第二章計(jì)算負(fù)荷

1、第二章 計(jì)算負(fù)荷一、負(fù)荷一、負(fù)荷 指發(fā)電機(jī)或變電所供給用戶的電力。即為電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器）和電路中通過的功率或電流。2.1 2.1 負(fù)荷計(jì)算相關(guān)概念負(fù)荷計(jì)算相關(guān)概念設(shè)備負(fù)荷通常用設(shè)備負(fù)荷通常用功率功率表示表示線路負(fù)荷通過線路負(fù)荷通過電流值電流值表征表征發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備負(fù)荷指其輸出功率，發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備負(fù)荷指其輸出功率，電動機(jī)類負(fù)荷指其輸入功率電動機(jī)類負(fù)荷指其輸入功率n 按照按照民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，用電負(fù)荷分為如下三個等級用電負(fù)荷分為如下三個等級： 一級負(fù)荷一級負(fù)荷 二級負(fù)荷二級負(fù)荷 三級負(fù)荷三級負(fù)荷滿負(fù)荷：滿載，負(fù)荷恰好達(dá)到電氣設(shè)備銘牌所規(guī)定的數(shù)值滿

2、負(fù)荷：滿載，負(fù)荷恰好達(dá)到電氣設(shè)備銘牌所規(guī)定的數(shù)值。最大負(fù)荷最大負(fù)荷：系統(tǒng)或設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)用電可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷瞬系統(tǒng)或設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)用電可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷瞬時(shí)值時(shí)值最小負(fù)荷：系統(tǒng)或設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)用電可能的最小負(fù)荷瞬時(shí)值最小負(fù)荷：系統(tǒng)或設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)用電可能的最小負(fù)荷瞬時(shí)值 一級負(fù)荷二級負(fù)荷三級負(fù)荷范圍停電將造成重大政治、經(jīng)濟(jì)和生命影響停電主要造成較大經(jīng)濟(jì)損失不屬于一、二級負(fù)荷的一般負(fù)荷供電要求絕對不允許停電不允許停電可以停電保證措施雙電源雙回路單回路舉例鐵路樞紐、通信樞紐，國家級大型體育中心，醫(yī)院手術(shù)室等普通高層住宅客梯、高校教學(xué)樓等民用市政二、負(fù)荷分類二、負(fù)荷分類用電設(shè)備按其工作方式

3、可分為三種： 1 、連續(xù)運(yùn)行工作制負(fù)荷 2 、短時(shí)運(yùn)行工作制負(fù)荷 3、 重復(fù)短暫工作制負(fù)荷建筑內(nèi)按用電對象分類1 、照明負(fù)荷2、動力負(fù)荷3、消防負(fù)荷4、通信及數(shù)據(jù)處理設(shè)備負(fù)荷二、負(fù)荷分類二、負(fù)荷分類用電設(shè)備按其工作方式可分為三種：用電設(shè)備按其工作方式可分為三種： 1 、連續(xù)運(yùn)行工作制負(fù)荷 2 、短時(shí)運(yùn)行工作制負(fù)荷 3、 重復(fù)短暫工作制負(fù)荷建筑內(nèi)按用電對象分類建筑內(nèi)按用電對象分類1 、照明負(fù)荷2、動力負(fù)荷3、消防負(fù)荷4、通信及數(shù)據(jù)處理設(shè)備負(fù)荷1 連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制）連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制） 在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部分溫升均不超過最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。 如電爐、空調(diào)、

4、電加熱設(shè)備、照明燈具，通風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、電機(jī)車等。 機(jī)床電動機(jī)的負(fù)荷雖然變動較大，但也屬于長期連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備。對該類設(shè)備容量的計(jì)算，可直接查取銘牌上的額定功對該類設(shè)備容量的計(jì)算，可直接查取銘牌上的額定功率，而不用轉(zhuǎn)換。率，而不用轉(zhuǎn)換。 用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時(shí)間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點(diǎn)。 如機(jī)床上的某些輔助電動機(jī)（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機(jī)）及水閘用電動機(jī)等設(shè)備。2 2 短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制）短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制）

5、這類設(shè)備在工廠負(fù)荷中所占的比例很小，計(jì)算設(shè)備這類設(shè)備在工廠負(fù)荷中所占的比例很小，計(jì)算設(shè)備容量時(shí)，可容量時(shí)，可直接查取銘牌上的額定功率直接查取銘牌上的額定功率。 用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作，其工作時(shí)用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作，其工作時(shí)間（間（t t）與停歇時(shí)間（）與停歇時(shí)間（t t0 0）相互交替。工作時(shí)）相互交替。工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊干周期后，達(dá)到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊機(jī)和吊車電動機(jī)等。機(jī)和吊車電動機(jī)等。 該類設(shè)備的工作性質(zhì)，通常用暫載率該類設(shè)備的工作性質(zhì)，通常用暫載率（負(fù)荷（

6、負(fù)荷持續(xù)率）表征持續(xù)率）表征3 3 斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制）斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制） 定義：取一個工作周期內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，也稱負(fù)荷持續(xù)率%1000tttTt式中式中 t t，t t0 0工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作周期周期T T。暫載率暫載率同一設(shè)備在不同的暫載率下工作，其輸出功率不同。同一設(shè)備在不同的暫載率下工作，其輸出功率不同。斷續(xù)周期工作制設(shè)備的設(shè)備容量，一般是對應(yīng)于某斷續(xù)周期工作制設(shè)備的設(shè)備容量，一般是對應(yīng)于某一個標(biāo)準(zhǔn)暫載率的。在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，必須考慮到設(shè)一個標(biāo)準(zhǔn)暫載率的。在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，必須考慮到設(shè)備容量所對應(yīng)的不

