用戶供電系統(tǒng)的設(shè)計課件

1、現(xiàn)代供電技術(shù)第二章 用戶供電系統(tǒng)的設(shè)計用戶供電系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)序2/171用戶供電系統(tǒng)特點3/171序用戶供電系統(tǒng)設(shè)計要求4/171序2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算2-2 供電電壓與電源的選擇2-3 用戶變電所及其主要電氣設(shè)備2-4 變電所的電氣主接線2-5 變電所的二次接線與操作電源2-6 高低壓配電網(wǎng)及導(dǎo)線截面選擇2-7 供電系統(tǒng)的方案比較5/171內(nèi)容提要一、關(guān)于負(fù)荷的基本概念 1. 設(shè)備安裝容量 6/171設(shè)備額定容量指連續(xù)工作的用電設(shè)備銘牌上的標(biāo)稱功率PN；2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算 從供電安全和經(jīng)濟(jì)性兩方面來考慮，應(yīng)按設(shè)備銘牌功率PN予以折算。（1）連續(xù)運行工作制 特點：用電設(shè)備的連續(xù)運行

2、時間較長，通常不小于10min。如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電動機(jī)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈機(jī)床電動機(jī)的負(fù)荷，一般變動較大，但其主電動機(jī)一般也是連續(xù)運行的。設(shè)備功率計算：銘牌容量就作為設(shè)備安裝容量PE=PN；7/171（2）短時運行工作制 特點：此類用電設(shè)備的連續(xù)工作時間很短、但停歇時間相對很長。這類設(shè)備的數(shù)量很少。在計算包含短時工作制設(shè)備在內(nèi)的一組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，若此類設(shè)備容量相對較小，則一般不予考慮。2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算（3）斷續(xù)周期工作制 特點：設(shè)備有一定的運行周期（小于10min。如電焊機(jī)和吊車電動機(jī)、電焊用變壓器等。負(fù)荷持續(xù)率（FC）設(shè)備工作時間與工作周期之比。來表示斷續(xù)周期

3、工作制的設(shè)備的工作特征。 對于斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備，在參與成組設(shè)備的負(fù)荷計算時，從發(fā)熱的觀點來看，需將銘牌功率按下式換算成 時的額定持續(xù)功率，換算后的功率作為此類設(shè)備的安裝容量。電動機(jī)電焊變壓器 8/1712-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算 2. 負(fù)荷與負(fù)荷曲線 9/171電力負(fù)荷：指單臺用電設(shè)備或一組用電設(shè)備從電源取用的電功率，包括有功功率、無功功率和視在功率。負(fù)荷曲線：電力負(fù)荷隨時間變化的曲線，反映用戶用電特點和規(guī)律。負(fù)荷曲線繪制：根據(jù)負(fù)荷曲線繪制的時間長度，負(fù)荷曲線可有工作班（8小時）負(fù)荷曲線、日負(fù)荷曲線、周負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線，其中日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線最為常用。常用負(fù)荷曲線日

4、負(fù)荷曲線表示在一天中一定時間間隔t內(nèi)的平均負(fù)荷隨時間的變化情況，年負(fù)荷曲線表示全年負(fù)荷變動與負(fù)荷持續(xù)時間關(guān)系的曲線2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算日負(fù)荷曲線時間間隔t取為30min。t的取值與導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)有關(guān)，導(dǎo)體截面越大，發(fā)熱時間常數(shù)越大。10/171作用： 對設(shè)計人員，通過對負(fù)荷曲線的分析，可以掌握負(fù)荷變化的規(guī)律；對運行人員來說，可合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備的用電時間，降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”的辦法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而達(dá)到節(jié)電效果。 2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算11/171（1）平均負(fù)荷Pav 平均負(fù)荷電力負(fù)荷在一段時間內(nèi)的平均值。電力用戶的年

