电力负荷的分级及其对供电电源的要求

1 电力负荷的分级及其对供电电源的要求电力负荷的分级及其对供电电源的要求 电力负荷 既可指用电设备或用电单位 用户 也可指用电设备或用户所耗用的电功率或电流 视具体情况而定 电力负荷 1 用电设备或用电单位 用户 2 用电设备或用电单位所消耗的电功率或电流 一 电力负荷的分级 1 一一级负级负荷 荷 中断供电将造成人身伤亡者 或政治 经济上将造成重大损失者 在一级负荷中 特别重要的负荷是指在中断供电时 将发生中毒 爆炸和火灾等情况的负荷 以及特别重要场所的不允 许中断供电的负荷 2 2 二 二级负级负荷荷 二级负荷为中断供电将在政治 经济上造成较大损失者 二级负荷为中断供电将在政治 经济上造成较大损失者 3 三三级负级负荷荷 三级负荷为一般的电力负荷 二 各级电力负荷对供电电源的要求 1 一级负荷对供电电源的要求 要求应由两个电源供电 当一个电源发生故障时 另一个电源应 不致同时受到损坏 对一级负荷中特别重要的负荷 除要求有上述两个电源外 还要求增设应急电源 常用的应急电源有 独产于正常电源的发电机组 干电池 蓄电池 供电系统中有效地独立于正 常电源的专门供电线路 2 二级负荷对供电电源的要求 要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电 或中断后能迅 速恢复供电 通常要求两回路供电 供电变压器也应有两台 3 三级负荷对供电电源的要求 对供电电源无特殊要求 二 电力负荷的类型 按用途可分为 照明负荷和动力负荷 按行业分 工业负荷 非工业负荷和居民生活负荷 民用电 电力负荷 设备 按工作制的分类 工厂的用电设备 按其工作制分以下三类 1 长期连续工作制 2 短时工作制 这类设备的工作时间较短 而停歇时间相对较长 3 断续周期工作制 三 用电设备的额定容量 负荷持续及负荷系数三 用电设备的额定容量 负荷持续及负荷系数 1 用电设备的额定容量 对电动机 额定容量指其轴上正常输出的最大功率 对电机 电炉 电灯等设备 额定容量均用有功功率 PN表示 对变压器和电焊机等设备 额定容量则一般用视在功率 SN表示 对电容器类设备 额定容量则用无功功率 Qc 表示 2 负荷持续率 2 负荷持续率 又称暂载率或相对工作时间 t T 100 T t t0 同一设备 在不同的负荷持续工作时 其输出功率是不同 例如某设备在时 1的设备容量为 P1 那 么该设备在 2 时的设备容量 P2 为多少呢 这就需要进行 等效 换算 即按同一周期内相同发热即按同一周期内相同发热 条件来进行换算 条件来进行换算 设备容量与负荷持续率的平方根值成反比关系 因此 P2 P1 1 2 例 某吊车电动机在 1 60 时的容量 P1 10KW 试求 2 25 时的容量 P2为多少 解 P2 10KW 0 6 0 25 15 5KW 3 用电设备的负荷系数 用电设备的负荷系数 亦称负荷率 为设备在最大负荷时输出或耗用的 功率 与设备额定容量 PN的比值 用 KL表示 亦可表示为 其定义式为 KL PN 负荷系数的大小表征了设备容量利用的程度 四 负荷曲线的有关概念四 负荷曲线的有关概念 1 负荷曲线的绘制及类型 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形 负荷曲线按负荷对象分 有工厂的 车间的或某类设备的负荷曲线 按负荷的功率性质分 有有功和无功负荷曲线 按所表示负荷变动的时间分 有年的 月的 日的或工作的负荷曲线 按绘制的方式分 有依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲线 年负荷曲线 通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制 这种曲线的负荷从大到小依次排列 反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系 因此称为负荷持续时间曲线 一般简称年负荷曲线 年每日最大负荷曲线 按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的 专用来确定经济运行方式用 的 二 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 Tmax wa pmax 年每日最大负荷利用小时是一个假想时间 是反映电力负荷时间特征的重要参数 它与工厂的生产班 制有关 例如一班制工厂 Tmax 1800 2500h 二班制工厂 Tmax 3500 4500h 三班制工厂 Tmax 5000 7000h 2 平均负荷和负荷曲线填充系数平均负荷和负荷曲线填充系数 