工厂供配电的负荷计算.

ʌ项目介绍ɔ某新建机械厂，初步设计其供配电系统电气部分，设计内容包括：选择高压配电所位置㊁配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，车间变压器台数和容量㊁形式的确定，变配电所主接线方式的选择，高压配电线路接线方式的选择，高低压配电线路及导线截面积选择，短路计算和开关设备的选择，继电保护的整定计算，防雷保护与接地装置设计等㊂主要基础资料如下：1.负荷情况该机械厂主要生产长尾夹㊁牛头夹㊁圆形弹簧夹㊁山形弹簧夹㊁磁力夹㊁板夹㊁各式塑料夹㊁回形针㊁起钉器㊁书圈㊁磁力钩㊁书立等系列产品，设有模具车间㊁冲件车间㊁热处理车间㊁电泳车间㊁喷涂车间㊁发黑车间㊁电镀车间和包装车间㊂该厂大部分车间为三班制，年最大有功负荷利用小时数为5000h㊂车间负荷情况见表6-1㊂表6-1㊀车间负荷情况编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数1模具车间4400.350.652冲件车间5500.500.703热处理车间6800.550.754电泳车间2800.400.755喷涂车间3200.500.756发黑车间2500.550.757电镀车间2400.500.708包装车间1100.750.809综合楼1600.750.902.供电电源情况按照该厂与当地电业部门签订的供用电协议规定，可从某35V/10kV地区变电站取得工作电源㊂该35V/10kV地区变距离本厂约为1km，10kV母线短路数据：S（3）k.max=340MVA㊁S（3）k.min=180MVA㊂要求该厂：①过电流保护整定时间不大于1.0s；②在工厂10kV电源侧进行电能计量；③功率因数应不低于0.92㊂3.工厂自然条件年最高气温为39ħ，年平均气温为23ħ，年最低气温为-5ħ，年最热月平均最高气温㊃261㊃为33ħ，年最热月平均气温为26ħ，年最热月地下0.8m处平均温度为25ħ㊂主导风向为南风，年雷暴日数为52㊂平均海拔为22m，地层以砂黏土为主㊂4.电费制度按两部电价制交纳电费，基本电价为20元/（kVA㊃月），电度电价为0.5元/kWh㊂ʌ项目目标ɔ专业能力目标掌握高压配电网的接线方式及接线特点方法能力目标理解工业企业供配电线路的结构形式并根据负荷等级选择电气主接线社会能力目标能根据企业实际情况设计电气主接线ʌ主要任务ɔ任务工作内容计划时间完成情况1工厂电力线路及接线方式的选择2工厂电力线路结构及敷设3导线和电缆的选择及计算4工厂电力线路电气安装图的绘制5工厂电力线路的运行与维护任务1　工厂电力线路及接线方式的选择ʌ任务导读ɔ工厂各配电系统，包括总降压变电所㊁配电所㊁车间变电所和高压用电设备以及主接线方式㊂当然，有的供配电系统的组成不一定全部包括以上几个，是否需要总降压变电所，是否建配电所，取决于工厂和电源间的距离㊁工厂的总负荷及其在各车间的分布，以及变电所间的相对位置，厂区内的配电方式和本地区电网的供电条件等㊂如果上述组成都是需要的，在工厂内部的供电系统也可能有各种组合方案，组合方案的变化必然会影响到投资费用和运行费用的变化㊂因此，进行不同的方案设计，选择合适的主接线方式，进行经济技术比较，得出可靠㊁合理㊁经济的方案㊂ʌ任务目标ɔ1.掌握工厂配电系统的接线方式及其特点㊂2.掌握车间低压放射式网络的接线方式㊂ʌ任务分析ɔ工厂电力线路按电压高低分为高压配电网络和低压配电网络㊂高压配电网络的作用是从总降压变电所向各车间变电所或高压用电设备供配电，低压配电网的作用是从车间变电所向各用电设备供配电，直观地表示了变配电所的结构特点㊁运行性能㊁使用电气设备的多少及前后安排等，对变配电所安全运行㊁电气设备选择㊁配电装置布置和电能质量都起着决定性的作用㊂ʌ知识准备ɔ工业企业供电网络包括厂区高压配电网络与车间低压配电网络两部分㊂高压配电网络指㊃361㊃从总降压变电所至各车间变电所或高压用电设备之间的6 10kV 高压配电系统；低压配电网络指从车间变电所至各低压用电设备的380V /220V 低压配电系统㊂选择接线方式主要考虑以下因素：1）供电的可靠性㊂2）有色金属消耗量㊂3）基建投资㊂4）线路的电能损失和电压损失㊂5）是否便于运行㊂6）是否有利于将来发展等㊂一㊁工厂配电系统接线方式工厂配电系统的基本接线方式有三种：放射式㊁树干式和环式㊂各工厂供电系统采用哪种接线方式，要根据负荷对供电可靠性的要求㊁投资大小㊁运行维护方便及长远规划等原则分析确定㊂1.放射式线路放射式线路又分为单回路放射式线路㊁双回路放射式线路和具有公共备用线路的放射式线路㊂单回路放射式线路是由工厂总变配电所6 10kV 母线上每一条回路直接向车间变配电所或高压设备供电，沿线不再接其他负荷㊂它的优点是线路敷设㊁保护装置简单，操作维护方便，易于实现自动化；缺点是从总变配电所出线较多，高压设备多，投资较大㊂特别是在任一线路上发生故障或检修时，该线路就要停电，因而供电可靠性不高，一般用于三级负荷图6-1㊀单回路放射式线路和部分次要的二级负荷供电，如图6-1所示㊂双回路放射式线路是对任一变配电所采用双回路线路供电的方式㊂其中，图6-2a 是单电源供电，图6-2b 是双电源供电㊂在双回路放射式线路中，当其中一条回路发生故障或检修时，可由另一条回路给全部负荷继续供电，提高了供电的可靠性，可用于二级负荷供电㊂但所需高压设备较多，投资也较大㊂图6-2㊀双回路放射式线路a）单电源供电㊀b）双电源供电㊃461㊃当采用如图6-3所示的具有公共备用线路的放射式线路供电时，如果任一回路线路发生故障时，只需经过短时的 倒闸操作 后，可由备用干线继续供电㊂这种线路供电可靠性较高，可适用于各级负荷供电㊂图6-3㊀具有公共备用线路的放射式线路图6-4㊀直接连接树干式线路2.