7、同暫載率，而且要按規(guī)定的暫載備容量所對應(yīng)的不同暫載率，而且要按規(guī)定的暫載率進(jìn)行設(shè)備容量的統(tǒng)一換算。率進(jìn)行設(shè)備容量的統(tǒng)一換算。 如果設(shè)備在如果設(shè)備在N N下的額定容量為下的額定容量為P PN N，則換算，則換算到到下的設(shè)備容量下的設(shè)備容量PePe為：為： 在每臺用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。 用電設(shè)備額定容量的計(jì)算用電設(shè)備額定容量的計(jì)算1 1 長期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量長期工作

8、制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量 Pe=PN2 2 重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量 吊車機(jī)組用電動機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等 ）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率（kW），若其N不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為: nNNNePPP2%25設(shè)備容量設(shè)備容量 電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到100%時(shí)的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率N不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:設(shè)備容量設(shè)備容量 3 3 電爐變壓器的設(shè)備容量電爐變壓器的設(shè)備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即： P Pe e=P=PN N=S=SN Ncoscos 4 4 照明設(shè)備的設(shè)備容量照明設(shè)備的

9、設(shè)備容量白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量就等于燈泡上標(biāo)注的額定功率（kW）；熒光燈還要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）；高壓水銀熒光燈亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）；金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時(shí)亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。 5、不對稱單相負(fù)荷的設(shè)備容量、不對稱單相負(fù)荷的設(shè)備容量 當(dāng)有多臺單相用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)將它們均勻地分接到三相當(dāng)有多臺單相用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負(fù)載不對稱情況。上，力

10、求減少三相負(fù)載不對稱情況。 設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，在計(jì)算范圍內(nèi)，單相用電設(shè)備的總?cè)萘吭O(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，在計(jì)算范圍內(nèi)，單相用電設(shè)備的總?cè)萘咳绮怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康娜绮怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%15%時(shí)，可按三相對稱時(shí)，可按三相對稱分配考慮，如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相用電分配考慮，如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康脑O(shè)備總?cè)萘康?5%15%時(shí)，則設(shè)備容量時(shí)，則設(shè)備容量Pe Pe 應(yīng)按三倍最大相應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷的原則進(jìn)行換算。負(fù)荷的原則進(jìn)行換算。設(shè)備接于相電壓或線電壓時(shí)，設(shè)備容量Pe的計(jì)算如下： 單相設(shè)備接于相電壓時(shí)Pe3Pem式中 Pe等效三相設(shè)備容量； Pem最大負(fù)荷所接的單相設(shè)

11、備容量。 單相設(shè)備接于線電壓時(shí) 式中 Pel接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。leePP3例例 2 2 ：某小批量生產(chǎn)車間：某小批量生產(chǎn)車間 380V 380V 線路上接有金屬切線路上接有金屬切削機(jī)床共削機(jī)床共2020臺，其中臺，其中10.5kW10.5kW的的4 4臺，臺， 7.5kW7.5kW的的8 8 臺，臺， 5kW 5kW 的的 8 8 臺；車間有臺；車間有 380V 380V ，容量，容量 20kVA 20kVA ，N N= = 65% 65% ， coscos=0.5 =0.5 電焊機(jī)電焊機(jī) 2 2 臺；車間有容量臺；車間有容量11kVA11kVA， N N= 25%= 25%吊車吊

12、車1 1臺。試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。臺。試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。解：解：(1) (1) 金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量：金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量：P Pe1e1 = P = Pe1ie1i =4 =4 10.5 + 8 10.5 + 8 7.5 + 8 7.5 + 8 5 = 5 = 142(kW )142(kW )(2) (2) 電焊機(jī)的設(shè)備容量：電焊機(jī)的設(shè)備容量：20kVA，N= 65%，cos=0.5。 (3) (3) 吊車的設(shè)備容量：吊車的設(shè)備容量：1臺吊車，參數(shù)：容量11kVA，N= 25%。(4) 車間的設(shè)備總?cè)萘浚很囬g的設(shè)備總?cè)萘浚喝⒇?fù)荷曲線三、負(fù)荷曲線1、定義：符合隨時(shí)間變化的曲線日有

13、功負(fù)荷曲線 a）依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線 b）依點(diǎn)繪成梯形的負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象可分為：工廠的、車間的或者是某臺設(shè)備按負(fù)荷對象可分為：工廠的、車間的或者是某臺設(shè)備的負(fù)荷曲線；的負(fù)荷曲線；按負(fù)荷的功率性質(zhì)可分為：有功負(fù)荷和無功負(fù)荷曲線；按負(fù)荷的功率性質(zhì)可分為：有功負(fù)荷和無功負(fù)荷曲線；按表示的時(shí)間可分為：年、月、日的負(fù)荷曲線；按表示的時(shí)間可分為：年、月、日的負(fù)荷曲線；按繪制的方式可分為：依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線和梯形負(fù)按繪制的方式可分為：依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線和梯形負(fù)荷曲線。荷曲線。如無特殊說明，負(fù)荷曲線是有功功率負(fù)荷曲線。如無特殊說明，負(fù)荷曲線是有功功率負(fù)荷曲線。2. 2. 分類分類常用的負(fù)荷曲線有：年持續(xù)負(fù)荷曲

14、線和年最大負(fù)荷常用的負(fù)荷曲線有：年持續(xù)負(fù)荷曲線和年最大負(fù)荷曲線曲線( (年每日最大負(fù)荷曲線年每日最大負(fù)荷曲線) )。3. 3. 常見的負(fù)荷曲線常見的負(fù)荷曲線(1).(1).年持續(xù)負(fù)荷曲線年持續(xù)負(fù)荷曲線 (2).(2).年最大負(fù)荷曲線年最大負(fù)荷曲線年最大負(fù)荷年最大負(fù)荷PmaxPmax，就是全年，就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最多的半小時(shí)平均功率。電能最多的半小時(shí)平均功率。因此年最大負(fù)荷就是半小時(shí)因此年最大負(fù)荷就是半小時(shí)最大負(fù)荷最大負(fù)荷P P3030。4. 4. 與負(fù)荷曲線相關(guān)的參數(shù)與負(fù)荷曲線相關(guān)的參數(shù)(1).(1).年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷和年最大

