第二章工廠供電課件

第一節(jié)工廠的電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線

一、工廠電力負(fù)荷的分級及其對供電電源的要求電力負(fù)荷:既可指耗用電能的用電設(shè)備或用戶，也可指用電設(shè)備或用戶所耗用的功率或電流，視具體情況而定。第二章工廠的電力負(fù)荷及其計算8/8/20231第一節(jié)工廠的電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線一、工廠電力負(fù)荷的分級及其對(一)工廠電力負(fù)荷的分級:工廠的電力負(fù)荷，按GB50052-95規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級。1．一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡者；或政治、經(jīng)濟上將造成重大損失者。在一級負(fù)荷中，特別重要的負(fù)荷是指在中斷供電時將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷。2．二級負(fù)荷：二級負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者，3．三級負(fù)荷：三級負(fù)荷為一般的電力負(fù)荷，重點！8/8/20232(一)工廠電力負(fù)荷的分級:工廠的電力負(fù)荷，按GB500521.一級負(fù)荷對供電電源的要求一級負(fù)荷屬重要負(fù)荷，應(yīng)有兩個獨立電源供電；當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)中?？勺鳛閼?yīng)急電源的電源有：①獨立于正常電源的發(fā)電機組；②供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路；③蓄電池；④干電池。2.二級負(fù)荷對供電電源的要求二級負(fù)荷也屬重要負(fù)荷但其重要程度次于一級負(fù)荷。二級負(fù)荷宜由兩回線路供電，供電變壓器一般也應(yīng)有兩臺。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時，二級負(fù)荷可由一回6kV及以上專用的架空線路或電纜供電。當(dāng)采用架空線時，可為一回架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受100%二級負(fù)荷。

3.三級負(fù)荷對供電電源的要求三級負(fù)荷屬不重要負(fù)荷，對供電電源無特殊要求。（二）各級電力負(fù)荷對供電電源的要求見參考資料《電力負(fù)荷等級劃分》《你知道建筑是如何分類嗎？》8/8/202331.一級負(fù)荷對供電電源的要求（二）各級電力負(fù)荷對供電電源的二、工廠用電設(shè)備的工作制工廠的用電設(shè)備，按其工作制分以下三類：

連續(xù)工作制短時工作制斷續(xù)周期工作制斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，可用“負(fù)荷持續(xù)率（又稱暫載率）來表征其工作特征。負(fù)荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，即式中：T為工作周期；t為工作周期內(nèi)的工作時間；t。為工作周期內(nèi)的停歇時間。

重點！8/8/20234二、工廠用電設(shè)備的工作制式中：T為工作周期；t為工作周期內(nèi)的斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量（銘牌功率）PN，是對應(yīng)于某一標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷持續(xù)率的。

則對應(yīng)于實際運行的負(fù)荷持續(xù)率ε下的容量PN對應(yīng)的某一標(biāo)稱負(fù)荷持續(xù)率εN例:某吊車電動機在ε1=60%時的容量P1=10KW。試求ε2=25%時的容量P2為多少?重點！8/8/20235斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量（銘牌功率）PN，是對應(yīng)于某一標(biāo)三、負(fù)荷曲線的概念負(fù)荷曲線：是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的圖形。

負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分：有工廠（企業(yè)）的、車間的或某類設(shè)備的負(fù)荷曲線。按負(fù)荷的功率性質(zhì)分：有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線。按所表示的負(fù)荷變動時間分：年的、月的、日的或工作班的負(fù)荷曲線。按繪制方式分：有依點連成的負(fù)荷曲線（如圖2-la）和繪成梯形的負(fù)荷曲線（如圖2-lb所示）分析負(fù)荷曲線可以了解負(fù)荷變化的規(guī)律。對供電設(shè)計人員來說，可從中獲得一些對設(shè)計有用的資料；對運行人員來說，可合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備的用電時間，降低負(fù)荷高峰，填補負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”的辦法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而達到節(jié)電效果。8/8/20236三、負(fù)荷曲線的概念負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分：有工廠（企業(yè)）的、車日負(fù)荷曲線：按全年每日的最大半小時平均負(fù)荷來繪制的，專用來確定經(jīng)濟運行方式用的。以某個檢測點為參考點，在24h中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線，見圖2.1(a)；通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時間間隔(一般為半小時)將其讀數(shù)記錄下來，求出半小時的平均功率，再依次將這些點畫在坐標(biāo)上，把這些點連成階梯狀的成梯形的負(fù)荷曲線，如圖2.1(b)所示。8/8/20237日負(fù)荷曲線：按全年每日的最大半小時平均負(fù)荷來繪制的，專用來確年負(fù)荷曲線：通常是根據(jù)典型的冬日和夏日負(fù)荷曲線來繪制。這種曲線的負(fù)荷從大到小依次排列，反映了全年負(fù)荷變動與負(fù)荷持續(xù)時間的關(guān)系，因此稱為負(fù)荷持續(xù)時間曲線，一般簡稱年負(fù)荷曲線。(a)夏日負(fù)荷曲線(b)冬日負(fù)荷曲線(c)年負(fù)荷持續(xù)時間曲線圖2.2年負(fù)荷持續(xù)時間曲線的繪制全年按8760h計其夏日和冬日在全年中所占的天數(shù)，應(yīng)視當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌鉁厍闆r而定。例如在我國北方，可近似地認(rèn)為夏日165天，冬日200天；而在我國南方，則可近似地認(rèn)為夏日200天，冬日165天。假設(shè)繪制南方某廠的年負(fù)荷曲線(圖2.2(c)所示)，其中在年負(fù)荷曲線上所占的時間，在年負(fù)荷曲線上所占的時間.8/8/20238年負(fù)荷曲線：通常是根據(jù)典型的冬日和夏日負(fù)荷曲線來繪制。這種曲

