工厂供配电系统供电负荷的计算.doc

1、第六章 工厂供配电系统供电负荷的计算Electric loadscalculation of power supply system of industrial enterprise6-1负荷曲线与特征参数Load curves and characteristic parameters一、电力系统负荷的组成composition of electric power load电力系统的总负荷：系统中千万个用电设备所需功率的总和。 （异步电动 机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明等） 综合用电负荷： 工业、农业、交通运输和市政生活所需的功率之和。 供电负荷：综合用电负荷网络损耗发电负荷：供电负

2、荷厂用电二、负荷曲线load curve反映电力负荷随时间变化的曲线 按负荷种类分：有功负荷曲线，无功负荷曲线、 按时间长短分：日负荷曲线，月负荷、年负荷曲线 按计量地点分：个别用户、电力线路、变电所、发电厂乃至整个地区、整 个系统相对来讲，无功负荷曲线用途较小，实际只是隔一段时间编制一次无 功功率平衡表或各枢纽点电压曲线。1.日负荷曲线：负荷一天24小时内的变化曲线，用于制定各发电厂发电负荷计划、发电厂制定投标策略的依据。可用于决定系统的日发电量2.年最大负荷曲线一年内逐月或逐日综合最大有功功率负荷变化曲线。用于制定发电设备的检修计划，决定系统的总装机容量。3.年负荷持续曲线它不按时间的先后

3、排列，只按全年的负荷变化，根据各个不同的负荷值 在一年内的累计持续时间而重新排列组成； 依据该曲线可以计算出一年 内消耗的总电能。三、 负荷曲线的特征参数parameters of load curve1.最大负荷Pmax2.最小负荷Pmin3.全年的电能A=08760pdt全日的电能A =pdt4.年最大负荷利用小时数Tmax,Gax =Pma:5.平均负荷卩取二二也8760246.负荷率：平均负荷与最大负荷的比值8760pdt有功负荷率a：或Pav=aPmax；a越小，说明曲线起伏越大，a1无功负荷率11二护或者Qav二Qmax一般的工业企业：1=0.760.82=0.700.75Qmax

4、,6-2计算负荷及有关系数Calculatio n load and related parameters、计算负荷calculati on load1、计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，“计算负荷”产生的热效应应该和实际变动负荷产生的最大热效应相等。2、通常把半小时平均负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷3、0.5小时平均负荷曲线：将每间隔0.5h读取有功电能表的读数，除 以30min，求得有功平均值，然在以纵轴为有功、横轴为时间的直角 坐标系中逐点描绘而成。4、取0.5h平均负荷的原因一般中小截面导体的发热时间常数为T=10min以上，经验表明，其达到稳定温升时间为（34）T

5、，也就是说载流导体大约经过半小时可达到稳定温升值；如导线承载短暂尖峰荷，显然不能是导线温升达到最咼，只有持续时间30min以上，才有可能使导线温升达到最咼值。为 计算方法一致，对其它供电元件均采用0.5h平均负荷最大值为计算负 荷。相关系数1.需要系数Kd负荷曲线最大有功负荷PmaxK一设备容量PN2.利用系数Ku负荷曲线平均有功负荷PavKu设备容量PN3.同时系数Kx车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时 出现，用到同时系数。有功同时系数K、p二韦亘Pca i.i 4QcamQcai.i生无功同时系数KgCalculati on of power loads usin

6、g the dema nd factor method多用于确定车间变电所负荷和全厂负荷8T?T2车间愛电刖至鬲压用业6-3按需要系数法确定计算负荷电谢S计算时从负荷端开始，逐级上推，到电源进线结束。低压电容/其厂确定单台用电设备的设备容量（PN）和计算负荷“设备容量”经过折算至统一工作制下的“额定功率”用PN表示1、用电设备的工作方式1）长期工作制：在规定 的环境温度下连续运行，设备任何部分温度升不会超过最高允许 值。2）短暂工作制：用电设 备的运行时间短，停歇时间长，工作时间内温升未达到该负荷下 的稳定值即停歇冷却，停歇时间内温度降到其周围介质的温度。求计算负荷时一般不考虑短暂工作制的用电

7、设备。3）重复短暂工作制：断 续方式反复进行工作，工作时间（t）与停歇时间（to）相互交替， 工作时间内设备温度升高，停歇时间内温度又下降，若干周期后 达到一个稳定的波动状态。暂截率：Jc%二丄100%，又称负荷持续率或接电率。t +t。我国规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期10min。吊车用电动机的标准暂载率有15%，25%，40%，60%； 电焊设备的标准暂载率有50%，65%，75%，100%。2、单个用电设备的设备 容量PN1）长期工作制的电动机：PN二PN（kW）重复短暂工作制电动机：换算到Jc% =25%下，Jc%-PNPN= 2PN、Jc%V JC25%3)电焊机及电焊装

