第第2章章 工厂供配电的负荷计算工厂供配电的负荷计算 2.1 电力负荷和负荷曲线电力负荷和负荷曲线2.2 计算负荷的确定计算负荷的确定2.3 变配电所总计算负荷的确定变配电所总计算负荷的确定2.4 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 小结小结2.1.1 计算负荷的目的和意义计算负荷的目的和意义 1 1“电力负荷电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。 2 2供配电系统进行电力设计时，需要根据计算负荷选择校验供电系统供配电系统进行电力设计时，需要根据计算负荷选择校验供电系统的导线截面，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整的导线截面，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整定保护设备等。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导定保护设备等。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理，系统是否正常可靠的运行。线电缆的选择是否经济合理，系统是否正常可靠的运行。2.1.2 用电设备容量的确定用电设备容量的确定(2)(2)断续周期工作制的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功率断续周期工作制的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。常用设备的换算要求如下：换算到统一的负荷持续率下的功率。常用设备的换算要求如下：用用电设备电设备的的铭铭牌牌“额额定功率定功率”，经过换经过换算至算至统统一一规规定的工作制下的定的工作制下的“额额定功率定功率”称称为设备为设备容量，容量，用用p pe e表示。表示。1用电设备的工作制用电设备的工作制用用电设备电设备按照工作制可以分按照工作制可以分为为三三类类： (1)(1)长长期工作制期工作制设备设备 能能长长期期连续连续运行，每次运行，每次连续连续工作工作时间时间超超过过8 8小小时时，而，而且运行且运行时负时负荷比荷比较稳较稳定，如通定，如通风风机、水机、水泵泵、空、空压压机、机、电热设备电热设备、照明、照明设备设备、电镀设备电镀设备、运、运输输机等。机等。(2)(2)短短时时工作制工作制设备设备 工作工作时间较时间较短，而短，而间间歇歇时间时间相相对较长对较长，如有些机床，如有些机床上的上的辅辅助助电动电动机。机。(3)(3)断断续续周期工作制周期工作制设备设备 工作具有周期性，工作具有周期性，时时而工作、而工作、时时而停歇、反复运而停歇、反复运行，如吊行，如吊车车用用电动电动机、机、电焊设备电焊设备、电电梯等。通常梯等。通常这类设备这类设备的工作特点用的工作特点用负负荷荷持持续续率率来表征，即一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。来表征，即一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。2 2设备设备容量的确定容量的确定(1)(1)长长期工作制和短期工作制和短时时工作制的工作制的设备设备容量就是容量就是设备设备的的铭铭牌牌额额定功率，即定功率，即 式中式中 与铭牌额定容量对应的负荷持续率与铭牌额定容量对应的负荷持续率( (计算中用小数计算中用小数) )； 其值为其值为100100的负荷持续率的负荷持续率( (计算中用计算中用1)1)； Cos Cos 铭牌规定的功率因数。铭牌规定的功率因数。 2)2)起重机起重机( (吊车电动机吊车电动机) )要求统一换算到要求统一换算到 25 25时的额定功率，即时的额定功率，即式中式中 其值为其值为2525的负荷持续率的负荷持续率( (用用0.250.25计算计算) )。 3) 电炉变压器组电炉变压器组设备容量是指在额定功率下的有功功率，即设备容量是指在额定功率下的有功功率，即式中式中 电炉变压器的额定容量；电炉变压器的额定容量；Cos 电炉变压器的额定功率因数。电炉变压器的额定功率因数。 2.1.2 用电设备容量的确定用电设备容量的确定 1)电焊设备电焊设备 要求统一换算到要求统一换算到 100时的功率，即时的功率，即 照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：法估算：S/1000 S/1000 式中式中 建筑物单位面积的照明容量建筑物单位面积的照明容量(W(Wm2)m2)；SS建筑物的面积建筑物的面积(m2)(m2)。S/1000 2.1.2 用电设备容量的确定用电设备容量的确定4)4)照明设备照明设备不用镇流器的照明设备不用镇流器的照明设备( (如白炽灯、碘钨灯如白炽灯、碘钨灯) )的设容的设容 量指灯头的量指灯头的额定功率，即额定功率，即 用镇流器的照明设备用镇流器的照明设备( (如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯) )的设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。容量要包括镇流器中的功率损失。荧光灯：荧光灯： 高压水银灯、金属卤化物灯：高压水银灯、金属卤化物灯： 1负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，可以直观地反映用户负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，可以直观地反映用户用电的特点和规律。用电的特点和规律。（1）日有功负荷曲线）日有功负荷曲线 代表负荷在一昼夜间代表负荷在一昼夜间(024h)变化情况，如图变化情况，如图2-1所所示。示。其时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化情况。日负荷曲线与横其时间间隔取的愈短，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所消耗的电能。