第2将电力负荷计算

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1、第2章电力负荷计算重庆大学资源与环境科学学院张仕进2009年9月制作电力负荷计算目的：电力负荷的计算是对供配电系统 进行设计的一个必不可少的环节， 是正确选择供配电系统中导线、电 缆、开关电器、变压器等设备的基 础，是保障供配电系统女全可靠性 的重要依据。重庆大学资源与环境科学学院主要内容：电力负荷与负荷计算基础负荷曲线计算负荷的适用计算法尖峰电流的计算功率损耗与电能损耗全厂负荷的计算(逐级计算法)重庆大学资源与环境科学学陀电力负荷与负荷计算电力负荷(electric power load):指川电设备需要的电功率。负荷的本质是功率、 负载的本质是消耗电能的用电设备。有功负荷：实际消耗的功率电

2、力负荷无功负荷：储能元件与电源间的能量交换电力负荷与负荷计算电量：指用电设备需要的电能数量，即功 率在一段时间内的累积。有功电量电量无功电量重庆大学资源与环境科学学院电力负荷与负荷计箕负荷计算的目的：工厂用电设备工作时，实际负荷不 等于设备的额定负荷，如果用额走容 量设计会造成人量浪费。重庆大学资源与环境科学学院电力负荷与负荷计算负荷计算的主要内容：计算负荷：正常工作时实际的最人负 荷。计算负荷可帮助选择设备。求解尖峰电流：计算电压波动。尖峰 岂流的计算可帮助选择熔断器和保护 元件。求解平均负荷：计算电能需要量。晝庆大学资源与环境科学学院负荷分级按供电可靠性要求，负荷可分为： 一级负荷：停电将

3、造成巨大损失，包 括生命、财产损失。由两个独立电源 供电。二级负荷：停电将造成较大财产损失。 双回路供电，可能来自同一电源。三级负荷：单冋路供电。晝庆大学资源与环境科学学院重庆大学资源与环境科学学院负荷曲线负荷曲线（load curve）是指用于表达电力负荷 随时间变化情况的函数曲线。在直角他标系中，纵他 标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示 对应的时间（一般以小时为单位）。负荷曲线反映了用户的用电特点和规律。负荷曲线町帮助设计人员获取资料，有助于设计 分析；负荷曲线可帮助运行人员合理、有计划安排用户, 从而降低负荷高峰，填补低谷。重庆大学资源与环境科学学院负荷曲线的特点电力负荷不等

4、于额定功率，而是实际消耗的 功率；负荷曲线是由规律的按负荷的功率性质分：町分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；按所表示的负荷变动的时间分：町分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。丨丨负荷曲线可分为夏季I丨负荷曲线和冬季II 负荷曲线有功负荷曲线的绘制：日有功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线b绘成悌形的负荷曲线重庆大学资源与环境科学学院年有功负荷曲线的绘制：年负荷曲线的绘制H）冬李口负荷曲线 b）夏季日负荷曲线C）年负荷曲线年负荷曲线所包围的面积代表了用户全年消耗的总电能。重庆大学资源与环境科学学院日负荷曲线和年负荷曲线的区别：日负荷曲线按时间先后顺序绘制；年负荷曲线按负荷的大小和累计时间绘 制。年最大负荷

5、和年最大负荷利用小时放与负荷计算相关的物理量重庆大学资源与环境科学学院年负荷曲线负荷最大工作班:一年中最大负荷月份内最少出现23次的最大 负荷工作班年最大负荷:全年中最大负荷工作班内，半小时平均功率的 最大值，也称30分钟最大负荷。年最大负荷利用小时数：Tmax用户以全年最大负荷持续工作进行Tmax小时所 消耗的电能等于全年实际消耗的屯能。代表了 负荷利用的均衡性。(重庆大学资源与环境科学学院与负荷计算相关的物理量：年负荷曲线平均负荷(average load)一段时间内消耗功率的平均值。Pav=W/1负荷系数(load coefficient):最人工作班内，平均负荷与最人负荷之比。表 征了

6、负荷的变化规律。需用系数 Kd=Pmax/P n利用系数Kl=Pav/Pn需用系数和利用系数可通过查表得到。重庆大学资源与环境科学学院计算负荷(calculated load ):通常将以半小时平均负荷为依据 所绘制的负荷曲线上的“最大负荷” 称为计算负荷，并把它作为按发热条 件选择电气设备的依据，用Pca(Qca Sg、【ca)或 P30(Q30、S30、I30)表示。规定取“半小时平均负荷”的原因:一般中小截面导体的发热时间常数 T为lOmin以上，根据经验表明，中小截面 导线达到稳定温升所需时间约为 3T =3X10 = 30 (min),如果导线负载为 短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温

7、升达 到最高值，只有持续时间在30min以上的负 荷时，才有可能构成导线的最高温升。重庆大学资源与环境科学学院负荷计算的意义和目的:负荷计算主要是确定计算负荷，如前 所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实 际运行中导休及电器的最高温升不会超过允许值。计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系 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。正确确定计算负荷意义重大，是供电设计 的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必 要手段。用电设备额定容量的确定用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种:（1）连续运行丁作制（长期T作制）（2）短时运行工作制（短暂工作制）（3）

