工厂供配电技术课件第2章工厂电力负荷及短路电流计算.pdf

学习情境二工厂国力负荷及短蛤电流计算任第一工厂题力负荷和负荷向线1主要内容一有功负荷和无功负荷二按对供电可靠性要求的负荷分类三、按工作制的负荷分类四、负荷曲线2一、有功负荷和无功负荷有功负荷：连接在电力系统上的一切用电设备所消耗的功率称为电力系统的负荷。其 中用电设备把电能转换为其他能量，如机械能、光能、热能等，其在用电 设备中真实消耗掉的功率称为有功负荷。例如电灯、电炉以及电动机带动的水泵、风机、车床等机械设备所消耗的 功率就是有功负荷。无功负荷：但电动机为带动机械，需要在其定子中产生磁场，通过电磁感应在电 动机的转子中感应出电流，使转子转动，从而带动机械运转，这种产生磁 场所消耗的功率称为无功负荷。同样，变压器也需消耗无功，在一次绕组 中产生磁场，二次绕组中形成感应电压。因此，没有无功，电动机就不会 转动，变压器也不能变压，无功和有功同样重要，只是无功负荷并不作功,不能转换为其他形式的能，仅完成电磁能量的相互转换。一、有功负荷和无功负荷有功功率的单位为kW（千瓦）无功功率的单位为kva r（干乏）视在功率的单位为kVA（千伏安）。有功功率与视在功率的比值称为功率因数，发电机的功 率因数一般在0.8 0.9之间。负荷的功率因数与负荷的 性质密切相关，变动范围较大。普通的感性负荷在额定负 荷情况下一般为0.70.8,常用的电阻炉和白炽灯由于不 消耗无功功率，故功率因数为1。一般采取无功补偿措施和正确选用用电设备的容量等办法 以保持电网电压的稳定，采取计划用电和调荷节电等措施 以保持电网的频率。二、按对供电可靠性要求的负荷分类我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断 供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度 划分为三级。1.一级负荷2.二级负荷3.三级负荷二、按对供电可靠性要求的负荷分类1.一级负着一级负荷如果突然中断供电，将造成人身伤亡，或造成重 大设备损坏且难以修复，给国民经济上造成重大损失。如炼钢 厂的炼钢炉突然停电超过3 0分钟，可能造成炼钢炉报废；矿 井下突然停电，可能造成人身事故或矿井倒塌事故等。因此一级负荷应由两个独立电源供电。所谓独立电源，就是当一个电源发生故障时，另一个电源应 不致同时受到损坏。在一级负荷中的特别重要负荷，除上述二个独立电源外，还 必须增设应急电源（也称保安电源）。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。应急电源一般有：独立于正常电源的发电机组；干电池；蓄 电池或供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路。二、按对供电可靠性要求的负荷分类2.二级负荷二级负荷如果突然中断供电，将造成主要设备损坏、大量 产品报废、连续性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，或造成重要公共场所秩序混乱，在政治上、经济上造成较大损失。因此二级负荷应由双回线路供电，两个回路应尽可能引自 不同的供电变压器或母线段，做到当电力变压器发生故障或电 力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。当取得两个回路确实有困难时，允许由一回专用架空线路供电 o这是因为架空线发生故障时，较电缆线路故障易于发现、检 查和修复。二、按对供电可靠性要求的负荷分类3.三级负荷所有不属于一级负荷、二级负荷的用电负荷等均属三 级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回 电力线路供电。一筋工L中：一、二级负荷点所占比例较大，即使短时 停电也会造成较大经济损失。掌握了工厂的负荷分级及其 对供电可靠性的要求后，可应用于设计新建或改建工厂供 电系统的供电方案，使确定的供电方案技术性、经济性最 合理。三、按工作制的负荷分类电力负荷按其工作制可分为三类。1.连续工作制负荷连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发 热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度。工厂用电设备大都属于这类设备，如泵类、通风机、压缩机、电热设备、运输设备、照明设备等。2.短时工作制负荷短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间较长的用电设备。其运行特点为工作时其温 度达不到稳定温度，停歇时其温度降到环境温度。此负荷在用电设备中所占比例很小，如 有些机床的辅助电动机、闸门电动机等。3.反复短时工作制负荷反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行的设备，其工作时间与停歇时 间有一定比例。