第二章電力負(fù)荷及其計(jì)算

第二章電力負(fù)荷及其計(jì)算第1頁(yè)/共44頁(yè)習(xí)題復(fù)習(xí)思考題

二.用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算

一.概述第六節(jié)尖峰電流及其計(jì)算

三.工廠年耗電量的計(jì)算

二.工廠的功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

一.工廠計(jì)算負(fù)荷的確定第五節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷和年耗電量

二.工廠供電系統(tǒng)的電能損耗

一.工廠供電系統(tǒng)的功率損耗第四節(jié)工廠供電系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗第2頁(yè)/共44頁(yè)第二章電力負(fù)荷及其計(jì)算

內(nèi)容提要：本章首先介紹電力負(fù)荷的含義、分級(jí)及其對(duì)供電電源的要求，用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線和有關(guān)物理量的概念，然后重點(diǎn)講述用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算，工廠供電系統(tǒng)功率損耗、電能損耗及其計(jì)算負(fù)荷和耗電量的計(jì)算，最后講述尖峰電流的計(jì)算。本章內(nèi)容是工廠供電系統(tǒng)運(yùn)行分析和設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。第一節(jié)電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線的有關(guān)概念

一.電力負(fù)荷的分級(jí)及其對(duì)供電電源的要求

(一).電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷（electricpowerload）又稱電力負(fù)載，有兩種含義：

(1).電力負(fù)荷指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如說(shuō)重要負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。

(2).電力負(fù)荷指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說(shuō)輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載、無(wú)載）、滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義，視其使用的具體場(chǎng)合而定。

(二).電力負(fù)荷的分級(jí)按GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，電力負(fù)荷根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及其中斷供電造成的損失或影響分為三級(jí)：

1.一級(jí)負(fù)荷（firstorderload）一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。

第3頁(yè)/共44頁(yè)(三).各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求

1.一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于一級(jí)負(fù)荷屬于重要負(fù)荷如果中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重，因此要求由兩個(gè)電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電電源。常用的應(yīng)急電源可使用下列幾種電源：1）獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組；2）供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門(mén)供電線路；3）蓄電池；4）干電池。

2.二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求二級(jí)負(fù)荷也屬于重要負(fù)荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)（這兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所）。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見(jiàn)故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回6kV及以上的專用架空線路供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時(shí)，較之電纜線路發(fā)生故障時(shí)易于發(fā)現(xiàn)且易于檢查和修復(fù)。如果采用電纜線路，則必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承擔(dān)全部二級(jí)負(fù)荷。

3.三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求三級(jí)負(fù)荷屬于不重要的一般負(fù)荷，對(duì)供電電源沒(méi)有特殊要求。2.二級(jí)負(fù)荷（secondorderload）二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。

3.三級(jí)負(fù)荷（thirdorderload）三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，指所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者。第4頁(yè)/共44頁(yè)

二.用電設(shè)備的工作制工廠的用電設(shè)備，按其工作制（duty-type）分為以下三類(lèi)：

1.連續(xù)工作制這類(lèi)設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)到足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)，如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，一般變動(dòng)較大，但其主電動(dòng)機(jī)一般也是連續(xù)運(yùn)行的。

2.短時(shí)工作制這類(lèi)設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)間短（短于達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間），而停歇的時(shí)間長(zhǎng)（長(zhǎng)到足以使設(shè)備溫度冷卻到周?chē)橘|(zhì)的溫度），如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（例如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)）以及控制閘門(mén)的控制電動(dòng)機(jī)等。

3.斷續(xù)周期工作制這類(lèi)設(shè)備周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過(guò)10min，無(wú)論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達(dá)到熱平衡，如電焊機(jī)和吊車(chē)電動(dòng)機(jī)等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，可用“負(fù)荷持續(xù)率”（dutycycle,又稱暫載率）來(lái)表征其工作特征。負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，用ε表示，即

（2-1）式中T

為工作周期；t為工作周期內(nèi)的工作時(shí)間；to

為工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間。斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量（銘牌功率）PN是對(duì)應(yīng)于某一額定負(fù)荷持續(xù)率的。如果實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷持續(xù)率，則實(shí)際容量Pe

應(yīng)按同一周期內(nèi)等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算。由于電流I通過(guò)電阻R的設(shè)備在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為，因此在設(shè)備產(chǎn)生相同熱量的條件下，；而在同一電壓下，設(shè)備容量；又由式（2-1）知，同一周期T的負(fù)荷持續(xù)率。因此，即設(shè)備容量與負(fù)荷持續(xù)率的平方根成反比。

如果設(shè)備在下的容量為PN

，則換算到ε下的設(shè)備容量為Pe為（2-2）第5頁(yè)/共44頁(yè)圖2-1日有功負(fù)荷曲線a）依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線b）繪成梯形的負(fù)荷曲線

