第2章

電力負(fù)荷計算及功率因數(shù)賠償

C:/Documents%20and%20Settings/Administrator/Local%20Settings/Temp/%E7%9B%AE%E5%BD%95.ppt%232.%20%E5%B9%BB%E7%81%AF%E7%89%87%202第1頁電力負(fù)荷分類負(fù)荷計算目標(biāo)及意義供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗用戶負(fù)荷計算尖峰電流及其計算本章小結(jié)習(xí)題與思索題本章內(nèi)容第2頁電力負(fù)荷分類一、電力負(fù)荷分類電力負(fù)荷按用途分，有照明負(fù)荷和動力負(fù)荷，前者為單相負(fù)荷，在三相系統(tǒng)中極難到達(dá)平衡；后者普通可視為平衡負(fù)荷。按行業(yè)分，有工業(yè)負(fù)荷、非工業(yè)負(fù)荷和居民生活負(fù)荷等。工廠用電設(shè)備，按其工作制(duty-type)可分以下3類。本章首先簡單介紹工廠電力負(fù)荷分級及相關(guān)概念，然后著重講述用電設(shè)備組計算負(fù)荷和工廠計算負(fù)荷確實(shí)定方法，電力系統(tǒng)功率損耗與電能損耗計算，尖峰電流及其計算方法，最終講述功率因數(shù)確實(shí)定及賠償。本章內(nèi)容是工廠供電系統(tǒng)運(yùn)行分析和設(shè)計計算基礎(chǔ)。

第3頁(1)連續(xù)運(yùn)行工作制(continuousrunningduty-type)是指工作時間較長，連續(xù)運(yùn)行用電設(shè)備，絕大多數(shù)用電設(shè)備都屬于這類工作制。即這類工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時間長到足以使之到達(dá)熱平衡狀態(tài)，如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電動機(jī)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。機(jī)床電動機(jī)負(fù)荷，普通變動較大，但其主電動機(jī)普通也是連續(xù)運(yùn)行。(2)短時運(yùn)行工作制(short-timeduty-type)是指工作時間很短，停歇時間相當(dāng)長用電設(shè)備工作制。這類工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行時間短(短于到達(dá)熱平衡所需時間)，而停歇時間長(長到足以使設(shè)備溫度冷卻到周圍介質(zhì)溫度)，如機(jī)床上一些輔助電動機(jī)(比如進(jìn)給電動機(jī))、控制閘門電動機(jī)等。這類設(shè)備數(shù)量極少，求計算負(fù)荷普通不考慮短時運(yùn)行工作制用電設(shè)備。

電力負(fù)荷分類第4頁(3)斷續(xù)周期工作制(intermittentperiodicduty-type)是指有規(guī)律，時而工作，時而停歇，重復(fù)運(yùn)行用電設(shè)備工作制，其工作周期普通不超出10min，不論工作或停歇，均不足以使設(shè)備到達(dá)熱平衡。如電焊機(jī)和吊車電動機(jī)、電焊用變壓器等。斷續(xù)周期工作制設(shè)備，可用“負(fù)荷連續(xù)率”(dutycycle，又稱暫載率)來表示其工作特征。負(fù)荷連續(xù)率為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期百分比值，用表示，即

(2-1)式中——工作周期； ——工作周期內(nèi)工作時間； ——工作周期內(nèi)停歇時間。def電力負(fù)荷分類第5頁斷續(xù)周期工作制設(shè)備額定容量(銘牌功率)，是對應(yīng)于某一標(biāo)稱負(fù)荷連續(xù)率。假如實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷連續(xù)率，則實(shí)際容量應(yīng)按同一周期內(nèi)等效發(fā)燒條件進(jìn)行換算。因為電流經(jīng)過電阻設(shè)備在時間內(nèi)產(chǎn)生熱量為，所以在設(shè)備產(chǎn)生相同熱量條件下，；而在同一電壓下，設(shè)備容量；又由式(2-1)知，同一周期負(fù)荷連續(xù)率。所以，即設(shè)備容量與負(fù)荷連續(xù)率平方根值成反比。由此可知，假如設(shè)備在下容量為，則換算到實(shí)際下容量為

(2-2)電力負(fù)荷分類第6頁進(jìn)行電力設(shè)計基本原始資料是用電部門提供用電設(shè)備安裝容量。這些用電設(shè)備品種多，數(shù)量大，工作情況復(fù)雜。怎樣依據(jù)這些資料正確預(yù)計所需電力和電量是一個非常主要問題。預(yù)計準(zhǔn)確程度，影響電力設(shè)計質(zhì)量，如估算過高，將增加供電設(shè)備容量，使供配電系統(tǒng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加早期投資和運(yùn)行管理工作量；而估算過低，又會使供配電系統(tǒng)投入運(yùn)行后，供電系統(tǒng)線路和電氣設(shè)備因為負(fù)擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而過熱，加速絕緣老化速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行。求計算負(fù)荷工作稱為負(fù)荷計算。計算負(fù)荷是依據(jù)已知用電設(shè)備安裝容量確定、預(yù)期不變最大假想負(fù)荷。這個負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇供配電系統(tǒng)供電線路導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等額定參數(shù)依據(jù)，所以非常主要。負(fù)荷計算目標(biāo)及意義第7頁一、負(fù)荷及負(fù)荷曲線負(fù)荷計算目標(biāo)及意義1.電力負(fù)荷分級及對供電電源要求電力負(fù)荷(electricpowerload)又稱電力負(fù)載，有兩種含義：一個是指耗用電能用電設(shè)備或用戶，如說主要負(fù)荷、普通負(fù)荷、動力負(fù)荷、照明負(fù)荷等；另一個是指用電設(shè)備或用戶耗用功率或電流大小，如說輕負(fù)荷(輕載)、重負(fù)荷(重載)、空負(fù)荷(空載)、滿負(fù)荷(滿載)等。電力負(fù)荷詳細(xì)含義視詳細(xì)情況而定。1)電力負(fù)荷分級電力負(fù)荷，按GB50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》要求，依據(jù)其對供電可靠性要求及中止供電造成損失或影響程度分為3級：(1)一級負(fù)荷(firstorderload)。符合以下情況之一時，應(yīng)為一級負(fù)荷：中止供電將造成人身傷亡時；中止供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時，比如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用主要原料生產(chǎn)產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等；中止供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義用電單位正常工作，比如主要交通樞紐、主要通信樞紐、主要賓館、大型體育場館、經(jīng)慣用于國際活動大量人員集中公共場所等用電單位中主要電力負(fù)荷。第8頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義在一級負(fù)荷中，當(dāng)中止供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況負(fù)荷，以及尤其主要場所不允許中止供電負(fù)荷，應(yīng)視為尤其主要負(fù)荷。(2)二級負(fù)荷(secondorderload)。符合以下情況之一時，應(yīng)為二級負(fù)荷：中止供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時，比如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等；中止供電將影響主要用電單位正常工作，比如交通樞紐、通信樞紐等用電單位中主要電力負(fù)荷以及中止供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中主要公共場所秩序混亂時。(3)三級負(fù)荷(thirdorderload)。三級負(fù)荷為普通電力負(fù)荷，全部不屬于上述一、二級負(fù)荷者均屬三級負(fù)荷。2)各級電力負(fù)荷對供電電源要求(1)一級負(fù)荷對供電電源要求。對于一級負(fù)荷必須考慮有兩路獨(dú)立電源供電，在發(fā)生事故時，在繼電保護(hù)裝置正確動作情況下，兩路電源不會同時丟失或失去一路電源，在允許時間內(nèi)第二路電源自動投入。第9頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義 一級負(fù)荷中尤其主要負(fù)荷，除上述兩路電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為確保對尤其主要負(fù)荷供電，禁止將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。慣用應(yīng)急電源可使用以下幾個電源：獨(dú)立于正常電源發(fā)電機(jī)組；供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源專門饋電線路；蓄電池；干電池。(2)二級負(fù)荷對供電電源要求。二級負(fù)荷也要求有兩路獨(dú)立電源供電，當(dāng)工作電源失去時，由運(yùn)行人員手動操作投入備用電源。供電變壓器也應(yīng)有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時，二級負(fù)荷可由一回路6kV及以上專用架空線路供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時，較之電纜線路發(fā)生故障時易于發(fā)覺且易于檢驗和修復(fù)。當(dāng)采取電纜線路時，必須采取兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承受全部二級負(fù)荷。(3)三級負(fù)荷對供電電源要求。因為三級負(fù)荷為不主要普通負(fù)荷，所以它對供電電源無特殊要求。第10頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義二、負(fù)荷曲線概念負(fù)荷曲線(loadcurve)是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況一個圖形，它反應(yīng)了用戶用電特點(diǎn)和規(guī)律。負(fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)系上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷(有功功率或無功功率)，橫坐標(biāo)表示對應(yīng)時間(普通以小時為單位)。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分，有工廠、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。按負(fù)荷性質(zhì)分，有有功和無功負(fù)荷曲線。按所表示負(fù)荷變動時間分，有年、月、日或工作班負(fù)荷曲線。1)日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線表示負(fù)荷在一晝夜間(0h～24h)改變情況，圖2.1是一班制工廠日有功負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線可用測量方法繪制。繪制方法以下。(1)以某個檢測點(diǎn)為參考點(diǎn)，在24h中各個時刻統(tǒng)計有功功率表讀數(shù)，逐點(diǎn)繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線，見圖2.1(a)；第11頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義

