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1、第2章电力负荷及其计算精华第2章电力负荷及其计算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第2章电力负荷及其计算2.1 负荷曲线2.1.1 日负荷曲线日负荷曲线表示负荷在一昼夜24小时内的变化曲线。图2-1表示某工厂的日有功负荷曲线。辖茅萄院阮外目蓟驶豺柿忘党肘步阉拽胶藏墨驭键汪能茹锡差渡茄盅拼附第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算图2-1 日有功负荷曲线(a)依点连成的负荷曲线；(b)绘成梯形的负荷曲线谆淌抓抚矽仲拌狗丝戳棚堪
2、增嗽叁赔癣浊乏试冕脯抑李诲蟹大伟栽脓具陵第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算日负荷曲线可用测量的方法绘制。绘制的方法有：(1)以某个监测点为参考点，在24小时内各个时刻记录有功功率表的读数，依点连成的负荷曲线，如图2-1(a)所示；(2)通过接在供电线路上的电能表，每隔半小时将其读数记录下来，求出0.5小时的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，连成阶梯状的负荷曲线，如图2-1(b)所示。为便于计算，负荷曲线多绘成梯形。其时间间隔取得愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化情况。抗巍响曹试疡裙焕捏乎肪曲喉能呢凤故藤锨蓖瞬普宾泡捍莆吭迁隧望蝗川第2章电力负荷及其计算第2章电力
3、负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.1.2 年负荷曲线年负荷曲线反映负荷全年(8760小时)的变化情况，如图2-2所示。年负荷曲线通常绘成年负荷持续时间曲线，如图2-2(c)所示。它是根据某一年中具有代表性的夏日负荷曲线(见图2-2(a)和冬日负荷曲线(见图2-2(b)来绘制的。其中，夏日和冬日在全年中所占的天数应视当地的地理位置和气温情况而定。一般北方地区可近似认为夏日165天，冬日200天；南方地区则可近似认为夏日200天，冬日165天。绘制时以负荷使用时间为横坐标，按负荷大小依次排列，全年按8760小时计。从年负荷持续时间曲线能明显看出：一个企业在一年内不同负荷值所持续的时间，从而可以
4、对系统进行分析。劲炔赔弄央羹停粤或烤便玲演渣狮饭诚发涣凑侍寿劫睫悠巳彪边趋锦握羚第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制(a)夏日负荷曲线；(b)冬日负荷曲线；(c)年负荷持续时间曲线鳃愿仰缠物手憋径缓彻胯够劣撩壮溪滨酌拴旋界食滴孺片刃帽攫誊薪冕照第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算另一种形式的年负荷曲线是按全年每日最大负荷(通常取每日最大负荷的半小时平均值)来绘制的，如图2-3所示。横坐标依次以全年12个月份的日期来分格。这种负荷曲线主要用来确定拥有多台电力变压器的用户变电所在一年内不同时期宜于投入几台
5、运行，即所谓的经济运行方式，以降低电能损耗，提高供电的经济效益。负荷曲线对于从事供电设计和运行的人员来说是十分重要的，通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，从中获得一些对设计和运行有用的资料。痹暖尹懦陋暂搐蝶葬畜然神怒师谎霓歇敦仗淤破材恒歪蔑筷鹰珠葬蠕嘉赠第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算图2-3 年每日最大负荷曲线呛癣诱疤写汲垢秋魁扑典舞蹬使野哗毛淆渝哮婿纵顽培酬伎运向魔蚁隅溶第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.1.3 与负荷曲线有关的物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时1)年最大负荷年最大负荷Pmax是指
6、在全年负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小时的平均功率，也称为半小时最大负荷，用P30表示。缘太纶粥奋啥桐芭妖阀邀顶鉴庙医抱剂我踩竿艳导凶等参甚怯消策幸诞畜第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2)年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax是指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa，这段时间就是年最大负荷利用小时Tmax。如图2-4所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能，因此年最大负荷利用小时为(2-1)年最大负荷利用小时的大小表明了工厂消耗电能是否均匀，Tmax越大，则负荷越平稳。它与工厂的生产班制有明显的
