第六章工廠供配電系統供電負荷的計算

1、第六章 工廠供配電系統供電負荷的計算Electric loads calculation of power supply system of industrial enterprise 6-1 負荷曲線與特征參數 Load curves and characteristic parameters一、 電力系統負荷的組成 composition of electric power load電力系統的總負荷：系統中千萬個用電設備所需功率的總和。 （異步電動機、同步電動機、電熱爐、整流設備、照明等）綜合用電負荷： 工業(yè)、農業(yè)、交通運輸和市政生活所需的功率之和。供電負荷：綜合用電負荷網絡損耗發(fā)電負荷：

2、供電負荷廠用電二、 負荷曲線 load curve 反映電力負荷隨時間變化的曲線按負荷種類分：有功負荷曲線，無功負荷曲線、按時間長短分：日負荷曲線，月負荷、年負荷曲線按計量地點分：個別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠乃至整個地區(qū)、整個系統相對來講，無功負荷曲線用途較小，實際只是隔一段時間編制一次無功功率平衡表或各樞紐點電壓曲線。1.日負荷曲線：負荷一天 24 小時內的變化曲線，用于制定各發(fā)電廠發(fā)電負荷計劃、發(fā)電廠制定投標策略的依據?？捎糜跊Q定系統的日發(fā)電量。2.年最大負荷曲線一年內逐月或逐日綜合最大有功功率負荷變化曲線。用于制定發(fā)電設備的檢修計劃，決定系統的總裝機容量。3.年負荷持續(xù)曲線它不按時

3、間的先后排列，只按全年的負荷變化，根據各個不同的負荷值在一年內的累計持續(xù)時間而重新排列組成；依據該曲線可以計算出一年內消耗的總電能。三、 負荷曲線的特征參數 parameters of load curve1.最大負荷 Pmax2.最小負荷 Pmin3.全年的電能 A87600pdt 全日的電能 240pdtA4.年最大負荷利用小時數 maxT，max87600maxmaxPpdtPAT5.平均負荷 24A8760APDYav6.負荷率：平均負荷與最大負荷的比值有功負荷率 ： maxPPav或 PavmaxP； 越小，說明曲線起伏越大，1無功負荷率： maxavQQ或者maxQQav，一般的工

4、業(yè)企業(yè)：0.760.82 0.700.75 6-2 計算負荷及有關系數Calculation load and related parameters 一、 計算負荷 calculation load1、1、 計算負荷是按發(fā)熱條件選擇電氣設備的一個假定負荷，“計算負荷”產生的熱效應應該和實際變動負荷產生的最大熱效應相等。2、2、 通常把半小時平均負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷3、3、 0.5 小時平均負荷曲線：將每間隔 0.5h 讀取有功電能表的讀數，除以 30min，求得有功平均值，然在以縱軸為有功、橫軸為時間的直角坐標系中逐點描繪而成。4、4、 取 0.5h 平均負荷的原因一般中小截面

5、導體的發(fā)熱時間常數為 T10min 以上，經驗表明，其達到穩(wěn)定溫升時間為（34）T，也就是說載流導體大約經過半小時可達到穩(wěn)定溫升值；如導線承載短暫尖峰荷，顯然不能是導線溫升達到最高，只有持續(xù)時間 30min 以上，才有可能使導線溫升達到最高值。為計算方法一致，對其它供電元件均采用0.5h 平均負荷最大值為計算負荷。二、 相關系數1需要系數dK NmaxdPPK設備容量負荷曲線最大有功負荷2利用系數uK NavuPPK設備容量負荷曲線平均有功負荷3同時系數K 車間配電干線上有多組用電設備時，各組用電設備的最大負荷不同時出現，用到同時系數。 有功同時系數m1iicacaPPPK無功同時系數m1ii

6、cacaQQQK 6-3 按需要系數法確定計算負荷 Calculation of power loads using the demand factor method 多用于確定車間變電所負荷和全廠負荷計算時從負荷端開始，逐級上推，到電源進線結束。 一、 確定單臺用電設備的設備容量（NP） 和計算負荷 “設備容量”：經過折算至統一工作制下的“額定功率” ，用NP表示1、1、 用電設備的工作方式1）1） 長期工作制：在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設備任何部分溫度升不會超過最高允許值。2）2） 短暫工作制：用電設備的運行時間短，停歇時間長，工作時間內溫升未達到該負荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，停歇時間內溫

7、度降到其周圍介質的溫度。求計算負荷時一般不考慮短暫工作制的用電設備。3）3） 重復短暫工作制：斷續(xù)方式反復進行工作，工作時間（t）與停歇時間（0t）相互交替，工作時間內設備溫度升高，停歇時間內溫度又下降，若干周期后達到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。暫截率：%100%0tttJc，又稱負荷持續(xù)率或接電率。我國規(guī)定，重復短暫負荷下電氣設備的額定工作周期10min。吊車用電動機的標準暫載率有 15%，25%，40%，60%；電焊設備的標準暫載率有 50%，65%，75%，100%。2、2、 單個用電設備的設備容量NP1）1） 長期工作制的電動機：NNPP（kW）2）2） 重復短暫工作制電動機：換算到%25%

