第三章
电力负荷及其计算
本章首先介绍电力负荷的分级、
类别及负荷曲线的有关概念，然后重
点讲述用电设备组计算负荷的计算，
企业计算负荷及年耗电量的计算，最
后讲述尖峰负荷的计算。本章内容是
供配电系统运行分析和设计计算的基
础。
第一节 电力负荷与负荷曲线
一、电力负荷的分级及对供电电源的要求
电力负荷，既可指用电设备或用电单位（用户），
也可指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流。
（一）电力负荷的分级
电力负荷根据其对供电可靠性的要求及
中断供电在政治、经济上所造成的损失或影
响的程度，分为以下三级
1.一级负荷
2.二级负荷
3.三级负荷
（二）各级电力负荷对供电电源的要求
1.一级负荷对供电电源的要求
一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；
当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损
坏。
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
供电系统中。可作为应急电源的电源有,
①独立于正常电源的发电机组；
②供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；
③蓄电池；
④干电池。
2.二级负荷对供电电源的要求
二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一
级负荷。二级负荷宜由两回线路供电，供电变压
器一般也应有两台。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%二级
负荷。
3.三级负荷对供电电源的要求
三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊
要求。
二、电力负荷的类别
电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负
荷，前者为单相负荷，在三相系统中很难三相
平衡；后者一般可视为三相平衡负荷。按行业
分，有工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷
等。工厂用电设备按工作制可分为以下三类,
（ 1）长期连续工作制
（ 2）短时工作制
（ 3）断续周期工作制
三、用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系
数
1.用电设备的额定容量，是指用电设备在额定
电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用
的最大功率。
必须指出：对断续周期工作制的设备来说其
额定容量是对应于一定的负荷持续率的
2.负荷持续率
负荷持续率，又称, 暂载率, 或, 相对工作时
间,,符号为 ε，其定义为一个工作周期内的工作时间
t与工作周期 T的百分比，即
同一设备，在不同的负荷持续率下运行时，其输
出功率是不同的。这应进行, 等效, 换算，即按同一
周期内不同负荷（ P1或 P2）下造成相同的热量损耗条
件来进行换算。即设备容量与负荷持续率的二次方根
成反比关系，因此
3.用电设备的负荷系数
用电设备的负荷系数（或称, 负荷率, ）为
设备在最大负荷时输出或耗用的功率 P与设备额定
容量 PN的比值，即
NL PPK /?
四、负荷曲线的有关概念
（一）负荷曲线的绘制与类型
负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种
图形。它绘制在直角坐标上，纵坐标轴表示
负荷曲线按负荷对象分，有工厂（企业）的、车
间的或某台设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，
有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分，
有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线。按绘制方
式分，有依点连成的负荷曲线（如图 3-la）和提醒负
荷曲线（如图 3-lb所示）
图 3— 1 日有功负荷曲线
年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，
按负荷大小依次排列，如图 3-2c所示。全年按
8760h计。
图 3— 2c
另一种形式的年负荷曲线，是按全年
每日的最大负荷（通常取每日最大负荷的
半小时平均值）绘制的，称为年每日最大
负荷曲线，如图 3-3所示。横坐标格依次以
全年 12个月份的日期来分格。这种年最大
负荷曲线，可用来确定拥有多台电力变压
器的变电所在一年的不同时期宜于投入几
台运行，即所谓, 经济运行方式,,以降
低电能损耗，提高供配电系统运行的经济
性。
图 3— 3 年最大负荷贺年最大负荷利用小时
（二）与复合曲线有关的物理量
1、年最大负荷和年最大负荷利用小时。
年最大负荷 Pmax,就是全年中负荷最大的工作
班内消耗电能最多的半小时平均负荷 P30。
年最大负荷利用小时 Tmax，是假设电力负荷按
年最大负荷 Pmax持续运行时，在此时间 Tmax内电力
负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电
能相等,
如图 3-4所示。因此全年最大负荷利小时是一个假
想时间，按下式计算,
（ 3-4）
式中,Ws为全年实际耗用的电能。
荷特征的一个重要参数，它与工厂年最大负荷利
用小时是反映电力负的生产班制有明显的关系。
例如一班制工厂,Tmax≈ 1800~3000h；两班制工
厂,Tmax≈ 3500~4800h；三班制工厂,
Tmax≈ 5000~7000h。
m a x
m a x P
WT a?
2、平均负荷和负荷曲线填充系数
平均负荷 Pav，就是电力负荷在一定年个
时间 t内平均消耗的功率，即 Pav=
（ 3-5 式中,Wt为 t时间内耗用的电能。年
平均耗用的功率，如图 3-5所示,
即 Pav= （ 3-6）
T
Wt
8760
aW
负荷曲线填充系数 β,就是将起伏波动的负
荷曲线, 削峰填谷,,由此求出的平均负荷 Pav
与最大负荷 Pmax的比值，亦称, 负荷系数, 或
,负荷率,,
β =
maxP
Pav
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
一、概述
计算负荷，是通过统计计算求出的、用来按
发热条件选择供配电系统中各组件的负荷值。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。实际
上，负荷也不可能变化有一成不变的，他与设备
的性能、生产组织以及能源供应状况等多种因素
有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。
我国目前目前普遍采用的确定用电设备组
计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。
需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负
荷的基本方法，二项式法应用的局限性较大，
但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的
分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采
用需要系数法合理，且计算也较简便。
二、按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷
（一）需要系数的含义
用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从
供电系统中取用的半小时最大负荷 P,如图 3-6所
示。用电设备组的设备容量 P,是指用电设备组
所有设备（不包括备用设备）的额定容量 P 之
和，。而设备的额定容量，是设备在额定条件下
的最大输出功率。但实际上用电设备组的设备不
一定都同时运行，同时运行的设备也不太可能都
满负荷，同时设备本身有功率损耗，因此用电设
备组进线的有功计算负荷
实际上，需要系数 K不仅与用电设备组
的工作性质、设备台数、设备效率及线路损
耗等有关，而且与操作人员的技能水平和生
产组织等多种因素有关,因此需要系数宜尽
可能实测分析确定，使之尽量接近实际。
（ 二 ） 需要系数法的基本计算公式
由公式可得按需要系数法确定三相用电设备
组有功计算负荷的基本公式为,
P30=KdPe
这里必须指出：对断续周期工作制的用电设备组,
其设备容量应为各设备在不同负荷持续率下的铭
牌容量换算到一个统一的负荷持续率下的容量之
和 。 断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机
和吊车机, 它们的容量换算要求如下,
1 0 0c o s1 0 0 ?
??
?
? NSNNPNP
e ??
nSNNPNP e ??? c o s??
