工厂供配电系统供电负荷的计算

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1、第六章 工厂供配电系统供电负荷的计算Electric loads calculation of power supply system of industrial enterprise 6-1 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：

2、供电负荷厂用电二、 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

3、时间的先后排列，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 A87600pdt 全日的电能 240pdtA4.年最大负荷利用小时数 ，maxTmax87600maxmaxPpdtPAT5.平均负荷 24A8760APDYav6.负荷率：平均负荷与最大负荷的比值有功负荷率 ： 或 Pav；maxPPavmaxP 越小，说明曲线起伏越大，1无功负荷率： 或者，maxavQQmaxQQav一般的

4、工业企业：0.760.82 0.700.756-2 计算负荷及有关系数Calculation load and related parameters 一、 计算负荷 calculation 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

5、10min 以上，经验表明，其达到稳定温升时间为（34）T，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高，只有持续时间 30min 以上，才有可能使导线温升达到最高值。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。二、 相关系数1需要系数 dKNmaxdPPK设备容量负荷曲线最大有功负荷2利用系数 uKNavuPPK设备容量负荷曲线平均有功负荷3同时系数K 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m1iicacaPPPK无功同时系数m1iicacaQQQK6-3

6、 按需要系数法确定计算负荷 Calculation of power loads using the demand factor method 多用于确定车间变电所负荷和全厂负荷计算时从负荷端开始，逐级上推，到电源进线结束。一、 确定单台用电设备的设备容量（） 和计算负荷NP “设备容量”：经过折算至统一工作制下的“额定功率” ，用表NP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

7、虑短暂工作制的用电设备。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（ ）相互交替，工作时间内设备温度升高，停歇时间内0t温度又下降，若干周期后达到一个稳定的波动状态。暂截率：，又称负荷持续率或接电率。%100%0tttJc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NP1）长期工作制的电动机：（kW）NNPP2）重复短暂工作制电动机：换算到下，%25% Jc%JcP2P%Jc%JcPNN25N3）电焊机及电焊装置

8、统一换算下， （kW）%100% JcNNN100NcosS%JcP%Jc%JcP4）电炉变压器： （kW）NNNcosSP5）照明设备： 白炽灯、碘钨灯：NPNP荧光灯：1.2(考虑镇流器的损耗)NPNP高压水银荧光灯：1.1NPNP金属卤化物灯：1.1NPNP照明设备的设备容量估算： )(1000kWAS S-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，单相负荷接于相电压时 NphPNphNP3P单相负荷接于线电压时 NphPNphNP3P 否则按三相对称考虑 单台用电设备的计

9、算负荷1 .caP1、长期工作制：N1 .caPP2、计及效率的单台用电设备（如电动机）： N1 .caPP二、 用电设备组的计算负荷2 .caP 将工艺性质相同的、且需要系数相近的用电设备合并成组（kW）2NdcaPKP（kvar）tgPQcaca2 .2 .（KVA）22 .22 .2 .cacacaQPS同时使用系数 负荷系数= dK1LwlKKKw 用电设备平均效率 输电线路效率 注：选取一定要与 的计算范围相对应dKNP三、 车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷（）3 .caP（kW）2 .cap3caPKP（kvar） 32 .3 .ccaQcaQQKQ：变电所低压母线上静

10、电电容器组容量3cQ（kvA）23 .23 .3 .cacacaQPS 注：的选取dK大值；反之，取较小值设备使用较高时，取较较大值的取较小值；反之，取台数较多时，Kd四、 车间变电所变压器高压侧的计算负荷（）4 .caP （kW）2T3ca4caPPP （kvar）23 .4 .TcacaQQQ （kVA）24 .24 .4 .cacacaQPS 但因车间变的容量未定，故近似计算：（kW）3ca2TS%2P(kvar)3 .2%10caTSQ五、车间变电所高压母线上的计算负荷（）5 .caP （Kw）4 .ca5caPP （Kvar）4 .5 .cacaQQ （KVA）25ca25ca5 .

