工廠供配電技術(shù)課件

第2章工廠的電力負荷及短路內(nèi)容提要：本章介紹中小型工廠電力負荷的運用情況、負荷性質(zhì)及其工作制，重點介紹了確定用電設(shè)備組計算負荷的兩種常用方法——需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法。接著講述了工廠計算負荷的確定方法，采用無功補償?shù)拇胧?。另外還簡要介紹了照明負荷的分析計算。最后對工廠供電系統(tǒng)中的短路現(xiàn)象和短路的效應(yīng)進行了系統(tǒng)的分析。第2章工廠的電力負荷及短路內(nèi)容提要：本章介紹中小型工廠電力第2章工廠的電力負荷及短路2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2.2工廠計算負荷的確定2.3工廠的電氣照明負荷2.4短路故障的原因、各類和危害小結(jié)退出第2章工廠的電力負荷及短路2.1工廠的電力負荷和負荷曲2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2.1.1工廠常用的用電設(shè)備2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制2.1.3負荷曲線2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2.1.1工廠常用2.1工廠的電力負荷和負荷曲線“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(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。2.1工廠的電力負荷和負荷曲線“電力負荷”在不同的場2．1．1工廠常用用電設(shè)備①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；②電焊、電鍍設(shè)備；③電熱設(shè)備；④照明設(shè)備。2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2．1．1工廠常用用電設(shè)備①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；2.11.生產(chǎn)機械的拖動設(shè)備

機床設(shè)備起重運輸設(shè)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(shè)備2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線1.生產(chǎn)機械的拖動設(shè)備機床設(shè)備起重運輸設(shè)備功能功能車2．電焊和電鍍設(shè)備

電焊設(shè)備電焊機的工作特點是：（1）工作方式呈一定的同期性，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。2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2．電焊和電鍍設(shè)備電焊設(shè)備電焊機的工作特點是：2．1．1工電鍍設(shè)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(shè)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?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻。

電鍍設(shè)備2．電焊和電鍍設(shè)備

2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線電鍍設(shè)備的工作特點是：電鍍的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零3．電熱設(shè)備

電熱設(shè)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(shè)備可達到1。電阻加熱爐電弧爐感應(yīng)爐其它電熱設(shè)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2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線3．電熱設(shè)備電熱設(shè)備的工作特點是：電阻加熱爐電弧爐感應(yīng)爐其4．照明設(shè)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(shè)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(shè)備容量較小。（4）照明負荷在工廠總負荷中所占比例通常在10%左右。2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線4．照明設(shè)備白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈5．工廠用電負荷的分類

2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線序

號

車

間

用

電

設(shè)

備

負荷級別

1金屬加工車間價格昂貴、作用重大，稀有的大型數(shù)控機床一級價格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機床二級2鑄造車間沖天爐、鼓風(fēng)機、30t及以上的澆鑄起重機三級3熱處理車間井式爐專用淬火起重機、井式爐油槽抽油泵二級4鍛壓車間鍛造專用起重機、水壓機、高壓水泵、油壓機二級5電鍍車間大型電鍍用整流設(shè)備、自動流水作業(yè)生產(chǎn)線二級6模具成型車間隧道窯鼓風(fēng)機、卷揚機二級7層壓制品車間壓塑機及供熱鍋爐二級8線纜車間冷卻水泵、鼓風(fēng)機、潤滑泵、高壓水泵、水壓機、真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備二級9空壓站單臺60m3/min以上空壓機二級有高位油箱的離心式壓縮機、潤滑油泵二級離心式壓縮機潤滑油泵一級表2－1小型機械類工廠中常用重要電力負荷的級別分類5．工廠用電負荷的分類2．1．1工廠常用用電設(shè)備2.12．1．2工廠用電設(shè)備的工作制長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備反復(fù)短時工作制設(shè)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。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量。這類設(shè)備的工作時間較短，停歇時間較長。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量。這類設(shè)備的工作呈周期性，時而工作時而停歇，如此反復(fù)，且工作時間與停歇時間有一定比例。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制（2－1）起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、60%四種。電焊設(shè)備的標準暫載率有50%、65%、75%、100%四種。通常用一個工作周期內(nèi)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

式中——工作時間；——停歇時間。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制

（2－1）起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、6同一設(shè)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(shè)備容量時，必須先轉(zhuǎn)換到一個統(tǒng)一的ε下。對起重電動機應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=25%，換算公式為：（2－2）式中——（換算前）設(shè)備鉻牌額定功率；——換算后設(shè)備容量；——設(shè)備鉻牌暫載率。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制

同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時，其輸出功率是不同的。在計對電焊機設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，換算公式為：（2-3）

式中：——設(shè)備鉻牌額定容量；——設(shè)備鉻牌功率因數(shù)。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制

對電焊機設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，換算公式為：（2-（2）電焊機的設(shè)備容量電焊機屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以2臺電焊機的設(shè)備容量：解：（1）金屬切削機床的設(shè)備容量金屬切削機床屬于長期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺金屬切削機床的總?cè)萘繛椋豪?.1某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機床共20臺（其中10.5kW-4臺，7.5kW-8臺，5kW-8臺），車間有380V電焊機2臺（每臺容量20kVA，,），車間有吊車1臺11kW，），試計算此車間的設(shè)備容量。