坐标所包围的面积代表全日所消耗的电能。 (a)折线形负荷曲线 (b)阶梯形负荷曲线2.1.3 电力负荷曲线电力负荷曲线2-1 日有功负荷曲线（2）年负荷曲线）年负荷曲线 反映负荷全年反映负荷全年(8760h)变动情况，如图变动情况，如图2-2所示。所示。年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负根据全年日负 (a)夏季日负荷曲线夏季日负荷曲线 (b)冬季日负荷曲线冬季日负荷曲线 (c)年负荷持续时间曲年负荷持续时间曲线线荷曲线间接制成；年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性荷曲线间接制成；年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。通常用年持续负荷曲线来表的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。通常用年持续负荷曲线来表示年负荷曲线，绘制方法如图示年负荷曲线，绘制方法如图2-2所示。其中夏季所示。其中夏季 。和冬季在全年中和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定。一般在北方，近似认为冬季占的天数视地理位置和气温情况而定。一般在北方，近似认为冬季200天，夏季天，夏季165天；在南方，近似认为冬季天；在南方，近似认为冬季165天，夏季天，夏季200天。图天。图2-2是南方某厂的年负荷曲线，图中是南方某厂的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计在年负荷曲线上所占的时间计算为算为Tl=200t1+165t2。2.1.3 电力负荷曲线电力负荷曲线2与负荷曲线有关的参数与负荷曲线有关的参数 1） 年年最最大大负负荷荷年年最最大大负负荷荷是是指指全全年年中中负负荷荷最最大大的的工工作作班班内内 (为为防防偶偶然然性性，这这样样的的工工作作班班至至少少要要在在负负荷荷最最大大的的月月份份出出现现23次次)30分分钟钟平平均均功功率率的的最最大大值，因此年最大负荷有时也称为值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷。分钟最大负荷。 2.1.3 电力负荷曲线电力负荷曲线2） 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时 如图如图2-32-3所示，阴影部分即为全年实际消耗所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能。如果以的电能。如果以 表示全年实际消耗的电表示全年实际消耗的电能，则有：能，则有： 一班制工厂，一班制工厂， 约为约为18003000h18003000h；两班制工厂，两班制工厂， 约为约为35004800h35004800h；三班制工厂，三班制工厂， 约为约为500050007000h7000h。 3）平均负荷）平均负荷 和年平均负荷和年平均负荷（1）平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消）平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。耗的功率的平均值。 （2）年平均负荷为；）年平均负荷为； 图图24 年平均负荷年平均负荷 4) 负荷系数负荷系数 （1）负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，负荷系数越接近）负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，负荷系数越接近1，负荷曲线越平坦。负荷曲线越平坦。 （2）对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率）对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率和设备额定容量之比值，即和设备额定容量之比值，即其表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。其表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。 2.1.3 电力负荷曲线电力负荷曲线2. 2 计算负荷的确定计算负荷的确定 、 计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷，即用半小时最大负荷计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷，即用半小时最大负荷 来表示有来表示有功计算负荷，功计算负荷， 用、用、 和分别表示无功计算负荷、视在计算负荷和计算电和分别表示无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。流。2.2.1 单个用电设备的负荷计算单个用电设备的负荷计算 1对单台电动机，供电线路在对单台电动机，供电线路在30min内出现的最大平均负荷即计算负荷为内出现的最大平均负荷即计算负荷为 式中式中 电动机的额定功率电动机的额定功率; 电动机在额定负荷下的效率。电动机在额定负荷下的效率。 2 对单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等，设备额定容量就作为计对单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等，设备额定容量就作为计算负荷。即：算负荷。即： 3对单台反复短时工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷。不过对于吊对单台反复短时工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷。不过对于吊车类和电焊类设备，则应按公式进行相应的换算。车类和电焊类设备，则应按公式进行相应的换算。用电设备组求计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法。