工厂的电力负荷及其计算ppt课件

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3. 电力负荷的类型
动力设备就是那些为其他设备提供动力的设备
① 按用途可分为：照明负荷和动力负荷 ② 按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷
（民用电） ③ 电力负荷（设备）按工作制的分类 长期连续工作制 短时工作制 这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。 断续周期工作制
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常用的应急电源有： 独立于正常电源的发电机组，干电池，蓄电 池，供电系统中有效地独立于正常电源的专 门供电线路。
2）二级负荷对供电电源的要求 要求做到当发生电力变压 器故障时不致中断 供电，或中断后能迅速恢复供电。通常要求 两回路供电，供电变压器也应有两台。
3）三级负荷对供电电源的要求 对供电电源无特殊要求
N
t
t t0
100%
停歇时间
（2－1）
➢起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。 ➢电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。
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断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系 ➢同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功 率是不同的。在计算其设备容量时，必须先转
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➢起重电动机
对起重电动机应统一换算到ε=25%，换算公式
学习内容： 1. 什么是负荷？ 2. 为什么负荷计算？ 3. 电力负荷的类型 4. 负荷等级及供电要求
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1. 什么是负荷？
“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，
它可以指用电设备或用电单位，也可以指用 电设备或用电单位的功率或电流的大小。
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2. 为什么要进行负荷计算？
供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等） 继电保护整定 选择仪表量程 安排供电方案及系统运行方式

Wp.a 0.7 657kW 4000h 1.84 106 kW h
工厂年无功耗电量为
Wq.a 0.8 305k var 4000h 0.976 106 k var h
第二章复习思考题
2-1 电力负荷按重要性分哪几级?各级电力负荷对供电电源有什么要求? 2-2 工厂用电设备的工作制分哪几类?各有哪些特点? 2-3 什么叫负荷持续率? 它表征哪一类工作制设备的工作特性? 2-4 什么叫最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？ 2-5 什么叫计算负荷？为什么计算负荷采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？ 2-6 确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？
常采用并联电容器）容量为
' ' QC Q30 Q30 P 30 (tan tan )
（2-59） （2-60） 图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化
或
QC qC P 30
式中 qC tan tan ' ，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是表示要使 1kW 的有功功率由cos 提高到cos ' 所需要的无功补偿容量 kvar值，其单位为 “kvar/kW ”。 在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC 来确定电容器个数：
工厂供电 第二章 电力负荷及其计算
第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量
指导老师：庞清乐
主讲人：唐嘉松
学号：10055308 电气103班 第三小组
第五节 工厂的计算负荷与年耗电量
一. 工厂计算负荷的确定 工厂计算负荷是选择工厂电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是计算工厂功率因数和工厂需电容量的基本依据。 确定工厂计算负荷的方法很多，可按具体情况选用。 (一). 按逐级计算法确定工厂计算负荷 如前面图2-9所示，工厂的计算负荷P30(1)，应该是高压母线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。

三级负荷
不属于一级和二级负荷的电 能用户均属于三级负荷。
要求由两个独立电源供电。 而对特别重要的一级负荷， 应由两个独立电源供电。设 置应急电源。
二级负荷应由双回路供电， 两个回路应尽可能引自不同 的变压器或母线段。
对供电无特殊要求，允许较 长时间停电，可采用单回路 供电。
名词解释
• 双电源：指两路电源分别来自不同的发电 厂；或一路电源来自发电厂，另一路电源 来自区域变电站；或两路电源均来自不同 的区域变电站。 • 双回路：指两路电源来自同一变电所的不 同的母线分段。
因为中小截面 (35 mm2以下)的导线发热时间常数T一般在 10 min以上，导体达到稳定温升的时间约为(3～4)T，即 对多数导体发热并达到稳定温升的时间约为30 min。尖峰
电流负荷值虽大，但持续时间很短，导体的温升还未升高
到相应负荷的温升，尖峰电流就已消失。所以只有持续30 min以上的平均最大负荷值才可能构成导体的最高温升。
负荷曲线对于从事供电设计和运行的人员来说是十分重要 的，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，从中获得一些对设计和运行有用的资料。
图2-3 年每日最大负荷曲线
•1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
•（1）年最大负荷Pmax
•年最大负荷Pmax是指在全年负荷最大的工作班内，消耗 电能最大的半小时的平均功率，也称为半小时最大负荷， 用P30表示
负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷 变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kvar）。
日负荷曲线可用测量的方法绘制。绘制的方法有：
(1) 以某个监测点为参考点，在24小时内各个时刻记录有功
功率表的读数，依点连成的负荷曲线，如图2-1(a)所示； (2)通过接在供电线路上的电能表，每隔半小时将其读数记 录下来，求出0.5小时的平均功率，再依次将这些点画在坐标上， 连成阶梯状的负荷曲线，如图2-1(b)所示。为便于计算，负荷曲