（2）電焊機的設(shè)備容量解：（1）金屬切削機床的設(shè)備容（3）吊車的設(shè)備容量吊車屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以1臺吊車的容量為：(4)車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋海?）吊車的設(shè)備容量2．1．3負荷曲線負荷曲線是表示電力負荷隨時間變動情況的曲線。按負荷對象分工廠的的負荷曲線車間的的負荷曲線某臺設(shè)備的負荷曲線按負荷的功率性質(zhì)分有功負荷曲線無功負荷曲線按表示的時間分年的負荷曲線月的負荷曲線日的負荷曲線工作班的負荷曲線按繪制方式分依點連成的負荷曲線梯形的負荷曲線分類2．1．3負荷曲線負荷曲線是表示電力負荷隨時間變動情況的曲圖2.1日有功負荷曲線a)依點連成的負荷曲線b)梯形負荷曲線2．1．3負荷曲線圖2.1日有功負荷曲線2．1．3負荷曲線1．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蔾W、kvar）。年負荷持續(xù)時間曲線如圖2.2a，反映了全年負荷變動與對應(yīng)的負荷持續(xù)時間（全年按8760h計）的關(guān)系。年每日最大負荷曲線如圖2.2b，反映了全年當(dāng)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。2．1．3負荷曲線圖2.2年負荷曲線a)年負荷持續(xù)時間曲線b)年每日最大負荷曲線1．負荷曲線的繪制負荷曲線通常都繪制在直角坐標上，橫坐2．與負荷曲線有關(guān)的參數(shù)

(1)年最大負荷Pmax和年最大負荷利用小時Tmax圖2.3年最大負荷和年平均負荷a)年最大負荷和年最大負荷利用小時b)年平均負荷2．1．3負荷曲線2．與負荷曲線有關(guān)的參數(shù)(1)年最大負荷Pmax和年最大年負荷持續(xù)時間曲線上的最大負荷就是年最大負荷Pmax，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。年最大負荷利用小時Tmax是假設(shè)負荷按最大負荷Pmax持續(xù)運行時，在此時間內(nèi)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，如圖2.3a所示。因此

（2-4）

式中Wa——負荷全年實際耗用電能。Tmax是一個反映工廠負荷特征的重要參數(shù)一班制工廠Tmax=1800~3000h兩班制工廠Tmax=3500~4800h三班制工廠Tmax=5000~7000h。2．與負荷曲線有關(guān)的參數(shù)

(1)年最大負荷Pmax和年最大負荷利用小時Tmax2．1．3負荷曲線年負荷持續(xù)時間曲線上的最大負荷就是年最大負荷(2)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(nèi)平均消耗的功率，即：

（2-5）

式中Wt——t時間內(nèi)耗用的電能。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)，如圖2.3b所示。（2-6）

(2)平均負荷Pav和年平均負荷平均負荷就是負荷在一定時間2．2工廠計算負荷的確定2.2.1概述2.2.2用電設(shè)備組計算負荷的確定2.2.3全廠計算負荷的確定2.2.4工廠的功率因數(shù)及無功補償2．2工廠計算負荷的確定2.2.1概述2．2工廠計算負荷的確定2．2．1概述

1．“計算負荷”:是指用統(tǒng)計計算求出的，用來選擇和校驗變壓器容量及開關(guān)設(shè)備、連接該負荷的電力線路的負荷值。P30----負荷的有功計算負荷Q30----負荷的無功計算負荷S30----負荷的視在計算負荷I30----負荷的計算電流2．2工廠計算負荷的確定2．2．1概述1．“計算負荷”2．負荷計算需要系數(shù)法二項式系數(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。二項式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺功率較大的設(shè)備工作時對負荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算。負荷計算方法2．2工廠計算負荷的確定2．2．1概述

2．負荷計算需要系數(shù)法二項式系數(shù)法需要系數(shù)是按照車間以上的負表2.2各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)

用電設(shè)備組名稱

需要系數(shù)Kd

二項式系數(shù)

最大容量設(shè)備臺數(shù)

功率因數(shù)ab小批量生產(chǎn)金屬冷加工機床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機床

0.16～0.20.18～0.250.25～0.30.3～0.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通風(fēng)機、水泵、空壓機

0.7～0.80.650.2550.80.75非聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械0.5～0.60.65～0.70.40.60.20.2550.750.750.880.88鍋爐房和機加、機修、裝配車間的吊車鑄造車間吊車0.1～0.150.15～0.250.060.090.20.3330.50.51.731.73自動裝料電阻爐非自動裝料電阻爐小型電阻爐、干燥箱0.75～0.80.65～0.750.70.70.70.70.30.3—

22—

0.950.951.00.330.330高頻感應(yīng)電爐（不帶補償）工頻感應(yīng)電爐（不帶補償）電弧熔爐0.80.80.9———

———

———

0.60.350.871.332.680.57點焊機、縫焊機對焊機0.350.35——

——

——

0.60.71.331.02自動弧焊變壓器單頭手動弧焊變壓器多頭手動弧焊變壓器0.50.350.4———

———

———

0.40.350.352.292.682.68生產(chǎn)廠房、辦公室、實驗室照明變配電室、倉庫照明生活照明室外照明0.8～10.5～0.70.6～0.81————

————

————

1.01.01.01.00000表2.2各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)用電設(shè)備組2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

1．需要系數(shù)法

需要系數(shù)法的基本公式：（2-7）

（2-8）

式中——需要系數(shù)；——設(shè)備容量，為用電設(shè)備組所有設(shè)備容量之和；——每組用電設(shè)備的設(shè)備容量。由于一個用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時工作，工作的設(shè)備也不一定都工作在額定狀態(tài)下，另外考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等因素，設(shè)備或設(shè)備組的計算負荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘砍艘砸粋€小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)，用表示。2．2工廠計算負荷的確定2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定1．需要系數(shù)法需要系數(shù)需要系數(shù)法求解的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備宜取(2)用電設(shè)備組的計算負荷有功計算負荷：（2-9）無功計算負荷：（2-10）視在計算負荷：（2-11）計算電流：（2-12）(3)多組用電設(shè)備的計算負荷總的有功計算負荷：（2-13）總的無功計算負荷：（2-14）總的視在計算負荷：（2-15）總的計算電流：（2-16）2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定需要系數(shù)法求解的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備宜取2．在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)KΣ，該系數(shù)取值見表2.3。應(yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負荷

冷加工車間熱加工車間動力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0確定配電所母線的最大負荷

負荷小于5000kW計算負荷小于5000~10000kW計算負荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8表2.3同時系數(shù)KΣ

