第2章、工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷及其計算1、主要內(nèi)容：2.1、工業(yè)電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線*2.2、三相用電設(shè)備組的計算負(fù)荷確定*2.3、單相用電設(shè)備組的計算負(fù)荷確定2.4、工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計算及系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗2.5、尖峰電流的計算2、學(xué)習(xí)目的：為了使供電工作達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的要求，必須需要了解電力負(fù)荷的性質(zhì)及其計算。2.1、工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線2.1.1工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷的分級1、電力負(fù)荷：用電設(shè)備所消耗的功率或者線路中流過的電流或者功率；——(反映數(shù)值KA/KVA)

耗用電能的用電設(shè)備和用戶?！?反映性質(zhì))2、按照電力負(fù)荷對其供電可靠性及中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或者影響的程度，將工業(yè)企業(yè)的電力負(fù)荷分成三級：一級負(fù)荷二級負(fù)荷三級負(fù)荷1)、一級負(fù)荷：重要負(fù)荷，無論正常運(yùn)行還是發(fā)生事故時，都應(yīng)保持連續(xù)供電。解決方案：兩個獨(dú)立的電源供電。特殊重要的又稱為保安負(fù)荷（應(yīng)急電源）。2)、二級負(fù)荷：重要負(fù)荷，占很大的比例。它能做到不致中斷供電，或者中斷后能迅速恢復(fù)供電。解決方案：兩回線路供電，供電變壓器也應(yīng)由兩臺。舉例：3)、三級負(fù)荷：所有不屬于一級和二級的負(fù)荷的電能用戶。允許長時間停電，一般有單回線路供電。

在工業(yè)企業(yè)中，一級二級負(fù)荷占的比重較大(60%--80%)，即使短時停電造成的損失一般都很可觀。掌握了工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷分級以及其對供電的要求后，在設(shè)計新建企業(yè)的供電系統(tǒng)時，可以按照實(shí)際情況進(jìn)行方案的擬定和分析比較，是確定供電方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最合理。2.1.2工業(yè)企業(yè)用電設(shè)備的工作制

在工業(yè)企業(yè)中，電能廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、電解、電熱、電焊等，其運(yùn)行工作制不同。為了取得較準(zhǔn)確的電力負(fù)荷數(shù)據(jù)，以便正確的選擇供電系統(tǒng)的線路以及供電元件，必須將用電設(shè)備按工作制進(jìn)行分類。按照發(fā)熱情況分成3類：1、連續(xù)工作制；

2、短時工作制；3、反復(fù)短時工作制。

1、連續(xù)工作制：在規(guī)定的環(huán)境溫度下長期連續(xù)運(yùn)行的電器設(shè)備，特點(diǎn)是負(fù)荷比較穩(wěn)定。連續(xù)工作發(fā)熱使其溫度達(dá)到穩(wěn)定溫度，任何部分產(chǎn)生的溫度和溫升均應(yīng)不超過最高允許值。例子：通風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮空氣機(jī)，電動發(fā)動機(jī)，電爐，運(yùn)輸設(shè)備，照明設(shè)備等。OtP

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2、短時工作制：工作時間較短，而停歇時間相當(dāng)長的用電設(shè)備。特點(diǎn)是工作溫度達(dá)不到穩(wěn)定溫度，停歇時溫度可降到環(huán)境溫度。例子：機(jī)床上的進(jìn)給電動機(jī)，水閘電動機(jī)，脈沖閥門等OtP

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3、反復(fù)短時工作制：時而工作，時而停歇，反復(fù)運(yùn)行的設(shè)備，工作周期一般不超過10min。特點(diǎn)是工作時其溫度達(dá)不到穩(wěn)定溫度，停歇時其溫度也降不到環(huán)境溫度。負(fù)荷持續(xù)率/暫態(tài)率：T為工作周期，t為一個工作周期內(nèi)的工作時間，t0為一個工作周期內(nèi)的非工作時間。國標(biāo)規(guī)定電氣設(shè)備的額定周期為10min。例子：提升機(jī)，高爐卷揚(yáng)機(jī)，各類型的吊車，電焊機(jī)，起重機(jī)。（一般屬于系統(tǒng)的不良用戶）。OtP

