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51负荷分级及计算共16页

5.负荷分级及计算

“师”之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生”而来。

其中“师傅”更早则意指春秋时国君的老师。

《说文解字》中有注曰：

“师教人以道者之称也”。

“师”之含义，现在泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。

“老师”的原意并非由“老”而形容“师”。

“老”在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。

“老”“师”连用最初见于《史记》，有“荀卿最为老师”之说法。

慢慢“老师”之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。

只是司马迁笔下的“老师”当然不是今日意义上的“教师”，其只是“老”和“师”的复合构词，所表达的含义多指对知识渊博者的一种尊称，虽能从其身上学以“道”，但其不一定是知识的传播者。

今天看来，“教师”的必要条件不光是拥有知识，更重于传播知识。

5.1 负荷分级的原则及供电要求

“教书先生”恐怕是市井百姓最为熟悉的一种称呼，从最初的门馆、私塾到晚清的学堂，“教书先生”那一行当怎么说也算是让国人景仰甚或敬畏的一种社会职业。

只是更早的“先生”概念并非源于教书，最初出现的“先生”一词也并非有传授知识那般的含义。

《孟子》中的“先生何为出此言也？

”；《论语》中的“有酒食，先生馔”；《国策》中的“先生坐，何至于此？

”等等，均指“先生”为父兄或有学问、有德行的长辈。

其实《国策》中本身就有“先生长者，有德之称”的说法。

可见“先生”之原意非真正的“教师”之意，倒是与当今“先生”的称呼更接近。

看来，“先生”之本源含义在于礼貌和尊称，并非具学问者的专称。

称“老师”为“先生”的记载，首见于《礼记?

曲礼》，有“从于先生，不越礼而与人言”，其中之“先生”意为“年长、资深之传授知识者”，与教师、老师之意基本一致。

5.1.1 负荷分级的原则

“师”之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生”而来。

其中“师傅”更早则意指春秋时国君的老师。

《说文解字》中有注曰：

“师教人以道者之称也”。

“师”之含义，现在泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。

“老师”的原意并非由“老”而形容“师”。

“老”在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。

“老”“师”连用最初见于《史记》，有“荀卿最为老师”之说法。

慢慢“老师”之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。

今天看来，“教师”的必要条件不光是拥有知识，更重于传播知识。

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：

（1）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。

3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。

例如：

重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、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，应视为特别重要的负荷。

（2）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、大量产品所废、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）不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

5.1.2 供电要求

（1）一级负荷的供电电源应符合下列规定：

1）一级负荷应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

2）一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。

（2）二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。

在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。

当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。

（3）三级负荷供电无特别要求。

注：

（1）独立电源是指若干电源中，任一电源因故障而停止供电时，不影响其他电源继续供电。

同时具备下列两个条件的变电所的不同母线段均属独立电源。

①每段母线的电源来自不同的发电机；

②母线段之间无联系，或虽有联系但在其中一段发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。

（2）独立电源点是指若干独立电源来自不同的地点。

任一电源点因故障而停止供电时，不影响其他电源继续供电两个发电、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所都属于两个独立电源点。

5.2 负荷的计算方法

计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

在配电设计中，通常采用30min的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

用电负荷计算的目的是为了合理选择供电系统的变压器、发电机、馈电线和开关设备等，也是计算电压水平和确定电能消耗的重要依据。

电力负荷的计算正确与否，对选择高低压供电系统的元件、有色金属的消耗及经济核算有着极其重要的影响。

用电负荷的计算方法有“需要系数法”、“利用系数法”、“二项式法”和“单位面积功率法”等。

由于需要系数法比较便利，因而广泛使用。

在用电负荷计算时，为了做到准确无误，先要确定用电设备的功率及单相负荷计算。

5.2.1设备功率的确定

进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。

用电设备的额定功率Pr或额定容量Sr是指铭牌上的数据。

对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。

（1）连续工作制电动机的设备功率等于其铭牌上的额定功率。

（2）短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。

当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%下的有功功率，其换算关系如下：

当采用利用系数法时，应统一换算到负载持续率ε为100%下的有功功率：

式中Pr—电动机额定功率，kW；

εr—电动机额定负载持续率。

（3）电焊机的设备功率是指将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率，其换算公式为

式中Sr—电焊机的额定容量，kVA；

εr—电焊机的额定负载持续率；

—额定功率因数。

（4）整流器的设备功率是指额定直流功率。

（5）成组用电设备的设备功率是指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。

（6）白炽灯的设备功率为灯泡额定功率。

气体放电灯的设备功率为灯管额定功率加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20％，荧光高压汞灯，高压钠灯及镝灯加8％）。

