低压电器系统第二章

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1、,电力系统中性点接地运行方式 中性点接地：属于大接地电流系统 直接接地，又称为有效接地 经低阻接地 中性点不接地：属于小接地电流系统 不接地，又称为中性点绝缘 经消弧线圈接地 经高阻接地,我国电力系统中，110kV以上高压系统多采用中性点直接接地运行方式；635kV中压系统首选中性点不接地运行方式；低于1kV的低压配电系统通常采用中性点直接接地运行方式。 一般大型工厂由工厂降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。 工厂高压配电电压一般选用610kV，工厂低压配电电压一般采用380/220V。,额定电压 用电设备额定电压和电网的额定电压一致； 发电机的额定电压高出所供电

2、网额定电压5%； 变压器 变压器直接与发电机相连时，其一次侧额定电压比电网额定电压高5%； 变压器接在线路末端时，其一次侧额定电压与线路额定电压相同； 变压器二次侧线路较长时，其二次额定电压比线路额定电压高10%； 二次侧线路不长，其二次侧额定电压高于线路额定电压5%。,用电负荷等级 一级负荷 需要两个以上独立电源供电 二级负荷 需要两回路电源供电 三级负荷 对供电无特殊要求,建筑供电系统TN系统 TN-C系统 TN-S系统 TN-C-S系统,第二章 供配电系统的负荷计算,2.1负荷计算的目的及相关物理量 2.2三相用电设备的计算负荷 2.3单相用电设备的计算负荷 补充：供配电系统的损耗,2.

3、1负荷计算的目的及相关物理量,2.1.1 电力负荷的组成 “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。,电力系统的总负荷：系统中千万个用电设备所需功率的总和。（异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明等） 综合用电负荷： 工业、农业、交通运输和市政生活所需的功率之和。 供电负荷：综合用电负荷网络损耗 发电负荷：供电负荷厂用电,2.1.2负荷计算的目的,供配电系统进行电力设计时，需要根据计算负荷选择校验供电系统的导线截面，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整定保护设备等。计算负荷的确定是否合理，将直接影响

4、到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理，系统是否正常可靠的运行。,2.1.3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，可以直观地反映用户用电的特点和规律。 按负荷种类分：有功负荷曲线，无功负荷曲线、 按时间长短分：日负荷曲线，月负荷、年负荷曲线 按计量地点分：个别用户、电力线路、变电所、发电厂乃至整个地区、整个系统,1.日负荷曲线,代表负荷在一昼夜间(024h)变化情况，如图2-1所示。其时间间隔取的愈短，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所消耗的电能。用于制定各发电厂发电负荷计划、发电厂制定投标策略的依据。可用于决定系统的日发电量 。,(a

5、)折线形负荷曲线 (b)阶梯形负荷曲线,图2-1 日有功负荷曲线,2.年最大负荷曲线 一年内逐月或逐日综合最大有功功率负荷变化曲线。用于制定发电设备的检修计划，决定系统的总装机容量。 3.年负荷持续曲线 它不按时间的先后排列，只按全年的负荷变化，根据各个不同的负荷值在一年内的累计持续时间而重新排列组成；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

6、季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。 依据年负荷持续曲线可以计算出一年内消耗的总电能。,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,2.1.4 负荷曲线的相关物理量,1.年最大负荷 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内 (为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现23次)30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷。,2. 年最大负荷利用小时,3.平均负荷 和年平均负荷,（1）平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。 （2）年平均负荷为：,4.负荷系数,（1）负荷系数

7、是指平均负荷与最大负荷的比值，负荷系数越接近1，负荷曲线越平坦。 （2）对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率和设备额定容量之比值，即 其表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。,2.2三相用电设备的负荷计算,2.2.1用电设备的设备容量 1. 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“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示。,2.用电设备工作制,用电设备按照工作制可以分为三类： (1)长期工作制设备 能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，而且运行时负荷比较稳定，如通风机、水泵、空压机、电热设备、照明设备、电镀设备、运输机等。 (2)短时工作制

8、设备 工作时间较短，而间歇时间相对较长，如有些机床上的辅助电动机。 (3)断续周期工作制设备 工作具有周期性，时而工作、时而停歇、反复运行，如吊车用电动机、电焊设备、电梯等。通常这类设备的工作特点用负荷持续率来表征，即一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。,3.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 与铭牌额定容量对应的负荷持续率(计算中用小数)； 其值为100的负荷持

