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某工厂电力负荷计算示例

2.1 负荷计算

计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以至发生事故。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。

目前负荷计算常用需要系数法、二项式法和利用系数法、利用各种用电指目标负荷计算方法。前两种方法在国内各电气设计单位的使用最为普遍。

1.需要系数法

适用范围：当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。组成需要系数的同时系数和负荷系数都是平均的概念，若一个用电设备组中设备容量相差过于悬殊，大容量设备的投入对计算负荷投入时的实际情况不符，出现不理想的结果。

2.二项式法

当用电设备台数较少、有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于采用。

3.利用系数法

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通过平均负荷来求计算负荷，计算依据是概率论和数理统计，但计算过程较为复杂。

4.利用各种用电指目标负荷计算方法

适用于在工厂的初步设计中估算符合、在各类建筑的初步设计中估算照明负荷用。

根据计算法的特点和适用范围我们选取需要系数法来计算负荷。 按需要系数法确定计算负荷的公式 有功（kW）

Pc= Kd·Pe Qc= Pc·tanφ Sc= Ic=

（2-1） （2-2）

无功（kvar） 视在（kVA） 电流 （A） 式中

（2-3） （2-4）

Kd—— 该用电设备组的需用系数；

Pe—— 该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备容量（kW）； Pc Qc Sc—— 该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷（kW kvar kVA）； U—— 额定电压（kW）;

tanφ —— 与运行功率因数角相对应的正切值； Ic——该用电设备组的计算电流（A）; 1.染车间动力（AP103B） Pc= Kd·Pe= 67.5×0.75= 50.6kW

Qc= Pc·tan(arccosφ) = 50.6×tan(arccos0.8) = 38.0 kvar Sc= = 63.3 kVA

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2.预缩力烘干机（AP104E） Pc= Kd·Pe= 50×0.7= 35.0kW

Qc= Pc·tan(arccosφ) = 35.0×tan(arccos0.8) = 26.3 kvar Sc= = 43.8 kVA

3.树脂定型机（AP104J） Pc= Kd·Pe= 150×0.7= 105.0kW

Qc= Pc·tan(arccosφ) = 105.0×tan(arccos0.8) = 78.8 kvar Sc= = 131.3 kVA 4.车间照明（AL105C1） Pc= Kd·Pe= 7.77×0.9= 7.0kW

Qc= Pc·tan(arccosφ) = 7.0×tan(arccos0.6) = 9.3 kvar Sc= = 11.7 kVA

5.车间检修电源（AP105E2） Pc= Kd·Pe= 30×0.65= 19.5kW

Qc= Pc·tan(arccosφ) = 19.5×tan(arccos0.8) = 14.6 kvar Sc= = 24.4 kVA

其余计算类似，最后得出整厂的Pc Qc Sc Pc= 0.55×694.9 = 382.2 kW Qc= 0.55×564.1 = 310.3 kvar Sc= = 492.3 kVA 式中 0.55——同时系数；

因为cosφ = Pc/Sc= 382.2/492.3= 0.776<0.92

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功率因数小于0.92的规定值，故应该进行无功补偿。

企业生产用耗电设备多为感性负荷，除由电源取用有功功率之外，还有大量无功功率由电源到负荷往返交换，导致功率因素降低，从而造成下述不利影响。

1.引起线路电流增大，使供配电设备的容量不能充分利用，降低了供电能力； 2.电流增大，使设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加； 3.线路电压损失增大，影响负荷端的电压质量；

综上所述，无功功率对电源以及企业供配电系统都有不良的影响，从节约电能、改善变配电设备利用情况和提高电能质量等方面考虑，都必须设法减少负荷无功功率带来的不利影响。

提高功率因素一般可以采取两方面措施，一是提高用电设备的自然功率因素，二是采取人工补偿的方式。人工补偿的方式有两种，一是采用同步电机补偿，二是采用并联电容的补偿。我们采用的是并联电容的补偿方式。它是目前供配电系统中普遍采用的一种无功补偿方式，具有功率损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容的损坏不影响整体使用的特点。

补偿前：

Pc= 382.2 kW Qc=310.3 kvar Sc= 492.3 kVA Cosφ1 = 0.776 tanφ1= 0.813 补偿后要达到：

Cosφ2 = 0.92 tanφ2= 0.426 根据公式 Q= Pc×( tanφ1－tanφ2 )

（2-5）

Q = 382.2×（0.813－0.426）=147.9 kvar

考虑到以后设备的增加以及电容器的枯竭，以及所选取的电容器的型号等因素，将电力电容器设置在低压母线上来补偿母线前面的变压器，并且电容器采用三角形接法，型号为BCJM-15。根据型号的容量，选取BCJM-15 kvar×12，得Q = 180 kvar

补偿后

Pc= 382.2 kW Qc=130.3 kvar Sc= 403.8 kVA cosφ = Pc/Sc= 382.2/403.8= 0.947 考虑变压器的损耗

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P= 0.01 S Q= 0.05 S

(2-6) (2-7)

P= 4.04 kW Q= 20.2 kvar 最终计算负荷为: ΣPc= Pc + P= 386.2 kW ΣQc= Qc + Q= 150.5 kvar

2（ΣQc）ΣSc= (ΣPc)2= 414.5 kVA

Cosφ =ΣPc /ΣSc= 386.2/414.5= 0.932

根据上述计算得出某工厂计算负荷表如下图

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