企業(yè)供電技術-第二章課件

1、第二章 工業(yè)企業(yè)電力 負荷計算第二章 工業(yè)企業(yè)電力 負荷計算2-1 電力負荷與負荷曲線基本概念2-2 用電設備的設備容量2-3 用電設備計算負荷的確定2-4 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的功率損耗和電 能損耗2-5 工業(yè)企業(yè)計算負荷的確定2-6 尖峰電流及其計算第二章 工業(yè)企業(yè)電力 負荷計算求總線上的 電流、電壓為多大，才能保證給N臺設備供電PA= PNi考慮的問題： 各負荷不一定同時運行 負荷是變化的 最大負荷不同時出現(xiàn) 所以實際上PA PNi電力負荷（電力負載）有兩種含義： 指耗用電能的用電設備或用戶，如重要負荷、一般負荷、動力負荷、照明負荷等； 指用電設備或用戶耗用的功率或線路中流過的電流，如輕負荷

2、（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）等。2.1電力負荷與負荷曲線電力負荷的分級： 一級負荷：要求由兩個獨立電源供電。而對特別重要的一級負荷例如保安負荷（負責事故處理），還需增設應急電源。常用的應急電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組，干電池，蓄電池，供電系統(tǒng)中有效地獨立于正常電源的專門供電線路。 二級負荷：工業(yè)企業(yè)大多屬于此類(60%-80%)，應由兩回線路供電，應有兩臺供電變壓器。 三級負荷：居民用電多為此類，一般由單回線路供電。2.1電力負荷與負荷曲線2.1電力負荷與負荷曲線工廠的用電設備，按其工作制分以下三類：1 、連續(xù)運行工作制：如通風機、水泵、空氣壓縮機、電動發(fā)動機、

3、電爐、運輸設備、電解設備、照明設備等。2、 短時工作制： 這類設備的工作時間較短，而停歇時間相對較長。此類設備占比例較小。3、反復短時工作制：如軋鋼機、各類吊車、電焊機等，屬于供電系統(tǒng)的不穩(wěn)定負荷。反復短時工作制設備的負荷持續(xù)率：負荷持續(xù)率，又稱暫載率或相對工作時間。 =t/T100%， T=t+t0 T工作周期，t工作周期內(nèi)的工作時間， t0工作周期內(nèi)的停歇時間。同一設備,在不同的負荷持續(xù)率下工作時,其輸出功率是不同的。2.1電力負荷與負荷曲線負荷曲線按負荷對象分，有工廠的、車間的或某類設備的負荷曲線。按負荷的功率性質(zhì)分，有有功和無功負荷曲線。按所表示負荷變動的時間分，有年的、月的、日的或工

4、作的負荷曲線。年負荷曲線 通常是根據(jù)典型的冬日和夏日負荷曲線來繪制。這種曲線的負荷從大到小依次排列，反映了全年負荷變動與負荷持續(xù)時間的關系，因此稱為負荷持續(xù)時間曲線，一般簡稱年負荷曲線。年每日最大負荷曲線按全年每日的最大半小時平均負荷來繪制的，專用來確定經(jīng)濟運行方式用的。2.1電力負荷與負荷曲線2.1電力負荷與負荷曲線S1=S2橫坐標：日(24h)、月、季、年縱坐標：P、Q、SPmax/PN恒=Kd(需用系數(shù))Pav/PN恒=Ku(利用系數(shù))2.1電力負荷與負荷曲線最大負荷 Pmax(一天中最高) 平均負荷 Pav尖峰負荷 P=Pmax-Pav曲線與橫軸所圍面積與平均負荷與橫軸所圍面積相等。2

5、.1電力負荷與負荷曲線企業(yè)年電能需求量 指企業(yè)一年內(nèi)消耗的電能，它是企業(yè)供電設計的重要指標。已知企業(yè)的年負荷曲線，則負荷曲線下面的面積即為企業(yè)的有功年電量需要量Wa。2.1電力負荷與負荷曲線 Wa= 08760 p dt將負荷曲線下面的面 積用一個等值的矩形面積OABM代替，則 Wa=PmaxTmax.a Pmax： 年最大負荷 Tmax.a：企業(yè)有功年最大負荷利用小時2.1電力負荷與負荷曲線由于一般16mm2以上的導線的發(fā)熱時間常數(shù)均在10min以上，而導線達到穩(wěn)定溫升的時間約為30min，所以只有持續(xù)時間在半小時以上的負荷值，才有可能造成導體的最大溫升，因此計算負荷一般取負荷曲線上的半小時