2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的例2.2用需要系數(shù)法計算例2.1車間的計算負荷。解：（1）金屬切削機床組的計算負荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：（2）電焊機組的計算負荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：

例2.2用需要系數(shù)法計算例2.1車間的計算負荷。（2）電（3）吊車組的計算負荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：

（4）全車間的總計算負荷根據(jù)表2.3，取同時系數(shù)，所以全車間的計算負荷為：

（3）吊車組的計算負荷（4）全車間的總計算負荷2.二項式系數(shù)法

在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備容量相差較大的車間干線和配電箱的計算負荷時宜采用二項式系數(shù)法?；竟綖椋?-17）

式中b、c——二項式系數(shù)，根據(jù)設(shè)備名稱、類型、臺數(shù)查表2.2選取；——用電設(shè)備組的平均負荷，其中為用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚弧赣秒娫O(shè)備中x臺容量最大的設(shè)備容量之和。指用電設(shè)備中x

臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負荷。的計算公式與前述需要系數(shù)法相同。2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定2.二項式系數(shù)法在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備用二項式法求解計算負荷的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備可認為，即（2）用電設(shè)備組的有功計算負荷的求取直接應(yīng)用式（2-17），其余的計算負荷與需要系數(shù)法相同。（3）采用二項式系數(shù)法確定多組用電設(shè)備的總計算負荷時，要考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負荷，再加上各組平均負荷，求出設(shè)備組的總計算負荷。

總的有功計算負荷為：（2-18）總的無功計算負荷為：（2-19）式中：——各組中最大的一組附加負荷；——最大附加負荷的設(shè)備組的。求出、后，可根據(jù)公式（2-11）、（2-12）得出和。

2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定用二項式法求解計算負荷的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備可例2.3用二項式法計算例2.1車間的金屬切削機床組的計算負荷。解：查表2.2取二項式系數(shù)根據(jù)公式（2-17）、（2-10）、（2-11）、（2-12）有

例2.3用二項式法計算例2.1車間的金屬切削機床組的計算2．2．3全廠計算負荷的確定

1．用需要系數(shù)法計算全廠計算負荷

在已知全廠用電設(shè)備總?cè)萘康臈l件下，乘以一個工廠的需要系數(shù)即可求得全廠的有功計算負荷，即式中——全廠的需要系數(shù)值，查表2.4選取。

（2-20）

2．2工廠計算負荷的確定2．2．3全廠計算負荷的確定1．用需要系數(shù)法計算全廠計算負表2.4全廠負荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)工廠類別

需要系數(shù)

功率因數(shù)

汽輪機制造廠0.380.88鍋爐制造廠

0.270.73柴油機制造廠

0.320.74重型機床制造廠

0.320.71儀器儀表制造廠

0.370.81電機制造廠

0.330.81石油機械制造廠

0.450.78電線電纜制造廠0.350.73電器開關(guān)制造廠

0.350.75橡膠廠

0.50.72通用機械廠0.40.72表2.4全廠負荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)工廠類別需要系數(shù)2．用逐級推算法計算全廠的計算負荷

由用電設(shè)備組開始，逐級向電源方向推算的方法，在經(jīng)過變壓器和較長的線路時，應(yīng)加上變壓器和線路的損耗。有功功率損耗：（2-21）無功功率損耗：

（2-22）2．2．3全廠計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定2．用逐級推算法計算全廠的計算負荷由用電設(shè)備組開始P30.5=KΣ5ΣP30.6iP304=P30.5+?PwL2P30.3=KΣ3ΣP304iP302=P303+?PT+?PwL1P301=KΣ1P302i2．用逐級推算法計算全廠的計算負荷

2．2．3全廠計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定圖2.4逐級推算法示意圖

P30.5=KΣ5ΣP30.6i2．用逐級推算法計算全廠3．按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計算負荷

Tmax為工廠的年最大負荷利用小時。（2-23）

（2-24）

2．2．3全廠計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定3．按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計算負荷Tmax為工廠的年最2．2．4工廠的功率因數(shù)及無功補償

1．工廠的功率因數(shù)分類和計算

2．2工廠計算負荷的確定瞬時功率因數(shù)平均功率因數(shù)最大負荷時功率因數(shù)自然功率因數(shù)總功率因數(shù)指運行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時刻的功率因數(shù)值

P——功率表測出的三相有功功率讀數(shù)；U——電壓表測出的線電壓讀數(shù)；I——電流表測出的線電流讀數(shù)。指某一規(guī)定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值指配電系統(tǒng)運行在年最大負荷時（計算負荷）的功率因數(shù)WP——有功電度表讀數(shù)；Wq——無功電度表讀數(shù)。

P30——工廠的有功計算負荷；S30——工廠的視在計算負荷。

指用電設(shè)備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數(shù)指用電設(shè)備或工廠設(shè)置了人工補償后的功率因數(shù)2．2．4工廠的功率因數(shù)及無功補償1．工廠的功率因數(shù)分類和2．無功功率補償

高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)應(yīng)達到0.9以上，其他用戶功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上。

2．2．4工廠的功率因數(shù)及無功補償

2．2工廠計算負荷的確定人工補償無功功率提高自然功率因數(shù)提高功率因數(shù)2．無功功率補償高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶3．補償容量和補償后計算負荷的計算

（1）補償容量的計算(2)補償后計算負荷的計算2．2．4工廠的功率因數(shù)及無功補償

2．2工廠計算負荷的確定（2-28）

確定電容器的個數(shù)

(2-29)

補償后總的無功計算負荷為

(2-30)

補償后的視在計算負荷為

(2-31)

3．補償容量和補償后計算負荷的計算（1）補償容量的計算(2．3工廠的電氣照明負荷

2.3.1照明的基本知識2.3.2照明設(shè)備容量及照明計算負荷的確定2．3工廠的電氣照明負荷2.3.1照明的基本知識2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