P 3(1 0) K P P 3(0 2)
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在负荷计算中，电力变压器的功率损耗按下式近似计算：
记住： PT 0.01S530
QT 0.06S30
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(四)工厂功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计 算负荷
1.工厂的功率因数 （1）瞬时功率因数
cos P
3UI
Qc P30qc
式中 :qc tantan
（2）确定电容器个数
nQC/qC
cos提高 COS
（3）无功补偿后的工厂计算负荷
项目二（一） 工厂的电力负荷 及其计算
之一： 之二： 之三： 之四： 之五：
工厂的电力负荷和负荷曲线 三相用电设备组计算负荷的确定 单相用电设备组计算负荷的确定 工厂的计算负荷和年电能消耗量 尖峰电流的计算
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1
之一： 工厂的电力负荷与负荷曲线
工厂电力负荷 有两种含义
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Wa Aa
P30
Wa T max
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式中 A----为工厂的年产量 A----为单位产品耗电量
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(三)按逐级计算法确定工厂计算负荷
P30(6) KdPe
P 3(0 5)KPP 3(0 6)
P 3(0 4)P W.2LP 3(0 5)
P 3(0 3)KPP 3(0 4)
P 3(0 2)P 3(0 3) P T P W 1L
年最大负荷 利用小时
Tmax
Wa Pmax
一班制：Tmax=1800—3600h、
两班制：Tmax=3500—4800h、
01.08.2020三班制：Tmax=5000—7000h

设 ➢（2）功率较大。
备 ➢（3）功率因数很低。
➢（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。
电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的
耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。
电
电镀设备的工作特点是：
镀 设
➢（1）工作方式是长期连续工作的。
备
➢（2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流
设备。
➢（3）容量较大，功率因数较低。
➢ 三级负荷对供电电源的要求 无特殊要求。
1.3 工厂用电负荷的分级
表2－1 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类
序号
车间
用电设备
负荷级别
价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床
1
金属加工车间
价格贵，作用大，数量多的数控机床
一级 二级
2
铸造车间
冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机
三级
3
热处理车间
井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵
二级
4
锻压车间
锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机
二级
5
电镀车间
大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线
二级
6
模具成型车间 隧道窑鼓风机、卷扬机
二级
7
层压制品车间 压塑机及供热锅炉
二级
8
线缆车间
冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真 空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备
❖ 双回路：指两路电源来自同一变电所的不同 的母线分段。
❖ 各级电力负荷对供电电源的要求
➢ 一级负荷：双电源供电。
保证其中一路电源发生故障时，另一路电 源应不致同时损坏。
特别重要的负荷：除两路电源外，还必须 增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供 电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。