年負(fù)荷曲線的另一種形式，是按全年每日的最大負(fù)荷(通常取每日最大負(fù)荷的半小時平均值)繪制的，稱為年每日最大負(fù)荷曲線，如圖2.3所示。橫坐標(biāo)依次以全年12個月的日期來分格。這種年最大負(fù)荷曲線，可以用來確定擁有多臺電力變壓器的變電所在一年內(nèi)的不同時期宜于投入幾臺運行，即所謂經(jīng)濟運行方式，以降低電能損耗，提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。注意：日負(fù)荷曲線是按時間的先后繪制，而年負(fù)荷曲線是按負(fù)荷的大小和累積時間繪制的。圖2.3年每日最大負(fù)荷曲線 Pm全年中有代表性的最大負(fù)荷班的半小時最大負(fù)荷8/8/20239年負(fù)荷曲線的另一種形式，是按全年每日的最大負(fù)荷(通常四、與負(fù)荷曲線和負(fù)荷計算有關(guān)的物理量

1、年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時（1）年最大負(fù)荷Pmax：全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)(該工作班的最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)的，而是在負(fù)荷最大的月份內(nèi)至少出現(xiàn)過2次～3次)消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時最大負(fù)荷P30。

8/8/202310四、與負(fù)荷曲線和負(fù)荷計算有關(guān)的物理量7/31/202310（2）年最大負(fù)荷利用小時年最大負(fù)荷利用小時Tmax：是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax（或P30）持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能，如圖所示。年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時它與工廠的生產(chǎn)班制有關(guān)。例如一班制工廠，Tmax=1800~2500h;二班制工廠，Tmax=3500~4500h;三班制工廠，Tmax=5000~7000h。Wa----年實際消耗的電能量8/8/202311（2）年最大負(fù)荷利用小時年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時2、平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)

（1）平均負(fù)荷Pav:是電力負(fù)荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時間t內(nèi)消耗的電能Wt除以時間t的值，即

全年時間內(nèi)耗用的電能

8/8/2023122、平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)全年時間內(nèi)耗用的電能7/31/20負(fù)荷系數(shù):負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率，它是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷Pav,與其最大負(fù)荷Pmax的比值，即對用電設(shè)備來說，就是設(shè)備的輸出功率P與設(shè)備額定容量PN的比值，即

對負(fù)荷曲線來說，負(fù)荷系數(shù)亦稱負(fù)荷曲線填充系數(shù)，它表征負(fù)荷曲線不平坦的程度，即表征負(fù)荷起伏變動的程度。從充分發(fā)揮供電設(shè)備的能力、提高供電效率來說，希望此系數(shù)越高越趨近于1越好。從發(fā)揮整個電力系統(tǒng)的效能來說，應(yīng)盡量使不平坦的負(fù)荷曲線“削峰填谷”，提高負(fù)荷系數(shù)。8/8/202313負(fù)荷系數(shù):對用電設(shè)備來說，就是設(shè)備的輸出功率P與第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定一、概述計算負(fù)荷:通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計算負(fù)荷。根據(jù)計算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如果以計算負(fù)荷連續(xù)運行，其發(fā)熱溫度不會超過允許值。由于導(dǎo)體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間需3～4τ，τ為發(fā)熱時間常數(shù)。截面在16mm2及以上的導(dǎo)體，其τ≥10min，因此載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min(半小時)后可達到穩(wěn)定溫升值。由此可見，計算負(fù)荷實際上與從負(fù)荷曲線上查得的半小時最大負(fù)荷(亦即年最大負(fù)荷Pmax)是基本相當(dāng)?shù)?。所以計算?fù)荷也可以認(rèn)為就是半小時最大負(fù)荷。有功計算負(fù)荷為P30，無功計算負(fù)荷Q30、視在計算負(fù)荷S30和計算電流I308/8/202314第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定一、概述重點！計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。實際上，負(fù)荷也不可能一成不變的，他與設(shè)備的性能、生產(chǎn)組織以及能源供應(yīng)狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計算也只能力求接近實際。

