工厂供电――第二章电力负荷及其计算1

工厂供电武汉理工大学自动化学院工厂供电绪论------工厂供电及电力系统的基本知识电力负荷及其计算短路电流及其计算工厂变配电所及其一次系统工厂电力线路工厂供电系统的过电流保护实验损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量工厂供电第二章电力负荷及其计算损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量第二节三相用电设备组计算负荷的确定第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第二章电力负荷及其计算第五节尖峰电流及其计算第四节工厂的计算负荷和年耗电量第三节工厂供电系统的功率损耗和电能损耗损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷的分级及其对供电的要求用电设备的工作制负荷曲线及有关的物理量损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量一.电力负荷的分级及其对供电电源的要求1、电力负荷的概念电力负荷（electricpowerload）又称电力负载，有两种含义：(1).电力负荷指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、动力负荷、照明负荷等。(2).电力负荷指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载、无载）、满负荷（满载）等。损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量2、电力负荷的分级及其对供电的要求电力负荷根据其对供电可靠性的要求及其中断供电造成的损失或影响分为三级：1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。供电方式:由两个独立电源供电。2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。供电方式:由双回路供电。3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式:对供电电源无特殊要求。损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量二、用电设备的工作制1．连续运行工作制（长期工作制）2．短时运行工作制（短时工作制）3．断续周期工作制（反复短时工作制）暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百分比值，即%100%1000tttTt吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即tIQRRtIQ12一定时，、，当，，同一周期的而tIPNNPPe∴NN25NN2PPPe1P因此损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时的额定功率（kW），即NNNNN100NNcosSPPPe负荷曲线（loadcurve）是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。1．负荷曲线的分类按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线按计量地点可分个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至整个系统的负荷曲线。将上述三种特征相结合，就确定了某一种特定的负荷曲线。三、负荷曲线年负荷曲线：年最大负荷曲线：或称运行年负荷曲线。图2-2年最大负荷曲线2．负荷曲线的绘制•日负荷曲线：逐点描绘法、梯形曲线法取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：图2-3全年时间负荷曲线的绘制a）夏季典型日负荷曲线b）冬季典型日负荷曲线c）全年时间负荷曲线全年时间负荷曲线（图2-3）：或称年负荷持续曲线。213)(111ttT四、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数年最大负荷Pmax：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即30maxPP年最大负荷利用小时数Tmax：在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图2-4所示。max87600maxmaxdPtpPWTa可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。图2-4年最大负荷与年最大负荷利用小时数2．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即tWPtav负荷系数KL：平均负荷与最大负荷的比值，即maxavPPKL年平均负荷为（图2-5）:8760avaWPKL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图2-5年平均负荷损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量第二节三相用电设备组计算负荷的确定概述按需要系数法确定计算负荷按二项式法确定计算负荷通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc（或Qc、Sc、Ic）表示。1、计算负荷的意义30maxPPPc通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，而导体通过电流达到稳定温升的时间大约为3τ～4τ，即载流导体大约经半小时（30min）后可达到稳定温升值一、概述2、确定计算负荷的系数N30NmaxPPPPKdNavPPKu3．二项式系数b、c。1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用电设备额定功率之比值，即NP2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设备额定功率之比值，即NP1、概述求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利用系数法和单位产品耗电量法等。2、按需要系数确定计算负荷1．设备容量Pe的确定对长期工作制的用电设备：NPPe对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统一暂载率下的额定功率。二、按需要系数法确定计算负荷折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即NNPPe∴NN25NN2PPPe电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时的额定功率（kW），即NNNNN100NNcosSPPPe照明设备的设备容量：白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率的1.1倍。单相负荷的设备容量：当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15%时，应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一起进行三相负荷计算。换算方法如下：单相设备接于相电压时：meePP.3单相设备接于同一线电压时：.3eePPePmeP.式中，为等效三相设备容量（kW）；为最大负荷相所接的单相设备容量（kW）。式中，为接于同一线电压的单相设备容量（kW）。.eP一般情况：应先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，换算公式如下：A相:CAACAABAABAPpPpPCAACAABAABAPqPqQB相:ABBABBCBBCBPpPpPABBABBCBBCBPqPqQC相:BCCBCCACCACPpPpPBCCBCCACCACPqPqQ然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的3倍即为总的等效三相设备容量。表2-3相间负荷换算为相负荷的功率换算系数0.290.530.670.80.880.961.161.441.63-0.29-0.050.090.220.220.380.580.861.050.50.360.280.20.160.110-0.17-0.270.50.640.720.80.840.891.01.271.271.00.90.80.70.650.60.50.40.35负荷功率因数功率换算系数,,ABABCBCACppp,,ABBBCCCAAppp,,ABABCBCACqqq,,ABBBCCCAAqqq图2-8例2-5的电路2．单台用电设备的计算负荷对长期连续工作的单台用电设备：ePP30对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：ePP303．用电设备组的计算负荷NedUSIQPSPQPKP3tan303023023030303030式中，P30、Q30、S30的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需要系数，查书中附录表1。确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素：各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考虑一个同时使用系数;K各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此应考虑一个负荷系数;LK各用电设备的平均效率;e线路的供电效率。WLedeWLeLPKPKKP30WLeLdKKK因此，用电设备组的计算负荷为:二、按需要系数法确定计算负荷损耗2010/2电力负荷用电设备组尖峰电流工厂供电功率损耗和电能损耗计算负荷与年耗电量2．多个用电设备组的计算负荷NiiUSIQPSQKQPKP3303023023030.3030.3030K式中，为同时系数，查书中表2-5。当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系数。95.0~85.0pK0.90~0.97qK对车间干线取例2-1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7.5kW3台,4kW8台,3kW17台,1.5kW10台。试求其计算负荷。解：此机床组电动机的总容量为查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得（取0.2）,,因此可求得:有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷计算电流7.53483171.510120.5ePkWkWkWkWkW0.16~0.2dKcos0.5tan1.73,3048.273.230.38kVAIAkV300.2120.524.1PkWkW3024.11.7341.7varQkWk3024.148.20.5kWSkVA例2-2某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台,4kW3台,2.2kW7台),通风机2台共3kW,电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷(1).金属切削机床组查附录表1，取故(2).通风机组查附录表1，取故0.2,cos0.5,tan1.73dK30(1)0.25010PkWkWvar3.1773.110)1(30kkWQ0.8,cos0.8,tan0.75dK30(2)0.832.4PkWkW30(2)2.40.751.8varQkWk因此380V线路上的总计算负荷为（取）在供电工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。0.95,0.97pqKK300.95(102.41.4)13.1PkWkW300.97(17.31.8)var18.5varQkk223013.118.522.7SkVAkVA30