(2)經(jīng)過接在供電線路上電度表，每隔一定時間間隔(普通為半小時)將其讀數(shù)統(tǒng)計下來，求出半小時平均功率，再依次將這些點(diǎn)畫在坐標(biāo)上，把這些點(diǎn)連成階梯狀成梯形負(fù)荷曲線，如圖2.1(b)所表示。 為便于計算，負(fù)荷曲線多繪成梯形，橫坐標(biāo)普通按半小時分格，方便確定“半小時最大負(fù)荷”(將在后面介紹)。當(dāng)然，其時間間隔取得越短，曲線越能反應(yīng)負(fù)荷實(shí)際改變情況。日負(fù)荷曲線與橫坐標(biāo)所包圍面積代表全日所消耗電能。(a)折線形負(fù)荷曲線(b)梯形負(fù)荷曲線圖2.1日有功負(fù)荷曲線

第12頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義2)年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線，通常繪成負(fù)荷連續(xù)時間曲線(loaddurationcurve)，按負(fù)荷大小依次排列，如圖2.2(c)所表示，整年按8760h計。(a)夏日負(fù)荷曲線(b)冬日負(fù)荷曲線(c)年負(fù)荷連續(xù)時間曲線圖2.2年負(fù)荷連續(xù)時間曲線繪制第13頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義

上述年負(fù)荷曲線，依據(jù)其一年中含有代表性夏日負(fù)荷曲線(圖2.2(a)所表示)和冬日負(fù)荷曲線(圖2.2(b)所表示)來繪制。其夏日和冬日在整年中所占天數(shù)，應(yīng)視當(dāng)?shù)氐乩砦恢煤蜌鉁厍闆r而定。比如在我國北方，可近似地認(rèn)為夏日165天，冬日200天；而在我國南方，則可近似地認(rèn)為夏日200天，冬日165天。假設(shè)繪制南方某廠年負(fù)荷曲線(圖2.2(c)所表示)，其中在年負(fù)荷曲線上所占時間，在年負(fù)荷曲線上所占時間， 其余類推。 年負(fù)荷曲線另一個形式，是按整年每日最大負(fù)荷(通常取每日最大負(fù)荷半小時平均值)繪制，稱為年每日最大負(fù)荷曲線，如圖2.3所表示。橫坐標(biāo)依次以整年12個月日期來分格。這種年最大負(fù)荷曲線，能夠用來確定擁有多臺電力變壓器變電所在一年內(nèi)不一樣時期宜于投入幾臺運(yùn)行，即所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以降低電能損耗，提升供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。 年負(fù)荷曲線另一個形式，是按整年每日最大負(fù)荷(通常取每日最大負(fù)荷半小時平均值)繪制，稱為年每日最大負(fù)荷曲線，如圖2.3所表示。橫坐標(biāo)依次以整年12個月日期來分格。這種年最大負(fù)荷曲線，能夠用來確定擁有多臺電力變壓器變電所在一年內(nèi)不一樣時期宜于投入幾臺運(yùn)行，即所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以降低電能損耗，提升供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。第14頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義

從各種負(fù)荷曲線上，能夠直觀地了解電力負(fù)荷變動情況。經(jīng)過對負(fù)荷曲線分析，能夠更深入地掌握負(fù)荷變動規(guī)律，并可從中取得一些對設(shè)計和運(yùn)行有用資料。所以了解負(fù)荷曲線對于從事供配電系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行人員來說，都是很必要。圖2.3年每日最大負(fù)荷曲線 注意：日負(fù)荷曲線是按時間先后繪制，而年負(fù)荷曲線是按負(fù)荷大小和累積時間繪制。第15頁3.與負(fù)荷曲線和負(fù)荷計算相關(guān)物理量分析負(fù)荷曲線能夠了解負(fù)荷改變規(guī)律。對供電設(shè)計人員來說，可從中取得一些對設(shè)計有用資料；對運(yùn)行人員來說，可合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備用電時間，降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”方法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而到達(dá)節(jié)電效果。1)年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(1)年最大負(fù)荷(annualmaximumload)：整年中負(fù)荷最大工作班內(nèi)(該工作班最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)，而是在負(fù)荷最大月份內(nèi)最少出現(xiàn)過2次～3次)消耗電能最大半小時平均功率。所以年最大負(fù)荷也稱為半小時最大負(fù)荷。(2)年最大負(fù)荷利用小時(utilizationhoursofannualmaximumload)：假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷(或)連續(xù)運(yùn)行時，在時間內(nèi)電力負(fù)荷所消耗電能恰好等于該電力負(fù)荷整年實(shí)際消耗電能，如圖2.4所表示。所以，年最大負(fù)荷利用小時是一個假想時間。負(fù)荷計算目標(biāo)及意義第16頁圖2.4年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時年最大負(fù)荷利用小時計算公式為Tmax

