工厂供电教学课件—第二章工厂电力负荷及其计算

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1、第一章 回答问题,1、通常我国110kV以上电力系统中性点采取什么接地方式？为什么？,2、衡量电能质量的指标主要是？,第二章 问题,1、接有单相用电设备的三相线路中，什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法来确定计算负荷？,2、计算负荷是以一定时间间隔求出来的最大平均负荷。目前常用计算负荷的时限是多长时间？为什么？,第二章 工厂电力负荷及其计算,工厂的电力负荷与负荷曲线 三相用电设备组计算负荷的确定 单相用电设备组计算负荷的确定 工厂的计算负荷及年耗电量的计算 尖峰电流及其计算, 工厂的电力负荷与负荷曲线,一 、工厂电力负荷分级及其对供电电源的要求 电力负荷：可从两方面来定义

2、1、耗用电能的用电设备或用电单位（用户） 2、用电设备或用电单位所消耗的电功率或电流大小（一）工厂电力负荷的分级 根据对供电可靠性的要求及中断电造成的损失或影响程度分为三级： 1、一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或中断供电将在政治、经济上造成重大损失者 在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,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 3、三级负荷：为一般的电力负荷 （二）各级电力负荷对供电电源的要求 1、一级负荷：要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏 对

3、一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源 。,常用的应急电源有： 独立于正常电源的发电机组；供电系统中有效独立于正常电源的专门供电线路；蓄电池；干电池。 2、二级负荷：通常要求两回路供电，供电变压器也 应有两台 3、三级负荷：对供电电源无特殊要求,大型电力系统简图,二、工厂用电设备的工作制 分为连续工作制、短时工作制和断续周期工作制 1、连续工作制：恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态。如通风机、水泵、照明等 2、短时工作制：在恒定负荷下运行的时间短，停歇时间长。如某些辅助电动机等 3、断续周期工作制：周期性的时而工作，时而停歇，如此反复运行。工作周

4、期一般不超过10分钟。如电焊机和吊车电动机等,（2-1）,式中 T 为工作周期；t 为工作周期内的工作时间；t0为工作周期内的停歇时间,负荷持续率（暂载率）,断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率）PN 是对应于某一额定负荷持续率 的。如果实际运行的负荷持续率 ，则实际容量Pe 应按同一周期内等效发热条件进行换算。由于电流I 通过电阻R 的设备在t 时间内产生的热量为 ，因此在设备产生相同热量的条件下， 。而在同一电压下，设备容量 ；又由式（2-1）知，同一周期T 的负荷持续率 。因此 即设备容量与负荷持续率的平方根成反比。,（2-2）,如果设备在 下的容量为PN ，则换算到下的设备容量Pe为

5、,三、负荷曲线的有关概念 负荷曲线表征电力负荷（功率或电流）随时间而变动情况的图形。纵坐标表示电力负荷，横坐标表示对应于负荷变动的时间。 负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的和设备的负荷曲线； 按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。 按所表示的负荷变动的时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线； 按绘制的方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲线。,图2-1 日有功负荷曲线 a）依点连成的负荷曲线 b）绘成梯形的负荷曲线,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，全年时间按8760h计,图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制 a）夏日负荷曲线 b）冬日负荷曲线 c）年负荷

6、持续时间曲线,年负荷持续时间曲线根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲线和冬日负荷曲线来绘制。例如在我国北方，可近似地取夏日165天，冬日200天，而我国南方，可近似地取夏日200天，冬日165天。假如绘制南方某厂的年负荷曲线（如图2-2c），其P1在年负荷曲线上所占的时间 而P2 在年负荷曲线上所占的时间,年每日最大负荷曲线：按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的，专用来确定经济运行方式用的,图2-3 年每日最大负荷曲线,从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况。通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并从中可获得一些对设计和运行有用的资料。因此负荷曲线对于从事供电工程设

7、计和运行的人员来说，都是很必要的。,四、与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,图2-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时,年最大负荷Pmax 就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，全年应至少出现过2 3次）消耗电能最大的半小时的平均功率。因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30 。,年最大负荷利用小时Tmax ，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷 Pmax（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该负荷全年实际消耗的电能,图2-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时,(2-3),Wa 为全年消耗的电能量,年最大负荷利用小时是反映电力负

