工厂的电力负荷及其计算

供配电系统第二章2019/8/3第二章工厂的电力负荷及其计算第一节工厂的电力负荷与负荷曲线第二节三相用电设备组计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定第四节工厂负荷计算及年耗电量的计算第五节尖峰电流的计算供配电系统第二章2019/8/3第一节工厂的电力负荷及负荷曲线在工业企业中，各类负荷的运行特点和重要性不一样，它们对供电的可靠性和电能品质的要求不同。为了合理地选择供电电源及设计供电系统，以适应不同的要求，我国将工业企业的电力负荷按其对可靠性要求的不同划分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。电力负荷:既可指用电设备或用电单位（用户），也可指用电设备或用户所耗用的电功率或电流。一、工厂电力负荷的分级及对供电的要求供配电系统第二章2019/8/3一级负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或在政治、经济上造成重大损失。因此一级负荷应要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电。涉及安全的一级负荷通常又叫做保安负荷。对保安负荷必须备有应急使用的可靠电源，以便当工作电源突然中断时，保证工厂安全停产。这种为安全停产而应急使用的电源称为保安电源。第一节工厂的电力负荷及负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及对供电的要求供配电系统第二章2019/8/3独立电源同时具备下列两个条件的发电厂、变电站的不同母线均属独立电源：（1）每段母线的电源来自不同的发电机；（2）母线段之间无联系，或虽有联系，但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。所谓独立电源点主要是强调几个独立电源来自不同的地点，并且当其中任一独立电源点因故障而停止供电时，不影响其他电源点继续供电。第一节工厂的电力负荷及负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及对供电的要求供配电系统第二章2019/8/3二级负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。它在工业企业内部占的比例最大。二级负荷应由两个回路供电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或母线段。当取得两个回路确实有困难时，允许由一回专用架空线路供电。第一节工厂的电力负荷及负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及对供电的要求供配电系统第二章2019/8/3三级负荷所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。工业企业中一、二级负荷所占比例约为60%左右，停电不仅造成直接经济损失，更会造成间接损失。企业老总办公室、会议室属于几级负荷？第一节工厂的电力负荷及负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及对供电的要求供配电系统第二章2019/8/3二、工厂用电设备的工作制1、连续工作制设备持续运行，运行时间长到足以达到热平衡。2、短时工作制设备运行较短（短于达到热平衡时间），停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质温度）。3、断续周期工作制设备周期性的运行和停止，无论运行和停歇都不会达到热平衡，工作周期一般不超过10分钟。第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3断续周期工作制设备的暂载率和容量折算t-工作时间，T-工作周期。%100Tt定义暂载率同一设备,在不同的暂载率工作时,其容量不同。例如某设备在ε1时的容量为P1，那么该设备在ε2时的容量P2相当于多少呢?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。二、工厂用电设备的工作制第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3按同一周期内相同发热222121RtIRtIcos3UPITt2112PP断续周期工作制设备的暂载率和功率折算二、工厂用电设备的工作制第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电热设备；照明设备。工厂常用用电设备第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3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生产机械的拖动设备供配电系统第二章2019/8/3电焊机的工作特点是：（1）工作方式呈一定的同期性，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）一般电焊机的位置不稳定，经常移动。电焊设备供配电系统第二章2019/8/3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。电镀设备供配电系统第二章2019/8/3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）电热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电热设备供配电系统第二章2019/8/3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。（4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。照明设备供配电系统第二章2019/8/3三、负荷曲线的概念负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。性质有功无功时间年月日班设备组对象车间工厂第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3日负荷曲线的绘制（以有功为例）既可以用自动化仪表绘制，也可以手工绘制。（1）对某个监测点，在24h中各个时刻记录功率表的读数，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，为什么是半小时后面说明）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。