（设同时系数计算负荷（设同时系数Kp、KQ均为均为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，共分成以下一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。组。先求出各用电设备组的计算负荷。冷加工电动

40、机组。查表冷加工电动机组。查表6-1可得：可得：Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73，因此，因此变压器负荷分析与选择通风机组。查表通风机组。查表6-1可得：可得：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2因此因此只有一台电阻炉，所以计算负荷等于电阻炉的容量，即只有一台电阻炉，所以计算负荷等于电阻炉的容量，即 ：以车间为范围，已知同时系数以车间为范围，已知同时系数Kp、KQ均为均为0.9，则车间计算，则车间计算总有功计算负荷为总有功计算负荷为总无功计算负荷为总无功计算负荷为总视在计算负荷为总视在计算负荷为总的计算电流为总的计算电流为用此电流即可选择这条用此电流即可选择这条380V导线

41、的截面及型号。导线的截面及型号。变压器负荷分析与选择3.2.3按二项式法确定计算负荷按二项式法确定计算负荷p应用场合应用场合n在在计计算算设设备备台台数数不不多多，而而且且各各台台设设备备容容量量相相差差较较大大的的车车间间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。p基本公式基本公式 式式中中b、c为为二二项项式式系系数数，根根据据设设备备名名称称、类类型型、台台数数查表查表6-1选取。选取。指指用用电电设设备备中中x台台容容量量最最大大的的设设备备容容量之和。量之和。用用电电设设备备组组的的设设备总容量备总容量当用电设备组的设备总台数当用电设备组

42、的设备总台数n2x时，则最大容量设备台时，则最大容量设备台数取数取x=n/2，且按，且按“四舍五入四舍五入”法取整，当只有一台设备时，法取整，当只有一台设备时，可认为可认为Pc=Pe；tg为设备功率因数角的正切值。为设备功率因数角的正切值。Q30，S30，I30的计算公式与需要系数法的相同。的计算公式与需要系数法的相同。变压器负荷分析与选择n对对12台用电设备台用电设备n对用电设备组对用电设备组有有功功计计算算负负荷荷的的求求取取直直接接应应用用式式（），其其余余的的计计算算负荷与需要系数法相同。负荷与需要系数法相同。p对多组用电设备对多组用电设备要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。

43、在要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组平均负荷，求出设备组的总计算负荷。平均负荷，求出设备组的总计算负荷。 总的有功计算负荷为总的有功计算负荷为：总的无功计算负荷为：总的无功计算负荷为：变压器负荷分析与选择某机修车间的某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机20台台共共50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。用二

44、。用二项式法求计算负荷（设同时系数项式法求计算负荷（设同时系数Kp、KQ均为均为0.9）。）。 金属切削机床电动机组金属切削机床电动机组查表查表6-1，取，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则，则(bPe)1=0.1450=7kW(cPx)1通风机组通风机组查表查表6-1，取，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取，取x2=n/2=1，则，则(bPe)2(cPx)2电阻炉电阻炉(bPe)3=2kW(cPx)3=0变压器负荷分析与选择显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷显然，三组用电设备中，第一组

45、的附加负荷(cPx)1最大，最大，故总计算负荷为：故总计算负荷为：与用需要系数法的计算结果相比较，按二项式法计算的结与用需要系数法的计算结果相比较，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。可见，二项式法更适果比按需要系数法计算的结果大得多。可见，二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。 变压器负荷分析与选择单相用电设备等效三相计算负荷的确定单相用电设备等效三相计算负荷的确定 现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三相两大类。相两大类。单相：单相：单相电动机、电热设备、电焊机和各种

46、形式的家单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家用电器设备。用电器设备。三相：三相：电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空调机、电梯等。调机、电梯等。 供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然后才能进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负然后才能进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负荷计算。荷计算。变压器负荷分析与选择单相用电设备组确定计算负荷的原则单相用电设备组确定计算负荷的原则 按在三相供

47、电系统中连接单相设备功率和三相设备功按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设备功率的比例来制定。率的比例来制定。如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何连接，均可作为三相平，则不论单相设备如何连接，均可作为三相平衡负荷对待。衡负荷对待。单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡分配单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以3，便可，便可求得其等效三相设备容量。求得其等效三相设备容量。单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量单相设备接于线电压时，

