《变压器的负荷分析与选择PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器的负荷分析与选择PPT课件（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,3.2负荷分析与变压器的选择,通过本学习领域的学习，要求达到如下目标： 1、了解工厂电力负荷对供电的要求及于负荷计算有关的物理量 2、掌握按需要系数法确定计算负荷的方法，了解二项式系数法和单相用电设备计算负荷的确定 3、掌握工厂供电系统功率损耗及电能损耗；会计算工厂计算负荷 4、会根据工厂计算负荷和供电等级确定变压器的台数和容量。,2,电力负荷包括异步电动机、同步电动机、各类电弧炉、整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设施等。它们分属于工农业、企业、交通运输、科学研究和人民生活等方面的各种电力用户。,3,工厂电力负荷对供电的要求,供配电系统中的电气设备，均需依据正常工作条件、环
2、境条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。,工厂供电系统的功率损耗及电能损耗,需要系数法、二项式法确定计算负荷,单台和多台用电设备尖峰电流的计算,短路的后果及短路的形式,选择电气设备的一般条件,电气设计内容的程序、要求和深度,4,单相设备等效三相负荷的计算,工厂年电能消耗量的计算方法,按需要系数法、二项式系数法确定计算负荷的方法,工厂计算负荷的确定,5,3.211工厂常用用电设备,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。,3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线,6,1. 生产机械的
3、拖动设备,生产机械的 拖动设备,3.211工厂常用用电设备,3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线,7,电镀设备的工作特点是： （1）工作方式是长期连续工作的。 （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,2电焊和电镀设备,3.211工厂常用用电设备,3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线,8,3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。,3.211工厂常用用电设备,3.2
4、.1工厂的电力负荷和负荷曲线,9,4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）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。,3.211工厂常用用电设备,3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线,10,5工厂用电负荷的分类,3.211工厂常用用电设备,3.2.1工厂的电力负荷和负荷曲线,表21 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类,11,负荷调查与分析,负荷即供配电系统
5、所承担的任务,由于供配电系统面对的是大量的各种各样的用电设备，我们关注于大量用电设备总体对电能的综合需求。电力系统普遍采用负荷曲线来记录负荷量值随时间的变化。,负荷可以指负荷功率也可指负荷电流,负荷曲线分别构成有功负荷曲线（P）和无功负荷曲线（Q）。常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不同，分有日负荷曲线、年负荷曲线等,负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。,电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率； 负荷曲线是有规律的；,12,负荷曲线对变电所、发电厂和电力
6、系统的运行有重要意义。它是变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定电力系统运行方式和主变压器、发电机组等设备检修计划以及制变电所、发电厂扩建新建规划的依据。,负荷调查与分析,即时负荷曲线,年负荷曲线,调查本宿舍内负荷变化绘制负荷曲线,分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来说，可从中获得一些对设计有用的资料；对运行来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷”的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。,13,负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电
7、能,1. 负荷曲线的类型与绘制方法 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，逐点绘制成如右图所示折线形状的折线形负荷曲线。 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，把这些点连成如右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲线。,14,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。,15,负荷曲线的指标体系,负荷调查不关心每一时刻的负荷量值，而是对负荷的某些特
8、征值感兴趣。,最大（小）负荷。表明了负荷的极值也表明了负荷波动的范围。 平均负荷。日平均负荷和年平均负荷。 最大峰谷差。 峰谷值时间表。,16,平均负荷和负荷系数 平均负荷是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值。如在t时间内消耗的电能为Wt，则t时间的平均负荷为：,利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的面积相等，则图中就是年平均负荷。 年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为：,负荷曲线的指标体系,17,年最大负荷和年最大负荷利用小时数指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率