三.負(fù)荷曲線及有關(guān)的物理量負(fù)荷曲線（loadcurve）是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，繪在直角坐標(biāo)紙上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無(wú)功功率）值，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間，一般以小時(shí)（h）為單位。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有工廠的、車(chē)間的和設(shè)備的負(fù)荷曲線。按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有有功和無(wú)功負(fù)荷曲線。按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分，有年的、月的、日的和工作班的負(fù)荷曲線。圖2-1是一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線，其中圖2-1a是依點(diǎn)連成的平滑的負(fù)荷曲線，圖2-1b是依點(diǎn)繪成的梯形的負(fù)荷曲線。為便于計(jì)算，負(fù)荷曲線多繪成梯形，橫坐標(biāo)一般按半小時(shí)分格，以便確定“半小時(shí)最大負(fù)荷”（即“計(jì)算負(fù)荷”，將在后面第二節(jié)介紹）。第6頁(yè)/共44頁(yè)圖2-3年每日最大負(fù)荷曲線

年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線根據(jù)其一年中具有代表性的夏日負(fù)荷曲線（如圖2-2a）和冬日負(fù)荷曲線（如圖2-2b）來(lái)繪制。其夏日和冬日在全年負(fù)荷計(jì)算中所用的天數(shù)，應(yīng)視當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌鉁厍闆r而定。例如在我國(guó)北方，可近似地取夏日165天，冬日200天，而我國(guó)南方，可近似地取夏日200天，冬日165天。假如繪制南方某廠的年負(fù)荷曲線（如圖2-2c），其P1在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間，而P2

在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間，其余類(lèi)推。 另一種形式的年負(fù)荷曲線，是按全年每日的最大負(fù)荷（通常取每日最大負(fù)荷的半小時(shí)平均值）繪制的，稱為年每日最大負(fù)荷曲線，如圖2-3所示。橫坐標(biāo)依次以全年12個(gè)月的日期來(lái)分格。這種年最大負(fù)荷曲線可用來(lái)確定多臺(tái)變壓器在一年中的不同時(shí)期宜于投入幾臺(tái)運(yùn)行，即所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以降低電能損耗，提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。圖2-2年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制a）夏日負(fù)荷曲線b）冬日負(fù)荷曲線c）年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線年負(fù)荷曲線，通常繪成負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，按負(fù)荷大小依次排列，如圖2-2c所示，全年時(shí)間按8760h計(jì)。第7頁(yè)/共44頁(yè)

年最大負(fù)荷利用小時(shí)按下式計(jì)算：

從各種負(fù)荷曲線上，可以直觀地了解電力負(fù)荷變動(dòng)的情況。通過(guò)對(duì)負(fù)荷曲線的分析，可以更深入地掌握負(fù)荷變動(dòng)的規(guī)律，并從中可獲得一些對(duì)設(shè)計(jì)和運(yùn)行有用的資料。因此負(fù)荷曲線對(duì)于從事供電工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行的人員來(lái)說(shuō)，都是很必要的。下面介紹與負(fù)荷曲線及負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的幾個(gè)物理量。圖2-4年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)1.年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)

(1).年最大負(fù)荷（annualmaximumload）年最大負(fù)荷Pmax就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（這一工作班的最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)的，全年應(yīng)至少出現(xiàn)過(guò)2~3次）消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率。因此年最大負(fù)荷也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30

。

(2).年最大負(fù)荷利用小時(shí)（utilizationhoursofannualmaximumload）年最大負(fù)荷利用小時(shí)又稱年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷

Pmax（或P30）持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能，如圖2-4所示。(2-3)式中Wa為全年消耗的電能量。年最大負(fù)荷利用小時(shí)是反映電力負(fù)荷特征的一個(gè)重要參數(shù)，它與工廠的生產(chǎn)班制有明顯的關(guān)系。例如一班制工廠，Tmax=1800~3000h；兩班制工廠，

Tmax=3500~4800h；三班制工廠，

Tmax=5000~7000h。第8頁(yè)/共44頁(yè)(2).負(fù)荷系數(shù)（loadcoefficient）負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率，是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷Pav與其最大負(fù)荷

Pmax的比值，即2.平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)

(1).平均負(fù)荷（averageload）平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)平均消耗的功率，即式中Wt為時(shí)間

t內(nèi)消耗的電能量。年平均負(fù)荷Pav按全年（8760h）消耗的電能Wa來(lái)計(jì)算（參看圖2-5），即（2-4）（2-5）圖2-5年平均負(fù)荷（2-6）

對(duì)負(fù)荷曲線來(lái)說(shuō)，負(fù)荷系數(shù)亦稱負(fù)荷曲線填充系數(shù)，它表征負(fù)荷曲線不平坦的程度，即負(fù)荷起伏變動(dòng)的程度。從充分發(fā)揮供電設(shè)備的能力、提高供電效率來(lái)說(shuō)，希望此系數(shù)越高越趨近于1越好。從發(fā)揮整個(gè)電力系統(tǒng)的效能來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量使用戶的不平坦的負(fù)荷曲線“削峰填谷”，提高負(fù)荷系數(shù)。

