電力負荷的計算

1、電力負荷計算電力負荷計算 1 負荷計算的內(nèi)容和目的負荷計算的內(nèi)容和目的 2 電力負荷與計算負荷電力負荷與計算負荷 3 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法 4 單相負荷計算單相負荷計算 5 尖峰電流計算尖峰電流計算 6 功率損耗與電能損耗計算功率損耗與電能損耗計算 7 全廠負荷計算全廠負荷計算1 負荷計算的內(nèi)容和目的負荷計算的內(nèi)容和目的一、算出一、算出計算負荷計算負荷 合理選擇工廠各級電壓供電網(wǎng)絡、合理選擇工廠各級電壓供電網(wǎng)絡、變壓器容量和電器設備型號。變壓器容量和電器設備型號。二、算出二、算出尖峰電流尖峰電流 用于計算電壓波動、電壓損失，選用于計算電壓波動、電壓損失，選擇熔斷器和保護

2、元件。擇熔斷器和保護元件。三、算出三、算出平均負荷平均負荷 用來計算全廠電能需要量、電能損用來計算全廠電能需要量、電能損耗和選擇無功功率補償裝置。耗和選擇無功功率補償裝置。2 電力負荷與計算負荷電力負荷與計算負荷一、電力負荷一、電力負荷 工廠的用電設備種類多，數(shù)量大，工況工廠的用電設備種類多，數(shù)量大，工況復雜復雜 工廠中的常見設備工廠中的常見設備各種機械的各種機械的拖動電機拖動電機： 空壓機、通風機、水泵、破碎機、球磨機、攪拌機、制氧機、潤空壓機、通風機、水泵、破碎機、球磨機、攪拌機、制氧機、潤滑油泵以及提升機、吊車、起重機等滑油泵以及提升機、吊車、起重機等工業(yè)電爐工業(yè)電爐：電弧爐、電阻爐、感

3、應爐等：電弧爐、電阻爐、感應爐等電解設備電解設備：電解槽等：電解槽等電焊設備電焊設備：交流電焊機、直流電焊機等：交流電焊機、直流電焊機等工業(yè)照明工業(yè)照明（1）長期工作制長期工作制負荷長時間連續(xù)工作。如泵類、通風機、壓縮機、負荷長時間連續(xù)工作。如泵類、通風機、壓縮機、電爐、運輸設備、照明設備等電爐、運輸設備、照明設備等（2）短時工作制短時工作制負荷工作時間短、停歇時間長的用電設備。如機負荷工作時間短、停歇時間長的用電設備。如機床的橫梁升降、刀架快速移動電動機、閘門電動機等床的橫梁升降、刀架快速移動電動機、閘門電動機等（3）反復短時工作制反復短時工作制負荷時而工作、時而停歇、反復運行的設備。如負荷

4、時而工作、時而停歇、反復運行的設備。如起重機、電梯、電焊機等起重機、電梯、電焊機等用電設備的分類用電設備的分類能否用電力負荷直接進行計算？能否用電力負荷直接進行計算？ 在電力系統(tǒng)中，用電設備需用的電功率稱之為在電力系統(tǒng)中，用電設備需用的電功率稱之為電力負荷電力負荷，簡稱，簡稱負荷負荷或或功率功率。分為分為有功功率有功功率、無功功率無功功率和和視在功率視在功率三種三種工廠的基本原始資料工廠的基本原始資料:用電設備安裝容量用電設備安裝容量 (工藝部門提供的工藝部門提供的) 實際負荷電流通過系統(tǒng)各個元件產(chǎn)生的實際負荷電流通過系統(tǒng)各個元件產(chǎn)生的熱量引起的溫升應不超過導體和電氣設熱量引起的溫升應不超過導