树干式线路树干式线路是指线路分布像树干一样，既有主干，也有分支㊂它可分为直接连接树干式和串联型树干式两种形式㊂直接连接树干式线路如图6-4所示㊂从总变配电所引出的每路高压干线在厂区内沿车间厂房或道路敷设，每个车间变配电所或高压设备直接从干线上接出分支供电㊂这种线路的优点是配电设备少㊁投资小；缺点是干线发生故障或检修时会造成大面积停电；因而分支数目限制在5个以内，其供电可靠性差，只适用于三级负荷㊂3.高压环式接线高压环式接线实际上是两端供电的树干式接线，如图6-5所示㊂两路树干式接线尾端连接起来就构成了环式接线㊂这种接线方式运行灵活，供电可靠性高，线路检修时可切换电源，故障时可切除故障线段，缩短停电时间，可供二㊁三级负荷，在现代化城市电网中应用较广泛㊂由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环式线路上发生故障时影响整个电网，因此，为了限制系统短路容量，简化继电保护，大多数环式线路采用 开环 运行方式，即环式线路中有一处开关是断开的㊂通常采用以负荷开关为主开关的高压环网柜作为配电设备㊂实际供配电系统的高压接线往往是几种接线方式的组合㊂究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，考虑对供电可靠性的要求，经技术经济综合比较后才能确定㊂一般来说，对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式接线，因为放射式接线的供电可靠性较高，便于运行管理，但放射式的投资较大㊂对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅㊃561㊃图6-5㊀高压环式接线区，可考虑采用树干式或环式配电㊂二㊁车间低压供电网络的接线方式1.低压放射式供电线路低压放射式供电线路如图6-6所示，其中图6-6a 为带集中负荷的一级放射式线路，图6-6b 为带分区集中负荷的两级放射式线路㊂放射式供电线路适用于车间负荷比较集中且负荷分布在车间不同方向㊁用电设备容量较大的条件下，如果车间有多台电动机传动的设备，虽然容量较小，亦可采用㊂它的特点是操作方便㊁灵活，任一干线故障时，不影响其他干线，但投资较大，施工复杂㊂图6-6㊀低压放射式供电线路a）一级放射式㊀b）两级放射式2.低压树干式供电线路低压树干式供电线路如图6-7所示㊂运行经验表明，只要施工质量符合要求，干线上分支点不超过5个时，这种供电方式是可靠的，且故障后容易恢复㊂它与放射式相比，可节省低压配电设备，缩短线路总长度，且施工简单㊂图6-8表示树干式供电线路的演变形式㊂图6-8a 为变压器 干线供电线路，广泛用于机械加工车间㊂当采用插接式母线时，它可以随工艺过程的改变任意移动用电设备而无需另外安装配电盘㊂图6-8b 为链环式供电线路，每条线路以串接3个配电箱为限；如果串接同一生产系统中的小容量电动机（不重要的用电设备），则以不超过5个为宜㊂3.低压混合式供电线路根据工业企业中的车间低压负荷分布特点，很少采用单一的放射式或树干式供电系统，一般多为混合式供电系统，如图6-9所示，车间内动力线路和照明线路应分开，以免相互影响㊂正常运行时，事故照明和工作照明同时投入以交流供电㊂当交流电发生故障时，则自动地将事故照明切换到蓄电池组或其他独立电源供电㊂对重要的用电设备，可以从两台分别运行的变压器低压母线分别引出线路交叉供电，或者在低压母线上装设自动投入装置，以保证㊃661㊃图6-7㊀低压树干式供电系统图6-8㊀低压树干式供电线路网络演变形式a）变压器干线式㊀b）链环式供电线路供电的可靠性㊂图6-9㊀低压混合式供电系统ʌ任务实施ɔ讨论ʌ项目介绍ɔ中某新建机械厂配电系统接线方式㊂姓名专业班级学号任务内容及名称1.任务实施目的2.任务完成时间：1学时3.任务实施内容及方法步骤4.分析结论指导教师评语（成绩）年㊀月㊀日㊃761㊃ʌ任务总结ɔ通过本任务的学习，让学生掌握放射式㊁树干式和环式三种工厂配电系统的基本接线方式的结构和特点，掌握低压放射式供电线路㊁低压树干式供电线路㊁低压混合式供电线路三种车间低压供电网络的接线方式的结构和特点㊂任务2　工厂电力线路结构及敷设ʌ任务导读ɔ工业企业电力线路有架空线路㊁电缆线路和车间线路㊂架空线路结构简单㊁成本低㊁易于检修及维护，因此被广泛采用，但采用架空线路时线路纵横交错，占地较大，影响厂区美化㊂电缆线路虽然具有成本高㊁投资大㊁维修不便等缺点，但是它具有运行可靠㊁可避免雷电危害和机械损伤㊁不卡地面㊁环境影响小㊁利于美化等优点，在现代化企业中应用越来越广泛㊂ʌ任务目标ɔ1.掌握工厂配电系统的接线方式及其特点㊂2.