如果計算負(fù)荷確定得過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費；如果計算負(fù)荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燃燒引起火災(zāi)，同樣會造成更大損失。由此可見，正確確定計算負(fù)荷意義重大。我國目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各國普遍采用的確定計算負(fù)荷的基本方法，二項式法應(yīng)用的局限性較大，但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，采用二項式法較之采用需要系數(shù)法合理，且計算也較簡便。8/8/202315重點！計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。實際上，負(fù)荷二、按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷（一）基本公式用電設(shè)備組的計算負(fù)荷:是用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負(fù)荷P30，如圖所示。如圖用電設(shè)備組的設(shè)備容量，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備(不含備用的設(shè)備)的額定容量之和。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實際上不一定都同時運行，運行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，同時設(shè)備本身有功率損耗，因此用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷應(yīng)為-----配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率(亦即設(shè)備組取用功率)與首端功率(亦即計算負(fù)荷)之比。-----設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；---設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與運行的設(shè)備容量之比；-----設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與取用功率之比8/8/202316二、按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷如圖用電設(shè)備組的設(shè)備容量用電設(shè)備組的需要系數(shù)，為用電設(shè)備組的半小時最大負(fù)荷與其設(shè)備容量的比值。由此，可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計算負(fù)荷的基本公式為實際上，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)，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組等多種因素有關(guān)，因此應(yīng)盡可能地通過實測分析確定，使之盡量接近實際。8/8/202317用電設(shè)備組的需要系數(shù)，為用電設(shè)備組的半小時最大負(fù)荷與用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe：是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN之和，即Pe=ΣPN。設(shè)備的額定容量：是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。用電設(shè)備組名稱需要系數(shù)二項式系數(shù)最大容量設(shè)備臺數(shù)x①小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機0.16～0.20.140.450.51.73大批量生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機0.18～0.250.140.550.51.73小批量生產(chǎn)的金屬熱加工機床電動機0.25～0.30.240.450.61.33大批量生產(chǎn)的金屬熱加工機床電動機0.3～0.350.260.550.650.17通風(fēng)機、水泵、空壓機及電動發(fā)電機組電動機0.7～0.80.650.2550.80.75非連鎖的連續(xù)運輸機械及鑄造車間整砂機械0.5～0.60.40.450.750.88連鎖的連續(xù)運輸機械及鑄造車間整砂機械0.65～0.70.60.250.750.88鍋爐房和機加工、機修、裝配等類車間的吊車(=25%)0.1～0.150.060.230.51.738/8/202318用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe：用電設(shè)備組名稱需要系數(shù)二項式最大小必須注意：表內(nèi)所列需要系數(shù)值是按車間范圍內(nèi)設(shè)備臺數(shù)較多的情況來確定的，所以需要系數(shù)值一般都比較低，例如冷加工機床組的需要系數(shù)值平均只有0.2左右。因此需要系數(shù)法較適用于確定車間的計算負(fù)荷。如果采用需要系數(shù)法來計算分支干線上用電設(shè)備組的計算負(fù)荷，則表中的需要系數(shù)值往往偏小，宜適當(dāng)取大。只有1臺～2臺設(shè)備時，可認(rèn)為Kd=18/8/202319必須注意：表內(nèi)所列需要系數(shù)值是按車間范圍內(nèi)設(shè)備臺數(shù)較用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷：式中：P30——計算有功功率(kw)；Kd——需要系數(shù)(三臺以下時Kd＝1)；Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備容量(kw)。

式中，Kd為需要系數(shù)。無功計算負(fù)荷：

式中，tanΦ為對應(yīng)于用電設(shè)備組cosΦ中的正切值。

需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)關(guān)系極大8/8/202320用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷：需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀視在計算負(fù)荷：式中，cosΦ為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。計算電流：

式中，UN為用電設(shè)備組的額定電壓。重點！8/8/202321視在計算負(fù)荷：重點！7/31/202321重點！例2-1已知機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓為380V的三相電動機7.5kW3臺；4kW8臺；3kW17臺；1.5kW10臺。試求其計算負(fù)荷。解此機床組電動機的總?cè)萘繛?/p>

Pe=7.5kW×3+4kW×8+3kW×17+1.5×10=120.5kW

查附錄表1中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機”項，得Kd=0.16-0.2(取0.2),cosΦ=0.5,tanΦ=1.73。因此求得:有功計算負(fù)荷無功計算負(fù)荷視在計算

計算電流8/8/202322重點！例2-1已知機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓為380

