建筑供配电-第2章 电力负荷及其计算

22:531第二章电力负荷及其计算22:532第二章电力负荷及其计算第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念第二节三相用电设备计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定第四节工厂供电系统的功率损耗和电能损耗第五节工厂的计算负荷和年耗电量第六节尖峰电流及其计算22:533第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念一、电力负荷的分级及其对供电的要求二、用电设备的工作制三、负荷曲线及有关的物理量第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5341．电力负荷的分级及其对供电电源的要求（1）电力负荷的概念耗用电能的用电设备或用电单位；用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小。（2）电力负荷的分级根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响分为三级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5353．2负荷分级及供电要求3．2．1用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。各级负荷应符合下列规定：1符合下列情况之一时，应为一级负荷：1)中断供电将造成人身伤亡；2)中断供电将造成重大影响或重大损失；3)中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。例如：重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、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，应为特别重要的负荷。2符合下列情况之一时，应为二级负荷：1)中断供电将造成较大影响或损失；2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。3不属于一级和二级的用电负荷应为三级负荷。22:536（3）各级电力负荷对供电电源的要求一级负荷对供电电源的要求：应由2个独立的电源供电；二级负荷对供电电源的要求：要求由2回路供电；三级负荷对供电电源的要求：无特殊要求。22:5373．2．8一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。3．2．9对于一级负荷中的特别重要负荷，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。3．2．10二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回路架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。3．2．11三级负荷可按约定供电。22:538二、用电设备的工作制用电设备按其工作方式可分为三种：（1）长期连续工作制（长期工作制）（2）短时工作制（短暂工作制）（3）断续周期工作制（重复短暂工作制）第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:539(1)长期连续工作制（长期工作制）在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5310(2)短时工作制（短暂工作制）用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5311(3)断续周期工作制（重复短暂工作制）用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率ε表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为ε，即：式中t，t0—工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。%100tt0t第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5312三、负荷曲线及有关的物理量负荷曲线是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。◆按负荷的功率性质分：可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；◆按所表示的负荷变动的时间分：可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5313第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5314第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念T1=200t1+165t2=200*3+165*3.2=1120h22:53151．年最大负荷和年最大负荷利用小时数（1）年最大负荷Pmax年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。（2）年最大负荷利用小时数Tmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5316下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利用小时数。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念876022:53172.平均负荷Pav和负荷系数平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W除以时间t的值，即Pav=Wt/t年平均负荷为:Pav=Wa/8760。第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5318负荷系数负荷系数又称负荷率，是用电负荷的平均负荷Pav与其最大负荷Pmax的比值，即maxPPKavL第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5319负荷计算的意义和目的负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。计算负荷是设计时作为选择供配电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。正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。返回目录第一节电力负荷与负荷曲线的有关概念22:5320第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、概述二、按需要系数法确定计算负荷三、按二项式法确定计算负荷22:5321一、概述负荷计算的方法有：需要系数法、二项式法、利用系数法、形状系数法、附加系数法。这里仅介绍需要系数法和二项式法。▲计算负荷的相关系数需要系数Kd、利用系数Kx、形状系数Kz、附加系数Kf、同期系数KΣ第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5322二、按需要系数法确定计算负荷通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用P30(Q30、S30、I30)或Pc(Qc、Sc、Ic)表示。P30=Kd*Pe第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5323无功计算负荷Q30=P30*tanφ视在计算负荷S30=P30/cosφ计算电流I30=S30/√3UN单台电动机的计算电流I30=IN=PN/（√3UNcosφ*η）第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5324★设备容量的确定每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe表示。PN—铭牌额定功率Pe—规定的工作制下的“额定功率”第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5325（1）长期工作制的设备容量Pe=PN（2）断续周期工作制的设备容量1）电焊机组电焊机组的设备容量统一换算到ε＝100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率εN不等于100%时，应进行换算，公式为:式中εN—铭牌负荷持续率。NNNNNNNeSPPPcos100第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:53262）吊车电动机吊车电动机（包括起重机、电葫芦、行车等）的设备容量统一换算到ε=25%时的额定功率(kW)。公式为:NNNNePPP225第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5327（一）确定单台用电设备分支线的计算负荷单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷P30和Q30为式中Pe—换算到统一暂载率下的电动机的额定容量，kW；η—用电设备在额定负载下的的效率。线路计算电流（工作电流）为式中UN—电动机额定电压，kV；cosφ—电动机的功率因数。计算目的：用于选择分支线导线及其上的导线截面、开关和保护电器。e03PP.cos3I30NeNUPItanQ3030P第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5328（二）确定用电设备组的计算负荷（1）有功计算负荷：P30(i)=KdPe∑Kd—用电设备组的需要系数，见附录表1；Pe∑—用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。（2）无功计算负荷：Q30(i)=P30(i)tantan值见附录表1。（3）视在计算负荷：（4）计算电流：计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备。NiiU3SI)(30)(3022)(30)(30)(30iiQPSi第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5329●Kd值的取法当Kd值有一定变动范围时，取值要作具体分析。如台数多时，一般取用较小值，台数少时取用较大值；设备使用率高时，取用较大值，使用率低时取用较小值。当一条线路内的用电设备的台数较小（n3台）时，一般是将用电设备额定容量的总和作为计算负荷，或者采用较大的Kd值(0.85~1)。第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5330（三）确定多组用电设备的计算负荷（1）总有功计算负荷：P30＝Ｋ∑PΣP30(i)（2）总无功计算负荷：Q30＝Ｋ∑qΣQ30(i)（3）总视在计算负荷：（4）总计算电流：P30、Q30、S30—车间变电所低压母线上的有功、无功及视在计算ΣP30(1)、ΣQ30(1)—各用电设备组的有功、无功计算负荷的总和Ｋ∑p、Ｋ∑q—最大负荷时的同时系数。计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备，或者用于低压母线的选择及变电所电力变压器容量的选择。NU3SI303023023030SQP第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5331Ｋ∑p和Ｋ∑q的取法Ｋ∑p、Ｋ∑q—最大负荷时的同时系数。考虑各用电设备组的最大计算负荷不会同时出现而引入的系数。（1）车间干线Ｋ∑p=0.85~0.95，Ｋ∑q=0.9~0.97（2）低压母线①由用电设备组计算负荷直接相加Ｋ∑p=0.8~0.9，Ｋ∑q=0.85~0.95②由车间干线计算负荷直接相加Ｋ∑p=0.9~0.95，Ｋ∑q=0.93~0.9722:5332★负荷的简单计算例2.1试求某厂多种起重设备的总设备容量。1.主厂房15T桥式起重机一台，铭牌功率共52.5kW(主钩22kW，副钩11kW，大车16kW，小车3.5kW），ε=40%2.5T桥式起重机2台，铭牌功率：主钩11kW，大车10kW，小车2.2kW，ε=25%3.电动葫芦4台，铭牌功率：3.5kW，ε=15%4.露天堆场门式起重机一台，铭牌功率共36.5kW,ε=25%解：计算起重设备时不把副钩的容量计入,换算统一到εN=25%)2.21011(24.02)115.52(2PN30NPkW1465.3615.025.34第二节三相用电设备组计算负荷的确定22:5333例2.2某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台(其中,10.5kW4台，7.5kW8台,5kW8台)，车间有380V电焊机2台(每台容量20kVA,εN=65%,cosφN=0.5),车间有吊车1台(11kW,εN=25%),试计算此车间的设备容量。解:(1)金