第三章电力负荷及其计算

第三章电力负荷及其计算第三章电力负荷及其计算第一节电力负荷与负荷曲线第二节三相用电设备组计算负荷的确定∗第三节单相用电设备组计算负荷的确定第四节用户计算负荷及年耗电量的计算第五节尖峰电流及其计算第一节电力负荷与负荷曲线一、电力负荷的分级及其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１.一级负荷第一节电力负荷与负荷曲线㊀“中断供电”(停电)一般分计划检修停电和事故停电。由于计划检修停电，供电单位要事先通知用户，用户可采取措施避免或减少停电损失。这里确定负荷分级的“中断供电”是指事故停电。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第一节电力负荷与负荷曲线㊀“双重电源”供电，是指一个负荷由在安全供电方面互相独立的两条电路来供电，过去也称为“两个独立电源”供电。２.二级负荷对供电电源的要求３.三级负荷对供电电源的要求二、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。(１)长期连续工作制这类设备长期连续运行，负荷比较稳定，例如通风机、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。(２)短时工作制这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长，例如机床上的某些辅助电动机(如进给电动机、升降电动机等)。第一节电力负荷与负荷曲线(３)断续周期工作制这类设备周期性地工作—停歇—工作，如此反复运行，而工作周期一般不超过１０ｍｉｎ，例如电焊机和起重机械。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２.负荷持续率图３-１日有功负荷曲线第一节电力负荷与负荷曲线３.用电设备的负荷系数四、负荷曲线的有关概念(一)负荷曲线的绘制与类型图３-２年负荷持续时间曲线的绘制(二)与负荷曲线有关的物理量１.年最大负荷和年最大负荷利用小时第一节电力负荷与负荷曲线图３-３年每日最大负荷曲线第一节电力负荷与负荷曲线图３-４年最大负荷和年最大负荷利用小时２.平均负荷和负荷曲线填充系数第一节电力负荷与负荷曲线图３-５年平均负荷第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、概述计算负荷（ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｌｏａｄ），是指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元件的负荷值。二、按需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷(一)需要系数的概念图３-６用电设备组的计算负荷第二节三相用电设备组计算负荷的确定(二)需要系数法的基本计算公式及其应用(１)电焊机组的容量换算(２)起重机电动机组的容量换算例３-１已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为３８０Ｖ的三相电动机１１ｋＷ１台，７.５ｋＷ３台，４ｋＷ１２台，１.５ｋＷ８台，０.７５ｋＷ１０台。试求其计算负荷。解此机床组电动机的总容量为：例３-２某装配车间３８０Ｖ线路，供电给３台起重机电动机，其中１台７.５ｋＷ(ε＝６０％)，２台３ｋＷ(ε＝１５％)。试求该线路的计算负荷。解按规定，起重机电动机容量要统一换算到ε＝２５％，因此题示３台起重机电动机总容量为：第二节三相用电设备组计算负荷的确定(三)多组用电设备计算负荷的确定例３-３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有１１ｋＷ１台，７.５ｋＷ３台，４ｋＷ６台，其他为更小容量的电动机。另有通风机３台，共５ｋＷ；电葫芦１个，３ｋＷ(ε＝４０％)。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(２)通风机组(３)电葫芦第二节三相用电设备组计算负荷的确定表３-１例３-３的电力负荷计算表(按需要系数法)三、按二项式法确定三相用电设备组的计算负荷(一)二项式法的基本计算公式及其应用例３-４试用二项式法确定例３-１所述机修车间金属切削机床组的计算。解由附表９查得ｂ＝０.１４，ｃ＝０.４，ｘ＝５，ｃｏｓφ＝０.５，ｔａｎφ＝１.７３。而设备总容量为：第二节三相用电设备组计算负荷的确定(二)多组用电设备计算负荷的确定例３-５试用二项式法确定例３-３所述机工车间３８０Ｖ线路上各组设备的和总的计算负荷。解先求各组的平均负荷、附加负荷和计算负荷。(１)机床组(２)通风机组(３)电葫芦查附表９得ｂ＝０.０６，ｃ＝０.２，ｘ＝３，ｃｏｓφ＝０.５，ｔａｎφ＝１.７３。