工厂供配电系统负荷计算

电气工程

工厂供配电的负荷计算

电力负荷和负荷曲线

计算负荷的确定

变配电所总计算负荷的确定

尖峰电流的计算

小结

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一、电力负荷和负荷曲线

“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。

供配电系统进行电力设计时，需要根据计算负荷选择校验供电系统的导线截面，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整定保护设备等。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理，系统是否正常可靠的运行。

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用电设备容量的确定

用电设备的铭牌“额定功率”，经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe表示。

1．用电设备的工作制

(1)长期工作制设备

能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，而且运行时负荷比较稳定，如通风机、水泵、空压机、电热设备、照明设备、电镀设备、运输机等。

(2)短时工作制设备

工作时间较短，而间歇时间相对较长，如有些机床上的辅助电动机。

(3)断续周期工作制设备

工作具有周期性，时而工作、时而停歇、反复运行，如吊车用电动机、电焊设备、电梯等。通常这类设备的工作特点用负荷持续率来表征，即一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。

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2.设备容量的确定(1)长期工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌额定功率，

即

Pe PN

(2)断续周期工作制的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功 率换算到统一的负荷持续率下的功率。常用设备的换算要求如下： 1) 电焊设备 要求统一换算到 100% 时的功率，即 Pe

N PN N S N cos N 100%

N ——与铭牌额定容量对应的负荷持续率(计算中用小数) 100% ——其值为100%的负荷持续率(计算中用1)cos N ——铭牌规定的功率因数

2)起重机(吊车电动机) 要求统一换算到 25% 时的额定功率，即 Pe

N PN 2 N PN 25%

25% ——其值为25%的负荷持续率(计算中用0.25)

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3) 电炉变压器组

设备容量是指在额定功率下的有功功率，即

Pe SNcos N

SN——电炉变压器的额定容量

cos N——电炉变压器的额定功率因数

4)照明设备

①不用镇流器的照明设备(如白炽灯、碘钨灯)的设备额定容量指灯头的额定功率，即

Pe PN

②用镇流器的照明设备(如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯)的设备容量要包括镇流器中的功率损失。

荧光灯：

高压水银灯、金属卤化物灯：Pe 1.2PN

Pe 1.1PN

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③照明设备的设备容量还可按建筑物的单位

面积容量法估算：

Pe S 1000

——建筑物单位面积的照明容量(W m 2 )S ——建筑物的面积(m 2)

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（1）日有功负荷曲线负荷曲线

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（

2）年负荷曲线

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2.与负荷曲线有关的参数

1)年最大负荷年最大负荷 是指全年中负荷最大的工作班内 (为防偶然性，这样的工作班至少要在负 荷最大的月份出现2—3次)30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时 也称为30分钟最大负荷。2)年最大负荷利用小时

Tmax Wa PmaxTmax ——最大负荷利用小时 Wa ——全年实际消耗的电能 Pmax ——全年最大功率一班制工厂，约为1800~3000h; 两班制工厂，约为3500~4800h; 三班制工厂，约为5000~7000h。

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3)平均负荷和年平均负荷

P (1)平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。 av(2)年平均负荷

Wt t

Pav Wa 8760

4)负荷系数

(1)负荷系数是指平均负荷与最大负荷 的比值，负荷系数越接近1,负荷曲线越 平坦。

K L Pav Pmax(2)对于单个用电设备或用电设备组， 负荷系数是指设备的输出功率和设备额 定容量之比值，其表征该设备或设备组 的容量是否被充分利用。

K L P PN

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二、计算负荷的确定

单个用电设备的计算负荷

用电设备组的负荷计算

单相用电设备计算负荷的确定

计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷，即用半小时最大负荷P30来表示有功计算负荷，用Q30、S30和I30分

别表示无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。

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单个用电设备的计算负荷

1．对单台电动机，供电线路在30min内出现的最大平均负荷即计算负荷为

P30 PN M/ N PN M

PN M——电动机的额定功率

N——电动机在额定负荷下的效率

2．对单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等，设备额定容量就作为计算负荷。即：

P30 PN

3．对单台反复短时工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷；不过对于吊车类和电焊类设备，则应按公式进行相应的换算。

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用电设备组的计算负荷用电设备组求计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法。1. 需要系数法在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器),将用电设备按其设备 性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算 负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。所以需 要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。

P30

e WL

K K L

Pe K d Pe

Pe ——设备额定容量 K d ——需要系数，K d

e WL

K K L

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(1)单组用电设备组的计算负荷

P30 K d Pe Q30 P30tg S30 P30 / cos I 30 S30 / ( 3U N )例1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台， 其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。

K 解：查表中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得 d 0.16 0.20 t (取0. 2算) cos 0.5, g 1.73

P30 K d Pe 0.2 120 24kW Q30 P30tg 24 1.73 41.52kVa r S30 P30 / cos 24 / 0.5 48kVA I 30 S30 / ( 3U N ) 48 / ( 3 0.38) 72.93A

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(2)多组用电设备组的计算负荷 在计算多组用电设备的计算负荷时，应先分别求出各组用电设备的计算负 荷，并且要考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现的因素，计入一 个同时系数。

P30 K p P30.ii 1 n

n

Q30 K q Q30.ii 1 2 2 S30 P30 Q30

S30 I 30 3U N

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同时系数

应用范围车间干线 直接相加

K p0.85~0.95 0.80~0.90 0.90~0.95

K q0.90~0.97 0.85~0.95 0.93~0.97

低压母线直接相加

例2 一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW, 其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机2台 共2.4kW;电阻炉1台2kW。试求计算负荷(设同时系数为0.9)。