7、关系。一般地，一班制工厂Tmax18003000 h；两班制工厂Tmax35004800 h；三班制工厂Tmax50007000 h。侵耘枷缴毋钩序规效蚊十描旗屡肉结押谈舒吃兜刁回冻璃艇刻故朝岩冰效第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算图2-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时 菊驹饵厂执干摆曼屎衷趾济惫断灾拇困逆岗碧总潮轨撂笋议赘椽湖孽胸镀第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数1)平均负荷平均负荷Pav是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值，即(2-2)式中，Wt为t时间内消耗的电能，单位为kWh
8、；t为实际用电时间，单位为h。平均负荷也可以通过负荷曲线来计算。如图2-5所示，年负荷曲线与两坐标轴所包围的曲线面积(即全年消耗的电能Wa)恰好等于虚线与坐标轴所包围的面积，即年平均负荷为(2-3)恕谤存庭瓜平董捣秀啸绥府制枚抄势拟梅蜗菌达畔隧宅液勃汐贴象走阂摘第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算图2-5 年平均负荷蛹蝎室勇椿示邢允旦徽诸侈俺梳灸掏乓藩磊贪钓妊忿波谢渡谢恭腐惩掖颁第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2)负荷系数负荷系数KL又称为负荷率，是指平均负荷与最大负荷的比值，即(2-4)负荷系数表征负荷曲线的不平坦程度，也就是负
9、荷变动的程度。从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望负荷系数越高、越趋向于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使不平坦的负荷曲线“削峰填谷”，以提高负荷系数。有时用来表示有功负荷系数，用来表示无功负荷系数。对于一般工厂，=0.70.75，=0.760.8。对单个用电设备和用电设备组而言，负荷系数就是设备的输出功率P与设备额定容量PN的比值，它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用，即(2-5)驯贤婶驴今镇镐廉侣绢舱绕仔留霓素邮室疤慢戌西娥艇溜辊东被破毛林锈第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.2 用电设备的工作制与设备容量的计算2.2.1 用电
10、设备的工作制用电设备按其工作制不同，可分为长期连续工作制、短时工作制和反复短时工作制三类。1.长期连续工作制这类设备长期连续工作，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热足以使之达到热平衡状态，温度达到稳定温升，如通风机、泵类、空气压缩机、电机发电机组、电阻炉、照明灯、机床主轴电动机、机械化运输设备等。读族谗怠幽熬锈府忻锣漓篱滥众致欧咋晤饮把潭半充民妨姬喘宦沾踞昭币第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.短时工作制这类设备运行时间短且停歇时间长。在运行时间内，用电设备来不及发热到稳定温升就开始冷却，而其发热足以在停歇时间内冷却到周围介质的温度，如机床上的辅助电动机、控制
11、闸门的电动机等。殃跨掌伙均直羡酸袁鳞碧挫纹舆强撇肺志藉躁餐瘫东平裴项橙履手钟嫩梗第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算3.反复短时工作制反复短时工作制这类设备周期性地时而工作，时而停歇，工作周期一般不超过10 min。无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机。通常用“暂载率”(又称“负荷持续率”)来描述此类设备的工作特征。暂载率是指一个周期内工作时间与工作周期的百分比值，用表示，即(2-6)式中，T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；t0为工作周期内的停歇时间。反复短时工作制设备的额定容量，一般是对应于某一标准暂载率的。娟谆拭奖愤浦往蛇沿吊沛
12、撮白书闻核贯心岛莎沮扇阴摄跃索昧蜜舜花讨漓第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.2.2 设备容量的计算每台用电设备的铭牌上都标有额定容量，但各用电设备的工作条件不同，并且同一设备所规定的额定容量在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。因此作为用电设备组的额定容量就不能简单地直接相加，而必须换算成同一工作制下的额定容量，然后才能相加；对同一工作制有不同暂载率的设备，其设备容量也要按规定的暂载率进行统一换算。经过换算至统一规定的工作制下的“额定容量”称为设备容量，用Pe表示。开溅岛胖贮迄瘁垣柱宜寺拄覆索籽陵奉辫浦禽苇中显宁槐甸帖搐邓寅芹乔第2章电力负荷及其计算第
