工厂供电课件2

第二章

负荷计算

第一页，共六十二页。目录§２－１计算负荷的意义及计算目的§２－２确定计算负荷的系数§２－３求计算负荷的方法§２－５单相用电设备计算负荷的确定§２－６供电系统的功率损耗与电能损耗§２－７全厂功率因数的确定§２－８按经济电流密度选择导线截面

附：负荷计算例题附:课后例题第二页，共六十二页。§2.1计算负荷的意义及计算目的一、什么是负荷计算：负荷计算：求计算负荷的这项工作，称为负荷计算。是根据已知工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的最大假想负荷。二、计算负荷的意义：三、计算负荷目的：作为选择工厂电力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依据。第三页，共六十二页。四、与负荷计算相关的一些概念：1）工作制的分类：a.连续运行工作制：指工作时间较长，连续运行的用电设备的工作制。b.短时运行工作制：指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。如起重类：c.断续周期工作制：指有规律的，时而工作，时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。如电焊机：第四页，共六十二页。持续率（FC%）：为表征断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率表示。

――工作时间――停歇时间。与之和为整个周期时间，不应超过１０min。第五页，共六十二页。2）负荷系数：利用已有生产工厂用电设备的安装容量和实际用电的大量资料进行统计、整理及分析，求出有关系数，以便在设计同类型的工厂时参考利用。3）负荷曲线：a.含义：表示电力负荷随时间变化的图形称为负荷曲线，也就是纵坐标为有功负荷P（或无功负荷Q），横坐标为时间t，每隔一定时间间隔Δt绘制的负荷变化曲线。负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间耗用的电能。b.负荷曲线的绘制：

见图第六页，共六十二页。§2.2确定计算负荷的系数

一、需要系数：（表2-2，2-3）定义：二、利用系数：（表2-4）定义：负荷曲线平均有功负荷该用电设备组的总额定容量第七页，共六十二页。――为时间内的电能消耗量。三、形状系数：定义：

负荷有效值P1P2P3PntP第八页，共六十二页。（一般在１.０５～１.２５之间）第九页，共六十二页。例：11111222233(a)1111222334(b)(a)(b)第十页，共六十二页。四、附加系数：1）定义：

附加系数考虑了总容量相同、用电设备组相同，但其组成容量不同（台数不同），Pm超过Pav的倍数。

2）等效台数：为了进行分析比较，从导体发热的角度出发，不同容量的用电设备需归算为同一容量的用电设备，可得等效台数PfPavPmtP右图的负荷曲线表示了最大负荷工作班平均负荷Pav，附加负荷Pf及Pm之间的关系。负荷曲线上出现的、以作为时间间隔的最大平均负荷第十一页，共六十二页。用电设备组中每台用电设备的额定功率。下图为的曲线，横坐标为neq，根据不同类型用电设备的Kx可以查出Kf。第十二页，共六十二页。例：两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额定功率为180Kw，第一组单台额定功率相等，每台为4.5kw。第二组为试求。解：对于小批量金属切削机床,取于是对于第一组

根据Kx查曲线图2-5得对于第二组：

取

第十三页，共六十二页。估算法计算法一、计算负荷的估算法应用范围：在制定建厂规划或初步设计时，尚无具体设备参数和工艺加工流程时，采用估算法。§2.3求计算负荷的方法

1.单位产品耗电量法：已知企业的生产量n及每一单位产品电能消耗量w（表2-5），可先求企业年电能需要量

求计算负荷的方法第十四页，共六十二页。于是可求得最大有功功率为：

――最大有功负荷年利用小时数（表2-6）。该小时数是根据现有同类企业年消耗电能除以年最大负荷所得到的假想时间统计得出的。2.车间生产面积负荷密度法：已知车间生产面积负荷密度指标（单位）时，车间的平均负荷按下式求得：第十五页，共六十二页。二、计算负荷的计算方法：1对单台电动机：供电线路在３０min内出现的最大平均负荷即为计算负荷――电动机额定功率。――电动机在额定负荷下的效率。注：（１）对单个单相设备（如白炽灯、电热设备、电炉变压器等）和对单台反复短时工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷。第十六页，共六十二页。（２）对吊车、电焊机，则应相应换算为25%、100%时的设备容量：（吊车）2.多组用电设备的负荷计算：

