企业供电技术-第二章课件

1、第二章 工业企业电力 负荷计算第二章 工业企业电力 负荷计算2-1 电力负荷与负荷曲线基本概念2-2 用电设备的设备容量2-3 用电设备计算负荷的确定2-4 工业企业供电系统的功率损耗和电 能损耗2-5 工业企业计算负荷的确定2-6 尖峰电流及其计算第二章 工业企业电力 负荷计算求总线上的 电流、电压为多大，才能保证给N台设备供电PA= PNi考虑的问题： 各负荷不一定同时运行 负荷是变化的 最大负荷不同时出现 所以实际上PA PNi电力负荷（电力负载）有两种含义： 指耗用电能的用电设备或用户，如重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等； 指用电设备或用户耗用的功率或线路中流过的电流，如轻负荷

2、（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。2.1电力负荷与负荷曲线电力负荷的分级： 一级负荷：要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷例如保安负荷（负责事故处理），还需增设应急电源。常用的应急电源有：独立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。 二级负荷：工业企业大多属于此类(60%-80%)，应由两回线路供电，应有两台供电变压器。 三级负荷：居民用电多为此类，一般由单回线路供电。2.1电力负荷与负荷曲线2.1电力负荷与负荷曲线工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：1 、连续运行工作制：如通风机、水泵、空气压缩机、电动发动机、

3、电炉、运输设备、电解设备、照明设备等。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。此类设备占比例较小。3、反复短时工作制：如轧钢机、各类吊车、电焊机等，属于供电系统的不稳定负荷。反复短时工作制设备的负荷持续率：负荷持续率，又称暂载率或相对工作时间。 =t/T100%， T=t+t0 T工作周期，t工作周期内的工作时间， t0工作周期内的停歇时间。同一设备,在不同的负荷持续率下工作时,其输出功率是不同的。2.1电力负荷与负荷曲线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

4、作的负荷曲线。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。2.1电力负荷与负荷曲线2.1电力负荷与负荷曲线S1=S2横坐标：日(24h)、月、季、年纵坐标：P、Q、SPmax/PN恒=Kd(需用系数)Pav/PN恒=Ku(利用系数)2.1电力负荷与负荷曲线最大负荷 Pmax(一天中最高) 平均负荷 Pav尖峰负荷 P=Pmax-Pav曲线与横轴所围面积与平均负荷与横轴所围面积相等。2

5、.1电力负荷与负荷曲线企业年电能需求量 指企业一年内消耗的电能，它是企业供电设计的重要指标。已知企业的年负荷曲线，则负荷曲线下面的面积即为企业的有功年电量需要量Wa。2.1电力负荷与负荷曲线 Wa= 08760 p dt将负荷曲线下面的面 积用一个等值的矩形面积OABM代替，则 Wa=PmaxTmax.a Pmax： 年最大负荷 Tmax.a：企业有功年最大负荷利用小时2.1电力负荷与负荷曲线由于一般16mm2以上的导线的发热时间常数均在10min以上，而导线达到稳定温升的时间约为30min，所以只有持续时间在半小时以上的负荷值，才有可能造成导体的最大温升，因此计算负荷一般取负荷曲线上的半小时

6、最大负荷P30(年最大负荷Pmax)。相应其他计算负荷可分别表示为Q30、S30、I30。2.2用电设备的设备容量设备容量 铭牌额定功率； 设备容量换算至同一工作制后的“额定功率”，用Pe表示。设备容量的确定： 连续运行工作制和短时工作制： Pe = PN2.2用电设备的设备容量照明设备 白炽灯 Pe=PN 荧光灯 Pe=1.2 PN电炉变压器(一般单独供电) 包括电阻炉、电磁炉、电弧炉三种 2.2用电设备的设备容量 反复短时工作制：需要进行“等效”换算 , 即按同一周期内相同发热条件来进行换算, 把某负荷持续率的铭牌额定功率换算成统一的负荷持续率下的功率。设备容量与负荷持续率的平方根值成反比

