【正文】 內(nèi)容提要： 本章介紹計(jì)算負(fù)荷的意義及計(jì)算目的，介紹幾種確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)，介紹計(jì)算負(fù)荷的方法等。 第二章 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 重點(diǎn)： 計(jì)算負(fù)荷的確定 難點(diǎn)： 利用系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。 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(jí)及其對(duì)供電電源的要求 二 . 工廠用電設(shè)備的工作制 三 . 負(fù)荷曲線及有關(guān)物理量 一、負(fù)荷的基本概念 學(xué)習(xí)內(nèi)容： 1. 什么是負(fù)荷？ 2. 為什么負(fù)荷計(jì)算？ 3. 負(fù)荷計(jì)算內(nèi)容 4. 電力負(fù)荷的類型 “ 電力負(fù)荷 ”在不同的場(chǎng)合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。 1. 什么是負(fù)荷？ ? 供電系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇（導(dǎo)線、開關(guān)、變壓器等） ? 繼電保護(hù)整定 ? 選擇儀表量程 ? 安排供電方案及系統(tǒng)運(yùn)行方式 2. 為什么要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算？ 所以本章內(nèi)容是分析工廠供配電系統(tǒng)運(yùn)行分析和進(jìn)行供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。 工廠用電設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際負(fù)荷不等于設(shè)備的額定負(fù)荷（安裝容量）：在工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，如果直接采用額定容量進(jìn)行設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)造成浪費(fèi)，應(yīng)首先計(jì)算出全部設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷。 3. 負(fù)荷計(jì)算的主要內(nèi)容 （ 1）求計(jì)算負(fù)荷：即正常工作時(shí)的實(shí)際最大負(fù)荷。 目的選擇各級(jí)電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量、電氣設(shè)備的型號(hào)等；保證使其在通過正常工作電流時(shí)不至于過熱而損壞。（選擇設(shè)備） （ 2）求尖峰電流：目的用于計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失，選擇熔斷器和保護(hù)元件等。（校驗(yàn)設(shè)備） （ 3）求平均負(fù)荷：目的計(jì)算全廠的電能需要量、電能損耗以及選擇無功補(bǔ)償容量等。（節(jié)能措施） ① 按用途可分為 ： 照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷 ② 按行業(yè)分 ： 工業(yè)負(fù)荷、非工業(yè)負(fù)荷和居民生活負(fù)荷（民用電） ③ 電力負(fù)荷（設(shè)備）按工作制的分類 ? 長期連續(xù)工作制 ? 短時(shí)工作制 （ 這類設(shè)備的工作時(shí)間較短，而停歇時(shí)間相對(duì)較長。） ? 斷續(xù)周期工作制 4. 電力負(fù)荷的類型 ①生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備； ②電焊、電鍍?cè)O(shè)備； ③電熱設(shè)備； ④照明設(shè)備。 工廠常用用電設(shè)備類型 二、工廠用電設(shè)備的工作制 ? 生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備 機(jī)床設(shè)備 起重運(yùn)輸設(shè)備 功能 金屬切削 金屬壓力加工 功能 起吊搬運(yùn)物料 運(yùn)輸客貨 車床 銑床 刨床 鉆床 磨床 組合機(jī)床 鏜床 沖床 鋸床 剪床 砂輪機(jī) 吊車 行車 輸送機(jī) 電梯 自動(dòng)扶梯 生產(chǎn)機(jī)械的 拖動(dòng)設(shè)備 ? 電焊和電鍍?cè)O(shè)備 電焊設(shè)備 ?電焊機(jī)的工作特點(diǎn)是： ?（ 1） 工作方式呈一定的周期性 ， 工作時(shí)間和停歇時(shí)間相互交替 。 ?（ 2） 功率較大 。 ?（ 3） 功率因數(shù)很低 。 ?（ 4） 一般電焊機(jī)的配置不穩(wěn)定 ， 經(jīng)常移動(dòng) 。 ?電鍍?cè)O(shè)備的工作特點(diǎn)是： ?（ 1） 工作方式是長期連續(xù)工作的 。 ?（ 2） 供電采用直流電源 ， 需要晶閘管整流設(shè)備 。 ?（ 3）容量較大，功率因數(shù)較低。 ?電鍍的作用： 防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻。 電鍍?cè)O(shè)備 ? 電熱設(shè)備 ?電熱設(shè)備的工作特點(diǎn)是： ?（ 1） 工作方式為長期連續(xù)工作方式 。 ?（ 2） 電力裝置一般屬二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷 。 ?（ 3） 功率因數(shù)都較高 ， 小型的電熱設(shè)備可達(dá)到 1。 電阻加熱爐 電弧爐 感應(yīng)爐 其它電熱設(shè)備 主要用于各種零件的熱處理 主要用于礦石熔煉、金屬熔煉 主要用于熔煉和金屬材料熱處理 紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等 ? 照明設(shè)備 ?常用照明設(shè)備 ?白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。 ?照明設(shè)備的工作特點(diǎn) ： ?（ 1） 工作方式屬長期連續(xù)工作方式 。 ?（ 2） 除白熾燈 、 鹵鎢燈的功率因數(shù)為 1外 ， 其它類型的燈具功率因數(shù)均較低 。 ?（ 3） 照明負(fù)荷為單相負(fù)荷 ， 單個(gè)照明設(shè)備容量較小 。 工廠用電設(shè)備的工作制 長期連續(xù)工作制設(shè)備 短時(shí)工作制設(shè)備 斷續(xù)周期工作制設(shè)備 能長期連續(xù)運(yùn)行 ， 每次連續(xù)工作時(shí)間超過 8小時(shí) ， 運(yùn)行時(shí)負(fù)荷比較穩(wěn)定 。如：照明設(shè)備 、 電動(dòng)扶梯 、 空調(diào)風(fēng)機(jī) 、 電爐等 。 這類設(shè)備的工作時(shí)間較短 ， 停歇時(shí)間較長 。 如：金屬切削用的輔助機(jī)械 (龍門刨橫梁升降電動(dòng)機(jī) 、 刀架快速移動(dòng)裝置 )、 水閘用電動(dòng)機(jī)等 。 這類設(shè)備的工作呈周期性 ， 時(shí)而工作時(shí)而停歇 ， 如此反復(fù) ， 且工作時(shí)間與停歇時(shí)間有一定比例 。 如起重機(jī) 、 電焊機(jī) 、 電梯等 %100%1000????? tt tTt?（ 2－ 1） ?起重電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有 15%、 25%、 40%、 60%四種 。 ?電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有 50%、 65%、 75%、 100%四種 。 ?通常用一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間占整個(gè)周期的百分比來表示 負(fù)荷持續(xù)率 （或稱 暫載率 ） ε ?負(fù)荷持續(xù)率 工作時(shí)間 停歇時(shí)間 ?同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時(shí) ， 其輸出功率是不同的 。 在計(jì)算其設(shè)備容量時(shí) ， 必須先轉(zhuǎn)換到一個(gè)統(tǒng)一的 ε 下 。 2121 PP ???率的換算公式為不同負(fù)荷持續(xù)率下，功斷續(xù)工作制電氣設(shè)備的功率與負(fù)荷持續(xù)率的關(guān)系 例如某設(shè)備在時(shí) ε1 的設(shè)備容量為 P1,那么該設(shè)備在 ε2 時(shí)的設(shè)備容量 P2為多少呢 ? 這就需要進(jìn)行“等效”換算 , 即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換算。 三、負(fù)荷曲線繪制及有關(guān)物理量 什么是負(fù)荷曲線？ 電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線，反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。描述負(fù)荷變化趨勢(shì)的數(shù)學(xué)手段，可用來預(yù)測(cè)負(fù)荷變化趨勢(shì)。 2 、負(fù)荷曲線用途 ? 確定系統(tǒng)運(yùn)行方式 ? 安排供電計(jì)劃 ? 安排設(shè)備檢修計(jì)劃 （ 1）按負(fù)荷性質(zhì)分 ? 有功負(fù)荷曲線 ? 無功負(fù)荷曲線 （ 2)按負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分 ? 日負(fù)荷曲線 (24h)（ 冬季日負(fù)荷曲線、夏季日負(fù)荷曲線 ） ? 年負(fù)荷曲線（ 8760h） ? 