第二章工业企业电力负荷计算

135/3.3kV＜5＞＜4＞＜3＞＜2＞＜1＞10/0.4/0.23kV～2第二章工业企业电力负荷计算3第二章工业企业电力负荷计算负荷曲线与计算负荷基本概念用电设备计算负荷的确定工业企业供电系统的功率损耗和电能损耗工业企业计算负荷的确定本章任务4问题的提出考虑的问题：①各设备不一定同时运行②设备不一定满负荷运行③最大负荷不会同时出现④电网的供电效率问题※所以实际现场需用的PA∑PNi供电线路上A点处需要提供多少电流或功率（容量），才能保证设备组的n台设备正常工作时需用的电能？APA……n台用电设备确定计算负荷的目的：①确定电能需要量；②选择导线截面；③选择开关元件。N1?nAiiPP52.1负荷曲线与计算负荷一、负荷曲线是表示电力负荷随时间变化情况的一种图形，它绘制在直角坐标系中。纵坐标表示负荷：有功（P）、无功（Q）、视在功率（S）横坐标表示时间：对应于负荷变动的时间（一般以小时为单位）时间跨度：日（24h）、月、季、年62.1负荷曲线与计算负荷最大负荷Pmax(一天中最高)P30(一年中最高)平均负荷Pav尖峰负荷P△=Pmax-Pav一、负荷曲线72.1负荷曲线与计算负荷平均负荷Pav的物理含义：曲线与横轴所围面积=平均负荷与横轴所围面积一、负荷曲线82.1负荷曲线与计算负荷也可以理解为：S1=S2统计规律：①Pmax/PN∑≈常数②Pav/PN∑≈常数原因：一般车间内将多台设备按其工作特点分组，即把负荷曲线图形特征相近的归成一个设备组PΔPavPmax24hP(kw)S1S2t2t2`夏日一、负荷曲线92.1负荷曲线与计算负荷负荷P1对应的时间跨度：T=t1×夏日天数负荷P2对应的时间跨度：Ti=(t2+t2′)×夏日天数+(t3+t3′)×冬日天数一、负荷曲线P1P2102.1负荷曲线与计算负荷二、企业年电能需求量Wa■指企业一年内消耗的电能■它是企业供电设计的重要指标■已知企业的年负荷曲线，则负荷曲线下面的面积即代表企业的有功年电能需要量Wa。112.1负荷曲线与计算负荷将负荷曲线下面的面积用一个等值的矩形面积OABM代替，则Wa=Pmax×Tmax.aPmax：年最大有功负荷Tmax.a：企业有功年最大负荷利用小时Tmax.r：企业无功年最大负荷利用小时87600atWPdt122.1负荷曲线与计算负荷对于同一类型企业（车间）：Tmax.a和Tmax.r基本相近※上两个参数可查表2-1获得关于Tmax.a的定性分析年负荷曲线越平稳，则Tmax.a值越大；年负荷曲线越陡峭，则Tmax.a值越小；132.1负荷曲线与计算负荷三、计算负荷Pca（P30、Q30、S30、I30）通过负荷经验统计求出的，用来代替实际负荷作为负荷计算和按发热条件选择供电系统各元件所使用的负荷值。物理意义：发热等效实际变化负荷所产生的最大温升=由计算负荷所产生的恒定温升II负载~负载—物理含义图示等价于142.1负荷曲线与计算负荷由于一般16mm2以上的导线的发热时间常数均在10min以上，而导线达到稳定温升的时间约为30min。※只有持续时间在半小时以上的负荷值，才有可能造成导体的最大温升因此，计算负荷Pca一般取负荷曲线上的半小时最大负荷P30(即年最大负荷Pmax)。※相应其他计算负荷可分别表示为Q30、S30、I30。