掌握车间低压放射式网络的接线方式㊂ʌ任务分析ɔ工业企业供配电线路经常采用的结构形式有三种：厂区架空线路㊁厂区电缆线路和车间户内配电线路㊂工厂企业内部电力线路按电压高低分为高压配电网络和低压配电网络㊂高压配电网络的作用是从总降压变电所向各车间变电所或高压用电设备供配电，低压配电网的作用是从车间变电所向各用电设备供配电，直观地表示了变配电所的结构特点㊁运行性能㊁使用电气设备的多少及前后安排等，对变配电所安全运行㊁电气设备选择㊁配电装置布置和电能质量都起着决定性作用㊂ʌ知识准备ɔ在工业企业中电能的输送和分配，是通过供配电线路实现的㊂工业企业内部供配电网络尽管供电半径小，但负荷类型多，操作频繁，厂房环境复杂（高温㊁多粉尘以及与管道㊁轨道交错等），配电线路总长通常超过企业受电线路，且具有不同于区域电力网的特点㊂工业企业供配电线路经常采用的结构形式有三种：厂区架空线路㊁厂区电缆线路和车间户内配电线路㊂一㊁厂区架空线路架空线路的优点是成本低㊁投资少㊁施工快㊁维护检修方便，易于发现和排除故障等；它的缺点是易受外界条件（雷雨㊁风雪及工业粉尘㊁气体等）影响，受厂区建筑布局限制，不能普遍采用㊂但由于架空线路比电缆线路节省1/2 4/5的投资，因此在工业企业中凡有可能都优先采用架空线㊂架空线路由导线㊁杆塔（包括横担）㊁绝缘子和金具构成㊂1.导线架空线路所采用的主要导电材料是铜绞线㊁铝绞线和钢芯铝绞线㊂铜绞线是较好的导电㊃861㊃材料，它具有较好的电导率[γ=53mS/m（1mS/m=1m/Ω㊃mm2）]，机械强度高，抗拉强度大（σ=380MPa）㊂铝绞线的电导率较小（γ=32mS/m），抗拉强度也低（σ=160MPa）㊂但铝的资源比铜丰富，因此应尽量采用铝绞线㊂为了弥补铝绞线机械强度低的不足，在高压大档距的架空线路上，可以采用钢芯铝绞线㊂各电压级的电力网输送容量与距离都有一定的范围，例如，0.38kV电压级的输送功率为100kW以下，输送距离不超过0.6km；10kV电压级的输送功率为200 2000kW，输送距离为6 22km；35kV电压级的输送功率为2000 10000kW，输送距离为20 50km㊂导线敷设应保持相互足够距离，在风吹摇摆下仍能可靠绝缘㊂线间距离与线路电压㊁线路档距有关，并考虑所在地区的气候区类别，具体可查阅有关资料㊂架空线的档距指相邻两电杆的距离㊂不同电压架空线路的档距是不同的，如35kV一般为150m以上，6 10kV为80 120m，380V为50 60m㊂架空线对地面㊁水面以及其他跨越物均应保持足够安全距离，并应按最大弧垂（导线下垂距离）校验㊂此外，架空线对房屋建筑物以及与其他线路交叉时的最小距离也有要求，具体可查规程㊂2.杆塔及绝缘子架空线杆塔按材质划分，有木杆㊁水泥杆㊁铁塔三种，工业企业中常用水泥杆㊂杆塔从作用上可划分为六种形式，见表6-2，其应用示例如图6-10所示㊂表6-2㊀各种类型电杆的区别杆型用㊀途杆顶结构有无拉线直线杆㊀支持导线㊁绝缘子㊁金具等重量，承受侧面的风力；占全部电杆数的80%以上㊀单杆㊁针式绝缘子或悬式绝缘子或陶瓷担㊀无拉线有拉线的直线杆㊀除一般直线杆用途外，尚有用于防止大范围歪杆和不太重要的交叉跨越处㊀同直线杆，悬式绝缘子用固定式线夹㊀有侧面拉线或顺档拉线轻乘杆㊀能承受部分导线断线的拉力，用在跨越和交叉处（10kV及以下线路，不考虑断线）㊀负担要加强，采用双绝缘子或双陶瓷担固定㊀有拉线转角杆㊀用在线路转角处，承受两侧导线的合力㊀转角在30ʎ，可采用双担双针式绝缘子；45ʎ以上的采用悬式绝缘子㊁耐张线夹，6kV以下可采用蝶式绝缘子㊀有与导线反向拉线机反合力方向的拉线耐张杆㊀能承受一侧导线的拉力，用于限制断线事故影响范围和架线时紧张终端杆㊀承受全部导线的拉力，用于线路的首段或终端㊀双担悬式绝缘子㊁耐张线夹或蝶式绝缘子㊀有四面拉线㊀有与导线反向的拉线分支杆㊀用于10kV及以下由干线外分支线处，向一侧分支的为丁字形；向两侧分支的为十字形㊀上㊁下层分别由两种杆型构成，如丁字形上层不限，下层为终端等㊀根据需要加拉线㊃961㊃图6-10㊀各种杆塔应用地点及其用途各种电杆上的横担，目前多用70mmˑ70mmˑ6mm角钢制成，并根据线路电压以及杆线类型决定其长度㊂如10kV线路直线杆横担长为2.3 2.4m，低压横担长为1.5 1.7m㊂10kV大档距耐张杆，如果用双杆组成的Ⅱ型杆，则应用两根4m长的铁横担，夹固于两根电杆上㊂高压线路上常用的横担形式及支撑种类如图6-11和图6-12所示㊂图6-11㊀高压线路中常用的横担形式a）丁字形㊀b）叉股形㊀c）之字形㊀d）弓箭形图6-12㊀支撑种类a）扁形支撑㊀b）圆铁支撑㊀c）三角铁元宝支撑敷设导线用的瓷绝缘子，常用以下几种：1）1kV以下的线路，用PD-1㊁PD1-1型低压针式瓷绝缘子㊂㊃071㊃2）6 10kV线路，用P-6㊁P-10M型高压针式瓷绝缘子㊂3）10 35kV线路，用P-15M㊁P-35M型针式瓷绝缘子㊂4）35kV以上的线路，用X-4.5悬式瓷绝缘子串㊂各种瓷绝缘子外形如图6-13所示㊂图6-13㊀各种瓷绝缘子的外形图a）低压针式㊀b）高压针式㊀c）悬式3.