5.2.2单相负荷计算

单相用电设备应均衡分配到三相上，使各相的计算负荷尽量相近。

（1）计算原则

1）单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加。

2）在进行单相负荷换算时，一般采用计算功率。

对需要系数法，计算功率即为需要功率，对利用系数法，计算功率为平均功率；当单相负荷均为同类用电设备时，则可直接采用设备功率计算。

所称单相负荷，在各个具体情况下分别代表需要功率，平均功率或设备功率。

此外，单相用电设备接于线电压或相电压时的负荷，相应地称为线间负荷和相负荷。

（2）单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法

对于既有线间负荷又有相负荷的情况，计算步骤如下。

1）先将线间负荷换算为相负荷，各相负荷分别为；

a相

b相

c相

以上式中Pab、Pbc、Pca─接于ab、bc、ca线间负荷，kW；

Pa、Pb、Pc─换算为a、b、c相有功负荷，kW；

Qa、Qb、Qc─换算为a、b、c相无功负荷，kvar；

、

、……─接于ab、……线间负荷换算为a、……相负荷的有功及无功换算系数，见表1。

表1线间负荷换算为相负荷的有功无功换算系数

换算系数

负荷功率因数

0.35

0.40

0.50

0.60

0.65

0.70

0.80

0.90

1.00

p（ab）a、p（bc）b、p（ca）c

p（ab）b、p（bc）c、p（ca）a

q（ab）a、q（bc）b、q（ca）c

q（ab）b、q（bc）c、q（ca）a

1.27

-0.27

1.05

1.63

1.17

-0.17

0.86

1.44

l.00

0,58

1.16

0.89

0.11

0.38

0.96

0.84

0,16

0.30

0.88

0.80

0.20

0,22

0.80

0.72

0.28

0.09

0.67

0.640.36

-0.05

0.53

0.50

-0.29

0.29

2）各相负荷分别相加，选出最大相负荷，取其3倍作为等效三相负荷。

（3）单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法

1）只有线间负荷时，将各线间负荷相加，选取较大两项数据进行计算。

现以Pab≥Pbc≥Pca为例进行计算

当Pab=Pbc时

当只有Pab时

以上式中Pab、Pbc、Pca─接于ab、bc、ca线间负荷，kW；

Pd─等效三相负荷，kW。

2）只有相负荷时，等效三相负荷取最大相负荷的3倍。

3）当多台单相用电设备的设备功率小于计算范围内三相负荷设备功率的15％时，按三相平衡负荷计算，不需换算。

【例】某线路上装有单相220V电热干燥箱40kW2台，20kW2台，电加热器20kW1台及单相380V自动焊接机（ε=100%）46kW3台、51kW2台、32kW1台，进行负荷计算。

解首先应将单相负荷逐相分配，尽量使其平衡。

负荷计算见下表。

有单项用电设备的三相网路负荷计算

用电设备组名称及额定电压

设备功率

（kW）

用电设备台数

接于线电压的单相用电设备的设备率

（kW）

换算系数

接于相电压的单相用电设备的设备

功率

（kW）

利用

系数

各相平均负荷

相序

有功功率Pp

（kW）

无功功率Qp

（kvar）

0.6

0.95

（0.33）

单相220V电热干燥箱及电加热器

单相

380V自动焊接机

46+51=97

0.89

0.38

0.5

0.6

（1.33）

0.11

0.96

46+32=78

0.89

0.38

0.11

0.96

46+51=97

0.89

0.38

0.11

0.96

总计

412

计算结果表明，最大的平均符合相为b相，其负荷P（b）为76kW，Q（b）为74kvar。

可得平均利用系数　

5.2.3需要系数法确定计算负荷

（1）用电设备组的计算负荷

有功功率

无功功率

kvar

视在功率

kVA

（2）配电干线或车间变电所的计算负荷

有功功率

无功功率

kvar

视在功率

kVA

以上式中Pe—用电设备组的设备功率，kW；

Kx—需要系数；

—用电设备功率因数角的正切值；

、

—有功功率、无功功率同时系数，分别取0．8～0．9和0．93～0．97。

（3）配电所或总降压变电所的计算负荷，为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数KΣp和KΣq。