1．電光源及常用燈具

熱輻射光源:利用物體加熱時發(fā)光的原理所做成的光源，如白熾燈，鹵鎢燈。氣體放電光源:利用氣體放電發(fā)光的原理所做成的光源，如熒光燈、熒光高壓汞燈。2．3工廠的電氣照明負荷2．3．1照明的基本知識1．電光（1）白熾燈靠鎢絲通過電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻射發(fā)光。

2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

1．電光源及常用燈具

圖2.5白熾燈1-玻殼2-燈絲3-支架4-電極5-芯柱6-杜美絲7-引入線8-抽氣管9-燈頭10-封端膠泥11-焊錫接觸端（1）白熾燈靠鎢絲通過電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻射發(fā)光。（2）鹵鎢燈它的發(fā)光原理與白熾燈相同，但在白熾燈泡中充入了微量的鹵化物（如碘化物和溴化物），利用鎢循環(huán)來提高發(fā)光效率。2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

圖2.6鹵鎢燈1-石英玻璃泡2-金屬支架3-燈絲4-散熱罩5-電極（2）鹵鎢燈它的發(fā)光原理與白熾燈相同，但在白熾燈泡中充（3）熒光燈利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電，發(fā)出少許可見光和大量的紫外線，這些紫外線再激勵燈管內(nèi)壁的熒光粉，產(chǎn)生大量的可見光。（4）高壓汞燈是熒光燈的改進產(chǎn)品，屬于高氣壓的汞蒸氣放電光源，發(fā)光原理與熒光燈相同。2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

圖2.7熒光高壓汞燈（GGY型）1-主電極12-主電極23-支架4-內(nèi)層石英玻殼5-外層石英玻殼6-觸發(fā)極7-限流電阻8-燈頭

（3）熒光燈利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電，發(fā)2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

（4）高壓汞燈2．3工廠的電氣照明負荷2．3．1照明的基本知識（4）高（5）高壓鈉燈它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

圖2.8高壓鈉燈1-主電極2-陶瓷放電管理3-外玻殼4-消氣劑5-燈頭

（5）高壓鈉燈它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光2．3工廠的（6）金屬鹵化物燈在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金屬蒸氣，金屬原子在電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光譜線。2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

圖2.9金屬鹵化物燈1-主電極2-放電管3-保溫罩4-石英玻管5-消氣劑6-觸發(fā)極7-限流電阻

（6）金屬鹵化物燈在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金（7）管形氙燈高壓氙氣放電時能產(chǎn)生很強的白光，接近連續(xù)光譜，和太陽光十分相似，燈的功率大（可達100kW），亮度高，俗稱“人造小太陽”。2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

（7）管形氙燈高壓氙氣放電時能產(chǎn)生很強的白光，接近連續(xù)表2.5常用照明電光源的主要特性光源名稱

白熾燈

鹵燈

熒光燈

高壓汞燈

管形氙燈

高壓鈉燈

鹵化物燈

額定功率范圍（W）10~1000500~20006~12550~10001500~10000025~400400~1000光效

6.5~1919.5~2125~6730~5020~3790~10060~80平均壽命/h100015002000~30002500~5000500~100030002000顯色指數(shù)

95~9995~9970~8030~4090~9420~2565~85啟動穩(wěn)定時間

瞬時

瞬時

1~3s4~8min1~2s4~8min4~8min再啟動時間

瞬時

瞬時

瞬時

5~10min瞬時

10~20min10~15min功率因數(shù)

110.33~0.70.44~0.670.4~0.90.440.4~0.61頻閃效應(yīng)

不明顯

明顯明顯明顯明顯明顯明顯表面亮度

大

大

小較大大

較大大

電壓變化對光通量影響

大

大

較大較大較大大較大環(huán)境溫度對光通量影響

小小大較小小較小較小耐震性能

較差差較好好好較好好所需附件

無無鎮(zhèn)流器起輝器

鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器觸發(fā)器鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器觸發(fā)器表2.5常用照明電光源的主要特性光源名稱白熾燈鹵2．工廠常用燈具的選擇和布置

（1）照明光源的選擇要求：

優(yōu)先選用光效高、壽命長、節(jié)約能源的光源為原則，結(jié)合環(huán)境特點及工藝要求，綜合考慮。照明光源宜采用熒光燈、白熾燈、高壓氣體放電燈等。當(dāng)懸掛高度在4m及以下時，宜采用熒光燈。當(dāng)懸掛高度在4m以上時，宜采用高壓氣體放電燈，當(dāng)不宜采用氣體放電燈時也可采用白熾燈。局部照明場所，防止電磁波干擾的場所，因光源頻閃的效影響視覺效果的場所，經(jīng)常開關(guān)燈的場所，照度不高、且照明時間較短的場所宜采用白熾燈。2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

2．工廠常用燈具的選擇和布置（1）照明光源的選擇要求：（2）照明燈具的布置方案與要求

1）均勻布置2．工廠常用燈具的選擇和布置

2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

圖2.11燈具的均勻布置方案a)矩形布置b)菱形布置（2）照明燈具的布置方案與要求1）均勻布置2．工廠常用燈具2）選擇布置（2）照明燈具的布置方案與要求

2．工廠常用燈具的選擇和布置

2．3工廠的電氣照明負荷

2．3．1照明的基本知識

圖2.10室內(nèi)照明燈具的布置方案a)均勻布置b)選擇布置2）選擇布置（2）照明燈具的布置方案與要求2．工廠常用燈具2．3．2照明設(shè)備容量及照明計算負荷的確定

1．照明設(shè)備的設(shè)備容量

（1）按照明設(shè)備銘牌確定照明設(shè)備容量。①白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量是指燈泡上標出的額定功率（kW）。②熒光燈的設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）。③高壓水銀熒光燈的設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。④在采用鎮(zhèn)流器時，金屬鹵化物燈的設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW），若采用觸發(fā)器起輝，則設(shè)備容量應(yīng)為燈泡的額定功率。⑤照明設(shè)備的總?cè)萘康扔趩蝹€照明設(shè)備容量的代數(shù)和：2．3工廠的電氣照明負荷