架空线路设计架空线路设计内容包括确定路径㊁选定杆位㊁选择导线㊁确定杆型㊁绘制图样㊁开列清单和做出预算等项工作㊂路径的选择应力求线路最短，并尽可能避免交叉跨越，避开污秽环境㊂选定杆位时，首先确定首端㊁末端电杆及转角杆位置，并在它们之间按适当档距确定中间位置㊂若线路跨越范围内有遮挡物时，应保证足够的对地距离㊂总之，应设法使线路与跨越物保持尽可能大的距离㊂确定杆高，以规程要求的导线对地距离为基础，加上最高温度时的弧垂，得到横担对地高度，再加横担至杆顶的距离，便得到电杆在地面上部分的长度㊂电杆埋深约占电杆总高长度的1/6，按此比例求得电杆总长㊂目前常用的离心式钢筋混凝土圆杆有下列几种规格，可根据需要选用㊂1）拔梢整杆：梢径ϕ150mm，杆长分7m㊁8m㊁9m㊁10m等几种；梢径ϕ190mm，杆长分10m㊁11m㊁12m㊁15m等几种㊂2）分段梢杆：上段梢径ϕ190mm，段长分6m㊁9m等几种；下段梢径ϕ310mm，段长分6m㊁9m等几种㊂3）等径杆：上段直径ϕ300mm，段长分6m㊁9m等几种；下段直径：ϕ300mm，段长分6m㊁9m等几种㊂二㊁厂区电缆线路电缆线路虽然成本高㊁投资大，但它不受外界影响，运行可靠，在有腐蚀性气体和易燃㊁易爆的场所应用，尤为适宜㊂㊃171㊃1.电缆的选用工业企业常用电缆，依其绝缘材料的不同，大致可分为油浸纸绝缘和塑料绝缘两大类㊂油浸纸绝缘电力电缆耐压高㊁载流大㊁寿命长，目前应用广泛㊂但不能用于高低差距大的场合，以防浸渍的油下流㊂塑料绝缘电力电缆，以聚氯乙烯或交联聚乙烯为绝缘，并以聚氯乙烯制护套，能够节省大量铝或铅，而且重量轻㊁抗腐蚀，敷设时高低差距不受限制㊂但它耐压较低（聚氯乙烯绝缘可在6kV，利用交联聚乙烯作绝缘的电缆已有35kV产品），寿命稍短㊂此外，尚有橡胶绝缘电缆，与塑料绝缘电缆类似㊂电缆从防护外界损伤的角度，可分为铠装与无铠装两类㊂铠装能保护电缆免受机械外力损伤，其中钢带铠装能承受机械外力，但不能承受拉力；细钢丝铠装除能承受机械外力外，还可承受相当拉力，而粗钢丝铠装则可承受更大拉力㊂油浸纸绝缘电力电缆的最外层常以浸有沥青的黄麻保护，称为 外被层 ㊂在电缆埋地敷设时，它能抗腐蚀，起保护电缆作用㊂但因其易燃，室内敷设时应选用无外被层的 裸 电缆，以防火灾㊂此外，电缆外护层尚可加有聚乙烯塑料护套（如防腐型电缆）㊂在电缆型号中以不同的数字组合表示外护层的特点：若型号中有 0 表示无防护层； 1 表示麻被护层； 2 表示具有双钢带铠装； 3 表示细钢丝铠装； 5 表示粗钢丝铠装㊂例如，ZLL-30即纸绝缘铝芯护套裸细圆钢丝铠装电缆㊂根据上述电缆本身所具有的结构特点，选择电缆型号的主要原则是：1）电缆的额定电压应大于或等于所在网络的额定电压，电缆的最高工作电压不得超过其额定电压的1.15%㊂2）电力电缆应尽量采用铝芯，只有需要移动时或在振动剧烈的场所才用铜芯电缆㊂3）敷设在电缆构筑物内的电缆宜用裸铠装电缆㊁裸铝（铅）包电缆或塑料护套电缆㊂4）直接埋地敷设的电缆应选用有外被层的铠装电缆，在无机械损伤可能的场所，也可采用聚氯乙烯护套或（铅）包麻被电缆㊂5）周围有腐蚀性介质的场所，应视介质情况，分别采用不同的电缆护套㊂在有腐蚀性的土壤中，一般不采用电缆直埋，否则应采用有特殊防腐层的防腐型电缆㊂6）垂直敷设及高低差距较大时，应选用不滴流电缆或全塑电缆㊂7）移动式机械应选用重型橡套电缆（如YHC型）；用于连接变压器气体继电器㊁温度表的线路，应选用船用橡胶绝缘耐油橡套电缆（CHY型）等有耐油能力的电缆㊂2.电缆的敷设电缆的敷设方式如图6-14所示㊂其中电缆隧道敷设方式（见图6-14a）虽然对电缆的敷设㊁维护都很方便，但投资高，除电缆并行根数很多以外一般很少采用；电缆排管敷设方法（见图6-14f）因为施工㊁检修困难，且散热差，除非在狭窄地段或与道路交叉处，一般也很少采用；悬挂在电缆吊架顶棚的电缆明敷（见图6-14d）主要用在车间内部，而当楼板下电缆很多时，可设电缆夹层敷设㊂通常在工业企业中广泛采用的电缆敷设方式，主要是直接埋地（见图6-14g）与电缆沟两种㊂电缆沟敷设，具有投资省㊁占地少㊁走向灵活且能容纳很多电缆的特点，但检修维护不甚方便㊂电缆沟又可分为户内电缆沟（见图6-14b）㊁户外电缆沟（见图6-14c）和厂区电缆沟（见图6-14e）三种㊂电缆均沿沟壁支架敷设㊂电缆直埋地下敷设施工简单，电缆散热好，但检修十分困难㊂由于它节省投资，除了并行根数太多或土壤中含酸碱物等场合外，厂区电缆经常是直埋敷设的㊂电缆敷设还应注意以下几点：1）油浸纸绝缘电缆的弯曲半径不得小于其外径的15倍，以免绝缘被撕裂㊂2）直埋电缆埋深不应小于0.7m，四周应以细沙或软土埋设；电缆与建筑物最小距离不应小于0.6m㊂3）高压电缆与各种管道净距离应不小于0.5m，否则应穿管保护；与热力管的净距应不小于2m，否则应加隔热层，与各种管道交叉或与铁路㊁公路交叉处，应穿管保护㊂4）电缆排管或电缆保护管的内径不应小于电缆外径的1.5倍㊂5）电缆金属外皮及金属电缆支架均应可靠接地㊂图6-14㊀电缆各种敷设方式构筑物的结构图a）电缆隧道㊀b）户内电缆暗沟㊀c）户外电缆暗沟d）电缆吊架㊀e）厂区电缆暗沟㊀f）电缆排管㊀g）电缆直埋壕沟三㊁车间低压线路车间低压线路有多种敷设方式，典型位置如图6-15所示㊂如果环境条件允许，以采用裸导线或绝缘线沿屋架㊁楼板㊁梁架㊁柱子或墙壁明敷设较为简便经济㊂可以用瓷夹或瓷绝缘子固定，也可用钢索悬吊㊂如果周围含有腐蚀导线或破坏绝缘的气体或粉尘（如潮气㊁酸硼蒸气㊁多尘环境），导线应尽可能装在建筑物外墙上，而车间内的导线则应避免与对导线绝缘有影响的墙壁或天花板接触，可以采用支架㊁挂钩或钢索悬挂等明敷设或穿管敷设㊂如果周围环境既有腐蚀性介质又有发生火灾或爆炸的危险，则应采用导线穿管暗敷设的线路㊂穿管暗敷设既能防止外界机械损伤，又比较美观㊂。