5、平均負(fù)荷Pav可由年電能消耗量與年工作時間之比來計算： 式中，Wa年電能消耗量（kWh）； Tgz年工作時間（h），若全年無間斷工作，則Tgz=8760h注意：年平均負(fù)荷的說明如圖示。年平均負(fù)荷的橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍的矩形截面恰等于年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積。 3.平均負(fù)荷、最大負(fù)荷、有效負(fù)荷與計算負(fù)荷 2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算12/171 （2）最大負(fù)荷Pmax 最大負(fù)荷是指一年中典型日負(fù)荷曲線（全年至少出現(xiàn)3次的最大負(fù)荷工作班內(nèi)的負(fù)荷曲線）中的最大負(fù)荷，即30min內(nèi)消耗電能最大時的平均負(fù)荷，記作Pmax或P30。 （3）計算負(fù)荷Pc 用戶的實際負(fù)荷并不等于用戶中所有用電設(shè)備額定功

6、率之和。 2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算等效原則：供電系統(tǒng)設(shè)計中，等效負(fù)荷=計算負(fù)荷Pc對于已運行的電力用戶而言：計算負(fù)荷Pc=用戶典型負(fù)荷曲線上的半小時最大平均負(fù)荷Pmax；籌建中的電力用戶：計算負(fù)荷Pc=半小時最大平均負(fù)荷Pmax的假想值。13/1712-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算14/1712-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算4. 負(fù)荷系數(shù)、利用系數(shù)與需要系數(shù) 15/171（1）負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷系數(shù):指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比。負(fù)荷系數(shù)常分為有功負(fù)荷系數(shù)和無功負(fù)荷系數(shù)。 工業(yè)企業(yè):有功負(fù)荷系數(shù)=0.650.75,無功負(fù)荷系數(shù)=0.700.82；智能建筑:有功負(fù)荷系數(shù)=0.350.80，無功負(fù)荷系數(shù)=0.400.

7、85。2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算16/171（2）利用系數(shù)Kx 利用系數(shù)Kx用電設(shè)備組在最大負(fù)荷工作班內(nèi)消耗的平均負(fù)荷Pav與該設(shè)備組的總安裝容量PN之比。利用系數(shù)是針對用電設(shè)備組而言的。 對某一用電設(shè)備組，統(tǒng)計其在最大負(fù)荷工作班的耗電量，除以該工作班的時間，便可以求出在該工作班內(nèi)的平均負(fù)荷。附錄表1為部分用電設(shè)備組的利用系數(shù)Kx值。2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算（3）需要系數(shù)Kd 需要系數(shù)Kd用電設(shè)備組的最大負(fù)荷Pmax（或P30）與該設(shè)備組的總安裝容量PN之比需要系數(shù)也是針對用電設(shè)備組而言的17/171含義：需要系數(shù)反映了計算負(fù)荷與設(shè)備安裝容量之間的關(guān)系。標(biāo)志著用電設(shè)備投入時，從供電網(wǎng)實際取用

8、的功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。 附錄表2列出了各種類型用電設(shè)備組的需要系數(shù)值。2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算18/171 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax是這樣一個假想時間：電力負(fù)荷按照最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運行Tmax時間所消耗的電能恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能Wa。5. 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax全年實際消耗的電能Wa=年最大負(fù)荷Pmax延伸到Tmax的橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍的矩形面積=年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積。最大負(fù)荷利用小時數(shù)為： 2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算二、負(fù)荷估算估計用戶的計算負(fù)荷，為供電電源的選擇和供電系統(tǒng)的初步設(shè)計提供依據(jù) 19/171標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品單 位單位產(chǎn)品耗電量kW