PLtWtSsHL2.1.3工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷1、負(fù)荷曲線指某一段時間內(nèi)負(fù)荷隨時間而變化的規(guī)律，反映了用戶的用電特 點(diǎn)和功率大小。 負(fù)荷曲線的名稱和特征由三組詞來限定： A、功率性質(zhì)：有功與無功； B、時間段：年、月、日、工作班； C、計量地/設(shè)備名：發(fā)電廠，變電所，電力線路、工業(yè)企業(yè)、車間、某類設(shè)備。 負(fù)荷曲線的功能：直觀地了解符合變動的情況。尖峰負(fù)荷，最大負(fù)荷負(fù)荷低谷，最小負(fù)荷半小時最大負(fù)荷P30Q30，S30Pav，Qav，Iav年負(fù)荷曲線1年負(fù)荷荷曲線線22、與與負(fù)荷荷曲線線相關(guān)關(guān)的物物理量量(1)、年年最大大負(fù)荷荷（P30Pmax）：全年中中負(fù)荷荷最大大的工工作日日內(nèi)消消耗電電能最最大的的半小小時的的平均均功率率。(2)、、年年最最大大負(fù)負(fù)荷荷利利用用小小時時:Tmax=Wa/Pmax=Wa/P30Wa為全全年年消消耗耗的的電電能能，，反映映了了負(fù)負(fù)荷荷的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性，，與與工工廠廠的的生生產(chǎn)產(chǎn)班班制制明明顯顯相相關(guān)關(guān)。。越越大大越越平平穩(wěn)穩(wěn)(3)、、平平均均負(fù)負(fù)荷荷：：電電力力負(fù)負(fù)荷荷在在一一定定時時間間t內(nèi)消消耗耗功功率率的的平平均均值值Pav=Wt/t年平平均均負(fù)負(fù)荷荷：：Pav=Wa/8760(4)、、負(fù)負(fù)荷荷系系數(shù)數(shù):平平均均負(fù)負(fù)荷荷與與最最大大負(fù)負(fù)荷荷的的比比值值，，又又稱稱負(fù)負(fù)荷荷率率，，表表明明負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線不不平平坦坦的的程程度度，，也也就就是是負(fù)負(fù)荷荷變變動動的的情情況況。。KL=Pav/Pmax反映映負(fù)負(fù)荷荷變變動動的的程程度度。。設(shè)備備的的負(fù)負(fù)荷荷系系數(shù)數(shù)：：設(shè)設(shè)備備的的輸輸出出功功率率Pout和設(shè)設(shè)備備額額定定容容量量PN的比比值值。。KL=Pout/PN3、、計計算算負(fù)負(fù)荷荷概念念：：通通過過負(fù)負(fù)荷荷的的統(tǒng)計計計計算算求出出的的、、用用來來按發(fā)發(fā)熱熱條條件件選擇擇供供電電系統(tǒng)統(tǒng)中中各各元元件件的的負(fù)負(fù)荷荷值值；；熱慣慣性性與與發(fā)發(fā)熱熱的的3τ原則則；；計算算負(fù)負(fù)荷荷的的表表示示：：P30，Q30，S30，I30計算算負(fù)負(fù)荷荷是是供供電電設(shè)設(shè)計計計計算算的的基基本本依依據(jù)據(jù)，，關(guān)關(guān)系系到到電電器器設(shè)設(shè)備備的的選選型型和導(dǎo)導(dǎo)線線的的選選擇擇。。目標(biāo)標(biāo)：：選選擇擇合合適適的的元元件件，，滿滿足足電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的可可靠靠運(yùn)運(yùn)行行的的要要求求。。確定定計計算算負(fù)負(fù)荷荷的的方方法法：：需要要系系數(shù)數(shù)法法，二二項項式式法法。。