最新现代供配电技术-PPT演示文稿

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1、第1章 工厂电力负荷及其计算,内容提要： 工厂的电力负荷与负荷曲线 工厂电力负荷的计算 尖峰电流及其计算,2-1工厂的电力负荷与负荷曲线,2.1.1 工厂电力负荷及对供电的要求 2.1.2 工厂用电设备的工作制 2.1.3 负荷曲线 2.1.4 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量,2.1.1 工厂电力负荷及对供电的要求,可分为三个等级 ： 1. 一级负荷 2. 二级负荷 3. 三级负荷,1） 连续运行工作制 指工作时间较长，连续运行的用电设备。 绝大多数用电设备都属于此类工作制。 通风机、压缩机、各种泵类、各种电炉、机床、电解电镀设备、照明等。,2.1.2 工厂用电设备的工作制,2） 短时运行工

2、作制 是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。 如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装置等）、水闸用电机等，这类设备的数量很少。 求计算负荷一般不考虑短时工作制的用电设备。,3） 断续周期工作制 指有规律性的、时而工作，时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。 吊车用电动机、电焊用变压器等。为表征其断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率表示。,2.1.3 负荷曲线,电力负荷曲线：纵坐标为有功负荷 P（或无功负荷 Q），横坐标为时间 t，每隔一定时间间隔t绘制的负荷变化曲线。 负荷曲线所包络的面积，是工厂在生产期间耗用的电能。图2-l为

3、工厂日负荷曲线示例。,图2-1 工厂日负荷曲线示例,负荷曲线：纵坐标表示负荷，横坐标表示对应的时间。,1. 日负荷曲线,负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。,2. 年负荷曲线,按全年每日的最大负荷（通常取每日最大负荷的半小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图2-3所示。横坐标依次以全年十二个月份的日期来分格。 年最大负荷曲线，可确定有多台电力变压器的变电所在一年的不同时期宜于投入几台运行，经济运行方式，降低电能损耗，提高经济效益。,2.1.4 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量,1年最大负荷 年最大负荷 ，就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班

4、的最大负荷不是偶然出现的，全年至少出现过23次）消耗电能最大的半小时的平均功率，年最大负荷也称为半小时最大负荷 。,2年最大负荷利用小时（utilization hours of annual maximum load）,年最大负荷利用小时又称 为年最大负荷使用时间 ，是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷（或 ）持续运行所消耗的电能，等于该电力负荷全年实际消耗的电能。,图2-4用以说明年最大负荷利用小时。 延伸到 的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗电能 。因此年最大负荷利用小时,8760,3.平均负荷（average load

5、）,平均负荷 ，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能 除以时间t的值，即,图2-5用以说明：年平均负荷 。年平均负荷的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能 。因此，年平均负荷为,4 .负荷系数 KL,负荷系数：指平均负荷与最大负荷的比值 有功负荷系数和无功负荷系数两种,负荷系数又称负荷率或负荷填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，负荷系数越接近1，负荷越平坦。,有功负荷系数,无功负荷系数, 2.2工厂电力负荷的计算,计算负荷的概念 用电设备组计算负荷的确定 供电系统的功率损耗和电能损耗 无功功率

6、的补偿 全厂计算负荷的确定,2.2.1 计算负荷的概念,计算负荷：根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假想负荷。 这个负荷是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量，开关电器等的额定参数的依据，非常重要。,估算过高：将增加供电设备的容量，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。 估算过低：供电系统的线路及电气设备承担不了实际负荷电流而过热，加速绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。,2.2.2 用电设备组计算负荷的确定,1.设备容量的确定 2.需要系数法 3.二项式系数法 4.单相计算负荷的确定 5.照明计算负荷的确定,1.

7、设备容量的确定,(1)长期工作制和短时工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量：就是该设备的铭牌额定功率，即,设备容量,铭牌额定功率,（2）断续周期工作制 ：是指某负荷持续 率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。 电焊机和电焊机组：要求统一换算到100时的功率，即 起重机（吊车电动机）：要求统一换算到25时的额定功率，即,（3）照明设备的设备容量 ： 不用镇流器的照明设备（如白炽灯、碘钨灯）的设备容量就是其额定功率 用镇流器的照明设备（荧光灯 、高压水银灯 ）的设备容量要包括镇流器中的功率损失 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,2.需要系数法,P30Kd P

8、e,计算负荷,需要系数,设备容量,单组用电设备组的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷,多组用电设备组的计算负荷,3.二项式法,P30=bPe+cPx 式中b，c为二项式系数；bPe为用电设备组的平均负荷，其中Pe是用电设备组的设备总容量；cPx为用电设备组中容量最大的x台用电设备所增加的附加负荷，其中Px是x台容量最大的用电设备容量之和。, 单组用电设备组的计算负荷,X台中最大设备总容量,该组用电设备组的设备总容量,多组用电设备组的计算负荷,考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因素，在确定总计算负荷时，在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即,4.

