2电力负荷计算

内容提要：本章介绍计算负荷的意义及计算目的，介绍几种确定计算负荷的系数，介绍计算负荷的方法等。第二章工厂的电力负荷及其计算重点：计算负荷的确定难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。第一节工厂的电力负荷与负荷曲线一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求二.工厂用电设备的工作制三.负荷曲线及有关物理量一、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.负荷计算内容4.电力负荷的类型“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？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？所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的基础。工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷（安装容量）：在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，应首先计算出全部设备的实际负荷。3.负荷计算的主要内容（1）求计算负荷：即正常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。（选择设备）（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。（校验设备）（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等。（节能措施）①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4.电力负荷的类型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。1、工厂常用用电设备类型二、工厂用电设备的工作制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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。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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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。2、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。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。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%100%1000tttTt（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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例如某设备在时ε1的设备容量为P1,那么该设备在ε2时的设备容量P2为多少呢?这就需要进行“等效”换算,即按同一周期内相同发热条件来进行换算。三、负荷曲线绘制及有关物理量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（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)（冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线）年负荷曲线（8760h）月负荷曲线（3）按负荷对象分工厂的负荷曲线车间的负荷曲线某类设备的负荷曲线3、负荷曲线分类4、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。(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。意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。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年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年负荷持续时间曲线。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。年负荷持续时间曲线的绘制，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。需借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。5、年负荷曲线：代表用户全年（8760h)内用电负荷变化规律（又称年每日最大负荷曲线）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。这种曲线的负荷从大到小依次排列专用来确定经济运行方式用的图2-2年负荷持续时间曲线的绘制a)夏日负荷曲线b)冬日负荷曲线c)年负荷持续时间曲线绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐标最大值为8760h）年最大负荷Pmax也称为半小时最大负荷P30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。(不是偶然出现，一年至少2-3次）年最大负荷利用小时Tmax（假想时间）(用电负荷均衡性标志，越大越好)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、与负荷曲线及其计算的物理量一班制工厂Tmax约为1800～3000h，两班制工厂Tmax约为3500～4800h,三班制工厂Tmax约为5000～7000h，居民用户Tmax约为1200～2800h。maxmaxPWTa它与工厂的生产班制有关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Wa表示全年实际消耗的电能时间t内消耗的电能为Wt负荷系数:又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数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对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率P和设备额定容量PN之比值，即它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。第二节三相用电设备组计算负荷的确定计算负荷(calculatedload)，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---等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应相等。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Pmax）作为计算负荷。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。P30----负荷的有功计算负荷(单位kW)Q30----负荷的无功计算负荷(单位kvar)S30----负荷的视在计算负荷(单位kVA)I30----负荷的计算电流(单位A)负荷计算统计方法一、估算法确定计算负荷1.单位产品耗电量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。工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、二项式法等负荷计算方法。已知某车间或企业的年产量A和每一产品的单位耗电量a,则企业全年电能Wa为：Wa=a·A有功计算负荷为：max30TWPa需要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、按需要系数法确定计算负荷2.车间生产面积负荷密度法已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标ρ（kW/m2）时，车间平均负荷为：Pav=ρ·S负荷密度指标查表，S表示车间面积。(一)基本公式用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，如下图所示。用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量PN之和，即Pe＝ΣPN。而设备的额定容量PN是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为30LeeWLKKPP需要系数法—需要系数1eWLKK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注：工程实际中，很难通过Kd的表达式来求得需要系数，一般都是通过查表求得其经验值线路的平均效率ηW1：考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同dK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Kd需要系数法需要系数法edPKP30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nieidPKP130表1各用电设备组的需要系数Kd及功率因数用电设备组名称需要系数Kd二项式系数最大容量设备台数功率因数ab小批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床0.16～0.20.18～.250.25～0.30.3～0.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通风机、水泵、空压机0.7～0.80.650.2550.80.75非联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械0.5～0.60.65～0.70.40.60.20.2550.750.750.880.88锅炉房和机加、机修、装