第2章电力负荷计算

第2章电力负荷计算第2章电力负荷计算•2.1负荷计算的内容和目的•2.2电力负荷与计算负荷•2.3计算负荷的实用计算方法•2.4单相负荷计算•2.5尖峰电流计算•2.6功率损耗与电能损耗计算•2.7全厂负荷计算2.1负荷计算的内容和目的一、算出计算负荷合理选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号。二、算出尖峰电流用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件。三、算出平均负荷用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功功率补偿装置。2.2电力负荷与计算负荷一、电力负荷•工厂的用电设备种类多，数量大，工况复杂•工厂中的常见设备（1）长期工作制负荷长时间连续工作。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等（2）短时工作制负荷工作时间短、停歇时间长的用电设备。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等（3）反复短时工作制负荷时而工作、时而停歇、反复运行的设备。如起重机、电梯、电焊机等用电设备的分类在电力系统中，用电设备需用的电功率称之为电力负荷，简称负荷或功率。分为有功功率、无功功率和视在功率三种工厂的基本原始资料:用电设备安装容量(工艺部门提供的)•定义：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷称之为“计算负荷”•规定取30分钟平均最大负荷作为该用户的“计算负荷”•计算负荷分为有功计算负荷（Ｐ30）、无功计算负荷（Q30）、视在计算负荷（S30）二、计算负荷（3）最大负荷：全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。•最大班是指一年内最大负荷月份内至少出现2-3次的最大负荷工作班（2）为什么取“30分钟”？几点说明：（1）是一个“假想负荷”三、负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形，反映了用户用电的特点和规律。（一）日负荷曲线负荷在一昼夜间（0~24h）变化情况。（a）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线（c）年负荷持续时间曲线T1=200t1+165t2（二）年负荷曲线年运行负荷曲线年持续负荷曲线年负荷持续时间曲线的绘制（三）同类型的工厂（或车间）的负荷曲线形状大致相同负荷曲线可直观地反映出用户用电的特点和规律。四、负荷曲线的有关物理量1、年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷Pmax（2）年最大负荷利用小时TmaxmaxmaxaWTP工厂类别年最大负荷利用小时数（h）有功负荷无功负荷重型机械制造厂37704840机床厂43454750工具厂41404960滚珠轴承厂53006130起动运输设备厂33003880汽车拖拉机厂49605240农业机械制造厂53304220仪器制造厂30803180汽车修理厂43703200车辆修理厂35603660电器工厂42806420金属加工厂435558802、平均负荷Pav平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。年平均负荷Pav,如图所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，则：aavWPt8760aavWP3、负荷系数KL负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即有时也用α表示有功负荷系数，用β表示无功负荷系数。一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82注意：对单个用电设备或用电设备组，有：NLPPKmaxavaLPKPmaxavrLQKQ负荷计算目前常用的方法有需用系数法和二项式法。2.3计算负荷的实用计算方法估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。3、反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。一、设备容量的确定设备容量就是所有设备的铭牌额定功率sNPP2、短期工作制的用电设备1、长期工作制的用电设备100%100%cosNsNNNNPPSNPNSNcosN2）电焊机和电焊装置组要求统一换算到时的功率，即：式中，为电焊机额定有功功率；为额定视在功率；为额定负荷持续率；为额定功率因数。1）起重机（吊车电动机）要求统一换算到时的功率，即：25%25%2NsNNNPPPcossNNPS（一）电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率，即：特殊：sNPP（二）照明设备①不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。/1000sPS③照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：1.2sNPP1.1sNPP②用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。荧光灯高压水银灯、金属卤化物灯1、（单个）用电设备组的计算负荷jsxsPKP二、按需用系数法确定计算负荷KLKNWLLxNWLKKK形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指它的输出容量，它与输入容量之间有一个平均效率；用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入线路平均效率；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入同时系数。