一．概述电力负荷计算的目的是：（1）、计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。

（2）、计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据。

（3）、计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。

（4）、计算尖峰负荷，用于保护电气的整定计算和校验电动机的启动条件。

（5）、为电气设计提供技术依据。

二．工厂电力负荷的分级及设备容量的确定1.电力负荷的概念电力负荷又称为电力负载。

它有两重含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷的具体含义视具体情况而定。

2.负荷分级的相关规范：电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定。

符合下列情况之一时，应为一级负荷：（1）.中断供电将造成人身伤亡时。

（2）.中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。

例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

（3）另外，不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

3. 设备容量的确定（1）长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率。

ʌ项目导入ɔ某新建机械厂拟建设一个降压变电所，这就需要选择变压器，设计主接线，选择电气设备㊂而要完成上述工作就必须了解工厂负荷情况和供电电源情况㊂通过对工厂用电设备的分析，该厂的负荷统计资料见表2-1㊂我们如何确定三相设备组的计算负荷㊁单相设备组的计算负荷㊁车间的计算负荷㊁工厂总的负荷及总的用电量？表2-1㊀各车间参数和计算负荷用电单位编号用电单位名称负荷性质设备容量/kW需要系数功率因数1铸钢车间动力和照明15000.400.652铸铁车间动力和照明10000.400.703热处理车间动力和照明7500.600.704组装车间动力和照明10000.420.725机修车间动力和照明5000.250.606氧气站动力和照明6000.850.807乙炔站动力和照明900.740.908危险品仓库动力和照明100.910.909五金仓库动力和照明100.710.8810成品仓库动力和照明200.860.7911办公大楼动力和照明500.850.90ʌ项目目标ɔ专业能力目标电力负荷的计算能力，尖峰电流的计算能力方法能力目标资料整理与分析能力，理论知识运用能力社会能力目标培养学生分析问题㊁解决问题的能力和严谨的工作作风ʌ主要任务ɔ序号任务内容计划时间完成情况1工厂电力负荷与负荷曲线2三相用电设备组计算负荷的确定3单相用电设备组计算负荷的确定4工厂计算负荷及年耗电量的计算㊃42㊃任务1　工厂电力负荷与负荷曲线ʌ任务导读ɔ在 项目导入 的案例分析中，我们需要分析某机械厂的电力负荷情况，并确定其电力负荷等级，为变电所的设计提供依据㊂这就要求我们必须了解什么是电力负荷，如何描述电力负荷，与电力负荷相关的物理量有哪些㊂ʌ任务目标ɔ1.了解防爆电器厂的电力负荷，确定电力负荷等级㊂2.根据了解的电力负荷情况，正确估计工厂㊁车间㊁设备等的负荷曲线㊂ʌ任务分析ɔ通过查阅GB50052 2009‘供配电系统设计规范“‘工厂供电“‘电工基础“等相关资料都可以获取电力负荷分级㊁电力负荷曲线等相关知识，深入工厂查阅资料分析该机械厂的电力负荷情况，确定电力负荷等级，估计电力负荷曲线重要物理量㊂ʌ知识准备ɔ一㊁工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求电力负荷又称电力负载，有两种含义：一种是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷㊁一般负荷㊁动力负荷和照明负荷等；另一种是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）㊁重负荷（重载）㊁空负荷（空载）和满负荷（满载）等㊂电力负荷的具体含义视具体情况而定㊂（一）工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB50052 2009‘供配电系统设计规范“规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：（1）一级负荷㊀一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治㊁经济上造成重大损失者，如重大设备损坏㊁重大产品报废㊁用重要原料生产的产品大量报废㊁国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等㊂在一级负荷中，当中断供电将发生中毒㊁爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷㊂（2）二级负荷㊀二级负荷为中断供电将在政治㊁经济上造成较大损失者，如主要设备损坏㊁大量产品报废㊁连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复㊁重点企业大量减产等㊂（3）三级负荷㊀三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一㊁二级负荷者均属三级负荷㊂（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由于一级负荷属于重要负荷，如果中断供电造成的后果将十分严重，因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏㊂一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源㊂为保证对特别㊃52㊃重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统㊂常用的应急电源有：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门供电线路；③蓄电池；④干电池㊂2.二级负荷对供电电源的要求二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台，但这两台变压器不一定在同一变电所㊂在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电㊂只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上的专用架空线路供电㊂这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复㊂当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷㊂3.三级负荷对供电电源的要求由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求㊂二㊁工厂用电设备的工作制工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：（1）连续工作制设备㊀这类工作制设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机㊁水泵㊁空气压缩机㊁电动发电机组㊁电炉和照明灯等㊂机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的㊂（2）短时工作制设备㊀这类工作制设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）和控制闸门的电动机等㊂（3）断续周期工作制设备㊀这类工作制设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等㊂断续周期工作制设备，可用 负荷持续率 （又称暂载率）来表示其工作特征㊂负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比，用ε表示，即ˑ100%（2-1）ε=t Tˑ100%=t