用电设备组求计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法。1 需要系数法需要系数法2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算 在所计算的范围内在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器如一条干线、一段母线或一台变压器)，将用电，将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。所以需要系数法一般用来求多台三相用电这种方法称为需要系数法。所以需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。设备的计算负荷。 式中式中, 设备容量。设备容量。令令 ,就称为需要系数。附就称为需要系数。附录表录表1(P318)中列出了各种用电设备的需要系数值，供计算参考。中列出了各种用电设备的需要系数值，供计算参考。 下面结合例题讲解按需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷下面结合例题讲解按需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷的计算公式。的计算公式。（1）单组用电设备组的计算负荷）单组用电设备组的计算负荷为：为： 例例2-1 已知某机修车间的金属切削机床已知某机修车间的金属切削机床(小批生产的金属冷加工机床小批生产的金属冷加工机床)组，有电组，有电压为压为380V的电动机的电动机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。 （2 21717） （2 21818） (2(22020） （2 21919） 解解 查附录表查附录表1中的中的“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得项，可得 = 0.160.2(取取 0.2计算计算)， 0.5， 173。2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算（2）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计算多组用电设备的计算负荷时，应先分别求出各组用电设备的计算负荷，在计算多组用电设备的计算负荷时，应先分别求出各组用电设备的计算负荷，并且要考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现的因素，计入一个同时并且要考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现的因素，计入一个同时系数系数 ，该系数的取值见表，该系数的取值见表21。总的有功计算负荷为总的有功计算负荷为。 (2-21) (2-22) (2-23) 总的无功计算负荷为总的无功计算负荷为总的视在计算负荷为总的视在计算负荷为总的计算电流为总的计算电流为式中式中,i为用电设备组的组数；为同时系数，见表为用电设备组的组数；为同时系数，见表2-1。 (2-24 ) 2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算 例例2-2 一机修车间的一机修车间的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台共台共50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有75kW2台，台，4kW2台，台，22kW8台；台；另接通风机另接通风机2台共台共24kW；电阻炉；电阻炉1台台2kW。试求计算负荷。试求计算负荷(设同时设同时系数为系数为09)。表表21 同时系数同时系数0.930.970.900.95直接相加直接相加0.850.950.800.90直接相加直接相加低低压压母母线线0.900.970.850.95车间车间干干线线应应用范用范围围2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算 解解 (1)冷加工电动机冷加工电动机查附录表查附录表1-11-1，取，取 (2)(2)通通风风机机 查查附附附录表附录表1-1，取，取 2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算(3)(3)电阻炉电阻炉查附录表查附录表1 1，取，取 kWkW 12 ) 4 . 192. 110(9 . 0=+= 注意：需要系数值与用电设备的类别和工作状态有关，计算时一定要注意：需要系数值与用电设备的类别和工作状态有关，计算时一定要正确判断，否则会造成错误。如机修车间的金属切削机床电动机属于小正确判断，否则会造成错误。如机修车间的金属切削机床电动机属于小批生产的冷加工机床电动机；压缩机、拉丝机和锻造等应屑热加工机床；批生产的冷加工机床电动机；压缩机、拉丝机和锻造等应屑热加工机床；起重机、行车或电葫芦等都属吊车。起重机、行车或电葫芦等都属吊车。2 二项式法二项式法用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台最大用电设备引起的大于平均负荷的附加负荷。最大用电设备引起的大于平均负荷的附加负荷。单组用电设备组的计算负荷单组用电设备组的计算负荷 (2-25)式中式中 b、c二项式系数；二项式系数；B 用电设备组的平均功率，其中用电设备组的平均功率，其中 是该用电设备组的设备总容量；是该用电设备组的设备总容量；C 为每组用电设备组中为每组用电设备组中x台容量较大的设备投入运行时增加的附加负台容量较大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中是荷，其中是x台容量最大设备的总容量台容量最大设备的总容量(b、c、x的值可查附录表的值可查附录表1)。