矿山供电技术ch2.1-负荷曲线及三相负荷计算

第二章负荷计算2第2章负荷计算

本章重点介绍

负荷的统计与计算方法

矿山负荷的确定与变电站变压器的选择

学习目的

学会对供电系统负荷的分类与计算，掌握供电系统能耗的基本知识，初步掌握矿山负荷的计算方法并选择经济合理的变压器。

3第2章负荷计算本章主要内容：

☞负荷的意义

☞负荷曲线的作用

☞计算负荷及其计算方法

☞供电系统功率损耗与电能损耗的计算

☞企业负荷的确定☞变电站变压器的选择

4第2章负荷计算

☞负荷的概念

电力系统中，用电设备所需的电功率称电力负荷，简称负荷。不是指它们的阻抗。

☞负荷计算的目的

为了合理的选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等设备，使电气设备和材料既能得到充分利用又能满足电网的安全运行。另外，也是选择仪表量程、整定继电保护的重要依据。

52.1负荷曲线的意义与绘制2.1.1负荷曲线的作用

什么是负荷曲线？

表示电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。

它是每隔一定的时间将电气设备功率表的读数记录下来，再逐点描绘而成。纵坐标为有功负荷P（或无功负荷Q），横坐标为时间t。负荷曲线72.1负荷曲线的意义与绘制纵坐标为有功负荷P，称为有功负荷曲线。纵坐标为无功负荷Q，称为无功负荷曲线。

横坐标时间为一日，称为日负荷曲线。横坐标时间为一月，称为月负荷曲线。横坐标时间为一年，称为年负荷曲线。负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间所耗用的电能。82.1负荷曲线的意义与绘制——负荷曲线的作用

负荷曲线的作用是什么？

一是可以利用负荷曲线来计算设备或电网的总消费电量；二是可以根据负荷的峰谷情况及供电部门的要求合理安排设备的工作时间，获得最佳用电效率。

92.1.2负荷曲线的种类与绘制方法(一）日负荷曲线

1、负荷曲线的绘制

日负荷曲线表示一日24小时内负荷变化的情形，它是根据一台或一组电气设备的有功功率表的读数每隔30min抄录一次而作出的。

（为什么要半小时记录一次？）对于导体截面为16mm2以上的铜、铝导体的热时间常数T约在10min以上，而导体通过负荷电流时达到稳定温升所需时间约为3T，即30min左右。因此短暂的尖峰负荷来不及使导体升到相应的温度，只有持续30min以上的最大负荷电流，才能构成导体的最高温升。2.1.2负荷曲线的种类与绘制方法PavPmaxPmin112.1.2负荷曲线的种类与绘制方法——日负荷曲线

2、当一个企业的日负荷曲线确定后，则日负荷曲线与时间轴所围成的面积就是该企业的日消费电能量。即：

3、通过日负荷曲线我们可以得出最大负荷Pmax、最小负荷Pmin和平均负荷Pav。122.1.2负荷曲线的种类与绘制方法

4、有关的两个系数（1）负荷率概念：平均负荷与最大负荷的比值表征负荷变化规律的一个参数，其值愈大，负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。（2）最小负荷系数

概念：最小负荷与最大负荷的比值其值愈大，负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。2.1.2负荷曲线的种类与绘制方法135、对于不同性质的用户，负荷曲线是不同的。(a)钢铁工业负荷；(b)食品工业负荷；(c)农村负荷；(d)市政生活负荷

一般说来，负荷曲线的变化规律取决于负荷的性质、企业生产发展情况及作息制度、用电地区的地理位置、当地气候条件和人民生活习惯等。14（二）年负荷曲线

1、年负荷曲线的绘制

年负荷曲线，表示一年中负荷变化的情况。它不是读功率表绘制，而是近似地根据一年中具有代表性的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线进行绘制。

（1）概念：

是一个假想时间，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。（2）全年消耗的电能W2、年最大负荷利用小时年负荷曲线与时间轴所围成的面积就是该企业的年消费电能量年最大负荷利用小时是反映企业电力负荷是否均匀的一个重要指标。这一概念将在计算电能损耗和电气设备选择中用到。与企业的生产班制有较大的关系。例如：一班制的企业，约为1800～2500h；两班制的企业，约为3500～4500h；三班制的企业，约为5000～7000h。2、年最大负荷利用小时三、负荷曲线的作用同类型的企业（或车间、或用电设备）的负荷曲线，形状大致相似，其负荷系数也近似。因此，我们可以通过查找已有的负荷曲线和负荷系数来近似地计算一个新企业（新车间或新设备）的计算负荷。

在实际工程中一般不直接做负荷曲线，而是利用典型的负荷曲线特征参数进行理论推算，得出一些参数，如需要系数Kd、利用系数Kx等，来做负荷计算。求有关系数用的负荷曲线，一般是用电设备组最大负荷工作班的负荷曲线。

192.2负荷的统计与计算方法

什么是计算负荷？通常把一年内最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值，称为平均最大负荷（简称最大负荷，记作Pmax），并作为按发热条件选择导线、电缆和电气设备的依据，它就是所要求的计算负荷Pca。“计算负荷”是按发热条件选择设备的一个假定负荷。

“计算负荷”产生的热效应和实际变动负荷产生的热效应相等。所以根据“计算负荷”选择的导体及电器，能满足实际运行时导体和电器的最高温升。202.2负荷的统计与计算方法