（二）設(shè)備容量的計算需要系數(shù)法基本公式中的設(shè)備容量Pe（不含備用設(shè)備的容量）計算與用電設(shè)備組的工作制有關(guān):1、一般連續(xù)工作制和短時工作制的用電設(shè)備組:設(shè)備容量就是所有設(shè)備的銘牌額定容量之和。若含叫安裝容量8/8/202323（二）設(shè)備容量的計算若含叫安裝容量7/31/2023232、對斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備組設(shè)備容量換算的公式如式(2-2)所示。（1）電焊機組要求統(tǒng)一換算到ε=100%的設(shè)備功率。（2）吊車電動機組要求統(tǒng)一換算到ε=25％的設(shè)備功率。8/8/2023242、對斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備組7/31/202324（三）多個用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定（配電干線和變電所低壓母線）K∑q－－同時系數(shù)注：（1）配電干線和變電所的計算負(fù)荷為各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷之和再乘以同時系數(shù)K∑q，一般取為0.8~0.9。（2）當(dāng)不同類別的建筑(如辦公樓和宿舍樓)共用一臺變壓器時，其同時系數(shù)可適當(dāng)減小。(3)由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負(fù)荷和計算電流一般不能用各組的視在計算負(fù)荷或計算電流之和來計算。8/8/202325（三）多個用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定7/31/202325重點！例2-2某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機有7.5kW1臺，4kW3臺，2.2kW7臺），通風(fēng)機2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試確定線路上總的計算負(fù)荷。

解先求各組的計算負(fù)荷Q

30（1）＝10kW×1.73=17.3kvar1．金屬切削機床組查附錄表1得Kd=0.2，cosφ＝0.5，tanφ＝1.73，因此2.通風(fēng)機組查附錄表1得Kd=0.8（取0.8），cosφ=0.8,tanφ=0.75,因此

P30（2）=0.8×3kW=2.4kWQ30（2）=2.4kW×0.75=1.8kvarP30（1）=

0.2×50kW=10kW8/8/202326重點！例2-2某機修車間380V線路上，接有金屬切3.電阻爐查附錄表1得Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0

P30＝0.95×(10＋2.4＋1.4)kW=13.1kWQ30＝0.97×(17.3+1.8+0)kvar=18.5kvar總計算負(fù)荷（取K∑p＝0.95，K∑q＝0.97

）為

P30（3）=0.7×2kW=1.4kWQ30（3）=08/8/2023273.電阻爐查附錄表1得Kd=0.7，cosφ=1，t例2.2的電力負(fù)荷計算表(按需要系數(shù)法)8/8/202328例2.2的電力負(fù)荷計算表(按需要系數(shù)法)7/31/202323、按二項式法確定計算負(fù)荷

(一)基本公式為:P30=bPe+cPx

式中

bPe------用電設(shè)備組的平均負(fù)荷，

cPx-----用電設(shè)備組中X臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負(fù)荷，其中Px是X臺最大容量設(shè)備的設(shè)備容量；

b、c----二項式系數(shù)。

二項式系數(shù)b、c和最大容量設(shè)備臺數(shù)X及cosфtanф等也可查表但是必須注意：按二項式系數(shù)法確定計算負(fù)荷時，如果設(shè)備總臺數(shù)n<2x時，則x宜相應(yīng)取小一些，建議取為x=n/2，且按“四舍五入”的修約規(guī)則取為整數(shù)。例如某機床電動機組電動機只有7臺，而附錄表A-6規(guī)定X=5,但是這里n=7<2x=10，因此，可取x=7/2≈4來計算。

如果用電設(shè)備組只有1~2臺設(shè)備時，就可認(rèn)為P30=Pe，即b=1、c=0。對于單臺電動機，則P30=Pn/η。在設(shè)備臺數(shù)較少時，cosф也宜相應(yīng)地適當(dāng)取大。二項式系數(shù)法較需要系數(shù)法更適于確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別較大的低干線和分支線的計算負(fù)荷。8/8/2023293、按二項式法確定計算負(fù)荷

(一)基本公式為:P30例2-3試用二項式法確定例2-1所述機工車間380V線路上各組的和總的計算負(fù)荷。解附錄表1得b=0.14,c=0.4,x=5,cosφ=0.5,tanφ=1.73,設(shè)備總的容量Pe=120.5kW

x臺最大容量的設(shè)備容量為Px=P5=7.5kW*3+4KW*2=30.5kW

P30=0.14×120.5kW+0.4kW×30.5kW=29.1kW

Q30=29.1kW*1.73=50.3kvarS30=29.1/0.5=58.2KVAI30=58.2/(√3*0.38)=88.4A(I30=73.2A)例2-1已知機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓為380V的三相電動機7.5kW3臺；4kW8臺；3kW17臺；1.5kW10臺。試求其計算負(fù)荷。比較例2-1和例2-3的計算結(jié)果可以看出，按二項式法計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果稍大，特別是在設(shè)備臺數(shù)較少的情況下。供電設(shè)計的經(jīng)驗說明，選擇低壓分支干線或支線時，按需要系數(shù)法計算的結(jié)果往往偏小，以采用二項式法計算為宜。我國建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-1992《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》也規(guī)定：用電設(shè)備臺數(shù)較少，各臺設(shè)備容量相差懸殊時，宜采用二項式法。8/8/202330例2-3試用二項式法確定例2-1所述機工車間380V線(二)多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定

