【正文】 內容提要： 本章介紹計算負荷的意義及計算目的，介紹幾種確定計算負荷的系數(shù)，介紹計算負荷的方法等。 第二章 工廠的電力負荷及其計算 重點： 計算負荷的確定 難點： 利用系數(shù)法確定三相用電設備組的計算負荷。 第一節(jié) 工廠的電力負荷與負荷曲線 一 . 工廠電力負荷的分級及其對供電電源的要求 二 . 工廠用電設備的工作制 三 . 負荷曲線及有關物理量 一、負荷的基本概念 學習內容： 1. 什么是負荷？ 2. 為什么負荷計算？ 3. 負荷計算內容 4. 電力負荷的類型 “ 電力負荷 ”在不同的場合可以有不同的含義，它可以指用電設備或用電單位，也可以指用電設備或用電單位的功率或電流的大小。 1. 什么是負荷？ ? 供電系統(tǒng)電氣設備選擇（導線、開關、變壓器等） ? 繼電保護整定 ? 選擇儀表量程 ? 安排供電方案及系統(tǒng)運行方式 2. 為什么要進行負荷計算？ 所以本章內容是分析工廠供配電系統(tǒng)運行分析和進行供電設計計算的基礎。 工廠用電設備工作時的實際負荷不等于設備的額定負荷（安裝容量）：在工廠供配電系統(tǒng)設計時，如果直接采用額定容量進行設計勢必會造成浪費，應首先計算出全部設備的實際負荷。 3. 負荷計算的主要內容 （ 1）求計算負荷：即正常工作時的實際最大負荷。 目的選擇各級電壓供電網(wǎng)絡、變壓器容量、電氣設備的型號等；保證使其在通過正常工作電流時不至于過熱而損壞。（選擇設備） （ 2）求尖峰電流：目的用于計算電壓波動、電壓損失，選擇熔斷器和保護元件等。（校驗設備） （ 3）求平均負荷：目的計算全廠的電能需要量、電能損耗以及選擇無功補償容量等。（節(jié)能措施） ① 按用途可分為 ： 照明負荷和動力負荷 ② 按行業(yè)分 ： 工業(yè)負荷、非工業(yè)負荷和居民生活負荷（民用電） ③ 電力負荷（設備）按工作制的分類 ? 長期連續(xù)工作制 ? 短時工作制 （ 這類設備的工作時間較短，而停歇時間相對較長。） ? 斷續(xù)周期工作制 4. 電力負荷的類型 ①生產(chǎn)加工機械的拖動設備； ②電焊、電鍍設備； ③電熱設備； ④照明設備。 工廠常用用電設備類型 二、工廠用電設備的工作制 ? 生產(chǎn)機械的拖動設備 機床設備 起重運輸設備 功能 金屬切削 金屬壓力加工 功能 起吊搬運物料 運輸客貨 車床 銑床 刨床 鉆床 磨床 組合機床 鏜床 沖床 鋸床 剪床 砂輪機 吊車 行車 輸送機 電梯 自動扶梯 生產(chǎn)機械的 拖動設備 ? 電焊和電鍍設備 電焊設備 ?電焊機的工作特點是： ?（ 1） 工作方式呈一定的周期性 ， 工作時間和停歇時間相互交替 。 ?（ 2） 功率較大 。 ?（ 3） 功率因數(shù)很低 。 ?（ 4） 一般電焊機的配置不穩(wěn)定 ， 經(jīng)常移動 。 ?電鍍設備的工作特點是： ?（ 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導電性等，如鍍銅、鍍鉻。 電鍍設備 ? 電熱設備 ?電熱設備的工作特點是： ?（ 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或三級負荷 。 ?（ 3） 功率因數(shù)都較高 ， 小型的電熱設備可達到 1。 電阻加熱爐 電弧爐 感應爐 其它電熱設備 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 ? 照明設備 ?常用照明設備 ?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。 ?照明設備的工作特點 ： ?（ 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） 照明負荷為單相負荷 ， 單個照明設備容量較小 。 工廠用電設備的工作制 長期連續(xù)工作制設備 短時工作制設備 斷續(xù)周期工作制設備 能長期連續(xù)運行 ， 每次連續(xù)工作時間超過 8小時 ， 運行時負荷比較穩(wěn)定 。