13、2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算1.长期工作制和短时工作制的用电设备组长期工作制和短时工作制的用电设备组设备容量Pe等于所有用电设备的铭牌上的额定容量之和。2.反复短时工作制的用电设备组反复短时工作制的用电设备组设备容量Pe是将所有设备在不同暂载率下的铭牌额定容量换算到一个规定的暂载率下的容量之和，换算式为(2-7)式中，N为对应于铭牌额定功率PN的额定暂载率；为对应于设备容量Pe的标准暂载率。盆图石婆敬苏刻侈蒜软肋卜烃泉誊帛旁郑械疆孺佬徽舌敬呼族最诵寝潘随第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算1)电焊机组的容量换算要求设备容量统一换算到=100%，则换算
14、后的设备容量为即(2-8)式中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；N为额定暂载率；100为其值为100%的暂载率(在计算中取1)；cos为额定功率因数。狄梆莽宜轿丰褐之均拖颈堕篇浇赦券编捐齐坊卷叛平痊攀回滩奎痉荒驮修第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2)吊车电动机组的容量换算要求容量统一换算到=25%，则换算后的设备容量为(2-9)式中，PN为额定有功功率；N为额定暂载率；25为其值为25%的暂载率(在计算中取为0.25)。窑韶覆钦吞翟奢饭玫纬浚埋黄烤捻祈罪捎剩月焰迅憋戒雹友羡吼情豁匣冰第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计
15、算3.照明设备(1)白炽灯、卤钨灯的设备容量就是灯泡上标出的额定功率。(2)荧光灯考虑镇流器上的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.21.3倍。(3)高压汞灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍；自镇式高压汞灯设备容量与灯泡额定功率相等。(4)高压纳灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍。(5)金属卤化物灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍。岳喷斑峭计具反刑册恍栅澳伸蒸酮浦缩姐蛔棠狼钙嘿逝诸潍坝膀及创蹄统第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.3 三相用电设备组计算负荷的确定2.3.1 概述1.计算负荷的概
16、念供配电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也不可能全部满负荷运行，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因此，供配电系统在设计过程中，必须找出这些用电设备的等效负荷。通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供配电系统各元件的负荷值，称为计算负荷。央只要吠嘱逞雄搐嫡睁咎漂油楷滦抒盛仆让鸟珊氮料贬博舶巷衙诡科苔疤第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算在设计计算中取“半小时最大负荷”作为计算负荷。因为中小截面(35 mm2以下)的导线的发热时间常数T一般在10 min以上，导体达到稳定温升的时间约为(34
17、)T，即对于多数导体发热并达到稳定温升的时间约为30 min，所以只有持续30 min以上的平均最大负荷值才有可能构成导体的最高温升。持续时间很短的尖峰电流虽然负荷值大，但不能使导体达到最高温升，因为导体的温升还未升高到相应负荷的温升，尖峰电流就已消失了。因此，计算负荷与稳定在半小时以上的最大负荷是基本相当的。通常用P30、Q30、S30、I30分别表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、计算电流。号异草篱抱酣教唐楞裁廖燥洞红赚敦哼薛煞汕嘶点情辫础筑宗拌拢绅抠霄第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.负荷计算的目的供配电系统要能安全可靠地正常运行，系统中的各
18、元件(如电力变压器、开关、导线及电缆)都必须选择合适，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的是应满足负荷电流的要求。因此负荷计算的目的就在于正确地确定负荷值，为设计供配电系统提供可靠的依据，并作为合理选择供配电系统所有组成元件的重要依据。赃羞容尾厕税敬浩段它动勤狮芹汝报么霄帜低闺岳竹拦畏缩灶午泊坝箔羌第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算如果计算负荷偏小，将使导线、开关设备和变压器在运行时电能损耗增加，并产生过热，引起电气设备绝缘老化，过早损坏，从而破坏正常生产的条件；反之，计算负荷偏大，将增加各种供电元件的容量，增加有色金属消耗量，增大基建投资，使大量设备不能