5、體和電氣設備在規(guī)定使用期間內(nèi)長期工作的允許溫備在規(guī)定使用期間內(nèi)長期工作的允許溫升。升。事實上正是這樣事實上正是這樣能否按發(fā)熱條件選擇一個能否按發(fā)熱條件選擇一個“假想負荷假想負荷”? 定義：計算負荷是指導體中通過一個等效負荷定義：計算負荷是指導體中通過一個等效負荷時，導體的最高溫升正好和通過實際的變動負時，導體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負荷等效負荷稱之稱之為為“計算負荷計算負荷” 規(guī)定取規(guī)定取30分鐘平均最大負荷作為該用戶的分鐘平均最大負荷作為該用戶的“計計算負荷算負荷” 計算負荷分為計算負荷分為有功計算負荷（有功計算負荷（30）

6、、無功計）、無功計算負荷（算負荷（Q30） 、視在計算負荷（、視在計算負荷（S30）二、計算負荷二、計算負荷（2）最大負荷：全年中最大工作班內(nèi)半小時平）最大負荷：全年中最大工作班內(nèi)半小時平均功率的最大值。均功率的最大值。 最大班是指一年內(nèi)最大負荷月份內(nèi)至少出現(xiàn)最大班是指一年內(nèi)最大負荷月份內(nèi)至少出現(xiàn)2-3次的最大負荷工作班次的最大負荷工作班幾點說明：幾點說明：（1）是一個）是一個“假想負荷假想負荷” 怎樣求取計算負荷？怎樣求取計算負荷？三、三、 負荷曲線負荷曲線負荷曲線負荷曲線是電力負荷隨時間變化的圖形，反是電力負荷隨時間變化的圖形，反映了用戶用電的特點和規(guī)律。映了用戶用電的特點和規(guī)律。 （一）

7、日負荷曲線（一）日負荷曲線 負荷在一晝夜間（負荷在一晝夜間（024h）變化情況。）變化情況。 （a）夏季日負荷曲線）夏季日負荷曲線 （b）冬季日負荷曲線）冬季日負荷曲線 （c）年負荷持續(xù)時間曲）年負荷持續(xù)時間曲線線T1=200t1+165t2（二）年負荷曲線（二）年負荷曲線 年運行負荷曲線年運行負荷曲線 年持續(xù)負荷曲線年持續(xù)負荷曲線年負荷持續(xù)時間曲線的繪制年負荷持續(xù)時間曲線的繪制（三）同類型的工廠（或車間）的負荷曲（三）同類型的工廠（或車間）的負荷曲線形狀大致相同線形狀大致相同 負荷曲線可直觀地反映出用戶用電負荷曲線可直觀地反映出用戶用電的特點和規(guī)律。的特點和規(guī)律。從負荷曲線中到底能看出什么？

8、從負荷曲線中到底能看出什么？四四、負荷曲線的有關物理量負荷曲線的有關物理量 1、年最大負荷和年最大負荷利用小時、年最大負荷和年最大負荷利用小時（1）年最大負荷）年最大負荷Pmax（2）年最大負荷利用小時）年最大負荷利用小時TmaxmaxmaxaWTP2、平均負荷、平均負荷Pav平均負荷就是指電力負平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值。功率的平均值。 年平均負荷年平均負荷Pav,如圖所示如圖所示，陰影部分表示全年實，陰影部分表示全年實際消耗的電能際消耗的電能Wa，則：，則： aavWPt8760aavWP 3、負荷系數(shù)、負荷系數(shù) KL 負荷系數(shù)是指平均負荷與最

9、大負荷的比值。負荷系數(shù)是指平均負荷與最大負荷的比值。有功負荷系數(shù)有功負荷系數(shù)KaL和無功負荷系數(shù)和無功負荷系數(shù)KrL，即即有時也用有時也用表示有功負荷系數(shù)，用表示有功負荷系數(shù)，用表示無功負荷表示無功負荷系數(shù)。一般工廠系數(shù)。一般工廠=0.70.75，=0.760.82 注意：對單個用電設備或用電設備組，有：注意：對單個用電設備或用電設備組，有： NLPPKmaxavaLPKPmaxavrLQKQ 負荷計算目前常用的方法有負荷計算目前常用的方法有需用系數(shù)法需用系數(shù)法和和二項式法二項式法。2.3 計算負荷的實用計算方法計算負荷的實用計算方法 估算法估算法實為指標法，在做設計任務書或初步設計階段，尤其