P30的来历152.2用电设备计算负荷的确定供电系统中具有代表性的各点的电力负荷计算图接用容量：162.2用电设备计算负荷的确定一、需用系数法基本公式的推导NjyPP满载接用容量为：PN∑：该组内各设备额定容量总和η：设备组内n台设备的平均加权效率APA……n台用电设备172.2用电设备计算负荷的确定必须要考虑的几个因素：⑴不同时运行：定义K∑为同时运行系数P30′=(K∑×PN∑)/η⑵不满负荷运行：定义KL为平均加权负荷系数P30″=(K∑×KL×PN∑)/η⑶供电网络效率：定义WL为配电线路的平均效率30WLNNLdKPKKPPdKcos及、可查表2-2、2-3和2-4获得tan※Kd称为需用系数（需用系数法基本公式）3030tanQP182.2用电设备计算负荷的确定也可以理解为：S1=S2统计规律：①Pmax/PN∑≈常数=Kd(需用系数)②Pav/PN∑≈常数=Ku(利用系数)PΔPavPmax24hP(kw)S1S2t2t2`夏日■回顾需用系数在负荷曲线中的图形化解释192.2用电设备计算负荷的确定如果每台设备的效率、功率因数不相同，则计算加权平均效率或功率因数加权平均效率计算公式η=(η1×PN1+…+ηn×PNn)/PN∑同理，加权平均功率因数正切值计算公式tan=(tan1×PN1+…+tann×PNn)/PN∑30LNdNWLKKPPKP■关于加权平均值的计算※权重为该设备容量在总容量中所占的比重PNi/PN∑(i=1,2,...,n)3030tanQP202.2用电设备计算负荷的确定⒈单台设备支线(G点)⑴对于一台用电设备，总有满负荷运行的情况→KL=1；⑵对于一台设备，K∑=1⑶单台设备支线，ηWL≈1；N30WLNN=LdKKPPPKP212.2用电设备计算负荷的确定30()30tan(kvar)GQP全部计算负荷为：2230()3030(kVA)GSPQ3030()()3GNSIAUN30()N=(kW)GdPPKP※PN∑为用电设备额定容量总和222.2用电设备计算负荷的确定额定容量的计算⑴长时工作制设备铭牌标定出：P标定PN=P标定因为没有导线加热再冷却的问题⑵反复短时工作制设备（吊车）铭牌标定出：PNε，暂载率ε=t1/(t1+t2)⑶电焊机及电焊变压器组铭牌标定出：SNε，暂载率ε252NNNPPP100coscosNNNPSS100100%0tttTt232.2用电设备计算负荷的确定⑷电炉变压器(一般单独供电)铭牌标定出：SN、cos包括电阻炉、电磁炉、电弧炉三种⑸照明设备铭牌标定出：P标定⑴白炽灯PN=P标⑵日光灯PN≠P标定日光灯原理图cosNNPS242.2用电设备计算负荷的确定氖气分开252.2用电设备计算负荷的确定接触辉光分开262.2用电设备计算负荷的确定272.2用电设备计算负荷的确定⑷电炉变压器(一般单独供电)铭牌标定出：SN、cos包括电阻炉、电磁炉、电弧炉三种⑸照明设备铭牌标定出：P标定⑴白炽灯PN=P标⑵日光灯PN=1.1P标定cosNNPS282.2用电设备计算负荷的确定例题：某车间有吊车一台，其基本参数如下：ε%=40，P标=39.6kw，η=0.8，cos=0.5，求供电支线负荷。解：2239.60.450()NNPPkw305062.5()0.8NPPkw293030tan62.53108.25(var)QPk222230303062.5108.25125()SPQkVA3030125189.9()330.38NSIUA例题：某车间有吊车一台，其基本参数如下：ε%=40，P标=39.6kw，η=0.8，cos=0.5，求供电支线负荷。解：2.2用电设备计算负荷的确定302.2用电设备计算负荷的确定⒉设备组供电支线(F点)312.2用电设备计算负荷的确定NdFPKP)(30tan)(30)(30FFPQ2)(302)(30)(30FFFQPS30()30()3FFNSIUPN∑：该用电设备组内各设备额定容量总和，（但不包括备用设备容量）；Kd：该用电设备组需用系数。⒉设备组供电支线(F点)用途：选择设备组供电支线导线截面及开关设备322.2用电设备计算负荷的确定例题：某车间有生产用5kw通风机一台，5kw机械加工机床一台，试求该设备组计算负荷（UN=380V)。