如起重机、电梯、电焊设备等。反复短时工作制负荷可用暂载率(或负荷持续率)来表征其工作特征。通常用一个工作周 期内工作时间占整个周期的百分比来表示暂载率，即=ZxlOO%=-xlOO%(2-1)T&+%o式中，乙工作时间；力0-停歇时间；T工作周期。四、负荷曲线定义：负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线，反映了 用户用电的特点和规律。负荷曲线可绘制在直角坐标系上,纵坐标表示负荷功率值，横坐标表示对应的时间。分类：负旖曲线按负荷的功率性质不同，分为有功负荷曲线和无 功负荷曲线；按时间单位的不同，分为日负荷曲线和年负 荷曲线；按负荷对象不同，分为全厂的、车间的或某类设 备的负荷曲线。四、负荷曲线1.日负荷曲线工厂企业的有功或无功日负荷曲线都可以用测量的方法获得数值后绘制成曲线。如通过 接在供电线路上的有功或无功功率表，在一定的时间间隔内将仪表读数的平均值记录下来,再依次将这些点描绘在坐标上。这些点连成折线形状的是折线形负荷曲线，见图2-1(a)；连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线，如图2；(b)。为计算方便，负荷曲线多绘成阶梯形。负 荷曲线时间间隔取的愈短(一般按半小时分格,此处为示意图)，曲线愈能反映负荷的实际变 化情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日负荷所消耗的电能。图2-1日有功负荷曲线折线形负荷曲线(b)阶梯形负荷曲线四、负荷曲线年负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。通常 用年持续负荷曲线来表示年负荷曲线，年负荷曲线反映负荷全年(8760h)变动情况，如图2-2 所示。绘制方法如图2-2所示。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定 一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。图2-2是南方某工厂的年负荷曲线，图中在年负荷曲线上所占的时间计算为I=200ti+165t2注意：日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负荷曲线是按负荷的大小排列。(a)夏季日负荷曲线(b)冬季日负荷曲线(c)年负荷持续时间曲线四、负荷曲线3.与负荷曲线有关的参数分析负荷曲线可以了解负荷变化规律，从加合理地、有计划地安排车间、班组或大容量 设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷”的办法可使负荷曲线变 得比较平坦，提高企业的供电能力，也有利于企业降损节能。(1)年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷蜃ax是指全年中负荷最大的工作班内半小时平均功率的最大值，因此年最大负荷也称半小时最大负荷，记为名。年最大负荷利用小时数Tkax是指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能 恰好等于该电力供荷全年实际消耗的电能。这段 时间就是年最大负荷利用小时，如图2-3所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能。如果以 表示全年实际消耗的电能，则有:叱Tkax以ax(2-2)2ax是反映客户负荷是否均匀的一个重要参数，与工厂的类型及工作班制有较大关系,如一班制企皿Tkax=18003000h；两班制企皿Tax=35004500h；三班制企皿Tkax=50007000ho四、负荷曲线(2)平均负荷和负荷系数图2-4年平均负荷平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗 的功率的平均值。如在，这段时间内耗的电能为%,则/时间内的平均负荷为：wPav=y 2-3)年平均负荷是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值。如用叽表示全年实际消耗的电能，则年平均负荷为：Pav=JL 8760(2-4)图2-4用以说明年平均负荷，阴影部分表示全年实际消耗的电能叽，年平均负荷匕y的横线与两坐标轴所包围的矩形面积恰好与阴影部分相等。四、负荷曲线负荷系数Kl是指平均负荷与最大负荷的比值，即负荷系数又称负荷率，用来表示负荷曲线不平坦的程度。负荷系数越接近1,负荷越平 坦。所以对于工厂来说，应尽量提高负荷系数，从而充分发挥供电设备的供电能力、提高供 电效率。对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率尸和设备额定功率 尸N之比值,即：KL可以表示该设备或设备组的容量是否被充分利用。