第2章 负荷计算.ppt概要

第二章负荷计算与功率因数补偿2为一个企业或用电户供电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量变压器等问题，这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线，以及继电器保护的整定等提供技术参数。3负荷的统计与计算方法企业负荷的确定与变电站变压器的选择功率因数补偿学习目的学会对供电系统负荷的分类与计算，掌握供电系统能耗的基本知识，初步掌握企业负荷计算方法并选择经济合理的变压器。计算功率因数补偿。本章重点介绍4工矿企业供电系统的负荷是指用电设备（发电机、变压器、电动机等）所需用的功率。或者说是供电线路或供电设备中流过的功率或电流（包括用电设备消耗的功率和线路消耗的功率）如果负荷达到了电气设备额定容量就叫做满负荷或满载。什么是供电系统的负荷？不是指供电线路或设备的阻抗哇！5为一个企业或用电户供电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量变压器等问题，这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地选择变乐器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线，以及继电器保护的整定等提供技术参数。6第一节负荷曲线及参数什么是负荷曲线？表示电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。在直角坐标上，纵坐标表示电力负荷P、Q、S等，横坐标表示对应的时间，小时、日、月、年等。怎么表示？日有功负荷曲线PavPmaxPmixT/(h)P（kW）曲线纵坐标对应的是P、Q、S就是P、Q、S负荷曲线；曲线横坐标对应的是日、月、年就是日、月、年负荷曲线。负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间所耗用的电能。24P0dtWPt8一是可以利用负荷曲线来计算设备或电网的总消费电量；二是可以根据负荷的峰谷情况及供电部门的要求合理安排设备的工作时间，获得最佳用电效率。负荷曲线的作用是什么？0510152025303512345678910111213141516171819202122232425常规工业用电市镇用电机关团体用电不同用电负荷曲线图：24P0dtWPt9日负荷曲线表示一日24小时内负荷变化的情形。它是根据用电设备设备的有功功率表的读数每隔30min抄录一次而作出的。一、日有功负荷曲线导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3～4)τ（τ为发热时间常数）。截面在16mm2及以上的导体τ≥10min。因此，载流导体大约经30min后可达到稳定温升值。通过日负荷曲线我们可以得出最大负荷Pmax和平均负荷Pav。日有功负荷曲线对于不同性质的用户，负荷曲线是不同的。一般说来，负荷曲线的变化规律取决于负荷的性质、企业生产发展情况及作息制度、用电地区的地理位置、当地气候条件和人民生活习惯等。三班制连续生产的重工业，例如钢铁工业。一班制生产的轻工业，如食品工业。市政生活。12不同企业日负荷曲线从负荷曲线上，可以直观地了解负荷变化的情况，掌握它的变化规律，对企业的生产计划、负荷调整有重要意义。24d0dWPt24dav01d2424WPPt13它不是读功率表绘制，而是近似地根据一年中具有代表性的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线进行绘制。当一个企业的年负荷曲线确定后，则年负荷曲线与时间轴所围成的面积就是该企业的年消费电能量，即：87600dWPt二、年负荷曲线14t三、年每日最大负荷曲线该曲线按全年每日的最大负荷(一般取为每日最大负荷的半小时平均值)绘制的。这种负荷曲线，可确定拥有多台电力变压器的企业在一年内何时投入几台变压器运行，即经济运行方式，以降低电能损耗，提高供电系统的经济效益。年最大负荷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。表示为：又称为最大半小时负荷。表示为：四、有关负荷计算的几个物理量(一)年最大负荷和年最大负荷利用小时maxPmaxQmaxS30PPavPmix30P16年最大负荷利用小时是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。87600dmaxmaxTP=APtmaxTmaxmaxATP全年消耗的电能年最大负荷年最大负荷利用小时是反映企业电力负荷是否均匀的一个重要指标。这一概念在计算电能损耗和电气设备选择中均要用到。18(二)平均负荷和负荷系数Pmix30P平均负荷是电力负荷在一定时间t内消耗功率的平均值，分别用符号表示。avPQavSavtavAPtavP19为了说明负荷曲线的起伏特性，引用了负荷系数lokavmax/lokPP也称负荷率，又叫负荷曲线填充系数，它是表征负荷变化规律的一个参数。值越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。从发挥整个供电系统的效能来说，应尽量设法使企业不平坦的负荷曲线“削峰填谷”。对用电设备来说，就是设备在最大负荷时的输出功率P与设备额定容量PN的比值，即N/lokPPloklok20需用系数是用电设备实际从电网吸收的最大负荷与该用电设备组的额定总容量的比值。即式中——用电设备组的额定总容量。(三)需用系数和利用系数maxN/dKPPdKNP将工艺性质相同的、并有相近系数的用电设备合并成组，叫“用电设备组”。什么是用电设备组？这些知识点很重要啊！21对各类型企业的负荷曲线进行观察发现，同一类型的用电设备组、车间或企业，其负荷曲线是大致相同的。这表明，对于同一用电设备组，其需用系数和利用系数的值是很接近的。我国工矿企业和设计研究部门经过长期的调查研究．并参考一些国外资料，已统计出一些用电设备组的典型需用系数Kd和利用系数数据，可供企业负荷计算时参考。利用系数是用电设备组实际从电网吸收负荷的平均值与该用电设备组额定容量的比值，即cavN/KPPcKcK25根据用电设备的安装容量，采用一定的计算方法得出的负荷，称为计算负荷。“计算负荷”持续运行所产生的热效应，与按实际变动负荷持续运行所产生的最大热效应相等。