按二項式系數(shù)法確定多組用電總的計算負(fù)荷時，同樣應(yīng)考慮各組設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定其總的計算負(fù)荷時，只能考慮一組有功附加負(fù)荷為最大的做總計算負(fù)荷的附加負(fù)荷，再加上所有各組的平均負(fù)荷。

所以總的有功和無功計算負(fù)荷分別為

P30=∑(bPe)i+(cPx)max

Q30=∑(bPetanф)i+(cPx)maxtanфmax

式中∑(bPe)i--各組有功平均負(fù)荷之和；

∑(bPetanф)i-各組無功平均負(fù)荷之和；

(cPx)max--各組中最大的一個有功附加負(fù)荷；

tanфmax--(cPx)max的那一組設(shè)備的正切值。為了簡化和統(tǒng)一，按二項式法計算多組設(shè)備的計算負(fù)荷時，也不論各組設(shè)備臺數(shù)多少，各組的計算系數(shù)b、C、X和cosφ、tanφ等均按附錄表1所列數(shù)值.8/8/202331(二)多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定為了簡化和統(tǒng)一，按二項式法例2-4試用二項式法確定例2-2所述機工車間380V線路上各組的和總的計算負(fù)荷。解先求各組的平均負(fù)荷,附加負(fù)荷及計算負(fù)荷。

（1）機床組：查附錄表1得b=0.14,c=0.4,x=5,cosφ=0.5,tanφ=1.73,

因此bPe(1)=0.14×50kW=7kW

cPx(1)=0.4×(7.5kW×1+4kW×3+2.2kW×1)=8.68kW（2）通風(fēng)機組：查附錄表1得b=0.65，c=0.25，x=5，cosφ=0.8,tanφ=0.75，因此

bPe(2)=0.65×3kW=1.95kW

cPX(2)=0.25×3kW=0.75kW例2-2某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機有7.5kW1臺，4kW3臺，2.2kW7臺），通風(fēng)機2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試確定線路上總的計算負(fù)荷。

8/8/202332例2-4試用二項式法確定例2-2所述機工車間380V線（3）電阻爐：查附錄表1得b=0.7，x=0，c=0，cosφ=1，tanφ=0因此

bPe(3)=0.7×2kW=1.4kW

cPx(3)=0比較以上各組的附加負(fù)荷cPx可知，機床組的cPx(1)為最大。因此總計算負(fù)荷為：P30=（7+1.95+1.4）kW+8.68kW=19kW

Q30=（7×1.73+1.95×0.75+0）kvar+8.68kvar×1.73=28.6kvar

8/8/202333（3）電阻爐：比較以上各組的附加負(fù)荷cPx可知，機床組的c表2-3例2.4的電力負(fù)荷計算表(按二項式法)比較例2.2和例2.4的計算結(jié)果可以看出，按二項式法計算的結(jié)果較之按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得比較多，這也更為合理。例2.2的電力負(fù)荷計算表(按需要系數(shù)法)8/8/202334表2-3例2.4的電力負(fù)荷計算表(按二項式法)第三節(jié)單相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定一、概述單相負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上。1、當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谟嬎惴秶鷥?nèi)三相對稱負(fù)荷總?cè)萘康?5％時，全部按三相對稱負(fù)荷計算；2、如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相對稱用電設(shè)備總?cè)萘康?5％時，則設(shè)備容量應(yīng)按最大相負(fù)荷的三倍。3、在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相有功負(fù)荷的三倍作為等效三相有功負(fù)荷。

重點！8/8/202335第三節(jié)單相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定一、概述重點！7/31、單相設(shè)備接于相電壓時的等效三相負(fù)荷計算

等效三相設(shè)備容量Pe應(yīng)按最大負(fù)荷相所接單相設(shè)備容量Pe.mφ的3倍計算，即

Pe=3Pe.mφ

二、單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計算8/8/2023361、單相設(shè)備接于相電壓時的等效三相負(fù)荷計算

等效三2、單相設(shè)備接于線電壓時的等效三相負(fù)荷的計算1）容量為Pe.mφ單相設(shè)備接于同一線電壓時2）單相設(shè)備接于不同線電壓時等效三相設(shè)備容量多臺時取最大線間負(fù)荷的倍加次大線間負(fù)荷的（3-）倍8/8/2023372、單相設(shè)備接于線電壓時的等效三相負(fù)荷的計算3、單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時的等效負(fù)荷計算