15、負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)T Tmaxmax是一個等效時(shí)間。在此時(shí)是一個等效時(shí)間。在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，與該電力負(fù)荷全年實(shí)能，與該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能相等。即：際消耗的電能相等。即：TmaxTmax是反映電力負(fù)荷特征的一個重要參數(shù)，它與工是反映電力負(fù)荷特征的一個重要參數(shù)，它與工廠的工作班制有較大的聯(lián)系。廠的工作班制有較大的聯(lián)系。( (2). 2). 平均負(fù)荷和年平均負(fù)荷平均負(fù)荷和年平均負(fù)荷平均負(fù)荷就是負(fù)荷在一定時(shí)間平均負(fù)荷就是負(fù)荷在一定時(shí)間t t內(nèi)平均消耗的功率。內(nèi)平均消耗的功率。P

16、Pavav=Wt/t=Wt/t年平均負(fù)荷年平均負(fù)荷PavPav就是電力就是電力負(fù)荷在全年時(shí)間內(nèi)所消耗負(fù)荷在全年時(shí)間內(nèi)所消耗功率的平均值。功率的平均值。2.2 2.2 計(jì)算負(fù)荷的確定計(jì)算負(fù)荷的確定一、概述一、概述 供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運(yùn)行，則其中各供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運(yùn)行，則其中各個元件（電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必個元件（電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必須選擇恰當(dāng)，除滿足工作電壓的要求外，最重要的就是須選擇恰當(dāng)，除滿足工作電壓的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個要滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電

17、力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 計(jì)算負(fù)荷是指用統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，按發(fā)熱條件來選擇并計(jì)算負(fù)荷是指用統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，按發(fā)熱條件來選擇并校驗(yàn)供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值校驗(yàn)供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。計(jì)算負(fù)荷的定義： 我們用“計(jì)算負(fù)荷”來表示實(shí)際使用的總負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。 計(jì)算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)通過實(shí)際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。根據(jù)“計(jì)算負(fù)荷”選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中的最高溫升不會超過允許值。規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因： 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為為10min10min以以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

18、表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為升所需時(shí)間約為 3=33=310103030（minmin），如），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min30min以以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)體的最高溫升。上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)體的最高溫升。 通常用通常用P P3030、Q Q3030 、 S S3030 、 I I3030分別表示負(fù)荷的有功分別表示負(fù)荷的有功計(jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電計(jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷

19、和計(jì)算電流。流。 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷，計(jì)算負(fù)荷確定的準(zhǔn)確與否直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線的選擇確定的準(zhǔn)確與否直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。是否經(jīng)濟(jì)合理。 由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷因素很多，雖然由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律可循，但很難準(zhǔn)確地各類負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律可循，但很難準(zhǔn)確地確定計(jì)算負(fù)荷的大小。實(shí)際上負(fù)荷也不是一成不變確定計(jì)算負(fù)荷的大小。實(shí)際上負(fù)荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織及能源供應(yīng)的狀的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。因此況等多

20、種因素有關(guān)。因此負(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)負(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)際。際。目前常用方法是：需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法。需要系數(shù)法需要系數(shù)法是按照車間以上的負(fù)荷情況來確定的，因此適于對變電所的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算對變電所的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算；二項(xiàng)式法二項(xiàng)式法，考慮了用電設(shè)備中幾臺功率較大的設(shè)備工作時(shí)對負(fù)荷影響的附加功率，適于低壓配電支干線和低壓配電支干線和配電箱負(fù)荷的計(jì)算配電箱負(fù)荷的計(jì)算。1. 單臺電動機(jī) 對單臺電動機(jī)，供電線路在30min內(nèi)出現(xiàn)的最大平均負(fù)荷就是計(jì)算負(fù)荷。即 2. 單個白熾燈、單臺電熱設(shè)備、電爐變壓器等 對這類設(shè)備，額定容量就是其計(jì)算負(fù)荷。即3. 單臺反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備 設(shè)備

21、容量就作為計(jì)算負(fù)荷。即二、單個用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算二、單個用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算三、用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定三、用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定1. 需要系數(shù)法1). 原理 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30，實(shí)際情況下，用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定都同時(shí)運(yùn)行，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量小于全部設(shè)備的總?cè)萘?；運(yùn)行的設(shè)備也不可能都處于滿載運(yùn)行，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率也要小于此時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量。在傳送功率的過程中不僅設(shè)備本身有功率損耗，配電線路也有功率損耗。因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷則可表示為：因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷則可表示為：上式也可以寫成：上式也

22、可以寫成：其中：其中：K Kd d為一個小于為一個小于1 1的數(shù)，將其稱為的數(shù)，將其稱為需要系數(shù)需要系數(shù)。實(shí)際上，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)，而且也與操作工人的技術(shù)熟練程度和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)，因此應(yīng)盡可能通過實(shí)際分析確定，使之盡量接近實(shí)際。在與電力負(fù)荷計(jì)算的相關(guān)書籍上都給出了各種用電設(shè)備的需要系數(shù)。2). 2). 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的確定 有功計(jì)算負(fù)荷(kW)： 無功計(jì)算負(fù)荷(kvar)： 視在計(jì)算負(fù)荷(kVA)： 計(jì)算電流(A)： 在利用需要系數(shù)法計(jì)算電力負(fù)荷時(shí)，要注意以下問題：在利用需要系數(shù)法計(jì)算電力負(fù)荷時(shí)，