8、Jc下，%JcP2P%Jc%JcPNN25N3）3） 電焊機及電焊裝置統一換算%100% Jc下， NNN100NcosS%JcP%Jc%JcP（kW）4）4） 電爐變壓器： NNNcosSP（kW）5）5） 照明設備： 白熾燈、碘鎢燈：NPNP熒光燈：NP1.2NP(考慮鎮(zhèn)流器的損耗)高壓水銀熒光燈：NP1.1NP金屬鹵化物燈：NP1.1NP照明設備的設備容量估算：)(1000kWAS S-建筑物面積，m2；A-單位面積照明容量，W/m26）6） 不對稱單相負荷有多臺單相用電設備時，應力求均勻分配到三相上。 當單相設備總容量15%三相用電設備總容量時，單相負荷NphP接于相電壓時 NphNP

9、3P單相負荷NphP接于線電壓時 NphNP3P 否則按三相對稱考慮 單臺用電設備的計算負荷1 .caP1、1、 長期工作制：N1 .caPP2、2、 計及效率的單臺用電設備（如電動機）： N1 .caPP二、 用電設備組的計算負荷2 .caP 將工藝性質相同的、且需要系數相近的用電設備合并成組2NdcaPKP（kW）tgPQcaca2 .2 .（kvar）22 .22 .2 .cacacaQPS（KVA）同時使用系數 負荷系數dK=1LwlKKKw 用電設備平均效率 輸電線路效率 注：選取dK一定要與NP的計算范圍相對應三、 車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷（3 .caP）2 .

10、cap3caPKP（kW）32 .3 .ccaQcaQQKQ（kvar） 3cQ：變電所低壓母線上靜電電容器組容量23 .23 .3 .cacacaQPS（kvA） 注：dK的選取大值；反之，取較小值設備使用較高時，取較較大值的取較小值；反之，取臺數較多時，Kd四、 車間變電所變壓器高壓側的計算負荷（4 .caP） 2T3ca4caPPP（kW） 23 .4 .TcacaQQQ（kvar） 24 .24 .4 .cacacaQPS（kVA） 但因車間變的容量未定，故近似計算：3ca2TS%2P（kW）3 .2%10caTSQ(kvar)五、車間變電所高壓母線上的計算負荷（5 .caP） 4 .

11、ca5caPP（Kw） 4 .5 .cacaQQ（Kvar） 25ca25ca5 .caQPS（KVA）六、 總降壓變電所出線上的計算負荷（6 .caP）5 .ca6caPP（Kw）5 .6 .cacaQQ（Kvar）5 .6 .cacaSS（KVA）七、 總降壓變電所變壓器低壓側母線上的計算負荷（7 .caP）6 .cap7caPKP（Kw）76 .7 .ccaQcaQQKQ（Kvar）27 .27 .7 .cacacaQPS（MVA）八、全廠總計算負荷（8 .caP）1T7ca8caPPP1T7ca8caQQQ 28 .28 .8 .cacacaQPS此外： 8 .8 .8coscacaS

12、P， 8 .NcaacaPPK注： 8 .caP即為用戶申請電量；8cos可提供給高壓線路作電氣計算之用，以判斷是否進行無功補償，此外，運用需要系數法計算負荷時要注意以下兩點：1） dK是針對負荷群的，對單臺設備來說不存在aK2）查表時，dK的選取一定要與負荷群的劃分范圍相對應。各種確定計算負荷的方法1.需要系數法 缺點：將dK看作與設備臺數多少及設備容量懸殊情況無關的固定值 ，這是不嚴格的；適用于求取全廠或大型車間變電所的計算負荷。2、二項式系數法（結果偏大） 考慮設備臺數和大容量用電設備的影響 ；多用于機械加工、熱處理車間中設備少容量差別大的配電箱及車間干線。3、利用系數法（結果接近實際但

13、計算復雜） 以概率論為理論基礎求得用電設備在工作時的功率迭加曲線。 通過利用系數、平均利用系數、有效利用臺數、最大系數等來計算。 6-4 工業(yè)企業(yè)供配電系統功率因數的提高Improvement of power-factor of industrial enterprise一、提高功率因數的意義 the meaning of the power-factor improvement有功需求量保持不變的情況下，用電設備功率因數降低，將有以下不良后果：1、 1、 增加輸電網的有功損耗和電能損耗。2、 2、 使線路上電壓損耗增大，使負荷端電壓下降，甚至影響用電設備正常運行。3、 3、 不能充分利用發(fā)

14、電設備和變電設備的容量綜上所述，應設法提高相關部分的功率因數，以充分利用發(fā)電部分和變輸電部分的設備容量，提高其輸電能力；減小導線截面，以節(jié)約有色金屬，減少電網中功率損耗和電能損耗，降低電網電壓損失、電壓波動。二、 幾種功率因數的計算 calculation of several power-factor1. 1. 瞬時功率因數根據功率因數表直接讀出；或根據同一時刻的功率表、電壓表和電流表的讀數計算得來。計算公式為： UI3PSPcos P有功功率表測出的三相讀數，kW；U電壓表測出的線電壓讀數,kV；I電流表測出的線電流讀數,A。2. 2. 均權功率因數 用以計算已投入生產的工業(yè)企業(yè)的功率因數