8、断续运行工作制（重复短暂工作制）将各种用电设备的额定功率换算成同一 标准工作条件下的“额定功率”，称为 设審容量。用Pe表示。重庆大学资源与环境科学学院连续运行工作制（长期工作制）特点：运行时间长，足以使之达到热平衡。通风机、 水泵、空气压缩机、发电机组、照明灯具等。设备容量：Pe=Pn短时运行工作制（短时工作制）特点：小龜时连续工作，且能达到热平衡。设备容量：Pe=Pn断续运行工作制(重复短暂工作制)特点：小作或停歇吋间均达不到热平衡时间。 如：电焊机、吊车电动机等暂载率： = = xlOO%T W。重庆大学资源与环境科学学旄断续运行工作制(重复短暂工作制)电焊机及电焊变压器的设备容量统一换

9、算到= 100%时的额定功率(kW) o若其铭牌暂载率 eN不等于100%时，应进行换算，公式为：Pe = Pn4N =SN COS0吊车机组用电动机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：P严PZ晝庆大学资源与环境科学学院小结:设备的额定暂载率对应于设备的额定功率; 设备的标准暂载率对应于设备的容量； 设备的容量不是设备的计算负荷，实际上 是换算到一定标准工作制下的额定负荷；实际求解计算负荷的思路：额定功率一设备容量T计算负荷重庆大学资源与环境科学学院需用系数法计算负荷需要系数需用系数是一个综合系数，表征了用电设备投入使用 时，从供电

10、网络实际取用的功率与用电设备组的功率之比。 需要系数考虑了以下的主要因素：k Krjwtr/KE同时使用系数，为在最大负荷作班某组工 作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容 量之比；KL负荷系数，用电设备不一定满负荷运行， 此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量 之比；qwl线路供电效率；n用fe设备组石渎际运彳j-功率时的平均效喲I重庆大学资源与环境科学学院单个用电设备组的计算负荷(1) 有功计算负荷：Pca=K(eK用电设备组的需要系数：DV-用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。(2) 无功计算负荷：Qca=Pcatan(pwm(3) 视在计算负荷：

11、s =Jp2Q2ca V ca计算日的：用于选择各组配电干线及其上的开关设 备。重庆大学资源与环境科学学院例：某企业有一组用电设备，共有电压为380V的电 动机39台，其中3台10KW, 8台4KW, 18台3KW, 10台 1.5KWO用需用系数法求该设备的计算负荷。该用电设备为连续工作制，Pe=PnoPe二10x3+8x4+18x3+10x1. 5=131KW查表得：Kd0. 2 cosa0. 5 tanal. 73Pc=KdxPe=0. 2x131=26. 2KWQc=Pcxtana=26.2x1. 73=45. 3KVarSc=sqrt(PcxPc+QcxQc)=52. 3KW需用系数

12、法计算负荷当Kd值有一定变动范围时，取值要作 具体分析。如台数多时，一般取用较小值， 台数少时取用较大值；设备使用率高时， 取用较大值，使用率低时取用较小值。当 一条线路内的用电设备的台数较小（nv3台） 时，一般是将用电设备额定容量的总和作 为计算负荷，或者采用较大的值（0.851）。重庆大学资添与环境科学学院需用系数法计算负荷需用系数是一个长期经验数据， 当设备台数较多、总容量够大时， 并且没有特殊的大型用电设备时， 表中查出的值才较为准确。但如果 计算的组别中含有大型用电设备时, 则需用二项式法确定计算负荷。例：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；另接通

13、风机3台共5kW；电葫芦4 个共6kW (FCn二40%)试求计算负荷。解：电动机组：查表可得&=0160.2 (取0.2) , cos(p=0.5, tan(p=l .73,丙此PK迄PR2 X50=l 0(kW)2呻尸尸如丿加叱=1 X 1.73=17.3 (kvar) Sg(i)= P 如。昭肿 10/05=20(kVA)重庆大学资源与环境科学学院通风机组：查附录表3可得Kd二0. 70. 8 (取0. 8), cos(p=0. 8, tancpO. 75,因此Pea (2) =KdXPe=0. 8X 5 二4 (kW)Oca (2) = P ca (2) tan(pwm=A X 0.

14、75=3 (kvar) Sca(2)= P ca (2)/cos(pwm=4/G. 8=5 (kVA)电葫芦：由于是单台设备，可取Kd二1,查表可得 coscpR. 5, tan(p=1. 73,因此P = X= PN 77 = 2 X 3 X Vck4 = 3.79(A W)晝庆大学资源与环境科学学院电葫芦：Pea (3) = Pe=3. 79 二3. 79 (kW)Oca (3) = Pea (3) tan(pwm=Z. 79 X 1. 73二 6. 56 (kvar)Sca(3)= Pea (3)/coscpwmi. 79/0. 5=7. 58 (kVA)取同时系数为0.9,因此总计算负荷为Pea (X) =K XX Pca=O. 9X (10+4+3. 79) =16. 01 (KW)Qca(E) = K2 Qca=O. PX (17.3+3+6.56) =24. 17 (KVar)S沁广 J% + Q爲=46.012 +24.172 二28.99(必)晝庆大学资源与环境科学学院尖峰电流的计算尖峰电流：单台或多台设备持续1-2S的短时最大负荷电 流。用Ipk表征。尖峰电流产生的原因：主要由大容量电动机的启动、电压的波动等 原因造成。计算尖峰电流的目的：选择熔断器、继电保护装置。晝庆大学资源与环境科学