10、當需要進實為指標法，在做設計任務書或初步設計階段，尤其當需要進行方案比較時，按估算法計算比較方便。行方案比較時，按估算法計算比較方便?；仡櫍汗S供電系統(tǒng)圖回顧：工廠供電系統(tǒng)圖 負荷計算的步驟應從負載端開始，逐級上推負荷計算的步驟應從負載端開始，逐級上推到電源進線端為止到電源進線端為止 。 3、反復短時工作制的用電設備、反復短時工作制的用電設備 反復短時工作制的設備容量是指某負荷反復短時工作制的設備容量是指某負荷持續(xù)率的額定功率持續(xù)率的額定功率換算換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。下的功率。一、設備容量的確定一、設備容量的確定 設備容量就是所有設備的設備容量就是所有設備的銘牌額定

11、功率銘牌額定功率sNPP2、短期工作制的用電設備、短期工作制的用電設備1、長期工作制的用電設備、長期工作制的用電設備100%100%cosNsNNNNPPSNPNSNcosN2）電焊機和電焊裝置組）電焊機和電焊裝置組 要求統(tǒng)一換算到要求統(tǒng)一換算到 時的功率，即時的功率，即：式中，式中， 為電焊機額定有功功率；為電焊機額定有功功率； 為額定視在功率為額定視在功率； 為額定負荷持續(xù)率；為額定負荷持續(xù)率； 為額定功率因數(shù)。為額定功率因數(shù)。 1）起重機（吊車電動機）起重機（吊車電動機） 要求統(tǒng)一換算到要求統(tǒng)一換算到 時的功率，即：時的功率，即：25%25%2NsNNNPPPcossNNPS（一）電爐變

12、壓器組（一）電爐變壓器組 設備容量是指額定功率下的有功功率，設備容量是指額定功率下的有功功率，即：即： 特殊：特殊： sNPP（二）照明設備（二）照明設備 不用鎮(zhèn)流器的照明設備的設備容量指燈頭的不用鎮(zhèn)流器的照明設備的設備容量指燈頭的額定功率，即額定功率，即： 是建筑物單位面積的照明容量，是建筑物單位面積的照明容量，S為建筑物的面積。為建筑物的面積。/1000sPS 照明設備的設備容量還可按建筑物的單位面照明設備的設備容量還可按建筑物的單位面積容量法估算：積容量法估算： 1.2sNPP1.1sNPP 用鎮(zhèn)流器的照明設備的設備容量要包括鎮(zhèn)流用鎮(zhèn)流器的照明設備的設備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失。器中

13、的功率損失。 熒光燈熒光燈高壓水銀燈、金屬鹵化物燈高壓水銀燈、金屬鹵化物燈1、（單個）用電設備組的計算負荷、（單個）用電設備組的計算負荷jsxsPKP二、按需用系數(shù)法確定計算負荷二、按需用系數(shù)法確定計算負荷 KLKNWLLxNWLKKK形成該系數(shù)的原因有：用電設備的設備容量是指它的輸形成該系數(shù)的原因有：用電設備的設備容量是指它的輸出容量，它與輸入出容量，它與輸入容量容量之間有一個平均效率之間有一個平均效率 ；用電；用電設備不一定滿負荷運行，因此引入設備不一定滿負荷運行，因此引入負荷系數(shù)負荷系數(shù) ；用電；用電設備本身及配電線路有功率損耗，所以引入設備本身及配電線路有功率損耗，所以引入線路平均效線