23、要注意以下問題：a. a. 由于需要系數(shù)是按車間范圍設(shè)備臺數(shù)較多的情況來由于需要系數(shù)是按車間范圍設(shè)備臺數(shù)較多的情況來確定的，所以需要系數(shù)值一般較低，例如冷加工機(jī)床組確定的，所以需要系數(shù)值一般較低，例如冷加工機(jī)床組的需要系數(shù)值平均的需要系數(shù)值平均0.20.2左右。因此，需要系數(shù)法較適合左右。因此，需要系數(shù)法較適合用于確定車間的計(jì)算負(fù)荷。如果采用需要系數(shù)法來計(jì)算用于確定車間的計(jì)算負(fù)荷。如果采用需要系數(shù)法來計(jì)算干線或分支線上用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)適當(dāng)將數(shù)值干線或分支線上用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)適當(dāng)將數(shù)值取大點(diǎn)。取大點(diǎn)。b. b. 需要系數(shù)的大小與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有極需要系數(shù)的大小與用電設(shè)備

24、的類別和工作狀態(tài)有極大的關(guān)系，因此在計(jì)算時(shí)首先要正確判斷用電設(shè)備的大的關(guān)系，因此在計(jì)算時(shí)首先要正確判斷用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯誤。例如機(jī)修車間的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯誤。例如機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動機(jī)就屬于小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電金屬切削機(jī)床電動機(jī)就屬于小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動機(jī)，因?yàn)榻饘偾邢骶褪抢浼庸ざ鴻C(jī)修不可能是大批動機(jī)，因?yàn)榻饘偾邢骶褪抢浼庸ざ鴻C(jī)修不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等，應(yīng)該屬熱加工生產(chǎn)。又如壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等，應(yīng)該屬熱加工機(jī)床。再如起重機(jī)、行車實(shí)際上都屬于吊車類。機(jī)床。再如起重機(jī)、行車實(shí)際上都屬于吊車類。民用建筑照明負(fù)荷需要系數(shù)Kd 建筑類

25、別建筑類別KdKd建筑類別建筑類別KdKd一般旅館、招待所一般旅館、招待所0.70.70.80.8一般辦公樓一般辦公樓0.70.70.80.8高級旅館、招待所高級旅館、招待所0.60.60.70.7高級辦公樓高級辦公樓0.60.60.70.7旅游賓館旅游賓館0.350.350.450.45科研樓科研樓0.80.80.90.9電影院、文化館電影院、文化館0.70.70.80.8發(fā)展與交流中心發(fā)展與交流中心0.60.60.70.7劇場劇場0.60.60.70.7教學(xué)樓教學(xué)樓0.80.80.90.9禮堂禮堂0.50.50.70.7圖書館圖書館0.60.60.70.7體育練習(xí)館體育練習(xí)館0.70.70

26、.80.8托兒所、幼兒園托兒所、幼兒園0.80.80.90.9體育館體育館0.650.650.750.75小型商業(yè)、服務(wù)業(yè)用房小型商業(yè)、服務(wù)業(yè)用房0.850.850.90.9展覽廳展覽廳0.50.50.70.7綜合商業(yè)、服務(wù)樓綜合商業(yè)、服務(wù)樓0.750.750.850.85門診樓門診樓0.60.60.70.7食堂、餐廳食堂、餐廳0.80.80.90.9一般病房樓一般病房樓0.650.650.750.75高級餐廳高級餐廳0.70.70.80.8高級病房樓高級病房樓0.50.50.60.6火車站火車站0.750.750.780.78鍋爐房鍋爐房0.90.91 1博物館博物館0.820.820.92

27、0.92需要系數(shù)-考慮建筑內(nèi)各用電負(fù)荷同時(shí)使用概率而確定的負(fù)荷計(jì)算系數(shù)例例3 3：某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，有電壓為：某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，有電壓為380V 380V 的三相電動機(jī)若干臺，其中：有的三相電動機(jī)若干臺，其中：有 3 3 臺功率為臺功率為7.5kW7.5kW，8 8臺臺4kW4kW， 1717臺臺3kW 3kW ，1010臺臺1.5kW1.5kW。試求其計(jì)算負(fù)荷。試求其計(jì)算負(fù)荷。解題思路解題思路：首先計(jì)算出設(shè)備組的設(shè)備容量，查找：首先計(jì)算出設(shè)備組的設(shè)備容量，查找出與設(shè)備類別相應(yīng)的需要系數(shù)和功率因數(shù)，再按出與設(shè)備類別相應(yīng)的需要系數(shù)和功率因數(shù)，再按照需要系數(shù)法計(jì)算出設(shè)備組的計(jì)算

28、負(fù)荷。照需要系數(shù)法計(jì)算出設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。解：解：(1) (1) 此機(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘看藱C(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘?2) 查取需要系數(shù)表中的“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī) 床 電 動 機(jī) ” 項(xiàng) ， 得 Kd=0.16 0.2( 取 Kd=0.2) ，cos=0.5，tan =1.73。(3) 確定計(jì)算負(fù)荷 有功計(jì)算負(fù)荷： 無功計(jì)算負(fù)荷： 視在計(jì)算負(fù)荷： 計(jì)算電流：確定有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母確定有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該考慮各組用電設(shè)備的最大線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定低壓母線或低負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。

29、因此在確定低壓母線或低壓干線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該結(jié)合具體情況對其有壓干線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個同時(shí)系數(shù)功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個同時(shí)系數(shù)K Kpp和和K Kq q 。3). 3). 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定車間干線車間干線 取取K Kpp=0.85=0.850.950.95，K Kqq=0.9=0.90.970.97。低壓母線低壓母線 當(dāng)由用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷組直接相加來計(jì)當(dāng)由用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷組直接相加來計(jì)算時(shí)，可取算時(shí)，可取K Kpp=0.85=0.850.90.9，K Kqq=0.85=0.850.950.95；