2.2、、三三相相用用電電設(shè)設(shè)備備組組的的設(shè)設(shè)備備容容量量2.2.1、、設(shè)設(shè)備備容容量量★區(qū)區(qū)別別““額額定定功功率率””在確確定定用用電電設(shè)設(shè)備備組組的的額額定定容容量量時時，，不不能能將將各各設(shè)設(shè)備備上上的的額額定定容容量簡簡單單相相加加，，而而必須須換換算算成成同同一一工工作作制制下下的的額額定定功功率率，然然后后才能能相相加加。。在在統(tǒng)統(tǒng)一一規(guī)規(guī)定定的的工工作作制制下下的的““額額定定功功率率””成成為為設(shè)備備容容量，用用Pe表示示。。換算算的的依依據(jù)據(jù)是是等價價的的發(fā)發(fā)熱熱條條件件；；即即將將某某一一工工作作制制下下的的發(fā)發(fā)熱熱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換到到另另一一工工作作制制下下的的發(fā)發(fā)熱熱時時對對應(yīng)應(yīng)的的功功率率消消耗耗。。2.2.2設(shè)設(shè)備備容容量量的的確確定定(單個個三三相相設(shè)設(shè)備備)(根據(jù)據(jù)工工作作制制的的不不同同分分別別確確定定)1、、連連續(xù)續(xù)工工作作制制和和短短時時工工作作制制的的設(shè)設(shè)備備容容量量:★照明設(shè)備分情況討論：A、不用鎮(zhèn)流器：B、用鎮(zhèn)流器C、按比功率法進(jìn)行估算p0為比功率率，即建建筑物單單位面積積照明光光源的安安裝功率率；A為建筑物物的面積積；2、反復(fù)短時時工作制制的設(shè)備備容量反復(fù)短時時工作制制的設(shè)備備容量是是將某負(fù)荷持持續(xù)率的的銘牌額額定功率換算算成到統(tǒng)統(tǒng)一的負(fù)負(fù)荷持續(xù)續(xù)率下的的功率，這種換換算是按按同一周期內(nèi)相相同發(fā)熱熱條件進(jìn)進(jìn)行的。。按照發(fā)熱熱條件的的等價進(jìn)進(jìn)行推導(dǎo)導(dǎo)：1)電焊機(jī)和和電焊裝裝置：ε=ε100=100%例：已知電焊焊機(jī)變壓壓器：SN=42kVA，εN=60%，，求：該變壓器器的Pe解：2)起重機(jī)(吊車電動動機(jī))：ε=ε25=25%例：已知某10t的橋式吊吊車一臺臺，：PN=39.6kW，εN=40%，求：該吊車的的Pe解：2.3、、電力負(fù)負(fù)荷的實(shí)實(shí)用計算算方法2.3.1需需要系數(shù)數(shù)法概念：在進(jìn)行電電力負(fù)荷荷計算時時，一般般將車間間內(nèi)多臺臺用電設(shè)設(shè)備按其工作作特點(diǎn)分分組，即把負(fù)荷曲線線圖形特特征相近近的歸成一一個設(shè)備組，，對每組組設(shè)備選用合適適的需要要系數(shù)，計算出出每組用用電設(shè)備的計算算負(fù)荷，，然后由由各組計計算負(fù)荷荷求出總總的計算算負(fù)荷。。Pe,i分組查表：Kd某一組的計算負(fù)荷某一組的計算負(fù)荷……K∑p，K∑q總計算負(fù)荷1、用電設(shè)設(shè)備組的的計算負(fù)負(fù)荷需求系數(shù)數(shù)：按需要系系數(shù)法確確定三相相用電設(shè)設(shè)備組計計算負(fù)負(fù)荷的基基本公式式2、單臺用用電設(shè)備備的計算算負(fù)荷Kd一般是按按照車間間范圍內(nèi)內(nèi)設(shè)備臺臺數(shù)較多多的情況況來確定定的。但是對于于計算干干線或者者支線上上用電設(shè)設(shè)備只有1—2臺設(shè)備時，那么么：例：有一臺橋橋式吊車車，在負(fù)負(fù)荷持續(xù)續(xù)率為40%的條件下下，其額定功率率為39.6kW，其額定定負(fù)載下下的效率率為0.8，功率因因子為0.5，試求該該電動力力機(jī)供電電線路的的支線的的計算負(fù)負(fù)荷解：Pe=P30=Q30=