（ 2）吊车电动机组 要求统一换算到 ε =25%，因此
（ 3-2）可得换算后的设备容量为,
注意,电葫芦、起重机、行车等均按吊车电动
机考虑。
（ 1）电焊机组 要求统一换算到 ε =100%，因此由式
（ 3-2）可得换算后的设备容量为,
用电设备组的无功计算负荷为,
Q30=P30tanφ
用电设备组的视在计算负荷为,
S30=P30/cosφ
用电设备组的计算电流为,
I=S30/1.732UN
只有 1~2台设备时，可认为（ Kd=1），即
（ P30=Pe） 在（ Kd）适当取大的同时,cosφ 值也
适当取大。只有 一台电动机时其（ P30=Pn/η ）式
中 Pn为电动机的额定容量
η 为电动机的效率。一台电动机的计算电流
I30=In=Pn/（ 1.732Un× cosφ ）最后必须指出：需
要系数值与用电的类别及工作状态有极大的关系，
因此按需要系数法计算时，首先要正确判明用电
设备的类别和工作状态，否则将造成错误。例如
机修车间的金属切削机床电动机,应属小批生产
的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，
而机修车间不可能是大批生产。又如压塑机、拉
丝机和锻锤等，应属热加工机床。
（三）多组用电设备计算负荷的确定
确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压
母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负
荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计
算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷
分别计入一个综合系数（ K ）和（ K ）。 ?q?p
对车间干线取
K =0.85-0.95
KΣ Q=0.90-0.97
对低压母线
1、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取
K =0.80-0.90
K = 0.85-0.95
2、由车间干线计算负荷直接相加来计算时取
K =0.90-0.95
K = 0.93-0.97
总的有功计算负荷为,
P30= KΣ PΣ P30.i
?P
?P
?Q
?P
?Q
总的视在计算负荷为,S30=
总的计算电流为,I30=
注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和
统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均
按附录表 10所列的计算系数来计算，而不必考虑因设
备台数少而适当增大 Kd和 cosφ 值的问题。
例 3-1 某机工车间 380V线路上，接有流水作业的金
属切削机床电动机 30台共 85kW，其中较大容量电动
机 11kW1台,7.5kW3台,4kW6台，其它为更小容量
的电动机。另有通风机 3台，共 5kW；电葫芦 1个，
3kW。试确定各组的和总的计算负荷。
解 先求各组的计算负荷
（ 1）机床组 查附录表 10得 Kd=0.18~0.25（取
Kd=0.25）,cosφ =0.5,tanφ =1.73，因此
P30(1)=0.25× 85Kw=21.3kW
Q30(1)=21.3kW× 1.73=36.8kvar
S30(1)=21.3 kW /0.5=42.6kV·A
I30(1) =42.6kVA/（ × 0.38kV） =64.7A
（ 2）通风机组 查附录表 10得 Kd=0.7~0.8（取
Kd=0.8）,cosφ =0.5,tanφ =1.73，因此
P30(2)=0.8× 5Kw=4kW
Q30(2)=4kW× 0.75=3kvar
S30(2)=4 kW /0.5=5kV·A
I30(2) =5kVA/（ × 0.38kV） =7.6A
（ 3）电葫芦 查附录表 10得 Kd=0.1~0.15（取
Kd=0.15）,cosφ =0.5,tanφ =1.73，而 ε =25%，故
Pe(ε =25%)=3kW× 2=3.79 kW
因此 P30(3)=0.15× 3.79 kW =0.569kW
Q30(3)=0.569kW× 1.73=0.984kvar
S30(3)=0.569 kW /0.5=1.138kV·A
I30(3) =1.138kVA/（ × 0.38kV） =1.73A
因此总计算负荷（取 KΣ p=0.95,KΣ q=0.97）为,
P30=0.95× （ 21.3+4+0.569） kW=24.6 kW
Q30=0.97× （ 36.8+3+0.984） kvar=39.6 kvar
S30= kV·A=46.6 kV·A
I30=46.6kVA/（ × 0.38kV） =70.8A
三、按二项式法确定三相用电设备组计算负荷
（一）二项式法的基本公式及其应用
二项式法的基本公式是：有功计算负荷
P30=bPe+cPx
其余的计算负荷 Q30,S30和 I30的计算公式与前述需要系
数法相同。必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如
果设备总台数 n<2x时，则 x宜相应的取小一些，建议取
为 x= n/2，且按, 四舍五入, 的修约规则取为整数。
如果用电设备组只有 1~2台设备时，就可认为 P30=
Pe，即 b=1,c=0。对于单台电动机，则 P30= PN/η,这
里 η 为电动机效率。在设备台数较少时,cosφ 也宜适
当取大。
二项式法较之需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。
（二）多组用电设备计算负荷的确定
采用项式法确定多组用电设备的计算负荷时，亦应
考虑各组用电设备中的
最 大负荷不同时出现的因子。但不是计入一个 1的
综合系数 KΣ,而是在各组用电设备中取出一组最大
上午附加负荷（ cPx） max，再加上各组的平均负荷 bPe
，由此求出总的有功计算负荷，即总的有功计算负
荷,
P30=∑（ bPe） i+（ cPx） max
总的无功计算负荷为
Q30= （ bPetanφ） + （ cPx） maxtanφmax
例 3-2 试用二项式法确定例 3-1所述机工车间 380V线路
上各组的和总的计算负荷。
解 先求各组的平均负荷,附加负荷及计算负荷。
（ 1）机床组：查附录表 10得 b=0.14,c=0.5,x=5,
cosφ =0.5,tanφ =1.73,因此
b Pe(1)=0.14× 85kW=11.9kW
cPx(1)=0.5× (11kW× 1+7.5kW× 3+4kW× 1)=18.8kW
故 P30（ 1） =11.9kW+18.8kW=30.7kW
Q30（ 1） =30.7kW× 1.73=53.1kvar
S30（ 1） =30.7kW/0.5=61.4kV·A
I30（ 1） =61.4kVA/（ × 0.38kV） =93.3A
（ 2）通风机组：查附录表 10得 b=0.65，
c=0.25,x=5,cosφ =0.8,tanφ =0.75，因此
bPe(2)=0.65× 5kW=3.25kW
c Pe(2)=0.25× 5kW=1.25kW
故 P30（ 2） =3.25kW+1.25kW=4.5kW
Q30（ 2） =4.5kW× 0.75=3.38kvar
S30（ 2） =4.5kW/0.8=5.63kV× A
I30（ 2） =5.63kVA/（ × 0.38kV）
=8.55A
（ 3）电葫芦：查附录表 10得 b=0.06,x=3,c=0.2，
cosφ =0.5,tanφ =1.73
电葫芦在 ε =40%时 PN=3kW，换算到 ε =25%的
Pe=3.79KW。因此
b Pe(3)=0.06× 3.79kW=0.227kW
c Px(3)=0.2× 3.79kW=0.758kW
故 P30（ 3） =0.227kW+0.758kW=0.985kW
Q30（ 3） =0.985kW× 1.73=1.70kvar
S30（ 3） =0.985KW/0.5=1.97kV*A
I30（ 3） =1.97kVA/（ × 0.38kV） =2.99kW
比较以上各组的附加负荷 c Px可知，机床组的 c
Px(1)=18.8kW为最大。因此总计算负荷为,
