电力负荷计算方法

EXIT第二章电力负荷及其计算2.1电力负荷和负荷曲线2.2负荷统计、计算的方法2.3企业负荷的确定与变压器的选择2.4功率补偿技术EXIT2.1电力负荷和负荷曲线2.1.1负荷的基本概念2.1.2用电设备的额定容量2.1.3负荷曲线的绘制和用途EXIT2.1.1负荷的基本概念学习内容：1.什么是负荷？2.为什么负荷计算？3.电力负荷的类型4.负荷等级及供电要求EXIT“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。1.什么是负荷？EXIT供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）继电保护整定选择仪表量程安排供电方案及系统运行方式2.为什么要进行负荷计算？EXIT①按用途可分为：照明负荷和动力负荷②按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）③电力负荷（设备）按工作制的分类长期连续工作制短时工作制这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。断续周期工作制3.电力负荷的类型动力设备就是那些为其他设备提供动力的设备EXIT工厂的电力负荷，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的程度分为三级。1）一级负荷中断供电将造成人身伤亡者；或政治、经济上将造成重大损失者。在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电时将发生中毒、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。4.负荷等级及供电要求EXIT2）二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，3）三级负荷三级负荷为一般的电力负荷.负荷供电要求1）一级负荷对供电电源的要求要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。EXIT常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。2）二级负荷对供电电源的要求要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。3）三级负荷对供电电源的要求对供电电源无特殊要求EXIT学习内容：1.设备容量的定义2.为什么要换算设备容量？3.设备容量换算方法2.1.2用电设备的额定容量EXIT设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示。注意：设备容量与设备额定功率的概念及不同点1设备容量的定义EXIT目的：负荷统计计算；困难：设备种类不同；设备工作制不同；2为什么要换算设备容量？EXIT①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。3工厂常用用电设备类型EXIT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EXIT电焊和电镀设备电焊设备电焊机的工作特点是：（1）工作方式呈一定的周期性，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。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EXIT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）电力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EXIT照明设备常用照明设备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。EXIT4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反复短时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。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。导体还未达到其稳定温升就开始冷却，在停歇时间内足以将温度降至通电前的温度，如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。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。如起重机、电焊机、电梯等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负荷持续率工作时间停歇时间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。2121PP率的换算公式为不同负荷持续率下，功断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系EXIT5设备容量的确定1.长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即Pe=PN2.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。EXIT对起重电动机应统一换算到ε=25%，换算公式NNNNePPP225（3－2）起重电动机换算后设备容量（换算前）设备铬牌额定功率设备铬牌暂载率EXIT对电焊机设备，应统一换算到ε=100%，换算公式为：NNNNeSPPcos（3-3）电焊机设备设备铬牌额定容量设备铬牌功率因数EXIT(3)照明设备的设备容量白炽灯、卤钨灯设备容量就是灯泡上标出的额定功率。荧光灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.2～1.3倍。高压汞灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍；自镇式高压汞灯设备容量与灯泡额定功率相等。EXIT高压钠灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍。金属卤化物灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍。EXIT2.1.3负荷曲线绘制与用途1什么是负荷曲线？电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学手段：可用来预测负荷变化趋势。2负荷曲线用途确定系统运行方式安排供电计划安排设备检修计划EXIT（1）按负荷性质分有功负荷曲线无功负荷曲线（2)按负荷变动的时间分日负荷曲线(24h)年负荷曲线（8760h〕3负荷分类EXIT4、日负荷曲线的绘制24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变。绘制的方法（1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。EXIT（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。EXIT日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）。日有功负荷曲线依点连成的负荷曲线梯形负荷曲线EXIT年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。年持续负荷曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。5年负荷曲线EXIT年负荷曲线年负荷持续时间曲线，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，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。EXIT年最大负荷Pmax年负荷持续时间曲线上的最大负荷，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。通常用Pmax、Qmax和Smax分别表示年有功、无功和视在最大功率，因此，年最大负荷也就是半小时最大负荷P30年最大负荷利用小时Tmax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。6负荷曲线特征量EXIT最大负荷利用小时为Tmax的大小表明了工厂消耗电能是否均匀。最大负荷利用小时越大，则负荷越平稳。Tmax一般与工厂类型及生产班制有较大的关系，例如，一班制工厂Tmax=1800～2500h,两班制工厂Tmax=3500～4500h,三班制工厂Tmax=5000～7000h。PmaxWaTmaxEXIT平均负荷Pav和年平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率tWPtav年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。8760aavWPEXITEXIT负荷系数:负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pav,与其最大负荷Pmax的比值，即EXIT2.2三相用电设备组计算负荷的确定2.2.1概述计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。EXIT在工厂供电系统设计过程中必须找出这些用电设备的等效负荷。所谓等效，是指这些用电设备在实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，产生的最大温升与等效负荷产生的最高温升相等。按照等效负荷，从满足发热的条件来选择用电设备，用以计算的负荷功率或负荷电流称为“计算负荷”。EXIT在设计计算中，通常将“半小时最大负荷”作为计算负荷，用Pc(Qc、Sc或Ic)表示。计算负荷、年最大负荷、30min平均最大负荷三者之间的关系为Pc=P30=PmaxQc=Q30=QmaxSc=S30=SmaxEXIT2.2.1概述负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。PC----负荷的有功计算负荷QC----负荷的无功计算负荷SC---负荷的视在计算负荷IC----负荷的计算电流EXIT需要系数法二项式系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的设备工作时对负荷影响的附加功率，一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。负荷计算方法负荷计算统计方法EXIT按需要系数法进行负荷计算的基本过程是：1、先确定计算范围(如某低压干线上的所有设备)，2、然后将不同工作制下的用电设备的额定功率PN换算到同一工作制下，经换算后的额定功率也称为设备容量Pe。3、再将工艺性质相同的并有相近需要系数的用电设备合并成组，考虑到需要系数，算出每一组用电设备的计算负荷，4、最后汇总各级计算负荷得到总的计算负荷。EXIT由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数，用Kd表示。需要系数KdEXIT2.2.2需要系数法需要系数法edcPKPeiePP需要系数用电设备组所有设备容量之和每组用电设备的设备容量EXIT需要系数法—需要系数niidcPKP11eWLdKKK需要系数同时系数K∑：并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用负荷系数KL：并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行电气设备的平均效率ηe：电气设备额定功率与输入功率不一定相等线路的平均