第2章 工厂的电力负荷及其计算

1、第2章工厂的电力负荷及其计算,内容提要：本章介绍中小型工厂电力负荷的运用情况、负荷性质及其工作制，重点介绍了确定用电设备组计算负荷的两种常用方法需要系数法和二项式系数法。接着讲述了工厂计算负荷的确定方法，采用无功补偿的措施。另外还简要介绍了照明负荷的分析计算。,2.1工厂的电力负荷和负荷曲线2.2工厂计算负荷的确定2.3工厂的电气照明负荷2.4短路故障的原因、各类和危害小结退出,2.1工厂的电力负荷与负荷曲线,2.1.1工厂常用的用电设备2.1.2工厂用电设备的工作制2.1.3负荷曲线,2.1工厂的电力负荷和负荷曲线,“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

2、指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。,211工厂常用用电设备,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。,1.生产机械的拖动设备,生产机械的拖动设备,211工厂常用用电设备,2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,3电

3、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。,4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。（4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。,5工厂用电负荷的分类,表21小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类,212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,反复

4、短时工作制设备,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。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。,这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。,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。,（21）,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）,式中工作时间；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

5、设备容量时，必须先转换到一个统一的下。对起重电动机应统一换算到=25%，换算公式为：,（22）,式中（换算前）设备铬牌额定功率；换算后设备容量；设备铬牌暂载率。,（3）吊车的设备容量吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，所以1台吊车的容量为：(4)车间的设备总容量为：,213负荷曲线,负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。,按负荷对象分工厂的的负荷曲线车间的的负荷曲线某台设备的负荷曲线按负荷的功率性质分有功负荷曲线无功负荷曲线,按表示的时间分年的负荷曲线月的负荷曲线日的负荷曲线工作班的负荷曲线按绘制方式分依点连成的负荷曲线梯形的负荷曲线,分类,图2.1日有功负荷曲线a)依

6、点连成的负荷曲线b)梯形负荷曲线,213负荷曲线,1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）。,年负荷持续时间曲线如图2.2a，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如图2.2b，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。,图2.2年负荷曲线a)年负荷持续时间曲线b)年每日最大负荷曲线,2与负荷曲线有关的参数,(1)年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时Tmax,图2.3年最大负荷和年平均负荷a)年最大负荷和年最大负荷利用小时b)年平均负

7、荷,年负荷持续时间曲线上的最大负荷就是年最大负荷Pmax，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。年最大负荷利用小时Tmax是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，如图2.3a所示。因此,（2-4）,式中Wa负荷全年实际耗用电能。Tmax是一个反映工厂负荷特征的重要参数一班制工厂Tmax=18003000h两班制工厂Tmax=35004800h三班制工厂Tmax=50007000h。,(1)年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时Tmax,(2)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

8、的功率，即：,（2-5）,式中Wtt时间内耗用的电能。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，如图2.3b所示。,（2-6）,22工厂计算负荷的确定,2.2.1概述2.2.2用电设备组计算负荷的确定2.2.3全厂计算负荷的确定2.2.4工厂的功率因数及无功补偿,22工厂计算负荷的确定,221概述,1“计算负荷”:是指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。,P30-负荷的有功计算负荷Q30-负荷的无功计算负荷S30-负荷的视在计算负荷I30-负荷的计算电流,2负荷计算,表2.2各用电设备组的需要系数Kd及功率因数,1需要系数法,需要系数

9、法的基本公式：,式中需要系数；设备容量，为用电设备组所有设备容量之和；每组用电设备的设备容量。,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，用表示。,在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数K，该系数取值见表2.3。,表2.3同时系数K,222用电设备组计算负荷的确定,例2.2用需要系数法计算例2.1车间的计算负荷。解：（1）金属切削机床组的计算负荷查表2.2取需要系数和功率

10、因数为：根据公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：,（2）电焊机组的计算负荷查表2.2取需要系数和功率因数为：根据公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：,2.二项式系数法,在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为,（2-17）,式中b、c二项式系数，根据设备名称、类型、台数查表2.2选取；用电设备组的平均负荷，其中为用电设备组的设备总容量；指用电设备中x台容量最大的设备容量之和。指用电设备中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。的计算公式与前述需要系数法相同。,用二项式法求解计算负荷的几个问题

11、：,223全厂计算负荷的确定,1用需要系数法计算全厂计算负荷,在已知全厂用电设备总容量的条件下，乘以一个工厂的需要系数即可求得全厂的有功计算负荷，即,式中全厂的需要系数值，查表2.4选取。,（2-20）,表2.4全厂负荷的需要系数及功率因数,2用逐级推算法计算全厂的计算负荷,由用电设备组开始，逐级向电源方向推算的方法，在经过变压器和较长的线路时，应加上变压器和线路的损耗。,有功功率损耗：（2-21）无功功率损耗：（2-22）,P30.5=K5P30.6iP304=P30.5+PwL2P30.3=K3P304iP302=P303+PT+PwL1P301=K1P302i,2用逐级推算法计算全厂的计

12、算负荷,图2.4逐级推算法示意图,3按年产量和年产值估算全厂的计算负荷,Tmax为工厂的年最大负荷利用小时。,224工厂的功率因数及无功补偿,1工厂的功率因数分类和计算,瞬时功率因数,自然功率因数,指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值,P功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；I电流表测出的线电流读数。,指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数,2无功功率补偿,高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上，其他用户功率因数应在0.85以上。,224工厂的功率因数及无功补偿,22工厂计算负荷的确定,人工补偿无功功率,提高自

13、然功率因数,提高功率因数,3补偿容量和补偿后计算负荷的计算,（1）补偿容量的计算,(2)补偿后计算负荷的计算,224工厂的功率因数及无功补偿,22工厂计算负荷的确定,（2-28）,工厂常用的用电设备：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。这些设备按工作制可以分为长期连续工作制设备、短时工作制设备、反复短时工作制设备三类。年负荷曲线反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间的关系。全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。年最大负荷Pmax是全年中负荷最大的工作班内，消耗电能最多的半小时平均负荷P30，也就是有功计算负荷。确定计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法。需要系数法适用于变、配电所的负荷计算，P30=KdPe。