用电管理二 用电负荷管理

第二章用电负荷管理§2-1电力负荷分类及其一般特性一．电力负荷概念：1．电力负荷：指发电厂或电力系统在某一时刻所承担的某一范围耗电设备所消耗电功率的总和，单位用kw表示。2．分类：（1）用电负荷：电能用户的用电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和称为用电负荷。（2）线损负荷：电能在传输到用户的过程中，在输配电网中产生的功率和电能损失，与这种损失相对应的发电功率称为线损负荷。（3）供电负荷：用电负荷加上同一时刻的线损负荷，即发电厂对外供电时所承担的全部负荷。（4）厂用电负荷：电厂在发电过程中要耗用一部分功率和电能，这些厂用电设备消耗的电功率，称为厂用电负荷。（5）发电负荷：电网对外担负的供电负荷，加上同一时刻各发电厂的用电负荷，构成电网的全部生产负荷。二．用电负荷分类：1．通用分类（八类）（1）农、林、牧、园、水利业。约占总用电负荷的7％左右。（2）工业。约占总用电负荷的80％左右，（3）地质普查和勘探业。此类负荷用电较少，仅占注用电负荷的0.07％左右（4）建筑业。此类负荷用电较少，约占总用电负荷的0.76％左右。（5）交通运输、邮电通信业。约占总用电负荷的1.7％左右。（6）商业、公共饮食业、物资供应和仓储业。约占总用电负荷的1.2％左右。（7）其他事业单位。约占总用电负荷的3.1％左右。（8）城乡居民生活用电。约占总用电负荷的6.2％左右。2．根据国民经济各个时期的政策和季节的要求分类（1）优先保证供电的重点负荷;（2）一般性供电的非重点负荷;（3）可以暂时限电或停电的负荷.3．根据对供电可靠性的要求不同分类：（1）第—类负荷：中断供电时将造成人身伤亡或政治、军事、经济的重大损失。如：发生重大设备损坏，产生大量废品，引起混乱，重要交通枢纽受阻，广播、通信受阻，城市水源中断，环境严重污染等。（2）第二类负荷：中断供电时将造成严重减产、停工，局部地区交通阻塞，大部分城市居民的正常生活秩序被打乱等。（3）第三类负荷：除第一、二类负荷之外的一般负荷，短时停电造成的损失不大。三．用电负荷构成：1、定义：即是对一定范围(一个地区、—个部门、一个企业、一个车间等)用电负荷组成的种类、比重及其相互之间关系的总体表述，称用电负荷构成，简称“用电构成”。2、发达国家各自的能源结构及用电构成情况3、我国1952～1983年期间用电负荷构成工业发达国家，工业用电的比重并不大，而相应的生活、商业用电比重却比较高。四．用电负荷特性1．负荷曲线负荷曲线是反映负荷随时间变化规律的曲线。它以横坐标表示时间，以纵坐标表示负荷的绝对值。电力负荷曲线表示出用电户在某一段时间内，电力、电量的使用情况。曲线所包含的面积，代表一段时间内用户的用电量。常见的电力负荷曲线有以下几种：（1）日负荷曲线。以全日小时数为横坐标，以负荷值为纵坐标绘制而成的曲线。（2）日平均负荷曲线。以考核的天数为横坐标，以每天的平均负荷为纵坐标而绘制的负荷曲线（3）负荷持续曲线：某一时间段内，负荷大小和持续时间的关系。主要作用：掌握某负荷值的持续小时数（4）年负荷曲线：以全年的时间为横坐标，以考核时间段的负荷为纵坐标绘制而成的曲线。有功功率日负荷曲线年负荷曲线年持续负荷曲线年最大负荷曲线年持续负荷曲线2．负荷率：规定时间内的平均负荷与最大负荷之比的百分数：目的：衡量在规定时间内负荷变动的情况，以及考核电气设备利用的程度。企业日负荷率的最低指标值：连续工作制：0.95三班制：0.85二班制：0.6一班制：0.3（1）工业用电负荷待性：与行业特点、季节因素，有联系。①年负荷变化：一般是比较稳定的。但不同地区、不同行业也有一些显著差别。②季负荷变化：一股是季初较低，季末较高。③月负荷变化：一般是上旬较低，中旬较高。在生产任务饱满的工矿企业，往往是下旬负荷高于中旬。而生产任务不足的企业，有时中旬用电较多，月底下降。④日负荷变化：日负荷变化起伏最大。一般一天内会出现早高蜂、午高蜂和晚高蜂三个高蜂，中午和午夜后两个低谷。