14、路平均效率率 ；用電設備組的所有設備不一定同時運行，；用電設備組的所有設備不一定同時運行，故引入故引入同時系數(shù)同時系數(shù) 。需用系數(shù)需用系數(shù) 2、多個用電設備組的計算負荷、多個用電設備組的計算負荷同時系數(shù)同時系數(shù)11()mmjspjsipxiciiiPKPKK PPK11(tan)mmjsqjsiqxiciiiiQKQKK P22jsjsjsSPQ3jsjsNSIU無功計算負荷無功計算負荷 視在計算負荷視在計算負荷 tanjsjsQP22cosjsjsjsjsPSPQ 有功計算負荷：有功計算負荷：P30=Kd*Pn 無功計算負荷：無功計算負荷：Q30=P30*tan 視在計算負荷：視在計算負荷：

15、S30=P30*cos 計算電流計算電流: I30=S30/( UN)獲得公式獲得公式3例題：已知機修車間金屬切削加工，擁有電壓例題：已知機修車間金屬切削加工，擁有電壓380伏的三相電動機：伏的三相電動機：7.5KW,3臺臺;4KW,8臺；臺；3KW，17臺；臺；1.5KW，10臺。求計算負荷臺。求計算負荷.解：解：查表：小批生產(chǎn)加工查表：小批生產(chǎn)加工Kd取取0.2，cos=0.5，tan=1.73。因此得：。因此得：有功計算負荷：有功計算負荷：P30=0.2*120.5=24.1KW無功計算負荷：無功計算負荷：Q30=24.1*1.73=41.7kvar視在功率計算負荷：視在功率計算負荷：S

16、30=24.1/0.5=48.2kvA計算電流：計算電流：I30=48.2/（ *0.38）=73.2AKWpN5 .120105 . 11738435 . 73四、計算負荷的估算法四、計算負荷的估算法1、單位產(chǎn)品耗電量法、單位產(chǎn)品耗電量法 若已知某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量若已知某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量m和每一產(chǎn)品的和每一產(chǎn)品的單位耗電量單位耗電量 ，則，則 企業(yè)全年電能企業(yè)全年電能W為：為： 有功計算負荷為：有功計算負荷為： WmmaxcWPT年最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷利用小時數(shù)產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱單位單位單位產(chǎn)品耗電量（單位產(chǎn)品耗電量（kWh）有色金屬鑄造有色金屬鑄造t6001000鑄鐵件鑄鐵件t3

17、00鍛鐵件鍛鐵件t3080拖拉機拖拉機臺臺50008000汽車汽車輛輛15002500軸承軸承套套14并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器kvar3電表電表只只7變壓器變壓器kVA2.5電動機電動機kW14量具、刃具量具、刃具t63008500工作母機工作母機t1000重型機床重型機床t1600 若已知車間生產(chǎn)面積若已知車間生產(chǎn)面積S和負荷密度指標和負荷密度指標， 則車間平均負荷為則車間平均負荷為: Pjs=S 車間類別車間類別負荷估算法負荷估算法（kWkWm m2 2）鑄鋼車間（不包括鑄鋼車間（不包括電弧爐）電弧爐）0.0550.0550.060.06焊接車間焊接車間0.040.04鑄鐵車間鑄鐵車間0.06

18、0.06金工車間金工車間0.10.1木工車間木工車間0.660.66煤氣站煤氣站0.090.090.130.13鍋爐房鍋爐房0.2壓縮空氣站壓縮空氣站0.22、單位面積負荷密度法、單位面積負荷密度法2.4 單相負荷計算單相負荷計算 如果單相設備總容量小于三相設備總容量的如果單相設備總容量小于三相設備總容量的15%，則無論單相設備如何分配，均可按，則無論單相設備如何分配，均可按三三相平衡相平衡負荷計算。負荷計算。（一）單相設備接于（一）單相設備接于相電壓相電壓時的負荷計算時的負荷計算 max3NNPP（二）單相設備接于同一（二）單相設備接于同一線電壓線