對(duì)用電設(shè)備來(lái)說(shuō)，負(fù)荷系數(shù)是設(shè)備的輸出功率P與設(shè)備額定容量PN的比值，即（2-7）

負(fù)荷系數(shù)（負(fù)荷率）有時(shí)用符號(hào)β表示。在需要區(qū)分有功和無(wú)功時(shí)，則用α表示有功負(fù)荷系數(shù)，用β表示無(wú)功負(fù)荷系數(shù)。第9頁(yè)/共44頁(yè)第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定一.概述供電系統(tǒng)要能夠可靠地正常運(yùn)行，就必須正確地選擇系統(tǒng)中的所有元件，包括電力變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線電纜等。所選元件除應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的是要滿足負(fù)荷電流的要求，因此有必要對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用以按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）。根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如以計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。由于導(dǎo)體通過(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約需(4~5)τ，τ為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。截面在16mm2及以上的導(dǎo)體，其τ≥

10min，因此載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min即大約半小時(shí)后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值。由此可見(jiàn)，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與從負(fù)荷曲線上查得的半小時(shí)最大負(fù)荷P30（亦即年最大負(fù)荷Pmax）是基本相當(dāng)?shù)?。所以?jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是半小時(shí)最大負(fù)荷P30。本來(lái)有功計(jì)算負(fù)荷可表示為Pc，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷可表示為Qc，計(jì)算電流可表示為

，但是考慮到“計(jì)算”（calculate）的縮寫(xiě)下角標(biāo)c容易與“電容”符號(hào)C相混淆，特別是計(jì)算電流與電容電流

有可能出現(xiàn)在同一場(chǎng)合而發(fā)生混淆。因此本書(shū)（其他大多數(shù)供電書(shū)籍也是如此）借用半小時(shí)最大負(fù)荷P30來(lái)表示有功計(jì)算負(fù)荷，而無(wú)功計(jì)算負(fù)荷表示為Q30，視在計(jì)算負(fù)荷表示為S30，計(jì)算電流表示為。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大，造成浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小，又將使電氣設(shè)備處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，不只是增加了電能損耗，更危險(xiǎn)的是產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燒毀，引發(fā)火災(zāi)！由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。但由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷的因素很多，雖然各類(lèi)負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律可循，但是仍難準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷的大小。實(shí)際上，負(fù)荷也不是一成不變的，它與設(shè)備性能、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)者的技能熟練程度及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計(jì)算也只能力求接近實(shí)際。我國(guó)普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法，主要是需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是國(guó)際上通用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法，最為簡(jiǎn)便實(shí)用。二項(xiàng)式法應(yīng)用的局限性較大，但在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別懸殊的分支線路的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，較之采用需要系數(shù)法合理，且其計(jì)算也較簡(jiǎn)便。本書(shū)只介紹這兩種計(jì)算方法。其他確定計(jì)算負(fù)荷的方法，例如以概率論為基礎(chǔ)而提出的意在取代二項(xiàng)式法的利用系數(shù)法，因其計(jì)算比較繁復(fù)而未得到普遍應(yīng)用，限于篇幅就不予介紹了。第10頁(yè)/共44頁(yè)式中

為設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；為設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)輸出的功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比；

為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備在最大負(fù)荷時(shí)輸出的功率與取用的功率之比；

為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率（亦即設(shè)備組取用的功率）與首端功率（亦即計(jì)算負(fù)荷）之比。令上式中的，這Kd即“需要系數(shù)”

(demandcoefficient)。由上式可知，需要系數(shù)的定義式為（2-9）即用電設(shè)備組的需要系數(shù)，是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需用的有功功率與其設(shè)備容量的比值。用電設(shè)備組的設(shè)備容量（equipmentcapacity）Pe,是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN

之和，即Pe=ΣPN

。而設(shè)備的額定容量，是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率（出力）。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，同時(shí)設(shè)備本身和配電線路都有功率損耗，因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為

二.按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

(一).需要系數(shù)法的基本公式用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30

，如圖2-6所示。圖2-6用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷說(shuō)明（2-8）第11頁(yè)/共44頁(yè)

由此可得需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為實(shí)際上，需要系數(shù)Kd值不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)，而且與操作人員的技能熟練程度及生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)。因此應(yīng)盡可能地通過(guò)實(shí)測(cè)分析確定，使之盡量接近實(shí)際。附錄表1列出了工廠各種用電設(shè)備組的需要系數(shù)參考值，供參考。必須注意：附錄表1所列需要系數(shù)值是按車(chē)間范圍內(nèi)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多的情況來(lái)確定的，所以需要系數(shù)值一般都比較低，例如冷加工機(jī)床組的需要系數(shù)平均只有0.2左右。因此需要系數(shù)法一般比較適用于確定車(chē)間范圍內(nèi)的計(jì)算負(fù)荷。如果采用需要系數(shù)法來(lái)計(jì)算分支干線上用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，則附錄表1中的需要系數(shù)值往往偏小，宜適當(dāng)取大。只有1~2臺(tái)設(shè)備時(shí)，可取Kd=1,即P30=Pe