如：照明設備 、 電動扶梯 、 空調風機 、 電爐等 。 這類設備的工作時間較短 ， 停歇時間較長 。 如：金屬切削用的輔助機械 (龍門刨橫梁升降電動機 、 刀架快速移動裝置 )、 水閘用電動機等 。 這類設備的工作呈周期性 ， 時而工作時而停歇 ， 如此反復 ， 且工作時間與停歇時間有一定比例 。 如起重機 、 電焊機 、 電梯等 %100%1000????? tt tTt?（ 2－ 1） ?起重電動機的標準暫載率有 15%、 25%、 40%、 60%四種 。 ?電焊設備的標準暫載率有 50%、 65%、 75%、 100%四種 。 ?通常用一個工作周期內工作時間占整個周期的百分比來表示 負荷持續(xù)率 （或稱 暫載率 ） ε ?負荷持續(xù)率 工作時間 停歇時間 ?同一設備在不同的暫載率下工作時 ， 其輸出功率是不同的 。 在計算其設備容量時 ， 必須先轉換到一個統(tǒng)一的 ε 下 。 2121 PP ???率的換算公式為不同負荷持續(xù)率下，功斷續(xù)工作制電氣設備的功率與負荷持續(xù)率的關系 例如某設備在時 ε1 的設備容量為 P1,那么該設備在 ε2 時的設備容量 P2為多少呢 ? 這就需要進行“等效”換算 , 即按同一周期內相同發(fā)熱條件來進行換算。 三、負荷曲線繪制及有關物理量 什么是負荷曲線？ 電力負荷隨時間變化的曲線，反映了用戶用電的特點和規(guī)律。描述負荷變化趨勢的數(shù)學手段，可用來預測負荷變化趨勢。 2 、負荷曲線用途 ? 確定系統(tǒng)運行方式 ? 安排供電計劃 ? 安排設備檢修計劃 （ 1）按負荷性質分 ? 有功負荷曲線 ? 無功負荷曲線 （ 2)按負荷變動的時間分 ? 日負荷曲線 (24h)（ 冬季日負荷曲線、夏季日負荷曲線 ） ? 年負荷曲線（ 8760h） ? 月負荷曲線 （ 3）按負荷對象分 工廠的負荷曲線 車間的負荷曲線 某類設備的負荷曲線 負荷曲線分類 日負荷曲線的繪制 24小時內負荷隨時間的變化，隨季節(jié)、地區(qū)不同而變 繪制的方法 （ 1）以某個監(jiān)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 折線形負荷曲線。 (2) 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 ，再依次將這些點畫在坐標上，把這些點連成階梯狀的是 階梯形負荷曲線 。 意義：日有功曲線與時間軸之間的所圍成的面積為一天所消耗的有功電量。 ?日負荷曲線的繪制 負荷曲線通常都繪制在直角坐標上，橫坐標表示負荷變動時間，縱坐標表示負荷大?。üβ?kW、 kvar）。 日有功負荷曲線 依點連成的負荷曲線 梯形負荷曲線 年負荷曲線又分為 年運行負荷曲線 和 年負荷持續(xù)時間曲線 。 年運行負荷曲線 可根據(jù)全年日負荷曲線間接制成。反映一年內逐月（或逐日）電力系統(tǒng)最大負荷的變化。 年負荷持續(xù)時間曲線 的繪制，是不分日月先后，僅按全年的負荷變化，按不同負荷值在年內累計持續(xù)時間重新排列組成。 需借助一年中具有代表的冬季和夏季日負荷曲線。 年負荷曲線： 代表用戶全年（ 8760h)內用電負荷變化規(guī)律 （又稱年每日最大負荷曲線） 年負荷曲線 年負荷持續(xù)時間曲線 ，反映了全年負荷變動與對應的負荷持續(xù)時間 （ 全年按 8760h計 ）的關系 。 年每日最大負荷曲線 ，反映了全年當中不同時段的電能消耗水平 ，是按全年每日的最大半小時平均負荷來繪制的 。 這種曲線的負荷從大到小依次排列 專用來確定經(jīng)濟運行方式用的 圖 22 年負荷持續(xù)時間曲線的繪制 a) 夏日負荷曲線 b) 冬日負荷曲線 c) 年負荷持續(xù)時間曲線 繪制方法：從夏季日負荷曲線和冬季日負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)負荷曲線坐標系中（注意橫坐標最大值為 8760h） ?