19、電壓時的負荷計算時的負荷計算 （1）只有一相時）只有一相時1.5()0.1530.15abbcbcabNabbcabPPPPPPPPNNPP3（2）在各線負荷中選擇較大的兩項）在各線負荷中選擇較大的兩項（三）單相設備既接于（三）單相設備既接于線電壓線電壓又接于又接于相電壓相電壓時的負荷計算時的負荷計算 （1）將接于線電壓單相負荷換算為接于相電壓）將接于線電壓單相負荷換算為接于相電壓上的單相負荷上的單相負荷BCCBCCAACACBCCBCCAACACABBABBCABCBABBABBCABCBCAACAABAABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpP

20、PAB PBA PCA接于接于AB，BA，CA相間有功負荷相間有功負荷PA，PB，PC換算為換算為A，B，C相間的有功負荷相間的有功負荷QA，QB，QC換算為換算為A，B，C相間的無功負荷相間的無功負荷max30303PPmax30303QQ（2）再將各相負荷相加，選出最大相負荷，取三倍即）再將各相負荷相加，選出最大相負荷，取三倍即為等效三相負荷為等效三相負荷 功率換算系數(shù)功率換算系數(shù) 負負 荷荷 功功 率率 因因 數(shù)數(shù)0.350.30.650.61.01.0p pAB-AAB-A、p pBC-BBC-B、p pCA-

21、CCA-C1.271.21.00.890.890.840.820.720.640.640.50.5p pAB-BAB-B、p pBC-CBC-C、p pCA-ACA-A-0.27-0.27-0.17-0.170 00.280.280.360.360.50.5q qAB-AAB-A、q qBC-BBC-B、q qCA-CCA-C1.051.050.860.860.580.580.380.320.220.090.09-0.05-0.05-0.29-0.29q qAB-BAB-B、q qBC-

22、CBC-C、q qCA-ACA-A1.631.631.441.460.960.880.870.670.530.530.290.292.5 尖峰電流計算尖峰電流計算 尖峰電流尖峰電流Ijf是指單臺或多臺用電設備持續(xù)是指單臺或多臺用電設備持續(xù)12秒的秒的短時最大負荷電流短時最大負荷電流。 計算尖峰電流的目的：計算尖峰電流的目的： 選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置、計算電壓波動及檢驗電動選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置、計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等。機自起動條件等。 1、單臺用電設備供電的支線尖峰電流計算、單臺用電設備供電的支線尖峰

23、電流計算 尖峰電流就是用電設備的起動電流，尖峰電流就是用電設備的起動電流，即即 Ijf = Ist = KIN 式中，式中，Ist為用電設備的起動電流；為用電設備的起動電流；IN為用為用電設備的額定電流；電設備的額定電流；K為用電設備的起動為用電設備的起動電流倍數(shù)電流倍數(shù) 。2、多臺用電設備供電的干線尖峰電流計算、多臺用電設備供電的干線尖峰電流計算 式中，式中，Ijf為用電設備組中起動電流與額定電流之為用電設備組中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設備的起動電流；差為最大的那臺設備的起動電流； K為為n1臺設臺設備的同時系數(shù)，其值按臺數(shù)多少選取，一般為備的同時系數(shù)，其值按臺數(shù)多少選取，一般為0

24、.71；Ijs為設備投入運行時線路的計算電流。為設備投入運行時線路的計算電流。 11njfjsijfiIKII3、多臺用電設備同時啟動、多臺用電設備同時啟動式中，式中，n為參與啟動的用電設備的臺數(shù)；為參與啟動的用電設備的臺數(shù)； Ki、 Ijsi為第為第i臺設備的啟動電流倍數(shù)和額定電流。臺設備的啟動電流倍數(shù)和額定電流。 1njfijsiiIK I2.6 功率損耗與電能損耗計算功率損耗與電能損耗計算一、一、 功率損耗功率損耗1、供電線路的功率損耗、供電線路的功率損耗線路功率損耗包括有功功率損耗線路功率損耗包括有功功率損耗 PWL和無功和無功功率損耗功率損耗QWL兩部分，其計算公式為：兩部分，其計算

