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1、工工 厂厂 供供 电电第一节第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线工厂的电力负荷与负荷曲线 一一. 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求 电力负荷（电力负载）：用电设备（动力负荷）用电设备的功率或电流大小（空负荷（空载） ）(一) 工厂电力负荷的分级（1） 一级负荷一级负荷（2） 二级负荷二级负荷（3） 三级负荷三级负荷1工工 厂厂 供供 电电（1） 一级负荷一级负荷 符合下列条件之一的，为一级负荷。 中断供电将造成人身伤亡的负荷。 中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷，如：重大设备损坏。v一级负荷对电源的要求一级负荷对电源的要求 双路电源供电，当一路电
2、源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏 。一级负荷中的特别重要负荷，除上述双路电源外，还须增设应急电源。 2工工 厂厂 供供 电电（2 2） 二级负荷二级负荷 当中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失的负荷。如主要设备损坏等。 v二级负荷对电源的要求二级负荷对电源的要求 两回路供电，其中一回路发生故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。（3 3） 三级负荷三级负荷 不属于一、二级负荷的一般负荷。对供电电源无特殊要求。3工工 厂厂 供供 电电二、工厂用电设备的工作制按工作制可分为三类：1. 连续工作制设备 在恒定负荷下运行，且运行时间长到使设备达到热平衡比如通风机、水泵、空
3、气压缩机、发电机组、白炽灯等2. 短时工作制设备 在恒定负荷下运行时间短，短于达到热平衡的时间，停歇时间长。如机床上的辅助电机：进给电机；控制闸门的电机。4工工 厂厂 供供 电电3. 断续周期工作制设备周期性的工作，反复运行，工作和停歇都不足以使设备达到热平衡例如电焊机、起重机用电动机等负荷持续率（暂载率）：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5工工 厂厂 供供 电电2. 年最大负荷Pmax 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均功率，也称为半小时最大负荷P30 计算负荷？（P31）3. 年最大负荷利用小时Tmax在假象时间Tmax内，电力负荷按Pmax持续运行所消
4、耗的电能等于实际年消耗电能如图3-46工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定一、概述供电系统中，各元件的选择除了满足电压和频率的要求外，还需要满足负荷电流的要求通过负荷的统计计算求出、按照发热条件选择供电系统中各个元件的负荷值，称为计算负荷7工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定一般认为计算负荷就是半小时最大负荷P30 ，即有功计算负荷无功计算负荷用Q30表示视在计算负荷用S30表示视在计算电流用I30表示8工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设
5、备组计算负荷的确定目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法有两种：需要系数法和二项式法需要系数法采用的比较普遍，是确定计算负荷的基本方法二项式法有一定的应用局限性，在确定设备台数较少且容量差别较大的分支干线的计算负荷时，可采用二项式法9工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定二、需要系数法确定计算负荷1. 基本公式计算负荷P30表示内容10工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定K K为设备为设备同时系数同时系数即即K K = =设备组在最大负荷时运行的设备容量设备组在最大负荷时运行的
6、设备容量全部设备容量全部设备容量KLKL为设备组的为设备组的负荷系数负荷系数即即KLKL = =运行的设备容量运行的设备容量设备组在最大负荷时的输出功率设备组在最大负荷时的输出功率11工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定 e e为设备组的为设备组的平均效率平均效率 e e = =设备组在最大负荷时的输出功率设备组在最大负荷时的输出功率设备组在最大负荷时的取用功率设备组在最大负荷时的取用功率 WLWL为配电线路的为配电线路的平均效率平均效率 WL WL = =配电线路在最大负荷时的配电线路在最大负荷时的末端功率末端功率配电线路在最大负荷时
