供配电的负荷计算培训讲学

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1、第二章 供配电的负荷计算,第一节 负荷曲线 第二节 用电设备的设备容量 第三节 负荷计算的方法 第四节 功率损耗和电能损耗 第五节 全厂负荷计算 第六节 尖峰电流的计算 第七节 功率因数及无功功率补偿,第一节 负荷曲线,负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。 一、日负荷曲线：负荷在一昼夜间（024h）变化情况。 制作： （1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，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

2、线。,二、年持续负荷曲线 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。 年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。 绘制方法如图2-2所示。图2-2是南方某厂的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为 T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。 一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。,图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制 （a）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲线 （c）年负荷持续时间曲线,三、负荷曲线的有

3、关物理量,1.年最大负荷和年最大负荷利用小时 （1）年最大负荷Pmax 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值。 （2）年最大负荷利用小时Tmax 如图2-3所示，阴影为全年实际消耗电能，如果以Wa表示全年实际消耗的电能,则有：,（2）负荷系数 KL 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即,有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82 注意：对单个用电设备或用电设备组，有：,第二节 用电设备的设备容量,一、 设备容量的定义 设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的“额定功

4、率”称为设备容量，用Pe来表示。,二、 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。,式中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；N为额定负荷持续率； cosN为额定功率因数。,1）电焊机和电焊装置组 要求统一换算到=100%时的功率，即：,2）起重机（吊车电动机） 要求统一换算到=25%时的功率，即：,3）电炉变压器组 设备容量是指额定功率下的有功功率，即： Pe=SN*cosN,4）照明

5、设备 不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即： Pe= PN 用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。 荧光灯： Pe=1.2PN 高压水银灯、金属卤化物灯：Pe= 1.1 PN 照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：,式中：,是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。,第三节 负荷计算的方法,一、 计算负荷的估算法 1、单位产品耗电量法 有功计算负荷为：,式中，Wa为全年电能，Wa=am，m为年产量，a为单位产品的耗电量；Tmax为年最大负荷利用小时数。,2、单位面积负荷密度法 若已知车间生产面积S和负荷密度指标时， 车间平均负荷为: Pav=*S

6、， 车间计算负荷为:,二、需要系数法 Kd 所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念，即,1、单组用电设备的计算负荷,式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tg为设备功率因数角的正切值。,例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。,解：查表可得，Kd=0.16 0.2(取0.2计算)，cos=0.15, tg=1.73。 根据公式得： PC= KdPe= 0.2120 = 24(KW) QC= PCtg= 241.73 = 41.52 (kvar) Sc= Pc/cos

7、 = 24/ 0.5 = 48 (kVA),2、多组用电设备的计算负荷,式中，n为用电设备组的组数，Kp、Kq分别为有功、无功同时系数，Pci，Qci为各用电设备组的计算负荷。,解 : (1) 冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1= Kd1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar (2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pc2= Kd2Pe2=0.82.4=1.92kW Qc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar,例2-2 一机修车间的380V线路上，接有金属切削机

8、床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。,(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 (4)车间计算负荷：,三、二项式法,(1)单组用电设备的计算负荷,式中，b、c为二项式系数；Pe是该组用电设备组的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe；tg为设备功率因数角的正切值。,(2)多组用电设备

9、的计算负荷,式中，（bPe）i为各用电设备组的平均功率,Pe是各用电设备组的设备总容量；cPx为每组用电设备组中x台容量较大的设备的附加负荷；（cPx）max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷； tgmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。,例2-3 试用二项式法来确定例2-2中的计算负荷。 解: 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx （）金属切削机床电动机组 查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则 (bPe)1=0.1450=7kW (cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW,（）通风机组 查附录

10、表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取x2=n/2=1，则 (bPe)2=0.652.4=1.56kW (cPx)2=0.251.2=0.3kW （） 电阻炉 (bPe)3=2kW (cPx)3=0,显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为 ： Pc=（bPe）i+（cPx）1 =(7+1.56+2)+10.08=20.64kW,比较例2-2和例2-3的计算结果可知，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。 可见二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。,Qc=（bPetg）i+（cPx） t

11、g1 =(71.73+1.560.75+0)+10.081.73=30.72kvar,四、单相负荷计算,单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。 单相负荷的计算如下： 1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。 2.三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备组等效三相设备容量的计算如下：,（1）单相设备接于相电压时 Pe = 3Pem 式中，Pem为最大负荷相所接的单相设备容量 （2）单相设备接于线电压时,接于同一线电压时,接于不同线电压时 设接于三

12、个线电压的设备容量分别为P1、P2、P3，且cos1cos2cos3，P1P2P3，则等效三相设备容量为,（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时 应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分别计算各相的设备容量。 将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为：,PAB、PBC、PCA为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；PeA、PeB、PeC为换算为 A、B、C相的有功设备容量； QeA、QeB、QeC为换算为A、B、C相的无功设备容量；pAB-A、qAB-A等为有功和无功换算系数。,等效三相设备容量计算出来后，就可以算出等效三相计算负荷： 第

13、（1）和第（2）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷； 第（3）种情况的等效三相计算负荷取其最大有功负荷相的计算负荷的3倍，即,式中，Pcm为最大有功负荷相的有功计算负荷；Qcm为最大有功负荷相的无功计算负荷。,例2-4,某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW（=100%）3台接于AB相，20kW（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。 解

14、: 1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查附录表1得 Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷 A相 PcA1=KdPeA=0.7202=28kW B相 PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kW C相 PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW,2.对焊机的各相计算负荷 查附录表1得 Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02 查表2-4得 cos=0.7时pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8 pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2 qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22 qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8,先将

15、接于CA相的46kW（=60%）换算至=100%的设备容量，即,（1）各相的设备容量为 A相 PeA=pAB-APAB+pCA-APCA =0.8143+0.235.63=40.73kW QeA=qAB-APAB+qCA-APCA =0.22143+0.835.63=37.74kvar,B相 PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB =0.8202+0.2143=40.4kW QeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB =0.22202+0.8143=42.4kvar C相 PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC =0.835.63+0.2202=36.5kW QeC=qCA-CPCA+

16、qBC-CPBC =0.2235.63+0.8202=39.84kvar,（2）各相的计算负荷为 A相 PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kW QcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvar B相 PcB2=KdPeB=0.3540.4=14.14kW QcB2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvar C相 PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kW QcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar,3.各相总的计算负荷（设同时系数为0.95） A相 PcA=K（PcA1+PcA2） =0.95（28+14.26）=40.15kW QcA= K（QcA1+QcA2） =0.95（0+13.21）=12.55kvar B相 PcB= K（PcB1+PcB2）