P30=（ 11.9+3.25+0.227） kW+18.8kW=34.2kW
Q30=（ 11.9× 1.73+3.25 × 0.75+0.227 × 1.73）
kvar+18.8kvar× 1.73=55.9kvar
第三节 单相用电设备组计算负荷的确定
一、概述
在工厂里，除了广泛应用三相电气设备外，还应用
有诸如电焊机、电炉、电灯等各种单相电气设备。单
相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三
相负荷尽可能地平衡。如果三相线路中单相设备的总
容量不超过三相设备总容量的 15%时，则不论单相设
备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷
平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量 15%
时，应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再
与三相设备容量相加。
由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择配
电系统中的设备和导线电缆，使设备和导线在最大
负荷电流通过时不致过热或烧毁，因此在接有较多
单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压
还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最
大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负荷，
以满足线路安全运行的要求。
二、单相设备组等效三相负荷的计算
（一）单相设备接于相电压时负荷计算
等效三相设备容量 Pe应按最大负荷相所接单相设备容量
Pe。 mφ 的 3倍计算，即
Pe=3 Pe。 mφ
（二）单相设备接于线电压时的负荷计算
1,单相设备接于同一线电压时
其等效三相设备容量为,
Pe= Pe。 φ
2.单相设备接于不同线电压时
Pe= P1+（ 3- ） P2
Qe= P1 tanφ 1+（ 3- ） P2 tanφ 2
（三）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算
首先应接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压
的设备容量，然后分相计算各相的设备容量，并按需要系
数法计算其计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷为其
最大有功负荷相的有功计算负荷的 3倍，即
P30=3 P30。 mφ
总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无
功计算负荷 的 3倍，即
Q30=3Q30。 mφ
关于将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压
的设备容量问题，可按下列换算公式进行换算,
3
A相 PA=pAB-APAB+pCA-APCA
QA=qAB-AQAB+qCA-AQCA
B相 PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB
QB=qBC-BQBC+qAB-BQAB
C相 PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC
QC=qCA-CQCA+qBC-CQBC
例 3-3 如图所示 220/380V三相四线制线路上，接有
220V单相电热于燥箱四台，其中 2台 10kw接于 A相,1
台 30kW接于 B相，一台 20kW接于 C相。此外接有 380V
单相对焊机 4台，其中 2台 14kW（ ? =100%）接于 AB相，
1台 20kW（ ? =100%）接于 BC相,1台 30kW(? =60%)接
于 CA相。试求此线路的计算负荷。
解 （ 1）电热干燥箱的个相负荷计算
查附录表得 Kd=0.7,cosφ=1,tanφ=0
A相 P30。 A（ 1） =Kd+ Pe。 A=0.7× 2× 10kW=14kW
B相 P30。 B（ 1） =Kd+ Pe。 B=0.7× 1× 30kW=21kW
C相 P30。 C（ 1） =Kd+ Pe。 C=0.7× 1× 20kW=14kW
（ 2）对焊机的各相计算负荷
先将接于 CA相的 30kw(ε =60%)换算至 ε =100%时的
容量，可得 PCA=30kw× =23kw
查附录表达式 0得 Kd=0.35,cosφ =0.7,tanφ =1.02;g再由
表 3-3查得 cos φ =0.7时的功率换算系数 pAB-A=pBC-B=pCA-
A=0.8,pAB-B=pBC-B=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22,
qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8.因此各相的有功和无功设备容量
为,
A相 pA=0.8× 2× 14kw+0.2× 23kw=27kw
QA=0.22× 2× 14kvar+0.2× 2× 14kvar=24.6kw
B相 PB=0.8× 20× 2× 14kw=21.6kw
QB=0.22× 20kvar+0.8× 2× 14kvar=26.8kvar
C相 PC=0.8 23kw+0.2× 20kw=22.4kw
QC=0.22× 23kvar+0.8× 20kvar=21.1kvar
各相的有功和无功计算负荷为,
A相 P30.A(2)=0.35× 27kw=9.45kw
Q30.A(2)=0.35× 24.6kvar=8.61kvar
B相 P30.B(2)=0.35× 21.6kw=7.56kw
Q30.B(2)=0.35× 26.8kvar=9.38kvar
C相 P30.C(2)=0.35× 22.4kw=7.84kw
Q30.C(2)=0.35 × 21.1kvar=7.39kvar
(3) 各相总的有功和无功计得负荷
A相 P30.A=P30.A(1)+P30.A(2)=14KW+9.45KW=23.5KW
Q30.A=Q30.A(1)+Q30.A(2)=0+8.61kvar=8.61kvar
B相 P30.B=P30.B(1)+P30.B(2)=21kw+7.5kw=28.6kw
Q30.B=Q30.B(1)+Q30.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvar
C相 P30.C=P30.C(1)+P30.C(2)=14kw+7.84kw=21.8kw
Q30.C=Q30.C(1)+Q30.C(2)=0+7.39kvar=7.39kvar
(4) 总的等效三相计算负荷
由以上计算可知,B相的有功计算负荷最大，故取
B相计算等效三相计算负荷，因此可得,
P30=3P30.B=3× 28.6kw=85.8kw
Q30=3Q30.B=3× 9.38kvar=28.1kvar
S30=P230+Q230=85.82+28.12KV*A=90.3KV*A
第四节 企业计算负荷及年耗电量的计算
一, 企业供配电系统的功率损耗计算
在确定各用电设备组的计算负荷后, 如要确定企业或工厂
车间的计算负荷, 就需要逐级计入有关线路和变压器的功
率损耗, 如图 3-9所示 。
（ 一 ） 线路的功率损耗计算
1.线路的有功功率损耗
有功功率损耗是电流通过线路电阻所产生的, 按下式计算
△ PWL=3RWL
电阻 RWL=R0l,可查有关手册或产品样本 。
2.线路的无功功率损耗
无功功率损耗是电流通过线路电抗所产生的，按下式
计算,
电抗 XWL=X0l,也可查有关手册或产品样本 。 但是查架
空线路的 X0值, 不仅要根据导线截面, 而且要根据导
线之间的几何均距, 是指三相线路各相导线之间距离
的几何平均值 。 如图 3-10a所示 A,B,C三相线路, 其
线间几何均距为,aav=
如导线为等边三角形排列（见图 3-10b）,
则 aav =a；如导线为水平等距排列（见图 3-10c），则
aav = a=1.26a。
3 321 aaa
3 2
WLWL XIQ 230??