负荷曲线填充系数就是将起伏波动的负荷曲线 削峰填谷 求出平均负荷 Pav 的比值 亦称负 荷率或负荷系数 通常用 表示 亦可表示为 Kl 其定义式为 Pav pmax 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 一 概述 计算负荷 是通过统计计算求出的 用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值 计算负荷是供电设计计算的基本依据 通常取半小时平均最大负荷 P30 亦即年最大负荷 作为计 算负荷 但是由于负荷情况复杂 影响计算负荷的因素很多 实际上 负荷也不可能是一成不变的 它与 3 设备的性能 生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关 因而负荷计算也只能力求实际 其计算方法有 需要系数法 二项式系数法 二 按需要系数法确定计算负荷 一 需要系数法的基本公式及其应用 需要系数需要系数 Kd 是用电设备组 或用电单位 在最大负荷时需要的有功功率 是用电设备组 或用电单位 在最大负荷时需要的有功功率 P30与其总的设备容量与其总的设备容量 备用设备的容量不计入 备用设备的容量不计入 Pe的比值 的比值 一台设备的计算负荷 P30 PN 式中 为电动机的功率 在 Kd 适当取大的 同时 cos 也宜 适当取大 这里还要指出 需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大 因此 计算时首先要正确判明 用电设备的类别和工作状态 否则将造成错误 例如机修车间的代表性金属切削机床电动机 应属小批生产的冷加工机床电动机 因为金属切削 就是冷加工 而机修不可能是大批生产 又如压塑机 拉丝机和锻锤等 应属于热加工机床 再如起 重机 行车 电葫芦 卷扬机等 实际上都属于吊车类 例 1 已知某机修车间的金属切削机床组 拥有电压为 380V 的三相电动机 15kw1 台 11kw3 台 7 5kw8 台 4kw15 台 其他更小容量电动机总容量 35kw 试用需要系数法确定其计算 负荷 P30 Q30 S30 和 I30 解 此机床组电动 机的总容量为 Pe 15kw 1 11kw 3 7 5kw 8 4kw 15 35kw 203kw 查附录中表 A 6 小批生产的金属冷加工机床电动机 项 得 Kd 0 16 0 2 取 0 2 因此 计算可得 有功计算负荷 P30 0 2 203KW 40 6KW 无功计算负荷 Q30 40 6KW 1 73 70 2KVAR 视在计算负荷 S30 40 6KW 0 5 81 2KV A 计算电流 I30 81 2KV A 1 73 0 38KV 123A 二 设备容量 Pe的计算 1 长期连续工作制和短时工作制的三相设备容量 所有设备之和 2 2 断续周期性工作制的三相设备容量断续周期性工作制的三相设备容量 1 电焊机组 我国电焊机的铭牌负荷持续率有有 50 60 75 和和 100 等四种 为了计算简便 一般要求设备 容量统一换算到 100 100 设铭牌的容量为 PN 其负荷持续率为 N 因此 Pe PN N 100 SnCOS N 100 式中 PN Sn 电焊机的铭牌容量 2 吊车电动机组 我国吊车电动机的铭牌负荷持续率有有 15 25 40 和和 50 等四种 为了计算简便 一般要求设 备容量统一换算到 N 25 设名牌的容量为 PN 其负荷持续率为 N 因此 Pe PN N 25 2PN N 3 单相用电设备的等效三相设备容量的换算 1 接于相电压的单相设备 4 容量换算 Pe 3 Pe m Pe m 最大负荷相所接的单相设备容量 Pe 等效三相设备容量 2 接于线电压的单相设备容量换算 由于容量为 Pe 的单相设备接在线电压上产生的电流 I Pe 3 Ucos 这一电流应与其等效 三相设备容量 Pe 的产生的电流 I Pe Ucos 相等 因此其等效三相设备容量 P e Pe 三三 多组用电设备计算负荷的确定 多组用电设备计算负荷的确定 在确定多组用电设备计算负荷时 应可结合具体情况计入一个同时系数 又称参数系数或综合系数 K 对于车间干线 可取 K 0 85 0 95 对于低压母线 由用电设备计算负荷直接相加计算时 可取由用电设备计算负荷直接相加计算时 可取 K 0 8 0 9 由车间干线计算负荷直接相加来计算时 可取由车间干线计算负荷直接相加来计算时 可取 K 0 9 总有功计算负荷总有功计算负荷 P P30 30 K K P P30i 30i 总无功计算负荷总无功计算负荷 Q Q30 30 K K 30i 30i 