对配电所的KΣp和KΣq分别取0.85~1和0.95~l，对总降压变电所的KΣp和KΣq分别取0.8~0.9和0.93~0.97。

当简化计算时，同时系数KΣp和KΣq都取KΣp值。

需要系数法确定计算负荷的系数见表2、表3。

表2工业用电设备的Kx、及

用电设备组名称

单独传动的金属冷加工机床

小批生产的金属冷加工机床

0.12~0.16

0.50

1.73

大批生产的金属冷加工机床

0.17~0.20

0.50

1.73

小批生产的金属热加工机床

0.20~0.25

0.55~0.60

1.51~1.33

大批生产的金属热加工机床

0.25~0.28

0.65

1.17

锻锤、压床、剪床及其它锻工机械

0.25

0.60

1.33

木工机械

0.20~0.30

0.50~0.60

1.73~1.33

液压机

0.30

0.60

1.33

生产用通风机

0.75~0.85

0.80~0.85

0.75~0.62

卫生用通风机

0.65~0.70

0.80

0.75

泵、活塞型压缩机、空调设备送风机、电动发电机组

0.75~0.85

0.80

0.75

冷冻机组

0.85~0.90

0.80~0.90

0.75~0.48

球磨机、破碎机、筛选机、搅拌机等

电阻炉（带调压器或变压器）

0.75~0.85

0.80~0.85

0.75~0.62

非自动装料

0.60~0.70

0.95~0.98

0.33~0.20

自动装料

0.70~0.80

0.95~0.98

0.33~0.20

干燥箱、电加热器等

0.40~0.60

1.00

工频感应电炉（不带无功补偿装置）

0.80

0.35

2.68

高频感应电炉（不带无功补偿装置）

0.80

0.60

1.33

焊接和加热用高频加热设备

0.50~0.65

0.70

1.02

熔炼用高频加热设备

表面淬火电炉（带无功补偿装置）

0.80~0.85

0.75~0.62

电动发电机

0.65

0.70

1.02

真空管振荡器

0.80

0.85

0.62

中频电炉（中频机组）

0.65~0.75

0.80

0.75

氢气炉（带调压器或变压器）

0.40~0.50

0.85~0.90

0.62~0.48

真空炉（带调压器或变压器）

0.55~0.65

0.85~0.90

0.62~0.48

电弧炼钢炉变压器

0.90

0.85

0.62

电弧炼钢炉的辅助设备

0.15

0.50

1.73

点焊机、缝焊机

0.35,0.20①

0.60

1.33

对焊机

0.35

0.70

1.02

自动弧焊变压器

0.50

1.73

单头手动弧焊变压器

0.35

2.68

多头手动弧焊变压器

0.40

0.35

2.68

单头直流弧焊机

0.35

0.60

1.33

多头直流弧焊机

0.70

1.02

续表2

用电设备组名称

金属、机修、装配车间、锅炉房用起重机

（ε=25%）

0.10~0.15

0.50

1.73

铸造车间用起重机（ε=25%）

0.15~0.30

0.50

1.73

连锁的连续运输机械

0.65

0.75

0.88

非连锁的连续运输机械

0.50~0.60

0.75

0.88

一般工业用硅整流装置

0.50

0.70

1.02

电镀用硅整流装置

0.50

0.75

0.88

电解用硅整流装置

0.70

0.80

0.75

红外线干燥设备

0.85~0.90

1.00

电火花加工装置

0.50

0.60

1.33

超声波装置

0.70

1.02

X光设备

0.30

0.55

1.52

电子计算机主机

0.60~0.70

0.80

0.75

电子计算机外部设备

0.40~0.50

0.50

1.73

试验设备（电热为主）

0.20~0.40

0.80

0.75

试验设备（仪表为主）

0.15~0.20

0.70

1.02

磁粉探伤机

0.20

0.40

2.29

铁屑加工机械

0.40

0.75

0.88

排气台

0.50~0.60

0.90

0.48

老炼台

0.60~0.70

0.70

1.02

陶瓷隧道窑

0.80~0.90

0.95

0.33

拉单晶炉

0.70~0.75

0.90

0.48

赋能腐蚀设备

0.60

0.93

0.40

真空浸渍设备

0.70

0.95

0.33

①电焊机的需要系数0.2仅用于电子行业。

表3民用建筑用电设备的Kx、及

用电设备组名称

通风和采暖用电

各种风机、空调器

0.70~0.80

0.80

0.75

恒温空调箱