7、的首段功率配电线路在最大负荷时的首段功率令令 其中其中KdKd为需要为需要系数系数 则则KdKd =P30/Pe =P30/Pe，由此可得，由此可得P30=P30=KdPeKdPe12工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定在确定有功计算负荷P30后，可求出其余计算负荷：1.无功计算负荷2.视在计算负荷3.计算电流4. 三相电动机计算电流13工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定（二）设备容量的计算需要系数的基本公式P30=KdPe中的设备容量Pe是不含备用设备的容量，且此容量的计算与
8、用电设备工作组的工作制有关1. 一般连续工作制和短时工作制的设备组容量计算Pe为所有设备铭牌额定容量之和14工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定2. 断续周期工作制设备容量计算将不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和容量换算公式：断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和起重机用电动机15工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定（1）电焊机容量换算到=100%，因此换算后设备容量为16工工 厂厂 供供 电电 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用
9、电设备组计算负荷的确定（2）起重机用电动机组容量换算到=25%， =0.5，换算后设备容量为17工工 厂厂 供供 电电 式中 b 、c二项式系数，根据设备名称、类型、台数查教材附表1选取； bPe用电设备组的平均负荷，其中Pe为用电设备组的设备总容量;； Px指用电设备中x台容量最大的设备容量之和；cPx指用电设备中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。x查教材附表1选取，若设备台数n2x，取x=n/2，按四舍五入计算。 Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。 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干线线和和配
10、配电电箱箱的的计计算算负负荷荷时时宜宜采采用用二二项项式式系系数数法法。基基本本公公式为：式为：（2-21） 三、 二项式系数法 18工工 厂厂 供供 电电（1）对对12台台用用电电设设备备可可认认为为 ，即即 ；对对单单台台电电动动机机，按按P30=PN/计计算算，其其中中为为电电动动机机的的效效率率，功率因数适当取大。功率因数适当取大。（2）用用电电设设备备组组的的有有功功计计算算负负荷荷的的求求取取直直接接按按式式（2-21）进行，其余的计算负荷进行，其余的计算负荷Q30、S30和I30与需要系数法相同。与需要系数法相同。例例2-3已已知知某某机机修修车车间间的的金金属属切切削削机机床床
11、组组，拥拥有有电电压压为为380V的的三三相相电电动动机机7.5kW 3台台，4kW 8台台，3kW 17台台，1.5kW 10台。试求其计算负荷。台。试求其计算负荷。19工工 厂厂 供供 电电解：解：由附录表1查得 设备总容量(见例2-1)为 X 台最大容量的设备容量为 因此按式（2-21）可求得其有功计算负荷为 按式（2-11）可求得其无功计算负荷为 按式（2-12）可求得其视在计算负荷为 按式（2-13）可求得其计算电流为20工工 厂厂 供供 电电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：式中：式中： 各组中最大的一组附加负荷；各组中最大的一组附加
12、负荷； 最最大大附附加加负负荷荷 的的设设备备组组的的 。求出求出 、 后，可根据公式得出后，可根据公式得出 和和 。 （3）采用二项式系数法确定）采用二项式系数法确定多组用电设备多组用电设备的总计算负荷时，的总计算负荷时，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电设备中取其中一组最大的附加负荷 ，再加上各组，再加上各组平均负荷平均负荷 ，求出设备组的总计算负荷。，求出设备组的总计算负荷。21工工 厂厂 供供 电电例例2-4某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW (其中
13、较大容量电动机有7.5kW1台， 4kW3台，2.2 kW7台)， 通风机2台共3kW， 电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。22工工 厂厂 供供 电电23工工 厂厂 供供 电电例例2-42-4 用用二项式二项式法算得的计算负荷法算得的计算负荷比按比按需要系数需要系数法计算的结果大法计算的结果大得多，也更合理。得多，也更合理。可见二项式法更适用于容量差别悬殊的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。用电设备的负荷计算。 c cb b最大容最大容量台数量台数x x总台总台数数n n52.152.134.334.328.628.6191955552323总总 计计0 01.4