9、的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷P30 。 假设企业总是按年最大负荷持续工作，经过了时间所消耗的电能，恰好等于企业全年实际所消耗的电能，即右图中虚线与两坐标轴所包围的面积等于剖面线部分的面积。则这个假想时间就称为年最大负荷利用小时数。由此可得出,年最大负荷利用小时数与工厂类型及生产班制有较大关系，其数值可查阅有关参考资料或到相同类型的厂矿企业去调查收集。,负荷曲线的指标体系,18,可以用来反映设备利用率。电力设备容量是按照最大负荷配置的，若实际运行负荷一直持续为最大负荷，则设备容量在所有时间都被充分利用。若将实际的t和8760h作比较，就可以得出设备利用率的准确数据。 典型值
10、的范围很大，大致为1500-7000h，工业用户大于民用用户，生产不间断的工业用户有大于生产过程简短的工业用户,一般地，一班制工厂Tmax18003000 h；两班制工厂 Tmax35004800 h；三班制工厂Tmax50007000 h。,19,某些企业的年最大负荷利用小时数,20,三相用电设备组计算负荷的确定 概述 1. 计算负荷的概念 供配电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也不可能全部满负荷运行，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因此，供配电系统在设计过程中，必须找出这些用电设备的等效负荷。 通过负荷的统计计算求出
11、的用来按发热条件选择供配电系统各元件的负荷值，称为计算负荷。,21,在设计计算中取“半小时最大负荷”作为计算负荷。因为中小截面 (35 mm2以下)的导线的发热时间常数T一般在10 min以上，导体达到稳定温升的时间约为(34)T，即对于多数导体发热并达到稳定温升的时间约为30 min，所以只有持续30 min以上的平均最大负荷值才有可能构成导体的最高温升。持续时间很短的尖峰电流虽然负荷值大，但不能使导体达到最高温升，因为导体的温升还未升高到相应负荷的温升，尖峰电流就已消失了。因此，计算负荷与稳定在半小时以上的最大负荷是基本相当的。通常用P30、Q30、S30、I30分别表示有功计算负荷、无功
12、计算负荷、视在计算负荷、计算电流。,计算负荷,22,2. 负荷计算的目的 供配电系统要能安全可靠地正常运行，系统中的各元件(如电力变压器、开关、导线及电缆)都必须选择合适，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的是应满足负荷电流的要求。因此负荷计算的目的就在于正确地确定负荷值，为设计供配电系统提供可靠的依据，并作为合理选择供配电系统所有组成元件的重要依据。,计算负荷,23,如果计算负荷偏小，将使导线、开关设备和变压器在运行时电能损耗增加，并产生过热，引起电气设备绝缘老化，过早损坏，从而破坏正常生产的条件；反之，计算负荷偏大，将增加各种供电元件的容量，增加有色金属消耗量，增大基建投资，使大量设
13、备不能充分发挥其作用，给国家造成很大的浪费。负荷计算准确可使设计工作建立在可靠的基础资料之上，得出的工程设计方案也会经济合理。所以，电力负荷计算是供电设计中的一项重要工作。 目前，普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法有需要系数法和二项式系数法。,计算负荷,24,3.2 工厂的电力负荷和负荷曲线,3.2.1 工厂用电设备的工作制,连续运行工作制设备,短时工作制设备,断续周期工作制设备,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)
14、、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。,25,连续运行工作制（长期工作制） 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。,3.2.1 用电设备的工作制,26,短时运行工作制（短暂工作制） 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温
15、度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。,3.2.1 用电设备的工作制,27,断续运行工作制（重复短暂工作制） 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为 ，即： 式中 t，t0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。,3.2.1 用电设备的工作制,28,在每台用
16、电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe表示。,3.2.1 用电设备的工作制,29,（1）长期工作制和短时工作制的设备容量 Pe=PN （2）重复短暂工作制的设备容量 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容量统一换算到=25%时的额定功率（kW），若其N不等于25%时应进行换算，公式为: 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率N不等于100%时，应进行换算，公式为:,3.2.2 用电设备额定容量的计算,30,（3）电炉变压器的设备容量 电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（kW），即： Pe=PN=SNcos,3.2.2 用电设备额定容量的计算,31,（4）照明设备的设备容量 白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）； 荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功
