【正文】 ，如果這根導體在相同的時間內(nèi)通過另一不變負荷其最高溫升也達到 τ值，則這個不變負荷就是該變動負荷的計算負荷，即計算負荷和實際負荷最高溫升是等值的。 較大截面的導體發(fā)熱時間常數(shù)往往大于 10min，30min還不能達到穩(wěn)定溫升。 計算負荷是設(shè)計時作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導線截面、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)。 計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算負荷不能定得太大，否則選擇的電器設(shè)備和導線電纜將會過大而造成投資和有色金屬的浪費；計算負荷也不能定得過小，否則選擇的電器設(shè)備和導線電纜將會長期處于過負荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣過早老化甚至燒毀。如通風機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設(shè)備。 39 ? 斷續(xù)運行工作制（重復短暫工作制） 用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復進行工作，其工作時間（ t）與停歇時間（ t0）相互交替。如電焊機和吊車電動機等。 %1 0 00????tttTt?40 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。 41 （ 1）長期工作制和短時工作制的設(shè)備容量 Pe=PN （ 2）重復短暫工作制的設(shè)備容量 ① 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 : nNNNe PPP ??2%25???42 （ 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若其銘牌暫載率 εN不等于 100%時，應(yīng)進行換算，公式為 : NNNNNe SPP ??? cos??43 （ 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注的額定功率（ kW） : Pe=PN 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 : Pe= 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（ kW） : Pe= 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 （ kW） : Pe= 44 （ 5）不對稱單相負荷的設(shè)備容量 當有多臺單相用電設(shè)備時，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負載不對稱情況。 45 ? 設(shè)備接于相電壓或線電壓時，設(shè)備容量 Pe的計算如下： ?單相設(shè)備接于相電壓時 Pe＝ 3Pem?——最大負荷所接的單相設(shè)備容量。l——接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。 一、計算負荷的估算 負荷密度法 (kW) P0 —單位面積的功率（負荷密度）， W/m2 A — 建筑面積， m2 P0的選取應(yīng)綜合考慮車間、建筑物的性質(zhì)、負荷的性質(zhì)（空調(diào)的形式、照明燈具的選擇）等多方面的因素。m 估算法實為指標法，在做設(shè)計任務(wù)書或初步設(shè)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。h） 電動機 kW 14 鑄鐵件 T 300 變壓器 kVA 拖拉機 臺 5000～ 8000 汽車 輛 1500～ 2500 軸承 套 1～ 4 并聯(lián)電容器 kvar 3 電表 只 7 電動機 kW 14 量具 、 刃具 T 6300～ 8500 重型機床 T 1600 50 ? 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—— 負荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負荷運行，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； η wl—— 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。所以 Kd只能靠測量統(tǒng)計確定 ,見附錄表 3~5。 52 1．單臺用電設(shè)備的計算負荷 ePP??Q301tan? （ 2） 無功計算負荷 ： （ 1） 有功計算負荷 ： 考慮到單臺用電設(shè)備總會有滿載運行的時候，其計算負荷 P30 式中： Pe—換算到統(tǒng)一暫載率下 電動機的額定容量； η—用電設(shè)備在額定負載 下的效率。 53 2. 用電設(shè)備組的計算負荷 ?經(jīng)長期應(yīng)用證明： 不同 類型 工廠 的 同類型 的 用電設(shè)備組 的其用電規(guī)律也是 相近 的。 （ 2）無功計算負荷： tan?值見附錄表 3。 ? ?3 0 3 0 3 NI S U?55 ?當 Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。當一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺數(shù)較小（ n3臺）時，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計算負荷，或者采用較大的Kd值 (~1)。 解： 冷加工電動機組： 查附錄表 3可得 Kd=~（ 取 ） ，cos?=， tan?=， 因此 P30(1)=Kd∑P e= 50 =10(kW) Q30(1)= P 30(1)tan?=10 = (kvar) S30(1)= P 30(1)/cos?=10/=20(kVA) 通風機組： 查附錄表 3可得 Kd=~（ 取 ） ， cos?=，tan?=， 因此 P30(2)=Kd∑P e= 5 =4(kW) Q30(2)= P 30(2)tan?=4 =3 (kvar) S30(2)= P 30(2)/cos?