30、 當(dāng)由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，當(dāng)由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取可取Kp=0.9Kp=0.90.950.95，Kq=0.93Kq=0.930.970.97?？偟挠泄τ?jì)算負(fù)荷：總的有功計(jì)算負(fù)荷： P P3030 = K = K P P P P3030 i i總的無功計(jì)算負(fù)荷：總的無功計(jì)算負(fù)荷： Q Q3030 = K q Q = K q Q3030 i i 式中的式中的P P30i30i和和Q Q30i30i分別表示所有各組設(shè)備的有功分別表示所有各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。和無功計(jì)算負(fù)荷之和?？偟囊曉谟?jì)算負(fù)荷：總的視在計(jì)算負(fù)荷： 22303030SPQ總的計(jì)算電流總的計(jì)算

31、電流: : 注意注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流不能用各組的視在此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算，總的視在計(jì)算負(fù)計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算，總的視在計(jì)算負(fù)荷也不能按用電設(shè)備組的視在計(jì)算負(fù)荷公式來進(jìn)行荷也不能按用電設(shè)備組的視在計(jì)算負(fù)荷公式來進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。30303NSIU例例 4 4 ：某機(jī)修車間：某機(jī)修車間 380V 380V 線路上，接有金屬切線路上，接有金屬切削機(jī)床電動機(jī)削機(jī)床電動機(jī) 20 20 臺、共臺、共 50kW( 50kW( 其中較大容量其中較大容量電動機(jī)有：電動

32、機(jī)有： 7.5kW 7.5kW 的的 1 1 臺，臺， 4kW 4kW 的的 3 3 臺，臺， 2.2kW 2.2kW 的的 7 7 臺臺 ) ) ，通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī) 2 2 臺共臺共3kW 3kW ，電阻，電阻爐爐1 1臺臺2kW2kW。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。 解題思路： 該題屬于多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算問題。思路是首先計(jì)算出各組設(shè)備的容量，根據(jù)設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，查出需要系數(shù)和功率因數(shù)，再計(jì)算出各組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，最后得到總計(jì)算負(fù)荷。解：1. 各組的計(jì)算負(fù)荷1). 金屬切削機(jī)床組查表可取： Kd=0.2，cos=0.5，tan =1.73于是有:2). 通風(fēng)

33、機(jī)組 通風(fēng)機(jī)2臺，共3kW查表可?。?Kd=0.8，cos=0.8，tan =0.75于是有：3). 電阻爐 電阻爐1臺，2kW查表可?。?Kd=0.7，cos=1，tan =0于是有：2、總計(jì)算負(fù)荷：取同時(shí)系統(tǒng)：在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了使人一目了然，便于審核，常采用計(jì)算表格的形式。思考題思考題1. 年最大負(fù)荷、年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)、以及年平均負(fù)荷的物理意義；2.確定設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的步驟；3.確定多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的步驟。2. 2. 用二項(xiàng)式系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷用二項(xiàng)式系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 需要系數(shù)法計(jì)算簡單，現(xiàn)在仍然普遍用于供配電的設(shè)計(jì)中。但需要系數(shù)法沒有考慮用電設(shè)備中少數(shù)容量特別大的設(shè)備對計(jì)算

34、負(fù)荷的影響，因而在確定用電設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別相當(dāng)大的低壓分支線和干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，按需要系數(shù)法計(jì)算所得的結(jié)果往往偏小，于是有了二項(xiàng)式系數(shù)法。1). 工作原理 二項(xiàng)式系數(shù)法的基本公式： 式中：bPe表示用電設(shè)備的平均負(fù)荷，其中Pe是用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?cPx表示用電設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中Px是x臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘浚?b、c為二項(xiàng)式系數(shù)。其余的計(jì)算負(fù)荷Q30、 S30和I30的計(jì)算與前述需要系數(shù)法相同。與需要系數(shù)Kd相同，二項(xiàng)式系數(shù)b、c和最大容量的設(shè)備臺數(shù)x值，也在相關(guān)書籍中給出。計(jì)算時(shí)要注意：如果設(shè)備總臺數(shù)n少于規(guī)定的最大容量設(shè)備臺數(shù)x 的2倍時(shí)

35、，則其最大容量設(shè)備臺數(shù) x 也應(yīng)相應(yīng)減小，建議取 x=n/2 ，且按四舍五入規(guī)則取整數(shù)。2). 用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定例5：某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，有電壓為380V 的三相電動機(jī)若干臺，其中：有 3 臺功率為7.5kW，8臺4kW， 17臺3kW ， 10臺1.5kW。試求其計(jì)算負(fù)荷。(利用二項(xiàng)式系數(shù)法)解題思路：解題思路：首先查找出與設(shè)備類別相應(yīng)的二項(xiàng)式系數(shù)首先查找出與設(shè)備類別相應(yīng)的二項(xiàng)式系數(shù)b b、c c、最大容量的設(shè)備臺數(shù)最大容量的設(shè)備臺數(shù)x x和功率因數(shù)，計(jì)算出設(shè)備組的設(shè)備容量和功率因數(shù)，計(jì)算出設(shè)備組的設(shè)備容量，x x臺最大容量設(shè)備的設(shè)備容量，再按照二項(xiàng)式系數(shù)法計(jì)算出臺最大容量設(shè)