t+t式中，T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；t0为工作周期内的停歇时间㊂断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量）P N，是对应于某一标称负荷持续率εN 的㊂如果实际运行的负荷持续率εʂεN，则实际容量P e应按同一周期内等效发热条件进行换算㊂由于电流I通过电阻为R的设备在时间t内产生的热量为I2Rt，因此在设备产生相同热量的条件下，Iɖ1/t；而在同一电压下，设备容量PɖI；又由式（2-1）可知，同一周期T的负荷持续率εɖt㊂因此Pɖ1/ε，即设备容量与负荷持续率的二次方根成反比㊂由此可见，如果设备在εN下的容量为P N，则换算到实际ε下的容量P e为P e=P NεNε（2-2）㊃62㊃三㊁负荷曲线及有关物理量（一）负荷曲线的概念负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，它绘在直角坐标纸上㊂纵坐标表示负荷（有功或无功功率），横坐标表示对应的时间（一般以h为单位）㊂负荷曲线按负荷对象分，有工厂㊁车间或某类设备的负荷曲线；按负荷性质分，有有功负荷曲线和无功负荷曲线；按所表示的负荷变动时间分，有年的㊁月的㊁日的或工作班的负荷曲线㊂图2-1是一班制工厂的日有功负荷曲线，其中图2-1a是依点连成的负荷曲线，图2-1b 是依点绘成梯形的负荷曲线㊂为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便确定 半小时最大负荷 （将在后面介绍）㊂图2-1㊀日有功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线㊀b）依点绘成梯形的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2-2c所示㊂全年按8760h计㊂图2-2㊀年负荷持续时间曲线的绘制a）夏日负荷曲线㊀b）冬日负荷曲线㊀c）年负荷持续时间曲线上述年负荷曲线，根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲线（见图2-2a）和冬日负荷曲线（见图2-2b）来绘制㊂其夏日和冬日在全年中所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定㊂例如在我国北方，可近似地取夏日165天，冬日200天；而在我国南方，则可㊃72㊃近似地取夏日200天，冬日165天㊂假设绘制南方某厂的年负荷曲线（见图2-2c），其中P 1在年负荷曲线上所占的时间T 1=200（t 1+tᶄ1），P 2在年负荷曲线上所占的时间T 2=200t 2+165tᶄ2，其余类推㊂年负荷曲线的另一形式，是按全年每日的最大负荷（通常取每日的最大负荷半小时平图2-3㊀年每日最大负荷曲线均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图2-3所示㊂横坐标依次以全年12个月份的日期来分格㊂这种年最大负荷曲线，可以用来确定拥有多台电力变压器的工厂变电所在一年内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，提高供电系统的经济效益㊂从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况㊂通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并可以从中获得一些对设计和运行有用的资料㊂因此负荷曲线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说，都是很必要的㊂（二）与负荷曲线和负荷计算有关的物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷㊀年最大负荷P max 就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最图2-4㊀年最大负荷和年最大负荷利用小时大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现2 3次）消耗电能最大的半小时平均功率㊂因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P 30㊂（2）年最大负荷利用小时㊀年最大负荷利用小时T max 是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷P max （或P 30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，如图2-4所示㊂年最大负荷利用小时为T max =W a P max （2-3）式中，W a 为年实际消耗的电能量㊂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，与工厂的生产班制有明显的关系㊂例如一班制工厂，T max ʈ1800 3000h；两班制工厂，T max ʈ3500 4800h；三班制工厂，T max ʈ5000 7000h㊂2.平均负荷和负荷系数（1）平均负荷㊀平均负荷P av 就是电力负荷在一定时间t 内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t 内消耗的电能W t 除以时间t 的值，即P av =W t t （2-4）年平均负荷P av 的说明如图2-4所示㊂年平均负荷P av 的横线与纵横两坐标轴所包围的矩㊃82㊃ʌ任务总结ɔ通过本任务的学习，让学生理解电力负荷分级及有关概念，懂得如何描述车间㊁工厂的电力负荷情况，为后续知识的学习做铺垫㊂任务2　三相用电设备组计算负荷的确定ʌ任务导读ɔ某机械厂用电负荷统计过程中，车间内可能有三相用电设备，也可能有两相用电设备，例如，组装车间一线路上的用电设备见表2-2㊂我们如何确定车间的计算负荷呢？一般，分别确定三相设备组的计算负荷和单相设备组的计算负荷㊂表2-2㊀某机械厂组装车间线路上部分设备的负荷资料设备名称380V手动焊弧机220V电热箱接入相序AB BC CA A B C设备台数112211单台设备容量21kVA（ε=60%）17kVA（ε=100%）10.3kVA（ε=50%）3kW6kW 4.5kWʌ任务目标ɔ1.掌握按需求系数法和按照二项式法确定计算负荷的方法㊂2.确定机械厂各车间三相用电设备组的计算负荷㊂ʌ任务分析ɔ完成本任务要求学生理解计算负荷的概念，系数法和二项式法的基本公式及其含义，能够根据需要查阅计算负荷需要的基础数据，具备应用掌握的理论知识计算三相用电设备组计算负荷的能力㊂ʌ知识准备ɔ一㊁概述通过负荷的统计计算求出的㊁用来按发热条件选择供电系统中各元器件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）㊂根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值㊂从发热的角度看，截面积在16mm2及以上的导体，大约经30min（半小时）后可达到稳定温升值，因此计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（亦即年最大负荷P max）是基本相当的㊂所以，计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷㊂本来有功计算负荷可表示为P c，无功计算负荷可表示为Q c，计算电流可表示为I c，但考虑到 计算 的符号c容易与 电容 的符号C相混淆，因此大多数供电书籍都用半小时最大负荷P30来表示有功计算负荷，无功计算负荷㊁视在计算负荷和计算电流则分别表示为Q30㊁S30和I30㊂这样表示，也使计算负荷的概念更加明确㊂计算负荷是供电设计计算的基本依据㊂计算负荷确定得是否正确合理，直接影响电器和导线电缆的选择是否经济合理㊂我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法有需要㊃03㊃系数法和二项式法㊂需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，最为简便㊂二项式法的应用局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别较大的分支干线的计算负荷时，采用二项式法比需要系数法合理，且计算也比较简便㊂本书只介绍这两种计算方法㊂关于以概率论为理论基础而提出的用以取代二项式法的利用系数法，由于其计算比较繁复而未得到普遍应用，本书省略介绍㊂二㊁按需要系数法确定计算负荷（一）基本公式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 