电力系统负荷

第五章电力系统负荷电力系统的负荷与负荷曲线负荷特性负荷概述1、负荷的组成电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）电力系统供电负荷电力系统发电负荷2、负荷的单位W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配过程中损失外，全部供给了用户，所有用户所使用的功率(有功功率与无功功率)叫做电力系统负荷。3、负荷的分类按用电设备-----异步电动机、同步电动机、电热装置、整流装置、照明设备等按用户性质------工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷、市政及生活用电等按用户的重要程度------一级负荷、二级负荷、三级负荷按负荷的工作特点------连续性负荷、间断性负荷、冲击负荷等按负荷的构成范围------电网负荷、地区性负荷、小区负荷、单个负荷等4、工业用电典型负荷比重（%）3-1负荷的描述-----负荷曲线负荷曲线日负荷曲线年（最大）负荷曲线年持续负荷曲线1、典型日负荷曲线2、负荷曲线的描述日负荷曲线•峰荷----Pmax•腰荷•基荷•谷荷-----Pmin•平均负荷----Pav年负荷曲线•总耗电量----W•负荷率-----km•最小负荷系数-----α以日负荷曲线为例说明：dtPWPdav24024124maxPPkavmmaxminPPdtPWd240t/ht/月00PP(kw)(kw)242016128412108642BA装机容量新增容量机组检修PmaxPmin基荷腰荷谷荷峰荷3、各类负荷年利用小时数（Tmax）负荷类型Tmax/h户内照明及生活用电一班制企业用电二班制企业用电三班制企业用电农灌用电2000~30001500~22003000~45006000~70001000~15004、负荷曲线对电力系统运行的作用日负荷曲线-----是安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据年负荷曲线-----是安排发电设备检修计划和制定发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。3-2、负荷特性与负荷模型1、负荷特性综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电压与频率）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含动态特性与静态特性。静态特性又分为静态电压特性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷的静态特性曲线。某综合负荷的静态特性曲线。负荷的静态特性,,PqPFUfQFUf负荷的动态特性计及运行状态从一种状态变化到另一种状态时负荷急剧变化的中间过程。,,,,,,,,pqdfdUdUPUfdtdtdfdfdUdUQUfdtdtdf异步电动机负荷特性******aJaemPdTMMMdtsKMm11电力系统综合负荷电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合。二、负荷综合特性模型-----对负荷特性的物理模拟或数学描述1．恒定阻抗模型2．多项式模型3．幂函数模型1.恒定阻抗模型模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时注意场合。一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、且精度要求不高的场合2．多项式模型2211pppqqqpppqqqPaUbUcQaUbUcabcabc电压的静态特性常用二次项表示：P=PN[ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp]Q=QN[aq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq]其中，VN为额定电压，PN、QN为额定电压下的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且有：ap+bp+cp=1aq+bq+cq=1当电压与频率都在额定值附近微小变化时，可以作线性化处理。P=PN(1+kpvΔV)或P=PN(1+kpfΔf)Q=QN(1+kqvΔV)或Q=QN(1+kqfΔf)同时考虑电压和频率变化时可以采用P=PN(1+kpvΔV)(1+kpfΔf)Q=QN(1+kqvΔV)(1+kqfΔf)其中ΔV=（V-VN）/VNΔf=（f-fN）/fN3．幂函数模型uuppqqppufufPUQUddppdd本课程中的负荷模型只作简化处理。潮流计算时，负荷用恒定功率短路计算时，含源阻抗支路或恒定阻抗支路。稳定计算时，恒定阻抗或不同比例的恒定阻抗与异步电动机的组合。补充：负荷预测概述---电力部门一项十分重要的基础工作长期负荷预测中、短期负荷预测超短期负荷预测负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神经网络、模糊数学等。负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、气候条件、人们生活习惯、电价政策等等。补充:工业及民用负荷配电系统配电系统分为:TN,IT,TT系统三种。负荷在电网中如何接入？①TN系统。电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电部分通过保护线与该接地点连接的系统。1、几种配电方式a)TN-S系统。整个系统中保护线PE与中性线N是分开的，见下图电源接地极N3L2L1LPE外露导电部分外露导电部分三相负荷中性线（地线、零线）保护接地变压器的“地”“三相五线制”b)TN-C系统。整个系统中保护线PE与中性线N是合一的，见下图。PENL32L1LNPEPE电源接地极外露导电部分外露导电部分单相负荷“三相四线制”c)TN—C—S系统。整个系统中有一部分保护线PE与中性线N是合一的，见下图。外露导电部分电源接地极PENPEN3L2L1LPEN外露导电部分②TT系统电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极的系统。见下图。L1L2L3N电源接地极PE外露导电部分③IT系统电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电部分则接地的系统。如图。电源接地极L1L2L3外露导电部分PE阻抗“三相三线制”2、各种配电系统的适用范围在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负责的工业厂房，可采用TN-C系统。单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研试验单位，宜采用TN-S系统。附设有或附近有变电所的高层建筑采用TN-S系统。计算机房或电子设备厂房，当设备本身未指定接地形式时，宜TN-S、TN-C或TT系统。负荷小而分散的农村低压电网宜采用TT系统。在火灾和爆炸危险厂房宜采用TT、IT或TN-S系统。本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用TN-C-S系统。对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。宜采用IT系统。3．接地系统的接地装置⑴接地装置、跨步电压与接触电压①接地装置。埋入地中的导体（如角钢、钢管等）称为接地装置，与总接地端子或接地母线、接地线构成接地系统。当有故障电流或雷电流流过接地装置时，接地电流在地中的扩散如图。kbUδdrrjcUU=IRUr=f(r)I②跨步电压。人体两脚间的电压，如图中Ukb。③接触电压。人体单手触摸处电压，如图中Ujc。当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当它高到超过接地物体（如变压器的外壳）的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及人身安全（跨步电压与接触电压增大）。因此，只有降低接地电阻，才能降低危险电压。⑶接地装置的接地电阻要求按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允许值如下。接地电阻最大允许值①3~35KV配变电所高、低压共用接地系统4Ω；②3~35KV线路杆、塔在居民区的接地系统30Ω；③PE或PEN线的重复接地10Ω；④电子设备信号接地4Ω（与防雷共用时为1Ω）；⑤屏蔽体、高频电炉及10~100KV试验设备等的接地4Ω；⑥静电接地100建筑物防直击雷冲击接地电阻10Ω（第一、第二类）30Ω（第三类）；⑦建筑物防雷电感应工频接地电阻10Ω（第一类）；⑧建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻10Ω（第一、第二类）30Ω（第三类）