2章 负荷计算培训资料

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1、第二章 电力负荷计算及功率补偿,2.1 电力负荷和负荷曲线 2.2 负荷统计、计算的方法 2.3 企业负荷的确定与变压器的选择 2.4 功率补偿技术,2.1 电力负荷和负荷曲线,2.1.1 负荷的基本概念 2.1.2 用电设备的额定容量 2.1.3 负荷曲线的绘制和用途,2.1.1 负荷的基本概念,学习内容： 1. 什么是负荷？ 2. 为什么负荷计算？ 3. 电力负荷的类型 4. 负荷等级及供电要求,“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。,什么是负荷？,按用途可分为：照明负荷和动力负荷 按行业分：工业负荷、非工业负荷

2、和居民生活负荷（民用电） 电力负荷（设备）按工作制的分类 长期连续工作制 短时工作制 这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。 断续周期工作制,3. 电力负荷的类型,工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级 。 1）一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者；或政治、经济上将造成重大损失者。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。,4. 负荷等级及供电要求,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 三级负荷为一般的电力负荷. 负荷供电要求

3、 1）一级负荷对供电电源的要求 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，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。 2）二级负荷对供电电源的要求 要求做到当发生电力变压 器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。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的要求 对供电电源无特殊要求,学习内容： 设备容量的定义 为什么要换算设备容量？ 设备容量换算方法,2.1.2 用电设备的额定容量,设备的銘牌

4、额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示。 注意：设备容量与设备额定功率的概念及不同点,1 设备容量的定义,目的： 负荷统计计算； 困难： 设备种类不同； 设备工作制不同；,2 为什么要换算设备容量？,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。,工厂常用用电设备类型,生产机械的拖动设备,电焊和电镀设备,电焊设备,电焊机的工作特点是： （1）工作方式呈一定的周期性，工作时间和停歇时间相互交替。 （2）功率较大。 （3）功率因数很低。 （4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。,电镀设备的工作特点是： （1）工作方式是长期连续工作的。

5、（2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。 （3）容量较大，功率因数较低。,电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。,电镀设备,电热设备,电热设备的工作特点是： （1）工作方式为长期连续工作方式。 （2）电力装置一般属二级或三级负荷。 （3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。,照明设备,常用照明设备 白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。,照明设备的工作特点： （1）工作方式属长期连续工作方式。 （2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的灯具功率因数均较低。 （3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。,4

6、工厂用电设备的工作制,长期连续工作制设备,短时工作制设备,反复短时工作制设备,能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。,这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。,这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如起重机、电焊机、电梯等,（21）,起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。 电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。,通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比

7、来表示负荷持续率（或称暂载率）,负荷持续率,工作时间,停歇时间,同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的下。,断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系,5 设备容量的确定,1.长期工作制和短期工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即 Pe=PN 2.反复短时工作制的用电设备 反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。,对起重电动机应统一换算到=25%，换算公式为：,（32）,起重电动机,换算后设备容量,（换算前）设备铬牌额定功率,设备铬牌暂载率,对电焊机设备，

8、应统一换算到=100%，换算公式为：,（3-3）,电焊机设备,设备铬牌额定容量,设备铬牌功率因数,2.1.3 负荷曲线绘制与用途,1 什么是负荷曲线？ 电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学手段：可用来预测负荷变化趋势。 2 负荷曲线用途 确定系统运行方式 安排供电计划 安排设备检修计划,（1）按负荷性质分 有功负荷曲线 无功负荷曲线 （2)按负荷变动的时间分 日负荷曲线(24h) 年负荷曲线（8760h,3 负荷分类,4 日负荷曲线的绘制,24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变 绘制的方法 （1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功

9、功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。,（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来， 求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。,日负荷曲线的绘制,负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kvar）。,日有功负荷曲线,依点连成的负荷曲线,梯形负荷曲线,年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。 年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。 年持续负荷曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变

10、化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。,5 年负荷曲线,年负荷曲线,年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。,年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。,年最大负荷Pmax 年负荷持续时间曲线上的最大负荷， 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。 年最大负荷利用小时Tmax 假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。,6 负荷曲线特征量,平均负荷Pav和年平均负荷,平均负荷就是负荷在一定时间t内平

11、均消耗的功率,年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。,负荷系数: 负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pav,与其最大负荷Pmax的比值，即,2.2 负荷计算的方法,2.2.1 概述 计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。 计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。,2.2.1 概述,负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷 的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算 负荷的过程。,PC-负荷的有功计算负荷 QC-负荷的无功计算负荷 SC-负荷的视在计算负荷 IC-负荷的计算电流

12、,在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S,视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。 因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。 S=3UI 视在功率的单位为伏安或千伏 安，,有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率，比如：5.5千瓦的电动机就是把

13、5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。,无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如：40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。,需要系数法,二项式系数法,需要系数是按照车间以上的负荷 情况来

14、确定的，适用于变、配电 所的负荷计算。,二项式系数法考虑了用电设备中 几台功率较大的设备工作时对负 荷影响的附加功率，一般适用于 低压配电支干线和配电箱的负荷 计算。,负荷计 算方法,负荷计算统计方法,由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数，用Kd表示。,需要系数Kd,2.2.2 需要系数法,需要系数法,需要系数,用电设备组所有设备容量之和,每组用电设备的设备容量,需要系数法需要系数,需要系数,同时系数K：并非供电范围内的所有

15、用电设备都会同时投入使用,负荷系数KL：并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行,电气设备的平均效率e：电气设备额定功率与输入功率不一定相等,线路的平均效率W1 ：考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同,注：工程实际中，很难通过Kd的表达式来求得需要系数，一般都是通过查表求得其经验值,需要系数法求解的几个问题,（1）对12台用电设备宜取 (2) 用电设备组的计算负荷 有功计算负荷： 无功计算负荷：,需要系数法求解的几个问题,视在计算负荷： 计算电流：,表 各用电设备组的需要系数Kd及功率因数,需要系数法求解的几个问题,(3) 多组

16、用电设备的计算负荷 总的有功计算负荷： 总的无功计算负荷：,在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数K。,需要系数法求解的几个问题,总的视在计算负荷： 总的计算电流：,在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数K。,例 2-1,某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA， ），车间有吊车1台11kW， ），试计算此车间的计算负荷。,解：（1）金属切削机床组的计算负荷 查表3.2取需要系数和功率因数为：,所以，有,（2）电焊机组的计算负荷 查表 取需要系数和功率因数为：,（3）吊车组的计算负荷 查表取需要系数和功率因数为,（4）全车间的总计