单片机原理与应用

重点、难点了解：•工厂电力负荷与负荷曲线相关概念理解：尖峰电流及其计算掌握：•三相用电设备组计算负荷的确定-----需要系数法•单相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算---逐级计算法重点：三相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算难点2.1工厂电力负荷与负荷曲线2.1.1负荷分级与可靠性要求用电负荷分为以下三级：

一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；将在政治、经济上造成重大损失。双电源供电二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成重大损失。双电源供电或单电源三级负荷：不属于一级和二级负荷。单电源2.1.2基本概念负荷曲线电力负荷随时间变化的曲线。反映用电过程用电高峰和低谷。日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线负荷曲线年负荷曲线两种：年负荷持续时间曲线运行年负荷曲线年负荷持续时间曲线北方：冬季200天，夏季165天南方：夏季200天，冬季165天持续时间=夏日时间×夏天数+冬日时间冬天数年每日最大负荷曲线负荷曲线日期（日/月）Pmax1/131/12同行业、同规模的企业，负荷曲线相似，可从已建好的企业了解其最大负荷、用电量等参数。2.1.2基本概念年最大负荷

年负荷曲线中最大负荷。即全年30分钟平均最大负荷。年最大负荷利用小时Tmax

年最大负荷持续运行T所消耗的电能，恰等于全年实际消耗电能。T称为年最大负荷利用小时。2.1.2基本概念平均负荷一定时间t内平均消耗的功率。负荷系数

年平均负荷与年最大负荷的比值。计算负荷根据发热条件确定导体或设备的假想的负荷称为计算负荷。（即持续30分钟的负荷，可使导体达到稳定温升）

负荷计算目的求计算负荷的这项工作称为负荷计算。负荷计算的内容求计算负荷-----选择变压器、开关电器等求尖峰电流-----校验电压波动和选择保护电器求一、二级负荷------确定备用电源或应急电源求季节性负荷-----确定变压器台数和经济运行方式计算目的:为了正确的选择线路的导线截面、变压器的容量、开关电器、互感器等设备的额定参数。继电保护装置整定，运行方式的确定。2.2计算负荷的确定要保证供电系统安全可靠的工作，实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。求计算负荷的方法有：单位产品耗电法利用系数法二项式法需要系数法------重点掌握单位产品耗电法已知单位产品耗电a（可查手册），又知道工厂年产量A。则可估算工厂年耗电量。利用系数法利用系数附加系数二项式法由负荷曲线平均负荷大容量电机起动产生的冲击负荷2.2.1需要系数法需要系数是计算负荷与设备总的额定负荷比值。为什么计算负荷不能用额定负荷，而要考虑需要系数呢？所有设备，工作方式不同，设备发热不同，所有设备不一定同时工作，不都满负荷，设备有损耗----效率，线路有损耗，因此，其消耗的功率不是额定值。需要系数需要系数的物理意义需要系数考虑了以下的主要因素：式中——同时使用系数，为在最大负荷工作班工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备容量之比；——负荷系数，表示工作着的用电设备实际所需功率与全部用电设备投入容量之比；——线路效率；

——用电设备在实际运行时的效率。考虑上述影响用一综合系数来表示。查手册附表1设备容量与额定容量用电设备的工作制可分为：连续运行工作制：短时运行工作制：断续周期工作制：是指工作时间较长，连续运行的用电设备。>1~2h是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。半小时以下。是指有规律性的时而工作、时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。周期不超过10分。如：通风机、压缩机、各种电炉、机床、照明等如吊车用电动机、电焊用变压器等。如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装置等）、水闸用电机等。周期性工作，运行时温度达不到允许温升，停止时降不到环境温度，但从长时看可达到允许温升为表征其断续周期的特点，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（FC）表示：式中——工作时间；

——停歇时间；

——整个周期时间，不应超过10min.设备容量的确定连续运行工作制短时运行工作制断续周期工作制在参与负荷计算时，从发热的观点看，需将铭牌功率按上式换算统一规定的负荷持续率下的功率：对于起重机换算到=25%对于电焊机换算到=100%式中——名牌负荷持续率；

