【正文】 年電能需要量也就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能，它是企業(yè)供電設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。8＝ Q30６ Qc7 計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。7＝Ｋ ΣΣQ30 計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備。5 +ΔQ WL ≈Q 306 = P304 Q303+ΔQT ΔPT≈ 計(jì)算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備 在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，車間變壓器尚未選出，無法根據(jù)變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進(jìn)行計(jì)算，因此一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算： 4. 確定車間變電所變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 P30 73 P303 ＝Ｋ ∑P ΣP 301tan? 式中 ?— 用電設(shè)備功率因數(shù)角。 計(jì)算步驟 ： 69 70 1．單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 （ 1） 有功計(jì)算負(fù)荷 ： 考慮到單臺(tái)用電設(shè)備總會(huì)有滿載運(yùn)行的時(shí)候，其計(jì)算負(fù)荷 P30在供電設(shè)計(jì)中進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)則應(yīng)進(jìn)行較詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算，如逐級(jí)計(jì)算法。如圖 25所示即為不同功率因數(shù)下的 τ 與 Tmax的關(guān)系。 在負(fù)荷計(jì)算中，變壓器功率損耗也可按近似方法計(jì)算 經(jīng)驗(yàn)公式： 300. 01 5TPS?Δ 6TQS?62 式中 △ PWL —— 按計(jì)算負(fù)荷求得的線路最大功率損耗； τ —— 年最大負(fù)荷損耗時(shí)間（小時(shí)數(shù)）。其值與勵(lì)磁電流（或近似與空載電流）成正比，即 NTSIQ100%00 ??式中， I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值。變壓器負(fù)載試驗(yàn)（舊稱短路試驗(yàn)）時(shí)，一次側(cè)施加的電壓 Uk很小，鐵心中的主磁通很小，在鐵芯中產(chǎn)生的有功功率損耗可略去不計(jì)，故變壓器的負(fù)載損耗 △Pk可認(rèn)為就是額定電流下的銅損△PCu。 (1) 有功功率損耗 變壓器的有功功率損耗又由兩部分組成： ① 鐵損 △PFe 鐵損是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。 在實(shí)際工作中，常根據(jù)計(jì)算負(fù)荷來求線路的功率損耗，即最大功率損耗，故三相線路的有功功率損耗△ PWL和無功功率損耗△ QWL可分別按下式計(jì)算： 56 23303 10 ,W L W LP I R k W?? ? ?23303 10 , v a rW L W LQ I X k?? ? ?式中， I30線路的計(jì)算電流（ A） ； RWL線路每相的電阻（ Ω ）， RWL=R0L， R0為線路單位長度的電阻（ Ω /km）， l線路的計(jì)算長度（ km）。 單相用電設(shè)備僅接于相電壓 等效三相負(fù)荷 取最大相負(fù)荷的三倍 Peq=3 Pm 基本原則：單相用電設(shè)備應(yīng)盡可能均衡分配在三相線路上。 50 （ 2） 無功計(jì)算負(fù)荷 ： tan?值見附錄表。 解： 冷加工電動(dòng)機(jī)組： 查附錄表 3可得 Kd=~（ 取 ） ，cos?=， tan?=， 因此 P30(1)=Kd∑Pe= 50 =10(kW) Q30(1)= P 30(1)tan?=10 = (kvar) S30(1)= P 30(1)/cos?=10/=20(kVA) 通風(fēng)機(jī)組： 查附錄表 3可得 Kd=~（ 取 ） ， cos?=，tan?=， 因此 P30(2)=Kd∑Pe= 5 =4(kW) Q30(2)= P 30(2)tan?=4 =3 (kvar) S30(2)= P 30(2)/cos?=4/=5(kVA) 45 電葫蘆：由于是單臺(tái)設(shè)備，可取 Kd=1，查附錄表 3可得 cos?=，tan?=，因此 P30(3)= Pe= =(kW) Q30(3)= P30(3)tan?= = (kvar) S30(3)= P30(3)/cos?=(kVA) )(%25 kWPPP nNNNe ??????? ??取同時(shí)系數(shù) Ｋ ∑為 ， 因此總計(jì)算負(fù)荷為 P30(∑)＝Ｋ ∑ΣP30= （ 10+4+） =(kW) Q30(∑)＝Ｋ ∑ΣQ30=（ +3+） =(kW) )( 222 )(2 )()( kVAQPS cacaca ????? ???46 為了使人一目了然，便于審核，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中常采用計(jì)算表格形式，如下表所示。 ? ?30 30 3 NI S U?41 ?當(dāng) Kd值有一定變動(dòng)范圍時(shí)，取值要作具體分析。 式中 ?— 用電設(shè)備功率因數(shù)角。1=P30 ?? wlLdKKK ??二、計(jì)算負(fù)荷的確定方法 需要系數(shù)法 38 實(shí)際上，上述系數(shù)對(duì)于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對(duì)一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì) ,工藝特點(diǎn)，加工條件，技術(shù)管理和勞動(dòng)組織以及工人操作水平等因素，都對(duì) Kd有影響。如教學(xué)樓的 P0=11 ~15 0301000PSP ?34 一、 計(jì)算負(fù)荷的估算 單位指標(biāo)法 (kW) Pe — 單位用電指標(biāo)， W/戶、 W /人， W /床 N— 單位數(shù)量，如戶數(shù)、人數(shù)、床數(shù) 如上海地區(qū)普通住宅的單位指標(biāo)為 4~6kW/戶 301000ePNP ?35 3. 單位產(chǎn)品耗電量法 若已知某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量 m和每一產(chǎn)品的單位耗電量 a（見表 21），則企業(yè)全年電能 Wa為： Wa=a ?單相設(shè)備接于線電壓時(shí) 式中 Pe設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，在計(jì)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?15%時(shí)，可按三相對(duì)稱分配考慮，如單相用電設(shè)備不對(duì)稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?15%時(shí)，則設(shè)備容量 Pe 應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷的原則進(jìn)行換算。 