6第六章电力负荷特性和计算分析22

1第六章电力负荷特性和计算分析负荷曲线与特性分析负荷计算的方法工厂供电负荷的统计计算示例建筑配电负荷的统计计算示例负荷预测简介2第一节负荷曲线与特性分析一、电力系统负荷的构成系统中千万个用电设备消费功率的总和。大致分为：异步电动机、同步电动机、电热电炉、整流设备、照明设备等几大类。3长期连续工作制S1、短时工作制S2和断续周期工作制S3。（1）长期工作制S1在恒定负载（如额定功率）下连续运行相当长，负荷比较稳定。如通风机、水泵、空气压缩机、电炉和照明等。二、用电设备的工作制（2）短时工作制S2水闸用电机等，这类设备的数量很少。4（3）断续周期工作制S3这类工作制的用电设备周期性的工作、停歇，反复运行，而且工作和停歇的时间都很短，周期一般不超过10min。如电焊机和电梯电动机等设备。断续周期工作制的用电设备可用“负荷持续率”（又称暂载率）来表征其工作性质。Tttttggg0工作时间停歇时间5负荷曲线：指在某一时间段内描绘负荷随时间的推移而变化的曲线。按负荷性质可绘制有功和无功的负荷曲线；按负荷持续时间可绘制日、月和年的负荷曲线。三、负荷曲线81216()Pmaxa81216()Pmaxb（a）钢铁工业（b）食品行业64812162024()0102030405060708090100Pmaxc（c）农村加工业4812162024()0102030405060708090100Pmaxd（d）市政生活1、日负荷曲线日负荷曲线：表示一天24h内负荷变化的情况，此曲线可用于决定系统的日发电量。4812162024()0102030405060708090100Pmaxd7可根据典型日负荷曲线间接制成，表示从年初到年终的整个1年内的逐月（或逐日）综合最大负荷的变化情形，如图6—2所示。（月）装机容量负荷机组检修2、年最大负荷曲线8年负荷持续曲线是不分日月先后的界限，只按全年的负荷变化，根据各个不同的负荷值在一年中的累计持续时间而重新排列组成的，即反映了工厂全年负荷变动与负荷持续时间的关系,如图6—3所示。3、年负荷持续曲线（）bcaTmaxPmaxPminP1t11P111对应的时间为t小时,说明一年内负荷超过P的累计时间有t小时.dtPTPA87600maxmax年最大负荷利用小时数一年内消耗的总电量9（1）年最大负荷Pmax，负荷曲线上的最高点；（2）年最小负荷Pmin，负荷曲线上的最低点；（3）全年消耗的电量AY为：dtPAY87600全日消耗的电量AD为：dtPAD240四、负荷曲线的特征指标分析10（4）年最大负荷利用小时数TmaxmaxmaxPWT（5）平均负荷Pav（6）负荷率，平均负荷与最大负荷的比值248760DYavAAP1maxPPav1maxQQav有功负荷率：无功负荷率：11第二节负荷计算的方法计算负荷：就是在已知用电设备性质、容量等条件的情况下，按照一定的方法和规律，通过计算确定的电力负荷。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、尖峰电流等内容。求计算负荷的这项工作称为负荷计算。一、计算负荷的意义根据计算负荷来选择导线及设备，在实际运行中它们的最高温升就不会超过容许值。通常：根据半小时（30min）的平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”作为“计算负荷”，并作为按发热条件选择电气设备的依据。12典型的用电设备组每30min的平均负荷曲线上的最大负荷Pmax与设备额定功率（容量）的比值：maxdNPKP负荷曲线最大有功负荷＝设备容量1、需要系数Kd二、确定计算负荷的系数同一类型的工业企业（或同一类型车间、设备）的负荷曲线，均有大致相似的形状。从中可发现数值较相近的系数。有关数据见表6－2至表6－5。132、利用系数KUavuNPKP负荷曲线平均有功负荷＝设备容量3、同时系数miicacaPPPK1miicacaQQQK1有功同时系数：无功同时系数：K因为干线上各组用电设备的最大负荷不同时出现的；因此求干线上的计算负荷时，将干线上各用电设备组的计算负荷相加后应乘以相应的最大负荷同时系数（又称参差系数、混合系数）。