据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电 器的最高温升不会超过允许值。 • 计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电 线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的 额定参数的依据。 • 正确确定计算负荷意义重大，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。
年负荷曲线 年负荷曲线反映负荷全年(8760小时)的变化情况，如图2-2所 示。 年负荷曲线通常绘成年负荷持续时间曲线，如图2-2(c)所示。 它是根据某一年中具有代表性的夏日负荷曲线(见图2-2(a) )和冬日 负荷曲线(见图2-2(b) )来绘制的。其中，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。一般北方地区可近 似认为夏日165天，冬日200天；南方地区则可近似认为夏日200 天，冬日165天。绘制时以负荷使用时间为横坐标，按负荷大小 依次排列，全年按8760小时计。从年负荷持续时间曲线能明显看 出： 一个企业在一年内不同负荷值所持续的时间，从而可以对系
根据用户对供电可靠性要求和中断供电造成的损失或影响
一级负荷
这类负荷在供电突然中断时 将造成人身伤亡的危险，或 造成重大设备损坏且难以修 复，或给国民经济带来极大 损失。
二级负荷
三级负荷
这类负荷如果突然断电，将 造成生产设备局部破坏，或 生产流程紊乱且难以恢复， 工厂内部运输停顿，出现大 量废品或大量减产，因而在 经济上造成一定损失。
工厂用电负荷的分级序号用电设备负荷级别金属加工车间价格昂贵作用重大稀有的大型数控机床一级价格贵作用大数量多的数控机床二级铸造车间冲天炉鼓风机30t及以上的浇铸起重机三级热处理车间井式炉专用淬火起重机井式炉油槽抽油泵二级锻压车间锻造专用起重机水压机高压水泵油压机二级电镀车间大型电镀用整流设备自动流水作业生产线二级模具成型车间隧道窑鼓风机卷扬机二级层压制品车间压塑机及供热锅炉二级线缆车间冷却水泵鼓风机润滑泵高压水泵水压机真空泵液压泵收线用电设备漆泵电加热设备二级min以上空压机二级有高位油箱的离心式压缩机润滑油泵二级离心式压缩机润滑油泵一级小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类反复短时工作制这类设备周期性地时而工作时而停歇工作周期一般不超过10min

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工厂供电
2． 我国规定的额定电压频率为50 Hz，大容量系统允许的频 率偏差为±0.2 Hz，中、小容量系统允许的频率偏差为±0.5 Hz。 频率的调整主要由发电厂进行。工厂电力系统的频率指 标由电力系统给予保证。
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工厂供电
3． 供电的可靠性要求
保证供电系统的安全可靠性是电力系统运行的基本要求。 所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。这就要 求供配电系统的每个环节都安全、可靠运行，不发生故障，以 保证连续不断地向用户提供电能。
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工厂供电
导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3～4)τ，τ 为发热时间常数。 截面在16 mm2及以上的导体，其τ≥10 min。
因此，载流导体大约经30 min后可达到稳定温升值，计算负荷
也就是半小时最大负荷。分别用P30、Q30、S30和I30表示有功计
算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。
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工厂供电
图11.1.3 电力变压器的额定说明
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工厂供电 2. 电压分类及高低电压的划分
按国标规定， 额定电压分为三类： 第一类额定电压为100 V及以下，如12 V、24 V、36 V等， 主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量 负荷。 第二类额定电压为100 V以上、1000 V以下，如127 V、 220 V、380 V、600 V等，主要用作低压动力电源和照明电源。
二级负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失 的电力负荷， 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。
二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这 两台变压器不一定在同一变电所)，当其中有一条回路或一台 变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断 供电后能迅速恢复供电。

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额定暂载率—— N 是设备的额定参数；
工厂供电
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第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念
五、负荷曲线（load curve）
1、负荷曲线
表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。纵轴为功 率，横轴为时间。
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工厂供电
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第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念

2、负荷曲线的分类

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工厂供电
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第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念
3、断续周期工作制设备


反复周期性短时工作，工作或停歇均不足达到设备的热平 衡。如电焊机、吊车电动机等。断续周期工作制的设备， 可用“负荷持续率（duty cycle 又称暂载率）来表征其 工作特征。 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 def t t 比值，即 100% 100% T t t0 式中：T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；t。为 工作周期内的停歇时间。
2014-5-5 工厂供电 1
第二章 工厂的电力负荷及计算
本章主要学习以下内容：


第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
电力负荷与负荷曲线的有关概念 三相用电设备组计算负荷的确定 单相用电设备组计算负荷的确定 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗 工厂的计算负荷和年电能消耗量 尖峰电流的计算
解：此机床组电动机的总容量为 Pe=7.5kW×3+4 kW× 8+3 kW×17+1.5 ×10 =120.5kW 查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得 Kd=16-0.2(取0.2), cosΦ=0. 5,tanΦ =1. 73。 因此求得: 有功计算负荷 P30 0.2 120.5kW 24.1kW 无功计算负荷 Q30 24.1 1.73kW 41.7k var 视在计算 S30 24.1kW / 0.5 48.2kV A 计算电流 I30 48.2kV A / 3 0.38kV 73.2 A