（ 二 ） 变压器的功率损耗计算
变压器的功率损耗也包括有功和无功两大部分 。
1.变压器的有功功率损耗
变压器的有功功率损耗由两部分组成,
（ 1）铁心中的有功功率损耗 简称, 铁损, 。它在
变压器一次绕组的外施电压和频率不变的条件下是
固定不变的，与负荷无关。
（ 2）一、二次绕中的功率损耗 俗称, 铜损, 。它
与负荷电流（或功率）的平方成正比。因此，变压
器的有功功率损耗为,
2.变压器的无功功率损耗
变压器的无功功率损耗也由两部分组成,
（ 1）用来产生磁通即励磁电流的一部分无功功率 它只
与一次绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流或近似
地与空在电流成正比，即
（ 2）消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率 额定负荷
下的这部分无功损耗用△ QN表示。由于变压器的电抗大
于电阻，因此△ QN近似的与阻抗电压（即短路电压）成
正比，即
因此, 变压器的无功功率损耗为,
Δ PT=Δ PFe+Δ PCu2 ≈ Δ P0+Δ Pk2
在电力负荷计算中，通常采用简化公式计算,
有功功率损耗 Δ PT≈ 0.15S30
无功功率损耗 Δ QT≈ 0.06S30
???????? NSS30
???????? NSS30
???????? NSS30
二,企业计算负荷的确定
企业计算负荷是选择企业电源进线及其中一、二次设
备的基本依据，也是计算企业的功率因数和企业用电容量
的基本依据。确定企业计算负荷的方法很多，可按具体情
况选用。
（ 一 ） 按逐级计算机法确定企业的计算负荷
如图 3-9所示, 企业的计算负荷 （ 这里举有功负荷为例 ）
P30.1,应该是高压配电所母线上所有高压配电线计算负荷
之和, 再乘上一个综合系数 （ 同时系数 ） 。 而高压配电线
的计算负荷 P30.2,应该是该线路所供车间变电所低压侧的
计算负荷 P30.3,加上变压器的功率损耗 △ PT高压配电线的
功率损耗 △ PWL1。 依次类推 。 但对于一般的企业供配电系
统来说, 由于其高低压配电线路一般不长, 所以在企业计
算负荷时往往略去不计 。
（ 二 ） 按需要系数法确定企业的计算负荷
将企业用电设备的总容量 Pe（ 不包括备用设备容量 ）
乘上一个需要系数 Kd,即得到企业的有功计算负荷, 即
P30= Kd Pe
附录表 11列出了部分企业的需要系数值, 供参考 。
（三）按年产量估算企业计算负荷
将企业年产量 A乘以单位产量损耗电量 a，就可得到企
业全年的耗电量,
Wa=Aa
各类企业的单位产品耗电量 a可由有关单位根据实测统
计资料确定, 亦可查有关设计手册 。
在求年耗电量 Wa后, 除以企业的年最大负荷利用小时
Tmax,就可求得企业的有用计算负荷,
m a x
30 T
WP a?
四）企业的无功补偿几补偿后的企业计算负荷
在第二章第五节已讲到, 供电营业规则, 规定：用户
在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数,
100kV·A及以上高压供电的用户, 不得低于 0.90；其他
电力用户, 不得低于 0.85。 因此用户必须在充分发挥设
备潜力, 改善设备运行性能, 提高自然功率因数的情
况下, 尚达不到规定的功率因数要求时, 必须考虑进
行的人工补偿 。
要使功率因数由 cosφ提高到 cosφ′,必须装设的无功补
偿装置容量为,
QC=Q30-Q30′=P 30(tanφ-tanφ′)
或 QC=Δ qcP30
式中,Δ qc= (tanφ-tanφ′), 称为, 无功补偿率,,
或, 比补偿容量, 。
图
表如图所示 表示功率因数的提高与无功功率、和视在功
率变化的关系
确确定了总的补偿容量以后，即可根据所选电容器的单个
容量 qc来确定电容器的个数，即
P 3 0
Q 3 0
S 3 0
Q '3 0
S '3 0
φ φ'
c
C
q
Qn ?
企业 （ 或车间 ） 装设了无功补偿容量以后, 则
在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时,
应扣除无功补偿容量, 即总的无功计算负荷,
无功补偿后总的视在计算负荷,
Q30′ =Q30-QC
由上式可以看出, 在变压所低压侧装设无功
补偿装置后, 由于低压侧总的 视在计算负荷减
小, 从而可使变电所主变压器的容量选得小一
些 。
例 3-4 某企业拟建一降压变电所，装设一台主变压器。
已知变电所低压侧有功计算负荷为 650kw，无功计算
负荷为 800kvar。为使企业（变电所高压侧）的功率
因数不低于 0.9，如在低压侧装设并联电容器进行无
功补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后企
业变电所所选主变压器容量有什么变化？
解 （ 1） 补偿前的变压器容量和功率因数
变电所低压侧的视在计算负荷为,
S30(2)= kVA=1031kVA
主变压器容量的选择条件为 SN.T≥ S30(2),因此未进行无
功补偿时, 主变压器容量的应选为 1250kVA。
这时变电所低压侧的功率因数为,
cosφ(2)=650/1031=0.63
22 800650 ?
（ 2） 无功补偿容量
按规定，变电所高压侧的 cosφ(2)≥0.90 。考虑
到变压器的无功功率损耗 Δ QT远大于其有功功率
损耗 Δ PT，一般 Δ QT≈(4 -5)Δ PT，因此在变压器
低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于
0.90，这里取 cosφ(2)′ =0.92。
要使低压侧功率因数为 0.63提高到 0.92,由式
（ 3-47） 可求得低压侧需装设的并联电容器容量为,
QC=650× [tan(arccos0.63)-tan(arccos0.92)]kvar
取 Qc=530kvar
（ 3）无功补偿后的主变压器容量和功率因数
变电所低压侧的视在计算负荷为,
S30(2)’= kVA=704kVA
因此无功补偿后，主变压器容量可改选为 800kVA。
变电所变压器的功率损耗为,
△ PT≈0.015S30(2)’=0.015× 704kVA=10.6kW
△ QT≈0.06S30(2)’=0.06× 704kVA=42.2kvar
变电所高压侧的计算负荷为,
P30(1)’=650kW+10.6kW=661KW
Q30(1)’=(800-530)kvar+42.2kvar=312kvar
S30(1)’= KVA=731kVA
无功补偿后, 企业的功率因数提高为,
这一功率因数满足规定的要求 。
（ 4） 无功补偿前后主要容量的变化
主变压器容量在补偿后减少容量
SN.T- SN.’T=1250kVA-800kVA=450kVA
三、企业公配电系统的电能损耗计算
（ 一 ） 线路时电能损耗计算
线路上全年的电能损耗是由于电流通过线路电阻产
生的, 可按下式计算,Δ Wa=3RWLτ
年最大负荷损耗小时 τ与年最大负荷利用小时 Tmax有
一定关系 。 因此全年电能损耗为,
（二） 变压器的电能损耗计算
变压器的电能损耗包括铁铁损和铜损两部分,
（ 1） 全年的铁损 △ PFe产生的电能损耗 可近似
地按其空载损耗 △ P0计算,
即
（ 2）全年的铜损△ PCu产生的电能损耗 与负荷
电流平方成正比，即与变压器负荷率 β（即 S30/SN）
成正比，可近似地按其短路损耗△ Pk计算,
即 △ Wa(1)=△ PFe× 8760≈ △ P0
由此变压器全年的电能损耗为,
△ Wa(2)= △ PCuβ 2τ ≈ △ Pkβ 2τ
四, 企业年耗电量的计算
企业年耗电量的精确计算，可用企业的有功和无功
计算负荷 P30和 Q30按下列公式计算,
? 年有功电能损耗量 Wp.a=aP30Ta
? 年无功电能损耗量 Wq.a=β Q30Ta
? α为年平均有功负荷系数, 一般取 0.7~0.75； β为年
平均无功负荷系数, 一般取 0.76~0.82； Ta为年实
际工作小时数, 一班制可取 2300h,二班制可取
4600h,三班制可取 6900h
第五节 尖峰电流及其计算
一、尖峰电流的有关概念
尖峰电流 （ peak current） 是指持续时间 1~2s的短时
最大负荷电流 。
尖峰电流主要用来选择容断器和低压断路器，整定
继电报护装置和检验电动机自起动条件等。
二、单台用电设备尖峰电流的计算
单台用电设备尖峰电流就是其起动电流, 因此单台
用电设备尖峰电流为,Ipk=Ist=KstIN
三、多台用电设备尖峰电流的计算
引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算,
Ipk=K∑ IN.i+IST.MAX
或 Ipk=I30+(IST-IN)MAX
电力负荷及其计算
本章首先介绍电力负荷的分级、
类别及负荷曲线的有关概念，然后重
点讲述用电设备组计算负荷的计算，
企业计算负荷及年耗电量的计算，最
后讲述尖峰负荷的计算。本章内容是