48、其等效三相设备容量Pe单台设备时单台设备时23台设备时台设备时单相设备的设备容量单相设备的设备容量最最大大负负荷荷单单相相设设备的设备容量备的设备容量变压器负荷分析与选择单相用电设备组确定计算负荷的原则单相用电设备组确定计算负荷的原则 单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，

49、然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功计算负荷的计算负荷的计算负荷的计算负荷的33倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大无功负荷相的无功计算负荷的无功负荷相的无功计算负

50、荷的无功负荷相的无功计算负荷的无功负荷相的无功计算负荷的33倍。倍。倍。倍。特别注意的是：特别注意的是：特别注意的是：特别注意的是：最最最最大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定在同一相上。在同一相上。在同一相上。在同一相上。变压器负荷分析与选择3.2.4工厂电气照明负荷的确定工厂电气照明负荷的确定工厂电气照明负荷也工厂电气照明负荷也是电力负荷的一部分。是电力负荷的一部分。良好的照明环境是保证良好的照明环境是保证工厂安全生产、提高劳工厂安全生产、提高

51、劳动生产率、提高产品质动生产率、提高产品质量、改善职工劳动环境、量、改善职工劳动环境、保障职工身体健康的重保障职工身体健康的重要方面。要方面。工厂的电气照明设计，一般应根据生产的性质、厂房自然工厂的电气照明设计，一般应根据生产的性质、厂房自然条件等因素选择合适的光源和灯具，进行合理的布置，使工条件等因素选择合适的光源和灯具，进行合理的布置，使工作场所的照明度达到规定的要求。作场所的照明度达到规定的要求。变压器负荷分析与选择1.照明容量的确定照明容量的确定白炽灯、碘钨灯等不用镇流器的照明设备，容量通常白炽灯、碘钨灯等不用镇流器的照明设备，容量通常指灯头的额定功率，即：指灯头的额定功率，即：Pe=

52、PN荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯需用镇流器的照明荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯需用镇流器的照明设备，其容量包括镇流器中的功率损失，所以一般略高设备，其容量包括镇流器中的功率损失，所以一般略高于灯头的额定功率，即：于灯头的额定功率，即：PePN照明设备的额定容量还可按建筑物的单位面积容量法照明设备的额定容量还可按建筑物的单位面积容量法估算，即：估算，即：Pe=S/1000其中其中建筑物单位面积的照明容量，单位为建筑物单位面积的照明容量，单位为W/m2；S建筑物面积，单位是建筑物面积，单位是m2变压器负荷分析与选择2.照明计算负荷的确定照明计算负荷的确定照明设备通常都是单相负荷，在设计安装时应将

53、它们均匀地分配到三照明设备通常都是单相负荷，在设计安装时应将它们均匀地分配到三相上，力求减少三相负荷不平衡状况。负荷计算公式应用需要系数法。相上，力求减少三相负荷不平衡状况。负荷计算公式应用需要系数法。表表3-2照明设备组的需要系数及功率因数照明设备组的需要系数及功率因数光源类别光源类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos白炽灯白炽灯 荧光灯荧光灯 高压汞灯高压汞灯 高压纳灯高压纳灯 金属卤化物金属卤化物灯灯生产车间生产车间办公室办公室0.8110.9（0.55）0.450.650.450.400.61变配电所、变配电所、仓库仓库0.50.710.9（0.55）0.450.650.450

54、.400.61生活区宿生活区宿舍舍0.60.810.9（0.55）0.450.650.450.400.61室外室外110.9（0.55）0.450.650.450.400.61变压器负荷分析与选择3.2.5全厂计算负荷的确定全厂计算负荷的确定1用需要系数法计算全厂计算负荷用需要系数法计算全厂计算负荷在已知全厂用电设备总容量在已知全厂用电设备总容量Pe的条件下，乘以一个工厂的需要系数的条件下，乘以一个工厂的需要系数Kd即可即可求得全厂的有功计算负荷，即：求得全厂的有功计算负荷，即：P30=KdPe，其中，其中Kd是全厂需要系数值。是全厂需要系数值。 表表3-3 3-3 全厂负荷的需要系数及功率因