0.60~0.70

0.95

0.33

集中式电热器

1.00

分散式电热器

0.75~0.95

1.00

小型电热设备

0.30~0.5

0.95

0.33

各种水泵

0.60~0.80

0.80

0.75

起重运输设备

电梯（交流）

0.18~0.22

0.80

0.75

输送带

0.60~0.65

0.75

0.88

起重机械

0.10~0.20

0.50

1.73

锅炉房用电

0.75~0.85

0.85

0.62

冷冻机

0.85~0.90

0.80~0.90

0.75~0.48

厨房及卫生用电

食品加工机械

0.50~0.70

0.80

0.75

电饭锅、电烤箱

0.85

1.00

电炒锅

0.70

1.00

电冰箱

0.60~0.70

0.70

1.02

热水器（淋浴用）

0.65

1.00

除尘器

0.30

0.85

0.62

机修用电

修理间机械设备

0.15~0.20

0.50

1.73

电焊机

0.35

2.68

移动式电动工具

0.20

0.50

1.73

打包机

0.20

0.60

1.33

洗衣房动力

0.30~0.50

0.70~0.9

1.02~0.48

天窗开闭机

0.10

0.50

1.73

通讯及信号设备

载波机

0.85~0.95

0.80

0.75

收讯机

0.80~0.90

0.80

0.75

发讯机

0.70~0.80

0.80

0.75

电话交换台

0.75~0.85

0.80

0.75

客房床头电气控制箱

0.15~0.25

0.60

1.33

5.2.4利用系数法确定计算负荷

用利用系数法确定计算负荷时，不论计算范围大小，都必须求出该计算范围内用电设备有效台数及最大系数，而后算出结果。

（1）用电设备组在最大负荷班内的平均负荷

有功功率

无功功率

kvar

式中Pe—用电设备组的设备功率，kW；

Kl—用电设备组在最大负荷班内的利用系数；

—用电设备组的功率因数角的正切值。

用电设备组在最大负荷班内的利用系数见表4。

表4利用系数Kl、及

用电设备组名称

一般工作制小批生产用金属切削机床（小型车、刨、插、铣、钻床、砂轮机等）

0.1~0.12

0.50

1.73

一般工作制大批生产用金属切削机床

0.12~0.14

0.50

1.73

重工作制金属切削机床（冲床、自动车床、六角车床、粗磨、铣齿、大型车床、刨、铣、立车、镗床）

0.16

0.55

1.51

小批生产金属热加工机床（锻锤传动装制、锻造机、拉丝机、清理转磨筒、碾磨机等）

0.17

0.60

1.33

大批生产金属热加工机床

0.20

0.65

1.17

生产用通风机

0.55

0.80

0.75

卫生用通风机

0.50

0.80

0.75

泵、空气压缩机、电动发电机组

0.55

0.80

0.75

移动式电动工具

0.05

0.50

1.73

非连锁的连续运输机械（提升机、皮带运输机、螺旋运输机等）

0.35

0.75

0.88

连锁的连续运输机械

0.50

0.75

0.88

起重机及电动葫芦（ε=100%）

0.15~0.20

0.50

1.73

电阻炉、干燥箱、热器设备

0.55~0.65

0.95

0.33

试验室用小型电热设备

0.35

1.00

0.00

10t以下电弧炼钢炉

0.65

0.80

0.75

单头直流弧焊机

0.25

0.60

1.33

多头直流弧焊机

0.50

0.70

1.02

单头弧焊变压器

0.25

0.35

2.67

多头弧焊变压器

0.30

0.35

2.67

自动弧焊机

0.30

0.50

1.73

点焊机及缝焊机

0.25

0.60

1.33

对焊机及铆钉加热器

0.25

0.70

1.02

工频感应电炉

0.75

0.35

2.67

高频感应电炉（用电动发电机组）

0.70

0.80

0.75

高频感应电炉（用真空管振荡器）

0.65

1.17

（2）平均利用系数为

式中ΣPp—各用电设备组平均负荷的有功功率之和，kW；

ΣPe—各用电设备组的设备功率之和，kW。

（3）用电设备的有效台数nyx，是将不同设备功率和工作制的用电设备台数换算为相同设备功率和工作制的等效值。

故

式中Ple—单个用电设备的设备功率，kW。

使用电子计算器的统计功能，计算（ΣPe）2和ΣPle2，求nyx是方便的。

如果设备台数较多，还可用误差不超过±10％的下列简化方法计算。

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