8、置统一换算Jc% =100%下，PNJC%PN=. JC%SNCOSN(kW)Y JCioo%4)电炉变压器：PN二SNCOSN(kW)5)照明设备：白炽灯、碘钨灯：PN=PN荧光灯：PN=1.2PN(考虑镇流器的损耗)高压水银荧光灯：PN=1.1PN金属卤化物灯：PN=1.1PN照明设备的设备容量估算：d(kW)1000S-建筑物面积，m2;A-单位面积照明容量，W/m26)不对称单相负荷有多台单相用电设备时，应力求均匀分配到三相上。当单相设备总容量15%三相用电设备总容量时，单相负荷PNph接于相电压时PN二3PNph单相负荷PNph接于线电压时PN3PNp h否则按三相对称考虑单台用电设

9、备的计算负荷Pca.11、2、I设备（如电动机）：Pca.1用电设备组的计算负荷Pca.2将工艺性质相同的、且需要系数相近的用电设备合并成组Pca2=Kd PN（kW）Qca.2二Pca.2tg(kVa)长期工作制：巳胡二卩“计及效率的单台用电Sca.2二Pca.2Qca.2(KV A)用电设备平均效率输电线路效率注：选取Kd一定要与 7PN的计算范围相对应三、车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷（Pca.3）Pca3=Kp Pca.2(kW)Qca.3二KQQca.2一Qc3(kVa)Qc3:变电所低压母线上静电电容器组容量Sca.3巳：.3Q；3(kV A) Q2 =10% Sca

10、.3(kvar)五、车间变电所高压母线上的计算负荷（Pca5二Pca.4（Kw）Qca.5Qca.4（Kvar）Sca.5=屁5+Q：a5（KVA）六、总降压变电所出线上的计算负荷（Pca.6）Pca6 : Pca.5(KW)Qca.6Qca.5(皿门Sca.6Sca.5(KVA)七、总降压变电所变压器低压侧母线上的计算负荷（Pca.7）Pca7二心 Pca.6(KW)Qca.7二KQQca.6 Qc7(KVa)注.K的选取J台数较多时，Kd 的取较小值；反之，取 较大值注：d的选取设备使用较高时，取较 大值；反之，取较小值四、车间变电所变压器高压侧的计算负荷（Pca.4）Pca4 =Pca3

11、=PT2(kW)Qca.4二Qca.3QT2(kVa)(kV A)但因车间变的容量未定，故近似计算:：PT2=2%Pca.5)Sca.4-Qca.4Sca.7二Pcl.7Q爲(MVA)八、全厂总计算负荷（PCa.8）Pca8二Pca7小-Rl注：Pca.8即为用户申请电量；cOS8可提供给高压线路作电气计算之用，以 判断是否进行无功补偿，此外，运用需要系数法计算负荷时要注意以下两 点：八、1）Kd是针对负荷群的，对单台设备来说不存在Ka2） 查表时，Kd的选取一定要与负荷群的划分范围相对应。各种确定计算负荷的方法1、需要系数法缺点：将Kd看作与设备台数多少及设备容量悬殊情况无关的固定值这是不严

12、格的；适用于求取全厂或大型车间变电所的计算负荷。2、二项式系数法（结果偏大）考虑设备台数和大容量用电设备的影响；多用于机械加工、热处理车间中设备少容量差别大的配电箱及车间干线。3、利用系数法 （结果接近实际但计算复杂）以概率论为理论基础求得用电设备在工作时的功率迭加曲线。KacaPca.8PNNQca8二Qca7LQT1通过利用系数、平均利用系数、有效利用台数、最大系数等来计算。6-4工业企业供配电系统功率因数的提高Improvement of power-factor of industrial enterprise一、提高功率因数的意义the meaning of the power-fa

13、ctor improvement有功需求量保持不变的情况下，用电设备功率因数降低，将有以下不 良后果：1、 增加输电网的有功损耗和电能损耗。2、使线路上电压损耗增大，使负荷端电压下降，甚至影响用电设备正 常运行。3、 不能充分利用发电设备和变电设备的容量 综上所述，应设法提高相关部分的功率因数，以充分利用发电部分和 变输电部分的设备容量，提高其输电能力；减小导线截面，以节约有色金 属，减少电网中功率损耗和电能损耗，降低电网电压损失、电压波动。二、 几种功率因数的计算calculatio n of several power-factor1.瞬时功率因数根据功率因数表直接读出；或根据同一时刻的功