。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，由于它本身的損耗較大，因此當(dāng)只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)的效率η，其，式中PN

為電動(dòng)機(jī)額定容量。在Kd

適當(dāng)取大的同時(shí)，也宜適當(dāng)取大。這里還要指出：需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類(lèi)別和工作狀態(tài)有很大關(guān)系，因此在計(jì)算時(shí)首先要正確判明用電設(shè)備的類(lèi)別和工作狀態(tài)，否則將造成錯(cuò)誤。例如機(jī)修車(chē)間的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)，應(yīng)屬于小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榻饘偾邢骶褪抢浼庸?，而機(jī)修不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等，應(yīng)屬于熱加工機(jī)床。再如起重機(jī)、行車(chē)或電葫蘆，應(yīng)屬于吊車(chē)類(lèi)。（2-10）

在求出有功計(jì)算負(fù)荷P30后，可按下列公式分別求出其余的計(jì)算負(fù)荷。

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為（2-11）式中為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。

視在計(jì)算負(fù)荷為（2-12）式中為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。

計(jì)算電流為（2-13）式中UN為用電設(shè)備組的額定電壓。第12頁(yè)/共44頁(yè)

如果只有一臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)，則此電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流就取為其額定電流，即（2-14）負(fù)荷計(jì)算中常用的單位：有功功率為“千瓦”（kW），無(wú)功功率為“千乏”（kvar），視在功率為“千伏安”（kVA），電流為“A”，電壓為“kV”。

例2-1已知某機(jī)修車(chē)間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓為380V的三相電動(dòng)機(jī)7.5kW3臺(tái),4kW8臺(tái),3kW17臺(tái),1.5kW10臺(tái)。試求其計(jì)算負(fù)荷。

解：此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛椴楦戒洷?中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)”項(xiàng)，得（取0.2）,,因此可求得:

有功計(jì)算負(fù)荷無(wú)功計(jì)算負(fù)荷視在計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流

(二).設(shè)備容量的計(jì)算需要系數(shù)法基本公式中的設(shè)備容量,不包含備用設(shè)備的容量,而且要注意,此容量的計(jì)算與用電設(shè)備組的工作制有關(guān)。

1.對(duì)一般連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的用電設(shè)備組設(shè)備容量就是其所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）額定容量之和。

2.對(duì)斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備組設(shè)備容量就是將所有設(shè)備（亦不含備用設(shè)備）在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率之和。換算的公式如前面式（2-2）所示。第13頁(yè)/共44頁(yè)(1).電焊機(jī)組其容量要求統(tǒng)一換算到ε=100%，因此由式（2-2）可得換算后的設(shè)備容量為

式中PN

、SN為電焊機(jī)的銘牌容量（前者為有功功率，后者為視在功率）；為與銘牌容量相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用小數(shù)）；為其值等于100%的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用1）；為銘牌規(guī)定的功率因數(shù)。

(2).吊車(chē)電動(dòng)機(jī)組其容量要求統(tǒng)一換算到，因此由式（2-2）可得換算后的設(shè)備容量為（2-16）式中PN

為吊車(chē)電動(dòng)機(jī)的銘牌容量；為與PN對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用小數(shù)）；為其值等于25%的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用0.25）。

(三).多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車(chē)間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）和：對(duì)車(chē)間干線取對(duì)低壓母線

(1).由用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)取

(2).由車(chē)間干線的計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)取即（2-15）第14頁(yè)/共44頁(yè)

總的有功計(jì)算負(fù)荷為（2-17）總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為（2-18）總的視在計(jì)算負(fù)荷為（2-19）總的計(jì)算電流為（2-20）注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來(lái)計(jì)算，總的視在計(jì)算負(fù)荷也不能按式（2-12）計(jì)算。此外應(yīng)注意：在計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，各組的設(shè)備臺(tái)數(shù)不論多少，各組的計(jì)算負(fù)荷均按附錄表1所列的計(jì)算系數(shù)來(lái)計(jì)算，而不必考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)少而適當(dāng)增大和值的問(wèn)題。第15頁(yè)/共44頁(yè)

例2-2

某機(jī)修車(chē)間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW(其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái),4kW3臺(tái),2.2kW7臺(tái)),通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共3kW,電阻爐1臺(tái)2kW。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。

解：先求各組的計(jì)算負(fù)荷

(1).金屬切削機(jī)床組查附錄表1，取故

(2).通風(fēng)機(jī)組查附錄表1，取故(3).電阻爐：查附錄表1，取故

因此380V線路上的總計(jì)算負(fù)荷為（?。?/p>

在供電工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，為了使人一目了然，便于審核，常采用計(jì)算表格的形式，如表2-1所示。第16頁(yè)/共44頁(yè)34.522.718.513.1

