第二章___电力负荷及其计算

1第二章工厂的电力负荷及其计算第二章工厂的电力负荷及其计算..........................................................................................-32-§2-1工厂的电力负荷和负荷曲线.................................................................................-32-一、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求........................................................-32-二、工厂用电设备的工作制....................................................................................-33-三、工厂的负荷曲线................................................................................................-34-§2-2三相用电设备组计算负荷的确定.........................................................................-38-一、概述....................................................................................................................-38-二、按需要系数法确定计算负荷............................................................................-39-三、按二项式系数法确定计算负荷........................................................................-47-§2-3单相用电设备组计算负荷的确定....................................................................-52-一、概述....................................................................................................................-52-二﹑单相设备组等效三相负荷的计算....................................................................-52-§2-4工厂供电系统的功率损耗和电能损耗............................................................-58-一、工厂供电系统的功率损耗..............................................................................-58-二、工厂供电系统的电能损耗................................................................................-63-§2-5工厂计算负荷的确定..........................................................................................-66-一、按逐级计算法确定工厂计算负荷....................................................................-66-二、按需要系数法确定工厂计算负荷....................................................................-66-三、按年产量或年产值估算工厂计算负荷............................................................-67-四、工厂的功率因数、无功补偿及补偿后工厂的计算负荷................................-68-§2－6尖峰电流的计算..................................................................................................-74-一、概述....................................................................................................................-74-二、单台用电设备尖峰电流的计算........................................................................-74-三、多台用电设备尖峰电流的计算........................................................................-74--32-第二章工厂的电力负荷及其计算本章首先简介工厂电力负荷的分级及其它有关概念，然后重点讲述确定用电设备组计算负荷的两种常用方法，即需要系数法和二项式系数法，接着讲述功率损耗和电能损耗以及工厂计算负荷的确定，最好介绍尖峰电流的计算。本章内容是分析工厂供电系统和进行供电设计计算的基础。§2-1工厂的电力负荷和负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求（一）工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，根据《工业与民用供配电系统设计规范》（GBJ52修订本）规定，按其供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为下列三级：1．一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或在政治、经济上将造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中有特别重要的负荷，它中断供电将发生爆炸、火灾、中毒、混乱等，如正常电源中断时处理安全停产所必需的事故照明、通信系统、火灾报警设备，保证安全停产的自动控制装置、执行机构和配套装置等。2．二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。3．三级负荷三级负荷为一般的电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。（二）一级负荷对供电电源的要求-33-一级负荷属重要负荷，如中断供电造成的后果十分严重，因此要求应由两个电源供电，而且要求当任一个电源发生故障时，另一电源应不致同时受到损坏。对于一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可根据一级负荷中特别重要负荷的容量及要求的电流类别分别使用下列电源：（1）独立于正常电源的发电机组；（2）干电池；（3）蓄电池；（4）供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路（三）二级负荷对供电电源的要求二级负荷也属重要负荷，但与一级负荷相比，中断供电所造成的后果没有那么严重，然而它所包括的范围又比较宽，因此对二级负荷，要求应由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定在同一变电所）。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应作到不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷则可由一回6kV及以上的专用架空线供电（这是考虑架空线路发生故障时较之电缆发生故障易于检查和修复）。当供电线路从配电所引出采用电缆段时，必须采用两根电缆，每根电缆要能承受全部二级负荷，且互为“热备用”，即同时处于运行状态。（四）三级负荷对供电电源的要求三级负荷属于不重要负荷，对供电电源无特殊要求。二、工厂用电设备的工作制工厂的用电设备，按其工作制分，有长期连续工作制、短时工作制和断续周期工作制等三类。1．长期连续工作制-34-这类工作制的设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风、水泵、空气压缩机、电动发电机、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一般变动较大，但多数也是长期连续运行。2．短时工作制这类工作制的设备工作时间很短，而停歇时间相当长，如机床上的某些辅助电动机（如进给电动机）等。3．断续周期工作制这类工作制的设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率”（dutycycle，又称暂载率）来表征起工作性质。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；%100%100odeftttTt（2-1）式中——工作周期t——工作周期内的工作时间；ot——工作周期内的停歇时间。断续周期工作制设备的设备容量，一般是对应于某一标准负荷持续率的。必须注意：同一设备，在不同的负荷持续率工作时，其出力（即输出功率）是不同的。因此计算负荷时，必须考虑到设备容量所对应的负荷持续率，而且按规定的负荷持续率进行设备容量的统一换算，这将在§2-2负荷计算中讲述。三、工厂的负荷曲线（一）负荷曲线的绘制及其类型负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘在直角坐标上，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率），横坐标表示对应于负荷变动的时间（一般以小时为单位）。-35-负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线。图2-1是工厂的日有功负荷曲线。图2-1a是依点连成的负荷曲线，图2-1b是梯形的负荷曲线。为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格。工厂的年负荷曲线，可以根据工厂一年中具有代表性的冬日和夏日的负荷曲线来绘制。图2-2就表示这种年负荷曲线绘制的方法。图2-2a表示某厂具有代表性的夏日负荷曲线，图2-2b表示该厂具有代表性的冬日负荷曲线，图2-2c是由此绘制的该厂年负荷曲线。年负荷曲线的横坐标用一年365天的总时数8760h来分格。绘制年负荷曲线时，冬日和夏日所占的天数，应视当地的地理位置和气温情况而定。例如在我国北方，可近似地认为夏日165天，冬日200天；而在我国南方，则可近似地认为夏日200天，冬日165天．图2-2c就假定是绘制的我国南方某厂的年负荷曲线。绘制年负荷曲线，应从最大负荷值开始，依负荷值递减的顺序进行。因此需穿过夏冬两条日负荷曲线作若干水平虚线，一般是通过梯形曲线上的每一个阶梯作一水平虚线，如图2-2所示。负荷功率1P在年负荷曲线上所占的时间1T应等于与1P对应夏日负荷曲线上的时间1t和1't之和，再乘以夏日天数200，图2－1日有功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线b）梯形负荷曲线即：)(2001'11ttT。而负荷功率2P在年负荷曲线上所占的时间2T，则应等于2P所对应的夏日负荷曲线上的时间2t，乘以夏日天数200，再加上2P所对应的冬日负荷曲线上的时间)(22'tt，乘以冬日天数165，即：)(16520022'22tttT，其余类推。由此即可绘出工厂的梯形有功负荷曲线。上述年负荷曲线，反映了工厂全年负荷变动与负荷持续时间的关系，所以也称为年负-36-荷持续时间曲线，一般就简称为年负荷曲线。另一种年负荷曲线，是按全年每日的最大负荷（一般取为每日最大负荷的半小时平均值）绘制的，称为