工廠供配電系統(tǒng)負荷計算_圖文

1、工廠供配電的負荷計算電力負荷和負荷曲線計算負荷的確定變配電所總計算負荷的確定尖峰電流的計算小結一、電力負荷和負荷曲線“電力負荷”在不同的場合可以有不同的含義,它可以指用電設備或用電單位,也可以指用電設備或用電單位的功率或電流的大小。供配電系統(tǒng)進行電力設計時,需要根據(jù)計算負荷選擇校驗供電系統(tǒng)的導線截面,確定變壓器的容量,制定改善功率因數(shù)的措施,選擇及整定保護設備等。計算負荷的確定是否合理,將直接影響到電器設備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理,系統(tǒng)是否正?？煽康倪\行。用電設備容量的確定用電設備的銘牌“額定功率”,經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為設備容量,用P e表示。1.用電設備的工作制

2、(1長期工作制設備能長期連續(xù)運行,每次連續(xù)工作時間超過8小時,而且運行時負荷比較穩(wěn)定,如通風機、水泵、空壓機、電熱設備、照明設備、電鍍設備、運輸機等。(2短時工作制設備工作時間較短,而間歇時間相對較長,如有些機床上的輔助電動機。(3斷續(xù)周期工作制設備工作具有周期性,時而工作、時而停歇、反復運行,如吊車用電動機、電焊設備、電梯等。通常這類設備的工作特點用負荷持續(xù)率來表征,即一個工作周期內(nèi)的工作時間與整個工作周期的百分比值。 3 電爐變壓器組設備容量是指在額定功率下的有功功率,即cos e N NP S =cos N N S 電爐變壓器的額定容量電爐變壓器的額定功率因數(shù)4照明設備不用鎮(zhèn)流器的照明設

3、備(如白熾燈、碘鎢燈的設備額定容量指燈頭的額定功率,即e NP P =1.1e N P P =1.2e NP P =用鎮(zhèn)流器的照明設備(如熒光燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈的設備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失。熒光燈:高壓水銀燈、金屬鹵化物燈: 負荷曲線1.負荷曲線的繪制負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形,可以直觀地反映用戶用電的特點和規(guī)律。(1日有功負荷曲線代表負荷在一晝夜間(024h變化情況。其時間間隔取的愈短,曲線愈能反映負荷的實際變化情況。日負荷曲線與橫坐標所包圍的面積代表全日所消耗的電能。日有功負荷曲線 (a折線形負荷曲線(b階梯形負荷曲線 (2年負荷曲線反映負荷全年(876

4、0h變動情況。年負荷曲線又分為年運行負荷曲線和年持續(xù)負荷曲線。年運行負荷曲線可根據(jù)全年日負荷曲線間接制成;年持續(xù)負荷曲線的繪制,要借助一年中有代表性的冬季日負荷曲線和夏季日負荷曲線。通常用年持續(xù)負荷曲線來表示年負荷曲線。其中夏季。和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。一般在北方,近似認為冬季200天,夏季165天;在南方,近似認為冬季165天,夏季200天。圖2-2是南方某廠的年負荷曲線,圖中P1在年負荷曲線上所占的時間計算為Tl=200t1+165t2。(a夏季日負荷曲線(b冬季日負荷曲線(c年負荷持續(xù)時間曲線2.與負荷曲線有關的參數(shù)1年最大負荷年最大負荷是指全年中負荷最大的工作班

5、內(nèi)(為防偶然性,這樣的工作班至少要在負荷最大的月份出現(xiàn)23次30分鐘平均功率的最大值,因此年最大負荷有時也稱為30分鐘最大負荷。2年最大負荷利用小時max maxa T W P 一班制工廠,約為18003000h ;兩班制工廠,約為35004800h ;三班制工廠,約為50007000h 。max max a T W P 最大負荷利用小時全年實際消耗的電能全年最大功率3平均負荷和年平均負荷(1平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值。av t P W t =(2年平均負荷8760av a P W =4負荷系數(shù)(1負荷系數(shù)是指平均負荷與最大負荷的比值,負荷系數(shù)越接近1,負荷曲線越平坦

6、。(2對于單個用電設備或用電設備組,負荷系數(shù)是指設備的輸出功率和設備額定容量之比值,其表征該設備或設備組的容量是否被充分利用。maxL av K P P =L N K P P =二、計算負荷的確定單個用電設備的計算負荷用電設備組的負荷計算單相用電設備計算負荷的確定計算負荷也可以認為就是半小時最大負荷,即用半小時最大負荷來表示有功計算負荷,用分別表示無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流。30P 303030Q S I 、和單個用電設備的計算負荷1.對單臺電動機,供電線路在30min 內(nèi)出現(xiàn)的最大平均負荷即計算負荷為2.對單個白熾燈、單臺電熱設備、電爐變壓器等,設備額定容量就作為計算負荷。即:3.