(2-3)式中——年實(shí)際消耗電能量。年最大負(fù)荷利用小時是反應(yīng)電力負(fù)荷特征一個主要參數(shù)，與工廠生產(chǎn)班制有顯著關(guān)系。比如一班制工廠，≈1800h～3000h；兩班制工廠，≈3500h～4800h；三班制工廠，≈5000h～7000h。def負(fù)荷計算目標(biāo)及意義第17頁2)平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)(1)平均負(fù)荷(averageload)：電力負(fù)荷在一定時間內(nèi)平均消耗功率，也就是電力負(fù)荷在該時間內(nèi)消耗電能除以時間值，即

Pav

(2-4)年平均負(fù)荷說明如圖2.5所表示。年平均負(fù)荷橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍矩形截面恰等于年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍面積，即年平均負(fù)荷為

Pav

(2-5)圖2.5年平均負(fù)荷defdef負(fù)荷計算目標(biāo)及意義第18頁(2)負(fù)荷系數(shù)(loadcoefficient)KL：用電負(fù)荷平均負(fù)荷與其最大負(fù)荷比值，即

KL

(2-6)對負(fù)荷曲線來說，負(fù)荷系數(shù)亦稱負(fù)荷曲線填充系數(shù)，它表征負(fù)荷曲線不平坦程度，即表征負(fù)荷起伏變動程度。從充分發(fā)揮供電設(shè)備能力、提升供電效率來說，希望此系數(shù)越高越趨近于1越好。從發(fā)揮整個電力系統(tǒng)效能來說，應(yīng)盡可能使不平坦負(fù)荷曲線“削峰填谷”，提升負(fù)荷系數(shù)。對用電設(shè)備來說，負(fù)荷系數(shù)就是設(shè)備輸出功率與設(shè)備額定容量比值，即

KL(2-7)負(fù)荷系數(shù)通常以百分值表示。負(fù)荷系數(shù)(負(fù)荷率)符號有時用表示；有情況下有功負(fù)荷率用、無功負(fù)荷率用表示。負(fù)荷計算目標(biāo)及意義第19頁二、負(fù)荷計算方法1.三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷確實(shí)定1)概述供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個元器件(包含電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等)都必須選擇得當(dāng)，除了應(yīng)滿足工作電壓和頻率要求外，最主要就是要滿足負(fù)荷電流要求。所以有必要對供電系統(tǒng)中各個步驟電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計計算。經(jīng)過負(fù)荷統(tǒng)計計算求出、用來按發(fā)燒條件選擇供電系統(tǒng)中各元件負(fù)荷值，稱為計算負(fù)荷(calculatedload)。依據(jù)計算負(fù)荷選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，假如以計算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)燒溫度不會超出允許值。因為導(dǎo)體經(jīng)過電流到達(dá)穩(wěn)定溫升時間需3～4，為發(fā)燒時間常數(shù)。截面在16mm2及以上導(dǎo)體，其≥10min，所以載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min(半小時)后可到達(dá)穩(wěn)定溫升值。由此可見，計算負(fù)荷實(shí)際上與從負(fù)荷曲線上查得半小時最大負(fù)荷(亦即年最大負(fù)荷)是基本相當(dāng)。所以計算負(fù)荷也能夠認(rèn)為就是半小時最大負(fù)荷。原來有功計算負(fù)荷可表示為，無功計算負(fù)荷可表示為，計算電流可表示為，但考慮到“計算”符號c易與“電容”符號C相混同，所以大多數(shù)供電類書籍都借用半小時最大負(fù)荷來表示有功計算負(fù)荷，無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流對應(yīng)地表示為、和。負(fù)荷計算目標(biāo)及意義第20頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算基本依據(jù)。計算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。假如計算負(fù)荷確定得過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬浪費(fèi)；假如計算負(fù)荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，造成絕緣過早老化甚至燃燒引發(fā)火災(zāi)，一樣會造成更大損失。由此可見，正確確定計算負(fù)荷意義重大。不過，負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計算負(fù)荷原因很多，即使各類負(fù)荷改變有一定規(guī)律可循，但仍難準(zhǔn)確確定計算負(fù)荷大小。實(shí)際上，負(fù)荷也不是一成不變，它與設(shè)備性能、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)者技能及能源供給情況等各種原因相關(guān)。所以，負(fù)荷計算只能力爭靠近實(shí)際。我國當(dāng)前普遍采取確實(shí)定用電設(shè)備計算負(fù)荷方法，有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上普遍采取確實(shí)定計算負(fù)荷基本方法，最為簡便。二項式法應(yīng)用不足較大，但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差異懸殊分支干線計算負(fù)荷時，較之需要系數(shù)法合理，且計算也較簡便。本書只介紹這兩種計算方法。關(guān)于以概率論為理論基礎(chǔ)而提出取代二項式法利用系數(shù)法，因為其計算比較煩鎖而未得到普遍應(yīng)用，此略。第21頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義2)按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷(1)基本公式。用電設(shè)備組計算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用半小時最大負(fù)荷，如圖2.6所表示。用電設(shè)備組設(shè)備容量，是指用電設(shè)備組全部設(shè)備(不含備用設(shè)備)額定容量之和，即=。而設(shè)備額定容量，是設(shè)備在額定條件下最大輸出功率(出力)。不過用電設(shè)備組設(shè)備實(shí)際上不一定都同時運(yùn)行，運(yùn)行設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，同時設(shè)備本身有功率損耗，所以用電設(shè)備組有功計算負(fù)荷應(yīng)為

(2-8)式中——設(shè)備組同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運(yùn)行設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；——設(shè)備組負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與運(yùn)行設(shè)備容量之比；——設(shè)備組平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與取用功率之比；——配電線路平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時末端功率(亦即設(shè)備組取用功率)與首端功率(亦即計算負(fù)荷)之比。第22頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義令式(2-8)中，這里稱為需要系數(shù)(demandcoefficient)。可知需要系數(shù)定義式為

(2-9)即用電設(shè)備組需要系數(shù)，為用電設(shè)備組半小時最大負(fù)荷與其設(shè)備容量比值。由此，可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計算負(fù)荷基本公式為

P30=(2-10)實(shí)際上，需要系數(shù)不但與用電設(shè)備組工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等原因相關(guān)，而且與操作人員技能和生產(chǎn)組等各種原因相關(guān)，所以應(yīng)盡可能地經(jīng)過實(shí)測分析確定，使之盡可能靠近實(shí)際。圖2.6用電設(shè)備組計算負(fù)荷說明def第23頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義表2-1列出了工廠各種用電設(shè)備組需要系數(shù)值，供參考。用電設(shè)備組名稱需要系數(shù)二項式系數(shù)最大容量設(shè)備臺數(shù)x①小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)0.16～0.20.140.450.51.73大批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)0.18～0.250.140.550.51.73小批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床電動機(jī)0.25～0.30.240.450.61.33大批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床電動機(jī)0.3～0.350.260.550.650.17通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)及電動發(fā)電機(jī)組電動機(jī)0.7～0.80.650.2550.80.75非連鎖連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械及鑄造車間整砂機(jī)械0.5～0.60.40.450.750.88連鎖連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械及鑄造車間整砂機(jī)械0.65～0.70.60.250.750.88鍋爐房和機(jī)加工、機(jī)修、裝配等類車間吊車(=25%)0.1～0.150.060.230.51.73表2-1用電設(shè)備組需要系數(shù)、二項式系數(shù)及功率因數(shù)第24頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義①假如用電設(shè)備組設(shè)備總臺數(shù)=用電設(shè)備組名稱需要系數(shù)二項式系數(shù)最大容量設(shè)備臺數(shù)x①