25、公式為：23310WLjsWLPIR 3310WLjsWLQIX 線路的計算電流線路每相的電阻線路每相的電抗式中，式中，0WLRr l0WXRx l 線間幾何均距：三相線路各相線間距離的幾何線間幾何均距：三相線路各相線間距離的幾何平均值。平均值。 三相三角形排列三相三角形排列 3123pjaa a a 水平等距排列水平等距排列 321.25pjaaa 查附表查附表2（P244） 2、變壓器的功率損耗、變壓器的功率損耗 變壓器的功率損耗也包括有功和無功兩部分變壓器的功率損耗也包括有功和無功兩部分。（1）變壓器的有功功率損耗）變壓器的有功功率損耗 （2）變壓器無功功率損耗）變壓器無功功率損耗22j

26、sjsTFeCuoKNNSSPPPPPSS 22%100100jsoKToKNNSIuQQQSS 空載有功損耗空載有功損耗負載有功損耗負載有功損耗空載電流百分數(shù)空載電流百分數(shù)短路電壓百分數(shù)短路電壓百分數(shù)負載率負載率二、供電系統(tǒng)的電能損耗二、供電系統(tǒng)的電能損耗 企業(yè)一年內(nèi)所耗用的電能，一部分用于生產(chǎn)企業(yè)一年內(nèi)所耗用的電能，一部分用于生產(chǎn)，還有一部分在供電系統(tǒng)元件（主要是線路及變，還有一部分在供電系統(tǒng)元件（主要是線路及變壓器）中損耗掉。掌握這部分損耗的計算，并設壓器）中損耗掉。掌握這部分損耗的計算，并設法降低它們，便可節(jié)約電能，提高電能的利用率法降低它們，便可節(jié)約電能，提高電能的利用率。1、 供電

27、線路的損耗供電線路的損耗 一年內(nèi)線路的電能損耗為：一年內(nèi)線路的電能損耗為： WLWLPdtPW87600PWL即按計算負荷求得的線路最大功率損耗；即按計算負荷求得的線路最大功率損耗； 線路的最大負荷損耗小時線路的最大負荷損耗小時,它是一個假想的時間它是一個假想的時間最大負荷損耗時間最大負荷損耗時間2、 變壓器的電能損耗變壓器的電能損耗 一部分是鐵損一部分是鐵損PFe引起的電能損耗，只要外加電壓引起的電能損耗，只要外加電壓和頻率不變，其值是固定不變的和頻率不變，其值是固定不變的 另一部分是由變壓器銅損另一部分是由變壓器銅損PCu引起的電能損耗，它引起的電能損耗，它與負荷電流的平方成正比，即與變壓

28、器負荷率與負荷電流的平方成正比，即與變壓器負荷率的平方成的平方成正比：正比：876087601oFeTPPW222KCuTPPW2218760KoTTTPPWWW3、企業(yè)年電能需要量、企業(yè)年電能需要量 8760maxmax0QWQ dtQT8760maxmax0PaWp dtPTmaxmax,PQmaxmax,aTT有功、無功年最大負荷有功、無功年最大負荷有功、無功年最大負荷利用小時有功、無功年最大負荷利用小時 企業(yè)年電能需要量就是企業(yè)在一年內(nèi)所消企業(yè)年電能需要量就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能耗的電能,它是企業(yè)供電設計的重要指標之一。它是企業(yè)供電設計的重要指標之一。22pQWWW2.7 全廠負荷計算全廠負荷計算一、負荷計算的前提一、負荷計算的前提 負荷資料負荷資料二、負荷二、負荷計算原則計算原則 確定工業(yè)企業(yè)計算負荷常用的方法有：逐確定工業(yè)企業(yè)計算負荷常用的方法有：逐級計算法、需用系數(shù)法和估算法等幾種。級計算法、需用系數(shù)法和估算法等幾種。三、三、負荷計算的步驟負荷計算的步驟 從用電設備向電源方向逐級計算負荷。從用電設備向電源方向逐級計算負荷。（1）供給單臺用電設備