14、率表、电压表和电流表 的读数计算得来。计算公式为：co=-= PS J3UIP有功功率表测出的三相读数，kW；U-电压表测出的线电压读数，kV；I-电流表测出的线电流读数,A2均权功率因数用以计算已投入生产的工业企业的功率因数。A1COS申wav = J 2丁 = A有功电能；W无功电能3+Wj1+(W)2V A“月平均功率因数”依据一个月内有功电能、无功电能用量计算的。供电部门实际上要求工业企业的“均权功率因数”不得低于全国供用 电规则的规定3.最大负荷时的功率因素cos1,cos2Pca,Qca全企业的有功计算负荷kW，无功计算负荷kvarQc全企业的无功补偿容量，kvar1)补偿前最大负

15、荷时的功率因数cos;：1补偿后最大负荷时的功率因数cos：2Pea.Pca(Qca-Qc)24.总平均功率因数1）补偿前总平均功率因数2）补偿后总平均功率因数Pav全厂有功平均计算负荷，kW；全厂有功及无功的月平均负荷系数即:cos：2av与根据实际计量结果计算的均权功率因数COS：wav是统一的。 故：在设计时，应以补偿前、后的总平均功率因数是否达到设计规范要求 值来计算无功补偿容量。三、提高工业企业功率因数的方法methods of impro ving in dustry en terprSespowtarctor提高自然功率因数impro ving the n atural powe

16、r-factor1、正确选用异步电动机的型号和容量。cos 和在负载率为70%及以上时较高，如额定负载时cos为0.85cos；：iavPavSav(Ra)2(Qca)2COS；：2avSav( Pca)2Qa - Qc)2因cos；：2av二二PavPavtIISavSavt:Pca)t2( Qa -Qc)2t2A W20.89,而空载时cos:只有0.2032、电力变压器不宜轻载运行变压器一次侧功率因数与二次侧负荷的功率因数和负荷率有关。负载率0.6时，一次侧功率因数比二次侧降低11%18%;满载时，一次侧功率因数比二次侧降低3%5%。因此变压器在负载率0.6以上运行时才较经济，一般75%

17、到80%较合适。3、合理安排电气设备的运行状况，限制电动机等设备空转。二采用无功补偿提高功率因数improvi ng power-factor by VAR compe nsati on我国有关电力设计规程规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因 数不得低于0.9;其它工厂，不得低于0.85。1采用同步电动机(过励运行)轧钢机的电动发电机组、球磨机、空压机、鼓风机等设备可采用，但 小容量的高速同步电动机一般不经济，不宜采用。一般用低速、恒速且长期连续工作的容量较大的电动机可用，用“同步 电动机作无功补偿”方案的价格明显高于“异步电动机加电力电容器补偿” 的价格。2.用静电电容器1)补偿容量Qc

18、Qc二Pav(tg1tg2)=：Pca(tg 1 tg2)=：Pcaqc式中：Pca最大有功计算负荷，kW月平均有功负荷系数tgi,tg2补偿前、后均权功率因数角的正切值qc补偿率，kvar/kWqc可由表47查出。2）根据实际运行电压对补偿用电容器容量和个数作修正,II2容量修正QN=QN7UN电容器额定容量；U实际工作电压 实际运行电压下的电容器容量个数-单容%对于单相电容器来说，个数应取3的倍数，以便三相平衡。3）补偿方式个别补偿直接安装在用电设备附近。优点：可减少车间线路的导线截面和车间变压器的容量，降低线路和变压器中的功率损耗；缺点：利用率低，投资大；适用于：运行时间长的大容量设备，

19、其所需无功较多且由长线路供电的情况。分组（分散）补偿 将电容器组分散安装在各车间配电母线上 集中补偿将电容器组集中安装在总降压变电所二次侧（610Kv）或变配 电所的一次侧（610Kv）或二次侧380V侧。一般，对于补偿容量相当大的工厂，宜采用高压侧集中补偿和低压 侧分散补偿相结合的方法；对于用电负荷分散及补偿容量小的工厂一般仅 用低压补偿。6-5工业企业的电气照明负荷Electrical illumination loads of industrial enterprise一、关于照明的基本知识basic knowledge about illumination1.相关因素：视看条件，照明方式，照明种类，灯具的布置和选择等。2.光源种类：白炽灯，卤钨灯，荧光灯，高压汞灯，高压钠灯等。3.灯具类型：开启性，防水防尘型，防暴型，闭合型。二、照明设备容量及照明计算负荷的确定Calculation of illumination equipmentscapacity and eauivalent loads 一照明设备的计算有镇流器的气体放电光源的设备容量=灯泡的额定容量+镇流器的功率。1.白炽灯、碘钨灯：PN=PN2.荧光灯：PN=（1.2-1.3）PN（考虑镇流器的损耗）3.高压水银荧光灯：PN=1.1PN4.高压钠灯：PN=(1.1-1.2)PN5.金属卤化物灯：PN=