论工厂的电力负荷计算与意义.docx

二概述电力负荷计算的目的是：（1） 、计算变配电所变压器的负荷电流及视在功率， 作为选择变压器 容量的依据2） 、计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器 等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据3） 、计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电 流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据4） 、计算尖峰负荷，用于保护电气的整定计算和校验电动机的启动 条件5） 、为电气设计提供技术依据二.工厂电力负荷的分级及设备容量的确定1. 电力负荷的概念电力负荷又称为电力负载它有两重含义：一是指耗用电能的用 电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、 照明负荷等另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大 小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷 （满载）等电力负荷的具体含义视具体情况而定2. 负荷分级的相关规：电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、 经济上所造 成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定符合下列情况之一时，应为一级负荷：（1） .中断供电将造成人身伤亡时2） .中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中 重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1） 中断供电将在政治、经济上造成较大损失时例如：主要设备 损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重 点企业大量减产等2） 中断供电将影响重要用电单位的正常工作例如：交通枢纽、 通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影 剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱3） 另外，不属于一级和二级负荷者应为三级负荷3. 设备容量的确定（1 ）长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率2）反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到 统一的负荷持续率下的功率常用设备的换算要求如下： 电焊机和电焊机组要求统一换算到£ =100%寸的功率，即： 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 负荷持续率，£ 100%^其值为100%勺负荷持续率，cos © N为额定功率 因数3) 起重机(吊车电动机)要求统一换算到£ =25%寸的额定功率，即：式中，PN为额定有功功率，£ N为额定负荷持续率，£ 25%为其值为 25%勺负荷持续率。

4) 电炉变压器组设备容量是指在额定视在功率下的有功功率，即： Pe=SNco© N 式中，sr是电炉变压器的额定容量，cos © N是电炉变压器的额定功 率因数5) 照明设备① 不用镇流器的照明设备(如白炽灯、碘钨灯)的设备容量就是其额 定功率② 用镇流器的照明设备(如荧光灯、高压水银灯)的设备容量要包括 镇流器中的功率损失：荧光灯：Pe=1.2PN;高压水银灯、金属卤化物 灯：Pe=1.1P2③ 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=3S/1000,式中3是建筑物单位面积的照明容量， S为建筑物的面积三•三相用电设备组计算负荷的确定1. 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中 各元件的负荷值，称为计算负荷根据计算负荷选择的电气设备和导 线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值由于 导体通过电流达到稳定温升的时间大约为（3〜4）t,t为发热时 间常数截面在16mm及以上的导体，其 t> 10mi n,因此载流导体 大约经30min （即半小时）后可达到稳定温升值由此可见，计算负 荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷 P30 （亦年最大负荷Pmax）是基本相当的。

2. 负荷计算中存在的问题总结多个设计单位的负荷计算书，列出如下几个问题1）数据库不完善一个完备的、滚动更新的数据库（系数、功率因数等）对负荷计算是 至关重要的数据旧是目前负荷计算的突出问题几十年来，生产工 艺、用电设备等的都在朝着节能高效的方向发展，但设计手册的系数 值，自第一版起就没变化过，设计人员也套用了几十年，通常设计的 变压器投运后负荷率偏低当然负荷率偏低也可能有其他因素 （如实 际投运设备比设计少、产能未达预期、设计人员偏保守等），不能全 归咎于计算系数但数据“年久失修”早已成为共识 ，需要系数、利 用系数法的计算系数大多源于联及我国早先的文献，可追溯至 1930年文献是我国翻译联1961年的设计导则，其中提到“技术的革新会使需要系数、利用系数发生变化因此各部门主导和研究所应该系统地在该工业部门有代表性的企业中进行电气负荷调查 ”建议设计单位应起到牵头作用，联合使用部门、设备制造厂，坚持不懈的做好 经验总结和数据库建设的工作各行业设计单位之间应相互交流、共 享数据库2） 设计输入文件深度不够设备资料是负荷计算的重要依据负荷计算需要详细的设备信息，如 起重机的每个电动机功率、暂载率、效率等。

当前工程初步设计、施 工图设计阶段，设备通常还没有订货，其他专业人员能提供给电气设 计人员的一般仅为设备总的供电功率，如一台热处理设备 200kW有 时也能提出其中最大一台电机功率或各类设备所占比例， 但难再提出 更详尽的资料，这便增加了负荷计算的误差3） 忽视了利用系数法的“非线性陷阱”利用系数法有效台数的分母中含有非线性算式， 如果忽略会导致计算错误.3. 电气负荷计算方法有：需要系数法、利用系数法、二项式系数法等1） 需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出 计算负荷2） 二项式系数法：将负荷分为基本负荷和附加负荷，后者考虑一 定数量大容量设备影响3） 利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考 虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数求得计算负荷4. 按需要系数法确定计算负荷基本公式用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半 小时最大负荷P30用电设备组的设备容量 Pe,是指用电设备组所有 设备（不含备用设备）的额定容量 只之和，即R=刀Pn而设备的额 定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率 但是用电设备组的设 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运行， 同时设备本身有功率损耗，配电线路也有功率损耗，因此用电设备组 的有功计算负荷应为 K^k Pee WL式中，氏设备组的同时系数，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 时的输出功率与运行的设备容量之比；n 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；n 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 （亦即设备组的取用 功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。

