2用户供电系统

《2用户供电系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2用户供电系统（243页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。,第2章 用户供电系统,用户供电系统的基本设计目标是为各电力用户的生产活动和人民生活提供一个安全、可靠、合理、优质的供电环境。电气设计的基本要素包括： 电力负荷及其计算； 供电电压的选择与调整； 电源（包括备用电源和应急电源）的选择； 配电系统（包括变电所和配电网）的设计； 供电系统的电能节约与电能质量控制；,第2章 用户供电系统,第一节 电力负荷与负荷计算 第二节 供电电压与电源的选择 第三节 用户变电所 第四节 变电所的电气主接线 第五

2、节 变电所的二次接线 第六节 高低压配电网 第七节 用户供电系统的电能损耗与节约 第八节 供电系统的方案比较,第一节 计算负荷的意义及计算目的,负荷计算：求计算负荷的工作。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。计算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、开关电器及互感器等的额定参数的依据。工业企业在运行中的各种用电设备，负荷会时大时小变化，但不应超过其额定容量。且各台用电设备的最大负荷一般不会在同一时间出现，显然全厂的最大负荷总是比全厂各种用电设备额定容量的总和小。,过去几十年中，我国沿用的电力负荷计算方法，其结果偏大，不少工厂企业

3、投产35年后，在已达到其正常产量的条件下，变压器负载率仍不足50，这就意味着：(1) 变压器安装容量被积压50一60；(2) 有色金属耗量增加75一100；(3) 变压器损耗增加。,1、设备安装容量设备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率PE。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。 用电设备的工作制可以分为：连续运行工作制短时运行工作制断续周期工作制,连续运行工作制,短期运行工作制,断续周期工作制,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。在计算其设备容量时，直

4、接查取其铭牌上的额定容量。,这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在计算其设备容量时，一般不考虑短时工作制的用电设备（容量相对较小时）,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。,为表征断续周期的特点，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(FC)表示。,tg一工作时间； tx一停歇时间； tg+tx一整个周期时间，不应超过10min。,对于这类用电设备，在参与负荷计算时，从发热的观点来看，需将铭牌功率按照下式换算成FC100时的额定持续功率：,对于电动机：,对于电焊变压器,FC：铭牌负荷持续率； PE (SE) ：换算前铭牌额定功

5、率(kw)或(视在功率kVA)； PN.M (SN)：换算后的设备安装容量。,2、用电设备在生产期间的投入运行有很大的随机性，但各种类型的工厂都有其本身的生产规律。所以，从整体来看，用电也必然存在一定的规律性。这就有可能利用已经投运工厂的设备安装容量和实际用电情况的大量资料进行统计、分析，求出相关系数，以便在设计相同类型工厂时参考利用。 （）按工作制分类、换算功率； （）按用电设备工作特性分组。,3、负荷与负荷曲线电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电源取用的电功率，包括有功功率、无功功率和视在功率。在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化的。电

6、力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。,负荷曲线,电力负荷的变化规律,记录电力负荷变化的时间间隔,（负荷变化规律不同得到的曲线亦不同）,（同一变化规律的负荷，记录负荷变化的间隔不同，得到的曲线亦不同）,根据负荷曲线绘制的时间长度分类：工作班负荷曲线：8小时工作班内的负荷曲线； 日负荷曲线：表示在一天中一定时间间隔t内的平 均负荷随时间的变化情况； 周负荷曲线; 月负荷曲线; 年负荷曲线：表示全年负荷变动与负荷持续时间关系 的曲线，是由不同季节典型日负荷曲线推算而来的。,a)日有功负荷曲线 b)年有功负荷曲线,图2-1 日负荷曲线与年负荷曲线,P30：对于某一种类型的用电设备组，以30min为时间

7、间隔，在其最大负荷工作班测定的负荷曲线，称为该用电设备组的典型负荷曲线，其最大值定义为P30 。 Pc：计算负荷。 Pm、Pmax：以30min为时间间隔求出的最大平均负荷。,4、平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷(1) 平均负荷Pav：指电力负荷在一段时间内的平均值：(2) 最大负荷Pmax：是指一年中典型日负荷曲线中的最大负荷，记作Pmax或P30。(3) 有效负荷Pe：指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为T）按下式计算所得的有效值：,(4) 计算负荷Pc：是为方便工程设计而假想的一个等效负荷。（系统实际运行中该负荷是不存在的）。电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和

8、，因为：并非所有的用电设备都同时投入运行；并非所有的用电设备都能工作在额定状态；并非所有的用电设备的功率因数都相同；用电设备的效率不完全相同；配电设备亦有功率损耗等。,在供电系统设计中，考虑上述因素后就需要确定 一个最大的、恒定不变的等效负荷来代替实际变化的 真实负荷，作为工程设计的依据。该最大的、恒定不 变的等效负荷（假想负荷）在供电系统工程设计中称 为计算负荷。实际负荷：真实存在、随机变化的；计算负荷：假想最大的、恒定不变的等效负荷；,假想负荷于实际负荷之间的关系（等效含义）： 根据计算负荷所选择的配电设备，在实际负荷长期作 用下，其温升不超过配电设备在规定使用年限内所允 许的最高温升。即