鑄造車間吊車(=25%)0.15～0.250.090.330.51.73自動連續(xù)裝料電阻爐設(shè)備0.75～0.80.70.320.950.33試驗室用小型電熱設(shè)備(電阻爐、干燥箱等)0.70.70—1.00工頻感應(yīng)電爐(未帶無功賠償設(shè)備)0.8———0.352.68高頻感應(yīng)電爐(未帶無功賠償設(shè)備)0.8———0.61.33電弧熔爐0.9———0.870.57點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)0.35———0.61.33對焊機(jī)、鉚釘加熱機(jī)0.35———0.71.02自動弧焊變壓器0.5———0.42.29單頭手動弧焊變壓器0.35———0.352.68多頭手動弧焊變壓器0.4———0.352.68單頭弧焊電動發(fā)電機(jī)組0.35———0.61.33多頭弧焊電動發(fā)電機(jī)組0.7———0.750.88生產(chǎn)廠房及辦公室、閱覽室、試驗室照明0.8～1———1.00變配電所、倉庫照明②0.5～0.7———1.00宿舍(生活區(qū))照明②0.6～0.8———1.00室外照明、應(yīng)急照明②1———1.00需要系數(shù)＜，則?。ɡm(xù)表）第25頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義必須注意：表2-1所列需要系數(shù)值是按車間范圍內(nèi)設(shè)備臺數(shù)較多情況來確定，所以需要系數(shù)值普通都比較低，比如冷加工機(jī)床組需要系數(shù)值平均只有0.2左右。所以需要系數(shù)法較適合用于確定車間計算負(fù)荷。假如采取需要系數(shù)法來計算分支干線上用電設(shè)備組計算負(fù)荷，則表2-1中需要系數(shù)值往往偏小，宜適當(dāng)取大。只有1臺～2臺設(shè)備時，可認(rèn)為=1，即=。對于電動機(jī)，因為它本身功率損耗較大，所以當(dāng)只有一臺電動機(jī)時，其=/，這里為電動機(jī)額定容量，為電動機(jī)效率。在適當(dāng)取大同時，也宜適當(dāng)取大。這里還要指出：需要系數(shù)值與用電設(shè)備類別和工作狀態(tài)關(guān)系極大，所以在計算時，首先要正確判明用電設(shè)備類別和工作狀態(tài)，不然將造成錯誤。比如機(jī)修車間金屬切削機(jī)床電動機(jī)，應(yīng)屬小批量生產(chǎn)冷加工機(jī)床電動機(jī)，因為金屬切削就是冷加工，而機(jī)修不可能是大批量生產(chǎn)；壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等，應(yīng)屬熱加工機(jī)床；起重機(jī)、行車、電動葫蘆等，均屬吊車類。①假如用電設(shè)備組設(shè)備總臺數(shù)n＜2x，則取n=x/2，且按“四舍五入”修約規(guī)則取其整數(shù)。②這里和值均為白熾燈照明數(shù)值。如為熒光燈照明，則取=0.9，=0.48；如為高壓汞燈或鈉燈照明，則取=0.5，=1.73。第26頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義在求出有功計算負(fù)荷后，可按以下各式分別求出其余計算負(fù)荷。無功計算負(fù)荷為

=(2-11)式中——對應(yīng)于用電設(shè)備組正切值。視在計算負(fù)荷為

(2-12)式中——用電設(shè)備組平均功率因數(shù)。計算電流為

(2-13)式中UN——用電設(shè)備組額定電壓。假如為一臺三相電動機(jī)，則其計算電流應(yīng)取為其額定電流，即

(2-14)負(fù)荷計算中慣用單位：有功功率為“千瓦”(kW)，無功功率為“千乏”(kvar)，視在功率為“千伏安”(kV?A)，電流為“安”(A)，電壓為“千伏”(kV)。第27頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義【例2.1】已知某機(jī)修車間金屬切削機(jī)床組，擁有380V三相電動機(jī)7.5kW3臺，4kW8臺，3kWl7臺，1.5kWl0臺。試求其計算負(fù)荷。解：此機(jī)床組電動機(jī)總?cè)萘繛?7.5kW×3+4kW×8+3kW×17+1.5kW×10=120.5kW查表2-1中“小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)”項，得=0.16～0.2(取0.2)，=0.5，=1.73。所以可求得：有功計算負(fù)荷=0.2×120.5kW=24.1kW；無功計算負(fù)荷=24.1kW×1.73=41.7kvar；視在計算負(fù)荷=24.1kW/0.5=48.2kV?A；計算電流=48.2kV?A/(×0.38kV)=73.2A。(2)設(shè)備容量計算。需要系數(shù)法基本公式中設(shè)備容量，不含備用設(shè)備容量，而且要注意，此容量計算與用電設(shè)備組工作制相關(guān)。①對普通連續(xù)工作制和短時工作制用電設(shè)備組，設(shè)備容量是全部設(shè)備銘牌額定容量之和。

第28頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義②對斷續(xù)周期工作制用電設(shè)備組，設(shè)備容量是將全部設(shè)備在不一樣負(fù)荷連續(xù)率下銘牌額定容量換算到一個要求負(fù)荷連續(xù)率下容量之和。容量換算公式如式(2-2)所表示。斷續(xù)周期工作制用電設(shè)備慣用有電焊機(jī)和吊車電動機(jī)，各自換算要求以下：(a)電焊機(jī)組。要求容量統(tǒng)一換算到=100%(電焊機(jī)銘牌負(fù)荷連續(xù)率有20%、40%、50%、60%、75%、100%等各種，而=100%時，=1，換算最為簡便，所以要求其設(shè)備容量統(tǒng)一換算至=100%；表2-1中電焊機(jī)需要系數(shù)及其它系數(shù)也都是對應(yīng)于=100%)，所以由式(2-2)可得換算后設(shè)備容量為

即

(2-15)式中，PN、SN為電焊機(jī)銘牌容量(前者為有功功率，后者為視在功率)；為與銘牌容量對應(yīng)負(fù)荷連續(xù)率(計算中用小數(shù))；為其值等于100%負(fù)荷連續(xù)率(計算中用1)；為銘牌要求功率因數(shù)。第29頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義(b)吊車電動機(jī)組。要求容量統(tǒng)一換算到=25%(吊車即起重機(jī)銘牌負(fù)荷連續(xù)率有15%、25%、40%、60%等，而=25%時，=0.5，對其換算相對較為簡便，所以要求其設(shè)備容量統(tǒng)一換算至=25%；表2-1中吊車組需要系數(shù)及其它系數(shù)也都是對應(yīng)于=25%)，所以由式(2-2)可得換算后設(shè)備容量為

(2-16)式中PN——吊車電動機(jī)銘牌容量；——與銘牌容量對應(yīng)負(fù)荷連續(xù)率(計算中用小數(shù))；——其值等于25%負(fù)荷連續(xù)率(計算中用0.25)。(3)多組用電設(shè)備計算負(fù)荷確實(shí)定。確定擁有多組用電設(shè)備干線上或車間變電所低壓母線上計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不一樣時出現(xiàn)原因。所以在確定多組用電設(shè)備計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合詳細(xì)情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個同時系數(shù)(又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù))和，其取值以下所述。第30頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義對車間干線，取=0.85～0.95=0.90～0.97對低壓母線，分兩種情況：①由用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時，取=0.80～0.90=0.85～0.95②由車間干線計算負(fù)荷直接相加來計算時，取=0.90～0.95=0.93～0.97總有功計算負(fù)荷為