工业负荷具有用电量大、连续性强的 特点，且对供电可靠性和稳定性要求 极高。
农业负荷
农业负荷是指农业生产过程中所 产生的电力负荷，主要包括灌溉
、温室、养殖等用电设备。
农业负荷具有季节性、时段性的 特点，且用电量波动较大。
农业负荷的电力需求量受气候、 季节等因素影响较大，因此波动
性较大。
其他负荷
其他负荷是指除家庭、商业、工 业和农业负荷以外的其他类型的 电力负荷，如公共设施、交通运
介绍某企业的基本情况，说明 企业电力负荷的特点和存在的
问题。
优化方法
阐述该企业电力负荷优化所采 用的方法和策略，如能源管理
、设备改造等。
实施效果
详细描述优化方案实施后的效 果，包括电力负荷的降低、能
源利用率的提高等。
结论与建议
根据实施效果，总结经验教训 ，提出对企业电力管理的建议
和展望。
基于大数据的电力负荷预测实践
注意事项
单位面积负荷指标应根据地区、建筑类型和用途等因素进 行选择，同时考虑建筑物的实际使用情况。
单位指标法
基于单位用电指标的负荷计算方法
输入 标题
详细描述
单位指标法是根据建筑物内各用电设备的额定功率和 使用时间来确定总负荷的方法。这种方法需要了解各 用电设备的功率和使用情况。
总结词
适用范围
单位指标法的准确性取决于用电设备的数量、功率和 使用时间的准确性，因此需要充分了解建筑物的用电
THANKS
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负荷计算的基本方法
单位产品耗电量法
需用系数法
根据各类产品或行业的单位耗电量，结合 其产量或数量，推算总耗电量。
通过测量或统计的方法，确定各用电设备 的需用系数，再乘以设备额定功率，得到 有功功率和无功功率。

断续周期工作制设备的额定容量PN,对应某一标称负荷持续率εN，如果实际运 行的负荷持续率ε≠ εN，并且设备在εN下的容量为PN，则换算到实际运行的负 荷持续率ε下的设备容量P ε 。
Pe PN
N
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三、负荷曲线及有关物理量
负荷曲线表示负荷在一天24小时或一个月乃至 一年数年的变化规律，根据负荷变化规律可以预 测未来，对电力系统的新增装机容量，机组检修 安排，日常调峰都具有现实的指导意义。 • 什么是负荷曲线？ • 绘制的平台？ • 负荷曲线的分类？ • 负荷曲线的绘制方法？ • 年负荷曲线？它的两种形式？ • 与负荷曲线有关的物理量？ • 年最大负荷和年最大负荷利用小时 • 平均负荷和负荷系数
热平衡：即是吸收和放出的热量相等。 意义:系统单位时间内放热等于单位时间内吸热.它表现为系统温度保 持不变,不对外做功.
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2、短时工作制（short-tine duty）
(机械设备的有载时间比空载时间短)
在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间长的用电设备。 如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。
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（二）工厂电力负荷的分级:
按GB50052-1995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
一级负荷： 中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重 大损失者，以及特别重要的负荷。 如大型医院，炼钢厂，石油提炼厂或矿井等
二级负荷： 中断供电，在政治、经济上造成较大损失者。 三级负荷： 不属于一、二级的负荷。
一. 概 述 二. 按需要系数法确定计算负荷 三. 按二项式法确定计算负荷
第三节 单相用电设备组计算负荷的确定
一. 概 述 二. 单相设备组等效三相负荷的计算

