统计负荷量给排水专业.ppt

第二章 电力负荷与负荷计算,目标位：把系统的原始数据变成计算数据，为设计做准备。 会完成,本章主要内容,电力负荷的分级 负荷计算的目的与几个物理量 统计负荷量的方法和公式 单相计算负荷的确定 无功补偿 供配电系统的损耗 电动机回路尖峰电流计算,2.1 电力负荷的分级,一、电力负荷的分级 1、依据：根据对供电可靠性的要求及中断供电所造成的后果进行分级。 2、分级： 分为3级： 一级：1）人身伤亡事故（医院、矿井） 2）严重的政治影响（省博） 3）重大的经济损失（首钢） 4）公共场所秩序的严重混乱 特别重要负荷：国家级、国际级机场、火车站、体育馆、国家级办公大楼、急救中心、防灾中心、金融中心、交通枢纽、通讯枢纽,二级负荷：较大政治影响 较大经济损失 公共场所秩序混乱 三级负荷：不属于一级、二级的负荷,二、供电要求 一级：独立双回路（正常、备用）相互没有任何干扰 特别重要负荷+应急电源（EPS） 规范：严禁将其他负荷接入应急电源供电系统，并严禁与正常工作电源同时并列运行。 二级：双回路供电 三级：单回路,2.2 负荷计算的目的与几个物理量,一、负荷计算的目的：为供电系统设计提供必要的正常状态下系统理论数据（又叫计算数据），以这些数据为依据来选择设计一二次系统，即选设备、导线，进行二次系统整定。,二、物理量,1、用电设备工作制（按工作制分） 连续运行工作制（工作时间长，连续运行） 短时运行工作制（工作时间短，间歇时间短） 反复短时运行工作制（有规律周期性频繁启动和停止）,2、设备容量（设备功率、安装功率） 1）连续运行工作制用电设备的 Pe （kw)等于其铭牌额定功率 PN (kw) 2）短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑。 3） 反复短时运行工作制用电设备，是将某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载率的功率。 设备额定暂载率（负荷持续率） 某类电气设备暂载率（负荷持续率）的规定值,：暂载率（负荷持续率）短时反复周期工作电气设备，其每个工作周期内工作时间与工作周期之比的百分数。 规定：电焊机类 吊车类,吊车电动机的额定暂载率为：15%，25%，40%，60% 电焊机变压器的额定暂载率为：50%，60%，75%，100%,3、年最大负荷和年最大负荷利用小时 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的30 min平均功率。通常用Pmax、Qmax和emax分别表示年有功、无功和视在最大功率，因此，年最大负荷也就是半小时最大负荷P30。 年最大负荷利用小时Tmax是指假如工厂负荷以年最大负荷Pmax持续运行了Tmax，则该工厂负荷消耗的电能恰好等于其全年实际消耗的电能Wa，即图2.1中虚线与两坐标轴所包围的面积。 作用：1）选架空线 2）算损耗,最大负荷利用小时为 Tmax=WaPmax Tmax的大小表明了工厂消耗电能是否均匀。最大负荷利用小时越大，则负荷越平稳。Tmax一般与工厂类型及生产班制有较大的关系，例如，一班制工厂Tmax=18002500 h,两班制工厂Tmax=35004500 h,三班制工厂Tmax=50007000 h。,4、平均负荷和负荷系数 平均负荷Pav是指电力负荷在一段时间内消耗功率的平均值。 Pav=Wt/t 平均负荷也可以通过负荷曲线来求，如图2.2所示，年负荷曲线与两坐标轴所包围的曲线面积(即全年消耗的电能)恰好等于虚线与两坐标轴所包围的面积。因此年平均负荷 Pav=Wt/8760,负荷系数KL，又称为负荷率，是指平均负荷与最大负荷之比，它表征了负荷曲线不平坦的程度，也就是负荷变动的程度。负荷系数又分为有功负荷系数和无功负荷系数 。 =Pav/Pmax, =Qav/Qmax 一般工厂=0.70.75，=0.760.8。负荷系数越接近1，表明负荷变动越缓慢；反之，则表明负荷变动越激烈。 作用：算系统的电能损耗,对单个用电设备或用电设备组，负荷系数则是指其平均有功负荷Pav和它的额定容量PN之比，它表征了该设备或设备组的容量是否被充分利用，即 KL=Pav/PN,图2.1 年最大负荷和年最大负荷利用小时,图2.2 年平均负荷,5、计算负荷,概念：以原始数据为依据，考虑到安全、经济、合理等诸多因素，用科学的方法统计出从发热角度考虑用来选电源、设备和导线的一假想负荷。 物理意义：按此负荷运行系统所产生的热效应等于系统以实际负荷量运行所产生的最大热效应。 ：有功计算功率，W,KW,：无功计算负荷，var，kvar 对系统进行无功补偿，选补偿设备（柜、箱、器） ：视在功率，VA,KVA，选变压器 ：选高压设备、低压设备、各类导线、整定保护装置和各种开关的整定保护值，计算系统损耗,6、需用系数（需要系数）,1）定义： 2）物理意义： ：设备组同时系数 ：负荷系数（满载系数） ：供电线路传输效率 ：电气设备额定效率,2.3 统计负荷量的方法和公式,一、需要系数法统计负荷量 1、定义：以Pe为基本统计量，以Kx为关键计算系数，考虑到经济、安全、合理和科学等因素，以发热条件为依据，广泛应用于各类负荷的统计方法叫需要系数法。 2、解题步骤： 1) 查表Kx，tan,按类求PC 2) 叠加各类PCi，QCi 3)求SC，IC,3、计算公式,单组设备计算负荷,多组设备计算负荷,【例1】某机修车间380 V低压干线接有如下设备： 小批量生产冷加工机床电动机：7 kW 3台，4.5 kW 8台，2.8 kW 17台，1.7 kW 10台。 吊车电动机：JCN=15时铭牌容量为18 kW、cos=0.7共2台，互为备用。 专用通风机：2.8 kW 2台。 试用需要系数法求各用电设备组和低压干线的计算负荷。 【解】先求出各用电设备组的计算负荷，再叠加各类计算负荷，最后求SC，IC。, 冷加工机床组 设备容量Pe1=73+4.58+2.817+1.710 =121.6(kW) 查附表2-1，取Kd1=0.2，cos1=0.5，tan1=1.73,则 Pc1=Kd1Pe1=0.2121.6=24.32(kW) Qc1=Pc1tan1=24.321.73=42.07(kvar) 吊车组(备用容量不计入) 设备容量Pe2=2JCNPN=20.1518=13.94(kW) 查附表2-1 ，取Kd2=0.15，cos2=0.5，tan2=1.73，则 Pc2=Kd2Pe2=0.1513.94=2.09(kW) Qc2=PC2tan2=2.091.73= 3.62(kvar), 通风机组 设备容量Pe3=22.8=5.6(kW) 查附表2-1 ，取Kd3=0.8，cos3=0.8，tan3=0.75,则 PC3=Kd3Pe3=0.85.6=4.48(kW) QC3=PC3tan3=4.480.75=3.36(kvar) 低压干线的计算负荷(取K=0.95) 总有功功率 PC=KPC1+PC2+PC3 =0.95(24.32 +2.09+4.48) =29.35(kW),总无功功率 QC=KQC1+QC2+QC3 =0.95(42.07+3.62+3.36) =46.6(kvar) 总视在功率 总计算电流 根据上述计算结果列出负荷计算表。,二、二项式系数法,1、适用条件 1）动力系统三相负荷统计 2）设备容量差异大 2、定义 以二项式系数a,b为关键系数，以Pe为基本统计量，着重考虑系统中大容量电机对系统的影响，将计算功率分为平均部分bPe和附加部分cPx来统计，适用于动力系统局部特殊场所的一种统计方法。,3、计算公式,单组设备计算负荷,多组设备计算负荷,三、两种方法的区别,【例2】用二项式法求例1的计算负荷,【解】 冷加工机床组 设备容量Pe1=73+4.58+2.817+1.710 =121.6(kW) 查附表2-1，取b1=0.14， c1=0.4， x=5,cos1=0.5，tan1=1.73,则 b1Pe1=0.14121.6=17.024(kW) c1Px1=0.4(73+4.52)=12(kW) 吊车组(备用容量不计入) 设备容量Pe2=2JCNPN=20.1518=13.94(kW) 查附表2-1 ，取b2=0.06， c2=0.2， cos2=0.5，tan2=1.73,则 b2Pe2=0.0613.94=0.8364(kW) c2Px2=0.213.94=2.788(kW), 通风机组 设备容量Pe3=22.8=5.6(kW) 查附表2-1 ，取b3=0.65， c3=0.25， cos3=0.8，tan3=0.75,则 b3Pe3=0.655.6=3.64(kW) c3Px3=0.255.6=1.4(kW) 低压干线的计算负荷总有功功率,总无功功率 总视在功率 总计算电流,2.4单相计算负荷的确定 其具体方法如下: （1） 如果单相用电设备的容量小于三相设备总容量的15，按三相平衡负荷计算，不必换算。 （2） 对接在相电压上的单相用电设备，应尽量使各单相负荷均匀分配在三相上，然后将安装在最大负荷相上的单相设备容量乘以3，即为等效三相设备容量。,（3） 在同一线电压上的单相设备，等效三相设备容量为该单相设备容量的3倍。 （4） 单相设备既接在线电压上，又接在相电压上，应先将接在线电压上的单相设备容量换算为接在相电压上的单相设备容量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总的等效有功计算负荷就是最大有功计算负荷相的有功计算负荷的3倍，总的等效三相无功计算负荷就是对应最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍，最后再按式计算出SC和IC。,二、将单相负荷折算为三相负荷的步骤,1、分类：相电压型负荷，线电压型负荷 2、按A,B,C三相统计相电压型负荷各相计算负荷 3、按相统计线电压型负荷各相计算负荷 1）将 2）按相统计出各相计算负荷 4、按相叠加各相计算负荷 找出 中的最大项乘以3,一、概述 1、目的：减少线路损耗、导线截面和线路压降，提高输送电能质量。 功率因数cos值的大小反应了用电设备在消耗了一定数量有功功率的同时向供电系统取用无功功率的多少，功率因数高(如cos=0.9)则取用的无功功率小，功率因数低(如cos=0.5)则取用的无功功率大。 功率因数过低对供电系统是很不利的，它使供电设备(如变压器、输电线路等)电能损耗增加，供电电网的电压损失加大，同时也降低了供电设备的供电能力。,2.5无功补偿,2、无功补偿容量的确定 凡未装任何补偿设备时的功率因数称为自然功率因数；装设人工补偿后的功率因数称为补偿后功率因数。 我国有关规程规定：对于高压供电的工厂，最大负荷功率因数应为cos0.9；而对于其他工厂，cos0.85。一般工厂的自然功率因数往往低于这个数值，这是因为在工厂中感性负荷占的比重较大，如大量使用感应电动机、变压器、电焊机、线路仪表等。,3、提高功率因数的方法： 1）提高自然功率因数 （1）选择电动机的容量尽量使其满载 （2）电力变压器不宜长期轻载运行 （3）合理安排工艺流程 （4）异步电动机的同步化运行 2）人工补偿装置 无功补偿装置可选择同步电动机或并联电容器等。,如图2.1所示，若有功功率Pjs不变，加装无功补偿装置后，无功功率Qjs减少到Qjs，视在功率Sjs也相应地减少到Sjs，则功率因数从cos提高到cos ，此时Qjs-Qjs就是无功功率补偿的容量Qc，即 补偿后计算负荷按以下公式确定：,二、无功补偿的原理和计算,图2.1 功率因数的提高原理图,三种补偿,应补偿的电容量,需要电容器的套数,qc为所选电容器的每套容量,三、实际中变电所中无功补偿接线（板书）,【例3】已知某单位负载1000KW，380V，要想把功率因数为从0.6提至0.9，求应补偿的无功负荷和应补偿的电容量，选BW-0.4-12-3多少套？ 【解】（1）求应补偿的无功负荷 （2）应补偿的电容量 （3）选C,作业,1、某小单位知PC=200KW，功率因数为0.5要求提高为0.9，采用低压母线集中对称补偿问选BW-0.4-12-3多少套？,一、 供电系统的线路损耗 线路功率损耗的计算 供电线路的三相有功功率损耗和三相无功功率损耗分别为,2.6 供配电系统的损耗,工程上的系数法, 电力变压器的功率损耗 A有功功率损耗 变压器的有功功率损耗主要由铁损(可近似认为是空载损耗P0T)和铜损(可近似认为是短路损耗PCUN)构成。其中P0T与负荷大小无关, PCUN与负荷电流(或功率)的平方成正比。所以，变压器的有功功率损耗为 PTP0T+PCUN(eC/eNT)2 令=eC/eNT，则 PTP0T+2PCUN,B无功功率损耗 变压器的无功功率损耗主要由空载无功功率损耗Q0T和负载无功功率损耗QNT两部分构成。其中Q0T只与绕组电压有关，与负荷无关；QNT则与负荷电流(或功率)的平方成正比，即 Q0TeNTI0T%/100 QNTeNTUK%/100 所以，变压器的无功功率损耗为 QTQ0T+QNT(eC/eN) 2 eNTI0T%/100+UK%/100(eC/eNT)2,或QTeNT(I0%/100+UK%/1002) 上述各式中的P0、PCUN、I0%和UK%(或UZ%)等都可以从产品样本上查得。 在工程设计中，变压器的有功损耗和无功损耗也可以用下式估算。 对普通变压器:PT0.02eC QT0.1eC 对低损耗变压器:PT0.015eC QT0.06eC,【例4】 已知某车间变电所选用变压器的型号为e91000/10，电压10/0.4 kV，其技术数据如下：空载损耗P0T=1.7 kW，短路损耗PCUN=10.3 kW，短路电压百分值UK%=4.5，空载电流百分值I0%=0.7，该