9、h標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品單 位單位產(chǎn)品耗電量kWh有色金屬鑄件鑄鐵件鍛鐵件拖拉機(jī)汽車靜電電容器1t1t1t1臺1輛lkvar6001000300308050008000150025003變壓器電動機(jī)量具刃具重型機(jī)床紗橡膠制品1kVAlkW1t1t1t1t2.514630085001600402504001. 單位產(chǎn)品耗電量法表2-1 單位產(chǎn)品的電能消耗量 若已知某企業(yè)的產(chǎn)品和產(chǎn)量，查表可得該產(chǎn)品的單位產(chǎn)品耗電量和該類工廠的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax，進(jìn)而按下式求出企業(yè)年電能需要量Wa和計算負(fù)荷Pc： 單位產(chǎn)品耗電量 n年產(chǎn)品數(shù)或年產(chǎn)量 2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算商住建筑的用電負(fù)荷常與建筑面積直接相關(guān)。具有

10、相同功能、用途和檔次的商住建筑，盡管建筑的規(guī)模不同，但單位建筑面積上的負(fù)荷密度具有統(tǒng)計規(guī)律上的相似性。表2-2列出了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況下各類建筑物的負(fù)荷密度和需要系數(shù)。 若已知建筑面積A(m2)，并查表得到同類建筑的負(fù)荷密度指標(biāo) (W/m2)，則計算負(fù)荷Pc可按下式求得：20/1712. 負(fù)荷密度法2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算建筑類別負(fù)荷密度(W/m2)需要系數(shù)備注低檔中檔高檔住宅1類：別墅6070800.350.50家庭全電氣化2類：高級506070家庭基本電氣化3類：普通304050家庭有主要家電公共設(shè)施行政辦公5065800.700.80辦公樓、一般寫字樓商業(yè)金融服務(wù)701001300.80

11、0.90金融、商業(yè)、旅館文化娛樂50701000.600.70體育305080醫(yī)療衛(wèi)生50658021/171表2-2 各類建筑物的用電指標(biāo)2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算科教456580文物古跡203040其他102030宗教活動、社會福利工業(yè)企業(yè)一類工業(yè)3040500.300.40高科技企業(yè)二類工業(yè)4050600.300.45一般工業(yè)企業(yè)三類工業(yè)5060700.350.50中型與重型工業(yè)企業(yè)倉儲普通倉儲5810危險品倉儲5812堆場1.522.5道路廣場道路0.010.0150.02廣場0.050.100.15停車場0.030.050.0822/171續(xù)表2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算三、負(fù)荷計算

12、23/171定義：根據(jù)工藝和建筑設(shè)計部門提供的用電設(shè)備及其安裝容量確定計算負(fù)荷的工作。理論依據(jù)相似性原理性質(zhì)相同、功能相近的用電設(shè)備組、生產(chǎn)車間或電力用戶，其負(fù)荷曲線應(yīng)相似，其負(fù)荷曲線的特征參數(shù)值（負(fù)荷系數(shù)、利用系數(shù)、需要系數(shù)、最大有功負(fù)荷利用時數(shù)等）應(yīng)相近2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算24/171 需要系數(shù)法負(fù)荷計算1. 單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷 考慮到設(shè)備可能在額定工況下運行，單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷就取設(shè)備的安裝容量。 式中 PN用電設(shè)備的安裝容量(kW)； tan用電設(shè)備銘牌給出的功率因數(shù)角的正切值； UN設(shè)備的額定電壓(kV)； Pc有功計算負(fù)荷(kW)； Qc無功計算負(fù)荷(kvar)； S

13、c視在計算負(fù)荷(kVA)； Ic計算電流(A)。2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算25/171對于某些設(shè)備，設(shè)備銘牌功率并不一定是設(shè)備的額定電功率考慮到電動機(jī)的運行效率，單臺電動機(jī)的計算負(fù)荷Pc.M應(yīng)按下式計算式中 M電動機(jī)在額定功率下的效率2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算26/171用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總安裝容量PN.i查表得到各組用電設(shè)備的需要系數(shù)kd.i及對應(yīng)的功率因數(shù)cosi和功率因數(shù)正切值tani，則 注意：2. 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算用電設(shè)備名稱Kdcostan金屬冷加工機(jī)床金屬熱加工機(jī)床液壓機(jī)木工機(jī)械生產(chǎn)用通風(fēng)機(jī)衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī)冷凍機(jī)組壓縮機(jī)拉單晶爐0.120.