“计算负荷”是按发热条件选择设备时所使用的一个假定负荷。（四）计算负荷喂：什么是计算负荷？计算负荷的概念通常把一年内最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值，称为平均最大负荷，并作为按发热条件选择导线、电缆和电气设备的依据，它就是所要求的计算负荷。分别用Pca、Qca、Sca和Ica表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。计算负荷怎么定义的？计算负荷其他表示方式：ca30maxPP=PcaPmaxP27计算负荷是设计阶段经计算而得到的一个稳定负荷，它等效了实际变动负荷和最大半小时平均负荷。企业投产后，可以用从实际负荷曲线中得出来检验在作供电设计时所确定的各级计算负荷是否正确。caPmaxPmaxP计算负荷，实际上是用电设备组在最大负荷时向线路首端取用的电功率。caP28第二节负荷计算方法供电设计常采用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，其计算结果基本上符合实际，尤其对各用电设备容量相差较小且用电设备数量较多的用电设备组，因此，这种计算方法采用最广泛。二项系数法主要适用于各用电设备容量相差大的场合，如机械加工企业、煤矿井下综合机械化采煤工作面等。29设备容量不一定就是设备铭牌上所标定的额定容量。设备容量与设备的“工作制”有关，因此，当统计设备的安装容量时，不能将铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质将用电设备分组，再将不同负荷持续率下的额定功率换算为统一持续率下的功率，这就是设备容量。采用需要系数法确定计算负荷时，首先要知道设备的容量。一、设备容量的确定NP30用电设备铭牌上标出的功率(或称容量)称为用电设备的额定功率，该功率是指用电设备(如电动机)额定的输出功率。各用电设备，按其工作制分，有长期连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。因而，在计算负荷时，不能将其额定功率简单地直接相加，而需将不同工作制的用电设备额定功率换算成统一规定的工作制条件下的功率，称之为用电设备容量。NPNP工企业用电设备根据其工作的状况，可以分为三种工作制：(1)长期连续工作制这类设备能长期连续运行，而且运行时负荷比较稳定，如通风机、水泵、空压机、电热设备、照明设备、电镀设备、运输机、机床等。对长期工作制电气设备其设备容量有：NNPP即铭牌上的额定功率，就是设备容量。32(2)短时工作制设备工作时间较短，而间歇时间相对较长，如有些机床上的辅助电动机；如煤矿井下的排水泵等。对这类用电设备其设备容量也同样有NNPP注意：大容量、重要负荷等于铭牌的额定功率。小容量可忽略不计。（例如横梁升降、刀架快速移动装置等、水闸用电机等。）33(3)断续周期工作制设备工作具有周期性，时而工作、时而停歇、反复运行，如吊车用电动机、电焊设备、电梯等。通常这类设备的工作特点用负荷持续率来表征。负荷持续率是一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。0100100ttt工作时间％＝％工作时间＋停歇时间负荷持续率又称为暂载率负载持续率也叫暂载率，是指此设备能够满载工作时间的比率。比如常见的电焊机：标称容量10KVA，又标明负载持续率25％，说明此电焊机在10KVA负载下，只能在25％的时间内工作；也就是说，在100分钟内只能工作25分钟，否则就要过热烧毁；若电焊机标称容量10KVA，负载持续率100％，就说明此电焊机在10KVA负载下，能长时间连续工作。35断续周期工作制的设备容量的计算NP同一用电设备，在不同的负荷持续率工作时，其输出功率是不同的。因此，不同负荷持续率的额定容量(铭牌容量)必须换算为同一负荷持续率下的容量才能进行相加运算。36NNNNN100PPScos1、电焊机组电焊机的铭牌负荷持续率有50％、60％、75％和l00％四种。为了计算简便与查表求需用系数，一般要求统一换算到。因此，其设备容量为：100%37吊车电动机的铭牌负荷持续率有15％、25％、40％和50％四种。为了计算简便与查表求需用系数，一般要求统一换算到。因此，其设备容量为25%NNNN252PPP2、吊车电动机组【例2-1】有一电焊变压器，其铭牌上额定容量为SN=42kV.A，εN=60％，cosφ=0.62，试求其设备容量是多少？NNNN1000.6Scos420.6220.2(kW)1【解】【例2-2】某车间有一台吊车，设备名牌给出：额定功率PN=39.6kW，εN=4％，求其设备容量是多少？NNP2P239.60.450(kW)【解】401）单台连续工作制设备的计算负荷：对单台用电设备caNNPPP＝单台设备的计算负荷＝单台设备的设备容量如果给出电机效率，则：NcaPNMNP＝41电焊机：起重机：2）单台断续周期工作制设备的计算负荷：NNNPScosNN2PPPNNNcosPSφNSNcosφ为电炉变压器的视在容量，kVA；为电炉变压器的额定功率因数。式中3）电炉变压器的设备容量是指额定功率因数时的额定功率。434）照明设备的设备容量白炽灯及碘钨灯设备容量是指灯泡上标出的额定功率；高压水银灯及金属卤化物灯考虑镇流器损失后其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍；荧光灯考虑镇流器中的功率损失后其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍。5)单相负荷的设备容量当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，尽可能地使三相负荷对称。设计规程规定，在计算范围内单相用电设备的容量若不超过三相用电设备容量的20%时，可按三相平衡分配考虑。若单相用电设备总容量大于三相用电设备总容量的20%时，则设备容量应按3倍最大相负荷的原则进行换算。为连接于相电压上的最大负荷相的单相用电设备额定容量，kW。NNx3PPNxPNNx3PP根据负荷不同的接法，分以下两种情况：单相负荷接于相电压时单相负荷接于线电压时为连接于线电压上的最大负荷相的单相用电设备额定容量，kW。NxP46二、需要系数法对于用电户或一组用电设备，当在最大负荷运行时，所安装的所有用电设备(不包括备用)不可能全部同时运行，也不可能全部以额定负荷运行。再考虑线路