第2章 工厂电力负荷及其计算2-3

第2章 电力负荷及其计算本章主要内容：电力负荷有关概念 用电设备组计算负荷、工厂计算负荷 尖峰电流及其计算

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三、 二项式系数法(binomial coefficient method)

在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车 间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公 式为：

P30 bPe cPX

式中 b 、c——二项式系数，根据设备名称、类型、台数查教材附表1 选取； bPe——用电设备组的平均负荷，其中Pe为用电设备组的设备总容量;; Px——指用电设备中x台容量最大的设备容量之和；cPx指用电设备中x 台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。x查教材附表10选取，若设 备台数n<2x,取x=n/2,按四舍五入计算。 Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。

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三. 二项式系数法(binomial coefficient method)( 1 ) 对 1~2 台 用 电 设 备 可 认 为 P30 Pe , 即 b 1, c 0 ;对单台电动机，按P30=PN/η计算，其中 η为电动机的效率，功率因数适当取大。(2)用电设备组的有功计算负荷的求取直接按式(2-21) 进行，其余的计算负荷与需要系数法相同。

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(3)采用二项式系数法确定多组用电设备的总计算负荷时， 要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组 用电设备中取其中一组最大的附加负荷 (cPx )m ax ,再加上各 组平均负荷 bPe ,求出设备组的总计算负荷。总的有功计算负荷为： P30

总的无功计算负荷为： Q30

式中： (cPx )max ——各组中最大的一组附加负荷；

(bP ) (cP ) (bP tan ) (cP )e i x max

e

i

x max

tan max

tan m ax ——最大附加负荷 (cPx )max 的设备组 的 tan 。

Q 求出 P 、 30后，可根据公式得出 S 30 和30

I 30。

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例2-3 试分别用需要系数法计算此车间的计算负荷，并利用 二项式系数法计算金属切削组的计算负荷。

N 25%解：1、利用需要系数法解题 (1)金属切削机床组的计算负荷

N 65% cos N 0.5

查表1取需要系数和功率因数为： K 0.2 , cos 0.5 , tan 1.73 d 根据公式有： P30(1) 0.2 142 28.4kW

Q 30(1) 1.73 28.4 49.1kvar56.8 86.3A 3 0.38

S30(1) 28.42 49.12 56.8kVA I30(1)

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例2-3续

(2)电焊机组的计算负荷查表1 取需要系数和功率因数为：

K d 0.35, cos 0.35, tan 2.68根据公式有：

P30(2) 0.35 16.1 5.6kWS30(2) 5.62 15.02 16.0kVA

Q 30(2) 5.6 2.68 15.0kvarI30(2) 16 24.3A 3 0.38

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例2-3续

(3)吊车组的计算负荷查表1取需要系数和功率因数为

K d 0.15, cos 0.5,tan 1.73P 根据公式有： 30

(3) 11 0.15 1.7kW(4)全车间的总计算负荷

Q 30(3) 1.7 1.73 2.9kvarI30(3) 3.4 5.2A 3 0.38

S30(3) 1.72 2.92 3.4kVA取同时系数K Σ 0.8

,所以全车间的计算负荷为：

Q30 K Σ q Q ei 0.8 (49.1 15 2.9) 53.6kvar

P30 K Σ Pei 0.8 (28.4 5.6 1.7) 28.6kW2 2

S30 28.6 53.6 60.8kVA I30 12:44

60.8 92.4A 3 0.387

例2-3续利用二项式系数法解题金属切削组计算负荷： 查附表1得

b 0.14,c 0.4, x 5, cos 0.5, tan 1.73由于n=20>2x=10,因此x 取5。

Px P5 10.5 4 7.5 1 49.5kW

P30 bPe cPx 0.14 142 0.4 49.5 39.7kW Q30 39.7 1.73 68.7kvarS30 39.72 68.7 79.4kVA 79.4 I30 120.6A 3 0.3812:44 8