解：查表得通风机Kd1=0.75，tan1=0.75机械加工机床Kd2=0.2，tan2=1.33设备组均权需用系数和均权功率因数正切值为：1122()/(0.7550.25)/(55)0.475ddNdNNKKPKPP1122tan(tantan)/(0.7551.335)/(55)1.04NNNPPP332.2用电设备计算负荷的确定30()0.475(55)4.75()FdNPKPkw30()30()tan4.751.044.94(var)FFQPk222230()30()30()4.754.946.85()FFFSPQkVA30()30()6.8510.4()330.38FFNSIAU342.2用电设备计算负荷的确定⒊车间低压干线(E点)352.2用电设备计算负荷的确定niiFEPP1)(30)(30niiFEQQ1)(30)(302230()30()30()EEESPQ30()30()3EENSIU⒊车间低压干线(E点)用途：选择分干线导线截面及开关设备362.2用电设备计算负荷的确定一般情况：车间低压干线一般是对几个性质不同的用电设备组供电性质不同的设备组用上面的公式计算特殊情况：设备组性质相同时，可等同于F点计算方法（与先计算各F点再加和算法的计算结果是相同的）车间低压干线(E点)计算负荷确定的说明372.2用电设备计算负荷的确定在车间变电站低压母线上一般配出多条低压干线，这时应考虑各条低压干线上用电设备最大负荷不能同时出现的因素，在计算公式中加入同时系数(又称参差系数)K∑P和K∑Q。⒋车间低压母线计算负荷(D点)382.2用电设备计算负荷的确定投运设备额定容量总和___________________________投运设备运行合成有功功率最大值投运设备额定容量总和K∑P=K∑P∈[0.9，0.95]K∑Q=___________________________K∑Q∈[0.93，0.97]投运设备运行合成无功功率最大值392.2用电设备计算负荷的确定niiEPDPKP1)(30)(3030()30())1(nDQEiiCDKQQQ2230()30()30()DDDSPQ30()30()3DDNSIU⒋车间低压母线计算负荷(D点)（考虑功率补偿）用途：选择车间变压器容量及开关设备402.2用电设备计算负荷的确定⒌企业高压配电线(C点)412.2用电设备计算负荷的确定2230()30()30()CCCSPQ30()30()3CCNSIUP30(C)=P30(D)+△PWL+△PTQ30(C)=Q30(D)+△QWL+△QT△PWL：线路上有功损耗；△PT：D点前车间变压器有功损耗；△QWL：线路上无功损耗；△QT：D点前车间变压器无功损耗。⒌企业高压配电线(C点)工程估算方法：△PT=0.012S30(D)△QT=0.06S30(D)422.2用电设备计算负荷的确定⒍企业高压母线(B点)432.2用电设备计算负荷的确定30()30()1nBPCiiPKP30()30())1(nBQCiiCBKQQQ2230()30()30()BBBSPQ30()30()3BBNSIU计算公式中：K∑P∈[0.8，0.95]K∑Q∈[0.85，0.97]⒍企业高压母线(B点)（考虑功率补偿）用途：选择企业总降变压器容量及开关设备442.2用电设备计算负荷的确定⒎企业高压进线(A点)452.2用电设备计算负荷的确定2230()30()30()AAASPQ30()30()3AANSIUP30(A)=P30(B)+△PTQ30(A)=Q30(B)+△QT△PT：B点前的企业总降变压器有功损耗；△QT：B点前的企业总降变压器无功损耗。⒎企业高压进