11、caQPS六、 总降压变电所出线上的计算负荷（）6 .caP（Kw）5 .ca6caPP（Kvar）5 .6 .cacaQQ（KVA）5 .6 .cacaSS七、 总降压变电所变压器低压侧母线上的计算负荷（）7 .caP（Kw）6 .cap7caPKP（Kvar）76 .7 .ccaQcaQQKQ（MVA）27 .27 .7 .cacacaQPS八、全厂总计算负荷（）8 .caP1T7ca8caPPP1T7ca8caQQQ 28 .28 .8 .cacacaQPS此外： ， 8 .8 .8coscacaSP8 .NcaacaPPK注： 即为用户申请电量；可提供给高压线路作电气计算之用，8 .c

12、aP8cos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：1） 是针对负荷群的，对单台设备来说不存在dKaK2） 查表时，的选取一定要与负荷群的划分范围相对应。dK各种确定计算负荷的方法1.需要系数法 缺点：将看作与设备台数多少及设备容量悬殊情况无关的固定值 dK，这是不严格的；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。 通过利用系数、平均利用

13、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-factor 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

14、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 calculation 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率表、电压表和电流表的读数计算得来。计算公式为： UI3PSPcosP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,A。2. 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。 A有功电能 ; W无功电能222wav)Aw(11WAAcos“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

15、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21cos,cos 1） 补偿前最大负荷时的功率因数2ca2cacacaca1QPPSPcos 2） 补偿后最大负荷时的功率因数2cca2cacacaca2)QQ(PPSPcos全企业的有功计算负荷 kW，无功计算负荷 kvarcacaQP ,全企业的无功补偿容量，kvarcQ4.总平均功率因数1） 补偿前总平均功率因数 2ca2cacaavavav1)Q()P(PSPcos2） 补偿后总平均功率因数 2cca2cacaavavav2)QQ()P(PSPcos全厂有功平均计算负荷，kW；avP

16、全厂有功及无功的月平均负荷系数,因 2222cca22cacaavavavavav2WAAt)QQ(t)P(tPtStPSPcos即：与根据实际计量结果计算的均权功率因数是统一的。av2coswavcos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 improving industry enterprises power-factor提高自然功率因数 improving the natural power-factor1、 正确选用异步电动机的型号和容量。在负载率为 70及以上时较高，如额定负载时为

17、和coscos0.850.89,而空载时只有 0.20.3.cos2、 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 以上运行时才较经济，一般 75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。 采用无功补偿提高功率因数 improving power-factor by VAR compensation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

18、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cQcca21ca21avcqP)tgtg(P)tgtg(PQ式中：最大有功计算负荷，kWcaP月平均有功负荷系数补偿前、后均权功率因数角的正切值2, 1tgtg补偿率，kvar/kWcq可由表 47 查出。cq2)根据实际运行电压对补偿用电容器容量和个数作修正容量修正 22NNNUUQQ电容器额定容量 ; U实际工作电压NQ实际运行电压下的电容器容量NQ 个数 单台容量总容量CQn 对于单相电容器来说，个数应

19、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，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Electri

20、cal 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 equipments capacity and eauivalent loads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

21、器的功率。1. 白炽灯、碘钨灯：NPNP2. 荧光灯：(1.2-1.3)(考虑镇流器的损耗)NPNP3. 高压水银荧光灯：1.1NPNP4. 高压钠灯：(1.1-1.2)NPNP5. 金属卤化物灯：1.1NPNP6. 划入照明负荷的插座：住宅插座的设备容量=50W/个 其他插座的设备容量=100W/个照明负荷的计算一般用需要系数法供电之路的需要系数 Kd=1;一般车间的需要系数 Kd=0.8-1；大型车间、流水作业、无插座：Kd=1；大型车间、流水作业、插座较多：Kd=0.8-0.9。三、照明设备容量的计算 estimate of illumination equipments capacit

22、y在供电初步设计中，可按照不同性质建筑物的单位建筑面积照明容量A(W/m2)进行估算。计算公式如下：照明设备容量=，S建筑物的建筑面积，m2.)(1000kWAS 6-6 负荷统计示例Examples about load calculation一、车间计算负荷 calculation load of the workshop1.根据用电设备的工作性质分组，把具有相近需要系数的用电设备划为一组。2.确定各用电设备组的设备容量。3.查表，求各用电设备组的 KA ,计算负荷。4.进行不对称单相负荷设备容量的换算。二、 全厂的计算负荷 calculation load of the whole factory1、 确定各车间的各用电设备容量、计算负荷。2、 确定各车间的计算负荷，)(NaPK3、 确定全厂车间变电所低压侧计算负荷capPK4、 初选车间变压器容量5、 计算全厂高压侧计算负荷。6、 无功补偿将低压侧功率因数补偿到 0.750.85 之间。 高压侧功率因数补偿到 0.9 计算低压侧最大负荷时功率因数，看是否介于 0.75-0.85 之间。计算高压侧最大负荷时功率因数，看是否达到 0.9，若不达，则补偿。