年最大負荷 Pmax也稱為半小時最大負荷 P30 ?年負荷持續(xù)時間曲線上的最大負荷 ， 它是全年中負荷最大的工作班消耗電能最多的半小時平均負荷 P30。(不是偶然出現(xiàn) ， 一年至少 23次 ） ?年最大負荷利用小時 Tmax（ 假想時間 ） (用電負荷均衡性標志 ， 越大越好 ) ?假設負荷按最大負荷 Pmax持續(xù)運行時 ， 在此時間內電力負荷所耗用的電能與電力負荷全年實際耗用的電能相同 。 與負荷曲線及其計算的物理量 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 ?平均負荷 Pav和年平均負荷 平均負荷 就是負荷在一定時間 t內平均消耗的功率 tWP tav ? 年平均負荷 就是全年工廠負荷消耗的總功率除全年總小時數(shù) 。 876 0aavWP ?Wa表示全年實際消耗的電能 時間 t內消耗的電能為 Wt ? 負荷系數(shù) : 又稱負荷率 是指平均負荷與最大負荷的比值，有有功負荷系數(shù) KaL和無功負荷系數(shù) KrL，即 有時也用 α表示有功負荷系數(shù)， 用 β表示無功負荷系數(shù)。 一般工廠 α=~， β=~ 對于單個用電設備或用電設備組， 負荷系數(shù) 是指設備的輸出功率 P和設備額定容量 PN之比值，即 它表征該設備或設備組的容量是否被充分利用。 負荷系數(shù)用來表征負荷變化規(guī)律：其值越大，曲線越平坦，負荷波動越小。 第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷的確定 計算負荷 (calculated load)，是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。 計算負荷 等效負荷；按此負荷持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應，與按照實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應應相等。 計算負荷 是供電設計計算的基本依據(jù)。工程上常取半小時平均最大負荷 P30（亦即年最大負荷 Pmax）作為計算負荷。 負荷計算 :是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析 ， 從而求出該線路的計算負荷的過程 。 ?P30 負荷的有功計算負荷 (單位 kW) ?Q30 負荷的無功計算負荷 (單位 kvar) ?S30 負荷的視在計算負荷 (單位 kVA) ? I30 負荷的計算電流 (單位 A) ?負荷計算統(tǒng)計方法 一 、 估算法確定計算負荷 1. 單位產(chǎn)品耗電量法 估算法實為指標法，在做設計任務書或初步設計階段，尤其當需要進行方案比較時，按估算法計算比較方便。 工程上依據(jù)不同的計算目的，總結出了估算法、需要系數(shù)法、 二項式法等負荷計算方法。 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 有功計算負荷為： ma x30 TWP a?需要系數(shù)法 需要系數(shù)是按照車間以上的負荷情況來 確定的，適用于變、配電所的負荷計算。 二、按需要系數(shù)法確定計算負荷 2. 車間生產(chǎn) 面積負荷密度法 已知車間生產(chǎn)面積 S（ m2）和負荷密度指標 ρ （ kW/m2）時， 車間平均負荷為： Pav=ρS 負荷密度指標查表， S表示車間面積。 (一 ) 基本公式 用電設備組的計算負荷 ，是指用電設備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷 P30，如下圖所示。 用電設備組的設備容量 Pe，是指用電設備組所有設備（不含備用的設備）的額定容量 PN 之和，即 Pe ＝ ΣPN。而 設備的額定容量 PN 是設備在額定條件下的最大輸出功率（出力）。但是用電設備組的