3.2 负荷计算
在进行工业供电设计时，首先遇到的问题就是确定系统中各部分的负荷量，以便用来合理地选择系统中必需的各种电气设备和导线，使电气设备和材料得到充分利用和安全运行。因此，负荷计算是供电设计工作中很重要的一环。 3.2.1 负荷曲线
定义：表示电力负荷随时间变化情况的图形称为负荷曲线。
1、年最大负荷和年最大负荷利用小时数
年最大负荷：就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时的平均功率，也称为半小时最大负荷。
年最大负荷利用小时数：它是一个假想时间，在这一段时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰恰等于电力负荷全年实际消耗的电能。
2、平均负荷和负荷系数
平均负荷：就是电力负荷在一定时间内平均消耗的功率。
负荷系数：平均负荷与最大负荷之比。有时为了区别有功和无功，定义为：?为有功负荷系数，
??PavPmax
通常??0.7~0.75；?为无功负荷系数，
??QavQmax
通常??0.76~0.82 3.2.2 负荷计算方法
目前设计单位进行电力负荷计算主要采用的方法有： （1）单位指标法（单位面积耗电量法、单位产品耗电量法）; （2）需要系数法; （3）二项式系数法; （4）利用系数法;
因为单位指标法简单和利用系数法复杂，因此设计将要选用需要系数法或者是二项式法；又因为结合本工程的实际情况，我选用了需要系数法这种负荷计算方法。
1、按需要系数法确定计算负荷:(KX为需要系数) （1）先求各组的计算负荷: 单组的有功计算负荷:
Pc?Kd?PNi
i?1n 6
单组的无功计算负荷: QC?PCtg? 单组的视在计算负荷：SC?PC2?QC 单组的计算电流：
IC?SC3Ur2
（2）再求总的计算负荷(K?是同期系数） 总的有功计算负荷为：PC?K?Kd?PNi
i?1n总的无功计算负荷为: QC?K?PCtg?
以上两式中的?PNi和PCtg?分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。
i?12总的视在计算负荷 Sc?PC2?QC
n总的负荷电流 Ic?Sc3Ur
2、按逐级计算法确定工厂的计算负荷
供配电系统的负荷计算的步骤应从负载端开始，逐级上推，到电源进线端为止。首先确定各用电设备的用电容量，然后将用电设备按需要系数表上的分类方法分成若干组，进行用电设备组的负荷计算；将配电干线上各用电设备组的计算负荷相加后乘以最大负荷同期系数，即得配电干线上的计算负荷；采用同样的方法确定车间变电所低压母线上的计算负荷，根据低压母线的计算负荷就可以选择电力变压器、低压侧主开关和低压母线等，由于低压配电线路一般不长，线路的功率损耗可略去不计。
3、配电系统负荷计算的确定
结合本工程的实际情况，按照以上介绍的计算负荷的方法，将以表的形式列出：（如下表3.2所示）
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表3.2 全厂各车间负荷计算
有功功率用电单位名称 铸钢车间 铸铁车间 热处理车间 组装车间 机修车间 氧气站 乙炔站 危险品仓库 五金仓库 成品仓库 办公大楼 合计 设备容量kw 1500 1000 750 1000 500 600 90 10 10 20 50 5530 需要系数 0.40 0.4 0.60 0.42 0.25 0.85 0.74 0.91 0.71 0.86 0.85 0.49 功率因kw 数 无功功率kvar 视在功率kva 计算电流 A 0.65 0.70 0.70 0.72 0.60 0.80 0.90 0.90 0.88 0.79 0.90 0.71 1200 800 900 420 250 510 67 9 7 17 43 2648 1403 816 918 405 333 383 32 5 4 13 21 2597 1846 1143 1286 583 536 638 74 10 8 21 48 3787 2797 1732 1948 883 812 967 112 15 12 32 73 5738 乘以同时系数
有功功率 同时无功功率 视在功率 计算电流 有功同时系数(k1) 无功同时系数（k2） 0.90 0.90 2383 2337 3338 5058 根据供电部门提供的有关规定，工业企业平均功率因数如果达不到要求，须进行无功功率的补偿。
tg?1?tg(arccos0.71)?0.9918 tg?2?tg(arccos0.90)?0.4843
需要补偿的容量为
Qcc?Pc(tg?1?tg?2)
?2383?(0.9918?0.4843) ?1210Kvar
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因为是功率自动补偿装置，是通过投切电容器随时调整的，考虑三相均衡分配应装设15个，每相5个，每个容量为100kvar,自动补偿的容量应该为1500KVar.
