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1、第九章 电力系统的负荷蔡学敬2021/9/211电力系统的负荷与负荷曲线电力系统的负荷与负荷曲线负荷特性负荷特性重点重点:负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用;最最 大负荷利用时间的物理意义大负荷利用时间的物理意义,负荷特性负荷特性难点难点:负荷特性负荷特性2021/9/2129-1 负荷概述负荷概述1、负荷的组成、负荷的组成电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）电力系统供电负荷电力系统供电负荷电力系统发电负荷电力系统发电负荷2、负荷的单位、负荷的单位 W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA发电厂所生产的电能，除了一小部
2、分在传输和分配过程中损失外，全部供给了用户，所有用户所使用的功率(有功功率与无功功率)叫做电力系统负荷。2021/9/2132021/9/2143、负荷的分类负荷的分类按用电设备按用电设备-异步电动机、同步电动机、异步电动机、同步电动机、电热装置、整流装置、照明设备等电热装置、整流装置、照明设备等按用户性质按用户性质-工业负荷、农业负荷、交工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷、市政及生活用电等通运输业负荷、市政及生活用电等按用户的重要程度按用户的重要程度-一级负荷、二级负一级负荷、二级负荷、三级负荷荷、三级负荷按负荷的工作特点按负荷的工作特点-连续性负荷、间断连续性负荷、间断性负荷、冲击负荷等性
3、负荷、冲击负荷等按负荷的构成范围按负荷的构成范围-电网负荷、地区性电网负荷、地区性负荷、小区负荷、单个负荷等负荷、小区负荷、单个负荷等2021/9/2154、工业用电典型负荷比重（、工业用电典型负荷比重（%）2021/9/2169-2 负荷的描述负荷的描述-负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线:系统负荷随时间变化的趋势系统负荷随时间变化的趋势日负荷曲线日负荷曲线:描述一天描述一天24小时内负荷的变化情况小时内负荷的变化情况年（最大）负荷曲线年（最大）负荷曲线:一年内每月一年内每月(或每日或每日)最大有最大有功功率负荷变化情况功功率负荷变化情况.年持续负荷曲线年持续负荷曲线2021/9/2171、典
4、型、典型日负荷曲线日负荷曲线2021/9/2182 、负负荷荷曲曲线线的的描描述述 日日负负荷荷曲曲线线 峰峰荷荷- -Pmax谷谷荷荷-Pmin平平均均负负荷荷- - - -Pav 年年 负负荷荷曲曲线线总总耗耗电电量量-W负负荷荷率率-km最最小小负负荷荷系系数数-以以日日负负荷荷曲曲线线为为例例说说明明： t/h t/月00PP(kw)(kw)242016128412108642BA装机容量新增容量机组检修 Pmax Pmin谷荷峰荷2021/9/219日负荷曲线日负荷曲线-是安排日发电计划和确定是安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据系统运行方式的重要依据2021/9/2110年负
5、荷曲线:描述一年内每月(或每日)最大有功功率负荷变化的情况,主要有来安排发电设备的检修计划,同时也未指定发电机组或发电厂扩建或新建计划提供依据.2021/9/21113、各类负荷年最大负荷利用小时数、各类负荷年最大负荷利用小时数（Tmax） 负荷类型 Tmax /h户内照明及生活用电一班制企业用电二班制企业用电三班制企业用电农灌用电 20003000 15002200 30004500 60007000 100015002021/9/21129-3、负荷特性与负荷模型、负荷特性与负荷模型1、负荷特性、负荷特性 综合负荷的功率随系统的运行参数（主要综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电电压与频率
6、压与频率）的变化而变化，反映这种变化规律）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含动态动态特性特性与与静态特性静态特性。静态特性又分为静态电压特。静态特性又分为静态电压特性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷的静态特性曲线。的静态特性曲线。2021/9/2113某综合负荷的静态特性曲线。某综合负荷的静态特性曲线。2021/9/2114负荷的静态特性负荷的静态特性2021/9/2115负荷的动态特性负荷的动态特性计
7、及运行状态从一种状态变化到另一种计及运行状态从一种状态变化到另一种状态时负荷急剧变化的中间过程状态时负荷急剧变化的中间过程 。2021/9/2116异步电动机负荷特性异步电动机负荷特性2021/9/2117电力系统综合负荷电力系统综合负荷电力系统综合负荷可以简单地表示为一电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合。电动机的组合。2021/9/2118二、负荷综合特性模型二、负荷综合特性模型-对负对负荷特性的物理模拟或数学描述荷特性的物理模拟或数学描述1恒定阻抗模型恒定阻抗模型 2多项式模型多项式模型 3幂函数模型幂函数模型
8、2021/9/21191.恒定阻抗模型恒定阻抗模型模型简单，结果与真实情况有较大差别，模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时注意场合。使用时注意场合。一般用在负荷端电压变化不大、负荷容一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、且精度要求不高的场合量小、且精度要求不高的场合2021/9/21202多项式模型多项式模型2021/9/2121 电压的静态特性常用二次项表示：电压的静态特性常用二次项表示： P=PN ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp Q=QNaq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq 其中，其中，VN为额定电压，为额定电压，PN、QN为额定电压为额定电压下的有功功率与无功功
9、率，各系数由实际的下的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且有：有： ap+ bp +cp=1 aq+ bq +cq=12021/9/2122 当电压与频率都在当电压与频率都在额定值额定值附近微小变化时，附近微小变化时，可以作线性化处理。可以作线性化处理。 P=PN(1+kpvV) 或或 P=PN(1+kpf f) Q=QN(1+kqvV) 或或 Q=QN(1+kqf f)同时考虑电压和频率变化时可以采用同时考虑电压和频率变化时可以采用 P=PN(1+kpvV) (1+kpf f) Q=QN(1+kqvV) (1+kqf