1）接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量；2）計算各相的設(shè)備容量和計算負(fù)荷；3）總的等效三相有功計算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的有功計算負(fù)荷P30.mφ的三倍，P30=3P30.mφ總的等效三相無功計算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的無功計算負(fù)荷的3倍，即Q30=3Q30.mφ

（簡化方法）8/8/2023383、單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時的等效負(fù)荷計算

將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量問題，可按下列換算公式進行換算：A相PA=pAB-APAB+pCA-APCA

QA=qAB-APAB+qCA-APCA

B相PB=pBC-BPBC+pAB-BPABQB=qBC-BPBC+qAB-BPABC相PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC

QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC（一般方法）8/8/202339將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量問題，可1、僅有單相~220V負(fù)荷----------折算到三相～380V上15%2、僅有單相~380V負(fù)荷----------折算到三相～380V上1）容量為Pe.mφ單相設(shè)備接于同一線電壓時，等效三相設(shè)備容量2）單相設(shè)備接于不同線電壓時多臺時取最大線間負(fù)荷的倍加次大線間負(fù)荷的（3-）倍3、既有單相～220V,又有單相～380負(fù)荷------------折算到三相~380V上1）接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量；2）計算各相的設(shè)備容量和計算負(fù)荷；3）總的等效三相有功計算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的有功計算負(fù)荷P30.mφ的三倍，P30=3P30.mφ總的等效三相無功計算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的無功計算負(fù)荷的3倍，即Q30=3Q30.mφ

小結(jié)：8/8/2023401、僅有單相~220V負(fù)荷----------折算到三相～3安裝容量工作容量設(shè)備容量計算容量計算負(fù)荷8/8/202341安裝容量7/31/202341重點！例2-5在220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kw接于A相，1臺30kW接于B相，一臺20kW接于C相。另有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100%）接于AB相，1臺20kW（ε=100%）接于BC相，1臺30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計算負(fù)荷。（1）電熱干燥箱的各相計算負(fù)荷查附錄表1得Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0A相P30.A（1）=KdPe.A=0.7×2×10kW=14kWB相P30.B（1）=KdPe.B=0.7×1×30kW=21kWC相P30.C（1）=KdPe.C=0.7×1×20kW=14kW8/8/202342重點！例2-5在220/380V三相四線制線路上，接有2（2）對焊機的各相計算負(fù)荷

先將接于CA相的30kw(ε=60%)換算至ε=100%時的容量，可得：查附錄1得Kd=0.35,cosφ=0.7,tanφ=1.02;再由表2-3查得cos=0.7時的功率換算系數(shù)pAB-A=pBC-B=pCA-A=0.8,pAB-B=pBC-B=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22,qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8.因此各相的有功和無功設(shè)備容量為：

A相pA=0.8×2×14kw+0.2×23kw=27kw

QA=0.22×2×14kvar+0.8×23kvar=24.6kw

B相PB=0.8×20+0.2×2×14kw=21.6kw

QB=0.22×20kvar+0.8×2×14kvar=26.8kvar

C相PC=0.8×23kw+0.2×20kw=22.4kw

QC=0.22×23kvar+0.8×20kvar=21.1kvar8/8/202343（2）對焊機的各相計算負(fù)荷

先將接于CA相的30k各相的有功和無功計算負(fù)荷為：

A相P30.A(2)=0.35×27kw=9.45kw

Q30.A(2)=0.35×24.6kvar=8.61kvar

B相P30.B(2)=0.35×21.6kw=7.56kw

Q30.B(2)=0.35×26.8kvar=9.38kvar

C相P30.C(2)=0.35×22.4kw=7.84kw

Q30.C(2)=0.35×21.1kvar=7.39kvar

8/8/202344各相的有功和無功計算負(fù)荷為：

7/31/202344(3)各相總的有功和無功計得負(fù)荷

A相P30.A=P30.A(1)+P30.A(2)=14KW+9.45KW=23.5KW

Q30.A=Q30.A(1)+Q30.A(2)=0+8.61kvar=8.61kvar

B相P30.B=P30.B(1)+P30.B(2)=21kw+7.5kw=28.6kw

Q30.B=Q30.B(1)+Q30.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvar

C相P30.C=P30.C(1)+P30.C(2)=14kw+7.84kw=21.8kw

Q30.C=Q30.C(1)+Q30.C(2)=0+7.39kvar=7.39kvar(4)總的等效三相計算負(fù)荷

由以上計算可知，B相的有功計算負(fù)荷最大，

P30=3P30.B=3×28.6kw=85.8kw

Q30=3Q30.B=3×9.38kvar=28.1kvar8/8/202345(3)各相總的有功和無功計得負(fù)荷

A相第四節(jié)工廠的計算負(fù)荷及年耗電量的計算一、工廠計算負(fù)荷的確定（一）按需要系數(shù)法確定工廠計算負(fù)荷將工廠用電設(shè)備的總?cè)萘縋e（不包括備用設(shè)備容量）乘上一個需要系數(shù)Kd,即得全廠的有功計算負(fù)荷，即P30=KdPe