三、负荷曲线的概念第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3日负荷曲线三、负荷曲线的概念第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3年负荷持续曲线这种曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系，因此称为负荷持续时间曲线，一般简称年负荷曲线。通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制。夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。三、负荷曲线的概念第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3年负荷持续时间曲线的绘制（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三、负荷曲线的概念第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3年每日最大负荷曲线按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制，横坐标为按先后顺序排列的日期。年每日最大负荷曲线用来确定经济运行方式用的。三、负荷曲线的概念第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3四、负荷曲线的有关物理量（1）年最大负荷Pmax指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值（不是偶然出现），也称为半小时最大负荷P30。（2）年最大负荷利用小时Tmax是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷P30持续运行所消耗的电能，恰好为全年实际消耗电能。如果以Wa表示全年实际消耗的电能,则有：第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3年最大负荷和年最大负荷利用小时maxmaxPWTa年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与企业的生产班次有明显的关系。四、负荷曲线的有关物理量第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3年平均负荷指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。tWPtav（3）平均负荷Pav四、负荷曲线的有关物理量第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3又称负荷率，是指平均负荷与最大负荷的比值。负荷系数表征负荷曲线的平坦程度，越大，表示供电效率越高。NLPPKmaxPPKavL对单个用电设备：（4）负荷系数KL四、负荷曲线的有关物理量第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3五、负荷曲线的作用确定计算负荷。负荷调整：①利于减少供电设备容量或经济运行；②调整峰谷用电，节约电费、资源。安排电气设备检修计划。估算用电量等。第一节工厂的电力负荷及负荷曲线供配电系统第二章2019/8/3第二节三相用电设备组计算负荷的确定供配电系统设计中，设备和导线是按发热条件根据它们供电的负荷大小来选择的。如何确定负荷的大小？是不是就是装机容量？否，并不是所有设备同时运行。因此，要确定一个假想负荷，这个假想负荷是统计计算出来的，用于按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。也就是说，根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热不会超过允许值。计算负荷大小为正常生产时这些设备的最大功率。一、概述供配电系统第二章2019/8/3由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需(3～4)τ，τ为发热时间常数，截面16m2以上的导体τ≥10min，因此，约30min后达到稳定温升。由此可得出计算负荷即前述负荷曲线的Pmax，用P30表示，其他几个量分别表示为Q30、S30、I30。计算负荷是供电设计计算的基本依据。这里的“最大功率”又是一个什么概念？是瞬时出现的最大值还是持续一定时间的最大值？若是后者，持续时间又是多长？第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、概述供配电系统第二章2019/8/3对于一个已经运行的工厂来说，P30可由实际运行的记录数据确定，但供配电系统设计，更多是针对新建的工厂或车间。一般地，类似的企业或车间，设备的运行情况大致相似，这就是确定计算负荷的依据。但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只能力求接近实际。其计算方法有：需要系数法：二项式系数法。第二节三相用电设备组计算负荷的确定供配电系统第二章2019/8/3（一）设备容量的确定连续工作制Pe=ΣPN短时工作制Pe=ΣPN，也可忽略不计。对于电焊机ε=100%NNePP对于吊车ε=25%NNePP2断续周期工作制NNePP第二节三相用电设备组计算负荷的确定二、按需要系数法确定计算负荷供配电系统第二章2019/8/3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。式中Kd——需要系数基本公式：edPKP30第二节三相用电设备组计算负荷的确定二、按需要系数法确定计算负荷（二）单组用电设备组计算负荷的确定供配电系统第二章2019/8/3无功计算负荷：tan3030PQ视在计算负荷：cos3030PS计算电流：NUSI33030第二节三相用电设备组计算负荷的确定二、按需要系数法确定计算负荷（二）单组用电设备组计算负荷的确定供配电系统第二章2019/8/3①需要系数是统计的结果，统计有一定的范围，附表1的数据是按车间内设备台数较多的情况统计的，若设备数较少，需要系数宜适当取大，仅有1～2台时，应取为1。特别地，对于1台电动机：需要系数法的说明cos330NNNUPIIP30=PN/η②同样的设备，在不同的使用场合，需要系数不同。第二节三相用电设备组计算负荷的确定二、按需要系数法确定计算负荷供配电系统第二章2019/8/3已知某机修车