14、1.40 01 10 00.70.70 02 20 01 1电阻炉电阻炉3 31.46+0.561.46+0.561.95+0.751.95+0.750.750.750.80.80.250.250.650.653 33 35 52 2通风机通风机2 212.1+15.012.1+15.07+8.687+8.681.731.730.50.50.40.40.140.1421.721.750505 52020金属切削金属切削机床机床1 1计算负荷计算负荷二项式系数二项式系数容容 量量设备台数设备台数用电设备用电设备组名称组名称序序号号表表2-2 例例2-4的电力负荷计算表的电力负荷计算表(按二项式法
15、)24工工 厂厂 供供 电电第三节第三节 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 一、概述 单相设备：电焊机、电炉和电灯等。 单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，使三相负荷尽可能均衡。 如果三相线路中，单相设备的容量不超过三相设备总容量的15%，则可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。 如超15%，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。25工工 厂厂 供供 电电 二、单相设备组等效三相负荷的计算 1.单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算 其等效三相设备容量 应按最大负荷相所接单相设备容量的3倍计算，即 其等效三相负荷则按前述需要系数法计算。 2
16、.单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算 由于容量为 的单相设备接在线电压上产生的电流 这一电流应与等效三相设备容量 产生的电流 相等，因此，其等效三相设备容量为 26工工 厂厂 供供 电电 3.单相设备分别接于线电压和相电压时等效三相负荷计算 首先应将接于线电压的单相设备换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相得有功计算负荷 的3倍，即 总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷 的3倍计算，即 其等效三相负荷则按前述需要系数法计算。 27工工 厂厂 供供 电电 第四节第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算工厂的
17、计算负荷及年耗电量的计算一、工厂计算负荷的确定工厂电源进线及主要电气设备的选择是依据工厂计算负荷，同时计算负荷也是计算工厂的功率因数和无功补偿容量的基本依据确定工厂计算负荷的方法很多，可按照具体情况选用28工工 厂厂 供供 电电（三）按逐级计算法确定工厂计算负荷工厂计算负荷P30.1为高压母线上所有配电线路计算负荷之和乘同时系数，即P30.1 =P30.2Kp配电线路计算负荷P30.2为变电所低压侧计算负荷P30.3与变压器功率损耗之和即P30.2 = P30.3 + P PT T如此逐级计算29工工 厂厂 供供 电电对一般供电系统来说，由于高低压配电线路一般不很长，因此在确定计算负荷时其线路
18、损耗往往略去不计。 在负荷计算中，新型低损耗电力变压器如S9、SC9等的功率损耗可按下列简化公式近似计算有功损耗 (2-37)(2-38)无功损耗 30工工 厂厂 供供 电电（四）工厂的功率因数、无功补偿及补偿后工厂的计算负荷1. 工厂的功率因数（1）瞬时功率因数可由相位表直接测量得出，或者通过功率表、电压表、电流表等的读数通过以下公式间接得出：其中P为三相有功功率，U为电压读数，I为电流读数31工工 厂厂 供供 电电（2）平均功率因数又称为加权功率因数，按下式计算Wp为一段时间内消耗的有功电能，Wq为一段时间内消耗的无功电能供电企业对功率因数有一个规定值，工厂的功率因数高于规定值可减收电费，
19、反之则加收，以鼓励用户积极提高功率因数(2-40)32工工 厂厂 供供 电电（3）最大负荷时功率因数即在计算负荷时的功率因数：cos=P30/S30供电营业规定：100KVA及以上用户功率因数要在0.9以上，其他用户功率因数为0.85以上。并规定，未达到规定的，应增加无功补偿装置，如并联电容器规定中所指功率因数，即为最大负荷时功率因数33工工 厂厂 供供 电电2. 无功功率补偿? P44图示功率因数的提高与无功功率和视在功率的变化关系增设无功补偿装置容量为或其中 称为无功补偿率34工工 厂厂 供供 电电 第五节第五节 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算一、 概念 1、尖峰电流Ipk：指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。一般取起动电流的周期分量，但在校验瞬时动作元件时，还应考虑起动电流的非周期分量。 2、计算尖峰电流的目的：选择熔断器、整定低压断路器（自动开关）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。35工工 厂厂 供供 电电二、尖峰电流Ipk的计算 1、 给单台用电设备（电动机）供电的支线尖峰电流计算Ipk=Ist=KstIN 式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数（可查样本或铭牌，对笼型电动机一般为57，对绕线型电动机一般为23，对直流电动机一般为1.7，对电焊变压器一般为3或稍大）。36