9、续率(计算中用1)； 铭牌规定的功率因数。,1)电焊设备 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 时的额定功率，即,式中 其值为25的负荷持续率(用0.25计算)。,3) 电炉变压器组 设备容量是指在额定功率下的有功功率，即 式中 电炉变压器的额定容量； 电炉变压器的额定功率因数。,4)照明设备 不用镇流器的照明设备(如白炽灯、碘钨灯)的设容 量指灯头的额定功率，即 用镇流器的照明设备(如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯)的设备容量要包括镇流器中的功率损失。 荧光灯： 高压水银灯、金属卤化物灯：,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

10、建筑物单位面积的照明容量(Wm2)； S建筑物的面积(m2)。,2.2.2计算负荷的确定,1. 计算负荷 （1）计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，“计算负荷”产生的热效应应该和实际变动负荷产生的最大热效应相等。 （2）通常把半小时平均负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷。 即用半小时最大负荷 来表示有功计算负荷，用 、 和 分别表示无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。 （3）0.5小时平均负荷曲线：将每间隔0.5h读取有功电能表的读数，除以30min，求得有功平均值，然在以纵轴为有功、横轴为时间的直角坐标系中逐点描绘而成。,（4）取0.5h平均负荷的原因 一般中小截面导体的发热

11、时间常数为T10min以上，经验表明，其达到稳定温升时间为(34)T，也就是说载流导体大约经过半小时可达到稳定温升值；如导线承载短暂尖峰荷，显然不能是导线温升达到最高，只有持续时间30min以上，才有可能使导线温升达到最高值。为计算方法一致，对其它供电元件均采用0.5h平均负荷最大值为计算负荷。,、,(1)对单台电动机，供电线路在30min内出现的最大平均负荷即计算负荷为 式中 电动机的额定功率; 电动机在额定负荷下的效率。 （2）对单个白炽灯、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。即：,2.单个用电设备的负荷计算,（3）对单台反复短时工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷。

12、不过对于吊车类和电焊类设备，则应按公式进行相应的换算。,3.用电设备组的负荷计算,用电设备组求计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法。 （1）需要系数法 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,式中, 设备容量； 需要系数。,表2-22-5中列出了部分建筑物和各种用电设备的需要系数值，供计算参考。,表2-5部分用电设备组的需要系数,续表2-5部分用电设备组的需要系数,在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器)，将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求

13、总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。所以需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。 下面结合例题讲解按需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷的计算公式。,单组用电设备组的计算负荷为：,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2-5，“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得 = 0.120.16(取 0.16计算)， 0.5， 1.73。,多组用电设备组的计算负荷 在计算多组用电设备的计算负荷时，应先分别求出各组用电设备的计算负荷，并且要考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现的因素，计入一个同时系

14、数 ，该系数的取值也有表可查。,总的有功计算负荷为：,例2-2 一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有2台7.5kW，2台4kW，8台2.2kW；另接通风机2台共2.4kW；电阻炉1台2kW。试求计算负荷(设同时系数为0.9)。,解：1）冷加工电动机 查表2-5，取,3）电阻炉 查表2-5，取,2）通风机 查表2-5，取,注意：需要系数值与用电设备的类别和工作状态有关，计算时一定要正确判断，否则会造成错误。如机修车间的金属切削机床电动机属于小批生产的冷加工机床电动机；压缩机、拉丝机和锻造等应屑热加工机床；起重机、行车或电葫芦等都属吊车。,用二项

15、式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台最大用电设备引起的大于平均负荷的附加负荷。 单组用电设备组的计算负荷： 式中b、c二项式系数； b 用电设备组的平均功率，其中 是该用电设备组的设备总容量； c 为每组用电设备组中x台容量较大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中 是x台容量最大设备的总容量(b、c、x的值可查表)。,（2）二项式法,多组用电设备组的计算负荷,同样要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，只能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,式中(c )max一为附加负荷最大的一组设备的附加负荷； 最大附

16、加负荷设备组的平均功率因数角的正切值(可查表)。,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b ，和附加负荷c 金属切削机床电动机组 查表，取,通风机组 查表，取,则,电阻炉 查表，取,则,显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷最大，因此总计算负荷为,需要系数法和二项式系数法的比较： 从例2-2和例2-3的计算结果可以看出，由于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，计算的结果比按需要系数法计算的结果偏大，所以一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。而需要系数法比较简单，该系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，普遍应用于求全厂和大型车间变电所的计算负荷。而在确定设备台数较少，而且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