电力负荷计算.ppt

第二章工厂的电力负荷及其计算,本章主要内容：电力负荷有关概念用电设备组计算负荷、工厂计算负荷尖峰电流及其计算,第一节工厂的电力负荷与负荷曲线,一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。例如：高炉炉体的冷却水泵；矿井主通风机等。要求：不许停电；必须有两个独立电源供电。所谓独立电源是指两个毫无联系的电源，例如一个来自自备电厂，另一个来自电力系统。,一、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求,二级负荷：是断供电，将造成重大设备的局部损坏，大量原材料报废，生产紊乱者。例如：连铸机传动装置，生产照明等。要求：允许短时（几分钟）停电；要有双回路电源供电。例如两个来自不同的变压器；不同的母线段。,三级负荷：不属于一、二级的负荷。例如：办公楼、检修车间用电等。要求：无停电要求，可采用单回路供电。,二、工厂用电设备的工作制有连续工作制、断续周期（反复短时）工作制和短时工作制三种。,1、连续工作制特点：负荷稳定，连续工作。例如：风机、水泵、生产照明等。2、短时工作制特点：工作时间短，间歇时间长。例如：机床快速进刀系统电机，水闸提升电机等。,3、断续周期工作制特点：周期性的工作、间歇。例如：天车（桥式起重机）的电动机。常用“暂载率”（负荷持续率）表示：T：工作周期；t：工作时间；t0：间歇时间。,三、负荷曲线,负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。也可以说，把一组用电设备每半个小时有功功率的平均值记录下来并绘制的曲线。从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用的资料。,负荷曲线分为有功、无功负荷曲线；工厂、车间或设备负荷曲线；年、月、日或工作班负荷曲线等。,如下图：a)夏日负荷曲线b)冬日负荷曲线c)年负荷持续时间曲线,四、负荷曲线、与负荷计算有关的物理量,1、年最大负荷Pmax(也就是计算负荷）全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率,又叫半小时最大负荷P30。,2、年最大负荷利用小时（是一个假想时间）,式中，Wa为年实际消耗的电能量。一班制：Tmax=18003600h、两班制：Tmax=35004800h、三班制：Tmax=50007000h,3、平均负荷和负荷系数：平均负荷就是电力负荷在一定时间内平均消耗的功率（电能除以时间）：,4、负荷系数（负荷率）是电力负荷的平均负荷与其最大负荷之比。对用电设备而然就是用电设备的输出功率与设备额定容量之比：,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,计算负荷的方法：需要系数法（常用）；二项式法（设备台数少，容量差别悬殊时采用）。,负荷计算的目的：确定变压器容量，选择开关设备，选择导线和电缆截面，继电保护整定等。,负荷计算：求计算负荷的方法。,一、需要系数法确定计算负荷,1、单台用电设备计算负荷的确定,式中：Pe：用电设备的额定功率，详见“4、设备容量的计算”；：额定负荷时的效率；tan：功率因数的正切值。,2、需要系数,问题的提出：若有一组设备（n台），其总容量为Pe=PN，那么这一组设备的计算负荷P30=Pe（=PN）吗？,答案是否定的。,这是因为：,n台设备不一定同时工作，引入一个同时系数K；工作了的设备不一定满负荷运行，引入一个负荷系数KL；n台设备存在平均效率e；配电线路存在效率WL。,因此，引入需要系数的概念,也就是：,式中，Pe为用电设备组总设备容量，即Pe=PN，K为设备组的同时系数，KL为设备组的负荷系数，e为设备组的平均效率，WL为配电线路的效率。,（Kd为需要系数，常取0.10.81，可查书后附录表1）。,3、用电设备组计算负荷的确定,注意单位：有功功率kW，无功功率kvar，视在功率kVA，电流A。,1）计算公式,式中，tan为对应用电设备组cos的正切值,2）计算举例例题21（P33）,4、设备容量的计算,1）连续工作制和短时工作制用电设备组：设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。,2）断续周期短时工作制用电设备组：要进行换算：,吊车类电动机要求设备容量换算到=25%条件下，即：,电焊机组要求设备容量换算到=100%条件下，即：,例题：某炼铁车间有一10吨桥式天车，PN=39.6kW，N=40%，=0.8，cos=0.5。试求该电动机=25%，时的Pe及P30，Q30的值。