需要系数法

形状系数法常用方法：附加系数法二项式系数法利用系数法电焊机即第十七页，共六十二页。A.需要系数法：在技术设计阶段，当设备台数多，容量差别不大时，采用此方法。步骤如下：a.将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。b.查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。则有，

于是c.求车间或全厂计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数第十八页，共六十二页。

低压母线Ｂ：

a处：

b处：

c处：

d处：Baaabbcd第十九页，共六十二页。B.形状系数法：如果生产工艺稳定，可采用此方法.步骤： a.将用电设备分组，求出各用电设备组的总额定容量。b.查出各组用电设备的利用系数及对应的功率因数。则：

c.求负荷的有效值

第二十页，共六十二页。c.附加系数法考虑了设备不同容量不同台数，以及投入工作随机性因素，对计算负荷结果产生影响。步骤：a）同形状系数法（1）、（2）；

b）求出上述用电设备组的加权利用系数

c）求出上述用电设备组的等效台数d）查曲线e）利用，求出计算负荷的有功功率和无功功率。第二十一页，共六十二页。例：按Kf法求车间总计算负荷并选择变压器容量。用电设备组别neq.iPN.iKx.icosφiPav.iQav.ineq/KfPcQcSc金属切削机床一般281790.20.6535.842较重1151.60.250.651315．2起重运输机械10450.180.458.116电阻炉2350.70.9524.88．1感应炉1480.80.8738.521．9小型通风机15520.750.83929．2电焊变压器3360.350.512.621．9小计70446.60.74171.5154．3第二十二页，共六十二页。用电设备组别neq.iPN.iKx.icosφiPav.iQav.ineg/KfPcQcSc照明4.20.83．4低压侧无补偿450.80.390.75174．9154．339/1。2210185280补偿0.92-86232变压器损耗有功2%5无功10%25高压侧无补偿0.72215210300补偿0.92-105239第二十三页，共六十二页。§２-５单相用电设备计算负荷的确定

一、归算原则：单相用电设备容量，其额定容量归算至各相时，其不平衡度如不超过２０％时（ΣPNd>ΣPNs)，则可以将其总容量等效为三相对称条件进行负荷计算。如果超过２０％，则应将负荷最大相的归算容量乘以３作为总容量进行负荷计算。二、给出三台以下的单相用电设备归算方法：A.当用电设备接于相电压时――归算后的用电设备额定容量――用电设备的铭牌容量――接于相电压上的负荷最大相的单极用电设备额定容量第二十四页，共六十二页。

B.当用电设备接于线电压时：单台：2—3台：C.接于相电压或线电压间的单相用电设备，当台数虽超过三台，但相同，则计算负荷为：第二十五页，共六十二页。例：电焊变压器３台，电压３８０v，求计算负荷。解：1）将电焊机的FC值归算至１００％，则2）计算各相平均担负的负荷S3S1S2abc第二十六页，共六十二页。负荷最大相为a相，故计算负荷为：第二十七页，共六十二页。§２－６供电系统的功率损耗与电能损耗

一、供电系统的功率损耗：1）特点：工厂供电系统的线路不长，且多采用电缆供电，阻抗较小，固而线路上的功率损耗可忽略不计算，只计算变压器的功率损耗。2）变压器功率损耗：有功功率损耗：

无功功率损耗：第二十八页，共六十二页。式中：――变压器的有功、无功功率损失kw,kvar；――变压器的空载有功、无功功率损失kw,kvar；――变压器在额定负载下的铜损kw；――变压器在额定负载下无功功率损失的增量kvar；――计算负荷的视在容量kVA；――变压器的额定容量kVA；由于查表第二十九页，共六十二页。又

——变压器空载电流占额定电流百分数;——变压器短路电压占额定电压百分数。3）变压器功率损失的估算查表第三十页，共六十二页。二、供电系统能量损耗的估算（一）利用最大负荷损耗时间近似地决定电能损耗。1）线路全年实际电能损耗：