根据以上公式得

用需要系数法算得的计算负荷为28.6kW,按 二项式法计算的结果39.7kW,比按需要系数法计 算的结果大得多。可见二项式法更适用于容量差 别悬殊的用电设备的负荷计算。

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例2-4 一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW, 其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机2台共 2.4kW;电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定计算负荷(设同时系数K∑p、 K∑q均为0.9)。 解 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx ( 1) 金属切削机床电动机组 查附录表1,取b1=0.14,c1=0.4,cosφ1=0.5,tgφ1=1.73, x1=5,则 (bPe)1=0.14×50=7kW (cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW (2) 通风机组 查附录表1,取b2=0.65,c2=0.25,cosφ2=0.8,tgφ2=0.75,x2=1,则 (bPe)2=0.65×2.4=1.56kW (cPx)2=0.25×1.2=0.3kW (3) 电阻炉 (bPe)3=2kW (cPx)3=0

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例2-4续 显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为 P30=∑(bPe)i+(cPx)1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW

Q30=∑(bPetgφ)i+(cPx1tgφ1=(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar2 2 S30 P30 Q30 20.642 30.722 37.01kVA

I30

S 30 3UN

37.01 56.23A 3 0.38

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第三节 单相用电设备组计算负荷的确定

一、单相设备组等效三相负荷的计算 设备接于相电压或线电压时，设备容量Pe的计算如下：– 1、单相设备接于相电压时

式中 Pe——等效三相设备容量； Pe· ——最大负荷所接的单相设备容量。 m – 2、单相设备接于线电压时

Pe=3Pe· m

Pe 3Pe l 式中 Pe·——接于同一线电压的单相设备容量。 l12:44 12

3、单相设备分别接于线电压和相电压时等效三相负荷接于线电 压负荷 接于相电 压负荷

分相 相加

最大相 三倍

接于相电 压负荷

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功率换算 PA=pAB-APAB+pCA-APCA QA=qAB-APAB+qCA-APCA PB=pBC-BPBC+pA

B-BPAB QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB PC=pCA-CPCA+PBC-CPBC QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC

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四、工厂的计算负荷(一) 需要系数法 由负荷端逐级向电源端进行计 算

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用电设备组计算负荷的确定

(1)对1~2台用电设备宜取 (2) 用电设备组的计算负荷 需 要 系 数 法 求 解 的 几 个 问 题：

Kd 1P30 K d Pe

有功计算负荷：无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： (3) 多组用电设备的计算负荷

Q 30 P30tan 2 2 S30 P30 Q30 S I30 30 3UN

总的有功计算负荷：总的无功计算负荷： 总的视在计算负荷：

P30 K Σ p P30iQ30 K Σ q Q30i2 2 S30 P30 Q30

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总的计算电流：

I30

S 30 3UN

1.单台用电设备的计算负荷 (1) 有功计算负荷： 考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷P30(6)为

P30( 6)

式中 Pe—换算到统一暂载率下的电动机的额定容量； η—用电设备在额定负载下的的效率。 (2)无功计算负荷： Q30(6)=P30(6)tan 式中 —用电设备功率因数角。 计算目的：用于选择分支线导线及其上的开关设备。12:44 17

Pe

2. 用电设备组的计算负荷 (1)有功计算负荷：P30(6)=Kd∑Pe Kd—用电设备组的需要系数，见附录表3; ∑Pe—用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备 容量。

(2)无功计算负荷：Q30(6)=P30(6)tan wm

(3)视在计算负荷：

tan wm值见附录表1。

S30(6) P

2 ca 2

Q

2 ca 2

计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开12:44

关设备。

当Kd值有一定变动范围时，取值要作具体

分析。如台数多时，一般取用较小值，台 数少时取用较大值；设备使用率高时，取 用较大值，使用率低时取用较小值。当一 条线路内的用电设备的台数较小(n<3台) 时，一般是将用电设备额定容量的总和作 为计算负荷，或者采用较大的Kd值(0.85~1)。

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