总的视在计算负荷总的视在计算负荷 S30 P30 Q30 总的计算电流总的计算电流 I I30 30 S S3030 N N 由于各组设备的 cos 不一定相同 因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算 负荷和计算电流之和再乘于 K 来计算 例 2 某 380v 线路供电给 1 台 132kwyY 型三相电动机 其效率 91 功率因素 0 9 试确定 此线路的计算负荷 解 因只有 1 台 故取 Kd 1 由此可得 有功计算负荷 P30 132KW 0 91 145KW 无功计算负荷 Q30 145KW TAN 70 2KVAR 视在计算负荷 S30 145kw 0 9 161kva 计算电流 I30 161KV A 1 73 0 38KV 245A 或 I30 132KW 1 732 0 38KV 0 9 O 91 245A 三三 按二项式法确定计算负荷按二项式法确定计算负荷 一一 二项式法的基本公式及其应用二项式法的基本公式及其应用 二项式系数法 的基本公式为 P30 bPe cPx 式中 bPe 用电设备组的平均负荷 cPx 用电设备组中 X 台容量最大的设备投入运行时增加的附加负 5 荷 其中 Px 是 X 台最大容量设备的设备容量 b c 二项式系数 二项式系数 b c 和最大容量设备台数 X 及 cos tan 等也可查表 但是必须注意 按二项式系数法确定计算负荷时 如果设备总台数 n 2x 时 则 x 宜相应取小一些 建议取为 x n 2 且按 四舍五入 的修约规则取为整数 例如某机床电动机组地电动机只有 7 台 而 附录表 A 6 规定 X 5 但是这里 n 7 2x 10 因此 可取 x 7 2 4 来计算 如果用电设备组只有 1 2 台设备时 就可认为 P30 Pe 即 b 1 c 0 对于单台电动机 则 P30 Pn 在设备台数较少时 cos 也宜相应地适当取大 二项式系数法较需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低干线和分支线的计算负二项式系数法较需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低干线和分支线的计算负 荷 荷 二二 多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定 按二项式系数法确定多组用电总的计算负荷时 同样应考虑各组设备的最大负荷不同时出现的因 素 因此在确定其总的计算负荷时 只能考虑一组有功附加负荷为最大的做总计算负荷的附加负荷 再加上所有各组的平均负荷 所以总的有功和无功计算负荷分别为 P30 b Pe i c Px max Q30 b Pe tan i c P x max tan max 式中 b Pe i 各组有功平均负荷之和 b Pe tan i 各组无功平均负荷之和 c Px max 各组中最大的一个有功附加负荷 tan max c Px max的那一组设备的正切值 为了简化和统一 按二项式系数法来计算多组设备总的计算负荷时 也不论各组设备台数多少 各组的计算系数 b c x 和 cos 等均按教材附录中表 A 6 所列数值 第三节 单相用电设备组计算负荷的确定 一 概述 二 单相设备组等效三相负荷的确定 第四节 用户计算负荷及年耗电量的计算 一 供配电系统的功耗损耗计算一 供配电系统的功耗损耗计算 一 线路的功耗损耗计算 二 变压器的功耗损耗计算 二 用户计算负荷的确定二 用户计算负荷的确定 主要方法 一 按逐级计算法确定工厂的计算负荷 从设备开始 逐级计算计算负荷 二 按需要系数法确定工厂计算负荷 设备总容量乘以一个需要系数 三 按负荷密度法估算用户的计算负荷 6 四 按年产量或年产值估算工厂计算负荷 估算公式 Wa Aa A 年产量 a 单位产品耗电量 P30 Wa Tmax Wa Bb B 年产值 b 单位产值耗电量 五五 用户无功补偿及补偿后的工厂计算负荷用户无功补偿及补偿后的工厂计算负荷 1 工厂的功率因素 我国有关规程规定 高压供电的工厂 最大负荷时的功率因数不得低于我国有关规程规定 高压供电的工厂 最大负荷时的功率因数不得低于 0 9 其它工厂则不得低于 其它工厂则不得低于 0 85 2 无功功率补偿 加装人工补偿装置 3 无功补偿后工厂计算负荷的确定 设 P30不变 Q 30 Q30 Qc Qc 补偿无功功率 低压侧的功率因数一般不得低于 0 91 0 92 才行 三 用户供配电系统的电能损耗计算三 用户供配电系统的电能损耗计算 四 用户年耗电量的计算四 用户年耗电量的计算 第五节 尖峰电流及其计算 一一尖峰电流的