取19.113.85523車(chē)間總計(jì)01.4010.721電阻爐31.82.40.750.80.832通風(fēng)機(jī)217.3101.730.50.25020切削機(jī)床1計(jì)算負(fù)荷

需要系數(shù)容量臺(tái)數(shù)n設(shè)備名稱序號(hào)表2-1例2-2的電力負(fù)荷計(jì)算表（按需要系數(shù)法）第17頁(yè)/共44頁(yè)式中bPe為二項(xiàng)式第一項(xiàng)，表示設(shè)備組的平均負(fù)荷，其中Pe是用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚溆?jì)算方法如前需要系數(shù)法中所述；cPx為二項(xiàng)式第二項(xiàng)，表示設(shè)備組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中Px是x臺(tái)最大容量的設(shè)備總?cè)萘?；b、c為二項(xiàng)式系數(shù)。其余的計(jì)算負(fù)荷Q30、S30和I30

的計(jì)算，與上述需要系數(shù)法的計(jì)算相同。附錄表1中也列有部分用電設(shè)備組的二項(xiàng)式系數(shù)b、c和最大容量的設(shè)備臺(tái)數(shù)x值，供參考。但必須注意：按二項(xiàng)式法確定設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，如果設(shè)備總臺(tái)數(shù)n少于附錄表1中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x的2倍（即n<2x）時(shí)，其最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x宜適當(dāng)取小，建議取為且按“四舍五入”修約規(guī)則取整數(shù)。例如某機(jī)床電動(dòng)機(jī)組只有7臺(tái)時(shí)，則其x=7/2≈4。如果用電設(shè)備組只有1~2臺(tái)設(shè)備時(shí)，就可認(rèn)為P30=Pe。對(duì)于一臺(tái)電動(dòng)機(jī)則P30=PN/η，式中PN為電動(dòng)機(jī)額定容量，η為其額定效率。在設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，值也宜適當(dāng)取大。由于二項(xiàng)式法不僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時(shí)的平均負(fù)荷，而且考慮了其中少數(shù)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響，因此二項(xiàng)式法更適于確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的低壓分支干線的計(jì)算負(fù)荷。但是二項(xiàng)式系數(shù)主要只有機(jī)械加工工業(yè)用電設(shè)備組的數(shù)據(jù)，其他行業(yè)的這方面數(shù)據(jù)尚缺，從而使其應(yīng)用受到一定的局限。

三.按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷

(一).二項(xiàng)式法的基本公式二項(xiàng)式法的基本公式是（2-21）第18頁(yè)/共44頁(yè)

比較例2-1和例2-3的計(jì)算結(jié)果可以看出，按二項(xiàng)式法計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果稍大，特別是在設(shè)備臺(tái)數(shù)較少的情況下。供電設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，選擇低壓分支干線時(shí)，按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果往往偏小，以采用二項(xiàng)式法計(jì)算為宜。我國(guó)建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-1992《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》也規(guī)定：“用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少、各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，宜采用二項(xiàng)式法?！?/p>

例2-3試用二項(xiàng)式法來(lái)確定例2-1所示機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。解：由附錄表1查得。而設(shè)備總?cè)萘繛?/p>

X臺(tái)最大容量的設(shè)備容量為因此按式（2-21）可求得其有功計(jì)算負(fù)荷為

按式（2-11）可求得其無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為按式（2-12）可求得其視在計(jì)算負(fù)荷為按式（2-13）可求得其計(jì)算電流為第19頁(yè)/共44頁(yè)

關(guān)于總的視在計(jì)算負(fù)荷S30

和總的計(jì)算電流I30，仍按式（2-19）和式（2-20）計(jì)算。為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，按二項(xiàng)式法計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，也不論各組設(shè)備臺(tái)數(shù)多少，各組的計(jì)算系數(shù)b、c、x和等均按附錄表1所列數(shù)值。例2-4試用二項(xiàng)式法確定例2-2所述機(jī)修車(chē)間380V線路的計(jì)算負(fù)荷。解：先求各組的bPe和cPx(1).金屬切削機(jī)床組查附錄表1，取故，

(2).通風(fēng)機(jī)組：查附錄表1，取，故，

(3).電阻爐：查附錄表1，取，故，(二).多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定采用二項(xiàng)式法確定多組用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，亦應(yīng)考慮各組設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，但不是計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)，而是在各組設(shè)備中取其中一組最大的附加負(fù)荷(cPx)max，再加上各組的平均負(fù)荷bPe，即總的有功計(jì)算負(fù)荷為（2-22）總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為（2-23）式中為最大的附加負(fù)荷(cPx)max的設(shè)備組的平均功率因數(shù)角的正切值。第20頁(yè)/共44頁(yè)