月負(fù)荷曲線 （ 3）按負(fù)荷對(duì)象分 工廠的負(fù)荷曲線 車間的負(fù)荷曲線 某類設(shè)備的負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線分類 日負(fù)荷曲線的繪制 24小時(shí)內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間的變化，隨季節(jié)、地區(qū)不同而變 繪制的方法 （ 1）以某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，在 24h中各個(gè)時(shí)刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點(diǎn)繪制而成折線形狀，稱 折線形負(fù)荷曲線。 (2) 通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時(shí)間間隔（ 一般為半小時(shí) ）將其讀數(shù)記錄下來， 求出 ，再依次將這些點(diǎn)畫在坐標(biāo)上，把這些點(diǎn)連成階梯狀的是 階梯形負(fù)荷曲線 。 意義：日有功曲線與時(shí)間軸之間的所圍成的面積為一天所消耗的有功電量。 ?日負(fù)荷曲線的繪制 負(fù)荷曲線通常都繪制在直角坐標(biāo)上，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷大小（功率 kW、 kvar）。 日有功負(fù)荷曲線 依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線 梯形負(fù)荷曲線 年負(fù)荷曲線又分為 年運(yùn)行負(fù)荷曲線 和 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線 。 年運(yùn)行負(fù)荷曲線 可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成。反映一年內(nèi)逐月（或逐日）電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的變化。 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線 的繪制，是不分日月先后，僅按全年的負(fù)荷變化，按不同負(fù)荷值在年內(nèi)累計(jì)持續(xù)時(shí)間重新排列組成。 需借助一年中具有代表的冬季和夏季日負(fù)荷曲線。 年負(fù)荷曲線： 代表用戶全年（ 8760h)內(nèi)用電負(fù)荷變化規(guī)律 （又稱年每日最大負(fù)荷曲線） 年負(fù)荷曲線 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線 ，反映了全年負(fù)荷變動(dòng)與對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間 （ 全年按 8760h計(jì) ）的關(guān)系 。 年每日最大負(fù)荷曲線 ，反映了全年當(dāng)中不同時(shí)段的電能消耗水平 ，是按全年每日的最大半小時(shí)平均負(fù)荷來繪制的 。 這種曲線的負(fù)荷從大到小依次排列 專用來確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式用的 圖 22 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制 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(shí)間曲線 繪制方法：從夏季日負(fù)荷曲線和冬季日負(fù)荷曲線中的最大功率開始，以功率遞減的順序，依次繪制到年持續(xù)負(fù)荷曲線坐標(biāo)系中（注意橫坐標(biāo)最大值為 8760h） ?年最大負(fù)荷 Pmax也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷 P30 ?年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線上的最大負(fù)荷 ， 它是全年中負(fù)荷最大的工作班消耗電能最多的半小時(shí)平均負(fù)荷 P30。(不是偶然出現(xiàn) ， 一年至少 23次 ） ?年最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax（ 假想時(shí)間 ） (用電負(fù)荷均衡性標(biāo)志 ， 越大越好 ) ?假設(shè)負(fù)荷按最大負(fù)荷 Pmax持續(xù)運(yùn)行時(shí) ， 在此時(shí)間內(nèi)電力負(fù)荷所耗用的電能與電力負(fù)荷全年實(shí)際耗用的電能相同 。 與負(fù)荷曲線及其計(jì)算的物理量 一班制工廠 Tmax約為 1800～ 3000h，兩班制工廠 Tmax約為 3500～ 4800h, 三班制工廠 Tmax約為 5000～ 7000h，居民用戶 Tmax約為 1200～ 2800h。 ma xma x PWT a?