（2-32）

2．3．2照明設(shè)備容量及照明計算負荷的確定1．照明設(shè)備的設(shè)（2）照明設(shè)備容量的估算。已知工作場所性質(zhì)（用途）和建筑面積的情況下，可按式（2-33）對工作場所的照明設(shè)備容量進行估算：2．3．2照明設(shè)備容量及照明計算負荷的確定

1．照明設(shè)備的設(shè)備容量

2．3工廠的電氣照明負荷

（2-33）

（2）照明設(shè)備容量的估算。2．3．2照明設(shè)備容量及照明計算負表2.6一般車間比功率值P0可按下表選?。ㄒ园谉霟粲嬎悖?/p>

序號

建筑名稱

P0（kW/m2）

1金工車間62裝配車間93工具修理車間84金屬結(jié)構(gòu)車間105焊接車間86鍛工車間77熱處理車間88鑄鋼車間89鑄鐵車間810木工車間1111實驗室1012煤氣站713氣壓站514辦公樓5表2.6一般車間比功率值P0可按下表選?。ㄒ园谉霟粲嬎惚?.7照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)

光源類別需要系數(shù)Kd白熾燈熒光燈高壓汞燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈生產(chǎn)車間辦公室0.8~110.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61變配電所、倉庫0.5~0.710.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61生活區(qū)宿舍0.6~0.810.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61室外110.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61表2.7照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)光源類別需要2．照明計算負荷的確定

照明設(shè)備通常都是單相負荷，在設(shè)計安裝時應(yīng)將它們均勻地分配到三相上，力求減少三相負荷不平衡狀況。換算的簡單方法是：選擇其中最大的一相單相設(shè)備容量乘三倍，作為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加，應(yīng)用需要系數(shù)法計算其計算負荷。2．3．2照明設(shè)備容量及照明計算負荷的確定

2．3工廠的電氣照明負荷

2．照明計算負荷的確定照明設(shè)備通常都是單相負荷，在2．4短路故障的原因、種類和危害

2.4.1短路故障的原因2.4.2短路故障的種類2.4.3短路參數(shù)和短路計算的基本概念2.4.4短路的效應(yīng)及危害2．4短路故障的原因、種類和危害2.4.1短路故障2．4短路故障的原因、種類和危害

2．4．1短路故障的原因

短路故障是指運行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。短路產(chǎn)生的原因主要是系統(tǒng)中帶電部分的電氣絕緣出現(xiàn)破壞。引起這種破壞的原因有過電壓、雷擊、絕緣材料的老化，以及運行人員的誤操作和施工機械的破壞、鳥害、鼠害等。

2．4短路故障的原因、種類和危害2．4．1短路故障的原因2．4．2短路故障的種類

表2.8短路種類、表示符號、性質(zhì)及特點2．4短路故障的原因、種類和危害

短路名稱

表示符號

示

圖

短路性質(zhì)

特點

單相短路

不對稱短路

短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會升高

兩相短路

不對稱短路

短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞

兩相短路接地

不對稱短路

短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零，

三相短路

對稱短路

三相電路中都流過很大的短路電流，短路時電壓和電流保持對稱，短路點電壓為零

2．4．2短路故障的種類表2.8短路種類、表示符號2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念

1．短路計算的目的和短路參數(shù)

短路計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，準確地整定供配電系統(tǒng)的保護裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時，保護裝置能可靠動作。2．4短路故障的原因、種類和危害

2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念1．短路計算的目的和——短路后第一個周期的短路電流周期分量的有效值，稱為次暫態(tài)短路電流有效值。用來作為繼電保護的整定計算和校驗斷路器的額定斷流容量。應(yīng)采用電力系統(tǒng)在最大運行方式下，繼電保護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值?！搪泛蠼?jīng)過半個周期（即0.01s）時的短路電流峰值，是整個短路過程中的最大瞬時電流。這一最大的瞬時短路電流稱為短路沖擊電流。為三相短路沖擊電流峰值，用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定度。——三相短路沖擊電流有效值，短路后第一個周期的短路電流的有效值。也用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定度。2．4短路故障的原因、種類和危害

2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念

1．短路計算的目的和短路參數(shù)

——短路后第一個周期的短路電流周期分量的有效值，稱對于高壓電路的短路對于低壓電路的短路——三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，用來校驗電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度?！螘簯B(tài)三相短路容量。2．4短路故障的原因、種類和危害

2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念

1．短路計算的目的和短路參數(shù)

對于高壓電路的短路2．4短路故障的原因、種類和危害2．4．2．短路計算的方法簡介

2．4短路故障的原因、種類和危害

2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念

有名值法標幺值法短路容量法如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用短路容量表示，稱短路容量法。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用相對值表示，稱標幺值法。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用有名值即有單位的值表示，稱有名值法。2．短路計算的方法簡介2．4短路故障的原因、種類和危害2（1）用有名值法進行短路計算的步驟歸納為：繪制短路回路等效電路計算短路回路中各元件的阻抗值求等效阻抗，化簡電路計算三相短路電流周期分量有效值及其它短路參數(shù)列短路計算表2．4短路故障的原因、種類和危害

2．短路計算的方法簡介

2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念

（1）用有名值法進行短路計算的步驟歸納為：2．4短路故障的原（2）用標幺值法進行短路計算的步驟歸納為：選擇基準容量、基準電壓、計算短路點的基準電流繪制短路回路的等效電路計算短路回路中各元件的電抗標幺值求總電抗標幺值，化簡電路計算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)列短路計算表2．4短路故障的原因、種類和危害

2．短路計算的方法簡介

2．4．3短路參數(shù)和短路計算的基本概念

（2）用標幺值法進行短路計算的步驟歸納為：2．4短路故障的原2．4．4短路的效應(yīng)及危害（電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)）1．短路電流的電動力效應(yīng)