学习情境二S工厂电力负荷及短路电流计算任务二工厂电力负荷的计算16主要内容一工厂用电设备的设备容量二、工厂计算负荷的确定17一、工厂用电设备的设备容量工厂用电设备铭牌上都标有额定功率，但由于各用电设备的额定工作条件不同，如有的是长期工作制，有的是反复短时工作制。因此这些铭牌上规定的额定功率就 不能直接相加来作为全厂的电力计算负荷，而必须先换算成同一工作制下的额定功 率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的额定功率称为工厂用电设备 的设备容量月，计算方法如下。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即所有设备的铭牌额定功率，Pe=PN（2-7）若铭牌给定的是用电设备的额定容量Sn和功率因数cosOn，则设备容量为Pe=SnCOSQn（2-8）2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是将设备标准暂载率下的额定功率换算到统一的设 备暂载率下的功率。常用设备的换算要求如下：一、工厂用电设备的设备容量电焊机设备（电焊机设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种）要求统一换算到 2=100%时的功率，即Pe=SN COS0N J。(2-9)式中 Pe设备铭牌额定有功功率;Sn设备铭牌额定容量;N设备铭牌暂载率（计算中用小数）;/00%值为100%的暂载率（计算中用1）;COS（Pn-设备铭牌功率因数。起重电动机设备（起重电动机设备的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种）要求统一换算到=25%时的功率，即(2-10)式中 J5%值为25%的负荷暂载率（计算中用0.25）o一、工厂用电设备的设备容量例2-1 某工厂金工车间380V的用电设备中，金属切削机床共18台(其中15kWl台，llkW3台，7.5kW6台，5kW8台)，吊车1台5kW,sN=25%),电焊机2台(额定容量22kVA,n=60%,cos0n=0.5),试求该车间的设备容量。解：(1)金属切削机床的设备容量。金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以18 台金属切削机床的总容量为：Pel=15x1+11x3+7.5 X 6+5x8=133kW(2)吊车的设备容量。吊车属于反复短时工作制的用电设备，它的设备容量应统一换 算到n=25%,所以1台吊车的容量为：Pe2=Pn J =Pn=5.5kWV 25%一、工厂用电设备的设备容量(3)电焊机的设备容量。电焊机属于反复短时工作制的用电设备，它的设备容量应统 一换算到之二100%，所以2台电焊机的容量为：Pe3=2Sn cos(PnN&n=2 x 22x0.5 x Vo.6=17kW(4)车间的设备总容量为Pe=133+5.5+17=155.5kW二、工厂计算负荷的确定对工厂供配电系统中各个环节的电力负荷进行 统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来 按发热条件选择工厂供配电系统中设备的负荷 值，称为计算负荷。计算负荷通常用P30、Q30s S30、I30分别表示 有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、和计算电流。二、工厂计算负荷的确定计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电气设备 的选择是否经济合理，计算负荷确定过小，则 依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者 使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系 统的安全。计算负荷确定偏大，则造成设备的 浪费和投资的增大。我国负荷计算常用的方法有简便实用的需要 系数法和二项式系数法。二、工厂计算负荷的确定2.用电设备组计算负荷的确定（1）需要系数法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30分钟最大负荷心。，用电设备组的计算负荷应为用电设备组的设备容量与（不含备用设备容量）乘以一个合适的需要系数K”（小于1）即舄。=KdPe（2-11）式中需要系数K”是考虑了用电设备组所有用电设备不可能全部同时运行；每台用电设 备也不一定全部带满负荷；另外线路的损耗、用电设备本身的损耗及操作人员的技能及生产 等多种因素。