补偿电容器的型号为：BWF10.5-100-1W（型号中字母含义：B-并联电容器；W-十二烷基苯；F-纸、薄膜复合；W-户外型） 补偿后实际平均功率因数为:
cos?av?Pav?SavPavPav2?(Pavtg?av1?Qcc)2表3.3 功率补偿表
补偿前功率因数 0.71 补偿补偿后计后功率因数 0.90 1210 1500 2383 837 2526 2827 无功补偿容实际补偿容算有功功量（KVAR） 量 （KVAR） 率（KW） （KVAR） （KVA） 流（A） 无功功率视在功率计算电补偿后计算补偿后计算补偿后?2383?0.94 2526
3.3 主变压器的选择
供配电系统的功率损耗,包括有功损耗和无功损耗。因为本工程为工厂车间的供配电设计,而工厂的配电系统的线路较短,所以在计算时可以忽略不计,只计算电力变压器的功率损耗。
3.3.1 电力变压器的选型
1、变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则：
（1）应满足用电负荷对供电可靠性要求。对共有大量一，二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一，二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但必须在低压侧敷设于其它变电所相联络线作为备用电源。
（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大宜于采用经济运行方式变电所，也可考虑用两台变压器。
（3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷及中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。
（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展。 2、变电所主变压器容量选择
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（1）只装一台主变压器的变电所
主变压器容量ST（设计中，一般可概略地当作额定容量SN.T）应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即ST?S30
（2）装有两台主变压器的变电所
每台变压器的容量（一般可概略地当作额定容量SN.T）应同时满足以下两个条件：
ST?(0.6~0.7)S30
1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的大约60%～70%的需要，即 2）任意台单独运行时，应满足一，二级负荷S30(???)的需要，即ST?S30(???) 综上所述：装设两台主变压器，满足以下两个条件：
ST?(0.6~0.7)S30?(0.6~0.7)?3338?(2003~2337) ST?S30(???)?2144
所以选用S9型铜线电力变压器，，容量为2500KVA
详细型号为S9---2500/10型，额定容量2500KVA，额定变比为10/0.4KV，高压分接头范围±2×2.5％，联结组别为D,yn11，空载损耗为3.5KW，负载损耗为25KW，空载电流为0.8％，阻抗电压为6％，（以上数据为查阅《工厂供电设计指导》刘介才主编 2005年6月）。
由所选得的变压器得出最大负荷率为
Sc???101%
Sr从其经济运行和一次投资的因素考虑是比较经济合理的。 3.3.2电力变压器功率损耗
?SC1有功功率损耗：?PT??P0??PK??S?r?2??(KW)?3.5?25(101%)?29(KW) ?
2?PT为变压器最大有功功率损耗（KW）?P0为变压器空载有功损耗（KW）
?PK为变压器短路有功损耗（KW）Sc为变压器的额定容量（KVA）
Sr为变压器的计算负荷（KVA）
??SC2无功功率损耗： ?QT?Sr?I0%?UK%??S??r??183(KVA)
????2??(KVA) ?? ?2500[0.8%?6%(101%)2]
I0%变压器空载电流占额定电流的百分比，UK%变压器短路电压占额定电压的百分比
根据以上的变压器功率损耗的计算，现列表3.4如下：
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