36、備的設(shè)備容量，再按照二項(xiàng)式系數(shù)法計(jì)算出設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。解：解：(1) (1) 查表確定出相應(yīng)的系數(shù)：查表確定出相應(yīng)的系數(shù)： b=0.14 b=0.14 ， c=0.4 c=0.4 ， x=5 x=5 ， coscos=0.5 =0.5 ， tantan=1.73=1.73。(2) (2) 設(shè)備組容量設(shè)備組容量 Pe = 7.5 Pe = 7.5 3 + 4 3 + 4 8 + 3 8 + 3 17 + 1.5 17 + 1.5 10 = 10 = 120.5120.5（kwkw）(3) x(3) x臺最大容量設(shè)備的設(shè)備容量臺最大容量設(shè)備的設(shè)備容量(4) (4) 設(shè)備組的計(jì)算

37、負(fù)荷設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷有功計(jì)算負(fù)荷有功計(jì)算負(fù)荷 無功計(jì)算負(fù)荷無功計(jì)算負(fù)荷 視在計(jì)算負(fù)荷視在計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算電流：例題3和例題5計(jì)算分析：供電設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)說明，選擇低壓分支線和干線供電設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)說明，選擇低壓分支線和干線時(shí)，按需要系數(shù)法計(jì)算的設(shè)備計(jì)算負(fù)荷往往偏時(shí)，按需要系數(shù)法計(jì)算的設(shè)備計(jì)算負(fù)荷往往偏小，在設(shè)備臺數(shù)較少的情況下采用二項(xiàng)式系數(shù)小，在設(shè)備臺數(shù)較少的情況下采用二項(xiàng)式系數(shù)法比較合適。法比較合適。3). 3). 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 采用二項(xiàng)式系數(shù)法確定多組用電設(shè)備的干線上或采用二項(xiàng)式系數(shù)法確定多組用電設(shè)備的干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，同樣應(yīng)考慮各組用電設(shè)低壓母

38、線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，同樣應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的情況。所以在確定總計(jì)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的情況。所以在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中取其中一組最大取其中一組最大的附加負(fù)荷的附加負(fù)荷 cPx cPx ，再加上所有各組的平均負(fù)荷，再加上所有各組的平均負(fù)荷 bPe bPe 。所以總的有功和無功計(jì)算負(fù)荷分別為：。所以總的有功和無功計(jì)算負(fù)荷分別為：總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流的計(jì)算公式與前面相總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流的計(jì)算公式與前面相同，仍然為：同，仍然為：例例 6 6：某機(jī)修車間：某機(jī)修車間 380V 380V 線路上，接有金屬切削機(jī)床線路上，接有

39、金屬切削機(jī)床電動機(jī)電動機(jī) 20 20 臺、共臺、共 50kW 50kW （其中較大容量電動機(jī)（其中較大容量電動機(jī) 有有 容容 量量 7.5kW 7.5kW 的的 1 1 臺臺 ， 容容 量量 4kW 4kW 的的 3 3 臺，臺，容量容量2.2kW 2.2kW 的的 7 7 臺），通風(fēng)機(jī)臺），通風(fēng)機(jī) 2 2 臺共臺共 3kW 3kW ，電，電阻爐阻爐 1 1 臺臺2kW2kW。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。解：解：(1) (1) 確定各組的平均負(fù)荷與最大附加負(fù)荷確定各組的平均負(fù)荷與最大附加負(fù)荷 金屬切削機(jī)床組金屬切削機(jī)床組查表可得：查表可得： b=0.14b=0.14，c

40、=0.4c=0.4，x=5x=5，coscos=0.5=0.5，tantan =1.73 =1.73。 10.14507()eb Pkw通風(fēng)機(jī)組通風(fēng)機(jī)組 查表可得：查表可得：b=0.65b=0.65，c=0.25c=0.25，x=5x=5，coscos=0.8=0.8，tantan =0.75 =0.75 。電阻爐電阻爐查表可得：查表可得： b=0.7b=0.7，c=0c=0，coscos=1=1，tantan =0 =0。(2) (2) 總計(jì)算負(fù)荷總計(jì)算負(fù)荷例4結(jié)果與例4相比：3 3、單位面積估算法、單位面積估算法1 1）負(fù)荷密度法）負(fù)荷密度法 是將已知的不同類型負(fù)荷在單位面積上的需求量乘以

41、建筑是將已知的不同類型負(fù)荷在單位面積上的需求量乘以建筑面積或使用面積得到的負(fù)荷量。面積或使用面積得到的負(fù)荷量。P P3030=KA/1000 =KA/1000 K- K-負(fù)荷密度（負(fù)荷密度（W/mW/m2 2或或V.A/mV.A/m2 2) ) A- A-建筑面積（建筑面積（m m2 2）2 2）單位指標(biāo)法）單位指標(biāo)法將已知不同類型負(fù)荷在核算單位上的需求量乘以核算單位將已知不同類型負(fù)荷在核算單位上的需求量乘以核算單位得到的負(fù)荷量得到的負(fù)荷量P30=KN/1000 供電系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算供電系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算在確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷后，如果確定整個系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷，還需要逐級計(jì)入相關(guān)線路和變壓

42、器的功率損耗， 高壓配電所計(jì)算出末端各個設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷計(jì)算出末端各個設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷P P306306； P P305305應(yīng)為其所有出線上的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為其所有出線上的計(jì)算負(fù)荷P P306306等之和，再等之和，再乘以同時(shí)系數(shù)：乘以同時(shí)系數(shù)： P P304304計(jì)算要考慮線路計(jì)算要考慮線路WL2WL2的損耗，因此有：的損耗，因此有： P P3030 4 4 = P = P3030 5 5 + + P PWL2WL2P301由P302等幾條高壓配電線路上計(jì)算負(fù)荷之和乘以同時(shí)系數(shù)得到： P P303303由由P P304304等幾條干線上計(jì)算負(fù)荷之和乘以同等幾條干線上計(jì)算負(fù)荷之和乘以同時(shí)系數(shù)得到

