第2章 电力负荷计算

第2章电力负荷计算掌握需要系数法和二项式法，会用其计算用电设备组的电力负荷3了解尖峰电流及其计算方法4掌握工厂的功率因数和无功功率补偿措施第2章电力负荷计算§2.1负荷曲线1.日负荷曲线2.1.1负荷曲线(a)折线形负荷曲线(b)阶梯形负荷曲线第2章电力负荷计算2.年负荷曲线图2.2年负荷持续时间曲线图2.3年每日负荷最大曲线第2章电力负荷计算§2.1.2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分析负荷曲线可以了解负荷变化的规律年最大负荷是指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年最大负荷又称为半小时最大负荷maxPmaxP30P30P第2章电力负荷计算年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时maxTmaxP第2章电力负荷计算2.平均负荷和负荷系数平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值年平均负荷是指电力负荷一年内消耗的功率的平均值avP第2章电力负荷计算负荷系数负荷系数又称负荷率，指平均负荷与最大负荷的比值负荷系数可表示负荷曲线不平坦的程度，负荷系数越接近1，负荷越平坦LKavPmaxP对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数就是指设备的输出功率P和设备额定容量PN的比值的含义是指某个用电设备或用电设备组的容量是否被充分利用LKLK第2章电力负荷计算§2.2三相用电设备组计算负荷的确定“计算负荷”是指用统计计算求出的，按发热条件选择和校验变压器容量、开关设备和导线载流截面的负荷值。同时，它也是选择仪器仪表、整定继电保护的重要依据根据计算负荷选择的电器设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，则导线和用电设备的发热温度不会超过允许值.中小截面(35mm2以下)的载流导体，大约经30min(半小时)后可达到稳定温升值“计算负荷”通常用、、、分别表示负荷的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流30P30Q30S30I第2章电力负荷计算负荷计算的主要目的是确定计算负荷，常用的负荷计算方法有需要系数法和二项式法第2章电力负荷计算§2.2.1需要系数法在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器)，将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电的计算负荷，然后由各组计算负荷求出总的计算负荷，这种方法就是需要系数法需要系数是用电设备组的计算负荷与其设备容量的比例系数,即dce/KPP第2章电力负荷计算实际上，用电设备组的设备不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身还有功率损耗，因此LceewLKKPP令LewLd/()KKK则c30dePPKP第2章电力负荷计算1.单组用电设备的计算负荷用电设备组的需要系数与其工作性质、设备台数、设备效率及线路损耗等因素有关，附表1列出工厂各种用电设备组的需要系数值由于需要系数值的类别和工作状态有很大关系，因此采用需要系数法计算时，首先要正确判别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、拉丝机和锻锤机等应属热加工机床。至于起重机、行车、电动葫芦等，则属于吊车类第2章电力负荷计算3030tanQP3030cosPS3030N3SIU第2章电力负荷计算以上公式中的单位如下：有功功率为千瓦(kW)，无功功率为千乏(kvar)，视在功率为千伏安(kV.A)，电流为安(A)，电压为千伏(kV)。为用电设备组的平均功率因数，为用电设备组的平均阻抗角的正切值【例2-1】已知某机修车间的金属切削机床组拥有380V的三相电动机22kW1台，11kW2台，7.5kW4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e22kW111kW27.5kW41.5kW80.75kW1093.5kWP第2章电力负荷计算中“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d0.160.2K∼cos0.5tan1.73有功计算负荷30de0.293.5kW18.7kWPKP无功计算负荷3030tan18.7kW1.7332.35kvarQP视在计算负荷303018.7kW37.4kVAcos0.5PS计算电流3030N37.4kVA56.9A330.38kVSIU第2章电力负荷计算2.设备容量及其换算1)对于连续工作制和短时工作制的用电设备组eP设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和2)对于重复短时工作制的用电设备组设备容量为各设备在不同负荷持续率(暂载率)下的铭牌容量换算到统一的负荷持续率下的容量之和需要系数法基本公式中的设备容量不含备用设备的容量第2章电力负荷计算(1)电焊机组的容量换算书上公式（2-13）重复短时工作制的用电设备常用的有电焊机和起重机的电动机(电动葫芦、起重机、吊车行车等)，其容量换算要求如下:(2)起重机的电动机组容量换算书上公式（2-14）第2章电力负荷计算解：起重机的电动机容量要统一换算到，由式(2-14)可得4台起重机的电动机的总容量为【例2-2】某装配车间380V线路供电给4台起重机的电动机，其中2台11kW()，2台3kW()。