供配电系统运行分析和设计计算的基
础。
第一节 电力负荷与负荷曲线
一、电力负荷的分级及对供电电源的要求
电力负荷，既可指用电设备或用电单位（用户），
也可指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流。
（一）电力负荷的分级
电力负荷根据其对供电可靠性的要求及
中断供电在政治、经济上所造成的损失或影
响的程度，分为以下三级
1.一级负荷
2.二级负荷
3.三级负荷
（二）各级电力负荷对供电电源的要求
1.一级负荷对供电电源的要求
一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；
当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损
坏。
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
供电系统中。可作为应急电源的电源有,
①独立于正常电源的发电机组；
②供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；
③蓄电池；
④干电池。
2.二级负荷对供电电源的要求
二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一
级负荷。二级负荷宜由两回线路供电，供电变压
器一般也应有两台。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%二级
负荷。
3.三级负荷对供电电源的要求
三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊
要求。
二、电力负荷的类别
电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负
荷，前者为单相负荷，在三相系统中很难三相
平衡；后者一般可视为三相平衡负荷。按行业
分，有工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷
等。工厂用电设备按工作制可分为以下三类,
（ 1）长期连续工作制
（ 2）短时工作制
（ 3）断续周期工作制
三、用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系
数
1.用电设备的额定容量，是指用电设备在额定
电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用
的最大功率。
必须指出：对断续周期工作制的设备来说其
额定容量是对应于一定的负荷持续率的
2.负荷持续率
负荷持续率，又称, 暂载率, 或, 相对工作时
间,,符号为 ε，其定义为一个工作周期内的工作时间
t与工作周期 T的百分比，即
同一设备，在不同的负荷持续率下运行时，其输
出功率是不同的。这应进行, 等效, 换算，即按同一
周期内不同负荷（ P1或 P2）下造成相同的热量损耗条
件来进行换算。即设备容量与负荷持续率的二次方根
成反比关系，因此
3.用电设备的负荷系数
用电设备的负荷系数（或称, 负荷率, ）为
设备在最大负荷时输出或耗用的功率 P与设备额定
容量 PN的比值，即
NL PPK /?
四、负荷曲线的有关概念
（一）负荷曲线的绘制与类型
负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种
图形。它绘制在直角坐标上，纵坐标轴表示
负荷曲线按负荷对象分，有工厂（企业）的、车
间的或某台设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，
有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分，
有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线。按绘制方
式分，有依点连成的负荷曲线（如图 3-la）和提醒负
荷曲线（如图 3-lb所示）
图 3— 1 日有功负荷曲线
年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，
按负荷大小依次排列，如图 3-2c所示。全年按
8760h计。
图 3— 2c
另一种形式的年负荷曲线，是按全年
每日的最大负荷（通常取每日最大负荷的
半小时平均值）绘制的，称为年每日最大
负荷曲线，如图 3-3所示。横坐标格依次以
全年 12个月份的日期来分格。这种年最大
负荷曲线，可用来确定拥有多台电力变压
器的变电所在一年的不同时期宜于投入几
台运行，即所谓, 经济运行方式,,以降
低电能损耗，提高供配电系统运行的经济
性。
图 3— 3 年最大负荷贺年最大负荷利用小时
（二）与复合曲线有关的物理量
1、年最大负荷和年最大负荷利用小时。
年最大负荷 Pmax,就是全年中负荷最大的工作
班内消耗电能最多的半小时平均负荷 P30。
年最大负荷利用小时 Tmax，是假设电力负荷按
年最大负荷 Pmax持续运行时，在此时间 Tmax内电力
负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电
能相等,
如图 3-4所示。因此全年最大负荷利小时是一个假
想时间，按下式计算,
（ 3-4）
式中,Ws为全年实际耗用的电能。
荷特征的一个重要参数，它与工厂年最大负荷利
用小时是反映电力负的生产班制有明显的关系。
例如一班制工厂,Tmax≈ 1800~3000h；两班制工
厂,Tmax≈ 3500~4800h；三班制工厂,
Tmax≈ 5000~7000h。
m a x
m a x P
WT a?
2、平均负荷和负荷曲线填充系数
平均负荷 Pav，就是电力负荷在一定年个
时间 t内平均消耗的功率，即 Pav=
（ 3-5 式中,Wt为 t时间内耗用的电能。年
平均耗用的功率，如图 3-5所示,
即 Pav= （ 3-6）
T
Wt
8760
aW
负荷曲线填充系数 β,就是将起伏波动的负
荷曲线, 削峰填谷,,由此求出的平均负荷 Pav
与最大负荷 Pmax的比值，亦称, 负荷系数, 或
,负荷率,,
β =
maxP
Pav
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
一、概述
计算负荷，是通过统计计算求出的、用来按
发热条件选择供配电系统中各组件的负荷值。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。实际
上，负荷也不可能变化有一成不变的，他与设备
的性能、生产组织以及能源供应状况等多种因素
有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。
我国目前目前普遍采用的确定用电设备组
计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。
需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负
荷的基本方法，二项式法应用的局限性较大，
但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的
分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采
用需要系数法合理，且计算也较简便。
二、按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷
（一）需要系数的含义
用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从
供电系统中取用的半小时最大负荷 P,如图 3-6所
示。用电设备组的设备容量 P,是指用电设备组
所有设备（不包括备用设备）的额定容量 P 之
和，。而设备的额定容量，是设备在额定条件下
的最大输出功率。但实际上用电设备组的设备不
一定都同时运行，同时运行的设备也不太可能都
满负荷，同时设备本身有功率损耗，因此用电设
备组进线的有功计算负荷
实际上，需要系数 K不仅与用电设备组
的工作性质、设备台数、设备效率及线路损
耗等有关，而且与操作人员的技能水平和生
产组织等多种因素有关,因此需要系数宜尽
可能实测分析确定，使之尽量接近实际。
（ 二 ） 需要系数法的基本计算公式
由公式可得按需要系数法确定三相用电设备
组有功计算负荷的基本公式为,
P30=KdPe
这里必须指出：对断续周期工作制的用电设备组,
其设备容量应为各设备在不同负荷持续率下的铭
牌容量换算到一个统一的负荷持续率下的容量之
和 。 断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机
和吊车机, 它们的容量换算要求如下,
1 0 0c o s1 0 0 ?
??
?
? NSNNPNP
e ??
nSNNPNP e ??? c o s??