附錄表2列出了部分工廠的需要系數(shù)值，供參考。8/8/202346第四節(jié)工廠的計算負(fù)荷及年耗電量的計算一、工廠計算負(fù)荷的確（二）按年產(chǎn)量估算工廠計算負(fù)荷將工廠的年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)量損耗電量a，就可得到工廠全年耗電量：Wa=Aa各類工廠的單位產(chǎn)品年耗電量Wa可由有關(guān)設(shè)計單位根據(jù)實測統(tǒng)計資料確定，亦可查有關(guān)設(shè)計手冊。

工廠的年最大負(fù)荷利用小時Tmax工廠的有功計算負(fù)荷：8/8/202347（二）按年產(chǎn)量估算工廠計算負(fù)荷工廠的年最大負(fù)荷利用小時T（三）按逐級計算法確定工廠的計算負(fù)荷

工廠的計算負(fù)荷（這里舉有功負(fù)荷為例）P30.1，應(yīng)該是高壓配電所母線上所有高壓配電線路計算負(fù)荷之和，再乘上一個同時系數(shù)。而高壓配電線路的計算負(fù)荷P30.2，應(yīng)該是該線路所供車間變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷P30.3，加上變壓器的功率損耗△PT高壓配電線路的功率損耗△PWL1。依次類推。

重點！8/8/202348（三）按逐級計算法確重點！7/31/202348

在負(fù)荷計算中，變壓器的有功損耗和無功損耗可按下式近似計算：但對于一般的企業(yè)供配電系統(tǒng)來說，由于其高低壓配電線路一般不長，因此在確定其計算負(fù)荷時往往不計線路損耗。8/8/202349在負(fù)荷計算中，變壓器的有功損耗和無功損耗可按下式(四)工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后的工廠計算負(fù)荷1、工廠的功率因素

我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定：高壓供電的工廠，最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，其它工廠則不得低于0.85。（1）瞬時功率因數(shù)(2)平均功率因數(shù)WP為某一段時間內(nèi)消耗的有功電能，Wq為某一段時間內(nèi)消耗的無功電能，8/8/202350(四)工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后的工廠計算負(fù)荷1（3）最大負(fù)荷時功率因數(shù)指在最大負(fù)荷即計算負(fù)荷時的功率因數(shù)《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時的功率因數(shù)，100kV·A及以上高壓供電的用戶，不得低于0.90；其他電力用戶，不得低于0.85。的情況下，尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求時，必須考慮進行的人工補償。8/8/202351（3）最大負(fù)荷時功率因數(shù)《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：用戶在當(dāng)?shù)毓┮构β室驍?shù)由cosφ提高到cosφ′,必須裝設(shè)的無功補償裝置容量為：QC=Q30-Q30′=P30(tanφ-tanφ′)或QC=ΔqcP30式中，Δqc=(tanφ-tanφ′)，稱為“無功補償率”，或“比補償容量”。2、無功功率補償如圖所示表示功率因數(shù)的提高與無功功率、和視在功率變化的關(guān)系。確定了總的補償容量以后，即可根據(jù)所選電容器的單個容量qc來確定電容器的個數(shù)8/8/202352要使功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ′,必工廠（或車間）裝設(shè)了無功補償裝置以后，則在確定補償裝置裝設(shè)地點以前的總計算負(fù)荷時，應(yīng)扣除無功補償容量，即總的無功計算負(fù)荷為無功補償后總的視在計算負(fù)荷：

Q30′=Q30-QC

由上式可以看出，在變電所低壓側(cè)裝設(shè)無功補償裝置后，由于低壓側(cè)總的視在計算負(fù)荷減小，從而可使變電所主變壓器的容量選得小一些。補償后總的視在計算負(fù)荷3、無功補償后的工廠計算負(fù)荷8/8/202353工廠（或車間）裝設(shè)了無功補償裝置以后，則在確例2-6某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計算負(fù)荷為650kw，無功計算負(fù)荷為800kvar。為使工廠（變電所高壓側(cè)）的功率因數(shù)不低于0.9，如在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償時，需裝設(shè)多少補償容量？并問補償前后工廠變電所所選主變壓器容量有什么變化？