二、工厂计算负荷的确定用备要值 种设需数 各电的系用电设备组名称需要系数二项式系数最大容量设 备台数“coegtan夕bC大批和流水作业生产的热加工机床电动机0.3 0.350.260.550.651.17大批和流水作业生产的冷加工机床电动机0.18-0.250.140.550.51.73小批和单独生产的冷加工机床电动机0.160.20.140.450.5；1.73小批和单独生产的热加工机床电动机0.250.30.240.450.61.33通风机、水泵、空压机及电动发电机组电动机0.70.80.650.2550.80.75非连锁的连续运输机械和铸造车间整砂机械0.5-0.60.40.450.750.88连锁的连续运输机械和铸造车间整砂机械0.65-0.70.60.250.750.88锅炉房和机修、机加、装配等类车间的吊车（=25%）0.1-0.150.060.230.51.73铸造车间的吊车（e=25%）0.15-0.250.090.330.51.73自动连续装料的电阻炉设备0.75-0.80.70.320.950.33非自动连续装料的电阻炉设备0.6-0.70.50.510.950.33实验室用的小型电热设备（电阻炉、干燥箱等）0.70.70一1.00工频感应电炉（未带无功补偿设备）0.8一一一0.352.68高频感应电炉（未带无功补偿设备）0.8一一一0.61.33电弧熔炉0.9一一一0.870.57点焊机、缝焊机0.35一0.61.33对焊机、娜钉加热机0.35一一一0.71.02自动弧焊变压器0.5一一一0.42.29单头手动弧焊变压器0.35一一一0.352.68多头手动瓠焊变压器0.4一一一0.352.68单头弧焊电动发电机组0.35一一一0.61.33多头弧焊电动发电机组0.7一一一0.750.88生产厂房及办公室、实验室照明0.8-1一一一1.00变电所、仓库照明0.50.7一一一1.00宿舍（生活区）照明0.6-0.8一一一1.00室外照明、应急照明1一一一1.00注关于照明的期中系为白炽灯的数据，如为荧光灯取侬9=0.9;如为高压汞灯或钠灯取侬夕二0.5。二、工厂计算负荷的确定按需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷的计算公式如下：1）对尸2台用电设备Kq宜取1；但对于电动机，由于其本身的容量较大则可取巴0 二&/式中心为电动机的额定容量，狈为电动机的效率。2）单组用电设备组的计算负荷，包括有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、和计算电流分别为（2-12）go=p3o tan。30S30=J 6 0+。30(2-13)(2-14)(2-15)N二、工厂计算负荷的确定(3)多组用电设备组的计算负荷应考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现，须计入各用电设备组的同时系数 Kz，则各用电设备组总的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、和计算电流分别 为（2-16）。30=Z。30,上式中60”分别表示各用电设备组的有功和无功计算负荷。二、工厂计算负荷的确定同时系数小应用范围 展确定车间变电所低压线路最大负荷冷加工车间 0.7-0.8热加工车间 0.7-0.9动力站 0.81.0确定配电所母线的最大负荷负荷小于5000kW 0.91.0计算负荷为 500010000 Kw 0.85计算负荷大于10000 kW 0.8二、工厂计算负荷的确定(2)二项式法在确定设备台数较少，而且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，我们将采用另 一种方法一一二项式法。基本公式是：P30=bPe+cPx(2-17)式中b.c二项式系数，根据设备名称、类型、台数查表2-1选取；bPe 用电设备组的平均负荷，其中尸为用电设备组的设备总容量；cPx 表示用电设备组中X台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px为用电设备组中X台容量最大的设备总容量。二、工厂计算负荷的确定例2-2 某工厂机修车间的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7.5kW的有2台，4kW的有2台，2.2kW的有8台；另接通风机2台共2.4kW；电阻炉1台2KW。试用需要系数法和二项式系数法确定此线路上的计算负荷。解1.用需要系数法求解(1)冷加工电动机：查表 2-1,取 K&=O.2,cos0=O.5,tan0=L73,故Ao=0.2 x 50=10(kW)03。(1)=10 x1.73=17.3(/:var)(2)通风机：查表 2-1,取 Kq=0.8,cos0=0.8,tan=0.75,故巴。(2)=0.8 x 2.4=1.92(左W)。3。(2)=1.92x0.75=1.44(var)(3)电阻炉：查表 2T,取K/=O.7,cos03=l.O,tan03=0,故Ao(3)=0.7x2=1.4(左 W)。