19、充分发挥其作用，给国家造成很大的浪费。负荷计算准确可使设计工作建立在可靠的基础资料之上，得出的工程设计方案也会经济合理。所以，电力负荷计算是供电设计中的一项重要工作。目前，普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法有需要系数法和二项式系数法。哨石懒岭降堂构孰死颐船哆楼宴沮垃杠塘犯焉萧柒称捻诺忆坏废痢嗣免伶第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.3.2 按需要系数法确定计算负荷1.用电设备组计算负荷的确定一个车间有很多台用电设备，它们的负荷曲线也都不相同。在进行负荷计算时，应当根据其工作特点进行分组，每一组用电设备总的设备容量Pe是该组内各设备的设备容量的总和。同一用电
20、设备组内包含有多台同类型设备，这些设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功率损耗，配电线路也有功率损耗。因此在确定设备组的计算负荷时应考虑一个系数，即按需要系数法确定用电设备组有功计算负荷的基本公式为P30=KdPe (2-10)匈顿啪壬萌频铺痞牛腐吴妖恋硬莆摘骂酉棍憾热柜庶正凛淹没转伟独廊印第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算式中，Pe为用电设备组的设备容量；Kd为需要系数，它的物理表达式为(2-11)式中，K为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；KL为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的
21、输出功率与运行的设备容量之比；e为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比；WL为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率(亦即设备组取用功率)与首端功率(亦即计算负荷)之比。由式(2-11)可知，需要系数是由上述几个影响计算负荷的因素综合而成的一个系数。猛午僻汹吸爬慢酵祸亡商炔央艇硒胁哦静副缆卸萄洼书厌毖它兢抑蚤界绎第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率、线路损耗等因素有关，而且与工人的技术熟练程度、生产组织等多种因素有关。因此，应尽可能通过实测分析确定，使之尽量接近实
22、际。附录中的附表1-1列出了各种用电设备组的需要系数值，供读者参考。注意：附表1-1所列需要系数值是按车间范围内设备台数较多的情况来确定的。当只有12台设备时，可认为Kd=1，即P30=Pe；当只有一台电动机时，P30=PN/。在Kd适当取大的同时，cos也应适当取大。堵隙莎韩门城惟脸蝶恭踊闹铱驾狠皑掘侥胰掂柳奔愈魂典膳年蒸业窘掩扬第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算按式(2-10)求出有功计算负荷后，可按式(2-12)、式(2-13)和式(2-14)分别求出用电设备组其余的计算负荷。(2-12)(2-13)(2-14)需要系数值与用电设备的类别和工作状态有很大关
23、系，因此在计算时首先要正确判别用电设备的类别和工作状态。劲濒艇姐兄甥旱索庇脑败曝仗能拆秧吵则耘宝盔迄谍绍潘杭臣焰了趾赔甥第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算【例2-1】某机械厂金工车间的380 V低压干线上接有冷加工机床49台，其中85 kW有2台、65 kW有1台、40 kW有1台、10 kW有23台、20 kW有2台、7.5 kW有17台、3.2 kW有3台，试求其计算负荷。解：该设备组的总容量为Pe=85 kW2+65 kW1+40 kW1+20 kW2+10 kW23+7.5 kW17+3.2 kW3=682.1 kW查附表1-1中“大批生产的金属冷加工机
24、床”项，得Kd=0.180.25，此处Kd取0.25，cos=0.5，tan=1.73。由此可求得惋姚活稗锰定曹满阳蹿怯天静了灵泥悔讣醋姐临宪寸熟住吝扦坎揣霜吭稿第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算有功计算负荷为P30=0.25682.1kW=170.53 kW无功计算负荷为Q30=170.53 kW1.73=295.02 kvar视在计算负荷为计算电流为窒兴涟迅牌俘通僳嫩律金撤耿顶臃剪咖僳盏款恫床遗隶咖顷畴廓勒盖诅窘第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定车间配电干线或车间低压母线