S30=

I30=？多組用電設(shè)備的的最大負(fù)荷荷不一定同時時出現(xiàn)，所以結(jié)合合實(shí)際情況況對其有功功負(fù)荷和無無功負(fù)荷分分別計入一一個同時系系數(shù)（綜合合系數(shù)）K∑p和K∑q對于車間干干線：K∑p=0.85---0.95；K∑q=0.9---0.97。對于低壓母母線：1)、各組計算算負(fù)荷直接接加：K∑p=0.8---0.9；K∑q=0.85---0.95。2)、有車間干干線計算負(fù)負(fù)荷直接加加：K∑p=0.9---0.95；K∑q=0.93---0.97。3、多組用電電設(shè)備計算算則：注意：視在計算算負(fù)荷和電電流的計算算不能用各組的視視在負(fù)荷或或計算電流流直接相加加而得。2.3.2二項式系系數(shù)法略（P38）不平衡判定定界限：單單相設(shè)備的的總?cè)萘渴鞘欠癯^三三相設(shè)備總總?cè)萘康?5%。計算：計算目標(biāo)：：等效三相相設(shè)備負(fù)荷荷。在三相負(fù)荷荷不對稱，，就應(yīng)以最大負(fù)荷相相有功的3倍作為等效三相有有功負(fù)荷進(jìn)行計算算。A、單相設(shè)備備接相電壓壓：Pe=3Max{Pe，mph,x},x=A,B,C。/Pe=3Pe，mphB、單相設(shè)備備接線電壓壓：Pe=Max{Pe，ph,x},x=A,B,C。/Pe=Pe，ph,Pe1，ph