14、200.200.280.300.200.300.750.850.650.700.850.900.750.850.700.750.500.600.600.500.600.800.850.800.800.900.800.901.731.331.331.731.330.750.620.750.750.480.750.4827/171表2-3 工業(yè)用電設(shè)備的需要系數(shù)Kd值用電設(shè)備臺數(shù)較多、設(shè)備容量差別不大需要系數(shù)法適用用電設(shè)備組的設(shè)備臺數(shù)較少需要系數(shù)法的計算結(jié)果偏小設(shè)備為3臺及以下的用電設(shè)備組，計算負(fù)荷取各設(shè)備功率之和4臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷宜取設(shè)備功率之和乘以0.9的系數(shù) 2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算2

15、8/171車間或全廠的負(fù)荷計算以車間內(nèi)用電設(shè)備組或配電干線的計算負(fù)荷為基礎(chǔ)，從負(fù)荷端逐級向電源端計算，而且需要在各級配電點乘以同期系數(shù)KPcQcSc3. 車間或全廠的計算負(fù)荷2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算應(yīng) 用 范 圍K1. 確定車間變電所低壓母線的最大負(fù)荷時，所采用的負(fù)荷同期系數(shù)：冷加工車間熱加工車間動力站2. 確定配電所母線的最大負(fù)荷時，采用的負(fù)荷同期系數(shù)：計算負(fù)荷小于5000kW計算負(fù)荷為(500010000)kW計算負(fù)荷超過10000kW0.70.80.70.90.81.00.91.00.850.829/171表2-4為同期系數(shù)的參考值。取值一般為0.850.95，但各級同期系數(shù)的連乘積不

16、宜小于0.8，由于愈趨向電源端，負(fù)荷愈平穩(wěn)，所以對應(yīng)的值也愈大。表2-4 需要系數(shù)法的同期系數(shù)值當(dāng)由各車間直接計算全廠最大負(fù)荷時，應(yīng)同時乘以表中兩種同期系數(shù)。2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算30/171（1）計算原則：單相用電設(shè)備的總?cè)萘啃∮谌嘣O(shè)備總?cè)萘康?5時： 不論單相設(shè)備如何分配，直接按三相平衡負(fù)荷計算單相用電設(shè)備的總?cè)萘看笥谌嘤秒娫O(shè)備總?cè)萘康?5時： 將其換算成三相等效負(fù)荷后，再加上原有的三相負(fù)荷，從而得到總的三相電路的計算負(fù)荷4.單相用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定2-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算 （2）單相用電設(shè)備換算為三相等效設(shè)備容量的方法 單相設(shè)備接于相電壓 將三相線路中單相用電設(shè)備容量最大的一

17、相乘以3作為三相等效設(shè)備容量。 單相設(shè)備接于相電壓31/1712-1 電力負(fù)荷與負(fù)荷計算功率換算系數(shù)負(fù)荷功率因數(shù)0.350.40.50.60.650.70.80.91.0pAB-A、pBC-B、pCA-C1.271.171.00.890.840.80.720.640.5pAB-B、pBC-C、pCA-A-0.27-0.1700.110.160.20.280.360.5qAB-A、qBC-B、qCA-C1.050.860.580.380.30.220.09-0.05-0.29qAB-B、qBC-C、qCA-A1.631.441.160.960.880.80.670.530.2932/171PAB、PBC、PCA 接于AB、BC、CA 相間的有功負(fù)荷(kW)； PA、PB、PC 換算為A、B、C相的有 功負(fù)荷(kW)； QA、QB、QC 換算為A、B、C相的無 功負(fù)荷(kvar)； p