2．4短路故障的原因、種類和危害

通電導(dǎo)體周圍都存在電磁場，如處于空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通過電流時，兩導(dǎo)體間由于電磁場的相互作用，導(dǎo)體上即產(chǎn)生力的相互作用。三相線路中的三相導(dǎo)體間，正常工作時也存在力的作用，只是正常工作電流較小不影響線路的運行，當(dāng)發(fā)生三相短路時，在短路后半個周期（0.01s）會出現(xiàn)最大短路電流即沖擊短路電流，其值達到幾萬安培至幾十萬安培，導(dǎo)體上的電動力將達到幾千至幾萬牛頓。三相導(dǎo)體在同一平面平行布置時，中間相受到的電動力最大，最大電動力Fm

正比于沖擊電流的平方。對電力系統(tǒng)中的硬導(dǎo)體和電器設(shè)備都要求校驗其在短路電流下的動穩(wěn)定性。

2．4．4短路的效應(yīng)及危害（電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)）1．短路2．4．4短路的效應(yīng)及危害（電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)）1．短路電流的電動力效應(yīng)

（1）對一般電器：要求電器的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值大于最大短路電流峰值（2-34）式中——電器的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值；——最大短路電流峰值。（2）對絕緣子：要求絕緣子的最大允許抗彎載荷大于最大計算載荷，即（2-35）式中——絕緣子的最大允許載荷；——最大計算載荷。2．4短路故障的原因、種類和危害

2．4．4短路的效應(yīng)及危害（電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)）1．短路2．短路電流的熱效應(yīng)

對成套電器設(shè)備，因?qū)w材料及截面均已確定，故達到極限溫度所需的熱量只與電流及通過的時間有關(guān)。因此，設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗可按式(2-36)進行：(2-36)式中：——產(chǎn)品樣本提供的產(chǎn)品熱穩(wěn)定參數(shù)；——短路穩(wěn)態(tài)電流；——短路電流作用假想時間。對導(dǎo)體和電纜，通常用式（2-37）計算導(dǎo)體的熱穩(wěn)定最小截面Smin：（2-37）式中——穩(wěn)態(tài)短路電流；——短路電流作用假想時間；——導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)。如果導(dǎo)體和電纜的選擇截面大于等于Smin，即熱穩(wěn)定合格。2．4．4短路的效應(yīng)及危害2．4短路故障的原因、種類和危害

2．短路電流的熱效應(yīng)對成套電器設(shè)備，因?qū)w材料及截導(dǎo)體的材料和種類

最高允許溫度（）

正常時

短路時

硬導(dǎo)體銅銅(鍍錫)鋁鋼70857070300200200300油浸紙絕緣電纜銅芯10kV

鋁芯10kV6060250200交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜銅芯鋁芯

8080230200表2.9常用導(dǎo)體和電纜的最高允許溫度導(dǎo)體的材料和種類最高允許溫度（）正常時短路時硬導(dǎo)體工廠常用的用電設(shè)備：①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；②電焊、電鍍設(shè)備；③電熱設(shè)備；④照明設(shè)備。這些設(shè)備按工作制可以分為長期連續(xù)工作制設(shè)備、短時工作制設(shè)備、反復(fù)短時工作制設(shè)備三類。年負荷曲線反映了全年負荷變動與對應(yīng)的負荷持續(xù)時間的關(guān)系。全年每日最大負荷曲線反映了全年當(dāng)中不同時段的電能消耗水平。年最大負荷Pmax是全年中負荷最大的工作班內(nèi)，消耗電能最多的半小時平均負荷P30，也就是有功計算負荷。確定計算負荷的常用方法有需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法。需要系數(shù)法適用于變、配電所的負荷計算，P30=Kd×Pe。二項式系數(shù)法適用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算，P30=bPe+cPx。高壓供電的工廠，最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠不得低于0.85。照明設(shè)備通常都是單相負荷，在設(shè)計安裝時應(yīng)將它們均勻地分配到三相上，以減少三相負荷不平衡狀況。電力系統(tǒng)中發(fā)生單相短路的幾率最大，發(fā)生三相短路的幾率最小。但三相短路電流最大，造成的危害最嚴重，因而常以三相短路時的短路電流熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)來核驗電器設(shè)備。

小結(jié)工廠常用的用電設(shè)備：①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；②電焊、電鍍設(shè)第2章工廠的電力負荷及短路內(nèi)容提要：本章介紹中小型工廠電力負荷的運用情況、負荷性質(zhì)及其工作制，重點介紹了確定用電設(shè)備組計算負荷的兩種常用方法——需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法。接著講述了工廠計算負荷的確定方法，采用無功補償?shù)拇胧?。另外還簡要介紹了照明負荷的分析計算。最后對工廠供電系統(tǒng)中的短路現(xiàn)象和短路的效應(yīng)進行了系統(tǒng)的分析。第2章工廠的電力負荷及短路內(nèi)容提要：本章介紹中小型工廠電力第2章工廠的電力負荷及短路2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2.2工廠計算負荷的確定2.3工廠的電氣照明負荷2.4短路故障的原因、各類和危害小結(jié)退出第2章工廠的電力負荷及短路2.1工廠的電力負荷和負荷曲2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2.1.1工廠常用的用電設(shè)備2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制2.1.3負荷曲線2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2.1.1工廠常用2.1工廠的電力負荷和負荷曲線“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(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。2.1工廠的電力負荷和負荷曲線“電力負荷”在不同的場2．1．1工廠常用用電設(shè)備①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；②電焊、電鍍設(shè)備；③電熱設(shè)備；④照明設(shè)備。2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2．1．1工廠常用用電設(shè)備①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；2.11.生產(chǎn)機械的拖動設(shè)備

機床設(shè)備起重運輸設(shè)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(shè)備2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線1.生產(chǎn)機械的拖動設(shè)備機床設(shè)備起重運輸設(shè)備功能功能車2．電焊和電鍍設(shè)備

