供配电技术--电力负荷及其计算(共145页).ppt

第第2 2章章 电力负荷及其计算电力负荷及其计算供配电技术山东农业大学电气工程系1 12 2第第2 2章章 负荷计算及无功补偿负荷计算及无功补偿2.1 2.1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷2.2 2.2 用电设备额定容量的确定用电设备额定容量的确定2.3 2.3 负荷计算的方法负荷计算的方法2.4 2.4 功率损耗与电能损耗功率损耗与电能损耗2.5 2.5 工厂的计算负荷和年电能消耗量工厂的计算负荷和年电能消耗量2.62.6建筑用电负荷的计算方法建筑用电负荷的计算方法2.7 2.7 功率因数与功率因数与无功功率补偿无功功率补偿2.8 2.8 尖峰电流计算尖峰电流计算3 32.1 2.1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷一、一、 负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线（loadcurveloadcurve）是指用于表达电）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线在直力负荷随时间变化情况的函数曲线在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）一般以小时为单位）。

4 41 1负荷曲线的分类负荷曲线的分类 按负荷的功率性质分：按负荷的功率性质分：可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、车间或某类；按负荷对象不同，分用户、车间或某类设备负荷曲线设备负荷曲线 按所表示的负荷变动的时间分：按所表示的负荷变动的时间分：可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线5 52日负荷曲线日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（024h）变化情况如图2-1日负荷曲线可用测量的方法绘制绘制的方法是：（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，见图2-1a （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，图2-1b所示6 63年负荷曲线年负荷曲线反映负荷全年（8760h）变动情况如图2-2所示年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续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。

通常用年持续负荷曲线来表示年负荷曲线，绘制方法如图2-2所示 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而定一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天图2-2是南方某用户的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为T1=200t1+165t2 7 7注意：日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负荷曲线是按负荷的大小和累计时间绘制 分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，对供电设计人员来说，可从中获得一些对设计有用的资料；对运行来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷”的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果 8 89 910102 2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（1 1）年最大负荷年最大负荷P Pmaxmax年最大负荷年最大负荷P Pmaxmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷半小时最大负荷P P3030。

2 2）年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数T Tmaxmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间T Tmaxmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷最大负荷P Pmaxmax( (或或P P3030) )持续运行所消耗的电能，恰好等于持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能该电力负荷全年实际消耗的电能 1111下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷荷P Pmaxmax就是年最大负荷，就是年最大负荷，T Tmaxmax为年最大负荷利用为年最大负荷利用小时数1212Tmax是反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数该值越大，则负荷越平稳如果年最大负荷利用小时为8760h，说明负荷常年不变（实际不太可能）Tmax与用户的性质和生产班制有关，例如一班制工厂，Tmax约为18003000h，两班制工厂，Tmax约为35004800h,三班制工厂，Tmax约为50007000h，居民用户Tmax约为12002800h1313表2-2某些企业的年最大负荷利用小时数 电器工厂42806420工厂类别年最大负荷利用小时数（h）有功负荷无功负荷重型机械制造厂37704840机床厂43454750工具厂41404960滚珠轴承厂53006130起动运输设备厂33003880汽车拖拉机厂49605240农业机械制造厂53304220仪器制造厂30803180汽车修理厂43703200车辆修理厂35603660金属加工厂435558801414avav 平均负荷平均负荷P Pavav，就是电力负荷在一定时间，就是电力负荷在一定时间t t内平均消耗内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能WW除以除以时间时间t t的值，即的值，即P Pavav=W/t=W/t 年平均负荷为年平均负荷为P Pavav=W=Wa a/8760/8760 15151616负荷系数在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比。

一般工厂年负荷系数年平均值为：1717负荷系数又称负荷率或负荷填充系数，他表征负荷曲线不平坦的程度，负荷系数越接近1，负荷越平坦所以用户应尽量提高负荷系数，从而充分发挥供电设备的供电能力、提高供电效率有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数 他表征该设备或设备组的容量是否被充分利用 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P和设备额定容量PN之比值，即1818二、二、 计算负荷计算负荷（30lculated load30lculated load）计算负荷是供电设计计算的基本依据，它是选择供电系统中各元件的依据，故非常重要计计算负负荷的定义义：通过负过负 荷的统计计统计计 算求出的，用来按发热发热 条件选择导选择导 体和电电器设备设备 的一个假想负负荷以这这个不变变的“假想负负荷”持续续运行所产产生的热热效应应与实际实际 运行的变动变动 的负负荷所产产生的最大热热效应应相等1919计算负荷的数值与半小时最大负荷P30基本相等，通常将以通常将以半小时平均负荷半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲为依据所绘制的负荷曲线上的线上的“ “最大负荷最大负荷” ”称为计算负荷，称为计算负荷，所以用P30来表示有功计算负荷（KW），无功计算负荷表示为Q30（Kvar），视在计算负荷表示为S30（KVA），计算电流表示为I30（A）。

也有用也有用P Pc c(Q(Qc c、S Sc c、I Ic c) ) 表示的计算负荷的物理意义：设有一电阻为R的导体，在一定时间内通过一变动负荷，其最高温升达到值，如果这根导体在相同的时间内通过另一不变负荷其最高温升也达到值，则这个不变负荷就是该变动负荷的计算负荷，即计算负荷和实际负荷最高温升是等值的2020n n规定取规定取“ “半小时平均负荷半小时平均负荷” ”的原因的原因：一般中小截面导体的发热时间常数一般中小截面导体的发热时间常数 为为10min10min以上，根据经验表明，中小截面导线以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为达到稳定温升所需时间约为 3=3103=3103030（minmin），如果导线负载为短暂尖峰负荷，），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在持续时间在30min30min以上的负荷时，才有可能以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升构成导线的最高温升较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升21212222三、三、 负荷计算的意义和目的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，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。

许值 计算负荷是设计时作为选择工厂供配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量、开关电器及互感器等的额定参数的依据2323正确确定计算负荷意义重大，是供电设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、经计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段济运行的必要手段 计算负荷是供电设计计算的基本依据计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理计算负荷不能定得太大，否则选择的电器设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的电器设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁返回目录24242.22.2用电设备额定容量的确定用电设备额定容量的确定一、一、 用电设备的工作方式用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种：用电设备按其工作方式可分为三种： （1 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 2）短时运行工作制（短暂工作制）短时运行工作制（短暂工作制） （3 3）断续运行工作制（重复短暂工作制）断续运行工作制（重复短暂工作制） 2525n n连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制） 在规定的环境温度下连续运行，设备在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。

如通风机水泵、空气压缩机、比较稳定如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备作制的用电设备 2626n n短时运行工作制（短暂工作制）短时运行工作制（短暂工作制） 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备这类设备的数量不多动机等设备这类设备的数量不多 2727n n断续运行工作制（重复短暂工作制）断续运行工作制（重复短暂工作制） 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t t）与停歇时间（）与停歇时间（t t0 0）相互交替。

工作时间内设备温度）相互交替工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个升高，停歇时间温度又下降，若。