7、关系，即 起重机电焊机2.3用电设备计算负荷的确定需用系数法 基本公式 PA=PN/ PN：该组内各设备额定功率之和 ：设备组的平均加权效率2.3用电设备计算负荷的确定考虑因素： 不同时运行，定义K为同时运行系数 P30= (K PN)/ 不满负荷运行，定义KL为平均加权负荷系数 P30= (K KL PN)/ 网络效率，定义WL为配电线路的平均效率 P30= (K KL PN)/ (WL) =Kd PN Kd：需用系数2.3用电设备计算负荷的确定 单台设备支线(G点) 对于D总有满负荷 运行的情况 KL=1 一台设备， K=1 P30= (K KL PN)/ (WL) =PN/ = Kd P

8、N 2.3用电设备计算负荷的确定其余计算负荷为： 2.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定设备组供电支线(F点) PN ：该用电设备组内各设备额定容量总和，但不包括备用设备容量； Kd ：该用电设备组需用系数。 用途 ：选择设备组供电支线导线截面及开关设备2.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定例：某车间有生产用5kw通风机一台，5kw机械加工机床一台，试求该设备组计算负荷(UN=380V)。解：查表得 通风机 Kd1=0.75，tan1=0.75 机械加工机床 Kd2=0.2 tan2 =1.33 设备组 Kd=(Kd1PN1+Kd2PN2)/ PN =0.4

9、75 tan=(tan1PN1+tan2PN2)/ PN=1.042.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定 车间低压干线(E点) 对于几个性质不同的用电设备组供电 性质相同的设备组，同F点计算； 性质不同的设备组用下面的公式计算。 用途：选择分干线导线截面及开关设备。2.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定 车间低压母线计算负荷(D点) 在车间变电站低压母线上接有多组用电设备，这时应考虑各组用电设备最大负荷不同时出现的因素，在计算公式中加入同时系数(又称参差系数)KP 和KQ。 KP=投运设备运行合成有功功率最大值/投运设备额定容量总和 KP 0.9，0.95

10、KQ=投运设备运行合成无功功率最大值/投运设备额定容量总和 KQ 0.93，0.972.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定 企业高压配电线(C点) P30(C)=P30(D)+PWL+ PT Q30(C)=Q30(D)+QWL+ QT PWL：线上有功损耗 PT：变压器有功损耗 QWL：线上无功损耗 QT：变压器无功损耗2.3用电设备计算负荷的确定 企业高压母线(B点)计算公式中 KP0.8，0.95 KQ0.85，0.972.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定 企业高压进线(A点) P30(A)=P30(B)+PT Q30(A)=Q30(B)+QT2.3用

11、电设备计算负荷的确定需用系数法评价： 适用于用电设备、低压干线； 适用负荷平均设备容量差异不大，设备台数较多的场合； 公式简单、统计数据完善。2.3用电设备计算负荷的确定二项式法基本公式： P30=Pmax=Pav+P =KuPN+cPx =cPx+bPN bPN：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荷2.3用电设备计算负荷的确定提示： 用需用系数法可以计算的，用二项式法也可算；不能用需用系数法计算的，也不能用二项式法计算。计算步骤2.3用电设备计算负荷的确定计算G点负荷 (需用系数法) 计算F点负荷2.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负

12、荷的确定计算E点负荷 计算S30(E)、I30(E)的方法与前述需用系数法相同。2.3用电设备计算负荷的确定二项式法评价： 适用于设备台数相对较少、容量差别较大的场合。 适用范围小、使用受限、统计数据不全。 公式相对复杂，是学习的重点、难点。2.3用电设备计算负荷的确定例：已知车间供电系统及有关参数如下，表中均为小批量生产、冷加工、金属切削机床、其计算系数为0.4PX+0.14PN ，cos =0.5，试用二项式法求点A的计算负荷(线路功率损耗不计)2.3用电设备计算负荷的确定 P30(A)=cPX+bPN =0.4(202+141+102)+0.14 (1010+78+141+202+4.5