式中：――计算电流（A）――导线电阻（Ω）――最大负荷损耗时数（h）2）与年最大负荷利用时数的关系：见P.２４图２－７3）变压器的年电能损耗：式中：――变压器年投入工作时数。第三十一页，共六十二页。（二）在设计时采用利用系数，在运行时根据负荷曲线求出最大负荷工作班的年电能损耗估算：对变压器：

式中：对工厂进户线取（１～１.５）

Kz——负荷曲线的形状系数：配电线路取１.１一班制

――年工作时数二班制三班制

第三十二页，共六十二页。§２－７全厂功率因数的确定

一、全厂功率因数的确定：

――某组用电设备在最大负荷班内的有功电能消耗量；

――某组用电设备在最大负荷班内的无功电能消耗量。多组用电设备或全厂自然功率因数正切的均权平均值：第三十三页，共六十二页。二、补偿容量：――求得的全厂最大负荷班的平均负荷。第三十四页，共六十二页。§2.8按经济电流密度选择导线截面

一、建设电网的投资费：包含：1）线路的设计堪测，杆塔、绝缘子、开关设备等与导线截面无关的费用(Z0)。2）与导线截面有关的费用，截面越大，则投资费用越大。投资费用：――单位长度的第一项费用，元/km;b――线路造价与导线截面的关系系数;A――导线截面mm2;――线路长度，km。第三十五页，共六十二页。二、电网的年运行费用F：包含项目：1）为了更新设备，每年需提取的设备折旧费，元/年2）网络的维护修理费，元/年3）管理费，元/年设a――为反映以上三项费用的系数，查手册4）电网中由于电能损耗每年应付出的电能损耗费设计阶段：第三十六页，共六十二页。――测得的导线平均电流；A――形状系数；――导线电阻；――全年工作时数；h

――电价，元/(kmh)――设计时求得的最大电流，即A――最大负荷损耗时数，h三、经济电流密度：根据年运行费用最小的原则求最小值第三十七页，共六十二页。

(常数)查表2-9按经济电流密度选择导线截面积第三十八页，共六十二页。负荷计算例题

例１：某分支线供给一台由三相异步电动机驱动的通风机用电，该电动机的额定功率，额定电压，功率因数，效率试求其计算电流。解：工作制为连续运行工作制，第三十九页，共六十二页。例２：有一台吊车用三相异步电动机，额定负载持续率FD%=40%时的铭牌功率为１１kw，额定电压为380V，试求其计算电流。解：工作制为短续周期工作制，起重类FC=40%。取第四十页，共六十二页。例３：某玻璃纤维厂纺织车间的动力配电箱引出一条干线，配电给48台织布机用电，每台织布机装有一台额定电压为380V，额定功率为0.75kw的三相异步电动机，试求该干线上的计算电流。解：查手册得工作制：连续运行工作制第四十一页，共六十二页。例４：某机械修理车间220/380V低压进线配电给下列用电设备用电：1）小批生产金属冷加工机床３６台，共178kw，其中较大容量电动机有１５kw１台，１１kw３台，７.５kw２台。2）卫生用通风机１２台，每台为0.75kw3）5t行车２台，每台行车装有１１kw电动机１台，５kw电动机２台和２.２kw电动机１台，FC%=25%4）实验室用单相电烘箱３台，每台容量为１０kw5）白炽灯照明设备14.76kw试确定该车间低压进线的计算负荷。解：１）用电设备分组，确定各用电设备有功、无功计算负荷。a.小批生产金属冷加工机床组，查表取第四十二页，共六十二页。b.卫生用通风机，查表取c.起重机组，工作制为断续周期工作制,FC=25%,故不用换算。查表取第四十三页，共六十二页。d.电烘箱组，照明组，属单相用电设备电烘箱取最大相负荷照明器第四十四页，共六十二页。２）确定车间低压进线的计算负荷，取同期系数

视在功率第四十五页，共六十二页。例５：某水泥厂磨机车间变电所设有一台SL7-630/6型变压器，其低压侧计算负荷为Pc=420Kw,Qc=310KVar，试求该变压器的有功功率损耗和无功功率损耗。解：查表得SL7-630/6型变压器参数为变