10、f)其中其中V =（V-VN）/VN f =（f - fN ）/ f N2021/9/21233幂函数模型幂函数模型2021/9/2124负荷模型的负荷模型的简化处理简化处理2021/9/2125本章小结2021/9/2126补充：负荷预测概述补充：负荷预测概述-电力部门一项十分重要的基础工作电力部门一项十分重要的基础工作长期负荷预测长期负荷预测中、短期负荷预测中、短期负荷预测超短期负荷预测超短期负荷预测负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神经网络、模糊数学等。经网络、模糊数学等。负荷预测与许多因素相关联，如所在负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规
11、地区的规模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、气候条件、人们生活习惯、电价政策气候条件、人们生活习惯、电价政策等等。等等。2021/9/2127补充补充:工业及民用负荷配电系统工业及民用负荷配电系统 配电系统配电系统分为分为:TN, IT, TT系统三种。系统三种。负荷在电网中如何接入？负荷在电网中如何接入？2021/9/2128 TN系统。系统。 电源有一点（通常是中性点）直接接电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电部分通过保护线与该接地点连接的系统。部分通过保护线与该接地点连接的系统
12、。1、几种配电方式、几种配电方式2021/9/2129a) TN-S系统。整个系统中保护线系统。整个系统中保护线PE与中性线与中性线N是分开的，见下图是分开的，见下图三相负荷中性线（地线、零线）保护接地变压器的“地”“三相五线制”2021/9/2130b) TN-C系统。整个系统中保护线系统。整个系统中保护线PE与中性线与中性线N是合一的，见下图。是合一的，见下图。单相负荷“三相四线制”2021/9/2131c) TNCS系统。整个系统中有一部系统。整个系统中有一部分保护线分保护线PE与中性线与中性线N是合一的，见下是合一的，见下图。图。2021/9/2132 TT系统系统电源有一点（通常是中
13、性点）直接接地，装电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外露导电部分接至电气上与电源接地点置的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极的系统。见下图。无关的接地极的系统。见下图。 2021/9/2133 IT系统系统电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电部分则接地的系统。如图。外露导电部分则接地的系统。如图。“三相三线制”2021/9/21342、各种配电系统的适用范围、各种配电系统的适用范围在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负责的工业厂房，可采用责的工业厂房，可采用TN-C系统。系统。单相试验负荷较大和有
14、可控硅负荷的科研单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研试验单位，宜采用试验单位，宜采用TN-S系统。系统。附设有或附近有变电所的高层建筑采用附设有或附近有变电所的高层建筑采用TN-S系统。系统。计算机房或电子设备厂房，当设备本身未计算机房或电子设备厂房，当设备本身未指定接地形式时，宜指定接地形式时，宜TN-S、 TN-C或或TT系系统。统。2021/9/2135负荷小而分散的农村低压电网宜采用负荷小而分散的农村低压电网宜采用TT系统。系统。在火灾和爆炸危险厂房宜采用在火灾和爆炸危险厂房宜采用TT、IT或或TN-S系统。系统。本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用本单位自设变压器供电的民用建筑，可
15、采用TN-C-S系统。系统。对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。宜采用宜采用IT系统。系统。2021/9/21363接地系统的接地装置接地系统的接地装置 接地装置、跨步电压与接触电压接地装置、跨步电压与接触电压 接地装置。埋入地中的导体（如角钢、接地装置。埋入地中的导体（如角钢、钢管等）称为接地装置，与总接地端钢管等）称为接地装置，与总接地端子或接地母线、接地线构成接地系统。子或接地母线、接地线构成接地系统。当有故障电流或雷电流流过接地装置当有故障电流或雷电流流过接地装置时，接地电流在地中的扩散如图。时，接地电流在地中的扩散如图。2021/9/213
16、72021/9/2138跨步电压。人体两脚间的电压，如图中跨步电压。人体两脚间的电压，如图中Ukb。接触电压。人体单手触摸处电压，如图中接触电压。人体单手触摸处电压，如图中Ujc。当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当它高到超过接地物体（如变压器的外壳）当它高到超过接地物体（如变压器的外壳）的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及人身的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及人身安全（跨步电压与接触电压增大）。因此，安全（跨步电压与接触电压增大）。因此，只有降低接地电阻，才能降低危险电压。只有降低接地电阻，才能降低危险电压。2021/9/2139 接地装置的接地电
17、阻要求接地装置的接地电阻要求 按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允许值如下。许值如下。接地电阻最大允许值接地电阻最大允许值 335KV配变电所高、低压共用接地系统配变电所高、低压共用接地系统4； 335KV线路杆、塔在居民区的接地系统线路杆、塔在居民区的接地系统30； PE或或PEN线的重复接地线的重复接地10； 电子设备信号接地电子设备信号接地4（与防雷共用时为（与防雷共用时为1）；）；2021/9/2140屏蔽体、高频电炉及屏蔽体、高频电炉及10100KV 试验设试验设备等的接地备等的接地4；静电接地静电接地100建筑物防直击雷冲击接地建筑物防直击雷冲击接地电阻电阻10（第一、第二类）（第一、第二类）30（第三类）（第三类）；建筑物防雷电感应工频接地电阻建筑物防雷电感应工频接地电阻10（第一类）；（第一类）；建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻10（第一、第二类）（第一、第二类）30（第三类）（第三类）2021/9/2141
