第三章电力负荷及其计算 本章首先介绍电力负荷的分级、类别及负荷曲线的有关概念,然后重点讲述用电设 备组计算负荷的计算,企业计算负荷及年耗电量的计算,最后讲述尖峰负荷的计算。本 章内容是供配电系统运行分析和设计计算的基础。 第一节电力负荷与负荷曲线 一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 电力负荷,既可指用电设备或用电单位(用户),也可指用电设备或用电单位所耗 用的电功率或电流。 (一)电力负荷的分级 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响 的程度,分为以下三级: 1.一级负荷 2.二级负荷 3.三级负荷 (二)各级电力负荷对供电电源的要求 1.一级负荷对供电电源的要求 级负荷属重要负荷,应有两个独立电源供电:当一个电源发生故障时,另一个电 源不应同时受到损坏 级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将 其它负荷接入应急供电系统中。可作为应急电源的电源有:①独立于正常电源的发电 机组;②供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路;③蓄电池;④干电池 2.二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一级负荷。二级负荷宜由两回线路供电, 供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回 6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回架空线供电;当 采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受100%二级负 荷 3.三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷,对供电电源无特殊要求
第三章 电力负荷及其计算 本章首先介绍电力负荷的分级、类别及负荷曲线的有关概念，然后重点讲述用电设 备组计算负荷的计算，企业计算负荷及年耗电量的计算，最后讲述尖峰负荷的计算。本 章内容是供配电系统运行分析和设计计算的基础。 第一节 电力负荷与负荷曲线 一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 电力负荷，既可指用电设备或用电单位（用户），也可指用电设备或用电单位所耗 用的电功率或电流。 （一）电力负荷的分级 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响 的程度，分为以下三级： 1.一级负荷 2.二级负荷 3.三级负荷 （二）各级电力负荷对供电电源的要求 1.一级负荷对供电电源的要求 一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电 源不应同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将 其它负荷接入应急供电系统中。可作为应急电源的电源有：①独立于正常电源的发电 机组；②供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；③蓄电池；④干电池。 2.二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一级负荷。二级负荷宜由两回线路供电， 供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回 6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当 采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%二级负 荷。 3.三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求
二、电力负荷的类别 电力负荷按用途分,有照明负荷和动力负荷,前者为单相负荷,在三相系统中 很难三相平衡;后者一般可视为三相平衡负荷。按行业分,有工业负荷、非工业负荷 和居民生活负荷等。工厂用电设备按工作制可分为以下三类: (1)长期连续工作制 (2)短时工作制 (3)断续周期工作制 三、用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数 1.用电设备的额定容量,是指用电设备在额定电压下,在规定的使用寿命内能 连续输出或耗用的最大功率。 必须指出:对断续周期工作制的设备来说其额定容量是对应于一定的负荷持续 率的。 2.负荷持续率 负荷持续率,又称“暂载率”或“相对工作时间”,符号为ε,其定义为一个工作周 期内的工作时间t与工作周期T的百分比,即 100%= 100% t+ lo 同一设备,在不同的负荷持续率下运行时,其输出功率是不同的。这应进行“等效” 换算,即按同一周期内不同负荷(P1或P2)下造成相同的热量损耗条件来进行换算。 即设备容量与负荷持续率的二次方根成反比关系,因此 P2=P1 3.用电设备的负荷系数 用电设备的负荷系数(或称“负荷率”)为设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与 设备额定容量P的比值,即 P Kr 四、负荷曲线的有关概念 (一)负荷曲线的绘制与类型 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘制在直角坐标上,纵坐标轴 表示