3(3)=。因此，总的计算负荷为(同时系数查表2-2取0.8)。鸟0=0.8 x(10+1.92+1.4)=10.66(左 W)=0.8 x(17.3+1.44+0)=15.0(左 var)S30;V10.662+152=ISA(kVA)18 4品=丁二一=27.96(4)73x0.38二、工厂计算负荷的确定2.用二项式法来解求出各组的平均功率和附加负荷。巴o(1)金属切削机床电动机组查表 2-1,取 b=0.14,c=0.4,x=5,cos0=0.5,tan=1.73,贝bPg=0.14x50=7(1HV)cPo=0.4 x(7.5 x 2+4 x 2+2.2 x 1)=10.08(KW)通风机组查表 2-1，取=0.65,c=0.25,cos0=0.8,tan=0.75,贝！JbPe(2)=0.65 X 2.4=1.56(KW)c优=0.25 x 2.4=0.6(KW)(3)电阻炉查表 2-1,取。=0.7,c=0,cos 0=1,tan 0=0,贝UbPe(3)=0.7x2=1.4(KW)比=0显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷阳最大，故总计算负荷为P30=(7+1.56+1.4)+10.08=20.04(230=(7x1.73+1.56 x 0.75+0)+10.08 x 1.73=30.72(左 var)S30;V20.042+30.722=36.68(KVA)/=:6.68=55.73 73x0.38由计算结果可知，二项式系数法计算结果比需要系数法计算结果大，更适用于容量差 别悬殊的用电设备的负荷计算。二、工厂计算负荷的确定3.全厂计算负荷的确定确定全厂的计算负荷是选择工厂电源进线及有关电气 设备的基本依据，是工厂供配电系统设计的重要组成 部分，也是与电力部门签订用电协议的基本依据。确定全厂计算负荷的方法很多，可根据不同的情况 和要求采用不同的方法，一般有逐级计算法、需要系 数法及按年产量或年产值估算法等。(1)按逐级计算法确定全厂计算负荷。根据工厂的供配电系统图，在确定了各用电设备组的 计算负荷后，要确定车间或全厂的计算负荷时，逐级 向工厂电源方向计算，在经过变压器和较长线路时，应加上变压器和线路的损耗，最后求出全厂总的计算 负荷，这种方法称为逐级计算法(在各级用电设备负 荷计算中，可用需要系数法或二项式法来计算，其中 需要系数法较常用)。例如图2-5所示，在确定全厂计算负荷时，应从用电末 端开始，逐级向上推算至电源进线端。二、工厂计算负荷的确定居05为其所有出线上的计算负荷舄06等之和，乘上一个同时系数Kg o但骂04要考虑线路WL2损耗，则骂04=骂05+2。舄03应为变压器T低压母线所有出线的计算负荷舄04等之和，乘上一个同时系数Kg。居02还要考虑变压器损耗6 和线路WLi损耗蛇阳，则鸟02=居03+A品。舄oi由舄02等所有高压配电线路计算负荷之和，乘上一个同时系数Kg。各级负荷的同时系数Kz的值可参照前表2-2 o对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路一般不长，其功率损耗可忽略不记。电力变压器的功率损耗，在一般的负荷计算中，可采用简化计算公式来近似计算。对 低损耗的配电变压器可采用下列简化公式：有功功率损耗 APt70.015邑0(2-19)无功功率损耗 -0.06S3O(2-20)二、工厂计算负荷的确定（2）按需要系数法计算全厂计算负荷将全厂用电设备的总容量与（不含备用设备容量）乘上需要系数,即可得全厂总的有功计算负荷60,因此确定工厂有功计算负荷的公式如下：=KdPe（2-21）式中 Kd 全厂的需要系数值。二、工厂计算负荷的确定表2-3各类工厂的全厂需要系数、功率因数及年最大有功负荷利用小时参考值I.e*小小、加十叩抑KT军人见到科EORJ姿布1M工厂类别需要 系数功率因数年最大有功负 荷利用小时工厂类别需要，系数功率 因数年最大有功负 荷利用小时汽轮机制造厂0.380.885000量具刃具制造厂().260.603800锅炉制造厂0,270.734500电机制造厂0.330,653000柴油机制造厂0.320.744500石油机械制造厂0.450.7835()0重型机械制造厂0.350.793700电线电缆制造厂0.350533500机床制造厂0.200.65320()电器开关制造厂0.350J53400重型机床制造厂0.320.713700仪器仪表制造厂0.370.813500工具制造厂0.340.653800滚珠轴承制造厂0.280.7058()0二、工厂计算负荷的确定（3）按年产量或产值估算全厂的计算负荷将工厂年产量A或年产值B乘以单位产品耗电量。或单位产值耗电量b,即得到工厂的全年耗电量也：Wa=Aa=Bb（2-22）式中，各类工厂的单位产品耗电量。或单位产值耗电量b可从有关设计手册中查取。