（2）农、林、牧、渔、水利业用电负荷待性：①受季节影响较大：②受气候影响较大：③用电负荷不稳定。④农副加工用电季节性影响同样明显。（3）城乡居民生活用电负荷特性。①在一日内变化大。②季节变化对居民用电负荷的影响大。§2－2用电负荷计算一．计算负荷概念：1．计算负荷：通常按发热条件选择供电系统元件而需要计算的负荷功率或负荷电流，称为计算负荷。2．计算步骤：应从计算用电设备开始，然后进行车间变电所(变压器)、高压供电线路及总降压变电所(或配电所)等的负荷计算。3、意义：计算负荷确定得是否合理，直接关系到供电系统中各组成元件的选择是否合理。若计算负荷确定过大，将造成投资和有色金属的浪费；而确定过小，又将使供电设备和导线在运行中发生过热问题，引起绝缘过早老化，甚至发生烧毁事故，给国家造成更大损失，因此计算负荷的确定是—项重要而又严谨的工作。4．用电设备分类：（1）长时工作制用电设备，是指使用时间较长或连续工作的用电设备。如：多种泵类、通风机、压缩机、输送带、机床、电弧炉、电阻炉、电解设备和某些照明装置等等。（2）短时工作制用电设备，是指工作时间甚短而停歇时间相当长的用电设备。如：金屑切削机床辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装置等）的驱动电动机、启闭水闸的电动机（3）反复短时工作制用电设备，是指时而工作，时而停歇，如此反复运行的用电设备。如：吊车用电动机、电焊用变压器等。对于第三类反复短时工作制用电设备，为表征其反复短时的特点，通常用暂载率来描述它，即反复短时工作制用电设备的工作周期，是以10min为计算依据。吊车电动机标准暂载率为15％、25％、40％、60％四种；电焊设备标准暂载率为20％、40％、50％、100％四种。5．设备容量确定：设备容量一般是指用电设备的额定输出功率，用或表示。对一般电动机来说，是指铭牌容量，其确定方法如下：(1)一般用电设备容量：它包括长时、短时工作制用电设备及照明设备。其设备容量是指该设备上标明的额定输出功率。(2)反复短时工作制用电设备容量：①反复短时工作制电动机容量的确定。其设备容量是指暂载率为ε＝25％时的额定容量。如ε值不为25％，则可按下式进行换算，使其变为25％时的额定容量例：有一台10t桥式吊车，额定功率为40kW(＝40％)，试求该设备的设备容量Pn。解：②电焊变压器容量的确定。其设备容量Pn是指ε＝100％时的额定容量。当ε≠100％时应进行换算。换算公式为：或（为与相对应的功率因数）coscos''100nnnnnSSP6．几个概念说明（1）班平均负荷：是指一个工作班内的平均负荷，即将一个工作班内8h分别测得的负荷值相加，再除以8即可求得。班平均负荷的四种物理量分别是。工作班可能有两班或三班，其中最大负荷班内的平均负荷，则称为最大负荷班的平均负荷。（2）半小时最大负荷：是指在一个最大负荷班内以0.5h间隔来计算电气负荷平均值，找出其中某个最大的0.5h平均负荷值，则此值称为半小时最大负荷。通常用此值作计算负荷，故又称计算负荷。按温升选择电气元件时通常采用半小时最大负荷作为计算负荷。计算负荷的四个量分别为（3）尖峰负荷：是指用电设备(或用电设备组)可能通过的最大瞬时负荷，一般用Imax表示．它是为计算线路电压损失和选择继电保护装置的依据。二．确定计算负荷方法：(一)需要系数法确定计算负荷：1．单个用电设备的计算负荷：对一般单台电动机来说．铭牌额定功率即为计算负荷。对单个白炽灯、电热炉、电炉等，设备标称容量即为计算负荷。对单台反复短时工作制的用电设备，若吊车电动机的暂载率不是25％，电焊变压器的暂载率不是100％，则都应下面的公式换算，换算后得到的设备容量(也称额定持续功率)，即为计算负荷。2．成组用电设备的计算负荷：(1)公式：K0——同时系数，表示在最大负荷时某组工作着的用电设备容量与接于线路中该组全部用电设备总容量的比值；Kf——负荷系数．表示在最大负荷时某组工作着的用电设备实际所需的功率与其设备总容量的比值；——用电设备效率；——线路效率；——接于线路中一组用电设备的总容量（总功率），kW。