二、电力负荷的类别 电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负荷，前者为单相负荷，在三相系统中 很难三相平衡；后者一般可视为三相平衡负荷。按行业分，有工业负荷、非工业负荷 和居民生活负荷等。工厂用电设备按工作制可分为以下三类： （1）长期连续工作制 （2）短时工作制 （3）断续周期工作制 三、用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数 1.用电设备的额定容量，是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能 连续输出或耗用的最大功率。 必须指出：对断续周期工作制的设备来说其额定容量是对应于一定的负荷持续 率的。 2.负荷持续率 负荷持续率，又称“暂载率”或“相对工作时间”，符号为ε，其定义为一个工作周 期内的工作时间t与工作周期T的百分比，即 ε = T t 100%= 0 t t t + 100% 同一设备，在不同的负荷持续率下运行时，其输出功率是不同的。这应进行“等效” 换算，即按同一周期内不同负荷（P1或P2）下造成相同的热量损耗条件来进行换算。 即设备容量与负荷持续率的二次方根成反比关系，因此 P2=P1 2 1 3.用电设备的负荷系数 用电设备的负荷系数（或称“负荷率”）为设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与 设备额定容量PN的比值，即 KL= PN P 四、负荷曲线的有关概念 （一）负荷曲线的绘制与类型 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘制在直角坐标上，纵坐标轴 表示
负荷曲线按负荷对象分,有工厂(企业)的、车间的或某台设备的负荷曲线。按 负荷的功率性质分,有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分,有年的、月 的、日的和工作班的负荷曲线。按绘制方式分,有依点连成的负荷曲线(如图3-1a)和 提醒负荷曲线(如图3-1b所示) 1200 1100 700 024681012141618202224 4681012|41618202224 图3—1日有功负荷曲线 年负荷曲线,通常绘成负荷持续时间曲线,按负荷大小依次排列,如图3-2c所示。 全年按8760h计。 图3-2 I/h 876 1/1 31/12 日/月 3-2年负荷持续时间曲线的绘制 另一种形式的年负荷曲线,是按全年每日的最大负荷(通常取每日最大负荷的半 小时平均值)绘制的,称为年每日最大负荷曲线,如图3-3所示。横坐标格依次以全年 12个月份的日期来分格。这种年最大负荷曲线,可用来确定拥有多台电力变压器的变电 所在一年的不同时期宜于投入几台运行,即所谓经济运行方式”,以降低电能损耗,提 高供配电系统运行的经济性
负荷曲线按负荷对象分，有工厂（企业）的、车间的或某台设备的负荷曲线。按 负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分，有年的、月 的、日的和工作班的负荷曲线。按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线（如图3-la）和 提醒负荷曲线（如图3-lb所示） 图3—1 日有功负荷曲线 年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷大小依次排列，如图3-2c所示。 全年按8760h计。 图3—2c 图3-2 年负荷持续时间曲线的绘制 另一种形式的年负荷曲线，是按全年每日的最大负荷（通常取每日最大负荷的半 小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图3-3所示。横坐标格依次以全年 12个月份的日期来分格。这种年最大负荷曲线，可用来确定拥有多台电力变压器的变电 所在一年的不同时期宜于投入几台运行，即所谓“经济运行方式”，以降低电能损耗，提 高供配电系统运行的经济性
P max 8760 t/h 图3-3年最大贺年最大负荷利用小时 (二)与负荷曲线有关的物理量 1、年最大负荷和年最大负荷利用小时。 年最大负荷Pmαx,就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时平均负 荷P30。 年最大负荷利用小时Tmax,是假设电力负荷按年最大负荷Pmax持续运行时,在此 时间Tmax内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电能相等。因此 全年最大负荷利小时是一个假想时间,按下式计算 Tmax Pmax 式中,Ws为全年实际耗用的电能。 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数,它与工厂的生产班制 有明显的关系。例如一班制工厂,Tmax≈1800-3000h;两班制工厂,Tmax 3500~4800h;三班制工厂,mmax≈5000~7000h 2、平均负荷和负荷曲线填充系数 平均负荷Pa,就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率,即 Pays 式中,W为t时间内耗用的电能。 年平均耗用的功率,即 Pav=- 8760 负荷曲线填充系数β,就是将起伏波动的负荷曲线“削峰填谷”,由此求出的平均负