55、数全厂负荷的需要系数及功率因数工厂类别工厂类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos工厂类别工厂类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos汽轮机制造厂汽轮机制造厂0.380.88石油机械制石油机械制造厂造厂0.450.78锅炉制造厂锅炉制造厂0.270.73电线电缆制电线电缆制造厂造厂0.350.73柴油机制造厂柴油机制造厂0.320.74开关电器制开关电器制造厂造厂0.350.75重型机床制厂重型机床制厂0.320.71橡胶厂橡胶厂0.50.72仪器仪表制造厂仪器仪表制造厂0.370.81通用机械厂通用机械厂0.40.72电机制造厂电机制造厂0.330.81变压器负荷分析与选择已知某

56、开关电器制造厂用电设备总容量为已知某开关电器制造厂用电设备总容量为4500kW，试，试估算该厂的计算负荷。估算该厂的计算负荷。 查表查表6-3取取Kd为为0.35，cos，则，则tan=0.882，得，得 P30=KdPe=0.354500=1575kWQ30=P30tan=15750.8821386kvar 变压器负荷分析与选择2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂的计算负荷从负荷端开始，从负荷端开始，逐级上推到电逐级上推到电源进线端。源进线端。用电设备组用电设备组车间低压变车间低压变压器出线压器出线车间低压变车间低压变压器高压侧压器高压侧工厂变压工厂变压器出线器出线工厂输电工

57、厂输电进线端进线端变压器负荷分析与选择2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂的计算负荷P305是图示所有出线上的计算负荷是图示所有出线上的计算负荷P306等等之和，再乘上同时系数之和，再乘上同时系数K；由于；由于P304要考要考虑线路虑线路WL2的损耗，因此的损耗，因此P304= P305+PWL2；P303由由P304等几条高压配电线路上等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数计算负荷之和乘以一个同时系数K而得；而得；P302还要考虑变压器的损耗，因此还要考虑变压器的损耗，因此P302= P303+PWL1 +PT；P301由由 P302等几条高压等几条高压配电线路上计

58、算负荷之和乘以一个同时系配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数数K而得。而得。对中小型工厂来说，厂内高低压配电线对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路一般不长，其功率损耗可略去不计。路一般不长，其功率损耗可略去不计。 变压器负荷分析与选择2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂的计算负荷电电力力变变压压器器的的功功率率损损耗耗，在在一一般般的的负负荷荷计计算算中中，可可采采用用简简化化公公式式来近似计算，如：来近似计算，如：有功功率损耗：有功功率损耗：无功功率损耗：无功功率损耗：式中式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择变为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择变压器的基本依

59、据。压器的基本依据。变压器负荷分析与选择3按年产量和年产值估算全厂的计算负荷按年产量和年产值估算全厂的计算负荷已知全厂的年产量已知全厂的年产量A或年产值或年产值B，就可根据全厂的单，就可根据全厂的单位产量耗电量位产量耗电量a或单位产值耗电量或单位产值耗电量b，求出全厂的全年耗，求出全厂的全年耗电量电量Wa=Aa=Bb求出全年耗电量后，即可根据下式求出全厂的有功计求出全年耗电量后，即可根据下式求出全厂的有功计算负荷为算负荷为式中的式中的Tmax是工厂的年最大负荷利用小时。是工厂的年最大负荷利用小时。变压器负荷分析与选择你能回答吗？确定计算负荷的需要系数法确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么

60、特点？和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？各适用哪些场合？ 什么叫计算负荷？什么叫计算负荷？为什么计算负荷通为什么计算负荷通常采用半小时最大常采用半小时最大负荷？正确确定计负荷？正确确定计算负荷有何意义？算负荷有何意义？ 如何将单相负如何将单相负荷简便地换算荷简便地换算为三相负荷？为三相负荷？需要系数需要系数的含义是什的含义是什么？么？ 变压器负荷分析与选择5已知线电压为已知线电压为380V的三相供电线路供电给的三相供电线路供电给35台小批台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较，其中较大容量的电动机有大容量的电动机有7.5kW1台，台，4

61、kW3台，台，3kW12台。试台。试分别分别用需要系数法和二项式系数法确定其计算负荷。用需要系数法和二项式系数法确定其计算负荷。6有一个机修车间，有冷加工机床有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量台，设备总容量为为150kW，电焊机，电焊机5台，共台，共15.5kW，利用率只有，利用率只有65%，通风机通风机4台，共台，共4.8kW，车间采用，车间采用380/220V线路供电，试线路供电，试确定该车间的计算负荷。确定该车间的计算负荷。变压器负荷分析与选择 工厂供电系统的电能损耗及无功补偿工厂供电系统的电能损耗及无功补偿工厂供电系统的电能损耗及无功补偿工厂供电系统的电能损耗及无功补偿 在