（2）多组用电设备组的计算负荷）多组用电设备组的计算负荷2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算同样要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计同样要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即电设备的平均负荷，即。 （226） （227）式中式中(c )max(c )max一为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；一为附加负荷最大的一组设备的附加负荷； 最大附加负荷设备组的平均功率因数角的正切值最大附加负荷设备组的平均功率因数角的正切值( (可查附录表可查附录表1)1)。例例2-3 试用二项式法来确定例试用二项式法来确定例2-2中的计算负荷。中的计算负荷。解解 求出各组的平均功率求出各组的平均功率b ，和附加负荷，和附加负荷c 金属切削机床电动机组金属切削机床电动机组查附录表查附录表1，取，取 2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷最大，因此总计算负荷为显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷最大，因此总计算负荷为通风机组通风机组查表查表 录表录表2，取，取 。 则则，则则 电阻炉电阻炉查附录表查附录表3 3，取，取 2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算需要系数法和二项式系数法的比较：需要系数法和二项式系数法的比较：从例从例2-2和例和例2-3的计算结果可以看出，由于二项式系数法考虑了用电设备的计算结果可以看出，由于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，计算的结果比按需中几台功率较大的设备工作时对负荷影响的附加功率，计算的结果比按需要系数法计算的结果偏大，所以一般适用于低压配电支干线和配电箱的负要系数法计算的结果偏大，所以一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。而需要系数法比较简单，该系数是按照车间以上的符合情况来确荷计算。而需要系数法比较简单，该系数是按照车间以上的符合情况来确定的，普遍应用于求全厂和大型车间变电所的计算负荷。而在确定设备台定的，普遍应用于求全厂和大型车间变电所的计算负荷。而在确定设备台数较少，而且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，一般采用二项式系数较少，而且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，一般采用二项式系数法。数法。2.2.2 用电设备组的负荷计算用电设备组的负荷计算2.2.3 单项用电设备计算负荷的确定单项用电设备计算负荷的确定 基本原则：基本原则： 单相设备接于三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷单相设备接于三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的尽可能平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的1515，可将单相设备总容量等效为三相负荷平衡进行负荷计算。如果超过，可将单相设备总容量等效为三相负荷平衡进行负荷计算。如果超过1515，则应该将单项设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。，则应该将单项设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。 2.3 变配电所总计算负荷的确定变配电所总计算负荷的确定 2.3.1 供电系统的功率损耗供电系统的功率损耗供电系统的功率损耗主要包括线路功率损耗和变压器的功率损耗两部分。供电系统的功率损耗主要包括线路功率损耗和变压器的功率损耗两部分。下面分别介绍两部分功率损耗的计算。下面分别介绍两部分功率损耗的计算。 1线路功率损耗的计算线路功率损耗的计算 由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产生有功功率损由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产生有功功率损耗和无功功率损耗。其值分别按下式计算耗和无功功率损耗。其值分别按下式计算 （1 1）有功功率损耗）有功功率损耗 （230） （2 2）无功功率损耗）无功功率损耗 (231)式中 线路的计算电流 线路每相的电阻，为线路单位长度的电阻值，为线路长度; 线线路每相的路每相的电电抗抗, , 为线路单位长度的电抗值，为线路单位长度的电抗值，可查相关手册或产品样本。可查相关手册或产品样本。 （2 23232） 如果如果导线为导线为等等边边三角形排列，三角形排列，则则 如果如果导线为导线为水平等距离排列，水平等距离排列，则则 2 2变压变压器功率器功率损损耗的耗的计计算算变压变压器功率器功率损损耗包括有功和无功两大部分。耗包括有功和无功两大部分。（1 1）变压变压器的有功功率器的有功功率损损耗耗 变压变压器的有功功率器的有功功率损损耗由两部分耗由两部分组组成：成： 1 1）铁铁心中的有功功率心中的有功功率损损耗，即耗，即铁损铁损 。可以由。可以由变压变压器的空器的空载实验载实验得到近似得到近似值值 值值不不仅仅要参考要参考导线导线的截面的截面积积，还还要参考要参考线间线间的几的几何均距。何均距。线间线间几何均距是指三相几何均距是指三相线线路各路各导线导线之之间间距离的几何平均距离的几何平均值值。其其值值按下式按下式计计算算（3 3）线间线间几何均距几何均距 2.3.1 供电系统的功率损耗供电系统的功率损耗（2）变压器的无功功率损耗）变压器的无功功率损耗变压器的无功功率损耗也由两部分组成：变压器的无功功率损耗也由两部分组成：1）用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率，用）用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率，用 表示。