144、形状系数KZavcazPPK5、附加系数KfmaxfavPKP15第三节工厂供电负荷的统计计算示例在作设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，只需要估算。一、计算负荷的估算法1、单位产品耗电量法已知企业的生产量n及每一单位产品电能消耗量，则企业年电能需要量Wn：可求得最大有功功率如下：maxmaxTWPnwwnWwn16avPA2、车间生产面积负荷密度法当已知车间生产面积负荷密度指标ρ（单位为kW/m2）时，则车间的平均负荷：车间生产面积二、求计算负荷的方法（一）对单台电动机供电线路在30min内出现的最大平均负荷即计算负荷为：MNNMNcaPPP电动机的额定功率效率17111NdcaPKP222NdcaPKP111tancacaPQ222tancacaPQ于是：icacaPPicacaQQ22cacacaQPS（二）多组用电设备的负荷计算1、需要系数法步骤：⑴将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。⑵查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。18（3）用需要系数法求车间或全厂计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数（0.85~0.95）。111NdcaPKP222NdcaPKP)(21cacaacaPPKPcaPcba∆PT1∆PT2L3L1L2Pc1Pc2k∑bk∑a19111NuavPKP222NuavPKP111tanavavPQ222tanavavPQiavavPPiavavQQ⑶由平均负荷乘以形状系数，求计算负荷的有效值PcaavavzcaPPKP)1.1~05.1(avavzcaQQKQ)1.1~05.1(22cacacaQPS用第2种方法求计算负荷不需要乘以同期系数。2、利用系数法！P204第一组步骤：⑴将用电设备分组，求出各用电设备组的总额定容量。⑵查出各组用电设备的利用系数及对应的功率因数，求出平均负荷。20第四节建筑配电负荷的统计计算示例在民用建筑设计中常用的负荷计算方法有负荷密度法、单位指标法、需要系数法和利用系数法等。《民用建筑电气设计规范》对负荷计算方法的选取原则做了如下规定：！P204（1）在做方案阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图阶段，宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。（2）用电设备台数较多，各台设备用电容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法。一般用于干线、配电所的负荷计算。（3）用电设备台数较少，各台设备用电容量相差悬殊时，宜采用利用系数法。一般用于支干线、配电屏（箱）的负荷计算。21负荷密度法就是根据国家的电力政策、建筑物的性质、负载的性质等多方面的因素，使用对历史工程的数据进行分析统计后确定的单位面积功率（负荷密度）数据，对所设计系统的计算负荷进行估算的一种方法。01000caPSP式中P0—单位面积功率（负荷密度），W/m2；S—建筑面积，m2。一、计算负荷的估算1、负荷密度法22单位指标法与负荷密度法基本相同，是根据已有的单位用电指标来估算计算负荷。其有功计算负荷的计算公式为：1000NPPeca式中Pe—单位用电指标，如W/户，W/人，W/床；N—单位数量，如户数，人数，床数。2、单位指标法23有功计算负荷：NdcaPKP无功计算负荷：tancacaPQ视在功率计算负荷：22cacacaQPS计算电流：NcacaUSI3二、按需要系数法确定计算负荷1、按需要系数法确定计算负荷的公式242、三相用电设备组计算负荷的确定（1）用电设备分组若某组用电设备的台数少于等于三台时，计算负荷等于其设备功率的总和，而不再考虑需要系数；若用电设备在三台以上时，其计算负荷应通过计算确定，即要考虑需要系数。