62、考虑变配电系统总计算负荷时，除了用电负荷所消耗的在考虑变配电系统总计算负荷时，除了用电负荷所消耗的电功率以外，变配电系统本身还要损耗一部分电功率，这是电功率以外，变配电系统本身还要损耗一部分电功率，这是因为供配电系统的电气设备和线路上存在着阻抗，当有电流因为供配电系统的电气设备和线路上存在着阻抗，当有电流通过时，则会产生相应的损耗。供配电系统中产生损耗较大通过时，则会产生相应的损耗。供配电系统中产生损耗较大的设备是变压器和输电线路。这部分功率损耗也是由变配电的设备是变压器和输电线路。这部分功率损耗也是由变配电系统提供的。因此，要计入其计算负荷中。系统提供的。因此，要计入其计算负荷中。3.3.1

63、线路的电能损耗线路的电能损耗线路上全年的电能损耗用线路上全年的电能损耗用W表示，其计算公式为：表示，其计算公式为：式中电流是通过线路的计算电流；式中电流是通过线路的计算电流；RWL是线路每相的电阻是线路每相的电阻值；值；是一个假想的时间，是一个假想的时间，与与Tmax和和cos有关。有关。变压器负荷分析与选择的物理含义：当线路或的物理含义：当线路或变压器中以最大计算电流流变压器中以最大计算电流流过过小时后所产生的电能损小时后所产生的电能损耗，恰与全年流过实际变化耗，恰与全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗的电流时所产生的电能损耗相等。相等。与与Tmax之间的关系如左图之间的关系如左图示。示

64、。与与Tmax的关系可用公的关系可用公式表达为：式表达为： 当当cos=1，且线路电压不变时，全年的电能损耗为，且线路电压不变时，全年的电能损耗为 ：变压器负荷分析与选择3.3.2变压器的电能损耗变压器的电能损耗变压器的电能损耗包括两个部分：一是由铁损引起的电能损耗：变压器的电能损耗包括两个部分：一是由铁损引起的电能损耗： 上式表明：上式表明：只要外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗只要外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗也固定不变，且近似于空载损耗也固定不变，且近似于空载损耗P0。 二是由铜损引起的电能损耗：二是由铜损引起的电能损耗：由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷

65、率由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率的平方成正比，且近似于短路损耗的平方成正比，且近似于短路损耗Pk。因此，变压器全年的电能损耗为：因此，变压器全年的电能损耗为：变压器负荷分析与选择3.3.3工厂的功率因数和无功补偿工厂的功率因数和无功补偿瞬时功率因数瞬时功率因数 瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：平均功率因数平均功率因数平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：式式中中

66、WP是是某某一一时时间间内内消消耗耗的的有有功功电电能能；Wq是是某某一一时时间间内内消消耗耗的的无无功功电电能能。我我国国电电业业部部门门每每月月向向工工业业用用户户收收取取的的电电费费，规规定定要要按按月月平均功率因数的高低来调整。平均功率因数的高低来调整。变压器负荷分析与选择最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数最最大大负负荷荷时时功功率率因因数数指指在在年年最最大大负负荷荷时时的的功功率率因因数数。可可按按下下式式计计算：算：2.功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响一一般般交交流流供供电电线线路路中中，大大多多数数为为电电感感性性负负载载，致致使使功功率率因因数数偏偏

67、低低。当当有有功功功功率率为为一一定定值值时时，cos 愈愈小小（ 角角愈愈大大），其其视视在在功功率率就就愈愈大大，因因而而供供电电线线路路中中的的电电流流大大，线线路路的的损损失失（电电压压和和有有效效功功率率损耗）随之增大，不经济。损耗）随之增大，不经济。供供电电设设备备（电电源源）的的供供电电能能力力（容容量量）是是用用视视在在功功率率S来来表表示示的的。当当供供电电设设备备的的容容量量一一定定时时，如如果果用用户户负负载载的的功功率率因因数数过过低低，其其无无功功功功率率就就会会过过大大，致致使使供供电电设设备备输输出出的的有有功功功功率率减减少少，于于是是降降低低了供电设备的供电能