以上各組設(shè)備中，附加負(fù)荷以cPx(1)為最大，因此總計(jì)算負(fù)荷為在供電工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，以上計(jì)算可列成表2-2所示電力負(fù)荷計(jì)算表。00.250.4cb231220大容量數(shù)總臺(tái)數(shù)

52.134.328.61955總計(jì)01.4+0010.72電阻爐31.46+0.561.95+0.750.750.80.653通風(fēng)機(jī)212.1+157+8.681.730.50.1421.750切削機(jī)床1計(jì)算負(fù)荷二項(xiàng)式系數(shù)設(shè)備容量設(shè)備組名稱序號(hào)表2-2例2-4的電力負(fù)荷計(jì)算表(按二項(xiàng)式法)第21頁(yè)/共44頁(yè)第三節(jié)單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定一.概述在工廠里，除了廣泛應(yīng)用的三相設(shè)備外，還有電焊機(jī)、電爐、電燈等各種單相設(shè)備。單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相盡可能平衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果單相設(shè)備容量超過(guò)三相設(shè)備容量15%時(shí)，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。

由于確定計(jì)算負(fù)荷的目的，主要是為了選擇線路上的設(shè)備和導(dǎo)線電纜，使設(shè)備和導(dǎo)線電纜在計(jì)算電流通過(guò)時(shí)不致過(guò)熱或燒毀，因此在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相的有功負(fù)荷的3倍作為等效三相有功負(fù)荷，以滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。二.單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計(jì)算(一).單相設(shè)備接于相電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算等效三相設(shè)備容量Pe應(yīng)按最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量

的3倍計(jì)算，即

（2-24）等效三相計(jì)算負(fù)荷則按前述需要系數(shù)法計(jì)算。

(二).單相設(shè)備接于線電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算

1.單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí)由于容量為

的單相設(shè)備在線電壓上產(chǎn)生的電流，此電流應(yīng)與等效三相設(shè)備容量Pe產(chǎn)生的電流相等，因此其等效三相設(shè)備容量（2-25）

第22頁(yè)/共44頁(yè)圖2-7接于不同線電壓的單相負(fù)荷的等效變換程序等效三相計(jì)算負(fù)荷同樣按前述需要系數(shù)法計(jì)算。2.單相設(shè)備接于不同線電壓時(shí)如圖2-7所示，假設(shè)P1>P2>P3，且，P1接于UAB，P2接于UBC，P3接于UCA，按等效發(fā)熱原理，可等效為圖示的三種接線的疊加：(1).UAB、UBC、UCA間各接P3，其等效三相容量為3P3；(2).UAB、UBC間各接P2－P3，其等效三相容量為3（P2－P3）；(3).UAB間接P1－P2，其等效三相容量為。因此P1、P2、P3接于不同線電壓時(shí)的等效三相設(shè)備容量為

（2-26）（2-27）第23頁(yè)/共44頁(yè)(三).單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算首先應(yīng)將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量和計(jì)算負(fù)荷。而總的等效三相有功計(jì)算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的有功計(jì)算負(fù)荷

的3倍計(jì)算，即

總的等效三相無(wú)功計(jì)算負(fù)荷則為最大有功負(fù)荷相的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷

的3倍，即

關(guān)于將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量的問(wèn)題，可按下列換算公式進(jìn)行換算（推導(dǎo)從略）：

（2-28）（2-29）A相（2-30）（2-31）B相（2-32）（2-33）C相（2-34）（2-35）式中PAB、PBC、PCA為接于AB、BC、CA相間的有功設(shè)備容量；

PA、PB、PC為換算為A、B、C相的有功設(shè)備容量；QA、QB、QC為換算為A、B、C相的無(wú)功設(shè)備容量；pAB-A、qAB-A…….為接于AB、……等相間的設(shè)備容量換算為A、……等相設(shè)備容量的有功和無(wú)功功率換算系數(shù)，如表2-3所列。第24頁(yè)/共44頁(yè)

例2-5如圖2-8所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺(tái)，其中2臺(tái)10kW接于A相，1臺(tái)30kW接于B相，1臺(tái)20kW接于C相。此外接有380V單相對(duì)焊機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)14kW（ε=100％）接于AB相間，1臺(tái)20kW（ε=100％）接于BC間，1臺(tái)30kW（ε=60％）接于CA相間。試求此線路的計(jì)算負(fù)荷。表2-3相間負(fù)荷換算為相負(fù)荷的功率換算系數(shù)0.290.530.670.80.880.961.161.441.63-0.29-0.050.090.220.220.380.580.861.050.50.360.280.20.160.110-0.17-0.270.50.640.720.80.840.891.01.271.271.00.90.80.70.650.60.50.40.35負(fù)荷功率因數(shù)功率換算系數(shù)圖2-8例2-5的電路第25頁(yè)/共44頁(yè)

解：(1).電熱干燥箱的各相計(jì)算負(fù)荷查附錄表1得因此只要計(jì)算其有功計(jì)算負(fù)荷A相B相C相

(2).對(duì)焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷先將接于CA相間的30kW（ε=60%）換算至ε=100%的容量，即