（ 2）吊车电动机组 要求统一换算到 ε =25%，因此
（ 3-2）可得换算后的设备容量为,
注意,电葫芦、起重机、行车等均按吊车电动
机考虑。
（ 1）电焊机组 要求统一换算到 ε =100%，因此由式
（ 3-2）可得换算后的设备容量为,
用电设备组的无功计算负荷为,
Q30=P30tanφ
用电设备组的视在计算负荷为,
S30=P30/cosφ
用电设备组的计算电流为,
I=S30/1.732UN
只有 1~2台设备时，可认为（ Kd=1），即
（ P30=Pe） 在（ Kd）适当取大的同时,cosφ 值也
适当取大。只有 一台电动机时其（ P30=Pn/η ）式
中 Pn为电动机的额定容量
η 为电动机的效率。一台电动机的计算电流
I30=In=Pn/（ 1.732Un× cosφ ）最后必须指出：需
要系数值与用电的类别及工作状态有极大的关系，
因此按需要系数法计算时，首先要正确判明用电
设备的类别和工作状态，否则将造成错误。例如
机修车间的金属切削机床电动机,应属小批生产
的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，
而机修车间不可能是大批生产。又如压塑机、拉
丝机和锻锤等，应属热加工机床。
（三）多组用电设备计算负荷的确定
确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压
母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负
荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计
算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷
分别计入一个综合系数（ K ）和（ K ）。 ?q?p
对车间干线取
K =0.85-0.95
KΣ Q=0.90-0.97
对低压母线
1、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取
K =0.80-0.90
K = 0.85-0.95
2、由车间干线计算负荷直接相加来计算时取
K =0.90-0.95
K = 0.93-0.97
总的有功计算负荷为,
P30= KΣ PΣ P30.i
?P
?P
?Q
?P
?Q
总的视在计算负荷为,S30=
总的计算电流为,I30=
注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和
统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均
按附录表 10所列的计算系数来计算，而不必考虑因设
备台数少而适当增大 Kd和 cosφ 值的问题。
例 3-1 某机工车间 380V线路上，接有流水作业的金
属切削机床电动机 30台共 85kW，其中较大容量电动
机 11kW1台,7.5kW3台,4kW6台，其它为更小容量
的电动机。另有通风机 3台，共 5kW；电葫芦 1个，
3kW。试确定各组的和总的计算负荷。
解 先求各组的计算负荷
（ 1）机床组 查附录表 10得 Kd=0.18~0.25（取
Kd=0.25）,cosφ =0.5,tanφ =1.73，因此
P30(1)=0.25× 85Kw=21.3kW
Q30(1)=21.3kW× 1.73=36.8kvar
S30(1)=21.3 kW /0.5=42.6kV·A
I30(1) =42.6kVA/（ × 0.38kV） =64.7A
（ 2）通风机组 查附录表 10得 Kd=0.7~0.8（取
Kd=0.8）,cosφ =0.5,tanφ =1.73，因此
P30(2)=0.8× 5Kw=4kW
Q30(2)=4kW× 0.75=3kvar
S30(2)=4 kW /0.5=5kV·A
I30(2) =5kVA/（ × 0.38kV） =7.6A
（ 3）电葫芦 查附录表 10得 Kd=0.1~0.15（取
Kd=0.15）,cosφ =0.5,tanφ =1.73，而 ε =25%，故
Pe(ε =25%)=3kW× 2=3.79 kW
因此 P30(3)=0.15× 3.79 kW =0.569kW
Q30(3)=0.569kW× 1.73=0.984kvar
S30(3)=0.569 kW /0.5=1.138kV·A
I30(3) =1.138kVA/（ × 0.38kV） =1.73A
因此总计算负荷（取 KΣ p=0.95,KΣ q=0.97）为,
P30=0.95× （ 21.3+4+0.569） kW=24.6 kW
Q30=0.97× （ 36.8+3+0.984） kvar=39.6 kvar
S30= kV·A=46.6 kV·A
I30=46.6kVA/（ × 0.38kV） =70.8A
三、按二项式法确定三相用电设备组计算负荷
（一）二项式法的基本公式及其应用
二项式法的基本公式是：有功计算负荷
P30=bPe+cPx
其余的计算负荷 Q30,S30和 I30的计算公式与前述需要系
数法相同。必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如
果设备总台数 n<2x时，则 x宜相应的取小一些，建议取
为 x= n/2，且按, 四舍五入, 的修约规则取为整数。
如果用电设备组只有 1~2台设备时，就可认为 P30=
Pe，即 b=1,c=0。对于单台电动机，则 P30= PN/η,这
里 η 为电动机效率。在设备台数较少时,cosφ 也宜适
当取大。
二项式法较之需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。
（二）多组用电设备计算负荷的确定
采用项式法确定多组用电设备的计算负荷时，亦应
考虑各组用电设备中的
最 大负荷不同时出现的因子。但不是计入一个 1的
综合系数 KΣ,而是在各组用电设备中取出一组最大
上午附加负荷（ cPx） max，再加上各组的平均负荷 bPe
，由此求出总的有功计算负荷，即总的有功计算负
荷,
P30=∑（ bPe） i+（ cPx） max
总的无功计算负荷为
Q30= （ bPetanφ） + （ cPx） maxtanφmax
例 3-2 试用二项式法确定例 3-1所述机工车间 380V线路
上各组的和总的计算负荷。
解 先求各组的平均负荷,附加负荷及计算负荷。
（ 1）机床组：查附录表 10得 b=0.14,c=0.5,x=5,
cosφ =0.5,tanφ =1.73,因此
b Pe(1)=0.14× 85kW=11.9kW
cPx(1)=0.5× (11kW× 1+7.5kW× 3+4kW× 1)=18.8kW
故 P30（ 1） =11.9kW+18.8kW=30.7kW
Q30（ 1） =30.7kW× 1.73=53.1kvar
S30（ 1） =30.7kW/0.5=61.4kV·A
I30（ 1） =61.4kVA/（ × 0.38kV） =93.3A
（ 2）通风机组：查附录表 10得 b=0.65，
c=0.25,x=5,cosφ =0.8,tanφ =0.75，因此
bPe(2)=0.65× 5kW=3.25kW
c Pe(2)=0.25× 5kW=1.25kW
故 P30（ 2） =3.25kW+1.25kW=4.5kW
Q30（ 2） =4.5kW× 0.75=3.38kvar
S30（ 2） =4.5kW/0.8=5.63kV× A
I30（ 2） =5.63kVA/（ × 0.38kV）
=8.55A
（ 3）电葫芦：查附录表 10得 b=0.06,x=3,c=0.2，
cosφ =0.5,tanφ =1.73
电葫芦在 ε =40%时 PN=3kW，换算到 ε =25%的
Pe=3.79KW。因此
b Pe(3)=0.06× 3.79kW=0.227kW
c Px(3)=0.2× 3.79kW=0.758kW
故 P30（ 3） =0.227kW+0.758kW=0.985kW
Q30（ 3） =0.985kW× 1.73=1.70kvar
S30（ 3） =0.985KW/0.5=1.97kV*A
I30（ 3） =1.97kVA/（ × 0.38kV） =2.99kW
比较以上各组的附加负荷 c Px可知，机床组的 c
Px(1)=18.8kW为最大。因此总计算负荷为,