68、力。了供电设备的供电能力。变压器负荷分析与选择2.功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈低，其供电线路的当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈低，其供电线路的电流愈大，线路的电力损耗随之增加。电流愈大，线路的电力损耗随之增加。功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，从而影响用电设备的正常运转。从而影响用电设备的正常运转。发电机发出的功率是有限的，当无功功率增加时，有功功率下发电机发出的功率是有限的，当无功功率增加时，有功功率下降，发电机的效率降低。降，发电机的效率降低。国家标

69、准国家标准GB/T3485-1998评价企业合理用电技术导则中规定：评价企业合理用电技术导则中规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未达到，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备”。为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采用用“高奖低罚高奖低罚”的原则。的原则。 变压器负荷

70、分析与选择3.电力电容器电力电容器变电所内的并联电力电容器组变电所内的并联电力电容器组变电所内的并联电力电容器组变电所内的并联电力电容器组变压器负荷分析与选择电力电容器在电力系统中的作用电力电容器在电力系统中的作用由由于于电电力力系系统统中中许许多多设设备备不不仅仅要要消消耗耗有有功功功功率率，设设备备本本身身的的电电感感损损失失也也要要消消耗耗无无功功功功率率，使使系系统统的的功功率率因因数数降降低低。如如果果把把能能“发发出出”无无功功电电力力的的电电力力电电容容器器并并接接在在负负荷荷或或供供电电设设备备上上运运行行，那那么么，负负荷荷或或供供电电设设备备要要“吸吸收收”的的无无功功电电

71、力力正正好好由由电电容容器器“发发出出”的的无无功功电电力力供供给给，从从而而起起到到无无功功补补偿偿作作用用，这这就就是是电电力力电电容容器器在在电电力力系系统统中中的的主主要要作作用用。在在电电力力线线路路两两端端并并联联上上移移相相电电容容器器，线线路路上上就就可可避避免免无无功功电电力力的的输输送送，以以达达到到减减少少线线路路能能量量损损耗耗、减减小小线线路路电电压压降降，提提高高系系统统有有功功出出力力的的效效益益，因因此此，移相电容器是提高电力系统功率因数的一种重要的电力设备。移相电容器是提高电力系统功率因数的一种重要的电力设备。 变压器负荷分析与选择电力电容器部分型号表示电力电

72、容器部分型号表示表表6-4 6-4 电力电容器部分型号表示电力电容器部分型号表示第一位第一位字母字母含义含义第二第二位字位字母母含义含义第三位第三位字母字母含义含义B标准标准D充氮单相充氮单相F复合介质复合介质Y移相移相用用W户外式户外式C串联串联用用Y油浸油浸S水冷水冷J均压均压T可调可调O耦合耦合L氯化联苯浸渍氯化联苯浸渍C冲击放电冲击放电L滤波滤波用用B薄膜薄膜M脉冲脉冲用用D一般接地一般接地F防护防护用用R电容式电容式R电热电热变压器负荷分析与选择4.4.调相机调相机调相机在调相机在电力系统中的作用电力系统中的作用大大量量的的异异步步电电动动机机和和变变压压器器需需汲汲取取大大量量的的

73、无无功功功功率率以以供供其其励励磁磁之之用用，造造成成电电网网功功率率因因数数降降低低，致致使使发发电电机机和和输输配配电电设设备备的的作作用用不不能能充充分分发发挥挥，线线路路损损耗耗和和电电压压损损失失增增大大，输输电电质质量量变变坏坏，甚甚至至影响输电的稳定性。影响输电的稳定性。为为此此，在在电电网网的的受受电电端端装装设设一一些些同同步步调调相相机机，用用于于改改善善电电网网的的功功率率因因数数。根根据据电电网网负负载载情情况况的的不不同同，适适当当调调节节调调相相机机的的励励磁磁电电流流，可可改改变变调调相相机机汲汲取取的的无无功功功功率率，使使电电网网的的功功率率因因数数接接近近于

74、于1。此此外外,在在长长距距离离输输电电线线路路中中，线线路路电电压压降降随随负负载载情情况况的的不不同同而而发发生生变变化化，如如果果在在输输电电线线的的受受电电端端装装一一台台调调相相机机，在在电电网网负负载载加加重重时时，让让其其过过励励运运行行，减减少少输输电电线线中中滞滞后后的的无无功功电电流流分分量量，从从而而可可减减少少线线路路压压降降；在在输输电电线线轻轻载载的的情情况况下下，让让其其欠欠励励运运行行，吸吸收收滞滞后后的的无无功功电电流流，可可防防止止电电网网电电压压上上升升，从从而而维维持持电电网网的的电电压压在在一一定定的的水平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。水