30，如图2-5所示㊂用电设备组的设备容量P e ，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量P N 之和，即P e =ðP N ㊂而设备的额定容量P N 是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）㊂但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为P 30=K ðK L ηe ηWL P e （2-8）式中，K ð为设备组同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；K L 为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；ηe 为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；ηWL 为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比㊂图2-5㊀用电设备组的计算负荷说明令式（2-8）中的K ðK L /（ηe ηWL ）=K d ，这里的K d 称为需要系数（demand coefficient）㊂由式（2-8）可知，需要系数的定义式为K d =P 30P e （2-9）即用电设备组的需要系数，为用电设备组的半小时最大负荷与其设备容量的比值㊂由此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P 30=K d P e （2-10）实际上，需要系数值不仅与用电设备组的工作性质㊁设备台数㊁设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际㊂㊃13㊃附表1列出工厂各种用电设备组的需要系数值，供参考㊂在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷：无功计算负荷为Q30=P30tanφ（2-11）式中，tanφ为对应于用电设备组cosφ的正切值㊂视在计算负荷为S30=P30cosφ（2-12）式中，cosφ为用电设备组的平均功率因数㊂计算电流为I30=S303UN （2-13）式中，U N为用电设备组的额定电压㊂如果只有一台三相电动机，则此电动机的计算电流就取其额定电流，即I30=I N=P N3U Nηcosφ（2-14）负荷计算中常用的单位：有功功率为 千瓦 （kW），无功功率为 千乏 （kvar），视在功率为 千伏安 （kVA），电流为 安 （A），电压为 千伏 （kV）㊂例2-1㊀已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW3台，4kW8台，3kW17台，1.5kW10台㊂试求其计算负荷㊂解：此机床组电动机的总容量为P e=7.5kWˑ3+4kWˑ8+3kWˑ17+1.5kWˑ10=120.5kW查附表1中 小批生产的金属冷加工机床电动机 项，得K d=0.12 0.16（取0.2），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此可求得：有功计算负荷为P30=0.2ˑ120.5kW=24.1kW无功计算负荷为Q30=24.1kWˑ1.73=41.7kvar视在计算负荷为S30=24.1kW0.5=48.2kVA计算电流为I30=48.2kVA3ˑ0.38kV=73.2A（二）设备容量的计算需要系数法基本公式P30=K d P e中的设备容量P e，不含备用设备的容量，而且要注意，此容量的计算与用电设备组的工作制有关㊂1.一般连续工作制和短时工作制的用电设备组容量计算其设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和㊂㊃23㊃2.断续周期工作制的设备容量计算其设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和㊂容量换算的公式如式（2-2）所示㊂断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，各自的换算要求如下：（1）电焊机组㊀要求容量统一换算到ε=100%，因此由式（2-2）可得换算后的设备容量为P e =P NεN ε100=S N cos φεN ε100即P e =P N εN =S N cos φεN （2-15）式中，P N ㊁S N 为电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视在功率）；εN 为与铭牌容量相对应的负荷持续率（计算中用小数）；ε100为其值等于100%的负荷持续率（计算中用1）；cos φ为铭牌规定的功率因数㊂（2）吊车电动机组㊀要求容量统一换算到ε=25%，因此由式（2-2）可得换算后的设备容量为P e =P N εN ε25=2P N εN （2-16）式中，P N 为吊车电动机的铭牌容量；εN 为与P N 对应的负荷持续率（计算中用小数）；ε25为其值等于25%的负荷持续率（计算中用0.25）㊂（三）多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素㊂因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）K ðp 和K ðq ㊂对车间干线，取K ðp =0.85 0.95，K ðq =0.90 0.97㊂对低压母线，分以下两种情况：1）由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时，取K ðp =0.80 0.90，K ðq =0.85 0.95㊂2）由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取K ðp =0.90 0.95，K ðq =0.93 0.97㊂总的有功计算负荷为P 30=K ðp ðP 30i（2-17）总的无功计算负荷为Q 30=K ðq ðQ 30i （2-18）以上两式中的ðP 30i 和ðQ 30i 分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和㊂总的视在计算负荷为S 30=P 230+Q 230（2-19）总的计算电流为I 30=S 303U N （2-20）㊃33㊃必须注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷与计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式（2-12）计算㊂另外，在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按附表1所列的计算系数来计算，而不必考虑设备台数少而适当增大K d和cosφ值的问题㊂例2-2㊀某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW（其中较大容量电动机有7.5kW的1台，4kW的3台，2.2kW的7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW㊂试确定此线路上的计算负荷㊂解：先求各组的计算负荷㊂（1）金属切削机床组查附表1，取K d=0.2，cosφ=0.5，tanφ=1.73故P30（1）=0.2ˑ50kW=10kWQ30（1）=10kWˑ1.73=17.3kvar（2）通风机组查附表1，取K d=0.8，cosφ=0.8，tanφ=0.75故P30（2）=0.8ˑ3kW=2.4kWQ30（2）=2.4kWˑ0.75=1.8kvar（3）电阻炉查附表1，取K d=0.7，cosφ=1，tanφ=0故P30（3）=0.7ˑ2kW=1.4kWQ30（3）=0kvar因此总的计算负荷为（取Kðp=0.95，Kðq=0.97）P30=0.95ˑ（10+2.4+1.4）kW=13.1kWQ30=0.97ˑ（17.3+1.8）kvar=18.5kvarS30=13.12+18.52kVA=22.7kVAI30=22.7kVA3ˑ0.38kV=34.5A在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，见表2-3㊂表2-3㊀例2-2的电力负荷计算表（按需要系数法）序号设备名称台数容量需要系数K