《负荷计算》PPT课件-(2)

第二章 电力负荷计算雷绍兰雷绍兰供配电技术供配电技术第二章第二章 电力负荷计算电力负荷计算n2.1 电力负荷与负荷曲线电力负荷与负荷曲线n2.2 计算负荷及有关系数计算负荷及有关系数n2.3 确定计算负荷的方法确定计算负荷的方法n2.4 尖峰电流的计算尖峰电流的计算n2.5 功率损耗与电能损耗计算功率损耗与电能损耗计算n2.6 企业计算负荷的确定企业计算负荷的确定n2.7 无功功率补偿无功功率补偿4/24/20222 一、电力负荷的分级及其对供电的要求一、电力负荷的分级及其对供电的要求 供电方式供电方式:由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统中。可作为应急电源的电源有：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路； 蓄电池；干电池。1一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。2.1 电力负荷与负荷曲线4/24/20223 一、电力负荷的分级及其对供电的要求一、电力负荷的分级及其对供电的要求 2二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。 供电方式供电方式:由双回路供电，供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%二级负荷。 3三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式供电方式:对供电电源无特殊要求。 2.1 电力负荷与负荷曲线4/24/20224负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。负荷曲线按负荷对象分，有工厂（企业）的、车间的或某台设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线。 二、负荷曲线二、负荷曲线2.1 电力负荷与负荷曲线4/24/20225 二、负荷曲线二、负荷曲线1负荷曲线的分类负荷曲线的分类按性质分：按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 2.1 电力负荷与负荷曲线日负荷曲线（日负荷曲线（图图2-1） ：负荷在一昼夜间（024h）变化情况。 4/24/20226图图2-1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线a）折线图）折线图 b）梯形图）梯形图2.1 电力负荷与负荷曲线（1）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，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。（2）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，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。4/24/20227 二、负荷曲线二、负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 2.1 电力负荷与负荷曲线年最大负荷曲线（图年最大负荷曲线（图2-2 ）：）：或称运行年负荷曲线。或称运行年负荷曲线。图图2-2 年最大负荷曲线年最大负荷曲线年负荷曲线：年负荷曲线：是按全年每日的最大负荷（通常取每日最大负荷的半小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线。横坐标格依次以全年12个月份的日期来分格。这种年最大负荷曲线，可用来确定拥有多台电力变压器的变电所在一年的不同时期宜于投入几台运行，即所谓“经济运行方式”，以降低电能损耗，提高供配电系统运行的经济性。4/24/20228二二、负荷曲线、负荷曲线2.1 电力负荷与负荷曲线 年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。 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。全年时间负荷曲线：或称年负荷持续曲线，全年时间负荷曲线：或称年负荷持续曲线，分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。4/24/20229取冬季为取冬季为213天，夏季为天，夏季为152天，则图中功率天，则图中功率P1所占时间为：所占时间为： 图图2-3 全年时间负荷曲线的绘制全年时间负荷曲线的绘制a）夏季典型日负荷曲线）夏季典型日负荷曲线 b）冬季典型日负荷曲线）冬季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线）全年时间负荷曲线2.1 电力负荷与负荷曲线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。4/24/202210 三、与负荷曲线有关的物理量三、与负荷曲线有关的物理量1年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即功率，即 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax：在此时间内，用户以年最大负荷在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图全年实际消耗的电能，如图2-4所所示。示。 可见：年负荷曲线越平坦，可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。越小。图图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数年最大负荷与年最大负荷利用小时数2.1 电力负荷与负荷曲线4/24/2022112平均负荷与负荷系数平均负荷与负荷系数平均负荷平均负荷Pav：电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即内平均消耗的功率，即 负荷系数负荷系数 KL：平均负荷与最大平均负荷与最大负荷的比值，即负荷的比值，即年平均负荷为（图年平均负荷为（图2-5）:KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图图2-5 年平均负荷年平均负荷2.1 电力负荷与负荷曲线4/24/202212一一、用电设备的工作制、用电设备的工作制 1连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制） 2短时运行工作制（短时工作制）短时运行工作制（短时工作制） 3断续周期工作制（反复短时工作制）断续周期工作制（反复短时工作制） 负荷持续率：负荷持续率：负荷持续率，又称负荷持续率，又称“暂载率暂载率”或或“相对工作相对工作时间时间”，符号为，符号为，其定义为一个工作周期内的工作时间，其定义为一个工作周期内的工作时间t与与工作周期工作周期T的百分比，的百分比，即即吊车：标准暂载率有吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和和60%四种四种 电焊机：标准暂载率有电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和和100%四种四种2.2 计算负荷及有关系数4/24/202213设备容量的定义设备容量的定义 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。设备容量的确定设备容量的确定 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=PN2.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。 一、用电设备的工作制一、用电设备的工作制 2.2 计算负荷及有关系数4/24/202214式中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；N为额定负荷持续率； cosN为额定功率因数。1）电焊机和电焊装置组要求统一换算到=100%时的功率，即：2）起重机（吊车电动机）要求统一换算到=25%时的功率，即：3）电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率，即：Pe=SN*cosN4/24/2022154）照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：Pe=PN用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。荧光灯：Pe=1.2PN 高压水银灯、金属卤化物灯：Pe=1.1PN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：是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。4/24/202216 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc（或（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。）表示。 通常把根据通常把根据半小时平均负荷半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的所绘制的负荷曲线上的 “最最大负荷大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此据，因此2.2 计算负荷及有关系数一一般般中中小小截截面面导导体体的的发发热热时时间间常常数数为为10min以以上上，而而导导体体通通过过电电流流达达到到稳稳定定温温升升的的时时间间大大约约为为34，即即载载流流导导体体大大约约经经半半小小时时（30min）后后可可达到稳定温升值达到稳定温升值 二、确定计算负荷的系数二、确定计算负荷的系数4/24/202217 二、确定计算负荷的系数二、确定计算负荷的系数3二项式系数二项式系数b、c。1需要系数需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部与全部用电设备额定功率用电设备额定功率 之比值，即之比值，即 2利用系数利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电与全部用电设备额定功率设备额定功率 之比值，即之比值，即 2.2 计算负荷及有关系数4/24/202218一、一、 计算负荷的估算法计算负荷的估算法 1、单位产品耗电量法、单位产品耗电量法 有功计算负荷为：有功计算负荷为： 式中，Wa为全年电能，Wa=am，m为年产量，a为单位产品的耗电量；Tmax为年最大负荷利用小时数。2.3 确定计算负荷的方法4/24/2022192、单位面积负荷密度法若已知车间生产面积S和负荷密度指标时，车间平均负荷为: Pav=*S， 车间计算负荷为:二、需要系数法二、需要系数法Kd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2.3 确定计算负荷的方法4/24/2022201、单组用电设备的计算负荷式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tg为设备功率因数角的正切值。例例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。2.3 确定计算负荷的方法4/24/202221解解：查表可得，Kd=0.160.2(取0.2计算)，cos=0.15,tg=1.73。根据公式得：PC=KdPe=0.2120 =24(KW) QC=PCtg=241.73 =41.52(kvar)Sc=Pc/cos =24/0.5=48(kVA)4/24/2022222、多组用电设备的计算负荷式中，n为用电设备组的组数，Kp、Kq分别为有功、无功同时系数，Pci，Qci为各用电设备组的计算负荷。4/24/202223注意：注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按附录表1所列的计算系数来计算，而不必考虑因设备台数少而适当增大Kd和cos值的问题。4/24/202224解:(1)冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.250=10kWQc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.82.4=1.92kWQc2=Pc2tg2=1.920.75=1.