75、平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。变压器负荷分析与选择调相机与电容器的比较调相机与电容器的比较a. a. 静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量的的0.3%0.3%0.5%0.5%，调相机的有功功率损耗为额定容量的，调相机的有功功率损耗为额定容量的1.5%1.5%5.5%5.5%。b. b. 电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。c. c. 补偿

76、方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以集中使用，又可以分散使用。集中使用，又可以分散使用。d. d. 调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压降低时输出功率急剧下降，。降低时输出功率急剧下降，。e. e. 调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器

77、对系统稳定性不起从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起作用。作用。f. f. 调相机维护工作量大，电容器维护量小。调相机维护工作量大，电容器维护量小。变压器负荷分析与选择调相机与电容器的比较调相机与电容器的比较a. a. 静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量的的0.3%0.3%0.5%0.5%，调相机的有功功率损耗为额定容量的，调相机的有功功率损耗为额定容量的1.5%1.5%5.5%5.5%。b. b. 电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容

78、量较大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。c. c. 补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以集中使用，又可以分散使用。集中使用，又可以分散使用。d. d. 调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压降低时输出功率急剧下降，。降低时输出功率急剧下降，。e. e. 调相机装有自动励磁装置，在

79、故障时能保持电力系统的电压，调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起作用。作用。f. f. 调相机维护工作量大，电容器维护量小。调相机维护工作量大，电容器维护量小。变压器负荷分析与选择5.5.无功功率的补偿无功功率的补偿提高自然功率因数提高自然功率因数a.合理选择电动机的容量，使其接近满载运转。合理选择电动机的容量，使其接近满载运转。b.对实际负载不超过额定容量对实际负载不超过额定容量40的电动机，应更换为小容的电动机，应更换为小容量的电动机。量的电动机。c.合理安排和

80、调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，限合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，限制感应电动机空载运转。制感应电动机空载运转。 d.正确选择变压器容量，提高变压器的负载率（一般为正确选择变压器容量，提高变压器的负载率（一般为7580比较合适）。对于负载率低于比较合适）。对于负载率低于30变压器，应予以更变压器，应予以更换。换。e.对于负荷率在对于负荷率在0.60.9的绕线式电动机，必要时可以使其同的绕线式电动机，必要时可以使其同步化，这时电动机可以向电力系统输送出无功功率。步化，这时电动机可以向电力系统输送出无功功率。变压器负荷分析与选择5.5.无功功率的补偿无功功率的补偿 人工补偿法

81、人工补偿法a.使用同步电动机在过激磁方式呈现容性时运转，其功率因数使用同步电动机在过激磁方式呈现容性时运转，其功率因数超前超前0.80.9时，向供电系统输出无功功率，用来补偿用感性时，向供电系统输出无功功率，用来补偿用感性电设备所需要的无功功率。电设备所需要的无功功率。此补偿方法因同步机构造复杂，价此补偿方法因同步机构造复杂，价格较贵，维护麻烦，只适用于大型工厂，一般企业不宜采用。格较贵，维护麻烦，只适用于大型工厂，一般企业不宜采用。b.利用同步调相机作为无功功率电源，用来补偿所需要的无功利用同步调相机作为无功功率电源，用来补偿所需要的无功功率。同步调相机是轴上不带机械负载的同步电动机。调节同

82、功率。同步调相机是轴上不带机械负载的同步电动机。调节同步调相机的激磁电流的大小，可以改变其输出无功功率的大小，步调相机的激磁电流的大小，可以改变其输出无功功率的大小，从而提高功率因数。这种方法目前已经很少使用。从而提高功率因数。这种方法目前已经很少使用。 c.采用静电电容器补偿。当将电容器采用静电电容器补偿。当将电容器C与感性负载并联，以提与感性负载并联，以提高线路的功率因数。高线路的功率因数。这是目前用户、企业内广泛采用的一种补这是目前用户、企业内广泛采用的一种补偿方式。偿方式。 变压器负荷分析与选择5.5.无功功率的补偿无功功率的补偿 动态无功功率补偿法动态无功功率补偿法在现代工业生产中，