43、：時(shí)系數(shù)得到： P P302302要同時(shí)考慮變壓器和線路要同時(shí)考慮變壓器和線路WL1WL1的損耗，即：的損耗，即： P P3030 2 = P2 = P3030 3 3 + + P PT T + + P PWL1WL1(2). (2). 用需要系數(shù)法確定系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷用需要系數(shù)法確定系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷 在已知系統(tǒng)用電設(shè)備總?cè)萘縋e (不含備用容量)的條件下,乘上一個系統(tǒng)的需要系數(shù)Kd，就可得到系統(tǒng)的有功計(jì)算負(fù)荷P30 ，即： 其中:Kd為系統(tǒng)的需要系數(shù)值。其可查表得到。 無功計(jì)算負(fù)荷Q30 、視在計(jì)算負(fù)荷S30 、計(jì)算電流I30的計(jì)算公式與前面的相同。1、試確定圖所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)試確定圖所示供

44、電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)G G和變壓器和變壓器1T1T，2T2T和和3T3T的額定電壓。的額定電壓。作業(yè)2 2、某車間、某車間380380伏線路供電給下列設(shè)備伏線路供電給下列設(shè)備: :長期工作的設(shè)長期工作的設(shè)備有備有7.5kW7.5kW的電動機(jī)的電動機(jī)2 2臺臺,4kW,4kW的電動機(jī)的電動機(jī)3 3臺臺,3kW,3kW的電動的電動機(jī)機(jī)1010臺臺; ;反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備有反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備有42kVA42kVA的電焊機(jī)的電焊機(jī)1 1臺臺( (額定暫載率為額定暫載率為60%, 60%, （額定功率因數(shù)（額定功率因數(shù)=0.62,=0.62,額定效率額定效率=0.85),10t=0.85),10t吊車吊車1

45、1臺臺( (在暫載率為在暫載率為40%40%的條件下的條件下, ,其額其額定功率為定功率為39.6kW,39.6kW,額定功率因數(shù)為額定功率因數(shù)為0.5). 0.5). 試確定它們試確定它們的設(shè)備容量。的設(shè)備容量。3 3、某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機(jī)床電動機(jī)、某車間設(shè)有小批量生產(chǎn)冷加工機(jī)床電動機(jī)4040臺，總?cè)萘颗_，總?cè)萘?52KW152KW，其中較大容量的電動機(jī)有，其中較大容量的電動機(jī)有10KW 110KW 1臺、臺、7KW 27KW 2臺、臺、4.5KW 54.5KW 5臺、臺、2.8KW 102.8KW 10臺臺；衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī)；衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī)6 6臺共臺共6KW6KW。試分別用需要系數(shù)。試

46、分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法求車間的計(jì)算負(fù)荷。法和二項(xiàng)式法求車間的計(jì)算負(fù)荷。2.3 功率因數(shù)及無功補(bǔ)償一、功率因數(shù)一、功率因數(shù) 功率因數(shù)是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，功率因數(shù)是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它反映了供用電系統(tǒng)中無功功率消耗量在系統(tǒng)總?cè)菟从沉斯┯秒娤到y(tǒng)中無功功率消耗量在系統(tǒng)總?cè)萘恐兴嫉谋戎?，反映了供電系統(tǒng)的供電能力。根量中所占的比重，反映了供電系統(tǒng)的供電能力。根據(jù)測量方法和用途的不同，工廠的功率因數(shù)常有以據(jù)測量方法和用途的不同，工廠的功率因數(shù)常有以下幾種：下幾種：1. 1. 瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù)是指運(yùn)行中的供電系統(tǒng)在某一瞬時(shí)功率因數(shù)是指運(yùn)行中的供電系

47、統(tǒng)在某一時(shí)刻的功率因數(shù)值。它隨設(shè)備的類型、運(yùn)行方式、時(shí)刻的功率因數(shù)值。它隨設(shè)備的類型、運(yùn)行方式、電壓高低而隨時(shí)變化，可由功率因數(shù)表直接讀出，電壓高低而隨時(shí)變化，可由功率因數(shù)表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表在同一瞬間的讀數(shù)由或由功率表、電流表和電壓表在同一瞬間的讀數(shù)由下列公式求出：下列公式求出：PP功率表測出的三相有功功率數(shù)功率表測出的三相有功功率數(shù),kW,kWUU電壓表測出的線電壓讀數(shù)電壓表測出的線電壓讀數(shù),kA,kAI I 電流表測出的線電流讀數(shù)電流表測出的線電流讀數(shù),A,A瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，

48、以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。功率的變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。2.平均功率因數(shù)平均功率因數(shù) 平均功率因數(shù)是指某一規(guī)定時(shí)間段內(nèi)功率因平均功率因數(shù)是指某一規(guī)定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，也稱加權(quán)平均功率因數(shù)。其值可數(shù)的平均值，也稱加權(quán)平均功率因數(shù)。其值可由下式得到：由下式得到：我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就規(guī)我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。3. 3. 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)是指在年最大負(fù)荷最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)是指在年最大負(fù)荷(計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷)時(shí)的功率因數(shù)，可按下式計(jì)算

49、：時(shí)的功率因數(shù)，可按下式計(jì)算：我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定：高壓供電的線路最大負(fù)荷時(shí)的我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定：高壓供電的線路最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于功率因數(shù)不得低于0.9，其他線路功率因數(shù)不得低于，其他線路功率因數(shù)不得低于 0.85 。如達(dá)不到上述要求，則必須采取人工補(bǔ)償措。如達(dá)不到上述要求，則必須采取人工補(bǔ)償措施。施。供電設(shè)計(jì)時(shí)考慮無功功率補(bǔ)償時(shí)，就應(yīng)該按此最供電設(shè)計(jì)時(shí)考慮無功功率補(bǔ)償時(shí)，就應(yīng)該按此最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)來計(jì)算。大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)來計(jì)算。民用及一般工業(yè)建筑的功率因數(shù)指標(biāo)：民用及一般工業(yè)建筑的功率因數(shù)指標(biāo)：1 1、高壓供電的用電單位，功率因數(shù)一般規(guī)定為、高壓供電的用電單位，功率因數(shù)一般規(guī)定為0