電焊設(shè)備電焊機的工作特點是：（1）工作方式呈一定的同期性，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。2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線2．電焊和電鍍設(shè)備電焊設(shè)備電焊機的工作特點是：2．1．1工電鍍設(shè)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(shè)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?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻。

電鍍設(shè)備2．電焊和電鍍設(shè)備

2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線電鍍設(shè)備的工作特點是：電鍍的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零3．電熱設(shè)備

電熱設(shè)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(shè)備可達到1。電阻加熱爐電弧爐感應(yīng)爐其它電熱設(shè)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2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線3．電熱設(shè)備電熱設(shè)備的工作特點是：電阻加熱爐電弧爐感應(yīng)爐其4．照明設(shè)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(shè)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(shè)備容量較小。（4）照明負荷在工廠總負荷中所占比例通常在10%左右。2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線4．照明設(shè)備白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈5．工廠用電負荷的分類

2．1．1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負荷和負荷曲線序

號

車

間

用

電

設(shè)

備

負荷級別

1金屬加工車間價格昂貴、作用重大，稀有的大型數(shù)控機床一級價格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機床二級2鑄造車間沖天爐、鼓風(fēng)機、30t及以上的澆鑄起重機三級3熱處理車間井式爐專用淬火起重機、井式爐油槽抽油泵二級4鍛壓車間鍛造專用起重機、水壓機、高壓水泵、油壓機二級5電鍍車間大型電鍍用整流設(shè)備、自動流水作業(yè)生產(chǎn)線二級6模具成型車間隧道窯鼓風(fēng)機、卷揚機二級7層壓制品車間壓塑機及供熱鍋爐二級8線纜車間冷卻水泵、鼓風(fēng)機、潤滑泵、高壓水泵、水壓機、真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備二級9空壓站單臺60m3/min以上空壓機二級有高位油箱的離心式壓縮機、潤滑油泵二級離心式壓縮機潤滑油泵一級表2－1小型機械類工廠中常用重要電力負荷的級別分類5．工廠用電負荷的分類2．1．1工廠常用用電設(shè)備2.12．1．2工廠用電設(shè)備的工作制長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備反復(fù)短時工作制設(shè)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。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量。這類設(shè)備的工作時間較短，停歇時間較長。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量。這類設(shè)備的工作呈周期性，時而工作時而停歇，如此反復(fù)，且工作時間與停歇時間有一定比例。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制（2－1）起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、60%四種。電焊設(shè)備的標準暫載率有50%、65%、75%、100%四種。通常用一個工作周期內(nèi)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

式中——工作時間；——停歇時間。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制

（2－1）起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、6同一設(shè)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(shè)備容量時，必須先轉(zhuǎn)換到一個統(tǒng)一的ε下。對起重電動機應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=25%，換算公式為：（2－2）式中——（換算前）設(shè)備鉻牌額定功率；——換算后設(shè)備容量；——設(shè)備鉻牌暫載率。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制

同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時，其輸出功率是不同的。在計對電焊機設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，換算公式為：（2-3）

式中：——設(shè)備鉻牌額定容量；——設(shè)備鉻牌功率因數(shù)。2．1．2工廠用電設(shè)備的工作制

對電焊機設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，換算公式為：（2-（2）電焊機的設(shè)備容量電焊機屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以2臺電焊機的設(shè)備容量：解：（1）金屬切削機床的設(shè)備容量金屬切削機床屬于長期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺金屬切削機床的總?cè)萘繛椋豪?.1某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機床共20臺（其中10.5kW-4臺，7.5kW-8臺，5kW-8臺），車間有380V電焊機2臺（每臺容量20kVA，,），車間有吊車1臺11kW，），試計算此車間的設(shè)備容量。

（2）電焊機的設(shè)備容量解：（1）金屬切削機床的設(shè)備容（3）吊車的設(shè)備容量吊車屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以1臺吊車的容量為：(4)車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋海?）吊車的設(shè)備容量2．1．3負荷曲線負荷曲線是表示電力負荷隨時間變動情況的曲線。按負荷對象分工廠的的負荷曲線車間的的負荷曲線某臺設(shè)備的負荷曲線按負荷的功率性質(zhì)分有功負荷曲線無功負荷曲線按表示的時間分年的負荷曲線月的負荷曲線日的負荷曲線工作班的負荷曲線按繪制方式分依點連成的負荷曲線梯形的負荷曲線分類2．1．3負荷曲線負荷曲線是表示電力負荷隨時間變動情況的曲圖2.1日有功負荷曲線a)依點連成的負荷曲線b)梯形負荷曲線2．1．3負荷曲線圖2.1日有功負荷曲線2．1．3負荷曲線1．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，縱坐標表示負荷大小（功率kW、kvar）。年負荷持續(xù)時間曲線如圖2.2a，反映了全年負荷變動與對應(yīng)的負荷持續(xù)時間（全年按8760h計）的關(guān)系。年每日最大負荷曲線如圖2.2b，反映了全年當(dāng)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。2．1．3負荷曲線圖2.2年負荷曲線a)年負荷持續(xù)時間曲線b)年每日最大負荷曲線1．負荷曲線的繪制負荷曲線通常都繪制在直角坐標上，橫坐2．與負荷曲線有關(guān)的參數(shù)

(1)年最大負荷Pmax和年最大負荷利用小時Tmax圖2.3年最大負荷和年平均負荷a)年最大負荷和年最大負荷利用小時b)年平均負荷2．1．3負荷曲線2．與負荷曲線有關(guān)的參數(shù)(1)年最大負荷Pmax和年最大年負荷持續(xù)時間曲線上的最大負荷就是年最大負荷Pmax，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。年最大負荷利用小時Tmax是假設(shè)負荷按最大負荷Pmax持續(xù)運行時，在此時間內(nèi)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，如圖2.3a所示。因此

（2-4）

式中Wa——負荷全年實際耗用電能。Tmax是一個反映工廠負荷特征的重要參數(shù)一班制工廠Tmax=1800~3000h兩班制工廠Tmax=3500~4800h三班制工廠Tmax=5000~7000h。2．與負荷曲線有關(guān)的參數(shù)

