工廠電力負(fù)荷及其計算

工廠電力負(fù)荷及其計算第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/41第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定

供電系統(tǒng)要安全可靠運行，電力變壓器、開關(guān)設(shè)備、導(dǎo)線、電纜必須選擇合適，因此必須對各環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進行計算。

通常將以半小時平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計算負(fù)荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。一、計算負(fù)荷基本概念第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/42規(guī)定取“半小時平均負(fù)荷”的原因： 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時間約為3τ=3×10＝30（min），如果導(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)時間在30min以上的負(fù)荷時，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/43負(fù)荷計算的意義和目的

1、負(fù)荷計算主要是確定計算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實際運行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會超過允許值。2、計算負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。

3、正確確定計算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/44二、需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷負(fù)荷計算的方法有

需要系數(shù)法比較簡便因而廣泛使用。需要系數(shù)法二項式法利用系數(shù)法形狀系數(shù)法附加系數(shù)法第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/45需要系數(shù) 需要系數(shù)考慮了以下的主要因素：式中K——同時使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；

KL——負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實際所需功率與其額定容量之比；

ηwl——線路供電效率；

η——用電設(shè)備組在實際運行功率時的平均效率。第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/46

實際上，上述系數(shù)對于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì),工藝特點，加工條件，技術(shù)管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計確定,見附錄表3~5。上述各種因素可供設(shè)計人員在變動的系數(shù)范圍內(nèi)選用時參考。

第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/47（一）需要系數(shù)法基本公式第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/48已知某機修車間的金屬切削機床組，有電壓為380V的電動機30臺，其總的設(shè)備容量為120kW。試求其計算負(fù)荷。

解查附錄表1中的“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機”項，可得Kd=0.16-0.2（取0.18計算），cosφ=0.5，tgφ=1.73。根據(jù)公式（2-10）得：P30=KdPe=0.18×120=21.6kWQ30=P30tgφ=21.6×1.73=37.37kvarS30=P30/cosφ=21.6/0.5=43.2kVA第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/49即計算負(fù)荷為21.6kW,計算電流為65.6A?；蛘叩谑摚捕豁?，2022年，8月28日2023/2/410tgφ功率因數(shù)cosφ最大容量設(shè)備臺數(shù)

二項式系數(shù)

需要系數(shù)Kd

用電設(shè)備組名稱

00001.01.01.01.0————

————

————

0.8～10.5～0.70.6～0.81生產(chǎn)廠房、辦公室、實驗室照明變配電室、倉庫照明生活照明室外照明2.292.682.680.40.350.35———

———

———

0.50.350.4自動弧焊變壓器單頭手動弧焊變壓器多頭手動弧焊變壓器1.331.020.60.7——

——

——

0.350.35點焊機、縫焊機對焊機1.332.680.570.60.350.87———

———

———

0.80.80.9高頻感應(yīng)電爐（不帶補償）工頻感應(yīng)電爐（不帶補償）電弧熔爐0.330.3300.950.951.022—

0.30.3—

0.70.70.70.75～0.80.65～0.750.7自動裝料電阻爐非自動裝料電阻爐小型電阻爐、干燥箱1.731.730.50.5330.20.30.060.090.1～0.150.15～0.25鍋爐房和機加、機修、裝配車間的吊車鑄造車間吊車0.880.880.750.75550.20.20.40.60.5～0.60.65～0.7非聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械0.750.850.250.650.7～0.8通風(fēng)機、水泵、空壓機

1.731.731.331.170.50.50.60.6555550.40.50.40.50.140.140.240.260.16～0.20.18～0.250.25～0.30.3～0.35小批量生產(chǎn)金屬冷加工機床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機床

ba各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)

第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/411（二）用電設(shè)備額定容量的計算 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。第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/412（1）一般連續(xù)工作制和短時工作制的設(shè)備組容量

（2）斷續(xù)周期工作制的設(shè)備容量①電焊機及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε＝100%時的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應(yīng)進行換算，公式為:第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/413②吊車機組用電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε=25%時的額定功率（kW），若其εN不等于25%時應(yīng)進行換算，公式為:（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：Pe=PN=SN·cosＮ

第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/414（4）照明設(shè)備的設(shè)備容量①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）；②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）；③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）；④金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時亦要考慮鎮(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）。第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/415

在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)KΣ，按功率性質(zhì)分為KΣp和KΣq該系數(shù)取值為:對干線車間KΣp取，KΣq?。粦?yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷

冷加工車間熱加工車間動力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0確定配電所母線的最大負(fù)荷

負(fù)荷小于5000kW

計算負(fù)荷小于5000~10000kW

計算負(fù)荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8（三）多組用電設(shè)備計算負(fù)荷確定對低壓母線：如果用設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加KΣp取，KΣq??；如果用干線計算負(fù)荷直接相加取KΣp，KΣq取。有時，為方便計算，在保證工程要求的前提下，KΣp和KΣq取一樣的值，即KΣ，可按下表取值：第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/416（5）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，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。設(shè)計規(guī)程規(guī)定，在計算范圍內(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?5%時，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設(shè)備總?cè)萘康?5%時，則設(shè)備容量Pe應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷的原則進行換算。第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/417例2－2一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW；另接通風(fēng)機3臺共5kW；電葫蘆4個共6kW（=40%）試求計算負(fù)荷。解：冷加工電動機組：查附錄表1可得Kd=0.16~0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此

P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Q30(1)=P30(1)tanwm=10×1.73=17.3(kvar)S30(1)=P301)/coswm=10/0.5=20(kVA)通風(fēng)機組：查附錄表1可得Kd=0.7~0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此

P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW) Q30(2)=P30(2)tanwm=4×0.75=3(kvar) S30(2)=P30(2)/coswm=4/0.8=5(kVA)第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/418電葫蘆：由于是單臺設(shè)備，可取Kd=1，查附錄表1可得cos=0.5，tan=1.73，因此P30(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Q30(3)=P30(3)tanwm=3.79×1.73=6.56(kvar)S30(3)=P30(3)/coswm=3.79/0.5=7.58(kVA)第十九頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/419取同時系數(shù)Ｋ∑為0.9，因此總計算負(fù)荷為P30(∑)＝Ｋ∑ΣP30=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Q30(∑)＝Ｋ∑ΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)第二十頁，共二十一頁，2022年，8月28日2023/2/420

為了使人一目了然，便于審核，實際工程設(shè)計中常采用計算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01