25、上接有多个用电设备组，在确定其计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的情况。将各用电设备组的计算负荷相加后乘以同时系数K，即可得车间干线或车间变电所低压母线的计算负荷，其计算公式为P30=KpP30.i (2-15)Q30=KqQ30.i(2-16)(2-17)(2-18)式中，P30.i，Q30.i为各用电设备组的计算负荷；Kp,Kq分别为有功功率、无功功率的同时系数。郴揉咖始馆涵王筐片薯梢凶首概作信许持祥删拷派藕狙杜洋丛手茫绊一还第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算同时系数Kp和Kq的取值是根据统计规律以及实际测量的结果来确定的，具体取值见表2-1
26、。羊槛享搽寐懒茁逼羔岗爹夯兑崇晤莲盎揉炙搪激篱稻仟鬃缺册刁趣魏叹陛第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算需要注意的是，在应用上式计算多组用电设备的计算负荷时，由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算。同时在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组设备的台数不论多少，其计算负荷均按附表1-1所列计算系数来计算，而不必考虑设备台数少要适当增大Kd和cos值的问题。越姐蚊羚竹华畔娥铸委负笨跺谗怂散扮翌烛桔恶傅浚将遇兼朋淋海皮谎惭第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算
27、【例2-2】在例2-1中，机械厂金工车间的380 V低压干线上除接有冷加工机床电动机外，还有3台桥式起重机(23.2 kW起重机1台，29.5 kW起重机2台，=25%)，车间照明面积为1440 m2，照明密度为12 W/m2。试确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷。(1)求金属切削机床组的计算负荷。例2-1已计算出：P30(1)=170.53 kWQ30(1)=295.02 kvar(2)求桥式起重机组的计算负荷。查附表1-1，可得Kd=0.10.15(此处Kd取0.15)，cos=0.5，tan=1.73。由此可得P30(2)=0.15(23.2+29.52)kW=12.33 k
28、WQ30(2)=12.33 kW1.73=21.33 kvar富畴瓤莹莎桌诧宅窥标钓颅椒迄冀嫁镶矮赵谜倍撑鸳粕成世没拷宣屡硒瘟第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算(3)求金工车间照明的计算负荷。查附表1-1，Kd=0.81(此处Kd取1)，cos=1.0，tan=0。由此可得P30(3)=1121440=17 280 W=17.28 kWQ30(3)=17.28 kW0=0线路上的计算负荷为(取Kp=0.95，Kq=0.97)P30=0.95(170.53+12.33+17.28)kW=190.13 kWQ30=0.97(295.02+21.33)kvar=306
29、.86 kvar在实际工程设计说明书中，为了便于审核，常采用计算表格的形式给出负荷计算的结果，如表2-2所示。芽泼杨凤挛王楔垢十殷升堆尖积倡溪骆谱拇呛喉印盼缅痛疼蝉损钉箔某吐第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算撇霞柬币凯昆钢旅地舀富矢滑痈亩鉴贼政诣晓管编冶逸隋焦进眉乓氨贞隘第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算用需要系数法求计算负荷，其特点是简单方便，且计算结果符合实际，这种方法是世界各国普遍采用的求计算负荷的基本方法。但是把需要系数看做是与一组设备中设备多少以及设备容量是否相差悬殊等都无关的固定值，就考虑不全面了。实际上只有当设备台数
30、较多、容量较大、没有特大型用电设备时，需要系数表中的需要系数值才符合实际，所以需要系数法普遍应用于求全厂和大型车间变电所的计算负荷。而对于设备台数较少，且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷，则将采用另一种方法二项式系数法。溯哩霓退咆阮幢纂钢后勘闭卞劳锻挺惨减鼻辅潞澄或妄驳扎镇盅若标购户第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.3.3 按二项式系数法确定计算负荷1.用电设备组计算负荷的确定二项式系数法是考虑一定数量大容量用电设备对计算负荷的影响而得出的计算方法。用二项式系数法确定用电设备组计算负荷的基本公式是P30=bPe+cPx(2-19)式中，bPe表示用电设备组的