7、對單臺反復短時工作制的設備,其設備容量均作為計算負荷;不過對于吊車類和電焊類設備,則應按公式進行相應的換算。30/N M N N MP P P =30NP P =N M N P 電動機的額定功率電動機在額定負荷下的效率 直接相加低壓母線應用范圍p K q K 同時系數(shù)例2一機修車間的380V 線路上,接有金屬切削機床電動機20臺共50kW ,其中較大容量電動機有7.5kW2臺,4kW2臺,2.2kW8臺;另接通風機2臺共2.4kW ;電阻爐1臺2kW 。試求計算負荷(設同時系數(shù)為0.9。解:查表,得到各用電設備組的需要系數(shù)冷加工電動機0.25010kWd de K tg P K P Q P t

8、g =通風機0.8 2.4 1.92kWd de K tg P K P Q P tg =電阻爐0.72 1.4kW0kVard de K tg P K P Q = 單個用電設備的計算負荷基本原則:單相設備接于三相線路中,應盡可能地均衡分配,使三相負荷盡可能平衡。如果三相線路中單相設備的總容量不超過三相設備總容量的15%,可將單相設備總容量等效為三相負荷平衡進行負荷計算。如果超過15%,則應該將單相設備容量換算為等效三相設備容量,再進行負荷計算。三、變配電所總計算負荷的確定供電系統(tǒng)的功率損耗車間或全廠計算負荷的確定無功功率補償供電系統(tǒng)的功率損耗供電系統(tǒng)的功率損耗主要包括線路功率損耗和變壓器的功率

9、損耗兩部分。1.線路功率損耗的計算(1有功功率損耗2303WL WLP I R =(2無功功率損耗2303WL WLQ I X =30WL WL I R X 線路的計算電流線路的每相電阻線路的每相電抗 0%K I U 變壓器空載電流占額定電流的百分值變壓器短路電壓占額定電壓的百分值在負荷計算中,SL7、S7、S9等型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡化公式近似計算。3030車間或全廠計算負荷的確定1.逐級計算工廠計算負荷和有功功率損耗工廠的計算負荷(以有功負荷為例,應該是高壓母線上所有高壓配電線計算負荷之和,再乘上一個同時系數(shù)。高壓配電線的計算負荷,應該是該線所供車間變電所低壓側的計算負荷,

10、加上變壓器的功率損耗和高壓配電線的功率損耗如此逐級計算。但對一般工廠供電系統(tǒng)來說,由于線路一般不很長,因此在確定計算負荷時往往略去不計。30.1P 30.2P 30.3P TP .1WL P 計算工廠及變電所低壓側總的計算負荷時,30303030P Q S I 、和0.80.950.850.97p q K K =2.按需要系數(shù)法確定工廠計算負荷將全廠用電設備的總容量(不含備用設備容量乘上一個需要系數(shù),即得到全廠的有功計算負荷,即e P d K 30d eP K P = (3最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時功率因數(shù)指在年最大負荷(即計算負荷時的功率因數(shù),按下式計算:3030cos /P S =我國

11、電力工業(yè)部規(guī)定:除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外,用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù),一般應達到下列規(guī)定:100千伏安及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為0.90以上。其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉售電企業(yè),功率因數(shù)為0.85以上。農(nóng)業(yè)用電,功率因數(shù)為0.80及以上。2.無功功率補償如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下,尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求時,則需考慮人工無功功率補償。功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關系如下圖所示。 無功功率補償原理圖 補償后工廠的功率因數(shù)為'=>滿足相關規(guī)定的要求。(5無功補償前后的比較'125080

12、0450kVAN T N T S S -=-=由此可見,補償后主變壓器的容量減少了450 ,不僅減少了投資,而且減少電費的支出,提高了功率因數(shù)。kV A四、尖峰電流的計算尖峰電流:是指持續(xù)時間12s的短時最大負荷電流。作用:主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器,整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起動條件等。單臺用電設備尖峰電流的計算多臺用電設備尖峰電流的計算單臺用電設備尖峰電流的計算單臺用電設備的尖峰電流就是其起動電流pk st st NI I K I =N st st I I K 用電設備的額定電流用電設備的起動電流用電設備的起動電流倍數(shù)籠型電動機為57繞線型電動機為23直流電動機為1.7電焊變壓器為

13、3或稍大用電設備的起動電流倍數(shù)如下:引至多臺用電設備的線路上的尖峰電流按下式計算多臺用電設備尖峰電流的計算1.max130max(n pk N i st i pk st N I K I I I I I I -=+=+-.max max 1.1(n-1st st N n N i i I I I IK -=- 用電設備中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設備的起動電流用電設備中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設備的起動電流與額定電流之差除了起動電流與額定電流之差為最大的那臺設備以外的其它n-1臺設備的額定電流之和上述臺的同時系數(shù),按臺數(shù)多少選取,一般為0.71例4有一380V 三相線路,供電給下

14、表所示4臺電動機。試計算該線路的尖峰電流。起動電流193.2M4M3M2M1電動機參數(shù)A I st /AI N /例4的負荷資料解: 由表可知,電動機M4的為最大。取,該線路的尖峰電流為。pk I =+=五、小結本章介紹了負荷曲線的基本概念、類別及有關物理量,講述了用電設備設備容量的確定方法;重點談了負荷計算的方法;討論了工廠功率損耗和電能損耗;詳細地論述了全廠負荷計算的步驟,并重點討論了功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響及怎樣進行無功補償。1.負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。按照時間單位的不同,可畫成日負荷曲線和年負荷曲線。日負荷曲線以時間先后繪制,而年持續(xù)負荷曲線以負荷的大小為序繪

15、制,要求掌握兩者的區(qū)別。2.與負荷曲線有關的物理量有年最大負荷、年最大負荷利用小時、計算負荷、平均負荷和負荷系數(shù)等。年最大負荷利用小時用以反映工廠的負荷是否均勻;年平均負荷是指電力負荷在一年內(nèi)消耗的功率的平均值;要求能分清這些物理量各自的物理涵義。3.確定負荷計算的方法有多種,本章介紹了需要系數(shù)法、二項式法和單相負荷的計算,需要系數(shù)法適用于求多組三相用電設備的計算負荷;二項式法適用于確定設備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷;每個工廠都不可避免的有單相負荷,故單相負荷的計算也很重要。要求能用這些計算方法進行負荷計算。4.在電流流過工廠供配電線路和變壓器時,勢必要引起功率和電能損耗。故在進行全廠負荷計算時,應計入這部分損耗。本章也講述線路