9、单相负荷计算,单相设备：如照明、电热、电焊等设备； 单相设备应均匀分布在三相上，使三相负荷保持平衡； 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。,5. 照明计算负荷的确定,我们可在确定了车间照明设备总容量后，按需要系数法单独计算车间照明设备的计算负荷，照明设备组的需要系数及功率因数值按表2-3选取,2.2.3供电系统的功率损耗和电能损耗,1. 线路的功率损耗 （1）有功功率损耗 有功功率损耗是电流流过线路电阻所引起的 （2）无功功率损耗 无功功率损耗是电流流过线路电抗所引起的,2. 变压器的功率损耗 因变压器同样具有电阻和电抗，所以其功率损耗也包括有功功

10、率损耗和无功功率损耗两部分。 变压器中的功率损耗，可按照下式计算 有功功率损失 变压器的有功功率损失，单位为kW； 变压器的空载有功功率损失，单位为kW； 变压器在额定负载下的铜损，单位为kW； 无功功率损失 计算负荷的视在容量，单位为kVA； 变压器的额定容量，单位为kVA； 变压器的无功功率损失，单位为kvar； 变压器的空载无功功率损失，单位为kvar；,2变压器的功率损耗,（1）有功功率损耗,（2）无功功率损耗,Q0，是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成的。,Q，是变压器负荷电流在一次、二次绕组电抗上所产生的无功功率损耗，,3. 供配电系统的电能损耗,在供配电系统中，因负荷随时

11、间不断变化，其电能损耗计算困难，通常利用年最大负荷损耗小时来近似计算线路和变压器的有功电能损耗。 当线路或变压器中以最大计算电流I30流过小时后所产生的电能损耗，恰与全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗相等。,2.2.4无功功率的补偿,工厂中的用电设备多为感性负载，在运行过程中，除了消耗有功功率外，还需要大量的无功功率在电源至负荷之间交换，导致功率因数降低，所以一般工厂的自然功率因数都比较低，它给工厂供配电系统造成不利影响。,1. 工厂的功率因数,（1）瞬时功率因数 由功率因数表（相位表）直接测量 也可 用在同一时间测得的有功功率表、电流表和电压表的读数计算得到，可按下式计算：,（2）平均

12、功率因数 是指在某一时间内的平均功率因数，也称加权平均功率因数。,（3）最大负荷时功率因数依据最大负荷Pmax（即计算负荷P30）所确定的功率因数，称为最大负荷时的功率因数，计算公式为,2提高功率因数的方法,功率因数不满足要求时，先提高自然功率因数，再进行人工补偿。 人工补偿提高功率因数一般有四种方法：并联电力电容器组、采用同步调相机、采用可控硅静止无功补偿器和采用进相机改善功率因数。在工厂供配电系统中，人工补偿无功功率提高功率因数的方法通常是并联电力电容器组。,3. 无功补偿容量的计算,从图2.6可以明显看出功率因数的提高与无功功率和视在功率变化的关系,图2.6功率因数的提高,4.高压集中补

13、偿所需电容器台数的确定,三相系统中，当单个电容器的额定电压与电网的电压相同时，电容器应按三角形接法；当低于电网电压时，应将若干个电容器串联后接成三角形。这时，可算出三相所需的单相电容器总台数N为 此时单相电容器实际总台数N应为6的整数倍。,5.无功补偿后工厂计算负荷的确定,补偿后计算负荷可按以下公式确定：,有功计算负荷,无功计算负荷,2.2.5全厂计算负荷的确定,1.工厂需要系数法 2. 按年产量和单位产品耗电量计算法 3. 逐级计算法,2-3尖峰电流及其计算,尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续12s的短时最大负荷电流。 1.单台设备尖峰电流的计算 2. 多台设备尖峰电流的计算,小 结,

14、本章介绍了负荷曲线的基本概念、类别及有关物理量，电力负荷的分级及有关概念，讲述了用电设备容量的确定方法，重点介绍了负荷计算的方法的两种方法：需要系数法和二项式系数法，功率因数及其补偿，讨论了供配电系统的功率损耗与电能损耗的计算，尖峰电流及其计算。,小 结,1.负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。按照时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线。 2.与负荷曲线有关的物理量有年最大负荷、年最大负荷利用小时、平均负荷和负荷系数。 3.需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷，二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别较大的分支干线的较少负荷。要求掌握三相负荷和单相负荷的计算方法。,小 结

15、,4.负荷计算时，应计入供配电线路和变压器的功率损耗和电能损耗。要求掌握线路及变压器的功率损耗和电能损耗的计算方法。 5.提高功率因数的方法有提高自然功率因数和人工补偿两大类，人工补偿最常用的是并联电容器组，要求能熟练计算补偿容量。,小 结,6.确定工厂总计算负荷主要有工厂需要系数法、按年产量和单位产品耗电量计算法和逐级计算法。要求重点掌握采用逐级计算法进行负荷计算。 7.尖峰电流是指单台或多台用电设备持续12S的短时最大负荷电流。要求会进行尖峰电流的计算。,第2章 短路电流计算,内容提要： 31 短路概述 32 无限大容量供电系统三相短路分析 33 无限大容量供电系统三相短路电流 的计算 3

16、4 两相和单相短路电流的计算 35 短路电流的效应,3-1 概述,短路的种类：如图3.1,造成短路的主要原因是电气设备截流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。误操作产生的故障约占全部短路故障的70。 短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。,短路的主要原因和现象,短路的主要危害,短路时温度急剧上升：会使绝缘加速老化或损坏；产生很大的电动力，使设备的载流部分变形或损坏，要考虑它们对短路电流的稳定。 短路电流在线路上产生很大的压降：离短路点越近的母线，电压下降越厉害，影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。,3-1无限大容量供电系统三相短路分析,3. 2. 1无限大容量供电系统的概念 三相短路是电力系统最严重的短路故障，三相短路的分析计算又是其他短路分析计算的基础。 “无限大容量系统”是指端电压保持恒定，没有内部阻抗和容量无限大的系统,3. 2. 2无限大容量供电系统三相短路暂态过程,1