Pe1,mph,APe2,mph,A+A相：B相：C相：…………………………Pe=3Max{Pe,mph,x}2.3.3、不對稱單單相負(fù)荷的的設(shè)備容量量C、單相設(shè)備備分別接線線電壓和相相電壓：所有設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)一換算成成相電壓下下的設(shè)備容容量分相計算各各相的設(shè)備備容量和計計算負(fù)荷取最大相的的3倍P42表2-3相間負(fù)荷換換算為相負(fù)負(fù)荷的功率換算系系數(shù)P42例2-52.4、供供電系統(tǒng)的的功率損耗耗和電能損損耗A、功率損耗耗示意圖:2.4.1供電系統(tǒng)的的功率損耗耗B、功率損耗耗計算:B1.1、線路有功功功率損耗耗：線路電電阻所產(chǎn)生生的損耗。。B1.2、線路無功功功率損耗耗：線路電電抗所產(chǎn)生生的損耗。。提示：a、線路的電電路和電抗抗參數(shù)可查查標(biāo)準(zhǔn)表格格可以得到到；b、計算的單單位需特別別注意，常常用單位：：kW,kvar,kVA.線路損耗算算例：試計算從供供電系統(tǒng)的的某地區(qū)變變壓所到一一個企業(yè)總總降壓變電電所的35kV的送電線路路的有功功功率損耗和和無功功率率損耗。已已知該線路路長度為12km,采用鋼芯鋁鋁線LGJ-70，導(dǎo)線幾何何距離為2.5m，輸送計算算負(fù)荷S30=4917kVA。解：查表的的：LGJ-70的R0=0.46Ω/km；當(dāng)幾何距距離為2.5m時，X0=0.397Ω/km。則該線路的的有功功率率損耗為：：則該線路的的無功功率率損耗為：：B2.1、變壓器器的有功功功率損損耗：B2.2、變壓器器的無功功功率損損耗：鐵損ΔPFe：變壓器器鑄刺痛痛宰鐵心心中產(chǎn)生生的有功功功率，，通過空空載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測定；；與外外加的電電壓及頻頻率有關(guān)關(guān)，與負(fù)負(fù)荷無關(guān)關(guān)。銅損ΔPCu：編號壓壓器負(fù)荷荷電流在在一次、、二次繞繞組的電電阻中所所產(chǎn)生的的有功損損耗，通通過短路路實(shí)驗(yàn)測測定；與與負(fù)荷電電流的平平方成正正比。β=S30/SN變壓器的的負(fù)荷率率?？蛰d無功功功率損損耗ΔQ0：變壓器器空載時時，由產(chǎn)產(chǎn)生主磁磁通的勵勵磁電流流造成。。通過空空載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測定；；只與與繞組電電壓有關(guān)關(guān)，與負(fù)負(fù)荷無關(guān)關(guān)。負(fù)載無功功功率損損耗：變變壓器空空載時，，由產(chǎn)生生主磁通通的勵磁磁電流造造成。通通過空載載實(shí)驗(yàn)測測定；；只與繞繞組電壓壓有關(guān)，，與負(fù)荷荷無關(guān)。。B2.2、變壓器器的無功功功率損損耗：空載無功功功率損損耗ΔQ0：變壓器器空載時時，由產(chǎn)產(chǎn)生主磁磁通的勵勵磁電流流造成。。通過空空載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測定；；只與與繞組電電壓有關(guān)關(guān)，與負(fù)負(fù)荷無關(guān)關(guān)。負(fù)載無功功功率損損耗：負(fù)負(fù)荷電流流在變壓壓器一次次、二次次繞線組組電抗上上產(chǎn)生的的無功功功率。通通過短路路實(shí)驗(yàn)測測定；；與繞組組有關(guān)。。所以，變變壓器的的無功功功率損耗耗：變壓器功功率損耗耗的算例例已知某車車間選選用變壓壓器的型型號為SJL1-1000/10，10/0.4kV。其技術(shù)術(shù)數(shù)據(jù)為為：空載載損耗為為2.0kW，短路電電壓百分分比為4.5，空載電電流百分分比為1.7。已知該該變壓器器的計算算負(fù)荷為為：P30=596kW,Q30=530kvar,S30≈800kVA。試計算算該車間間變壓器器的有功功損耗和和無功損損耗。