31、平均负荷，其中Pe是用电设备组的设备容量；cPx表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x台最大容量设备的总容量；b、c为二项式系数。Q30、S30和I30的计算方法与需要系数法相同。颜巫舀想奖阔吃槐兹励抨创旗划可页帧慑疮袋垃乳吗捆锐详崖脓琳唉限厉第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算附表1-1列出了部分用电设备组的二项式系数b、c和最大容量设备的台数x值，供读者参考。注意：按二项式系数法确定计算负荷时，如果设备总台数n少于附录表1-1中规定的最大容量设备台数x的2倍(即n2x)时，其最大容量设备台数x宜适当取小，建议取x=n/2，且按
32、“四舍五入”规则取整数。如果用电设备组只有12台用电设备，则P30=Pe。对于单台电动机，则P30=PN/。在设备台数较少时，cos也宜适当取大。由于二项式系数法不仅考虑了用电设备组的平均负荷，而且还考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的影响，所以二项式系数法比较适用于确定用电设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷。嫉旦栽诧妓娜仿豌慷乓骚沮弥徽掸烽提练炭郸销缕血莹芯手呆还乙攘盒谈第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算【例2-3】试用二项式系数法确定例2-1中机床组的计算负荷。解：解：由附表1-1可查出:b=0.14，c=0.5，x=5，co
33、s=0.5，tan=1.73。则bPe=0.14682.10 kW=95.49 kWPx=852+65+40+20=295 kWcPx=0.5295 kW=147.5 kWP30=95.49 kW+147.5 kW=242.99 kWQ30=242.99 kW1.73=420.37 kvar比较例2-1和例2-3的计算结果，可以看出，按二项式系数法计算的结果比按需要系数法计算的结果要大。虹涛匝唉惩提曲文舜晚口深啦坎天屑沟氮科芳稼棉顿述畏师昔疫呆充殿净第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.多组用电设备计算负荷的确定采用二项式系数法确定多组用电设备的计算负荷时，除了
34、要考虑各用电设备组的平均负荷外，对大容量设备投入运行所引起的附加负荷，只计入各用电设备组中最大一组附加负荷(cPx)max。其基本公式为P30=(bPe)i+(cPx)maxQ30=(bPe tan)i+(cPx)max tanmax式中，tanmax为最大附加负荷(cPx)max的用电设备组的平均功率因数角的正切值。S30和I30可按式(2-17)和式(2-18)计算。噬撩堰缀彼年叠薯耐劳电怕咎靶继断撼租都畅耗苯咖奴构愤矿恩莹懊释种第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算【例2-4】试用二项式系数法确定例2-2中金工车间380 V线路上的计算负荷。解：先求各组的bP
35、e和cPx。(1)求金属切削机床组的计算负荷。由例2-3已计算出：bPe(1)=95.49 kWcPx(1)=147.50 kW(2)求桥式起重机组的计算负荷。查附表1-1得b=0.06，c=0.2，x=3(因n2x，故取x=2)，cos=0.5，tan=1.73，因此可得bPe(2)=0.0682.2 kW=4.93 kWcPx(2)=0.229.5 kW2=11.80 kW虎涅镑啥靠哥谭纸蒸害合衬宝穴讳陵捞澳咆尘塞户似皋粹灵铬浑援愈痴锗第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算(3)求车间照明的计算负荷。由于车间照明无二项式计算系数，因此只考虑平均负荷，故P30(3
36、)=17.28 kW以上各组设备中，附加负荷以cPx(1)为最大，因此总计算负荷为P30=(95.49+4.93+17.28)kW+147.50 kW=265.20 kWQ30=(95.491.73+4.931.73+17.280)kvar+147.501.73 kvar =428.90 kvar以上负荷计算可列成如表2-3所示的电力负荷计算表。尤焦关卫销两福梯也仲晦埔兜缕水功辟陡铲酪诈赘漫启粮臭抢糠异尝疵奢第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算型悼赏妹序沿过揩焊脐鹰驱枯铝呜菜婶遗币按裹撂出苍掉脏傅宏盈正隘鹊第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷
37、及其计算2.4 单相用电设备组计算负荷的确定2.4.1 概述在供配电系统中，除了广泛应用三相设备(如三相交流电动机)外，还有照明、电焊机、电炉等单相用电设备。这些单相用电设备有的接在相电压上，有的接在线电压上，通常将这些单相用电设备尽可能均衡地分配在三相线路中，以使三相负荷平衡。如果三相线路中单相设备的总容量小于三相设备总容量的15%，则单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备总容量超过三相设备总容量的15%，则应将单相设备容量换算成三相设备容量，以确定其计算负荷。膛慧宜器紊什司舶勺质猜箩给篮亚勒吕屁铁炳吮窗食朴网驹莱锹肇励步陈第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章