83、有一些容量很大的冲击性负荷（如炼钢在现代工业生产中，有一些容量很大的冲击性负荷（如炼钢电炉、黄磷电炉、轧钢机等），他们使电网电压严重波动，功电炉、黄磷电炉、轧钢机等），他们使电网电压严重波动，功率因数恶化。一般并联电容器的自动切换装置响应太慢无法满率因数恶化。一般并联电容器的自动切换装置响应太慢无法满足要求。因此必须采用大容量、高速的动态无功功率补偿装置，足要求。因此必须采用大容量、高速的动态无功功率补偿装置，如晶闸管开关快速切换电容器，晶闸管励磁的快速响应式同步如晶闸管开关快速切换电容器，晶闸管励磁的快速响应式同步补偿机等。补偿机等。目前已投入到工业运行的静止动态无功补偿装置有：可控饱目前已

84、投入到工业运行的静止动态无功补偿装置有：可控饱和电抗器式静补装置；自饱和电抗器式静补装置；晶闸管控制和电抗器式静补装置；自饱和电抗器式静补装置；晶闸管控制电抗器式静补装置；晶闸管开关电容器式静补装置；强迫换流电抗器式静补装置；晶闸管开关电容器式静补装置；强迫换流逆变式静补装置；高阻抗变压器式静补装置等。逆变式静补装置；高阻抗变压器式静补装置等。 变压器负荷分析与选择如某变电站的计算负荷为如某变电站的计算负荷为2400kW，平均功率因数为，平均功率因数为0.67。如果要使其平均功率因数提高到如果要使其平均功率因数提高到0.9，问若在，问若在10kV侧固定补侧固定补(Qr40kvar)，需装设多少

85、个，需装设多少个?需补偿的容量为需补偿的容量为：需装设的电容器个数需装设的电容器个数：变压器负荷分析与选择考虑三相均衡分配，应装设考虑三相均衡分配，应装设30台，每相台，每相10台，此时并台，此时并联电容器的实际值为联电容器的实际值为3040kvar1200kvar。补偿后的实际功率为：补偿后的实际功率为：变压器负荷分析与选择你能回答吗？何谓年最大负荷损何谓年最大负荷损耗小时？它与年最大耗小时？它与年最大负荷利用小时的区别负荷利用小时的区别在哪里？在哪里？ 提高功率因数提高功率因数进行无功功率补进行无功功率补偿有什么意义？偿有什么意义？无功补偿有哪些无功补偿有哪些方法？方法？ 什么叫平均功什么

86、叫平均功率因数和最大负率因数和最大负荷时功率因数？荷时功率因数？各如何计算，各各如何计算，各有何用途？有何用途？ 变压器负荷分析与选择 尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流的计算 尖峰电流尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最秒的短时最大负荷电流。尖峰电流是由于电动机起动、电压波动等原因大负荷电流。尖峰电流是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，比计算电流大的多。引起的，比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。电

87、保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。6.4.1单台用电设备尖峰电流的计算单台用电设备尖峰电流的计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即尖峰电流就是用电设备的起动电流，即Ipk=Ist=KstIN式中，式中，Ist为用电设备的起动电流；为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电为用电设备的额定电流；流；Kst为用电设备的起动电流倍数为用电设备的起动电流倍数。变压器负荷分析与选择3.4.2多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备的线路上，其尖峰电流应按正下式计算多台用电设备的线路上，其尖峰电流应按正下式计算或者或者式中，式中，Istmax为用电设备组中起动电流与

88、额定电流之差为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（为最大的那台设备的起动电流；（IstIN）max为用电设备为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和；流与额定电流电流之和；K为上述为上述n1台设备的同时系数，其值按台数多少选取台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为，一般为0.71；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。为全部设备投入运行时线路的计算电流。变压器负荷分析与选择有有380V配电干线，给三台电动机供电，已知配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求，求该配电线路的尖峰电流。该配电线路的尖峰电流。Ist1IN1=355=30AIst2IN2=164=12AIst3IN3=Kst3IN3IN3=31010=20A可见，（可见，（IstIN）max=30A，则，则Istmax=35A，取取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为，因此该线路的尖峰电流为Ipk=K（IN2+IN3）+Istmax=0.9（4+10）+35=47.6A变压器负荷分析与选择变压器负荷分析与选择变压器负荷分析与选择