3、负荷曲线的绘制
1)工作班负荷曲线的绘制
绘制负荷曲线采用的时间间隔△t为30min。 确定计算负荷的有 关系数，一般是依 据用电设备组最大 负荷工作班的负荷 曲线。
2)年每日最大负荷曲线的绘制
五、与负荷计算有关的物理量
1、年最大负荷Pmax 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均 功率。
规定负荷持续率 25％或100％
（1）电焊机组
要求设备容量统一换算到
100% 下,则
Pe PN
N PN N S N cos N 100
（2）吊车电动机组 当采用需要系数法计算负荷时，要 求设备容量统一换算到 25% 下,则
Pe PN
N 2 PN N 25
（用户）。
一、电力负荷的分级及其对供电电源的要求
2、电力负荷的分级
1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或政治、 经济上将造成重大损失的,称为一级负荷。 在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电 时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及 特别重要场所的不允许中断供电的负荷。 2）二级负荷： 中断供电将在政治、经济上造成较 大损失的负荷。 3）三级负荷： 为一般的电力负荷。
工作时间
t 100% t t0
停歇时间
断续周期工作制的设备当实际的负荷持续率不等于额定负
荷持续率时, 即: N 也就是说
te t N
P e PN
Pe PN
N
四、负荷曲线
1、负荷曲线的定义 表征电力负荷随时间变动情况的图形。 2、负荷曲线的类型 按负荷对象分：有工厂的、车间的或某类设备的负荷 曲线。 按负荷的功率性质分：有有功负荷曲线和无功负荷曲 线。 按所表示负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或 工作班负荷曲线。 按绘制的方式分：有依点连成的负荷曲线和梯形负荷 曲线。 年每日最大负荷曲线：按全年每日最大半小时平均负 荷来绘制的。

图2－2 年负荷连续时间曲线旳绘制a)夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线 c)年负荷连续时间曲线
如绘制南方某厂旳年负荷曲线:P1在年负荷曲线上所占旳时间T1=200(t1＋t´1)，P2在年负荷曲线上所占旳时间T2=200t2＋165t2，……其他类推。
2.年负荷曲线
⑵ 年每日最大负荷曲线：按整年每日旳最大负荷(一般取每日最大负荷旳半小时平均值)绘制。主要用于对拥有多台电力变压器旳顾客变电所进行经济运营分析。
有功负荷系数
无功负荷系数
多种电机拖动旳机械： 空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以及提升机、吊车、起重机等
工业电炉：电弧炉、电阻炉、感应炉等
电解设备：电解槽等
电焊设备：交流电焊机、直流电焊机等
工业照明
第一节 用电设备旳工作制与设备容量
第一节 用电设备旳工作制与设备容量
(三)负荷系数 又称负荷率，它是用电负荷旳平均值与其最大值旳比值，即
对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦旳程度，即表征负荷起伏变动旳程度。从充分发挥供电设备旳能力、提升供电效率来说，希望此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个电力系统旳效能来说，应尽量对电力顾客不平坦旳负荷曲线进行“削峰填谷”，以提升负荷系数。
回忆： 负荷曲线
1.日负荷曲线
负荷曲线可经过测量运营中用电设备旳负荷值来绘制。电力顾客有功日负荷曲线可根据有功功率表每隔半小时旳读数而绘成。如图2－1所示，是一班制工厂旳日有功负荷曲线，其中图2－a是逐点描绘旳负荷曲线，图2－b是阶梯形旳负荷曲线。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，以便拟定“半小时最大负荷”。
年最大负荷利用小时是反应电力负荷特征旳一种主要参数，它与电能顾客旳生产运营性质有明显旳关系。例如:一班制生产运营，Tmax≈1800～3000h；两班制生产运营，Tmax≈3500～4800h；三班制生产运营，Tmax≈5000～7000h。

但实际上，负荷随时都在变动，通常用一个等值 返回 的矩形面积来代替负荷曲线下的面积。 目录
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(四) 功率因数与无功功率补偿
1. 工厂功率因数
（1）瞬时功率因数 瞬时功率因数由功率因数表或相位表直接读出，或由功率 表、电流表和电压表的读数按下式求出：
cos
P 3UI
式中：P——功率表测出的三相功率读数（kW）； U——电压表测出的线电压读数（kV）； I——电流表测出的相电流读数（A）。
WP——有功电度表读数；
Wq——无功电度表读数。
P30——工厂的有功计算负荷； S30——工厂的视在计算负荷。
自然功率因数
指用电设备或工厂在没有安 装人工补偿装置时的功率因数
指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数
总功率因数
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功率因数对供电系统的影响 （1）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电 气元件，容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、 测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。 （2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能 损耗。 （3）线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机 及其它用电设备的正常运行。 （4）使电力系统内的电气设备容量不能充分利用。
△WT0=△P0Ton
随负荷而变化的有载功率损耗所引起的年电能损耗 为：
WTl
8760 0
S Pk S NT
S ca dt Pk S NT
2

2

8760
0
S S ca
S ca dt Pk S NT
① 正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；
② 更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线；