查附錄表1得再由表2-3查得時(shí)的功率換算系數(shù)因此各相的有功和無(wú)功設(shè)備容量為

A相B相

C相第26頁(yè)/共44頁(yè)

各相的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為A相B相C相

(3).各相總的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷A相B相C相

(4).總的等效三相計(jì)算負(fù)荷因B相的有功計(jì)算負(fù)荷最大，故取B相計(jì)算等效三相計(jì)算負(fù)荷，由此可得以上計(jì)算也可列成單相負(fù)荷計(jì)算表[參考文獻(xiàn)1、16]，限于篇幅，從略。第27頁(yè)/共44頁(yè)(一).線路功率損耗的計(jì)算線路功率損耗包括有功和無(wú)功兩部分。

1.線路的有功功率損耗線路的有功功率損耗是電流通過(guò)線路電阻所產(chǎn)生的，按下式計(jì)算：圖2-9工廠供電系統(tǒng)中各部分的計(jì)算負(fù)荷和功率損耗（只示出有功部分）第四節(jié)工廠供電系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗

一.工廠供電系統(tǒng)的功率損耗

在確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷后，如果要確定車(chē)間或工廠的計(jì)算負(fù)荷，就需要逐級(jí)計(jì)入有關(guān)線路和變壓器的功率損耗，如圖2-9所示。例如要確定車(chē)間變電所低壓配電線WL2首端的計(jì)算負(fù)荷P30(4)，就應(yīng)將其末端計(jì)算負(fù)荷P30(5)加上線路損耗ΔPWL2（無(wú)功計(jì)算負(fù)荷則應(yīng)加上無(wú)功損耗）。如果要確定高壓配電線WL1首端的計(jì)算負(fù)荷P30(2)，就應(yīng)將車(chē)間變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷P30(3)加上變壓器T的損耗ΔPT

，再加上高壓配電線WL1的功率損耗ΔPWL1。為此，下面要講述線路和變壓器功率損耗的計(jì)算。（2-36）式中I30為線路的計(jì)算電流；RWL為線路每相的電阻。電阻，這里為線路長(zhǎng)度，R0為線路單位長(zhǎng)度的電阻值，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本。附錄表3列出三相線路導(dǎo)線和電纜單位長(zhǎng)度每相阻抗值，可查得R0值。

2.線路的無(wú)功功率損耗線路的無(wú)功功率損耗是電流通過(guò)線路電抗所產(chǎn)生的，按下式計(jì)算：（2-37）式中I30為線路的計(jì)算電流；XWL為線路每相的電抗。第28頁(yè)/共44頁(yè)

電抗，這里為線路長(zhǎng)度，X0為線路單位長(zhǎng)度的電抗值，也可查附錄表3。但是查X0

，不僅要根據(jù)導(dǎo)線或電纜的截面，而且要根據(jù)導(dǎo)線之間的幾何均距。所謂幾何均距，是指三相線路各相導(dǎo)線之間距離的幾何平均值。如圖2-10a所示A、B、C三相線路，其線間幾何均距為（2-38）

如果導(dǎo)線為等邊三角形排列，如圖2-10b所示，則。如果導(dǎo)線為水平排列，如圖2-10c所示，則。圖2-10三相線路的線間距離a）一般情況b）等邊三角形排列c）水平等距排列(二).變壓器功率損耗的計(jì)算變壓器功率損耗也包括有功和無(wú)功兩部分。

1.變壓器的有功功率損耗變壓器的有功功率損耗又由兩部分組成：

(1).變壓器鐵心中的有功功率損耗，即鐵損ΔPFe。鐵損在變壓器一次繞組外施電壓和頻率恒定的條件下是固定不變的，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)。鐵損可由變壓器空載實(shí)驗(yàn)測(cè)定。變壓器的空載損耗ΔP0可認(rèn)為就是鐵損，因?yàn)樽儔浩鞯目蛰d電流I0很小，在其一次繞組中產(chǎn)生的有功損耗可略去不計(jì)。第29頁(yè)/共44頁(yè)式中I0％為變壓器空載電流占額定電流的百分值。

(2).消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無(wú)功功率。額定負(fù)荷下的這部分無(wú)功功率損耗用ΔQN表示。由于變壓器繞組的電抗遠(yuǎn)大于電阻，因此ΔQN近似地與短路電壓（即阻抗電壓）成正比，即式中SN為變壓器額定容量；S30為變壓器計(jì)算負(fù)荷；β=S30/SN，稱為變壓器的負(fù)荷率。