——换算前铭牌额定功率，单位为KW。2.2.2三相计算负荷的确定单台设备成组多组

查附表1PQS的取值对车间干线取对低压母线由用电设备组计算负荷直接相加来计算由车间干线计算负荷直接相加来计算例题某机修车间380V线路，接有金属冷加工机床用电动机7.5KW1台，5KW电动机2台，3.5KW电动机7台；通风机7.5KW2台，5KW电动机7台；非连锁的运输机械5KW电动机2台，3.5KW电动机4台，求各用电设备组和低压干线上总计算负荷。解(1)查表可得冷加工机床Kd=0.16cos=0.5tg=1.73通风机Kd=0.75cos=0.8tg=0.75运输机械Kd=0.6cos=0.75tg=0.88(2)计算负荷冷加工机床通风机运输机械(3)低压干线2.3单相设备计算负荷的确定企业也有单相负荷，如电焊机、电热器、电炉、电灯等。2.3.1单相设备计算负荷的确定方法当单相设备总容量小于三相总负荷15%时，单相负荷就看成三相负荷，直接加；当单相设备总容量大于三相总负荷15%，则应将单相设备容量换算成三相容量，再与三相负荷相加；2.3.2单相负荷换算成三相负荷有三种情况单相设备接相电压单相设备接线电压只有一台单相设备三相都有单相设备当当时当时单相设备有接相电压，有接线电压也可近似为三倍最大相负荷单相设备有接相电压，有接线电压步骤：（1）线—相折算。（2）各相相加。（3）最大相乘以3。线—相折算方法有功功率无功功率PABP’AP’BA相B相A相B相功率换算系数相间负荷换算为相负荷的功率换算系数功率换算系数负荷功率因数0.350.40.50.60.70.80.91.0pAB-ApBC-BpCA-C1.271.171.00.890.80.720.640.5pAB-BpBC-CpCA-A-0.27-0.1700.110.20.280.360.5qAB-AqBC-BqCA-C1.050.860.580.380.220.09-0.05-0.29qAB-BqBC-CqCA-A1.631.441.160.960.80.670.530.29例题如图示220/380V线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10KW接于A相，1台30KW接于B相，1台20KW接于C相，另有380V单相对焊机4台，其中2台14KW（e=100%）接于AB相，1台20KW（e=100%）接于BC相，1台30KW（e=60%）接于CA相，试求线路的计算负荷。分析：有接相电压，有接线电压，因此应先将线折算为相，各项相加，最大相乘3解1）电热箱各相计算负荷

查附表1各相计算负荷2）对焊机的各相计算负荷由于对焊机是短时重复工作制，应将对焊机的容量换算到100%负载持续率。所以，查需要系数有功计算负荷无功计算负荷3）各相总计算负荷最大相4）总的等效三相负荷2.4工厂计算负荷及年耗电量计算2.4.1工厂供电系统的功率损耗2.4.1.1线路损耗有功损耗RWL线路电阻无功损耗XWL线路阻抗2.4.1.2变压器的损耗有功损耗无功损耗变压器技术参数见附录表5P349变压器功率损耗近似计算2.4.2无功功率补偿2.4.2.1功率因数2.4.2.2提高功率因数意义可减小功率损耗可减小电压损耗可提高电力系统的供电能力降低成本《供电营业规则》规定：COSφ大于等于0.9奖，低于此值罚。PSQ2.4.2.3提高功率因数的方法1、提高负荷的自然功率因数：

1）正确的选择、合理的使用电动机和变压器。

尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。2）更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的设备采用同步电动机，使其工作在过激磁状态。2、人工补偿提高功率因数

当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。2.4.2.4电容器的选择电容器无功容量的计算图电容器（柜）台数的确定需电容器台数：每相所需电容器台数：取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。PQCQLS1S2并联电容器的补偿方式单独就地补偿方式：

优点：补偿范围大，补偿效果最好缺点：投资大，利用率低。适用经常运转而容量大的感性用电设备。低压分组补偿方式：优点：补偿范围较大，补偿效果较好适用：车间变电所。工厂广泛采用。高压集中补偿方式：优点：初期投资少，便于集中管理，利用率高。缺点：补偿效果差适用对象：6～10kV大中型工厂采用补偿方式电容器的联接方式①三角形接法：优点：1）经济

2）断线仍有补偿，只是减少缺点：击穿时造成两相短路，易引起电容器爆炸。②星形接法：优点：击穿时，电流较小，较安全。缺点：经济性差断线后没有补偿10kv设计规范：高压电容器宜接成中点不接地星形，容量较小时（450kvar）接三角形低压电容器接三角形。电容器运行维护变配电所停电，应切除电容器，以免来电时，母线电压过高；高压电容器放电时间不小于5min，低压放电不小于1min。残压50V以下。电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。检修时，切除电容器后应用短接导线使其放电；1000V以上的电容器应采用电压互感器放电。2.4.3工厂电能消耗量计算年有功电能消耗量年无功电能消耗量2.4.4工厂计算负荷的确定常采用逐级计算法①从用电设备组开始，采用需要系数法计算成组计算负荷；②计算同一条线路上多组计算负荷，即多组计算负荷之和乘以同时系数；③计算低压线路损耗；④该低压线路WL2计算负荷；④=③+②⑤同样方法计算出其他低压线路的计算负荷WL1,WL2.WL3……；⑥计算低压母线上计算负荷，它等于每条低压配出线计算负荷之和乘以同时系数；⑦计算变压器损耗；⑧计算高压线路损耗⑨该高压线路WL1计算负荷⑨=⑥+⑦+⑧⑩全厂计算负荷为每条高压配出线计算负荷之和乘以同时系数；①②③④⑤⑤⑤⑥⑦⑧⑨⑩举例某煤矿企业主要设备布置如图所示，负荷大小及电