第二章电力负荷及其计算(1)

第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第1页EXIT第2章工厂的电力负荷及计算内容提要：本章介绍中小型工厂电力负荷的运行情况、负荷性质及其工作制，重点介绍了确定用电设备组计算负荷的两种常用方法——需要系数法和二项式系数法。接着讲述了工厂计算负荷的确定方法，采用无功补偿的措施。注意：学会计算或估算电力负荷的大小是很重要的，它是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。所以本章内容是分析工厂供配电系统和进行供电设计计算的基础。第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第2页EXIT第2章工厂电力负荷及其计算2.1工厂的电力负荷和负荷曲线2.2三相用电设备组计算负荷的确定2.3单相用电设备组计算负荷的确定2.4工厂供电系统的功率损耗和电能损耗2.5工厂的计算负荷和年电能消耗量2.6尖峰电流及其计算第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第3页EXIT按对供电可靠性要求的负荷分类我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级。1．一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷者。在一般负荷中，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，称为特别重要的负荷。一级负荷应由两个独立电源供电。第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第4页EXIT2．二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废，连续性生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。二级负荷应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。3．三级负荷三级负荷为不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第5页EXIT供电质量的主要指标这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。一级负荷二级负荷三级负荷要求由两路独立电源供电。而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源供电。这类负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。二级负荷应由两回路供电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或母线段。不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。对可靠性的要求不同划分第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第6页EXIT2.1工厂的电力负荷和负荷曲线“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第7页EXIT2．1．1工厂常用用电设备①生产加工机械的拖动设备；②电焊、电镀设备；③电热设备；④照明设备。2.1工厂的电力负荷和负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第8页EXIT1.生产机械的拖动设备机床设备起重运输设备功能金属切削金属压力加工功能起吊搬运物料运输客货车床铣床刨床钻床磨床组合机床镗床冲床锯床剪床砂轮机吊车行车输送机电梯自动扶梯生产机械的拖动设备2．1．1工厂常用用电设备2.1工厂的电力负荷和负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第9页EXIT2．电焊和电镀设备电焊设备电焊机的工作特点是：（1）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。（2）功率较大。（3）功率因数很低。（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。2．1．1工厂常用用电设备2.1工厂的电力负荷和负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第10页EXIT电镀设备的工作特点是：（1）工作方式是长期连续工作的。（2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。（3）容量较大，功率因数较低。电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。电镀设备2．电焊和电镀设备2．1．1工厂常用用电设备2.1工厂的电力负荷和负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第11页EXIT3．电热设备电热设备的工作特点是：（1）工作方式为长期连续工作方式。（2）电热装置一般属二级或三级负荷。（3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。电阻加热炉电弧炉感应炉其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理红外线加热、微波加热和等离子加热等2．1．1工厂常用用电设备2.1工厂的电力负荷和负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第12页EXIT4．照明设备白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。照明设备的工作特点：（1）工作方式属长期连续工作方式。（2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的灯具功率因数均较低。（3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。（4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。2．1．1工厂常用用电设备2.1工厂的电力负荷和负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第13页EXIT5．工厂用电负荷的分类2.1工厂的电力负荷和负荷曲线序号车间用电设备负荷级别1金属加工车间价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床一级价格贵，作用大，数量多的数控机床二级2铸造车间冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机三级3热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵二级4锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机二级5电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线二级6模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机二级7层压制品车间压塑机及供热锅炉二级8线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备二级9空压站单台60m3/min以上空压机二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵二级离心式压缩机润滑油泵一级表2－1小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第14页EXIT工厂用电设备的工作制长期连续工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第15页EXIT%1000tttN（2－1）起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示负荷持续率（或称暂载率）ε。式中——工作时间；——停歇时间。t0t工厂用电设备的工作制第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第16页EXIT同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。对起重电动机应统一换算到ε=25%，换算公式为：25252NNNePPP（2－2）式中——（换算前）设备铬牌额定功率；——换算后设备容量；——设备铬牌暂载率。NPePN工厂用电设备的工作制252NeNNNPPP第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第17页EXIT对电焊机设备，应统一换算到ε=100%，换算公式为：NNNNeSPPcos（2-3）式中：——设备铬牌额定容量；——设备铬牌功率因数。NSNcos工厂用电设备的工作制第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第18页EXIT（2）电焊机的设备容量电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，所以2台电焊机的设备容量：%100解：（1）金属切削机床的设备容量金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20台金属切削机床的总容量为：例2.1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10.5kW-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA，,），车间有吊车1台11kW，），试计算此车间的设备容量。%65N5.0cosN%25NeiePP1kW142585.785.104NNNeSPcos22kW1.165.065.0202第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第19页EXIT（3）吊车的设备容量吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，所以1台吊车的容量为：(4)车间的设备总容量为：%25kW11253NNNePPPkW169111.16142eP第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第20页EXIT负荷曲线负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。按负荷对象分工厂的的负荷曲线车间的的负荷曲线某台设备的负荷曲线按负荷的功率性质分有功负荷曲线无功负荷曲线按表示的时间分年的负荷曲线月的负荷曲线日的负荷曲线工作班的负荷曲线按绘制方式分依点连成的负荷曲线梯形的负荷曲线分类第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第21页EXIT图2.1日有功负荷曲线a)依点连成的负荷曲线b)梯形负荷曲线负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第22页EXIT1．负荷曲线的绘制负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kvar）。年负荷持续时间曲线如图2.2a，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。年每日最大负荷曲线如图2.2b，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。图2.2年负荷曲线a)年负荷持续时间曲线b)年每日最大负荷曲线负荷曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第23页EXIT年负荷曲线根据典型夏日和冬日负荷曲线按负荷大小依次排列绘制北方：冬日200天，夏日165天南方：冬日165天，夏日200天图2-2年负荷持续时间曲线第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第24页EXIT年负荷持续时间曲线上的最大负荷就是年最大负荷Pmax，指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）３０分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为３０分钟最大负荷P30。它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。年最大负荷利用小时Tmax是假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同，如图2.3a所示。因此maxmaxPWTa（2-4）式中Wa——负荷全年实际耗用电能。Tmax是一个反映工厂负荷特征的重要参数一班制工厂Tmax=1800~3000h两班制工厂Tmax=3500~4800h三班制工厂Tmax=5000~7000h。2．与负荷曲线有关的参数(1)年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时Tmax第2章电力负荷及其计算工厂供配电技术第2章第25页EXIT2．与负荷曲线有关的参数(1)年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时Tmax图2.3年最大负荷和年平均负荷a)年最大负荷和年最大负荷利用小时b)年平均负荷负荷曲线阴影部分即为全年实际消耗的电能第2章电力负荷及其计算工厂供配电