50、.90.9以上以上2、其他電力用戶，功率因數(shù)為、其他電力用戶，功率因數(shù)為0.850.85以上以上3 3、對新建的工業(yè)企業(yè)用戶，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為、對新建的工業(yè)企業(yè)用戶，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為0.950.95以上以上4 4、對農(nóng)業(yè)用電單位，要求功率因數(shù)在、對農(nóng)業(yè)用電單位，要求功率因數(shù)在0.80.8以上以上一般情況下，工廠生產(chǎn)所需的大量動力負(fù)荷，如一般情況下，工廠生產(chǎn)所需的大量動力負(fù)荷，如感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等都是感性負(fù)荷，感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等都是感性負(fù)荷，在運(yùn)行過程中除了消耗有功功率外，還需要大量在運(yùn)行過程中除了消耗有功功率外，還需要大量的無功功率，因此使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到要的無功

51、功率，因此使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到要求，因此需要采取措施來提高功率因數(shù)。可以通求，因此需要采取措施來提高功率因數(shù)?？梢酝ㄟ^過安裝移相電容器安裝移相電容器補(bǔ)償無功功率的方法來提高功補(bǔ)償無功功率的方法來提高功率因數(shù)。率因數(shù)。二、無功功率補(bǔ)償二、無功功率補(bǔ)償假設(shè)負(fù)荷需用的有功功率假設(shè)負(fù)荷需用的有功功率P P3030保持不變，分析功率因保持不變，分析功率因數(shù)由原來的數(shù)由原來的coscos1 1提高到提高到coscos2 2后無功功率和視在功后無功功率和視在功率的相應(yīng)變化。率的相應(yīng)變化。1. 補(bǔ)償容量的確定補(bǔ)償容量的確定 功率因數(shù)提高與無功功率功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化關(guān)系。和視在功率變化關(guān)系

52、。 在有功功率P30保持不變的情況下，當(dāng)功率因數(shù)由cos1 提 高 到 cos2 后，無功功率Q302和視在功率S302都比原來數(shù)值減小，而計(jì)算電流I30 也相應(yīng)的小。在線路中流過小電流可以降低電能損耗和電壓損在線路中流過小電流可以降低電能損耗和電壓損耗，即可節(jié)約電能，又提高了電壓的質(zhì)量，而且耗，即可節(jié)約電能，又提高了電壓的質(zhì)量，而且還可以選用截面較小的導(dǎo)線或電纜，節(jié)約了有色還可以選用截面較小的導(dǎo)線或電纜，節(jié)約了有色金屬。因此在負(fù)荷端提高功率因數(shù)對整個電力系金屬。因此在負(fù)荷端提高功率因數(shù)對整個電力系統(tǒng)大有好處。統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)從要使功率因數(shù)從cos1提高到提高到cos2就必須裝設(shè)就必須

53、裝設(shè)人工補(bǔ)償設(shè)備，通常裝設(shè)并聯(lián)電容器。人工補(bǔ)償設(shè)備，通常裝設(shè)并聯(lián)電容器。補(bǔ)償?shù)娜萘繛椋貉a(bǔ)償?shù)娜萘繛椋夯蛘撸夯蛘撸浩渲校浩渲校悍Q為無功補(bǔ)償率，單位為稱為無功補(bǔ)償率，單位為kvar/kWkvar/kW。表示要使表示要使 1kW 1kW 的有功功率的有功功率coscos1 1提提高到高到coscos2 2所需要的無功補(bǔ)償容量。所需要的無功補(bǔ)償容量。 在確定了總的補(bǔ)償容量在確定了總的補(bǔ)償容量Q QC C后，就可根據(jù)所選并聯(lián)電容后，就可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量器的單個容量q qc c來確定電容器的個數(shù)：來確定電容器的個數(shù)： 對于單相電容器來說，單相電容器的個數(shù)為對于單相電容器來說，單相電容器的個數(shù)為

54、3n3n，以便，以便三相均衡分配。三相均衡分配。2. 2. 無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷工廠或車間裝設(shè)了無功補(bǔ)償設(shè)備后，則在確定補(bǔ)償設(shè)工廠或車間裝設(shè)了無功補(bǔ)償設(shè)備后，則在確定補(bǔ)償設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)前的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜輦溲b設(shè)地點(diǎn)前的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，即總無功計(jì)算負(fù)荷為：量，即總無功計(jì)算負(fù)荷為： Q Q3030 = Q = Q3030 Q QC C 補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷為： 同樣，補(bǔ)償后總的計(jì)算電流為：同樣，補(bǔ)償后總的計(jì)算電流為：30303NSIU顯然，如果降壓變電所的低壓側(cè)裝設(shè)了無功補(bǔ)償設(shè)備，顯然，如果降壓變電所的低壓側(cè)裝設(shè)了無功補(bǔ)償設(shè)備，則由于總的視在計(jì)算負(fù)荷減小而又可能使主變壓器的則由于總的視在計(jì)算負(fù)荷減小而又可能使主變壓器的容量選擇小容量選擇小1 12 2級。這不僅可降低變電所的最初投資，級。這不僅可降低變電所的最初投資，而且也可減少工廠的電費(fèi)開支。而且也可減少工廠的電費(fèi)開支。我國電業(yè)部門對工廠用戶的電費(fèi)制度，是實(shí)行的所謂我