P30=（ 11.9+3.25+0.227） kW+18.8kW=34.2kW
Q30=（ 11.9× 1.73+3.25 × 0.75+0.227 × 1.73）
kvar+18.8kvar× 1.73=55.9kvar
第三节 单相用电设备组计算负荷的确定
一、概述
在工厂里，除了广泛应用三相电气设备外，还应用
有诸如电焊机、电炉、电灯等各种单相电气设备。单
相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三
相负荷尽可能地平衡。如果三相线路中单相设备的总
容量不超过三相设备总容量的 15%时，则不论单相设
备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷
平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量 15%
时，应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再
与三相设备容量相加。
由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择配
电系统中的设备和导线电缆，使设备和导线在最大
负荷电流通过时不致过热或烧毁，因此在接有较多
单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压
还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最
大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负荷，
以满足线路安全运行的要求。
二、单相设备组等效三相负荷的计算
（一）单相设备接于相电压时负荷计算
等效三相设备容量 Pe应按最大负荷相所接单相设备容量
Pe。 mφ 的 3倍计算，即
Pe=3 Pe。 mφ
（二）单相设备接于线电压时的负荷计算
1,单相设备接于同一线电压时
其等效三相设备容量为,
Pe= Pe。 φ
2.单相设备接于不同线电压时
Pe= P1+（ 3- ） P2
Qe= P1 tanφ 1+（ 3- ） P2 tanφ 2
（三）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算
首先应接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压
的设备容量，然后分相计算各相的设备容量，并按需要系
数法计算其计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷为其
最大有功负荷相的有功计算负荷的 3倍，即
P30=3 P30。 mφ
总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无
功计算负荷 的 3倍，即
Q30=3Q30。 mφ
关于将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压
的设备容量问题，可按下列换算公式进行换算,
3
A相 PA=pAB-APAB+pCA-APCA
QA=qAB-AQAB+qCA-AQCA
B相 PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB
QB=qBC-BQBC+qAB-BQAB
C相 PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC
QC=qCA-CQCA+qBC-CQBC
例 3-3 如图所示 220/380V三相四线制线路上，接有
220V单相电热于燥箱四台，其中 2台 10kw接于 A相,1
台 30kW接于 B相，一台 20kW接于 C相。此外接有 380V
单相对焊机 4台，其中 2台 14kW（ ? =100%）接于 AB相，
1台 20kW（ ? =100%）接于 BC相,1台 30kW(? =60%)接
于 CA相。试求此线路的计算负荷。
解 （ 1）电热干燥箱的个相负荷计算
查附录表得 Kd=0.7,cosφ=1,tanφ=0
A相 P30。 A（ 1） =Kd+ Pe。 A=0.7× 2× 10kW=14kW
B相 P30。 B（ 1） =Kd+ Pe。 B=0.7× 1× 30kW=21kW
C相 P30。 C（ 1） =Kd+ Pe。 C=0.7× 1× 20kW=14kW
（ 2）对焊机的各相计算负荷
先将接于 CA相的 30kw(ε =60%)换算至 ε =100%时的
容量，可得 PCA=30kw× =23kw
查附录表达式 0得 Kd=0.35,cosφ =0.7,tanφ =1.02;g再由
表 3-3查得 cos φ =0.7时的功率换算系数 pAB-A=pBC-B=pCA-
A=0.8,pAB-B=pBC-B=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22,
qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8.因此各相的有功和无功设备容量
为,
A相 pA=0.8× 2× 14kw+0.2× 23kw=27kw
QA=0.22× 2× 14kvar+0.2× 2× 14kvar=24.6kw
B相 PB=0.8× 20× 2× 14kw=21.6kw
QB=0.22× 20kvar+0.8× 2× 14kvar=26.8kvar
C相 PC=0.8 23kw+0.2× 20kw=22.4kw
QC=0.22× 23kvar+0.8× 20kvar=21.1kvar
各相的有功和无功计算负荷为,
A相 P30.A(2)=0.35× 27kw=9.45kw
Q30.A(2)=0.35× 24.6kvar=8.61kvar
B相 P30.B(2)=0.35× 21.6kw=7.56kw
Q30.B(2)=0.35× 26.8kvar=9.38kvar
C相 P30.C(2)=0.35× 22.4kw=7.84kw
Q30.C(2)=0.35 × 21.1kvar=7.39kvar
(3) 各相总的有功和无功计得负荷
A相 P30.A=P30.A(1)+P30.A(2)=14KW+9.45KW=23.5KW
Q30.A=Q30.A(1)+Q30.A(2)=0+8.61kvar=8.61kvar
B相 P30.B=P30.B(1)+P30.B(2)=21kw+7.5kw=28.6kw
Q30.B=Q30.B(1)+Q30.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvar
C相 P30.C=P30.C(1)+P30.C(2)=14kw+7.84kw=21.8kw
Q30.C=Q30.C(1)+Q30.C(2)=0+7.39kvar=7.39kvar
(4) 总的等效三相计算负荷
由以上计算可知,B相的有功计算负荷最大，故取
B相计算等效三相计算负荷，因此可得,
P30=3P30.B=3× 28.6kw=85.8kw
Q30=3Q30.B=3× 9.38kvar=28.1kvar
S30=P230+Q230=85.82+28.12KV*A=90.3KV*A
第四节 企业计算负荷及年耗电量的计算
一, 企业供配电系统的功率损耗计算
在确定各用电设备组的计算负荷后, 如要确定企业或工厂
车间的计算负荷, 就需要逐级计入有关线路和变压器的功
率损耗, 如图 3-9所示 。
（ 一 ） 线路的功率损耗计算
1.线路的有功功率损耗
有功功率损耗是电流通过线路电阻所产生的, 按下式计算
△ PWL=3RWL
电阻 RWL=R0l,可查有关手册或产品样本 。
2.线路的无功功率损耗
无功功率损耗是电流通过线路电抗所产生的，按下式
计算,
电抗 XWL=X0l,也可查有关手册或产品样本 。 但是查架
空线路的 X0值, 不仅要根据导线截面, 而且要根据导
线之间的几何均距, 是指三相线路各相导线之间距离
的几何平均值 。 如图 3-10a所示 A,B,C三相线路, 其
线间几何均距为,aav=
如导线为等边三角形排列（见图 3-10b）,
则 aav =a；如导线为水平等距排列（见图 3-10c），则
aav = a=1.26a。
3 321 aaa
3 2
WLWL XIQ 230??