(2-17)總無功計算負(fù)荷為

(2-18)以上兩式中和分別為各組設(shè)備有功和無功計算負(fù)荷之和。第31頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義總視在計算負(fù)荷為

(2-19)總計算電流為

(2-20)

注意：因為各組設(shè)備功率因數(shù)不一定相同，所以總視在計算負(fù)荷和計算電流普通不能用各組視在計算負(fù)荷或計算電流之和來計算，總視在計算負(fù)荷也不能按式(2-12)計算。另外應(yīng)注意：在計算多組設(shè)備總計算負(fù)荷時，為了簡化和統(tǒng)一，各組設(shè)備臺數(shù)不論多少，各組計算負(fù)荷均按附表1所列計算系數(shù)計算，而無須考慮設(shè)備臺數(shù)少而適當(dāng)增大和問題。【例2.2】某機(jī)修車間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動機(jī)20臺共50kW(其中較大容量電動機(jī)有7.5kWl臺，4kW3臺，2.2kW7臺)，通風(fēng)機(jī)2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試確定此線路上計算負(fù)荷。第32頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義解：先求各組計算負(fù)荷。(1)金屬切削機(jī)床組。查表2-1，取=0.2，=0.5，=1.73，故=0.2×50kW=10kW=10kW×1.73=17.3kvar(2)通風(fēng)機(jī)組。查表2-1，取=0.8，=0.8，=0.75，故=0.8×3kW=2.4kW=2.4kW×0.75=1.8kvar(3)電阻爐。查表2-1，取=0.7，=1，=0，故=0.7×2kW=1.4kW=0所以總計算負(fù)荷為(取=0.95，=0.97)=0.95×(10+2.4+1.4)kW≈13.1kW=0.97×(17.3+1.8+0)kW≈18.5kvar=kV?A≈22.7kV?A=22.7kV?A/(×0.38kV)≈34.5A在實(shí)際工程設(shè)計說明書中，為了使人一目了然，便于審核，常采取計算表格形式，如表2-2所表示。第33頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義3)按二項式法確定計算負(fù)荷(1)基本公式。二項式法基本公式為

(2-21)式中(二項式第一項)——用電設(shè)備組平均功率，其中是用電設(shè)備組總?cè)萘?，其計算方法如前需要系?shù)法所述；(二項式第二項)——用電設(shè)備組中臺容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時增加附加負(fù)荷，其中是臺最大容量設(shè)備總?cè)萘?；b、c——二項式系數(shù)。其余計算負(fù)荷、和計算與前述需要系數(shù)法計算相同。表2-2例2.2電力負(fù)荷計算表(按需要系數(shù)法)第34頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義表2-1中也列有部分用電設(shè)備組二項式系數(shù)b、c和最大容量設(shè)備臺數(shù)x值，供參考。但必須注意：按二項式法確定計算負(fù)荷時，假如設(shè)備總臺數(shù)少于表2-1中要求最大容量設(shè)備臺數(shù)x2倍，即n＜2x時，其最大容量設(shè)備臺數(shù)x宜適當(dāng)取小，提議取為n=2x，且按“四舍五入”修約規(guī)則取整數(shù)。比如某機(jī)床電動機(jī)組只有7臺時，則其=7/2≈4。假如用電設(shè)備組只有1臺～2臺設(shè)備時，則可認(rèn)為=。對于單臺電動機(jī)，則=，其中為電動機(jī)額定容量，為其額定效率。在設(shè)備臺數(shù)較少時，也宜適當(dāng)取大。因為二項式法不但考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時平均負(fù)荷，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時對總計算負(fù)荷額外影響，所以二項式法比較適于確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差異較大低壓干線和分支線計算負(fù)荷。不過二項式計算系數(shù)b、c和x值，缺乏充分理論依據(jù)，且只有機(jī)械工業(yè)方面部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而使其應(yīng)用受到一定局限。第35頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義【例2.3】試用二項式法來確定例2.1所表示機(jī)床組計算負(fù)荷。解：由表2-1查得b=0.14，c=0.4，x=5，=0.5，=1.73。而設(shè)備總?cè)萘繛?120.5kW(見例2.1)。而x臺最大容量設(shè)備容量為==7.5kW×3+4kW×2=30.5kW所以，按式(2-21)可求得其有功計算負(fù)荷為=0.14×120.5kW+0.4×30.5kW=29.1kW按式(2-11)可求得其無功計算負(fù)荷為=29.1kW×1.73=50.3kvar按式(2-12)可求得其視在計算負(fù)荷為

按式(2-13)可求得其計算電流為

第36頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義比較例2.1和例2.3計算結(jié)果能夠看出，按二項式法計算結(jié)果比按需要系數(shù)法計算結(jié)果稍大，尤其是在設(shè)備臺數(shù)較少情況下。供電設(shè)計經(jīng)驗說明，選擇低壓分支干線或支線時，按需要系數(shù)法計算結(jié)果往往偏小，以采取二項式法計算為宜。我國建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16—1992《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》也要求：“用電設(shè)備臺數(shù)較少，各臺設(shè)備容量相差懸殊時，宜采取二項式法”。(2)多組用電設(shè)備計算負(fù)荷確實(shí)定。采取二項式法確定多組用電設(shè)備總計算負(fù)荷時，亦應(yīng)考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不一樣時出現(xiàn)原因。但不是計入一個同時系數(shù)，而是在各組用電設(shè)備中取其中一組最大附加負(fù)荷，再加上各組平均負(fù)荷，由此求得其總有功計算負(fù)荷為