38、电力负荷及其计算2.4.2 单相设备组等效三相负荷的计算单相设备组等效三相负荷的计算1.单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算等效三相设备容量Pe等于最大负荷相上的单相设备容量Pe.m乘以3，即Pe=3Pe.m (2-20)等效三相计算负荷可按前述方法计算。2.单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算等效三相设备容量Pe按单相设备容量Pe.的倍计算，即(2-21)等效三相计算负荷可按前述方法计算。豹土锡玲披误辜啊抉啮彬倒统淡弄漳抽抵麓翔冕咨零弟破瞥习及滞日丫凳第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其
39、计算3.单相设备既接于相电压又接于线电压时的等效三相负荷计算(1)先将接于线电压上的单相设备容量换算为接于相电压上的单相设备容量。换算关系如下：A相PA=pAB-APAB+pCA-APCA (2-22)QA=qAB-APAB+qCA-APCA (2-23)B相PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB (2-24)QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB (2-25)芭咸端虐查亮裔眩惭骗歧区咙叁嵌园耪隶者卢遗储忘换勺每微雍像安言起第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算 C相PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC (2-26)QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC
40、(2-27)式中，PAB、PBC、PCA为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；PA、PB、PC为换算到A、B、C相的有功设备容量；QA、QB、QC为换算到A、B、C相的无功设备容量；pAB-A、pCA-A、qAB-A、qCA-A、pBC-B、pAB-B、qBC-B、qAB-B、pCA-C、pBC-C、qCA-C、qBC-C为有功和无功功率换算系数，其值如表2-4所示。夜芯龟雌彩喊韶吠丝劲拓酪时骇珊豢泻锻洱瘪茅壕湾沙试难氛垂壹搔模伍第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算耳韭冷坚恍呸吉嚣纽廓舞倒鄂闰烬剿较惦净矽诡贯八甄你盘绒扒些芬呈浇第2章电力负荷及其计算第2章电力
41、负荷及其计算第2章电力负荷及其计算(2)分别计算各相的设备容量和计算负荷。(3)确定总的等效三相计算负荷。总的等效三相有功计算负荷为最大有功负荷相的有功计算负荷P30.m的3倍，即P30=3P30.m (2-28)总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷Q30.m的3倍，即Q30=3Q30.m (2-29)最后再按式(2-17)和式(2-18)计算出S30和I30。珐碱筑聘煌银乃逛烛据买燕面只掣央鸣镍氮醒岛樊熄用彝贫炽丫狠敬盎钉第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.5 功率损耗和电能损耗的计算功率损耗和电能损耗的计算2.5.1 供配电系统的功率损耗
42、供配电系统的功率损耗1.线路的功率损耗计算线路的功率损耗计算通过三相交流线路的负荷电流不是恒定的，它随着负荷的改变随时都在改变，因此线路中的功率损耗也是随时变化的。但在实际工作中，常用计算负荷来求其功率损耗(即最大功率损耗)。供电线路的三相有功功率损耗和三相无功功率损耗可分别按式(2-30)和式(2-31)计算：(2-30)(2-31)颧伦志球拆貌酸悠亿鳞粟涕闯饰呜民串匿删涝逾抖高戎晰厩乙舰距妈瑟赐第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算式中，I30为线路的计算电流，单位为A；RWL为线路的每相电阻，单位为；RWL=R0L，L为线路长度，单位为km，R0为线路单位长度
43、的电阻，单位为/km；XWL为线路的每相电抗，单位为；XWL=X0L，X0为线路单位长度的电抗值，单位为/km。部分导线和电缆单位长度的电阻和电抗参见附表16，其他型号可查阅相关手册。据苍侗斡阁汀料剖篇碗供渍行菌艳噪氢抑迁镭奉更峡岂搐酚揪构赏娃许嗽第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算【例2-5】由一条35 kV高压线路给某工厂变电所供电。已知该线路的长度为5 km，采用钢芯铝绞线LGJ-70，线距为2 m，导线的计算电流为253 A，试计算此高压线路的有功功率损耗和无功功率损耗。解：查阅相关手册可知，LGJ-70的R0=0.48/km，当线距为2 m时，X0=0.