2.變壓器的無(wú)功功率損耗變壓器的無(wú)功功率損耗也由兩部分組成：

(1).用來(lái)產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的一部分無(wú)功功率，用ΔQ0表示。它只與繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無(wú)關(guān)。它與勵(lì)磁電流（或近似地與空載電流）成正比，即(2).變壓器有負(fù)荷時(shí)其一、二次繞組中的有功功率損耗，即銅損ΔPCu。銅損與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。銅損可由變壓器短路實(shí)驗(yàn)測(cè)定。變壓器的短路損耗ΔPk（亦稱負(fù)載損耗）可認(rèn)為就是銅損，因?yàn)樽儔浩鞫蝹?cè)短路時(shí)一次側(cè)短路電壓Uk很小，在鐵心中產(chǎn)生的有功損耗可略去不計(jì)。因此，變壓器的有功功率損耗為（2-39）或（2-40）（2-41）(2-42)式中Uk％為變壓器短路電壓占額定電壓的百分值。因此，變壓器的無(wú)功損耗為（2-43）或（2-44）第30頁(yè)/共44頁(yè)

以上式（2-39）～式（2-44）中的ΔP0

、ΔPk、I0％和Uk％（或UZ％）等均可從有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本中查得。附錄表8列出10kV級(jí)S9和SC9系列電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，供參考。在負(fù)荷計(jì)算中，對(duì)S9、SC9等新系列低損耗電力變壓器，可按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算[文獻(xiàn)18、26]：有功功率損耗（2-45）無(wú)功功率損耗（2-46）

二.工廠供電系統(tǒng)的電能損耗工廠供電系統(tǒng)中的線路和變壓器由于常年持續(xù)運(yùn)行，其電能損耗相當(dāng)可觀，直接關(guān)系到供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。作為供電人員，應(yīng)設(shè)法降低供電系統(tǒng)的電能損耗。

(一).線路的電能損耗線路上全年的電能損耗ΔWa可按下式計(jì)算（2-47）式中I30為通過(guò)線路的計(jì)算電流；RWL為線路每相的電阻；

為年最大負(fù)荷損耗小時(shí)。年最大負(fù)荷損耗小時(shí)

是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中的元件（含線路）持續(xù)通過(guò)計(jì)算電流I30所產(chǎn)生的電能損耗，恰好等于實(shí)際負(fù)荷電流全年在元件（含線路）上產(chǎn)生的電能損耗。年最大負(fù)荷損耗小時(shí)

與年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax有一定的關(guān)系，如下所述。由式（2-3）和式（2-5）可得下列關(guān)系

在，且線路電壓不變時(shí)，，，因此故第31頁(yè)/共44頁(yè)(二).變壓器的電能損耗變壓器的電能損耗包括兩部分：

(1).變壓器鐵損ΔPFe引起的電能損耗只要外施電壓和頻率不變，它就是固定不變的。ΔPFe近似地等于其空載損耗ΔP0，因此其全年電能損耗為

(2).變壓器銅損ΔPCu引起的電能損耗，它與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比，即與變壓器負(fù)荷率β的平方成正比。而ΔPCu近似地等于其短路損耗ΔPk，因此其全年電能損耗為

式中τ為變壓器的年最大負(fù)荷損耗小時(shí)，查圖2-11曲線。由此可得變壓器全年的電能損耗為圖2-11τ-Tmax關(guān)系曲線

因此全年電能損耗為（2-48）由式（2-47）和式（2-48）可得τ與Tmax的關(guān)系式（在時(shí)）為（2-49）不同下的τ-Tmax關(guān)系曲線，如圖2-11所示。如果已知Tmax和時(shí)，即可由曲線查得τ。（2-51）（2-50）（2-52）第32頁(yè)/共44頁(yè)式中P為功率表測(cè)出的三相功率（kW）；U為電壓表測(cè)出的線電壓（kV）；I為電流表測(cè)出的電流（A）。

其他計(jì)算負(fù)荷Q30、S30和I30的計(jì)算，與上述需要系數(shù)法相同。二.工廠的功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

(一).工廠的功率因數(shù)

1.瞬時(shí)功率因數(shù)它可由功率因數(shù)表直接測(cè)量，亦可由功率表、電壓表和電流表間接測(cè)量，再按下式求出

各類(lèi)工廠的單位產(chǎn)品耗電量可由有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)或根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定。在求出年需電量Wα后，將它除以工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax，就可求出工廠的有功計(jì)算負(fù)荷

附錄表2列出部分工廠的需要系數(shù)值，供參考。全廠的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流，則按式（2-11）～式（2-13）計(jì)算。

(三).按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷將工廠年產(chǎn)量A乘上單位產(chǎn)品耗電量

，就可得到工廠全年的需電量第五節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷與年耗電量

一.工廠計(jì)算負(fù)荷的確定工廠計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線及其一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，也是計(jì)算工廠功率因數(shù)和工廠需電容量的基本依據(jù)。確定工廠計(jì)算負(fù)荷的方法很多，可按具體情況選用。

(一).按逐級(jí)計(jì)算法確定工廠計(jì)算負(fù)荷如前面圖2-9所示，工廠的計(jì)算負(fù)荷