13、10) =65.3(kw) Q30(A)= P30(A)tan=65.31.73=112.97(kvar)2.3用电设备计算负荷的确定某车间供电线路如图所示，求图中A点的计算负荷(需用二项式法)，图中各设备组设备如下： NO.1：小批金属冷加工机床 10kw3台 5kw4台 NO.2：通风机 10kw5台 NO.3：非联锁运输机 7kw4台2.3用电设备计算负荷的确定 c1=0.4, x1=5, b1=0.14, tan1=1.73 P30(1)=c1PX1+b1PN1 = 0.4(103+52)+0.14(103+54) =16+7=23(kw) Q30(1)= P30(1)tan1 = c

14、1PX1 tan1 +b1PN1tan1 = 27.7+12.1=39.8(kvar) 2.3用电设备计算负荷的确定 c2=0.25 x2=5 b2=0.65 tan2=0.75 P30(2)=c2PX2+b2PN2 =0.25(105)+0.65 (105) =12.5+32.5=45(kw) Q30(2)=P30(2)tan2 =c2PX2tan2+b2PN2tan2 =9.4+22.4=31.8(kvar)2.3用电设备计算负荷的确定 c3=0.4 x3=5 b3=0.4 tan3=0.88 P30(3)=c3PX3+b3PN3 =0.4(74)+ 0.4(74) =112.+11.2=

15、22.4(kw) Q30(1)= P30(3)tan3=c3PX3tan3+b3PN3 tan3=9.86+9.86=19.72(kvar)确定A点计算负荷，设备组中最大尖峰充当 E点尖峰(cPX)max2.3用电设备计算负荷的确定2.3用电设备计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 在工业企业中，除了广泛应用的三相设备外，还有各种单相设备，如电焊机，电炉，照明灯具等。单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，以使三相负荷尽可能地平衡。如果单相设备总容量小于三相设备总容量的15%，则无论单相设备如何分配，均可按三相平衡负荷计算。2.3用电设备计算负荷的确定单相设备接于相电压时的负荷计算

16、单相设备接相电压，PN=3Pmax 3Pmax：最大负荷所接的单相设备容量 单相设备接于同一个线电压，采用电流相等的方法2.3用电设备计算负荷的确定首先应将接于线电压的单相设备 容量换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备容量和计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功计算负荷的3倍，同理总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍，即：2.4 供电系统中的功率损耗与电能损耗计算 线路功率损耗的计算 线路功率损耗包括有功功率损耗 和无功功率损耗两部分，其计算公式为： 式中： I30 线路的计算电流； RWL 线路每相的电阻。 XWL 线路每相的电抗。

17、l 线路长度。 变压器功率损耗 变压器的功率损耗也包括有功和无功两部分。 1）变压器的有功功率损耗 2）变压器无功功率损耗2.4 供电系统中的功率损耗与电能损耗计算供电线路的损耗 企业一年内所耗用的电能，一部分用于生产，还有一部分在供电系统元件（主要是线路及变压器）中损耗掉。掌握这部分损耗的计算，并设法降低它们，便可节约电能，提高电能的利用率。 一年内线路的电能损耗为： PWL 即按计算负荷求得的线路最大功率损耗； 线路的最大负荷损耗小时,它是一个假想的时间。2.4 供电系统中的功率损耗与电能损耗计算2.4供电系统中的功率损耗与电能损耗计算 变压器的电能损耗 一部分是铁损PFe引起的电能损耗，

18、只要外加电压和频率不变，其值是固定不变的另一部分是由变压器铜损PCu引起的电能损耗，它与负荷电流的平方成正比，即与变压器负荷率的平方成正比： 1 单位产品耗电法 已知企业年产量n和单位产品 耗电量w，即可得企业年电能需要量： 企业的计算负荷为： 2 已知企业年产值B和单位产值耗电量b，即可 得企业年电能需要量： 上述方法Q30，S30和P30的计算方法与前相同。2.5企业计算负荷的估算尖峰电流的有关概念 尖峰电流是指只持续12s的短时最大负荷电流，用Ipk表示。用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。单台用电设备尖峰电流的计算 Ipk = Ist = Kst IN Kst为用电设备的起动电流倍数：笼型异步电动机为57，绕线转子异步电动机为23，电