需用系数2、多个用电设备组的计算负荷同时系数11()mmjspjsipxiciiiPKPKKPPK11(tan)mmjsqjsiqxiciiiiQKQKKP22jsjsjsSPQ3jsjsNSIU无功计算负荷视在计算负荷tanjsjsQP22cosjsjsjsjsPSPQ3、例题(例2-6、2-7P22)•已知：一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。（设同时系数K∑p、K∑q均为0.9）。•试求计算负荷解查表可得冷加工电动机：Kx1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73Pc1=Kx1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar通风机：Kx2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kx2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0车间计算负荷：AUSIkVAQPSkQKQkWPKPNccccciciqcicipc94.3138.0302.21302.219.165.12var9.16)044.13.17(9.05.12)292.110(9.022223131•需要系数法适用于设备台数较多、总容量足够大、没有特大型用电设备•设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线三、按二项式法确定计算负荷（1）基本负荷值：用电设备组的平均最大负荷值（2）附加功率值：考虑数台大容量用电设备对总计算负荷的影响二项式法1（单个）用电设备组的计算负荷jssxPbPcPtanjsjsQP22jsjsjsSPQ3jsjsNSIU•各组用电设备的最大负荷不可能同时出现的因素。在计算时只取各组用电设备的附加负荷的最大值计入总计算负荷max1()()mjssixiPbPcPmaxmax1(tan)()tanmjssixiQbPcP1()msiibP—各设备组有功平均负荷的总和1(tan)msiibP—各设备组无功平均负荷的总和max)(xPc—各设备组有功附加负荷的最大值maxtan——对应的设备组功率因数角正切值。max)(xPc2、多个用电设备组的计算负荷3、例题（例2-8P26）•已知：一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。（设同时系数K∑p、K∑q均为0.9）。•试求计算负荷解：查表得0.14,0.4,5,cos0.5,tan1.73bcx501.22254.4cPKW0.1454.40.427.518.616jscxPbPcPKW57.52422.527.5xPPKWtan18.6161.7332.21jsjsQPKVar222218.61632.2137.2jsjsjsSPQKVA37.256.52330.38jsjsnSIAU四、计算负荷的估算法1、单位产品耗电量法若已知某车间或企业的年产量m和每一产品的单位耗电量，则企业全年电能W为：有功计算负荷为：WmmaxcWPT年最大负荷利用小时数产品名称单位单位产品耗电量（kW·h）有色金属铸造t600～1000铸铁件t300锻铁件t30～80拖拉机台5000～8000汽车辆1500～2500轴承套1～4并联电容器kvar3电表只7变压器kVA2.5电动机kW14量具、刃具t6300～8500工作母机t1000重型机床t1600若已知车间生产面积S和负荷密度指标ρ，则车间平均负荷为:Pjs=ρS车间类别负荷估算法（kW·m2）铸钢车间（不包括电弧炉）0.055～0.06焊接车间0.04铸铁车间0.06金工车间0.1木工车间0.66煤气站0.09～0.13锅炉房0.15～0.2压缩空气站0.15～0.22、单位面积负荷密度法2.4单相负荷计算•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。（一）单相设备接于相电压时的负荷计算max3NNPP（二）单相设备接于同一线电压时的负荷计算（1）只有一相时1.5()0.1530.15abbcbcabNabbcabPPPPPPPPNNPP3（2）在各线负荷中选择较大的两项（三）单相设备既接于线电压又接于相电压时的负荷计算（1）将接于线电压单相负荷换算为接于相电压上的单相负荷BCCBCCAACACBCCBCCAACACABBABBCABCBABBABBCABCBCAACAABAABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPABPBAPCA—接于AB，BA，CA相间有功负荷PA，PB，PC—换算为A，B，C相间的有功负荷QA，QB，QC—换算为A，B，C相间的无功负荷max30303PPmax30303QQ（2）再将各相负荷相加，选出最大相负荷，取三倍即为等效三相负荷功率换算系数负荷功率因数0.350.40.50.60.650.70.80.91.0pAB-A、pBC-B、pCA-C1.271.171.00.890.840.80.720.640.5pAB-B、pBC-C、pCA-A-0.27-0.1700.110.160.20.280.360.5qAB-A、qBC-B、qCA-C1.050.860.580.380.30.220.09-0.05-0.29qAB-B、qBC-C、qCA-A1.631.441.160.960.880.80.670.530.29例题（例2-10P28）某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW（ε=100%）3台接于AB相，20kW（ε=100%）2台接于BC相，46kW（ε=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。解:1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷查表得Kx=0.7，cosφ=1，tgφ=0，因此只要计算有功计算负荷A相PcA1=KxPeA=0.7×20×2=28kWB相PcB1=KxPeB=