9、：用电设备在实际运行中对配电设 备所产生的最大热效应与计算负荷（等效负荷）产生 的热效应相同。计算负荷是供电系统结构设计、导线及变压器等 配电设备参数选择的依据。从发热的角度分析，计算负荷在数值上等于用户 典型日负荷曲线中的30min最大平均负荷P30。,第二节 确定计算负荷的系数,一、需要系数Kd 定义为用电设备组的最大负荷与该设备组的总安装容量之比。Pc：负荷曲线最大有功负荷； PN：设备总额定容量。,二、利用系数Kx定义为用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷与该设备组的总安装容量之比。Pav：用电设备组在最大负荷工作班消耗的平均功率； PN：该用电设备组的总额定容量。,Wi：t时间

10、内的电能消耗量，即t时间内负荷曲线限定的面积，WiPit 。,三、形状系数Kz定义为有效负荷与平均负荷之比。形状系数与负荷的平稳程度有关。Pe负荷的有效值,1) 形状系数值与单位时间t内用电设备的耗电量有关，与最大负荷值出现的时间无关。 2) 形状系数的最小值为1，这时负荷曲线为一与横坐标平行的直线。 3) 负荷愈不平稳，Kz值愈大。当负荷曲线无间断时，1Kz1.5。一般情况Kz值在105125之间。计算Pe值时取Kz1.15。,四、附加系数KfPm负荷曲线上出现的，以t作为时间间隔的最大平均负荷，当t30min时,PmP30。附加系数Kf的含义是考虑了总容量相同，用电设备组相同，但其组成容量

11、不同(台数不相同)Pm超过Pav的倍数。因此附加系数与设备台数和利用系数有关。,最大负荷工作班平均负荷Pav、附加负荷Pf、最大平均负荷Pm之间的关系。,为了进行分析比较，从导体发热的角度出发，不同容量的用电设备需归算为同一容量的用电设备，于是可得到其等效台数neq为 ：Pi用电设备组中每台用电设备的额定功率。,图2-4为t 为30min的Kff(n，Kx）曲线，横坐标为neq。根据不同类型用电设备组Kx可以查出Kf。,例两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额定功率为180kW。第一组单台额定功率相等，每台为4.5kW；第二组为30kW4，20kW1，10kW2，5kW4。试求

12、Pm。,解： 对于一般工作制小批量生产金属切割机床，Kx0.100.12(附录表)，取Kx0.12；于是：Pav=KxPN=0.12X180kW=21.6kW对于第一组：neqn1804.540台。根据Kx 查图24曲线，Kf1.4，Pm1421.6kW30.24kW对于第二组：取neq8台，查曲线Kf2.6，Pm2.621.6kW56.16kW,五、年最大负荷利用小时数Tmax Tmax是这样一个假想时间：电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。,图2-2 年负荷曲线和年最大负荷 利用小时数,六、负荷系数负荷系数是指平均负荷与最大

13、负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。负荷越平稳，则负荷系数越大。,教材给出了工业企业和智能建筑的负荷系数供参考。,第三节 求计算负荷的方法,一、计算负荷的估算法1、单位产品耗电量法若已知某企业的产品和产量，查表可得该产品的单位产品耗电量和该类工厂的年最大负荷利用小时数Tmax，进而按下式求出企业年电能需要量Wa和计算负荷Pc。,2. 负荷密度已知建筑面积A(m2)，并查表得到同类建筑的负荷密度指标(W/m2)，则计算负荷Pc可按下式求得：,二、求计算负荷的方法负荷计算：根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量确定计算负荷的工作。 负荷计算的理论依据：相似性原理，即性质相同、功能相近的用

14、电设备组、生产车间或电力用户，其负荷曲线应相似，其负荷曲线的特征参数值（负荷系数、利用系数、需要系数、最大有功负荷利用时数等）应相近。 负荷计算方法：需要系数法、形状系数法、附加系数法、二项式法。,() 单台用电设备的计算负荷考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设 备的计算负荷就取设备的安装容量。,PN用电设备的安装容量(kW)； tan用电设备铭牌功率因数角的正切值； UN设备的额定电压(kV)； Pc有功计算负荷(kW)； Qc无功计算负荷(kvar)； Sc视在计算负荷(kVA)； Ic计算电流(A)。,对于单台电动机：对于某些设备，考虑到设备的运行效率NPNM：电机额定功率(kw)

15、； N ：电机额定负荷下的效率。 对于单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等，设备额定容量就作为计算负荷。 对单台反复短时工作制的设备，其设备容量作为计算负荷。不过对于吊车、电焊机，如果FC100，则应相应地换算为100时的设备容量。,(二)用电设备组的负荷计算1需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别不大的场合。计算原则：从负荷末端逐级推向电源端计算。需要系数法计算简单、适用面广、需要系数数据齐全等特点，在用户供电系统设计中应用广泛，尤其适用于变（配）电所的负荷计算。,用需要系数法求计算负荷的具体步骤如下：1) 在计算范围内（变电所）将用电设备分组，求各设备组额定容量PNi; 2) 查

16、出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。则 PciKdi PNi QciPci tani Pc=Pci Qc=Qci,3) 用需要系数法求车间或全厂计算负荷时，应从负荷端逐级算向电源端，而且需要在各级配电点乘以同期系数K。,求变电所低压母线上的计算负荷 （在配电点应乘以同期系数，其值参考P14表24）,Sc2是选择低压变电所变压器T2容量的依据。,在初步设计时，变压器的功耗可按下式近似估算:,低压变电所高压侧的计算负荷等于低压母线上的计算负荷与变压器T2功率损耗之和。,总降变电所低压母线上的计算负荷（通常可忽略高压配电线路上的功率损耗）,Sc1是选择总降变电所主变压器T1容量的依据,总降变电所高压侧（用户供电系统进线端）计算负荷,