8、荷特征的一个重要参数，它与工厂的生产班制有明显的关系。例如一班制工厂，Tmax=1800 3000h；两班制工厂， Tmax=3500 4800h；三班制工厂， Tmax =5000 7000h 。,2、平均负荷和负荷系数 平均负荷 Pav，就是电力负荷在一定时间内平均消耗的功率,图2-5 年平均负荷,（2-4）,（2-5）,负荷系数（负荷率），是用电负荷的平均负荷与其最大负荷之比，称为负荷系数,（2-6）,对用电设备来说，负荷系数是设备的输出功率P与设备额定容量PN 的比值，即, 三相用电设备组计算负荷的确定,一、概述 为了确定供电系统各个环节的电力负荷的大小，以便正确地选择供电系统中的各个

9、元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等），有必要对电力负荷进行统计计算。 通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各组成元件的负荷值，称为计算负荷。 根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。,为什么计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷？ 由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需（34），为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体，其 10min，因此载流导体大约经30min即大约半小时后可达到稳定温升值。由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（亦即年最大负荷Pmax）是基本相当的 正确确定计算负荷的

10、意义？,影响负荷计算的因素众多，因此负荷计算只能力求接近实际。影响负荷计算的因素如设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等。 我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法，有： 需要系数法和二项式法。,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P30 ，如图2-6所示。,图2-6 用电设备组的计算负荷说明,（2-8）,用电设备组的设备容量Pe ，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量PN 之和，即Pe=PN 。而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时

11、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都有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为,（2-9）,Kd即用电设备组的需要系数，是用电设备组的半小时最大负荷与其设备容量（备用设备容量不计入）的比值。,（2-8）,为设备组的同时系数，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的功率与运行的设备容量之比； 为设备组的平均效率，即设备在最大负荷时输出的功率与取用的功率之比； 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（亦即设备组取用的功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。,需要系数值与用电设备的类别和工作状态有很

12、大关系，因此在计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。,一台设备的计算负荷P30= PN /，式中为电动机的效率。,只有一台三相电动机,例题讲解1,例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW 3台，4kW 8台，3kW 17台，1.5kW 10台。试求其计算负荷。,属小批生产的金属冷加工机床电动机,机床组电动机的总容量,查附录表1,（二）设备容量的计算 需要系数法基本公式中的设备容量，不包含备用设备的容量，而且此容量的计算与用电设备组的工作制有关。 1、对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组 设备容量就是其所有设备（不含备用设备）

13、额定容量之和。 2、对断续周期工作制的用电设备组 设备容量就是将所有设备（亦不含备用设备）在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个统一的负荷持续率下的容量之和。换算的公式如前面式（2-2）所示。,（2-2）,（1）电焊机组 其容量要求统一换算到 =100%,（2）吊车电动机组 其容量要求统一换算到=25%,（三）多组用电设备计算负荷的确定 确定拥有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。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）,对车间干线，取,对低压母线

14、 （1）由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时取 （2）由车间干线的计算负荷直接相加来计算时取,总的有功计算负荷为 总的无功计算负荷为 总的视在计算负荷为 总的计算电流为,注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式（2-12） 计算。,例题讲解2,例2-2 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7.5kW 1台，4kW 3台，2.2 kW 7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。,解：先求各组的计算负荷 （1）金属

15、切削机床组 查附录表1,（2）通风机组 查附录表1,（3）电阻炉 查附录表1,因此总的计算负荷为,例2-2的电力负荷计算表（按需要系数法）,在供电工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如上表所示。,三、按二项式法确定计算负荷 （一）基本公式,式中bPe为二项式第一项，表示设备组的平均负荷，其中Pe是用电设备组的设备总容量，其计算方法如前需要系数法中所述；cPx为二项式第二项，表示设备组中x 台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x 台最大容量的设备总容量；b、c为二项式系数。 其余的计算负荷Q30、S30和I30 的计算，与上述需要系数法的计算相同。

16、,由于二项式系数法不仅考虑了用电设备组的平均最大负荷，而且考虑了容量最大的少数设备运行时对总计算负荷的额外影响，所以此法比较适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 但是二项式的计算系数，不是从计算负荷是对电器和导体产生等效发热的最大负荷这一理论出发得来的，因此二项式法缺乏充分的理论根据。这些系数也只适于机械加工工业，对其它行业，使用起来就有困难,例题讲解3,例2-3 试用二项式法来确定例2-1所示机床组的计算负荷。例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW 3台，4kW 8台，3kW 17台，1.5kW 10台。,比较例2-1和例2-3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稍大，特别是在设备台数较少的情况下。供电设计的经验说明，选择低压分支干线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜。,（