解：,5、多组用电设备计算负荷的确定1）同时系数应该考虑各用电设备组最大负荷不同时出现的因素，对有功、无功负荷分别计入一个同时系数及,车间干线取：0.850.95及0.900.97,低压母线分两种情况：用电设备组计算负荷直接相加时取0.800.90及0.850.95,由车间干线计算负荷直接相加时取0.900.95及0.930.97,常取Kp=0.850.95；Kq=0.900.97。,2）计算公式：,3）计算举例（见例题22，P35）,二、二项式法确定计算负荷,1、基本公式：,式中，bPe表示用电设备组的平均功率，其中Pe是用电设备组的总容量；cPx表示用电设备组中x台中容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x台中最大容量的设备总容量。b、c为二项式系数见附录表1,2、计算举例：例题23，P37,3、多组用电设备计算负荷的确定,总的有功计算负荷为：,总的无功计算负荷为：,式中，tanmax为最大附加负荷（cPX）max的设备组的平均功率因数的正切值。各组的计算系数b、c、x和cos等均按附录表1所列数值。,4、计算举例：例题24，P38,第三节工厂的计算负荷及年耗电量的计算,一、工厂计算负荷的确定,工厂计算负荷是选择电源进线、电气设备、主变压器的依据。,1、按需要系数法确定工厂计算负荷,用电设备总容量（不包括备用）乘上一个需要系数（附录表2）,2、按逐级计算法确定工厂计算负荷,计算负荷加上各级损耗进行计算,按逐级计算法确定全厂计算负荷图,1）车间变电所低压侧计算负荷,用电设备组计算负荷P30（1）确定后，车间变电所低压侧计算负荷P30（2）、Q30（2）可按下式计算：,式中，P30i，Q30i：各组用电设备的计算负荷。,2）车间变电所高压侧计算负荷,将车间变电所低压侧计算负荷加上变压器的功率损耗，即得变压器高压侧计算负荷：,式中，为PT，QT为变压器有功和无功功率损耗。可按下式近似计算：,式中，S30为变压器二次母线的计算负荷。,3）高压配电所计算负荷,高压配电所计算负荷应该是高压母线上所有计算负荷之和（包括高压设备，如电动机），再乘上一个同时系数K，即：,式中，K为同时系数，可取0.951。,4）总降压变电所高压配电线路计算负荷,对于一般工厂供电系统来说，由于线路一般不会很长，因此在确定计算负荷时往往可以略去不计。,5)工厂的功率因数,（2）平均功率因数（在某一时间段内，由有功和无功电能表读出后，并按求其平均值。）,（3）最大负荷功率因数（在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数。）,（1）瞬时功率因数(可由功率因数表获得）,6）功率因数的人工补偿补偿,供电营业规则规定：100kVA及以上高压供电的用户，功率因数应为0.9以上，其它电力用户的功率因数应达到0.85以上。达不到此要求者必须采取补偿措施。,（1）补偿原因,（2）补偿原理,补偿前,补偿,补偿后,结论：加入QC使Q301Q302，S301S302，（P30不变）。12，cos1cos2，即：cos2cos1，所以使功率因数得到了提高。,（3）提高功率因数的意义,、因为,导线上的电能损耗减少；导线截面减小。,如果cosQU（则线路的电压损耗减少。）,，所以cosS30I30有：,、因为线路的电压损耗,、因为设备容量,、cosS30I30电能损耗摊在用户上的费用减少了。,如果cosQ（S一定）P，提高了供电设备的供电能力。,（4）常见几种常用的补偿方式,同步电动机补偿同步电动机有两个主要优点频率不变时转速稳定；可以在功率因数超前（相当于容性负载）下运行。调相机补偿特殊的同步电动机，无轴输出功率。并联电容器（补偿电容器）补偿。,无功补偿容量：,（5）采用并联电容补偿的计算,电容器的只数为：,式中，qC：无功补偿率，见附录表。,qC：单只电容器的无功补偿容量，见附录表4。例如：BW0.4-13-1（3）。B：并联电容器；W：十二烷本基；0.4：额定电压（kV）；13：单只电容器容量；1：单相，3：三相。应该指出：（1）n的取值方法：单相电容时n取3的整数倍；三相电容时n取整数。（2）单相单相电容时的接法：应采用形接法；若采用Y形接法补偿容量不足（加在电容上的电压不是额定电压）。,（6）总降压变电所变压器低压侧计算负荷,式中，P30i，Q30i：各车间的计算负荷；P30（6），Q30（6），S30（6）：全厂变压器低压侧的计算负荷；,计算公式,例题：例2-6，P45,所以：全厂（变压器高压侧）计算负荷为：,二、工厂年耗电量的计算,年有功电能消耗量,年无功电能消耗量,：年平均有功负荷系数：0.70.75：年平均无功负荷系数：0.760.82T