=4/=5(kVA) 59 電葫蘆：由于是單臺設(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 ??????? ??取同時系數(shù) Ｋ ∑ 為 ， 因此總計算負荷為 P30(∑) ＝Ｋ ∑ ΣP 30= （ 10+4+） =(kW) Q30(∑) ＝Ｋ ∑ ΣQ 30= （ +3+） =(kW) 2 2 2 23 0 ( ) 3 0 ( ) 3 0 ( ) 1 6 . 0 1 2 4 . 1 7 2 8 . 9 9 ( )S P Q k V A? ? ?? ? ? ? ?60 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。 cPx為二項式的第二項，表示設(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荷，其中 Px是 x臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘?。 64 （ 2） 無功計算負荷 ： tan?值見附錄表。 65 多組用電設(shè)備組計算負荷的確定 30 m a x( ) ( )ne i xiP b P c P???30 m a x m a x( t a n ) ( ) t a nne i xiQ b P c P?????tanφmax 為最大的附加負荷 (cPx)max的設(shè)備組的平均 功率因數(shù)角 φ的正切值 66 67 68 四、單相負荷計算 工廠里除了三相設(shè)備外，還有電焊機、電燈等單相設(shè)備。 單相用電設(shè)備僅接于相電壓 等效三相負荷 取最大相負荷的三倍 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。在進行用戶或全廠負荷計算時，應(yīng)計入這部分損耗。 在實際工作中，常根據(jù)計算負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可分別按下式計算： 70 23303 1 0 ,W L W LP I R k W?? ? ?23303 1 0 , v a rW L W LQ I X k?? ? ?式中， I30線路的計算電流（ 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線路的計算長度（ km）。 一般對架空線路，其值為 ，對電纜線路，其值為 ， L為線路的計算長度（ km）。 (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。 變壓器主磁通只與外加電壓有關(guān)，當外加電壓和頻率恒定時，鐵損與負荷無關(guān)，是定值。變壓器負載試驗（舊稱短路試驗）時，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，故變壓器的負載損耗 △ Pk可認為就是額定電流下的銅損△ PCu。 73 變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成： (2) 無功功率損耗 ① △ Q0，是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通的勵磁電流所造成的。其值與勵磁電流（或近似與空載電流）成正比，即 NTSIQ1 0 0%00 ??式中， I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值。因變壓器繞組的電抗遠大于電阻，故可認為其在額定電流時的值與短路電壓（即阻抗電壓）成正比，即 式中， Uk%為變壓器的短路電壓百分值。 在負荷計算中，變壓器功率損耗也可按近似方法計算 經(jīng)驗公式： 300 . 0 1 5TPS?Δ300 . 0 6TQS?Δ76 式中 △ PWL ——按計算負荷求得的線路最大功率損耗； τ ——年最大負荷損耗時間（小時數(shù)）。稱為年最大負荷損耗時間 。如圖 25所示即為不同功率因數(shù)下的 τ 與 Tmax的關(guān)系。 確定等效三相設(shè)備容量用戶計算負荷的方法很多，可根據(jù)不同的情況和要求采用不同的方法。在供電設(shè)計中進行設(shè)備選擇時則應(yīng)進行較詳細的負荷計算，如逐級計算法。 82 (1)、首先按負荷的性質(zhì)劃分用電設(shè)備組； (2)、根據(jù)各組負荷的需要系數(shù)計算單組用電設(shè)備的計算負荷； (3)、考慮分支線路的導線損耗，計算出線路始端計算負荷； （往往分支線路的長度比較短，所以這一步可忽略） (4)、考慮同時系數(shù)，計算多組用電設(shè)備的計算負荷； (5)、考慮配電干線的導線損耗，計算出干線始端的計算負荷； (6)、考慮同時系數(shù)，計算低壓母線上的計算負荷； (7)、考慮變壓器的損耗，計算出變壓器高壓側(cè)的計算負荷； (8)、考慮變壓器高壓側(cè)輸電線路的損耗，計算出變配電系統(tǒng)總的計算負荷。 計算步驟 ： 83 84 1．單臺用電設(shè)備的計算負荷 （ 1） 有功計算負荷 ： 考慮到單臺用電設(shè)備總會有滿載運行的時候，其計算負荷 P30 （ 2） 無功計算負荷 ： Q301tan? 式中 ?—用電設(shè)備功率因數(shù)角。 85 =KdPe =? 223 0 . 2 3 0 . 2 3 0 . 2S P Q??計算目的： 用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備 。3＝Ｋ ∑ PΣP 303＝Ｋ ∑QΣQ30 87 P30４ 、 S30 計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備 在計算負荷時，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行計算，因此一般按下列經(jīng)驗公式估算： 4. 確定車間變電所變壓器高壓側(cè)的計算負荷 P303+ΔPT Q303+ΔQT ΔP T≈ 303 （ kvar） 88 5. 確定全車間變電所中高壓母線上的計算負荷 P304 Q304 223 0 5 3 0 5 3 0 5S P Q? ? ??? 計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。6= P305 Q305 +ΔQ WL ≈Q 306≈S 30 計算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備