试求起重机的电动机总容量60%15%25%e(22110.62230.15)kW38.7kWP第2章电力负荷计算3.多组用电设备的计算负荷计算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。对有功/无功负荷分别计入一个同时系数对车间干线p0.850.95K∼q0.900.97K∼对低压母线由用电设备组计算负荷直接相加来计算时p0.850.90K∼q0.850.95K∼由计算车间干线计算负荷直接相加来计算时p0.900.95K∼q0.930.97K∼第2章电力负荷计算30p30.iPKP30q30.iQKQ总的无功计算负荷总的视在计算负荷22303030SPQ第2章电力负荷计算【例2-3】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。试求此线路上的计算负荷(2)通风机组解：先求各组的计算负荷(1)金属切削机床组查附表1，取则有d0.2Kcos0.5tan1.7330.1de0.250kW10kWPKP30.130.1tan10kW1.7317.3kvarQP第2章电力负荷计算(2)通风机组查附表1，取则有d0.8Kcos0.8tan0.7530.2de0.83kW2.4kWPKP30.230.2tan2.4kW0.751.8kvarQP(3)电阻炉查附表1，取则有d0.7Kcos1tan030.3de0.72kW1.4kWPKP30.330.3tan0QP第2章电力负荷计算因此总的计算负荷为(取，)p0.95Kq0.97K30p30.0.95(102.41.4)kW13.1kWiPKP30q30.0.97(17.31.80)kvar18.5kvariQKQ222230303013.118.5kVA22.7kVASPQ3030N22.7kVA34.5A330.38kVSIU第2章电力负荷计算从上面的基本公式和应用举例可以看出，用需要系数法求计算负荷，其特点是简单方便，计算结果较符合实际，而且长期使用已经积累了各种设备的需要系数，因此是世界各国均普遍采用的基本方法实际上，只有当设备台数较多，总容量足够大，没有特大型用电设备时，附表1中的需要系数值才较符合实际需要系数法普遍应用于求用户、全厂和大型车间变电所的计算负荷。而在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，则一般采用二项式法第2章电力负荷计算§2.2.2二项式法用二项式法进行负荷计算时，既考虑了用电设备组的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷第2章电力负荷计算1.单组用电设备的计算负荷二项式法确定有功计算负荷的基本公式为：30exPbPcP附表1中也列有部分用电设备组的二项式系数b、c和最大容量的设备台数x值由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均负荷，而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以二项式法比较适合于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷第2章电力负荷计算【例2-4】试用二项式法确定例2-1所述机修车间金属切削机床组的计算负荷因此，按式(2-19)可求得其有功计算负荷为解：由附表1查得0.14b0.4c5xcos0.5tan1.73而设备总容量为(见例2-1)。则台最大容量的设备容量为e93.5kWPx522kW111kW27.5kW259kWxPP30e0.1493.5kW0.459kW36.7kWxPbPcP第2章电力负荷计算按式(2-10)可求得其无功计算负荷为3030tan36.7kW1.7363.5kvarQP按式(2-11)可求得其视在计算负荷为303036.7kW73.4kVAcos0.5PS按式(2-12)可求得其计算电流为3030N73.4kVA111.5A330.38kVSIU第2章电力负荷计算比较例2-1和例2-4的计算结果可以看出，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果要大。我国《民用建筑电气设计规范》和供配电设计的经验都表明：“用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，适宜采用二项式法”第2章电力负荷计算2.多组用电设备的计算负荷采用二项式法确定多组用电设备总的计算负荷时，也应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。但不是计入一个同时系数，而是在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组的平均负荷，由此求得其总的有功计算负荷为max()xcPebP30emax()()ixPbPcP总的无功计算负荷为30emaxmax(tan)()tanixQbPcP第2章电力负荷计算【例2-5】试用二项式法确定例2-3所述机修车间380V线路的计算负荷则解：先求各组的和ebPxcP(1)金属切削机床组查附表1得0.14b0.4c5xcos0.5tan1.73e1()0.1450kW7kWbP1()0.4(17.5kW34kW12.2kW)8.68kWxcP第2章电力负荷计算则(2)通风机组查附表1得0.65b