解：變壓壓器的負(fù)負(fù)荷率β=S30/SN=800/1000=0.8；變壓器的的有功損損耗為：：ΔPT≈ΔP0+ΔPkβ2=2.0+13.7×0.82=10.8(kW)變壓器的的無功損損耗為：：ΔQT≈SN(I0%/100+Uk%/100×β2)=1000×[1.7/100+4.5/100×(0.8)2]=45.8(kvar)2.4.1供電系統(tǒng)統(tǒng)的電能能損耗線路電能能損耗：：鐵損：變壓器電電能損耗耗：銅損：其中：2.5、、工業(yè)企企業(yè)負(fù)荷計算算一、目的的：1、向當(dāng)?shù)氐毓╇姴坎块T申請請用電2、企業(yè)變變配電所所(站)電氣設(shè)備備和導(dǎo)線線的選型型二、負(fù)荷荷計算的的方法：：1、逐級計計算法2、需要系系數(shù)法3、估算法法2.5.1按逐逐級計算算法確定定企業(yè)計計算負(fù)荷荷1、定義：：根據(jù)企企業(yè)的供供電系統(tǒng)統(tǒng)圖，從從用電設(shè)設(shè)備端開開始，朝朝電源方方向逐級級計算，，最后求求出車間間/企業(yè)總的的計算負(fù)負(fù)荷。2、車間總總計算負(fù)負(fù)荷的計計算步驟驟：計算每臺臺用電設(shè)設(shè)備的計計算負(fù)荷荷P30(7);2)按工作制制相似的的用電設(shè)設(shè)備分組組，求出出計算負(fù)負(fù)荷P30(6);3)低壓母線線上所有有低壓配配電線路路計算負(fù)負(fù)荷之和和，再乘乘以一個個同時系系數(shù)，求求出計算算負(fù)荷P30(5);4)車間變電電所低壓壓側(cè)計算算負(fù)荷P30(5)，加上低低壓配電電線路上上的功率率損耗，，求出車車間變電電所低壓壓側(cè)計算算負(fù)荷P30(4)；5)匯總車間間降壓變變電所各各出線的的計算負(fù)負(fù)荷，乘乘以一個個同時系系數(shù)，得得到變電電所低壓壓母線上上的計算算負(fù)荷P30(3)；車間降壓壓變電所所低壓母母線上的的計算負(fù)負(fù)荷，加加上車間間降壓變變電所變變壓器耗耗損，加加上高壓壓配電線線路上的的功率損損耗，求求得車間間總計算算負(fù)荷P30(2)。P30(7)或者：計算每臺臺用電設(shè)設(shè)備的計計算負(fù)荷荷P30(1);2)按工作制制相似的的用電設(shè)設(shè)備分組組，求出出計算負(fù)負(fù)荷P30(2);3)低壓母線線上所有有低壓配配電線路路計算負(fù)負(fù)荷之和和，再乘乘以一個個同時系系數(shù)，求求出計算算負(fù)荷P30(3);4)車間變電電所低壓壓側(cè)計算算負(fù)荷P30(3)，加上車車間變壓壓器的功功率損耗耗，求出出車間變變電所高高壓側(cè)計計算負(fù)荷荷P30(4)；5)P30(4)加上高壓壓供電線線路損耗耗，求出出總降壓壓變壓所所各出線線的計算算負(fù)荷P30(5)；6)匯總總總總降降壓壓變變電電所所各各出出線線的的計計算算負(fù)負(fù)荷荷，，乘乘以以一一個個同同時時系系數(shù)數(shù)，，得得到到變變電電所所低低壓壓母母線線上上的的計計算算負(fù)負(fù)荷荷P30(6)；7)總降降壓壓變變電電所所低低壓壓母母線線上上的的計計算算負(fù)負(fù)荷荷，，加加上上總總降降壓壓變變電電所所變變壓壓器器耗耗損損，，求求得得企企業(yè)業(yè)總總計計算算負(fù)負(fù)荷荷P30(7)。2.5.2按需需要要系系數(shù)數(shù)法法確確定定企企業(yè)業(yè)計計算算負(fù)負(fù)荷荷首先先將將企企業(yè)業(yè)用用電電設(shè)設(shè)備備容容量量Pe乘以以一一個個需需要要系系數(shù)數(shù)Kd，就得得到到了了用用功功計計算算負(fù)負(fù)荷荷P30。然后后根根據(jù)據(jù)企企業(yè)業(yè)的的功功率率因因數(shù)數(shù)，，分分別別求求出出無無功功計計算算負(fù)負(fù)荷荷Q30、視視在在計計算算負(fù)負(fù)荷荷S30，計計算算電電流流I302.5.3按按估算算法法確定定企企業(yè)業(yè)計計算算負(fù)負(fù)荷荷Wa為企企業(yè)業(yè)全全年年電電能能需需求求量量。。①、單單位位產(chǎn)產(chǎn)品品耗耗電電量量法法：：Wa=A·aA為年年產(chǎn)產(chǎn)量量；；a為單單位位產(chǎn)產(chǎn)品品耗耗電電量量。。②、單單位位產(chǎn)產(chǎn)值值耗耗電電量量法法：：Wa=B·bB為企企業(yè)業(yè)年年產(chǎn)產(chǎn)值值，，b為單單位位產(chǎn)產(chǎn)值值耗耗電電量量。。2.6、、尖尖峰峰電電流流的的計計算算2.6.1尖尖峰峰電電流流用電電設(shè)設(shè)備備持持續(xù)續(xù)1---2秒秒的的短短時時