(2-22)總無功計算負(fù)荷為

(2-23)式中——最大附加負(fù)荷設(shè)備組平均功率因數(shù)角正切值。關(guān)于總視在計算負(fù)荷和總計算電流，仍分別按式(2-19)和式(2-20)計算。為了簡化和統(tǒng)一，按二項式法計算多組設(shè)備計算負(fù)荷時，也不論各組設(shè)備臺數(shù)多少，各組計算系數(shù)b、c、x和等，均按表2-1所列數(shù)值。第37頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義【例2.4】試用二項式法確定例2.2所述機(jī)修車間380V線路計算負(fù)荷。解：先求各組和：(1)金屬切削機(jī)床組。查表2-1得b=0.14，c=0.4，x=5，=0.5，=1.73，故=0.14×50kW=7kW=0.4×(7.5kW×1+4kW×3+2.2kW×1)=8.68kW(2)通風(fēng)機(jī)組。查表2-1得b=0.65，c=0.25，x=5，=0.8，=0.75，故=0.65×3kW=1.95kW=0.25×3kW=0.75kW(3)電阻爐。查表2-1得b=0.7，c=0，x=0，=1，=0，故=0.7×2kW=1.4kW=0以上各組設(shè)備中，附加負(fù)荷以為最大，所以總計算負(fù)荷為=(7+1.95+1.4)kW+8.68kW=19kW=(7×1.73+1.95×0.75+0)kvar+8.68×1.73kvar=28.6kvarkV?A=34.3kV?A=34.3kV?A/(×0.38kV)=52.1A第38頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義按普通工程設(shè)計說明書要求，以上計算可列成表2-3所表示電力負(fù)荷計算表。表2-3例2.4電力負(fù)荷計算表(按二項式法)比較例2.2和例2.4計算結(jié)果能夠看出，按二項式法計算結(jié)果較之按需要系數(shù)法計算結(jié)果大得比較多，這也更為合理。第39頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義2.單相用電設(shè)備組計算負(fù)荷確實(shí)定1)概述在工廠里，除了廣泛應(yīng)用三相設(shè)備外，還應(yīng)用有電焊機(jī)、電爐、電燈等各種單相設(shè)備。單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能均衡。假如三相線路中單相設(shè)備總?cè)萘坎怀鋈嘣O(shè)備總?cè)萘?5%，則不論單相設(shè)備怎樣分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計算。假如單相設(shè)備容量超出三相設(shè)備容量15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。因為確定計算負(fù)荷目標(biāo)，主要是為了選擇線路上設(shè)備和導(dǎo)線(包含電纜)，使線路上設(shè)備和導(dǎo)線在經(jīng)過計算電流時不致過熱或損壞，所以在接有較多單相設(shè)備三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相有功負(fù)荷3倍作為等效三相有功負(fù)荷，以滿足安全運(yùn)行要求。2)單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷計算(1)單相設(shè)備接于相電壓時等效三相負(fù)荷計算。等效三相設(shè)備容量應(yīng)按最大負(fù)荷相所接單相設(shè)備容量中3倍計算，即

=3(2-24)等效三相計算負(fù)荷則按前述需要系數(shù)法計算。第40頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義(2)單相設(shè)備接于線電壓時等效三相負(fù)荷計算。因為容量為單相設(shè)備接在線電壓上產(chǎn)生電流，這一電流應(yīng)與等效三相設(shè)備容量產(chǎn)生電流相等，所以其等效三相設(shè)備容量為

=(2-25)(3)單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時等效三相負(fù)荷計算。首先應(yīng)將接于線電壓單相設(shè)備換算為接于相電壓設(shè)備容量，然后分相計算各相設(shè)備容量和計算負(fù)荷?？偟刃嘤泄τ嬎阖?fù)荷為其最大有功負(fù)荷相有功計算負(fù)荷3倍，即

=3(2-26)總等效三相無功計算負(fù)荷為最大有功負(fù)荷相無功計算負(fù)荷中3倍，即

=3(2-27)關(guān)于將接于線電壓單相設(shè)備容量換算為接于相電壓設(shè)備容量問題，可按以下?lián)Q算公式進(jìn)行換算。第41頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義A相：

PA=pAB-APAB+pCA-APCA(2-28)QA=qAB-APAB+qCA-APCA(2-29)B相：

PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB(2-30)QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB(2-31)C相：

PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC(2-32)QB=qCA-CPCA+qBC-CPBC(2-33)式中PAB、PBC、PCA——接于AB、BC、CA相間有功設(shè)備容量；PA、PB、PC——換算為A、B、C相有功設(shè)備容量；QA、QB、QC——換算為A、B、C相無功設(shè)備容量；pAB-A、qAB-A、…——接于AB、…等相間設(shè)備容量換算為A、…等相設(shè)備容量有功和無功換算系數(shù)，其值如表2-4所列。第42頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義功率換算系數(shù)負(fù)荷功率因數(shù)0.350.40.50.60.650.70.80.91.0pAB-A、pBC-B、pCA-C1.271.171.00.890.840.80.720.640.5pAB-B、pBC-C、pCA-A-0.27-0.1700.110.160.20.280.360.5qAB-A、qBC-B、qCA-C1.050.860.580.380.30.220.09-0.05-0.29qAB-B、qBC-C、qCA-A1.631.441.160.960.880.80.670.530.29表2-4相間負(fù)荷換算為相負(fù)荷功率換算系數(shù)第43頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義【例2.5】如圖2.7所表示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kW接于A相，1臺30kW接于B相，1臺20kW接于C相。另有380V單相對焊機(jī)4臺，其中2臺14kW(=100%)接于AB相間，1臺20kW(=100%)接于BC相間，1臺30kW(=60%)接于CA相間。試求此線路計算負(fù)荷。解：(1)電熱干燥箱各相計算負(fù)荷。查表2-1得=0.7，=1，=0。所以只需計算其有功計算負(fù)荷。A相：=0.7×2×10kW=14kWB相：=0.7×1×30kW=21kWC相：=0.7×1×20kW=14kW圖2.7例2.5電路第44頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義(2)對焊機(jī)各相計算負(fù)荷。先將接于CA相間30kW(=60%)換算至=100%容量，即=×30kW=23kW查表2-1得=0.35，=0.7，=1.02；再由表2-4查得=0.7時功率換算系數(shù)pAB-A、pBC-B、pCA-C=0.8，pAB-B、pBC-C、pCA-A=0.2，qAB-A、qBC-B、qCA-C=0.22，qAB-B、qBC-C、qCA-A=0.8。所以對焊機(jī)換算到各相有功和無功設(shè)備容量為A相：=0.8×2×14kW+0.2×23kW=27kW=0.22×2×14kvar+0.8×23kvar=24.6kvarB相：=0.8×20kW+0.2×2×14kW=21.6kW=0.22×20kvar+0.8×2×14kvar=26.8kvarC相：=0.8×23kW+0.2×20kW=22.4kW=0.22×23kvar+0.8×20kvar=21.1kvar第45頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義各相有功和無功計算負(fù)荷為A相：=0.35×27kW=9.45kW=0.35×24.6kvar=8.61kvarB相：=0.35×21.6kW=7.56kW=0.35×26.8kvar=9.38kvarC相：=0.35×22.4kW=7.84kW=0.35×21.1kvar=7.39kvar(3)各相總有功和無功計算負(fù)荷A相：=+=14kW+9.45kW=23.5kW==8.61kvarB相：=+=21kW+7.56kW=28.6kW==9.38kvar第46頁負(fù)荷計算目標(biāo)及意義C相：=+=14kW+7.84kW=21.8kW==7.39kvar(4)總等效三相計算負(fù)荷。因B相有功計算負(fù)荷最大，故取B相計算等效三相計算負(fù)荷，由此可得=3=3×28.6kW=85.8kW=3=3×9.38kvar=28.1kvar==90.3kV?A=90.3kV?A/(×0.38kV)=137A以上計算能夠列成表格，限于篇幅，這里從略。第47頁供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗電流流過電力線路和變壓器時，勢必要引發(fā)功率和電能損耗。在進(jìn)行用戶或全廠負(fù)荷計算時，應(yīng)計入這部分損耗。一、線路功率損耗與電能損耗1.線路功率損耗線路功率損耗包含有功和無功兩大部分。1)線路有功功率損耗有功功率損耗是電流經(jīng)過線路電阻所產(chǎn)生，按下式計算：

(2-34)式中——線路計算電流；——線路每相電阻，，其中l(wèi)為線路長度，為線路單位長度電阻值，可查相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。2)線路無功功率損耗無功功率損耗是電流經(jīng)過線路電抗所產(chǎn)生，按下式計算：