令上式中的K^Kl/ （n e、n WL）=Kd,这里的K称为需要系数即用电设备组的需要系数，是用电设备组在最大负荷时需要的有功功 率与其设备容量的比值由此可得按需要系数法确定三相用电设备组 有功计算负荷的基本公式为在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算负 荷，无功计算负荷为Q30 P30tan式中，tan为对应于用电设备组cos的正切值视在计算负荷为P30S30cos式中，cos为用电设备组的平均功率因数计算电流为 |30 = S30 （、一 3Un）式中，UN为用电设备组的额定电压5. 二项式系数法这是前联一位电气工程师1973年首先提出来的，其确定用电设备 组有功计算负荷的公式为二项式它考虑了设备组中容量最大的几台 对整个设备组计算负荷的影响，弥补了需要系数法的不足此法计算 也十分简便，至今仍为我国不少设计单位和设计人员所采用有功计算负荷：P30 bPN CPxbPN :表示用电设备组的平均负荷cPx :表示用电设备组中的x台容量组大的设备投入运行时增 加的附加负荷，其中Px为X台容量最大的设备之和b、c： 二项式系数，其数值随用电设备组的类别和台数而定无功计算负荷:Q30视在计算负荷:q3ocos计算电流：6. 利用系数法这是前联在20世纪中叶提出来的，它先根据利用系数求出各用 电设备组在最大负荷时的平均负荷，然后求总的平均利用系数和用电 设备的有效台数，并由此查出对应的最大系数，最后由各平均负荷之 和乘以最大系数，从而求得总的有功计算负荷。

利用系数法对于用电 设备组无论台数多少和容量差别大小， 计算结果都比较准确但此法 计算繁复，因此应用不普遍7. 计算方法的选择对工厂初步设计和施工图的负荷计算，我认为：(1) 对变压器的负荷计算优先考虑需要系数法， 对于不含大量机床、 起重机的工程可采用利用系数法的改进算法进行验证2) 对配电干线负荷计算，当设备较多时，优先考虑需要系数法， 可汲取二项式、利用系数法的思想，适当提高大型设备的需要系数； 当设备较少时，可用利用系数、二项式等方法8. 单组用电设备组的计算负荷用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的平均负荷，又考虑几台最大用电设备引起的附加负荷，计算公式为：式中，b、c为二项式系数； 是该组用电设备组的设备总容量，Px为x台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数 nV2x时，则最大容量设备台数取x=n/2,且按“四舍五入”法取整，当只有一 台设备时，可认为Pc=Pe9. 多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上和车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素 因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无 功负荷分别计入一个同时系数(又称为参差系数或综合系数) 心p和K^q :对车间干线取 K p 0.85〜0.95K q 0.90 〜0.97对低压母线(1) 由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取K p 0.80 〜0.90K q 0.85 〜0.95(2) 由车间干线计算负荷直接相加来计算时取K p 0.90 〜0.95K q 0.93 〜0.97总的有功计算负荷为总的无功计算负荷为Q30 K q Q30」以上两式中的刀P30,i和刀Q0,i分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。

总的视在计算负荷为S30 JP q30总的计算电流为130 S30 . 3U N四.工厂的计算负荷和年电能消耗量工厂计算负荷的确定1. 按逐级计算法确定工厂计算负荷如图1所示，工厂的计算负荷乌2（这里举有功负荷为例）P301， 应该是高压母线上所有高压配 电线计算负荷之和，在乘上一 个同时系数高压配电线的计 算负荷R02,应该是该线所供 车间变电所低压侧的计算负荷 P303,加上变压器的功率损耗® ® O图】工厂供电系統中各部分的计瓮 负荷和功朝舸Pt和高压配电线的功率损耗 Rwli……如此逐级计算但对 一般工厂供电系统来说，由于 线路一般不是很长，因此在计 算负荷时往往省略不计工厂及变电所低压侧总的计算负荷、QS°和丨30的计算公式，分别如前面公式所示，其K p 0.8 〜0.95 ,K q 0.85 〜0.972. 按需要系数法确定工厂计算负荷将全厂用电设备的总容量 Pe 。