图3—3 年最大贺年最大负荷利用小时 （二）与负荷曲线有关的物理量 1、年最大负荷和年最大负荷利用小时。 年最大负荷Pmax，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时平均负 荷P30。 年最大负荷利用小时Tmax，是假设电力负荷按年最大负荷Pmax持续运行时，在此 时间Tmax内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电能相等。因此 全年最大负荷利小时是一个假想时间，按下式计算： Tmax= Pmax Wa 式中，Ws为全年实际耗用的电能。 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与工厂的生产班制 有明显的关系。例如一班制工厂，Tmax≈1800~3000h；两班制工厂， Tmax≈ 3500~4800h；三班制工厂， Tmax≈5000~7000h。 2、平均负荷和负荷曲线填充系数 平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即 Pav= t Wt 式中，Wt为t时间内耗用的电能。 年平均耗用的功率，即 Pav= 8760 Wa 负荷曲线填充系数β，就是将起伏波动的负荷曲线“削峰填谷”，由此求出的平均负
荷Pav与最大负荷Pmax的比值,亦称“负荷系数”或“负荷率”,即 Pc Pmax 第二节三相用电设备组计算负荷的确定 概述 计算负荷,是通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各组件的负 荷值 计算符合是供电设计计算的基本依据。实际上,负荷也不可能变化有一成不变的, 他与设备的性能、生产组织以及能源供应状况等多种因素有关,因此负荷计算也只能力 求接近实际。 我国目前目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法,有需要系数法和二项式 法。需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法,二项式法应用的局限 性较大,但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时,采用二 项式法较之采用需要系数法合理,且计算也较简便。 二、按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷 (一)需要系数的含义 用电设备组的计算负荷,是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P,如 图3-6所示。用电设备组的设备容量P,是指用电设备组所有设备(不包括备用设备) 的额定容量P之和,即P=。而设备的额定容量,是设备在额定条件下的最大输出功率。 但实际上用电设备组的设备不一定都同时运行,同时运行的设备也不太可能都满负荷, 同时设备本身有功率损耗,因此用电设备组进线的有功计算负荷应为 实际上,需要系数K不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率及线路损耗等 有关,而且与操作人员的技能水平和生产组织等多种因素有关,因此需要系数宜尽可能 实测分析确定,使之尽量接近实际。 (二)需要系数法的基本计算公式 由式(3-9)可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为 P30=KdPe 这里必须指出:对断续周期工作制的用电设备组,其设备容量应为各设备在不同负 荷持续率下的铭牌容量换算到一个统一的负荷持续率下的容量之和。断续周期工作制的
荷Pav与最大负荷Pmax的比值，亦称“负荷系数”或“负荷率”，即 β= Pmax Pav 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 一、概述 计算负荷，是通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各组件的负 荷值。 计算符合是供电设计计算的基本依据。实际上，负荷也不可能变化有一成不变的， 他与设备的性能、生产组织以及能源供应状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力 求接近实际。 我国目前目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式 法。需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法，二项式法应用的局限 性较大，但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二 项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。 二、按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷 （一）需要系数的含义 用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P ，如 图3-6所示。用电设备组的设备容量P ，是指用电设备组所有设备（不包括备用设备） 的额定容量P 之和，即P=。而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。 但实际上用电设备组的设备不一定都同时运行，同时运行的设备也不太可能都满负荷， 同时设备本身有功率损耗，因此用电设备组进线的有功计算负荷应为 实际上，需要系数K不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率及线路损耗等 有关，而且与操作人员的技能水平和生产组织等多种因素有关，因此需要系数宜尽可能 实测分析确定，使之尽量接近实际。 （二）需要系数法的基本计算公式 由式（3-9）可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为： P30=KdPe 这里必须指出：对断续周期工作制的用电设备组，其设备容量应为各设备在不同负 荷持续率下的铭牌容量换算到一个统一的负荷持续率下的容量之和。断续周期工作制的