电力系统负荷计算方法

电气设备运行时负荷的大小是决定电气设备发热程度和绝缘老化快慢的因素，因此在选择电气设备时应进行负荷计算。

各种用电设备都有自己的额定容量，但由于生产工艺流程的不同，各用电设备不可能一直以额定容量运行；另外，一个车间、一个工厂各种用电设备的最大负荷一般不可能同时出现。由此可见，若将各种用电设备的额定容量简单相加作为用户的用电负荷显然过大，以此作为选择供电系统电气设备的依据将造成负荷的浪费。但是，若负荷计算得过小，将使供电系统的电气设备过热而降低使用寿命。因此，负荷的准确计算是保证供电系统电气设备合理选择、安全运行的重要前提。

计算负荷是按发热条件选择电气设备的等效负荷，即计算负荷产生的热效应和实际变动负荷产生的热效应相等。实际情况表明，一般导体要达到最高稳定温升需要负荷持续30 min的时间。因此，计算负荷实际上与从负荷曲线上求得的30 min的最大负荷(年最大负荷)Pmax相当，也可以认为计算负荷是持续30 min的最大负荷，用符号P30、Q30、S30、I30表示。

计算负荷是确定用户负荷量和供电设计的基本依据，计算负荷确定得准确与否，直接影响到电气设备和导线选择是否经济合理。

负荷大小在工程设计或规划阶段是无法用测量法得到的，只能用经验数据进行计算。要做到精确计算是很困难的，目前沿用的方法有需要系数法、二项式系数法和利用系数法。本书仅对常用的需要系数负荷计算方法进行说明。

一般工厂、企业的供电示意如图1-2所示。为说明用需要系数法确定计算负荷的方法，将每个计算点编号，由用电设备开始依次向电源递推计算。

1.单台用电设备的计算负荷

由于各种用电设备的工作条件不同或工作制的差异，应将各设备的额定容量PN换算为某一工作制情况下的设备容量Pe。例如，连续运行工作制用电设备的设备容量可以认为等于其额定容量，而断续周期工作制的用电设备，如起重电动机、电焊机等，其设备容量应该经过统一规定的暂载率系数对额定容量换算以后求出。对于荧光灯及高压水银灯，应该考虑镇流器功耗，并根据其额定容量换算出设备容量。

在求得设备容量Pe后，单台用电设备的计算负荷可以写成

图1-2　一般工厂、企业的供电示意

式中，Pe.1——图1-2中负荷点1处单台设备的容量；

P30.1——该设备的30 min计算负荷；

η——该设备的效率。

2.用电设备组的计算负荷

一个用电设备组的各用电设备，由于生产工艺的要求可能不同时工作，所以在负荷计算时要考虑这组设备的同时使用系数(简称同时系数)KΣ，用来反映在最大负荷时这组设备工作部分容量占全部总设备容量的比例。

一个用电设备组的各用电设备在工作时，未必同时在满载下工作，所以在负荷计算时还要考虑负载系数KL，以反映该组设备的工作部分实际需要容量与这部分设备总容量的比例。

每个用电设备组在工作时都要产生功率损耗，在负荷计算时要考虑该组设备的平均效率ηe，即设备组在最大负荷时输出功率与设备组取用功率之比。

用电设备组的供电线路在输送功率时要产生功率损耗，在负荷计算时要考虑线路的效率ηWL。(www.xing528.com)

因此，图1-2中点2处用电设备组的计算负荷P30.2为

式中，KΣ——用电设备组各工作设备的同时使用系数；

KL——用电设备组各设备的负载系数；

ηe——用电设备组各设备的平均效率；

ηWL——供电线路的效率。

用电设备组的需要系数定义为

式中，Kd——用电设备组的需要系数。

由式(1-2)和式(1-3)可得Kd为

由式(1-3)可知，用电设备组的需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其总设备负荷容量的比值。根据生产中工作设备的情况及工艺流程的差异，不同的设备组有不同的需要系数。

3.变压器低压侧母线的计算负荷

由于配电变电所低压侧母线或配电干线上所接各用电设备组的最大负荷不一定会同时出现，所以在确定图1-2中点3的计算负荷时应计入同时系数，即

式中，P30.3、Q30.3、S30.3、I30.3——变压器低压侧母线或配电干线总计算负荷，单位分别为k W、kvar、k VA、k A；

∑P30.2、∑Q30.2——各用电设备的有功功率计算负荷和无功功率计算负荷总和，单位分别为k W、kvar；

KΣp、KΣq——有功、无功同时系数。

若采用低压集中无功补偿，则其无功需求容量为

式中，QC.2——低压集中无功补偿容量，单位为kvar。