工厂供电第三章

本章介绍工厂用电设备的工作制及负荷曲线的有关概念，重点介绍用电设备组计算负荷的两种常用方法：需要系数法和二项式系数法。接着讲述了工厂计算负荷的确定方法和尖峰负荷的计算方法，本章内容是工厂供电系统运行分析和设计计算的基础。第三章工厂的电力负荷及其计算第三章工厂的电力负荷及其计算第四节工厂的计算负荷及负荷中心的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定第二节三相用电设备组计算负荷的确定第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念返回目录第五节尖峰电流及其计算第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念一、工厂用电设备的工作制1、工厂电力负荷的分级一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。2、工厂常用的用电设备生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电热设备；照明设备。3、工厂用电设备的工作制连续工作制、短时工作制、断续周期工作制。第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念断续周期工作制可用“负荷持续率”（又称暂载率）来表示其工作特征。N负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用表示0t为工作周期内的停歇时间0100%100%ttTtt断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量）的，是对应于某一标称负荷持续率如果实际运行的负荷持续率则实际容量应按同一周期内等效发热条件进行换算。NPNeP第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念换算公式：NeNPP第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念二、负荷曲线及有关物理量（一）负荷曲线的概念表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。纵坐标表示负荷（有功或无功功率），横坐标表示对应的时间（一般以h为单位）。从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用的资料。按负荷对象工厂、车间或某类设备按负荷性质有功或无功按负荷变动时间有日有功负荷曲线、年负荷持续叶间曲线、年每日最大负荷曲线等。第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念（一）负荷曲线的概念图3-1是一班制工厂的日负荷曲线，其中图3-1a）是依点连成的负荷曲线，图3-1b）是依点绘成梯形的负荷曲线。图3-1日有功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线b）依点绘成梯形的负荷曲线第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷大小依次排列。全年按8760h记。如上图：a)夏日负荷曲线b)冬日负荷曲线c)年负荷持续时间曲线第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念年负荷曲线的另一形式，是按全年每日的最大负荷（通常取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图3-3所示。图3-3年每日最大负荷曲线可以确定拥有多台变压器的工厂变电所在一年内不同时期宜投入几台运行第一节工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念（二）与负荷曲线和负荷计算有关的物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷Pmax是年负荷持续时间曲线上的最大负荷就是年最大负荷Pmax，它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。（2）年最大负荷利用小时，(Tmax)（是一个假想时间）maxmaxPWTa一班制：Tmax=1800—3600h、两班制：Tmax=3500—4800h三班制：Tmax=5000—7000h3、平均负荷：tWPtav4、负荷系数（负荷率）：NLPPKmaxmaxPWTa第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、概述供电系统要安全可靠运行，电力变压器、开关设备、导线、电缆必须选择合适，因此必须对各环节的电力负荷进行计算。计算负荷的方法：需要系数法，二项式法，设备台数少，容量差别悬殊时采用。案例已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电机7.5KW3台，4KW8台，3KW17台，1.5KW10台。试求其计算负荷。第二节三相用电设备组计算负荷的确定二、按需要系数法确定计算负荷（一）基本公式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，如图3-6所示。图3-6用电设备组的计算负荷说明第二节三相用电设备组计算负荷的确定用电设备组实际不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为：30,.LededeWLKKPPKPK称为需要系数eLKWL30LeeWLKKPPK为用电设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；为负荷设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。3.2工厂计算负荷的确定用电设备组计算负荷：eWLeLPKKP30需要系数：WLeLdKKKedPPK301、需要系数法（1）基本公式：如图所示3.2工厂计算负荷的确定edPKP30tan3030PQcos3030PSNUSI33030如果是一台电机：cos30NNNUPII例1：已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电机7.5KW3台，4KW8台，3KW17台，1.5KW10台。试求其计算负荷。