表３-２例３-５的电力负荷计算表(按二项式法)３.７９(ε＝２５％)∗第三节单相用电设备组计算负荷的确定一、概述在工厂特别是在民用建筑中，除了广泛应用三相电气设备外，还普遍应用有诸如电灯、电炉、电焊机及家用电器等各种单相用电设备。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的负荷计算(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２.单相设备接于不同线电压时∗第三节单相用电设备组计算负荷的确定图３-７接于各线电压的单相负荷等效变换程序(三)单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算∗第三节单相用电设备组计算负荷的确定表３-３相间负荷换算为单相负荷的功率换算系数例３-６如图３-８所示２２０／３８０Ｖ三相四线制线路上，接有２２０Ｖ单相电热干燥箱４台，其中２台１０ｋＷ接于Ａ相，１台３０ｋＷ接于Ｂ相，另１台２０ｋＷ接于Ｃ相。此外该线路上还接有３８０Ｖ单相对焊机４台，其中２台１４ｋＷ(ε＝１００％)接于ＡＢ相，１台２０ｋＷ(ε＝１００％)接于ＢＣ相，另１台３０ｋＷ(ε＝６０％)接于ＣＡ相。试求此线路的计算负荷。∗第三节单相用电设备组计算负荷的确定图３-８例３-６的电路解(１)电热干燥箱的各相计算负荷查附表９得Ｋｄ＝０.７，∗第三节单相用电设备组计算负荷的确定ｃｏｓφ＝１，ｔａｎφ＝０，因此只需计算其有功计算负荷：(２)对焊机的各相计算负荷(３)各相总的有功和无功计算负荷(４)总的等效三相计算负荷第四节用户计算负荷及年耗电量的计算一、供配电系统的功率损耗计算图３-９企业供电系统中各部分的计算负荷和功率损耗(只示出其有功部分)第四节用户计算负荷及年耗电量的计算(一)线路的功率损耗计算１.线路的有功功率损耗计算２.线路的无功功率损耗计算图３-１０三相架空线路的线间距离(二)变压器的功率损耗计算１.变压器的有功功率损耗计算第四节用户计算负荷及年耗电量的计算(１)铁心中的有功功率损耗简称“铁损”。(２)绕组中的功率损耗通称“铜损”。２.变压器的无功功率损耗计算(１)用来在铁心中产生磁通的无功功率它只与一次绕组电压有关，与负荷无关。(２)消耗在变压器绕组电抗上的无功功率额定负荷下的这部分无功损耗用ΔＱＮ表示。二、用户计算负荷的确定用户计算负荷是选择用户电源进线及其中一、二次设备的基本依据，也是计算用户功率因数和用户用电容量的基本依据。(一)按逐级计算法确定用户的计算负荷(二)按需要系数法确定用户的计算负荷第四节用户计算负荷及年耗电量的计算(三)按负荷密度法估算用户的计算负荷(四)按年产量估算用户的计算负荷图３-１１功率因数的提高与无功功率和视在功率的变化第四节用户计算负荷及年耗电量的计算(五)用户的无功补偿及补偿后的用户计算负荷例３-７某用户拟建一降压变电所，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。为了使用户(变电所高压侧)的功率因数不低于０.９０，拟在变电所低压侧装设并联电容器进行无功补偿。问需装设多少补偿容量?并问补偿前后用户变电所所选主变压器容量可有什么解(１)补偿前的主变压器容量和功率因数(２)无功补偿容量(３)无功补偿后的主变压器容量和功率因数(４)无功补偿前后主变压器容量的变化三、用户供配电系统的电能损耗计算(一)线路的电能损耗计算第四节用户计算负荷及年耗电量的计算图３-１２τ—(二)变压器的电能损耗计算第四节用户计算负荷及年耗电量的计算(１)全年铁损ΔＰＦｅ产生的电能损耗(２)全年铜损ΔＰＣｕ产生的电能损耗四、用户年耗电量的计算用户的年耗电量可用其年产量和单位产品耗电量进行估算，如前式（３⁃４６）。例３-８假设例３-７所示用户为两班制生产，试计算其年耗电量。解按式(３-５９)和式(３-６０)计算。取α＝０.７，β＝０.８，Ｔａ＝４０００ｈ，因此可得：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（ｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔ）是指持续时间１～２ｓ的短时最大负荷电流，例如电动机的起动电流等。二、单台用电设备尖峰电流的计算单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流，因此尖峰电流为：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：例３-９有一条３８０Ｖ三相线路，供电给表３-４所示５台电动机。该线路的计算电流为５０Ａ。试求该线路的尖峰电流。第五节尖峰电流及其计算解由表３-４可知，Ｍ４的Ｉｓｔ－ＩＮ＝５８Ａ－１０Ａ＝４８Ａ在所有电动机中为最大，因此按式(３-６３)可得线路的尖峰电流为：表３-４例３-９的负荷资料表３-５习题３-５的负荷资料第五节尖峰电流及其计算表３-６习题３-１０的负荷资料