它只表示。它只与绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流与绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流(或近似地与空载电流或近似地与空载电流)成正比。成正比。2）消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率。额定负荷下的这部分无功）消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率。额定负荷下的这部分无功损耗用损耗用 表示。由于表示。由于变压变压器器绕组绕组的的电电抗抗远远大于大于电电阻，因此阻，因此 近似地与近似地与短路电压短路电压(即阻抗电压即阻抗电压)成正成正比比因此，变压器的无功功率损耗的计算为因此，变压器的无功功率损耗的计算为 。可以由可以由变压变压器器的短路的短路实验实验得到近似得到近似值值 2 2）有）有负负荷荷时时一、二次一、二次绕组绕组中的有功功率中的有功功率损损耗，即耗，即铜损铜损。 因此，因此，变压变压器的有功功率器的有功功率损损耗的耗的计计算算为为 （233 ）2.3.1 供电系统的功率损耗供电系统的功率损耗 （234 ） 变压变压器短路器短路电压电压占占额额定定电压电压的百分的百分值值。在在负负荷荷计计算中，算中，SL7SL7、S7S7、S9S9等型低等型低损损耗耗电电力力变压变压器的功率器的功率损损耗可按下列耗可按下列简简化公式近似化公式近似计计算。算。 式中式中 变压变压器空器空载电载电流占流占额额定定电电流的百分流的百分值值； （235） 有功损耗有功损耗 无功损耗无功损耗 2.3.1 供电系统的功率损耗供电系统的功率损耗2.3.2 车间或全厂计算负荷的确定车间或全厂计算负荷的确定 计算工厂及变电所低压侧总的计算负荷计算工厂及变电所低压侧总的计算负荷 、 、 和和 时，其中时，其中 =0.80.95， =0.850.97。2按需要系数法确定工厂计算负荷按需要系数法确定工厂计算负荷 将全厂用电设备的总容量将全厂用电设备的总容量 (不含备用设备容量不含备用设备容量)乘上一个需要系数乘上一个需要系数 ，即，即得到全厂的有功计算负荷，即得到全厂的有功计算负荷，即。 1按逐级计算法确定工厂计算负荷图按逐级计算法确定工厂计算负荷图25 供电系统中各部分的负荷计算和有供电系统中各部分的负荷计算和有功功率损耗功功率损耗 如图如图2-5所示，工厂的计算负荷所示，工厂的计算负荷(这里举有功负荷为例这里举有功负荷为例) ，应该是高压母，应该是高压母线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。高压配电线的计算线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。高压配电线的计算负荷负荷 ，应该是该线所供车间变电所低压侧的计算负荷，应该是该线所供车间变电所低压侧的计算负荷 ，加上变压器，加上变压器的功率损耗的功率损耗 和高压配电线的功率损耗和高压配电线的功率损耗 如此逐级计算。但对一般如此逐级计算。但对一般工厂供电系统来说，由于线路一般不很长，因此在确定计算负荷时往往略去不工厂供电系统来说，由于线路一般不很长，因此在确定计算负荷时往往略去不计。计。 （2-36） 图25 供电系统中各部分的负荷计算和有功功率损耗2.3.2 车间或全厂计算负荷的确定车间或全厂计算负荷的确定2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿1工厂的功率因数工厂的功率因数（1）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瞬时功率因数可由功率因数表(相位表相位表)直接测量，亦可直接测量，亦可由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出(间接测量间接测量)： 瞬时功率因数用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，瞬时功率因数用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。以便采取适当的补偿措施。平均功率因数平均功率因数 平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算：平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算： （2-37） (2-38)式中，式中， 为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出；为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出； 为某一时间为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。内消耗的无功电能，由无功电度表读出。我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。的高低来调整。最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 最大负荷时功率因数指在年最大负荷最大负荷时功率因数指在年最大负荷( (即计算负荷即计算负荷) )时的功率因数，按下式计算：时的功率因数，按下式计算：我国电力工业部规定：除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定我国电力工业部规定：除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，一般应达到下列规定：的电网高峰负荷时的功率因数，一般应达到下列规定：100千伏安及以上高压千伏安及以上高压供电的用户功率因数为供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用电，功率因数为以上。农业用电，功率因数为0.80及以上。及以上。