15、。222wav)Aw(11WAAcos A有功電能 ; W無功電能“月平均功率因數”依據一個月內有功電能、無功電能用量計算的。供電部門實際上要求工業(yè)企業(yè)的“均權功率因數”不得低于全國供用電規(guī)則的規(guī)定。3.最大負荷時的功率因素21cos,cos 1） 補償前最大負荷時的功率因數2ca2cacacaca1QPPSPcos 2） 補償后最大負荷時的功率因數2cca2cacacaca2)QQ(PPSPcoscacaQP ,全企業(yè)的有功計算負荷 kW，無功計算負荷 kvarcQ全企業(yè)的無功補償容量，kvar4.總平均功率因數1） 1） 補償前總平均功率因數 2ca2cacaavavav1)Q()P(PS

16、Pcos2）補償后總平均功率因數 2cca2cacaavavav2)QQ()P(PSPcosavP全廠有功平均計算負荷，kW；,全廠有功及無功的月平均負荷系數因 2222cca22cacaavavavavav2WAAt)QQ(t)P(tPtStPSPcos即：av2cos與根據實際計量結果計算的均權功率因數wavcos是統一的。故：在設計時，應以補償前、后的總平均功率因數是否達到設計規(guī)范要求值來計算無功補償容量。三、 提高工業(yè)企業(yè)功率因數的方法 methods of improving industry enterprises power-factor提高自然功率因數 improving th

17、e natural power-factor1、 1、 正確選用異步電動機的型號和容量。和cos在負載率為 70及以上時較高，如額定負載時cos為0.850.89,而空載時cos只有 0.20.3.2、 2、 電力變壓器不宜輕載運行變壓器一次側功率因數與二次側負荷的功率因數和負荷率有關。負載率0.6 以上運行時才較經濟，一般 75到 80較合適。3、 3、 合理安排電氣設備的運行狀況，限制電動機等設備空轉。 采用無功補償提高功率因數 improving power-factor by VAR compensation我國有關電力設計規(guī)程規(guī)定：高壓供電的工廠，最大負荷時的功率因數不得低于 0.9

18、；其它工廠，不得低于 0.85。1.采用同步電動機（過勵運行）軋鋼機的電動發(fā)電機組、球磨機、空壓機、鼓風機等設備可采用，但小容量的高速同步電動機一般不經濟，不宜采用。一般用低速、恒速且長期連續(xù)工作的容量較大的電動機可用，用“同步電動機作無功補償”方案的價格明顯高于“異步電動機加電力電容器補償”的價格。2.用靜電電容器1)補償容量cQcca21ca21avcqP)tgtg(P)tgtg(PQ式中：caP最大有功計算負荷，kW月平均有功負荷系數2, 1tgtg補償前、后均權功率因數角的正切值cq補償率，kvar/kWcq可由表 47 查出。2)根據實際運行電壓對補償用電容器容量和個數作修正容量修正

19、 22NNNUUQQ NQ電容器額定容量 ; U實際工作電壓NQ實際運行電壓下的電容器容量 個數 單臺容量總容量CQn 對于單相電容器來說，個數應取 3 的倍數，以便三相平衡。3)補償方式 個別補償直接安裝在用電設備附近。優(yōu)點：可減少車間線路的導線截面和車間變壓器的容量，降低線路和變壓器中的功率損耗；缺點：利用率低，投資大；適用于：運行時間長的大容量設備，其所需無功較多且由長線路供電的情況。 分組（分散）補償將電容器組分散安裝在各車間配電母線上。 集中補償將電容器組集中安裝在總降壓變電所二次側（610Kv）或變配電所的一次側（610Kv）或二次側 380V 側。一般，對于補償容量相當大的工廠，

20、宜采用高壓側集中補償和低壓側分散補償相結合的方法；對于用電負荷分散及補償容量小的工廠一般僅用低壓補償。6-5 工業(yè)企業(yè)的電氣照明負荷Electrical illumination loads of industrial enterprise一、關于照明的基本知識 basic knowledge about illumination1.相關因素：視看條件，照明方式，照明種類，燈具的布置和選擇等。2.光源種類：白熾燈，鹵鎢燈，熒光燈，高壓汞燈，高壓鈉燈等。3.燈具類型：開啟性，防水防塵型，防暴型，閉合型。二、照明設備容量及照明計算負荷的確定Calculation of illumination equipments capacity and eauivalent loads照明設備的計算有鎮(zhèn)流器的氣體放電光源的設備容量=燈泡的額定容量+鎮(zhèn)流器的功率。1. 1. 白熾燈、碘鎢燈：NPNP2. 2. 熒光燈：NP(1.2-1.3)NP(考慮鎮(zhèn)流器的損耗)3. 3. 高壓水銀熒光燈：NP1.1NP4. 4. 高壓鈉燈：NP(1.1-1.2)NP5. 5. 金屬鹵化物燈：NP1.1NP6. 6. 劃入照明負荷的插座：住宅插座的設備容量=50W/個 其他插座的