在求出工厂全年耗电量叽后，即可按下式求得工厂的有功计算负荷为：%=/（2-23）1 max式中，为工厂的年最大负荷利用小时数，可查表2-3。其它计算负荷。30、30，30的计算与前述需要系数法的计算相同。学习情境二工厂电力负荷及短韶电流计算任务三工厂功率因皴、无功粉管及粉卷后的工厂计算负荷37主要内容一、工厂的功率因数分类和计算二无功功率补偿三无功功率补偿后工厂计算负荷的确定38一、工厂的功率因数分类和计算工厂的实际功率因数是随着负荷和电源电压的变动而变动的，因此该值 的计算也就有多种方法。1.瞬时功率因数瞬时功率因数可由功率因数表(相位表)直接测量，也可以用在同一时 间测得的有功功率表、电流表和电压表的读数计算按下式计算得到：P(2-24)式中P功率表测出的三相功率读数(kW)；6电压表测出的线电压的读数(kV)oI-电流表测出的线电流读数(A)；瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采 取相应补偿措施。一、工厂的功率因数分类和计算2.平均功率因数平均功率因数是指在某一时间内功率因数的平均值，计算公式如下：W cos(p=.=(2-25)式中卬尸一一某一时间内消耗的有功电能，可由有功电度表读出；%某一时间内消耗的无功电能，可由无功电度表读出。一、工厂的功率因数分类和计算3.最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数是指年最大负荷(即计算负荷)时的功率因数，计算公式如下：cos。=(2-26)$30我国有关规程规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于0.9,其它工厂则不得低于0.85.若达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿.二、无功功率补偿一般情况下，由于工厂生产所需大量动力负荷都是感性 负载。例如感应电动机、电焊机、电弧炉等，使得功率因数便 低，因此需采取措施来提高功率因数。二、无功功率补偿图2-6表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系o在负荷需用的有功功率固 定不变的情况，假设要使功率因数由COS0提高到COS”时，无功功率。30和视在功率邑0将减少，使负荷电流乙。相应减少，这样就降低了供配电系统的电能损耗和电压损耗，同时 还可以选用较小容量的电气设备和较小截面的电力线路，从而减小投资和节约有色金属。因 此提高功率因数对整个工厂供配电系统大有好处。图2-6要使功率因数由COS0提高到cos。，通常需装设人工补偿装置。由图2-6可知，无功功率补偿容量应为 式中6。有功计算负荷；Qc=6o（tan0 tan。）（2-27）小（pf补偿前后功率因数角;Qc无功补偿容量。三、无功功率补偿后工厂计算负荷的确定工厂（或车间）装设了无功补偿装置总的容量。c后，就可根据所选补偿电容器单台容量外来确定电容器的个数，即n=Qc/qc（2-28）由上式计算所得的电容器的个数，对于单相电容器应取3的倍数，以便三相平均分配 安装。补偿后工厂的有功计算负荷不变，但电源向工厂提供的无功功率将减少。在确定补偿装 置装设地点以前的计算负荷时，应扣除无功功率补偿容量。因此总的无功计算负荷为：。；0=。30-Qc（2-29）补偿后总的视在计算负荷为+030=+（。30 0C）2（2-30）学习情境二工厂国力负荷及短蛤电流计算在第四尖蝇剌流的计算45主要内容一单台用电设备尖峰电流二计算多台用电设备尖峰电流46一、单台用电设备尖峰电流尖峰电流是指单台或多台用电设备持续12秒 的短时最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，与计算电流不同，计算电流是指半小时最大电流,尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断 路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动 机自起动条件等。一、单台用电设备尖峰电流单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流，即I pk=I st=KsJ n(2-31)式中lst用电设备的起动电流；IN用电设备的额定电流；Kst用电设备的起动电流倍数(一般笼型电动机为57,绕线型电动机为2 3,直流电动机为1.52,电焊变压器为34。二、计算多台用电设备尖峰电流一般只考虑起动电流最大的一台设备正在启动、其余设备正常运行时的电流。其公式为 n-1心=21（2-32）i=l或 以=/3。