2无功功率补偿无功功率补偿 如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求时，则需考虑人工无功功率补偿。尚达不到规定的功率因数要求时，则需考虑人工无功功率补偿。功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系如图功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系如图2-6所示。所示。 (2-39)2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿 图图26 无功功率补偿原理图3无功补偿后的总计算负荷确定 供配电系统在装设了无功补偿装置后在确定补偿装置装设地点的总计算负荷时，应先扣除无功补偿的容量，即补偿后的总的无功计算负荷为：2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少用户的电费开支。降低了变电所的初投资，而且可减少用户的电费开支。对于低压配电网的无功补偿，通常采用负荷侧集中补偿方式，即在低压系统对于低压配电网的无功补偿，通常采用负荷侧集中补偿方式，即在低压系统(如变压器的低压侧如变压器的低压侧)利用自动功率因数调整装置，随着负荷的变化，自动地利用自动功率因数调整装置，随着负荷的变化，自动地投入或切除电容器的部分或全部容量。投入或切除电容器的部分或全部容量。 补偿后的总的视在计算负荷应为：补偿后的总的视在计算负荷应为：。 (2-42) (2-43) 例例2-4 2-4 某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为功计算负荷为 650kW 650kW无功计算负荷为无功计算负荷为800kvar800kvar。为了使工厂。为了使工厂( (变电所高压侧变电所高压侧) )的功率因数不低于的功率因数不低于0 0，9 9，如在低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设，如在低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量多少补偿容量? ?并问补偿前后工厂变电所所选主变压器的容量有何变化并问补偿前后工厂变电所所选主变压器的容量有何变化? ?2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿 解解 （1）补偿前的变压器容量和功率因数：）补偿前的变压器容量和功率因数：变电所低压侧的视在计算负荷为变电所低压侧的视在计算负荷为： 因此未考因此未考虑虑无功无功补偿时补偿时，主，主变压变压器的容量器的容量应选择为应选择为12501250（参参见见附表附表3 3）变电变电所低所低压侧压侧的功率因数的功率因数为为 0.92。 因此，低因此，低压侧压侧需要装需要装设设的并的并联电联电容器容量容器容量为为侧的功率因数不应低于侧的功率因数不应低于0.90.9，即，即 （2 2）无功）无功补偿补偿容量容量 按相关按相关规规定，定，补偿补偿后后变电变电所高所高压压0.90.9。在。在变压变压器低器低压侧进压侧进行行补偿时补偿时，因，因为为考考虑虑到到变压变压器的无功功率器的无功功率损损耗耗远远大于有功功率大于有功功率损损耗，所以低耗，所以低压侧补偿压侧补偿后的低后的低压侧压侧功率因数功率因数应应略高于略高于0.90.9。 这这里取里取补偿补偿后低后低压侧压侧功率因数功率因数 2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿取 （3 3）补偿后重新选择变压器容量）补偿后重新选择变压器容量 变电所低压侧的视在计算负荷为：变电所低压侧的视在计算负荷为： 704 （参（参见见附表附表3 3）。）。1.1.补偿补偿后的工厂功率因数后的工厂功率因数补偿补偿后后变压变压器的功率器的功率损损耗耗为为 因此无功功率因此无功功率补偿补偿后的主后的主变压变压器容量可器容量可选为选为800800 变电所高压侧的计算负荷为变电所高压侧的计算负荷为2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿补偿后工厂的功率因数为补偿后工厂的功率因数为由此可见，补偿后主变压器的容量减少了由此可见，补偿后主变压器的容量减少了450 ，不仅减少了投资，而且，不仅减少了投资，而且减少电费的支出，提高了功率因数。减少电费的支出，提高了功率因数。满足相关规定的要求。满足相关规定的要求。（5 5）无功补偿前后的比较）无功补偿前后的比较 1250kVA- 800 = 450 2.3.3 无功功率补偿无功功率补偿2.4.1 概述概述尖峰电流：是指持续时间尖峰电流：是指持续时间1 12s2s的短时最大负荷电流。的短时最大负荷电流。作用：主要用来选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及作用：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。检验电动机自起动条件等。 2.4 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 2.4.2 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单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流，单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流， 为为用用电设备电设备的起的起动电动电流倍数，流倍数，笼笼型型电动电动机机为为57，绕线绕线型型电动电动机机为为23，直流，直流电动电动机机为为1.7，电焊变压电焊变压器器为为3或稍大或稍大。为为用用电设备电设备的的额额定定电电流流；为为用用电设备电设备的起的起动电动电流流；式中：式中：2.4.3 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引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算。 （2-45） （2-46）式中：式中： 为用电设备中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动为用电设备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；电流； 为用电设备中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动为用电设备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之差；电流与额定电流之差；。 为为将起将起动电动电流与流与额额定定电电流之差流之差为为最大的那台最大的那台设备设备除外的其它除外的其它n n1 1台台设备设备的的额额定定电电流之和；流之和； 为上述为上述n-1台的同时系数，按台数多少选取，一般为台的同时系数，按台数多少选取，一般为0.71；为全部；为全部投入运行时线路的计算电流。投入运行时线路的计算电流。例例2-5 有一有一380V三相线路，供电给表三相线路，供电给表2-5所示所示4台电动机。试计算该线路的尖台电动机。试计算该线路的尖峰电流。峰电流。参数 表表2-2 例例2-5的负荷资料的负荷资料193.21973540.6起动电流 27.635.855.8额定电流 M4M3M2M1电动机参数 2.4.3 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解解: 由表由表2-2可知，电动机可知，电动机M4的的 为最为最大。取大。取 =0.9,该线路的尖峰电流为该线路的尖峰电流为。 2.4.3 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 小结小结 本章介绍了负荷曲线的基本概念、类别及有关物理量，讲述了用电设备本章介绍了负荷曲线的基本概念、类别及有关物理量，讲述了用电设备设备容量的确定方法；重点谈了负荷计算的方法；讨论了工厂功率损耗和电能设备容量的确定方法；重点谈了负荷计算的方法；讨论了工厂功率损耗和电能损耗；详细地论述了全厂负荷计算的步骤，并重点讨论了功率因数对供配电系损耗；详细地论述了全厂负荷计算的步骤，并重点讨论了功率因数对供配电系统的影响及怎样进行无功补偿。统的影响及怎样进行无功补偿。 1负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。按照时间单位的负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。按照时间单位的不同，可画成日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线以时间先后绘制，而年持不同，可画成日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线以时间先后绘制，而年持续负荷曲线以负荷的大小为序绘制，要求掌握两者的区别。续负荷曲线以负荷的大小为序绘制，要求掌握两者的区别。 2与负荷曲线有关的物理量有年最大负荷、年最大负荷利用小时、计算负与负荷曲线有关的物理量有年最大负荷、年最大负荷利用小时、计算负荷、平均负荷和负荷系数等。年最大负荷利用小时用以反映工厂的负荷是否均荷、平均负荷和负荷系数等。年最大负荷利用小时用以反映工厂的负荷是否均匀；年平均负荷是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值；要求能分清这些匀；年平均负荷是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值；要求能分清这些物理量各自的物理涵义。物理量各自的物理涵义。 3确定负荷计算的方法有多种，本章介绍了需要系数法、二项式法和单相确定负荷计算的方法有多种，本章介绍了需要系数法、二项式法和单相负荷的计算，需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷；二项式法适负荷的计算，需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷；二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷；每个工厂都不用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷；每个工厂都不可避免的有单相负荷，故单相负荷的计算也很重要。要求能用这些计算方法进可避免的有单相负荷，故单相负荷的计算也很重要。要求能用这些计算方法进行负荷计算。行负荷计算。小结小结 4 4在电流流过工厂供配电线路和变压器时，势必要引起功率和电能损耗。在电流流过工厂供配电线路和变压器时，势必要引起功率和电能损耗。故在进行全厂负荷计算时，应计入这部分损耗。本章也讲述线路和变压器的故在进行全厂负荷计算时，应计入这部分损耗。本章也讲述线路和变压器的功率损耗和电能损耗的计算方法。功率损耗和电能损耗的计算方法。 5 5进行全厂负荷计算时，通常采用需要系数法逐级进行计算，重点掌握进行全厂负荷计算时，通常采用需要系数法逐级进行计算，重点掌握逐级法。逐级法。 6 6功率因数太低对电力系统有不良影响，所以要提高功率因数。提高功功率因数太低对电力系统有不良影响，所以要提高功率因数。提高功率因数的方法是首先提高自然功率因数然后进行人工补偿率因数的方法是首先提高自然功率因数然后进行人工补偿, ,其中人工补偿最常其中人工补偿最常用的是并联电容器补偿。要求能熟练计算补偿容量，掌握电容器的装设。用的是并联电容器补偿。要求能熟练计算补偿容量，掌握电容器的装设。 7 7尖峰电流是指单台或多台用电设备持续尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1 12 2秒的短时最大负荷电流。秒的短时最大负荷电流。计算尖峰电流的目的是用在选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置、计算尖峰电流的目的是用在选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自启动条件等。计算电压波动及检验电动机自启动条件等。 小结小结