3.2工厂计算负荷的确定edPKP30tan3030PQcos3030PSNUSI33030查表得=0.16-0.2，eP总容量：dK有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：（2）设备容量的计算连续工作制和短时工作制用电设备组设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。100100/cos/NNNNeSPP断续工作制的计算：其设备容量是所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。电焊机组要求容量同一换算到因此%100NNNNeSPPcosNNNNePPP2/25起重机组要求容量同一换算到因此%25（3）多组用电设备计算负荷的确定应该考虑各用电设备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及pKqK95.085.0pK97.090.0qK对车间干线，取，对低压母线，分为两种情况：1）由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取2）由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取90.085.0pK95.085.0qK95.090.0pK97.093.0qK总的计算负荷为ipPKP.3030IPQKQ.3030NUSI3303023023030QPS注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组设备台数不论多少，各组计算负荷均按表中计算系数计算，不必考虑台数。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计算例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。在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表3-1所示。第二节三相用电设备组计算负荷的确定表3-1例3-2的电力负荷计算表（按需要系数法）序号用电设备组名称台数容量需要系数计算负荷1金属切削机床20500.20.51.731017.32通风机230.80.80.752.41.83电阻炉120.7101.40车间总计2355—13.819.1取13.118.522.734.5ePkWdKcostan30PkW30varQk30SkVA30IA0.95,0.97pqKK习题3-1某大批生产的机械加工车间，拥有金属切削机床电动机容量共800kw,通风机容量共56kW，线路电压为380V。试确定各组和车间的计算负荷30P30Q30S30I序号用电设备组名称台数容量需要系数计算负荷1金属切削机床8000.20.51.731602773204862通风机560.80.80.7544.833.65685车间总计856—184.8310.6取184295348529ePkWdKcostan30PkW30varQk30SkVA30IA0.9,0.95pqKK习题3-2某机修车间，拥有冷加工机床52台共200kW；（起重机1台5.1kW（）；通风机4台共5kW；点焊机3台，共10.5kW（）。车间采用220/380V三相四线制（TN-C系统配电）试确定此线路上的计算负荷。30P30Q30S30I%15%65设备名称设备台数设备容量需要系数计算负荷铭牌换算冷加工机床522002000.20.51.734069.2起重机15.13.950.150.51.730.591.02通风机4550.80.80.7543点焊机310.58.470.350.61.332.963.94车间总计6220.6217.447.5577.1642.873.384.9129ePkWdKcostan30PkW30varQk30SkVA30IA0.9,0.975pqKK第二节三相用电设备组计算负荷的确定b，c是二项式系数。返回本章目录30,,,xexeexxPbPcPbPPcPP表示用电设备组的平均功率其中是用电设备组的总容量其计算方法如前需要系数法;表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷,其中是台容量最大的设备总容量;三、按二项式法确定计算负荷（一）基本公式案例已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电机7.5KW3台，4KW8台，3KW17台，1.5KW10台。试求其计算负荷。73.1tan,5.0cos,5,4.0,14.0xcb第二节三相用电设备组计算负荷的确定三、按二项式法确定计算负荷（二）多组用电设备计算负荷的确定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，而是在各组设备中取其最大的有功附加负荷，再加上各组的平均负荷总的有功计算负荷：总的无功计算负荷：式中，为最大附加负荷的设备组的平均功率因数角的正切值。max)(xcP返回本章目录max30)()(xiecPbPPebPmaxmax30tan)()tan(xiecPbPQmaxtanmax)(xcP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计算例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。在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表3-1所示。设备名称设备台数设备容量二项系数计算负荷铭牌换算最大台数金属切削机床205021.70.140.40.51.737+8.6812.1+155通风机2330.650.250.80.751.95+0.751.46+0.565电阻炉1200.70101.400车间总计23551928.634.352.1ePkW,bccostan30PkW30varQk30SkVA30IA第三节单相用电设备组计算负荷的确定一、概述单相设备：电焊机、电炉和电灯等。单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中，单相设备的容量不超过三相设备总容量的15%，则可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如超15%，则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。第三节单相用电设备组计算负荷的确定一、概