用电设备的“工作制”怎样划分？

每台用电设备的铭牌上都有一个额定功率，用表示。但在负荷计算时不能将其直接相加。因为由于各用电设备的额定工作条件不同，如有的是长期工作制，有的是反复短时工作制。

因而必须首先换算成同一工作制下的额定功率，经过换算至统一规定工作制下的额定功率称为设备容量，用表示。

21用电设备按其工作方式可分为3种工作制：

用电设备的工作制可分为：（1）连续运行工作制：是指工作时间较长，连续运行的用电设备。如通风机、压缩机、各种泵类、各种电炉、机床、电解电镀设备、照明等。（2）短时运行工作制：是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装置等）、水闸用电机等。22用电设备按其工作方式可分为3种工作制：

（3）断续周期工作制：

是指有规律性的时而工作、时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。如吊车用电动机、电焊用变压器等。为表征其断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用暂载率（JC％）表示：231）单台连续工作制的设备：

其额定容量作为计算负荷Pca2)单台短时运行工作制的设备：求计算负荷时不记入此类设备2.2.1.

单台用电设备

单台设备的计算负荷Pca＝单台设备的设备容量PNPN′－－铭牌额定功率243）单台断续周期工作制设备的计算负荷：

☞起重机的设备容量：

定义：统一换算到暂载率为25%时的额定功率。

当起重机的实际暂载率不等于25％时，应进行换算，

其换算公式为：

起重机的计算负荷：设备暂载率25电焊机的计算负荷：☞电焊机的设备容量：

指统一换算到暂载率100％时的额定功率。当起重机的实际暂载率不等于100％时，应进行换算，其换算公式为：

3）单台断续周期工作制设备的计算负荷：26什么是用电设备组？

将工艺性质相同的、并有相近系数的用电设备合并成组，叫”用电设备组”。

这种用电设备组的划分方法，是经长期应用证明的，只要是同一类型的用电设备，即使在不同类型的工厂企业采用(如机械，冶金，化工、制药…等)，测得数据是近似的。所以，这种分类方法在国际上是通用的。2.2.2.

对多台用电设备272.2.2.

对多台用电设备

多台设备用需要系数法或二项式法求计算负荷

对同一类型的用电设备组，其负荷曲线具有大致相似的形状，对同一类企业或同一类车间也是一样。在进行负荷计算时，可以借用已投产的类似用户的负荷曲线，取得近似的计算负荷值。

统计负荷的方法有多种，我们介绍以下的需要系数法和二项式法二种。282.2.2.对多台用电设备1）需要系数法

需要系数是根据类似用户的负荷曲线引出的。

其表示方法为：计算负荷设备容量各用电设备组的需要系数及功率因数由表2-1～表2-4查的。30需要系数法求计算负荷的步骤：①将用电设备分组，求各组用电设备的总额定容量。②查出各组用电设备的需要系数及对应的功率因数.求各组用电设备的计算负荷：③将母线上的负荷乘以同期系数Ksi。31用需要系数求计算负荷为什么要乘同期系数K∑？

因为用“需要系数”求得的计算负荷是各类负荷的最大值（Pm）的总和，又因为在正常工作中最大负荷不可能同期出现，所以还要乘以一个同期系数Ksi。

Ksi的取值一般为0.8~0.9532对需用系数法的评价：优点：①公式简单，计算方便。②对于不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，为供电设计提供了很好的条件。缺点：

没有考虑大容量电动机对整个计算负荷的影响，尤其是当总用电设备较少时，影响更大。这种情况下，采用二项系数法更准确些。

对绝大多数企业，需用系数法，目前仍称得上一种准确而又简便的方法，因而在我国设计部门广泛采用。33(2）二项式法

二项式法是考虑用电设备的的数量和大容量用电设备对计算负荷影响的经验公式。①对同一工作制的单组用电设备

－－用电设备组的总额定容量Px－－X台最大容量用电设备的总容量b、c－－二项系数34(2）二项式法②对不同工作制的多组用电设备

x--容量最大用电设备台数，是根据实际运行经验而得出的。35(2）二项式法

由二项式法求得的计算负荷是总平均负荷和最大一组附加负荷之和。

二项式系数过分突出最大用电设备容量的影响，其计算负荷往往较实际偏大。二项式法的应用局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，教需要系数法合理，且计算也简单。

2.3企业负荷的确定与变电站变压器的选择一、供电系统功率损耗与电能损耗的计算1、计算功率损耗与电能损耗的目的和意义（1）目的：当电能沿供电系统中的导线输送时，在其中产生有功功率和无功功率损耗。在确定全厂的计算负荷时，应将这部分功率损耗计入。

（2）意义：用计算负荷求出的功率损耗，显然不是实际的功率损耗，计算它的意义在于，在同等条件下对供电系统进行技术、经济比较，以确定方案的可行性。

RJXI37

2、线路的功率损耗

三相供电线路的最大有功功率损耗和三相无功功率损耗，若用计算负荷电流表示，则：IRX38

2、线路的功率损耗

三相供电线路的最大有功功率损耗和三相无功功率损耗，若用计算负荷功率表示，则：

工矿企业供电系统的线路一般不长，且多采用电缆供电，阻抗较小，所以在进行负荷统计和技术经济比较时，线路上的功率损耗往往忽略不计。

393.电力变压器的功率损耗

变压器的功率损耗分为铁损和铜损两部分。1）铁损

当变压器的外加电压不变时，铁损为一常数，与变压器的负荷无关，通常用变压器的空载实验确定。变压器空载时有功损耗和无功损耗分别用和表示。2）铜