（ 二 ） 变压器的功率损耗计算
变压器的功率损耗也包括有功和无功两大部分 。
1.变压器的有功功率损耗
变压器的有功功率损耗由两部分组成,
（ 1）铁心中的有功功率损耗 简称, 铁损, 。它在
变压器一次绕组的外施电压和频率不变的条件下是
固定不变的，与负荷无关。
（ 2）一、二次绕中的功率损耗 俗称, 铜损, 。它
与负荷电流（或功率）的平方成正比。因此，变压
器的有功功率损耗为,
2.变压器的无功功率损耗
变压器的无功功率损耗也由两部分组成,
（ 1）用来产生磁通即励磁电流的一部分无功功率 它只
与一次绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流或近似
地与空在电流成正比，即
（ 2）消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率 额定负荷
下的这部分无功损耗用△ QN表示。由于变压器的电抗大
于电阻，因此△ QN近似的与阻抗电压（即短路电压）成
正比，即
因此, 变压器的无功功率损耗为,
Δ PT=Δ PFe+Δ PCu2 ≈ Δ P0+Δ Pk2
在电力负荷计算中，通常采用简化公式计算,
有功功率损耗 Δ PT≈ 0.15S30
无功功率损耗 Δ QT≈ 0.06S30
???????? NSS30
???????? NSS30
???????? NSS30
二,企业计算负荷的确定
企业计算负荷是选择企业电源进线及其中一、二次设
备的基本依据，也是计算企业的功率因数和企业用电容量
的基本依据。确定企业计算负荷的方法很多，可按具体情
况选用。
（ 一 ） 按逐级计算机法确定企业的计算负荷
如图 3-9所示, 企业的计算负荷 （ 这里举有功负荷为例 ）
P30.1,应该是高压配电所母线上所有高压配电线计算负荷
之和, 再乘上一个综合系数 （ 同时系数 ） 。 而高压配电线
的计算负荷 P30.2,应该是该线路所供车间变电所低压侧的
计算负荷 P30.3,加上变压器的功率损耗 △ PT高压配电线的
功率损耗 △ PWL1。 依次类推 。 但对于一般的企业供配电系
统来说, 由于其高低压配电线路一般不长, 所以在企业计
算负荷时往往略去不计 。
（ 二 ） 按需要系数法确定企业的计算负荷
将企业用电设备的总容量 Pe（ 不包括备用设备容量 ）
乘上一个需要系数 Kd,即得到企业的有功计算负荷, 即
P30= Kd Pe
附录表 11列出了部分企业的需要系数值, 供参考 。
（三）按年产量估算企业计算负荷
将企业年产量 A乘以单位产量损耗电量 a，就可得到企
业全年的耗电量,
Wa=Aa
各类企业的单位产品耗电量 a可由有关单位根据实测统
计资料确定, 亦可查有关设计手册 。
在求年耗电量 Wa后, 除以企业的年最大负荷利用小时
Tmax,就可求得企业的有用计算负荷,
m a x
30 T
WP a?
四）企业的无功补偿几补偿后的企业计算负荷
在第二章第五节已讲到, 供电营业规则, 规定：用户
在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数,
100kV·A及以上高压供电的用户, 不得低于 0.90；其他
电力用户, 不得低于 0.85。 因此用户必须在充分发挥设
备潜力, 改善设备运行性能, 提高自然功率因数的情
况下, 尚达不到规定的功率因数要求时, 必须考虑进
行的人工补偿 。
要使功率因数由 cosφ提高到 cosφ′,必须装设的无功补
偿装置容量为,
QC=Q30-Q30′=P 30(tanφ-tanφ′)
或 QC=Δ qcP30
式中,Δ qc= (tanφ-tanφ′), 称为, 无功补偿率,,
或, 比补偿容量, 。
图
表如图所示 表示功率因数的提高与无功功率、和视在功
率变化的关系
确确定了总的补偿容量以后，即可根据所选电容器的单个
容量 qc来确定电容器的个数，即
P 3 0
Q 3 0
S 3 0
Q '3 0
S '3 0
φ φ'
c
C
q
Qn ?
企业 （ 或车间 ） 装设了无功补偿容量以后, 则
在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时,
应扣除无功补偿容量, 即总的无功计算负荷,
无功补偿后总的视在计算负荷,
Q30′ =Q30-QC
由上式可以看出, 在变压所低压侧装设无功
补偿装置后, 由于低压侧总的 视在计算负荷减
小, 从而可使变电所主变压器的容量选得小一
些 。
例 3-4 某企业拟建一降压变电所，装设一台主变压器。
已知变电所低压侧有功计算负荷为 650kw，无功计算
负荷为 800kvar。为使企业（变电所高压侧）的功率
因数不低于 0.9，如在低压侧装设并联电容器进行无
功补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后企
业变电所所选主变压器容量有什么变化？
解 （ 1） 补偿前的变压器容量和功率因数
变电所低压侧的视在计算负荷为,
S30(2)= kVA=1031kVA
主变压器容量的选择条件为 SN.T≥ S30(2),因此未进行无
功补偿时, 主变压器容量的应选为 1250kVA。
这时变电所低压侧的功率因数为,
cosφ(2)=650/1031=0.63
22 800650 ?
（ 2） 无功补偿容量
按规定，变电所高压侧的 cosφ(2)≥0.90 。考虑
到变压器的无功功率损耗 Δ QT远大于其有功功率
损耗 Δ PT，一般 Δ QT≈(4 -5)Δ PT，因此在变压器
低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于
0.90，这里取 cosφ(2)′ =0.92。
要使低压侧功率因数为 0.63提高到 0.92,由式
（ 3-47） 可求得低压侧需装设的并联电容器容量为,
QC=650× [tan(arccos0.63)-tan(arccos0.92)]kvar
取 Qc=530kvar
（ 3）无功补偿后的主变压器容量和功率因数
变电所低压侧的视在计算负荷为,
S30(2)’= kVA=704kVA
因此无功补偿后，主变压器容量可改选为 800kVA。
变电所变压器的功率损耗为,
△ PT≈0.015S30(2)’=0.015× 704kVA=10.6kW
△ QT≈0.06S30(2)’=0.06× 704kVA=42.2kvar
变电所高压侧的计算负荷为,
P30(1)’=650kW+10.6kW=661KW
Q30(1)’=(800-530)kvar+42.2kvar=312kvar
S30(1)’= KVA=731kVA
无功补偿后, 企业的功率因数提高为,
这一功率因数满足规定的要求 。
（ 4） 无功补偿前后主要容量的变化
主变压器容量在补偿后减少容量
SN.T- SN.’T=1250kVA-800kVA=450kVA
三、企业公配电系统的电能损耗计算
（ 一 ） 线路时电能损耗计算
线路上全年的电能损耗是由于电流通过线路电阻产
生的, 可按下式计算,Δ Wa=3RWLτ
年最大负荷损耗小时 τ与年最大负荷利用小时 Tmax有
一定关系 。 因此全年电能损耗为,
（二） 变压器的电能损耗计算
变压器的电能损耗包括铁铁损和铜损两部分,
（ 1） 全年的铁损 △ PFe产生的电能损耗 可近似
地按其空载损耗 △ P0计算,
即
（ 2）全年的铜损△ PCu产生的电能损耗 与负荷
电流平方成正比，即与变压器负荷率 β（即 S30/SN）
成正比，可近似地按其短路损耗△ Pk计算,
即 △ Wa(1)=△ PFe× 8760≈ △ P0
由此变压器全年的电能损耗为,
△ Wa(2)= △ PCuβ 2τ ≈ △ Pkβ 2τ
四, 企业年耗电量的计算
企业年耗电量的精确计算，可用企业的有功和无功
计算负荷 P30和 Q30按下列公式计算,
? 年有功电能损耗量 Wp.a=aP30Ta
? 年无功电能损耗量 Wq.a=β Q30Ta
? α为年平均有功负荷系数, 一般取 0.7~0.75； β为年
平均无功负荷系数, 一般取 0.76~0.82； Ta为年实
际工作小时数, 一班制可取 2300h,二班制可取
4600h,三班制可取 6900h
第五节 尖峰电流及其计算
一、尖峰电流的有关概念
尖峰电流 （ peak current） 是指持续时间 1~2s的短时
最大负荷电流 。
尖峰电流主要用来选择容断器和低压断路器，整定
继电报护装置和检验电动机自起动条件等。
二、单台用电设备尖峰电流的计算
单台用电设备尖峰电流就是其起动电流, 因此单台
用电设备尖峰电流为,Ipk=Ist=KstIN
三、多台用电设备尖峰电流的计算
引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算,
Ipk=K∑ IN.i+IST.MAX
或 Ipk=I30+(IST-IN)MAX