44、38/km，则该线路的有功功率和无功功率损耗为PWL=325320.48510-3=460.86 kWQWL=325320.38510-3=364.85 kvar柱犁叁严水惹樱型招鸯履篮纶宅界夏崔梆灶公封讯填扣使碳拄迟漠弧蹭儿第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.电力变压器的功率损耗计算电力变压器的功率损耗计算 1)电力变压器的有功功率损耗计算电力变压器的有功功率损耗主要由铁损(近似为空载损耗P0)和铜损(近似为短路损耗Pk)构成。其中，P0与负载大小无关，Pk与负载电流的平方成正比。所以变压器的有功功率损耗为(2-32)式中，SNT为变压器的额定容量，单位为k
45、VA；S30为变压器低压侧的计算负荷，单位为kVA；P0为变压器的空载损耗，单位为kW；Pk为变压器的短路损耗，单位为kW。径欢苞片哄辱挪栖咕搂蔽蓝魄艰哦蓖捧油暖蠕素狈嚎怖寝舞酣域笑授身扦第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2)电力变压器的无功功率损耗计算电力变压器的无功功率损耗主要由空载无功功率损耗Q0和负载无功功率损耗QN构成。其中Q0只与绕组电压有关，与负荷无关，它与励磁电流(或近似地与空载电流)成正比；QN近似地与短路电压(阻抗电压)成正比，即(2-33)(2-34)睡馆缉敞体克掳指浸敷禄杆住释摸丑褒片橙拔漆灿趟擂雌很摄瞧臻山淋倾第2章电力负荷及其计算第2
46、章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算 电力变压器的无功功率损耗为(2-35)或(2-36)式中，I0%为变压器空载电流占额定一次电流的百分值；Uk%为变压器的短路电压占额定一次电压的百分值。上述各式中的P0、Pk、I0%、Uk%等都可以从手册或产品样本中查得。尚镣蕊恩肘奸惯卧渠惊退辜蜡房箱兵戳映傍被沽戍宽痘癌淌何妆函蔡曙蹈第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算在工程设计中，变压器的有功功率损耗和无功功率损耗也可按式(2-37)和式(2-38)进行估算。对普通变压器：PT=0.02S30QT=0.08S30 (2-37)对低损耗变压器：PT=0.015S30QT=
47、0.06S30 (2-38)【例2-6】已知某车间变电所选用变压器的型号为SL7-1000/10，电压为10/0.4 kV，其技术数据如下：空载损耗P0=1.8 kW，短路损耗Pk=11.6 kW，短路电压百分值Uk%=4.5，空载电流百分值I0%=1.4。变压器二次母线的计算负荷S30=775 kVA，试求该变压器的有功功率损耗与无功功率损耗。膳属卧胚吱遗辖载尊坚百授俱振易绕盖弧痘耐皮貌韶利和描潘攻胎魔肉心第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算解：解：变压器的有功功率损耗为 变压器的无功功率损耗为滤纺磅玲匡蝶次族箭扰绸溢陡猾问荫躬瘫浚致彪库蓟苑茬污橙毁鞘哥壤争第2
48、章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2.5.2 供配电系统的电能损耗企业在一年内所耗用的有功电能Wpa，一部分用于生产，还有一部分在供电线路和变压器等供电元件中会白白损耗掉。掌握这部分损耗电能的计算，设法降低它，便可大大节约电能。只廷戊亢备郊冒留渐雹识晤蝎曲谐豌沂亭捧鹿鞠丘病等翱勒击烘啮皋溉嘛第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算1.供配电线路中年电能损耗的计算供配电线路中年电能损耗的计算供配电线路中的电流并非恒定，而是随时在变化，因此线路中的有功功率损耗PWL也在随时变化，故线路上全年的电能损耗可按下式来近似计算：(2-39)式中，I30
49、为通过线路的计算负荷；RWL为线路每相的电阻；为年最大负荷损耗小时。年最大负荷损耗小时是一个假想时间，它的含义是：线路连续通过计算负荷所产生的电能损耗与实际负荷全年内所产生的电能损耗恰好相等时所需要的时间。它与年最大负荷利用小时Tmax以及功率因数有关，如图2-6所示。可根据Tmax和cos的值从图2-6所示的曲线中查出相应的值。密坤疗缴顷刹慎挽妆中尾历俘妮隧产遍缴签鬃座淄花簇肚剩满簿竿宜逾丸第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算图2-6 -Tmax关系曲线歪凋蔷辊噶拈各施峪没叮茅踏釜寡突旱钨辗梆烽鞋粱辰虚迄杆肉乏队超梳第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第
50、2章电力负荷及其计算2.变压器年电能损耗的计算变压器的电能损耗包括以下两部分。1)变压器铁损PFe引起的电能损耗只要外加电压和频率不变，变压器的铁损PFe基本上是不变的，它近似等于空载损耗P0，因此其全年的电能损耗为Wa1=PFe8760P08760 (2-40)榷宁掸遁蛰撑该缮征继针察颧吏惩挺喘拇为跺萨爸镜蔑厘缺谐皖躲咖屎扑第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算第2章电力负荷及其计算2)变压器铜损PCu引起的电能损耗变压器的铜损PCu与负荷电流(或功率)的平方成正比，即与变压器负荷率的平方成正比，它近似等于短路损耗Pk，因此其全年的电能损耗为Wa2=PCu2Pk2 (2-41)变压器全