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。工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。 25 ? 短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制） 用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時(shí)間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點(diǎn)。計(jì)算負(fù)荷的確定是否合理，將直接影響到電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。 20 )142(30m ax30m ax30m ax30m ax??????????????????IIISSSQPPPdefdefcdefdefcdefdefcdefdefc21 三、 負(fù)荷計(jì)算的意義和目的 負(fù)荷計(jì)算主要是確定計(jì)算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會(huì)超過允許值。 也有用 Pc (Qc、 Sc、 Ic) 表示的。 一般工廠 α=~， β=~ 他表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。 12 表 22 某些企業(yè)的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 電器工廠 4280 6420 工廠類別 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（ h） 有功負(fù)荷 無功負(fù)荷 重型機(jī)械制造廠 3770 4840 機(jī)床廠 4345 4750 工具廠 4140 4960 滾珠軸承廠 5300 6130 起動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備廠 3300 3880 汽車拖拉機(jī)廠 4960 5240 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造廠 5330 4220 儀器制造廠 3080 3180 汽車修理廠 4370 3200 車輛修理廠 3560 3660 金屬加工廠 4355 5880 13 Pav 平均負(fù)荷 Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間 t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能 W除以時(shí)間 t的值，即 Pav=W/t 年平均負(fù)荷為 Pav=Wa/8760 14 15 ?負(fù)荷系數(shù) 在最大工作班內(nèi)，平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比。 11 Tmax是反映工廠負(fù)荷是否均勻的一個(gè)重要參數(shù)。 分析負(fù)荷曲線可以了解負(fù)荷變動(dòng)的規(guī)律，對(duì)供電設(shè)計(jì)人員來說，可從中獲得一些對(duì)設(shè)計(jì)有用的資料；對(duì)運(yùn)行來說，可合理地、有計(jì)劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備的用電時(shí)間，降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)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(dá)到節(jié)電效果。 其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。如圖 22所示。 日負(fù)荷曲線可用測量的方法繪制。 3 1． 負(fù)荷曲線的分類 ? 按負(fù)荷的功率性質(zhì)分： 可分為有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對(duì)象不同，分用戶、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。如圖 21。 5 3 年負(fù)荷曲線 年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年（ 8760h）變動(dòng)情況。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來表示年負(fù)荷曲線，繪制方法如圖 22所示。 6 注意：日負(fù)荷曲線是按時(shí)間的先后繪制，而年負(fù)荷曲線是按負(fù)荷的大小和累計(jì)時(shí)間繪制。 10 下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷 Pmax就是年最大負(fù)荷， Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。 Tmax與用戶的性質(zhì)和生產(chǎn)班制有關(guān)，例如一班制工廠，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。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)。以這個(gè)不變的 “假想負(fù)荷 ”持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實(shí)際運(yùn)行的變動(dòng)的負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等 18 計(jì)算負(fù)荷的數(shù)值與半小時(shí)最大負(fù)荷 P30基本相等，通常將以 半小時(shí)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(jì)算負(fù)荷， 所以用 P30來表示有功計(jì)算負(fù)荷（ KW），無功計(jì)算負(fù)荷表示為Q30 （ Kvar），視在計(jì)算負(fù)荷表示為 S30 （ KVA），計(jì)算電流表示為 I30 （ A）。 較大截面的導(dǎo)體發(fā)熱時(shí)間常數(shù)往往大于 10min，30min還不能達(dá)到穩(wěn)定溫升。 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。如通風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、電機(jī)車等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運(yùn)行工作制的用電設(shè)備。 26 ? 斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制） 用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作，其工作時(shí)間（ t）與停歇時(shí)間（ t0）相互交替。 %1000????tttTt?27 二、 用電設(shè)備額定容量的計(jì)算 在每臺(tái)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。若其銘牌暫載率 εN不等于 100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為 :