+（乙一，N）max（2-33）式中4,max用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（1st Umax用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的二者电 流之差；n-1Z/m 除了起动电流与额定电流之差为最大的那台设备外，其他n-1台设备的额定 i=l电流之和；心上述n-1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.71；心。一一全部设备投入运行时线路的计算电流。二、计算多台用电设备尖峰电流例2-2有一 380V三相线路，供电给三台电动机。已知 IN1=5A,Kstl=5JN2=4A,Kst2=4JN3=10A,Kst.=3,求该线路的尖峰电流。解 由已给电动机参数可知第3台电动机的起动电流与额定电流之差为最大为43二(,3”N3=3x10=30(A)可见，最大起动电流是乙3,则&max=30A,取Kz=0.9,因此该线路的尖峰电流为Ipk=KeUni+几)+max=0.9 X(5+4)+30=38.1(A)学习情境二工厂电力负荷及短韶电流计算任绻五工厂题气照明负漪51主要内容一工厂常用电光源二、工厂常用灯具的选择和布置三照明供电系统四照明设备容量及照明计算负荷确定52一、工厂常用电光源1.电光源工厂常用的电光源按其发光原理可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。热辐射光源是利用物体通电加热从而辐射发光的原理制成的光源，如白 炽灯、卤铝灯。气体放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光 源，如荧光灯、高压汞灯等。（1）白炽灯（2）卤铝灯图165白炽灯结构图1 一玻壳2一灯丝（铐丝）3一支架（铝线）4一电极（银丝）5玻璃芯柱6杜美丝（铜铁银合金丝）7引入线（铜丝）8抽气管9一灯头10一封端胶泥11 一锡焊接触端同他6能脾触卜卡聊 TI8 HI出艇）4嬉5-4英H做内光ISA卤K）因9-7臼/口 4T廷痂闵一、工厂常用电光源（3）荧光灯（日光灯）图10-7荧光灯结构图1 一灯头2一灯脚3玻璃芯柱4灯丝（鸨丝，电极）5玻管（内壁涂萤光粉，充惰性气体）5一汞（少量）图2-9荧光灯结构图（4）高压汞灯图10-9高压案灯结构图1一支巢双田遨胪黎频电阻3启动电源4工作电源 5放电管6内部荧光负涂层7外玻壳一、工厂常用电光源(5)高压钠灯(6)金属卤化物灯图1041高压钠灯结构图1主电极2一半透明陶瓷放电管(内充钠、汞及银或窟盘混合气体)3外玻壳(内壁涂萤光粉,内外壳间充氮)4消气剂5一灯头图2.9金属卤化物灯1一主电极；2放电管；3保温罩；4石英玻管；5消气剂；6触发极；7一限流电阻一、工厂常用电光源(7)管形福灯福灯是惰性气体弧光放电灯，氤气在高压下放电能产生 很强的白光，类似太阳光，其显色性好，且灯的功率大，亮度高，故有人造小太阳之称。故适宜于广场、车站、大型工地等大面积照明。一、工厂常用电光源2.常用电光源的特性 电光源的主要性能指标 有光效、寿命、色温、显色指数、启动性能等 有时这些技术特性是相特性参数白炽灯卤鸨灯荧光灯高压汞灯高压钠灯金属卤化物灯管形筑灯额定功率(W)15-100050020006-12550100035100012535001500-100000发光效率(lm/W)10-1520 2540-9030-5070-10060 9020 40使用寿命(h)10001000150001500-50002500-600060001200010001000/色温(K)24002920300032003000650055002000-40004500-70005000 6000一般显色指数(%)97 9995 9975 9030 5020 2565-9095 97启动稳定时间瞬时瞬时1 3s48min48min4 8min瞬时互矛盾的，在实际选用 光源时，一般先考虑光 效高、寿命长，其次再 考虑显色指数、启动性 能等次要指标。各种常 用照明电光源的主要技 术特性见表2-4，供对 照比较。再启动时间间隔瞬时瞬时瞬时5-10min1015min10 15mhi瞬时功率因数110.330.520.440.670.440.4-0.60.4-0.9电压波动不宜大于5%55%队低于5%自灭5%队5%Un频闪效应无无有有有有有表面亮度、大夭小较大较大大大电压变化对光通量 的影响大大较大较大大较大较大环境温度变化对 光通量的影响小小大较小较小较小小耐震性能较差差较好好较好好好需增装附件无无无镇流器 起辉器镇流器镇流器镇流器 触发器镇流器 触发器适用场所广泛应用厂前区、屋外配 电装置、广场广泛应用广场、车站、道路、屋外配 电装置等广场、街道、交通枢纽、展 览馆等大型广 场、体育 场、商场等广场、车站、大型屋外配 电装置一、工厂常用电光源3.工厂常用电光源的选择工厂所用电光源的类型，应根据被照场所的具体情况及对照明的要求 来进行合理选择，以优先选用光效高、寿命长的光源为原则，同时考虑 以下几点：(1)对光显要求较高、开关频繁、需及时点燃或调光、需防止电磁 干扰、不能有频闪效应等场所，宜采用白炽灯。