它與工廠的生產(chǎn)班制有關(guān) ?平均負(fù)荷 Pav和年平均負(fù)荷 平均負(fù)荷 就是負(fù)荷在一定時(shí)間 t內(nèi)平均消耗的功率 tWP tav ? 年平均負(fù)荷 就是全年工廠負(fù)荷消耗的總功率除全年總小時(shí)數(shù) 。 876 0aavWP ?Wa表示全年實(shí)際消耗的電能 時(shí)間 t內(nèi)消耗的電能為 Wt ? 負(fù)荷系數(shù) : 又稱負(fù)荷率 是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，有有功負(fù)荷系數(shù) KaL和無功負(fù)荷系數(shù) KrL，即 有時(shí)也用 α表示有功負(fù)荷系數(shù)， 用 β表示無功負(fù)荷系數(shù)。 一般工廠 α=~， β=~ 對(duì)于單個(gè)用電設(shè)備或用電設(shè)備組， 負(fù)荷系數(shù) 是指設(shè)備的輸出功率 P和設(shè)備額定容量 PN之比值，即 它表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。 負(fù)荷系數(shù)用來表征負(fù)荷變化規(guī)律：其值越大，曲線越平坦，負(fù)荷波動(dòng)越小。 第二節(jié) 三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定 計(jì)算負(fù)荷 (calculated load)，是通過統(tǒng)計(jì)計(jì)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。 計(jì)算負(fù)荷 等效負(fù)荷；按此負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按照實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長期運(yùn)行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)應(yīng)相等。 計(jì)算負(fù)荷 是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。工程上常取半小時(shí)平均最大負(fù)荷 P30（亦即年最大負(fù)荷 Pmax）作為計(jì)算負(fù)荷。 負(fù)荷計(jì)算 :是指對(duì)某一線路中的實(shí)際用電負(fù)荷的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析 ， 從而求出該線路的計(jì)算負(fù)荷的過程 。 ?P30 負(fù)荷的有功計(jì)算負(fù)荷 (單位 kW) ?Q30 負(fù)荷的無功計(jì)算負(fù)荷 (單位 kvar) ?S30 負(fù)荷的視在計(jì)算負(fù)荷 (單位 kVA) ? I30 負(fù)荷的計(jì)算電流 (單位 A) ?負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)方法 一 、 估算法確定計(jì)算負(fù)荷 1. 單位產(chǎn)品耗電量法 估算法實(shí)為指標(biāo)法，在做設(shè)計(jì)任務(wù)書或初步設(shè)計(jì)階段，尤其當(dāng)需要進(jìn)行方案比較時(shí)，按估算法計(jì)算比較方便。 工程上依據(jù)不同的計(jì)算目的，總結(jié)出了估算法、需要系數(shù)法、 二項(xiàng)式法等負(fù)荷計(jì)算方法。 已知某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量 A和每一產(chǎn)品的單位耗電量 a, 則企業(yè)全年電能 Wa為： Wa=aA 有功計(jì)算負(fù)荷為： ma x30 TWP a?需要系數(shù)法 需要系數(shù)是按照車間以上的負(fù)荷情況來 確定的，適用于變、配電所的負(fù)荷計(jì)算。 二、按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 2. 車間生產(chǎn) 面積負(fù)荷密度法 已知車間生產(chǎn)面積 S（ m2）和負(fù)荷密度指標(biāo) ρ （ kW/m2）時(shí)， 車間平均負(fù)荷為： Pav=ρS 負(fù)荷密度指標(biāo)查表， S表示車間面積。 (一 ) 基本公式 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 ，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷 P30，如下圖所示。 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（不含備用的設(shè)備）的額定容量 PN 之和，即 Pe ＝ ΣPN。而 設(shè)備的額定容量 PN 是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率（出力）。但是用電設(shè)備組的