解（1）補償前的變壓器容量和功率因數(shù)變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：主變壓器容量選擇條件為SN.T≥S30(2)，因此未進行無功補償時，主變壓器容量的應(yīng)選為1250kVA。這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：

cosφ(2)=650/1031=0.63重點！負(fù)荷率83%8/8/202354例2-6某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。（2）無功補償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cosφ≥0.90?？紤]到變壓器的無功功率損耗ΔQT,遠(yuǎn)大于其有功功率損耗ΔPT，一般ΔQT≈(4-5)ΔPT，因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，這里取cosφ′=0.92。

要使低壓側(cè)功率因數(shù)為0.63提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：QC=650×[tan(arccos0.63)-tan(arccos0.92)]=525kvar

取Qc=530kvar8/8/202355（2）無功補償容量7/31/202355（3）無功補償后的主變壓器容量和功率因數(shù)

補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為因此無功補償后，主變壓器容量可改選為800kVA。變壓器的功率損耗為：△PT≈0.015S30(2)’=0.015×704kVA=10.6kW△QT≈0.06S30(2)’=0.06×704kVA=42.2kvar

變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：P30(1)’=650kW+10.6kW=661KWQ30(1)’=(800-530)kvar+42.2kvar=312kvar無功補償后的功率因數(shù)提高為負(fù)荷率91%8/8/202356（3）無功補償后的主變壓器容量和功率因數(shù)因此無功補償后，主變二、工廠年耗電量的計算α為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7~0.75；β為年平均無功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.76~0.82；Ta為年實際工作小時數(shù)，一班制可取2300h,二班制可取4600h,三班制可取6900h。例2-7P488/8/202357二、工廠年耗電量的計算第六節(jié)尖峰電流的計算

尖峰電流是指持續(xù)1～2s的短時最大負(fù)荷電流，它用來選擇熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起動條件等。（一）單臺用電設(shè)備尖峰電流的計算單臺用電設(shè)備尖峰電流就是其起動電流為：

IN為用電設(shè)備的額定電流，ISt為用電設(shè)備的起動電流KST用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)：籠型電動機為5~7，繞線轉(zhuǎn)子電動機為2~3，直流電動機1.7，電焊變壓器為3或稍大。一、概述二、用電設(shè)備尖峰電流的計算8/8/202358第六節(jié)尖峰電流的計算尖峰電2、多臺用電設(shè)備式中Ist.max和(Ist-IN)max分別為用電設(shè)備中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備的起動電流及其起動電流及額定電流之差。為將起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備除外的其它n-1臺設(shè)備的額定電流之和；為上述n-1臺設(shè)備的同時系數(shù)，按臺數(shù)多少選取，一般取0.7～1；I30為全部設(shè)備投入運行時的計算電流。例2-88/8/2023592、多臺用電設(shè)備式中Ist.max和(Ist-【例2.6】有一380V三相線路，給4臺電動機供電。求該配電線路的尖峰電流。解：8/8/202360【例2.6】有一380V三相線路，給4臺電動機供電。求該配第三教學(xué)樓電氣負(fù)荷計算計9層樓，每層11個教室。每個教室配電：熒光燈6盞、吊扇6部、電腦一部、投影儀一部、教室辦公室：空調(diào)一部、熒光燈4盞、電腦一部主機cos=0.8，300W、外部設(shè)備cos=0.5,500W8/8/202361第三教學(xué)樓電氣負(fù)荷計算計9層樓，每層11個教室。7/31/2工程實例南昌市園林科技中心電力負(fù)荷計算地塊總用地面積8618m2建筑占地面積1337m2總建筑面積17410m2，地上16020m2，地下1390m2高度15層，地下一層，高56.6m。室內(nèi)外高差0.6m，地下室層高4.8m，二至五層高4m，六至十五層層高3.3m。8/8/202362工程實例地塊總用地面積8618m27/31/202362水泵房：生活泵、噴淋泵、消防泵、潛水泵、管道泵、污水泵、電動閘閥通風(fēng)：風(fēng)機盤管、衛(wèi)生間通風(fēng)機、軸流風(fēng)機、新風(fēng)機、送風(fēng)機、排風(fēng)機、雙速排風(fēng)機、。中央空調(diào)設(shè)備建筑：地下室干燥機、擦窗機、防火卷簾門、洗衣機動力、廚房動力、生活電梯、消防電梯電力：節(jié)日照明、航空障礙燈、消防電源、電話電源，普通照明8/8/202363水泵房：生活泵、噴淋泵、消防泵、潛水泵、管道泵、污水泵、電動序號受電設(shè)備名稱數(shù)量（臺）總的工作1溴化鋰222冷水機組113冷水泵324冷水泵215冷卻水泵436冷卻水泵217冷卻塔228新風(fēng)機17179排風(fēng)機1110雙速排風(fēng)機1111送風(fēng)機1112送風(fēng)機1113生活水泵2114潛水泵2215電梯2216電開水器3317電開水器44