(2-35)式中——線路計算電流；——線路每相電抗。第48頁電抗，其中l(wèi)為線路長度，為線路單位長度電抗阻值，可查相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。不過查架空線路值，不但要依據(jù)導(dǎo)線截面，而且要依據(jù)導(dǎo)線之間幾何均距。所謂幾何均距，是指三根線路各相導(dǎo)線之間距離幾何平均值。如圖2.8(a)所表示A、B、C三相線路，其線間幾何均距為

(2-36)

如導(dǎo)線為等邊三角形排列(見圖2.8(b))，則；如導(dǎo)線為水平等距排列(見圖2.8(c))，則。供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗def(a)普通情況(b)等邊三角形排列(c)水平等距排列

圖2.8三相架空線路線間距離第49頁2.線路電能損耗計算線路上整年電能損耗是因為電流經(jīng)過線路電阻產(chǎn)生，可按下式計算：

(2-37)式中——經(jīng)過線路計算電流；——線路每相電阻；——年最大負(fù)荷損耗小時。年最大負(fù)荷損耗小時，是假設(shè)供配電系統(tǒng)元件(含線路)連續(xù)經(jīng)過計算電流(即最大負(fù)荷電流)時，在此時間內(nèi)所產(chǎn)生電能損耗恰與實(shí)際負(fù)荷電流整年在此元件(含線路)上產(chǎn)生電能損耗相等。年最大負(fù)荷損耗小時與年最大負(fù)荷利用小時有一定關(guān)系。由式(2-3)和式(2-5)可得以下關(guān)系：

在負(fù)荷及線路電壓一定時，，，所以

故

供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗第50頁所以整年電能損耗為

(2-38)由式(2-37)和式(2-38)可得與關(guān)系：

(2-39)不一樣-關(guān)系曲線，如圖2.9所表示。已知和，可由對應(yīng)曲線查得。供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗圖2.9-關(guān)系曲線第51頁二、變壓器功率損耗與電能損耗1.變壓器功率損耗計算變壓器功率損耗也包含有功和無功兩大部分。1)變壓器有功功率損耗變壓器有功功率損耗由兩部分組成：(1)鐵心中有功功率損耗簡稱“鐵損”。它在變壓器一次繞組外施電壓和頻率不變條件下是固定不變，與負(fù)荷無關(guān)。鐵損可由變壓器空載試驗測定。變壓器空載損耗可認(rèn)為就是鐵損，因為變壓器空載電流很小，在一次繞組中產(chǎn)生有功功率損耗可略去不計。(2)一、二次繞組中功率損耗俗稱“銅損”。它與負(fù)荷電流(或功率)平方成正比。銅損可由變壓器短路試驗測定。變壓器短路損耗(亦稱負(fù)載損耗)?？烧J(rèn)為就是銅損，因為變壓器二次側(cè)短路時，一次側(cè)短路電壓(亦稱阻抗電壓)很小，在鐵心中產(chǎn)生有功功率損耗可略去不計。供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗第52頁所以，變壓器有功功率損耗為

(2-40)式中——變壓器額定容量；——變壓器計算負(fù)荷。2)變壓器無功功率損耗變壓器無功功率損耗也由兩部分組成：(1)用來產(chǎn)生磁通即勵磁電流一部分無功功率。它只與一次繞組電壓相關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。它與勵磁電流或近似地與空載電流成正比，即

(2-41)式中——變壓器空載電流占額定一次電流百分值。供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗第53頁(2)消耗在變壓器一、二次繞組電抗上無功功率。額定負(fù)荷下這部分無功損耗用表示。因為變壓器電抗遠(yuǎn)大于電阻，所以近似地與阻抗電壓(即短路電壓)成正比，即

(2-42)式中%——變壓器阻抗電壓占額定一次電壓百分值。這部分無功損耗與負(fù)荷電流(或功率)平方成正比。所以，變壓器無功功率損耗為

(2-43)

式(2-40)～式(2-43)中、、和(即)等均可從相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本中查得。在電力負(fù)荷計算中，通常采取簡化公式。對S7、SL7、S9等型低損耗電力變壓器功率損耗，可采取以下簡化公式計算。有功功率損耗：(2-44)無功功率損耗：(2-45)式中——變壓器計算負(fù)荷。供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗第54頁2.變壓器電能損耗計算變壓器電能損耗包含鐵損和銅損兩部分。(1)整年鐵損產(chǎn)生電能損耗：可近似地按其空載損耗計算，即

(2-46)(2)整年銅損產(chǎn)生電能損耗：與負(fù)荷電流平方成正比，即與變壓器負(fù)荷率(即)成正比，可近似地按其短路損耗計算，即

(2-47)由此可得變壓器整年電能損耗為

(2-48)式中——變壓器年損耗小時，可查圖2.9曲線。供配電系統(tǒng)功率損耗與電能損耗第55頁確定用戶計算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線和一、二次設(shè)備基本依據(jù)，是供配電系統(tǒng)設(shè)計主要組成部分，也是與電力部門簽定用電協(xié)議基本依據(jù)。確定等效三相設(shè)備容量用戶計算負(fù)荷方法很多，可依據(jù)不一樣情況和要求采取不一樣方法。在制訂計劃、初步設(shè)計，尤其是方案比較時可用較粗略方法。在供電設(shè)計中進(jìn)行設(shè)備選擇時，則應(yīng)進(jìn)行較詳細(xì)負(fù)荷計算。用戶負(fù)荷計算一、按逐層計算法確定用戶計算負(fù)荷依據(jù)用戶供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電流方向逐層計算，最終求出用戶總計算負(fù)荷方法稱為逐層計算法。第56頁如圖2.10所表示，用戶計算負(fù)荷(這里以有功負(fù)荷為例)應(yīng)該是高壓配電所母線上全部高壓配電線計算負(fù)荷之和，再乘上一個同時系數(shù)。而高壓配電線計算負(fù)荷，應(yīng)該是該線路所供用戶變電所低壓側(cè)計算負(fù)荷，加上變壓器功率損耗和高壓配電線功率損耗。依這類推。但對普通企業(yè)供配電系統(tǒng)來說，因為其高低壓配電線路普通不長，所以在確定企業(yè)計算負(fù)荷時往往略去不計。圖2.10企業(yè)供電系統(tǒng)中各部分計算負(fù)荷和功率損耗用戶負(fù)荷計算第57頁將用戶用電設(shè)備總?cè)萘?不包含備用設(shè)備容量)乘上一個需要系數(shù)，可得到企業(yè)有功計算負(fù)荷，即

(2-49)用戶無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流，分別按式(2-11)、式(2-12)和式(2-13)計算。用戶負(fù)荷計算二、按需要系數(shù)法確定用戶計算負(fù)荷三、按年產(chǎn)量估算用戶計算負(fù)荷將用戶年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品耗電量α，就可得到企業(yè)整年耗電量Wα：

(2-50)各類用戶單位產(chǎn)品耗電量可由相關(guān)設(shè)計單位依據(jù)實(shí)測統(tǒng)計資料確定，亦可查相關(guān)設(shè)計手冊。在求出年耗電量Wα后，除以用戶年最大負(fù)荷利用小時，就可求得用戶有功計算負(fù)荷：