(2)注意事项：–首先必须确定设备容量，即–需要系数法适用于确定设备台数多，而单台设备容量差别不大的用电设备组的计算负荷。如用电设备台数不多，且单台设备容量差别又很大时，则应采用二项式系数法。–需要系数可查表（通过实测统计得到的）–若设备台数较少，一般均取给定范围值的上限值(3)、例题：3．多组用电设备的计算负荷：(1)、公式同时使用系数：Kop、Koq：各组需用系数不同各组最大负荷出现的时间不同3．多组用电设备的计算负荷：(2)、注意(3)．例题：例：某厂机修车间低压配电装置对机床、长时间工作制的水泵和通风机以及卷扬机等三组负荷供电，见图2－4。已知机床组有5kW电动机4台，10kW电动机3台；水泵和通风机组有l0kw电动机5台；卷扬运输机组有7kw电动机4台，试确定机修车间的计算负荷。（二）二项式系数法确定1．适用范围：需要系数法：台数多，设备容量差别不大；二项式系数法：台数少，设备容量差别大，其中n台大功率设备对电力负荷变化影响很大；2、二项式系数法基本公式：b和c：二项式系数；：用电设备组的设备容量；：其中n台最大容量设备的总容量；3.计算：（1）用电设备组的计算负荷：（2）多组用电设备的计算负荷：注意：表示各组有功附加负荷中的最大值。例：某机修车间380V线路中，接有冷加工机床电动机20台．共50kW(其中较大功率电动机7kW1台。4.5kw2台，2.8kw7台)；通风机2台，共5.6kw；电阻炉1台，2kW。试用二项式系数法确定线路上的计算负荷。(三)、工厂企业总计算负荷确定：1．按全厂需要系数法计算：将全厂用电设备的总设备容量（不计备用设备容量）乘以一个全厂需要系数，就得出全厂的计算负荷，即：各类工厂的需要系数可由有关设计单位根据调查统计的资料，或参考有关设计手册而确定。工厂需要系数的高低，不仅与用电设备的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与工厂的生产性质、工艺特点、生产班制等因素有关，所以此法计算比较租略。2．逐级相加计算法计算工厂总负荷：1）先确定各用电设备的计算负荷，然后计算车间干线和车间变电所低压母线1处的计算负荷，包括电力照明；2）车间变电历低压侧总计算负荷，加上车间变电所变压器2处的损耗功率，得到车间变电历高压侧3处的计算负荷；3）所有车间变电所高压侧的计算负荷，加上厂区高压配电线4的损耗功率，就得到工厂总降压变电所低压侧5处的计算负荷；4）工厂总降压变电所低压侧的计算负荷，加上主变压器6的损耗功率，便得到总降压变电所高压侧7处的计算负荷，即为全厂进线处的总计算负荷。相关计算：1）变压器功率损耗计算：①变压器的有功损耗：②变压器的无功损耗：2）电力线路功率损耗计算：3．接单耗确定计算负荷：§2－4负荷预测一．概念：1．定义：在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策、自然条件与社会影响的条件下，研究或利用一套系统地处理过去与未来负荷的数学方法，在满足一定精度要求的意义下，确定未来某特定时刻的负荷数值，称为负荷预测。2．核心问题：预测的技术方法（即预测数学模型）3．意义：（1）及时掌握负荷的发展趋势（2）搞好电网的安全，经济可靠运行（3）安排好系统的运行方式和计划检修（4）正确贯彻、执行国家各个时期的方针政策，适应各个时期经济发展和社会进步对电力的要求。二．负荷预测的种类1．按时间分：长期：10年以上，以年为单位，用于发展规划中期：5年左右，以年为单位，用于电力设备建设短期：1年以内，1天以上，以月、周、天或小时为单位，用于制定运行计划、检修计划超短期：1h或0.5h、10min，用于确定电网的运行方式、备用容量，或电力市场的需要2．按行业分：3．按负荷特性分：如最高负荷等三．负荷预测的特点：1．不准确性2．条件性3．时间性4．多方案性四．负荷预测的方法：（一）传统的方法：1．单耗法：用电单耗法一般用于年度计划或近期需用电量预测2．经验统计法：（1）简单平均数法：这