(1)年最大負荷Pmax和年最大負荷利用小時Tmax2．1．3負荷曲線年負荷持續(xù)時間曲線上的最大負荷就是年最大負荷(2)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(nèi)平均消耗的功率，即：

（2-5）

式中Wt——t時間內(nèi)耗用的電能。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)，如圖2.3b所示。（2-6）

(2)平均負荷Pav和年平均負荷平均負荷就是負荷在一定時間2．2工廠計算負荷的確定2.2.1概述2.2.2用電設(shè)備組計算負荷的確定2.2.3全廠計算負荷的確定2.2.4工廠的功率因數(shù)及無功補償2．2工廠計算負荷的確定2.2.1概述2．2工廠計算負荷的確定2．2．1概述

1．“計算負荷”:是指用統(tǒng)計計算求出的，用來選擇和校驗變壓器容量及開關(guān)設(shè)備、連接該負荷的電力線路的負荷值。P30----負荷的有功計算負荷Q30----負荷的無功計算負荷S30----負荷的視在計算負荷I30----負荷的計算電流2．2工廠計算負荷的確定2．2．1概述1．“計算負荷”2．負荷計算需要系數(shù)法二項式系數(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。二項式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺功率較大的設(shè)備工作時對負荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算。負荷計算方法2．2工廠計算負荷的確定2．2．1概述

2．負荷計算需要系數(shù)法二項式系數(shù)法需要系數(shù)是按照車間以上的負表2.2各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)

用電設(shè)備組名稱

需要系數(shù)Kd

二項式系數(shù)

最大容量設(shè)備臺數(shù)

功率因數(shù)ab小批量生產(chǎn)金屬冷加工機床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機床

0.16～0.20.18～0.250.25～0.30.3～0.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通風(fēng)機、水泵、空壓機

0.7～0.80.650.2550.80.75非聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械0.5～0.60.65～0.70.40.60.20.2550.750.750.880.88鍋爐房和機加、機修、裝配車間的吊車鑄造車間吊車0.1～0.150.15～0.250.060.090.20.3330.50.51.731.73自動裝料電阻爐非自動裝料電阻爐小型電阻爐、干燥箱0.75～0.80.65～0.750.70.70.70.70.30.3—

22—

0.950.951.00.330.330高頻感應(yīng)電爐（不帶補償）工頻感應(yīng)電爐（不帶補償）電弧熔爐0.80.80.9———

———

———

0.60.350.871.332.680.57點焊機、縫焊機對焊機0.350.35——

——

——

0.60.71.331.02自動弧焊變壓器單頭手動弧焊變壓器多頭手動弧焊變壓器0.50.350.4———

———

———

0.40.350.352.292.682.68生產(chǎn)廠房、辦公室、實驗室照明變配電室、倉庫照明生活照明室外照明0.8～10.5～0.70.6～0.81————

————

————

1.01.01.01.00000表2.2各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)用電設(shè)備組2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

1．需要系數(shù)法

需要系數(shù)法的基本公式：（2-7）

（2-8）

式中——需要系數(shù)；——設(shè)備容量，為用電設(shè)備組所有設(shè)備容量之和；——每組用電設(shè)備的設(shè)備容量。由于一個用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時工作，工作的設(shè)備也不一定都工作在額定狀態(tài)下，另外考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等因素，設(shè)備或設(shè)備組的計算負荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘砍艘砸粋€小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)，用表示。2．2工廠計算負荷的確定2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定1．需要系數(shù)法需要系數(shù)需要系數(shù)法求解的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備宜取(2)用電設(shè)備組的計算負荷有功計算負荷：（2-9）無功計算負荷：（2-10）視在計算負荷：（2-11）計算電流：（2-12）(3)多組用電設(shè)備的計算負荷總的有功計算負荷：（2-13）總的無功計算負荷：（2-14）總的視在計算負荷：（2-15）總的計算電流：（2-16）2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定需要系數(shù)法求解的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備宜取2．在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)KΣ，該系數(shù)取值見表2.3。應(yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負荷

冷加工車間熱加工車間動力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0確定配電所母線的最大負荷

負荷小于5000kW計算負荷小于5000~10000kW計算負荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8表2.3同時系數(shù)KΣ

2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的例2.2用需要系數(shù)法計算例2.1車間的計算負荷。解：（1）金屬切削機床組的計算負荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：（2）電焊機組的計算負荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：

例2.2用需要系數(shù)法計算例2.1車間的計算負荷。（2）電（3）吊車組的計算負荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：

（4）全車間的總計算負荷根據(jù)表2.3，取同時系數(shù)，所以全車間的計算負荷為：

（3）吊車組的計算負荷（4）全車間的總計算負荷2.二項式系數(shù)法

在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備容量相差較大的車間干線和配電箱的計算負荷時宜采用二項式系數(shù)法。基本公式為（2-17）

式中b、c——二項式系數(shù)，根據(jù)設(shè)備名稱、類型、臺數(shù)查表2.2選取；——用電設(shè)備組的平均負荷，其中為用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?；——指用電設(shè)備中x臺容量最大的設(shè)備容量之和。指用電設(shè)備中x

臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負荷。的計算公式與前述需要系數(shù)法相同。2．2．2用電設(shè)備組計算負荷的確定

2．2工廠計算負荷的確定2.二項式系數(shù)法在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備用二項式法求解計算負荷的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備可認為，即（2）用電設(shè)備組的有功計算負荷的求取直接應(yīng)用式（2-17），其余的計算負荷與需要系數(shù)法相同。（3）采用二項式系數(shù)法確定多組用電設(shè)備的總計算負荷時，要考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負荷，再加上各組平均負荷，求出設(shè)備組的總計算負荷。

總的有功計算負荷為：（2-18）總的無功計算負荷為：（2-19）式中：——各組中最大的一組附加負荷；——最大附加負荷