(2-51)其它計算負(fù)荷、、計算，與上述需要系數(shù)法相同。第58頁尖峰電流(peakcurrent)是指單臺或多臺用電設(shè)備連續(xù)時間1s～2s短時最大負(fù)荷電流。它是因為電動機(jī)起動、電壓波動等原因引發(fā)，它與計算電流不一樣，計算電流是指半小時最大電流，尖峰電流比計算電流大得多。計算尖峰電流目標(biāo)是選擇熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護(hù)裝置，計算電壓波動及檢驗電動機(jī)自起動條件等。尖峰電流及其計算一、給單臺用電設(shè)備供電支線尖峰電流計算單臺用電設(shè)備尖峰電流就是其起動電流(startingcurrent)，所以尖峰電流為

(2-52)式中——用電設(shè)備起動電流；——用電設(shè)備額定電流；——用電設(shè)備起動電流倍數(shù)(可查產(chǎn)品樣本或銘牌，對籠型電動機(jī)普通為5～7，對繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)普通為2～3，直流電動機(jī)普通為1～7，對電焊變壓器普通為3或稍大)。單臺用電設(shè)備尖峰電流就是其起動電流(startingcurrent)，所以尖峰電流為

第59頁引至多臺用電設(shè)備線路上尖峰電流按下式計算：

(2-53)或

(2-54)式中和——分別為用電設(shè)備中起動電流與額定電流之差為最大那臺設(shè)備起動電流及其起動電流與額定電流之差；——將起動電流與額定電流之差為最大那臺設(shè)備除外其它n-1臺設(shè)備額定電流之和；——上述n-1臺同時系數(shù)，按臺數(shù)多少選取，普通為0.7～1；——全部設(shè)備投入運(yùn)行時線路計算電流。尖峰電流及其計算二、給多臺用電設(shè)備供電干線尖峰電流計算第60頁【例2.6】有一條380V配電干線，給3臺電動機(jī)供電。已知=5A，=4A，=10A，=35A,=16A，=3，求該配電線路尖峰電流。解：－=35A－5A=30A－=16A－4A=12A－=－=3×10A－10A=20A可見，=30A，則=35A，取=0.9，所以該線路尖峰電流為=0.9×(4+10)A+35A=47.6A尖峰電流及其計算－－第61頁用戶中絕大多數(shù)用電設(shè)備，如感應(yīng)電動機(jī)、電力變壓器、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等，它們都要從電網(wǎng)吸收大量無功電流來產(chǎn)生交變磁場，其功率因數(shù)均小于1。而功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一個主要指標(biāo)。一、功率因數(shù)確實(shí)定工廠電力供給在設(shè)計階段要依據(jù)設(shè)計計算功率因數(shù)和供電局指定功率因數(shù)提出為提升功率因數(shù)所用賠償裝置類型和容量。在設(shè)計階段應(yīng)用功率因數(shù)是不一樣用電設(shè)備在最大負(fù)荷工作班測定利用系數(shù)時取得，因為在這一段時間內(nèi)，同時也測定了無功電能消耗量。即

(2-55)式中——某組用電設(shè)備在最大負(fù)荷工作班內(nèi)有功電能消耗量；——某組用電設(shè)備在最大負(fù)荷工作班內(nèi)無功電能消耗量。功率因數(shù)確實(shí)定與賠償?shù)?2頁對于多組用電設(shè)備或全廠自然功率因數(shù)(由用電設(shè)備本身性質(zhì)決定功率因數(shù)稱為自然功率因數(shù))正切均權(quán)平均值，在設(shè)計階段能夠按下式計算：

(2-56)設(shè)工廠自然功率因數(shù)均權(quán)平均正切值為，供電部門要求功率因數(shù)正切值為，則賠償容量可按下式計算：

(2-57)式中——求得全廠最大負(fù)荷工作班平均功率?；?/p>

(2-58)式中，，稱為無功賠償率，或比賠償容量。無功賠償率，是表示要使1kW有功功率由提升到所需要無功賠償容量千乏值。功率因數(shù)確實(shí)定與賠償?shù)?3頁為簡單起見，設(shè)計時也能夠依據(jù)計算負(fù)荷求出功率因數(shù)確定賠償容量。即

(2-59)在確定了總賠償容量后，即可依據(jù)所選并聯(lián)電容器單個容量來確定電容器個數(shù)，即

(2-60)由式(2-60)計算所得電容器個數(shù)n，對單相電容器(其全型號后標(biāo)“1”者)來說，應(yīng)取3倍數(shù)，方便三相均衡分配，實(shí)際工程中，都選取成套電容器賠償柜。在《供電營業(yè)規(guī)則》中要求，“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)要求電網(wǎng)高峰負(fù)荷時功率因數(shù)，應(yīng)到達(dá)下例要求：100kV?A及以上高壓供電用戶，功率因數(shù)為0.90以上。其它電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上”。并要求，凡功率因數(shù)未到達(dá)上述要求，應(yīng)增添無功賠償裝置，通常采取并聯(lián)電容器進(jìn)行賠償。這里所指功率因數(shù)，即為最大負(fù)荷時功率因數(shù)，按下式計算：

(2-61)功率因數(shù)確實(shí)定與賠償?shù)?4頁【例2.7】如某一企業(yè)計算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67，有功負(fù)荷系數(shù)為0.75。要使其平均功率因數(shù)提升到0.9(在10kV側(cè)固定賠償)，問需要裝設(shè)多大容量并聯(lián)電容器？假如采取BWF―10.5―40―1型電容器，需裝設(shè)多少個？解：=tan(arccos0.67)=1.1080=tan(arccos0.9)=0.4843

=0.75×2400×(1.1080－0.4843)=1122.66kvar=1122.66/40=28考慮到三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)30個，每相10個，此時并聯(lián)電容器實(shí)際賠償容量為30×40=1200kvar，此時實(shí)際平均功率因數(shù)為

=0.91滿足要求。功率因數(shù)確實(shí)定與賠償?shù)?5頁工廠中因為有大量感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷，還有感性變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改進(jìn)設(shè)備運(yùn)行性能、提升自然功率因數(shù)情況下，尚達(dá)不到要求功率因數(shù)要求時，必須考慮進(jìn)行無功功率人工賠償。1.提升自然功率因數(shù)功率因數(shù)不滿足要求時，首先應(yīng)提升自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)是指未裝設(shè)任何賠償裝置實(shí)際功率因數(shù)。提升自然功率因數(shù)，就是不添置任何賠償設(shè)備，采取科學(xué)辦法降低用電設(shè)備無功功率需要量，使供電系統(tǒng)總功率因數(shù)提升。它不需增加設(shè)備，是最理想最經(jīng)濟(jì)改進(jìn)功率因數(shù)方法。工廠里感應(yīng)電動機(jī)消耗了工廠無功功率60%左右，變壓器消耗了約20%無功功率，其余無功功率消耗在整流設(shè)備和各種感性負(fù)載上。提升工廠功率因數(shù)主要路徑是怎樣降低感應(yīng)電動機(jī)和變壓器上消耗無功功率。功率因數(shù)確實(shí)定與賠償二、功率因數(shù)賠償方法第66頁感應(yīng)電動機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩大小與電動機(jī)定子繞組兩端相電壓平方成正百分比關(guān)系，但電壓越高，感應(yīng)電動機(jī)消耗無功功率就越大，要提升電網(wǎng)功率因數(shù)，必須在確保產(chǎn)品質(zhì)量前提下，合理調(diào)整