dcosφtanφ计算负荷P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A1切削机床20500.20.5 1.731017.32通风机230.80.80.75 2.4 1.83电阻炉220.710 1.40235513.819.1Kðp=0.95，Kðq=0.9713.118.522.734.5㊃43㊃三㊁按二项式法确定计算负荷（一）基本公式二项式法的基本公式是P30=bP e+cP x（2-21）式中，bP e为表示设备组的平均功率，其中P e是用电设备组的设备总容量，其计算方法如前需要系数法所述；cP x为表示设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中P x是x台最大容量的设备总容量；b㊁c是二项式系数㊂附表1中也列有部分用电设备组的二项式系数b㊁c和最大容量的设备台数x值，供参考㊂但必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n少于附表1中规定的最大容量设备台数x的2倍，即n<2x时，其最大容量设备台数x宜适当取小，建议按 四舍五入 取其整数㊂例如，某机床电动机组只有7台时，则其最大设备台数取为x=n/2= 7/2ʈ4㊂如果用电设备组只有1 2台设备时，则可认为P30=P e㊂对于单台电动机，则P30= P N/η㊂在设备台数较少时，cosφ值也宜适当取大㊂由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均负荷，而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以二项式法比较适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷㊂但是二项式系数b㊁c和x的值，缺乏充分的理论依据，而且只有机械工业方面的部分数据，从而使其应用受到一定的局限㊂例2-3㊀试用二项式法来确定例2-1所示机床组的计算负荷㊂解：由附表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tanφ=1.73设备总容量（见例2-1）为P e=120.5kWx台最大容量的设备容量为㊀P x=P5=7.5kWˑ3+4kWˑ2=30.5kW因此，按式（2-21）可求得其有功计算负荷为P30=0.14ˑ120.5kW+0.4ˑ30.5kW=29.1kW按式（2-11）可求得其无功计算负荷为Q30=29.1kWˑ1.73=50.3kvar按式（2-12）可求得其视在计算负荷为S30=29.1kW0.5=58.2kVA按式（2-13）可求得其计算电流为I30=58.2kVA3ˑ0.38kV=88.4A比较例2-1和例2-3的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果稍大，特别是在设备台数较少的情况下㊂供电设计的经验说明，选择低压分支干线或分支线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜㊂我国建筑行业标准JGJ16 2008‘民用建筑电气设计规范“也规定： 用电设备台数较少㊁各台设备容量相㊃53㊃差悬殊时，宜采用二项式法㊂（二）多组用电设备计算负荷的确定采用二项式法确定多组用电设备总的计算负荷时，也应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素，但不是计入一个同时系数，而是在各组设备中取其中一组最大的有功附加负荷（cP x）max，再加上各组的平均负荷bP e，由此求得其总的有功计算负荷为P30=ð（bP e）i+（cP x）max（2-22）总的无功计算负荷为Q30=ð（bP e tanφ）i+（cP x）max tanφmax（2-23）式中，tanφmax为最大附加负荷（cP x）max的设备组的平均功率因数角的正切值㊂关于总的视在计算负荷S30和总的计算电流I30，仍按式（2-19）和式（2-20）计算㊂为了简化和统一，按二项式法计算多组设备的计算负荷时，也不论各组设备台数多少，各组的计算系数b㊁c㊁x和cosφ等，均按附表1所列数值㊂例2-4㊀试用二项式法确定例2-2所述机修车间380V线路的计算负荷㊂解：先求各组的cP x和bP e㊂（1）金属切削机床组查附表1，取b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tanφ=1.73，故bP e（1）=0.14ˑ50kW=7kWcP x（1）=0.14ˑ（7.5kWˑ1+4kWˑ3+2.2kWˑ1）=8.68kW（2）通风机组查附表1，取b=0.65，c=0.25，cosφ=0.8，tanφ=0.75，故bP e（2）=0.65ˑ3kW=1.95kWcP x（2）=0.25ˑ3kW=0.75kW（3）电阻炉查附表1，取b=0.7，c=0，cosφ=1，tanφ=0，故bP e（3）=0.7ˑ2kW=1.4kWcP x（2）=0以上设备组中，附加负荷以cP x（1）为最大，因此总的计算负荷为P30=（7+1.95+1.4）kW+8.68kW=19kWQ30=（7ˑ1.73+1.95ˑ0.75+0）kvar+8.68ˑ1.73kvar=28.6kvarS30=192+28.62kVA=34.3kVAI30=34.3kVA3ˑ0.38kV=52.1A按一般工程设计说明书要求，以上计算可列成表2-4所示电力负荷计算表㊂比较例2-2和例2-4的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果较之按需要系数法计算的结果大得比较多，这更为合理㊂㊃63㊃ʌ任务目标ɔ1.掌握单相用电设备组计算负荷的确定及其等效三相负荷的计算㊂2.机械厂各车间单相用电设备计算负荷和设备容量的计算㊂ʌ任务分析ɔ单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，使三相尽可能平衡㊂如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算㊂如果单相设备容量超过三相设备容量的15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加㊂由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的设备和导线，使线路上的设备和导线在通过计算电流时不致过热或烧毁，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求㊂完成本任务需要了解单相用电设备容量换算为等效三相设备容量的意义；掌握单相用电设备组计算负荷的确定；掌握单相用设备组等效三相负荷的计算㊂ʌ知识准备ɔ单相设备组等效三相负荷的计算1.单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算单相设备接于相电压时等效三相设备容量P e应按最大负荷相所接单相设备容量P e.mφ的三倍计算，即P e=3P e.mφ（2-24）其等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算㊂2.单相设备接于线电压时的三相负荷计算由于容量为P e.φ的单相设备在线电压上产生的电流I=P e.φ/（U cosφ），此电流应与等效三相设备容量产生的电流相等，因此其等效三相设备容量为P e=3P e.φ（2-25）3.单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量与计算负荷㊂总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷P30.mφ的三倍，即P30=3P30.mφ（2-26）总的等效三相无功计算负荷为最大负荷的无功计算负荷Q30.mφ的三倍，即Q30=3Q30.mφ（2-27）关于将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量的问题，可按照以下换算公式进行换算：A相P A=p AB-A P AB+p CA-A P CA（2-28）Q A=q AB-A P AB+q CA-A P CA（2-29）B相P B=p BC-B P BC+p AB-B P AB（2-30）㊃83㊃。