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工厂用电负荷计算方法

【工厂用电负荷计算方法】工厂用电负荷计算方法
一、电动机回路尖峰电流计算
在电气设备运行中 ， 由于电动机的起动、电压波动等诸方面的因素会出现短时间的比计算电流大几倍的电流,这种电流称为尖峰电流 ， 其持续时间一般为1~2 s 。电动机起动电流一般是其额定电流的4~7倍 ， 一旦起动完成 ， 电动机立即恢复到正常的额定电流 。由于此负荷存在的时间较短 ， 一般不计入正常的负荷计算 。尖峰电流是选择熔断器、整定自动空气开关、整定继电保护装置以及计算电压波动时的重要依据 。
(1) 单台设备尖峰电流的计算
对于只接单台电动机或电焊机的支线 ， 其尖峰电流就是其启动电流 ， 即
I pk =I st =K st I N
式中 ， IN为用电设备的额定电流；Ist为用电设备的启动电流；Kst为用电设备的启动电流倍数 。
(2) 多台设备尖峰电流的计算对接有多台电动机的配电线路 ， 其尖峰电流
可按下式确定：
I pk =I 30 +(I st -I N ) max
二、工厂计算负荷的确定
为了合理选择工厂变电所各种主要电气设备的规格型号 ， 以及向供电部门提出用电容量申请 ， 必须确定工厂总的计算负荷S 30 和I 30。在前述的内容中 ， 已经用需要系数法确定了低压干线或车间低压母线的计算负荷 ， 但要确定全厂的计算负荷 ， 还要考虑线路和变压器的功率损耗 。下面分别讨论线路和变压器功率损耗的计算方法 。
（1）供电系统的功率损耗
① 线路功率损耗的计算
供电线路的三相有功功率损耗和三相无功功率损耗分别为
ΔP WL =3I 2 30 R WL ×10 -3 (kW)
ΔQ WL =3I 2 30 X WL ×10 -3 (kvar)
② 电力变压器的功率损耗
A 有功功率损耗
变压器的有功功率损耗主要由铁损(可近似认为是空载损耗ΔP 0 )和铜损(可近似认为是短路损耗ΔP K )构成 。其中ΔP 0 与负荷大小无关,ΔP K 与负荷电流(或功率)的平方成正比 。所以 ， 变压器的有功功率损耗为
ΔP T ≈ΔP 0 +ΔP K (S 30 /S N ) 2
令β=S 30 /S N  ， 则
ΔP T ≈ΔP 0 +β 2 ΔP K
B 无功功率损耗
变压器的无功功率损耗主要由空载无功功率损耗ΔQ 0 和负载无功功率损耗ΔQ N 两部分构成 。其中ΔQ 0 只与绕组电压有关 ， 与负荷无关；ΔQ N则与负荷电流(或功率)的平方成正比 ， 即
ΔQ 0 ≈S N I 0 %/100
ΔQ N ≈S N U K %/100
所以 ， 变压器的无功功率损耗为
ΔQ T ≈ΔQ 0 +ΔQ N (S 30 /S N ) 2
≈S N [I 0 %/100+U K %/100(S 30 /S N ) 2 ]
或ΔQ T ≈S N (I 0 %/100+U K %/100β 2 )
上述各式中的ΔP 0 、ΔP K 、I 0 %和U K %(或U Z %)等都可以从产品样本上查得 。
在工程设计中 ， 变压器的有功损耗和无功损耗也可以用下式估算 。
对普通变压器:ΔP T ≈0.02S 30
ΔQ T ≈0.08S 30
对低损耗变压器:ΔP T ≈0.015S 30
ΔQ T ≈0.06S 30
（2）无功功率的补偿
功率因数cosυ值的大小反应了用电设备在消耗了一定数量有功功率的同时向供电系统取用无功功率的多少 ， 功率因数高(如cosυ=0.9)则取用的无功功率小 ， 功率因数低(如cosυ=0.5)则取用的无功功率大 。
功率因数过低对供电系统是很不利的 ， 它使供电设备(如变压器、输电线路等)电能损耗增加 ， 供电电网的电压损失加大 ， 同时也降低了供电设备的供电能力
① 工厂的功率因数及其计算
A 瞬时功率因数
功率因数随着负荷性质、大小的变化和电压波动而不断变化着 。功率因数的瞬时值称为瞬时功率因数 ， 瞬时功率因数由功率因数表直接读出 ， 也可以用瞬间测取的有功功率表、电流表、电压表的读数计算得到 。
瞬时功率因数只是用来了解和分析用电设备在生产过程中无功功率的变化情况 ， 以便采取相应的补偿对策
B 平均功率因数
平均功率因数是指某一规定的时间(如一个月)内功率因数的平均值 ， 即
平均功率因数是电力部门每月向企业收取电费时作为调整收费标准的依据 。
C 最大负荷时功率因数
依据最大负荷P max (即计算负荷P 30 )所确定的功率因数 ， 称为最大负荷时的功率因数 ， 即
cosυ=P 30 /S 30
凡未装任何补偿设备时的功率因数称为自然功率因数 ， 装设人工补偿后的功率因数称为补偿后功率因数 。
② 无功补偿容量的确定
我国有关规程规定 ， 对于高压供电的工厂 ， 最大负荷功率因数应为cosυ≥0.9 ， 而对于其他工厂 ， cosυ≥0.85 。一般工厂的自然功率因数往往低
于这个数值 ， 这是因为在工厂中感性负荷占的比重较大 ， 如大量使用感应电动机、变压器、电焊机、线路仪表等 。如何提高功率因数几乎是每一个工厂都面临的问题 。
提高功率因数通常有两个途径 ， 优先采用提高自然功率因数 ， 即提高电动机、变压器等设备的负荷率 ， 或是降低用电设备消耗的无功功率 。但自然功率因数的提高往往有限 ， 一般还需采用人工补偿装置来提高功率因数 。无功补偿装置可选择同步电动机或并联电容器等 。





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