（2）单组用电设备计算负荷的确定NdcaPKPtancacaPQ22cacacaQPSNcacaUSI325（3）单相用电设备计算负荷的确定《民用建筑电气设计规范》中规定：“单相负荷应均匀分配到三相上”。当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；当超过15％时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相对称负荷相加。换算方法如下：2633331）只有相负荷时，等效三相负荷取最大相负荷的3倍。2）只有线间负荷时（如接A、B两相的负荷），单台时等效三相负荷取线间负荷的倍；多台时等效三相负荷取最大线间负荷的倍，加上次线间最大负荷的（）倍。3）既有线间负荷又有相间负荷时，应先将线间负荷换算为相间负荷，然后各相负荷分别相加，选取最大相负荷乘3倍作为等效三相负荷。27niicacaPKP1iniicacaPKQtan122cacacaQPSNcacaUSI3式中：Pcai—第i组用电设备的计算负荷；tanψi—第i组用电设备功率因数角的正切值。3、多组用电设备计算负荷的确定要计入一个同时系数28第五节负荷预测简介**负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未来的用电需求做出的预测，包括电力需求预测和电能需求预测两部分内容。对系统规划而言，电力需求预测决定发电、输电、配电系统新增容量的大小；电能预测决定发电设备的类型(如调峰机组、基荷机组等)。对系统运行而言，负荷预测用来合理安排机组启停、检修、以及确定系统的旋转备用容量。29第一、第二、第三产业和居民用电4大类；一、负荷及负荷预测的种类农林牧渔水利业、工业、地质普查和勘探业、建筑业、交通运输邮电通讯业、商业饮食物资供销仓储业、居民用电和其它。按照行业类别将负荷细分为8类：按照全社会用电情况分为：30分类之一：根据负荷预测的周期长期负荷预测(数年－数十年的负荷预测)；中期负荷预测(1月－1年的负荷预测，用于水库调度、机组检修、交换计划、燃料计划等长期运行计划的编制)；短期负荷预测(1日－1周的负荷预测，用于编制调度计划)；超短期负荷预测(未来1h以内的负荷预测，其中5－10s的负荷预测用于质量控制；1－5min的负荷预测，用于安全监视；10－60min的负荷预测用于预防控制和紧急状态处理)。31长期负荷预测(20年以上)；年负荷预测；月负荷预测；日负荷预测；周负荷预测；短期负荷预测(10－60min)；超短期负荷预测(5－10s或1－5min)。分类之二：更短的时间周期32按全社会用电或行业类别可分为：城市民用负荷预测或商业负荷预测；农村负荷预测；工业负荷预测等。按被预测负荷的特性可分为：最大负荷预测、最小负荷预测、平均负荷预测、峰谷差预测、高峰负荷平均预测、低谷负荷平均预测、母线负荷预测、负荷率预测等。33即不准确性或不完全准确性、条件性、时间性和同一时间不同条件下的多方案性。负荷预测的机理：负荷预测主要基于可知性原理、可能性原理、连续性原理、相似性原理、反馈性原理和系统性原理。负荷预测具有以下几个特点：显然，不可能存在某种方法，它在任何时候、任何地点、对任何对象，都具有普遍的适用性。34(1)明确负荷预测的内容和要求。(2)调查并搜集资料。(3)基础资料分析。(4)经济发展预测。(5)选取预测模型、确定模型的参数。(6)负荷预测。(7)结果审核。(8)准备滚动负荷预测。二、负荷预测的步骤351、常规单一的负荷预测方法：(1)专家预测法(2)类比法对具有相似研究特征的事件进行对比分析和预测，如新开发区的建设，无历史经验可以借鉴，此时可用类比法预测负荷的发展。(3)主观概率预测法对不能做实验或实验成本太高、无法接受的方案，请若干专家估计特定事件发生的主观概率，然后综合得出该事件的概率。三、负荷预测的方法36(4)单耗法该方法需做大量细致的调研工作，对短期负荷预测效果较好。(5)负荷密度法已知某