如照度要求高时可采用 卤铝灯；(2)对于一般工作场所，且灯具悬挂高度在4米以下，为节约电能宜 采用荧光灯；(3)对灯具悬挂高度在4米上的场所，宜采用高压气体放电灯。有高 挂条件且需大面积照明的场所，宜采用金属卤化物灯或管形铺灯；(4)对道路、室外照明及显色性要求不高的场所，宜优先使用分辨 率高、透雾性好、光效高且寿命长的高压钠灯；(5)对采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用两种或 多种光源的混合照明，以改善光色同时又提高发光效率。混合光源的选 择主要根据使用场所对光源的亮度及色度等技术参数要求而定。如对光 色要求不高的高大厂房选用荧光高压汞灯与普通高压钠灯的混光比较适 宜。二、工厂常用灯具的选择和布置1.工厂常用灯具的分类和选择灯具的作用是固定光源，把电光源的光能分配到需要的方向，防止光源引起的眩光并保护电 光源不受外力、潮湿及有害气体的影响。灯具结构不仅应便于制造、安装和维护，还要考虑美 观。照明灯具的种类很多，按辐射的光通量分布特性分有深照型、配照型、漫照型、广照型等；按结构特点分有开启型、封闭型、密封型、防爆型等。由于目前我国市场上的照明灯具规格繁 多，尚无统一标准，且新光源不断出现，因此在具体选用时可参考相应的技术手册和产品说明 书o 工厂中常用的门知jWt目 的方卜戒云n舛巨力n_R国7_1 26F去r班派:普、(b)广照型工厂灯(c)深照型工厂灯(d)斜照型工厂灯(a)配照型工厂灯图2-13工厂中常用的几种灯具二、工厂常用灯具的选择和布置2.室内灯具的布置室内灯具的布置就是确定灯具在房间的空间位置，它对照明质量具有重要的影响。灯具的布 置合理与否还影响到照明装置的安装功率和照明设施的耗费，以及照明装置维护检修的方便与安 全。室内灯具的布置一般有均匀布置和选择布置两种方案，如图2-14所示。均句布X0灯川川人工件图2-14一般照明灯具的布置均匀布置是指灯具在整个受照房间内均匀分布，与生产设备的位置无关。均匀布置有矩形 和菱形两种方式，如图2-15所示。通常在有局部照明的房间内，因矩形布置比较美观，其一 般照明灯具的布置多采用。-，；i.T-一；图2-15灯具的均匀布置方案三、照明供电系统1.照明电压的选择照明电压的选择条件是：在正常环境中，一般照明采用交 流220V三相四线制系统供电;在严重潮湿、高温、及有 可能漏电的危险环境中，以及移动灯具等，可采用安全 电压36V供电；在电缆隧道及其他地下坑道照明电压采 用安全电压36V,若安装高度或灯具结构满足安全要求 时，可以采用交流220V供电；在由蓄电池供电时，可根 据照明负荷容量大小，电源条件、使用要求等因素分别 采用36V,24 V,12 V供电。三、照明供电系统2 昭日日不纾的世由 式.谑明策/按苴功能可分为工作照明和事故照明两大类。(1)工作照明的供电方式(2)事故照明的供电方式图2-16 一台变压器的照明供电系统 图2-17两台变压器交叉供电照明供电系统四、照明设备容量及计算负荷确定1.照明设备容量的确定(1)按照明设备铭牌确定设备容量工厂常用的照明设备有白炽灯、碘铸灯、荧光灯、高压汞灯和金属卤化物灯等。照明设备属 长期连续工作制设备，因像荧光灯等气体放电光源需要配置镇流器来启辉高压，所以照明设 备容量通常按下列原则考虑：1)白炽灯、碘铝灯设备容量为灯泡上标出的额定功率；2)荧光灯的设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；3)高压汞灯的设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍；4)金属卤化物灯的设备容量在采用镇流器时应为灯泡额定功率的1.1倍,采用触发器启辉时设 备容量为灯泡的额定功率；5)照明设备的总容量等于单个照明设备容量的代数和。Pe=Pei 2-34)(2)照明设备容量的估算在工作场所性质和建筑面积已知的情况下，进行电气照明的初步设计时，可按式2-35 对工作场所的照明设备容量进行估算。四、照明设备容量及计算负荷确定Pe=PoA(2-35)式中 Pe 受照空间的照明设备安装容量；Po比功率，根据工作场所水平作业面上的平均照度、受照面积和选用灯具等条件查找有关手册，一般车间比功率值可按表2-4选取；A受照空间的水平总面积。表2-4 一般车间比功率值Po(以白炽灯计算)*奴；其门heWOW帅1金工车间68铸钢车间82装配车间99铸铁车间83工具修理车间810木工车间114金属结构车间1011实验室105焊接车间812煤气站76锻工车间713气压站57热处理车间814办公楼5四、照明设备容量及计算负荷确定2.照明计算负荷的确定因照明设备通常为单相负荷，故在设计安装时应将它们均匀分配到三相上，以减少三相负荷的 不平横。设计规范规定，若三相电路中单相设备总容量不超过三相设备容量的15%时，则不论单 相设备如何分配，均可按三相平衡负荷直接计算。若三相电路中单相设备