6、最大負荷P30(年最大負荷Pmax)。相應其他計算負荷可分別表示為Q30、S30、I30。2.2用電設備的設備容量設備容量 銘牌額定功率； 設備容量換算至同一工作制后的“額定功率”，用Pe表示。設備容量的確定： 連續(xù)運行工作制和短時工作制： Pe = PN2.2用電設備的設備容量照明設備 白熾燈 Pe=PN 熒光燈 Pe=1.2 PN電爐變壓器(一般單獨供電) 包括電阻爐、電磁爐、電弧爐三種 2.2用電設備的設備容量 反復短時工作制：需要進行“等效”換算 , 即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進行換算, 把某負荷持續(xù)率的銘牌額定功率換算成統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。設備容量與負荷持續(xù)率的平方根值成反比

7、關系，即 起重機電焊機2.3用電設備計算負荷的確定需用系數(shù)法 基本公式 PA=PN/ PN：該組內(nèi)各設備額定功率之和 ：設備組的平均加權效率2.3用電設備計算負荷的確定考慮因素： 不同時運行，定義K為同時運行系數(shù) P30= (K PN)/ 不滿負荷運行，定義KL為平均加權負荷系數(shù) P30= (K KL PN)/ 網(wǎng)絡效率，定義WL為配電線路的平均效率 P30= (K KL PN)/ (WL) =Kd PN Kd：需用系數(shù)2.3用電設備計算負荷的確定 單臺設備支線(G點) 對于D總有滿負荷 運行的情況 KL=1 一臺設備， K=1 P30= (K KL PN)/ (WL) =PN/ = Kd P

8、N 2.3用電設備計算負荷的確定其余計算負荷為： 2.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定設備組供電支線(F點) PN ：該用電設備組內(nèi)各設備額定容量總和，但不包括備用設備容量； Kd ：該用電設備組需用系數(shù)。 用途 ：選擇設備組供電支線導線截面及開關設備2.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定例：某車間有生產(chǎn)用5kw通風機一臺，5kw機械加工機床一臺，試求該設備組計算負荷(UN=380V)。解：查表得 通風機 Kd1=0.75，tan1=0.75 機械加工機床 Kd2=0.2 tan2 =1.33 設備組 Kd=(Kd1PN1+Kd2PN2)/ PN =0.4

9、75 tan=(tan1PN1+tan2PN2)/ PN=1.042.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定 車間低壓干線(E點) 對于幾個性質(zhì)不同的用電設備組供電 性質(zhì)相同的設備組，同F(xiàn)點計算； 性質(zhì)不同的設備組用下面的公式計算。 用途：選擇分干線導線截面及開關設備。2.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定 車間低壓母線計算負荷(D點) 在車間變電站低壓母線上接有多組用電設備，這時應考慮各組用電設備最大負荷不同時出現(xiàn)的因素，在計算公式中加入同時系數(shù)(又稱參差系數(shù))KP 和KQ。 KP=投運設備運行合成有功功率最大值/投運設備額定容量總和 KP 0.9，0.95

10、KQ=投運設備運行合成無功功率最大值/投運設備額定容量總和 KQ 0.93，0.972.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定 企業(yè)高壓配電線(C點) P30(C)=P30(D)+PWL+ PT Q30(C)=Q30(D)+QWL+ QT PWL：線上有功損耗 PT：變壓器有功損耗 QWL：線上無功損耗 QT：變壓器無功損耗2.3用電設備計算負荷的確定 企業(yè)高壓母線(B點)計算公式中 KP0.8，0.95 KQ0.85，0.972.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定 企業(yè)高壓進線(A點) P30(A)=P30(B)+PT Q30(A)=Q30(B)+QT2.3用

11、電設備計算負荷的確定需用系數(shù)法評價： 適用于用電設備、低壓干線； 適用負荷平均設備容量差異不大，設備臺數(shù)較多的場合； 公式簡單、統(tǒng)計數(shù)據(jù)完善。2.3用電設備計算負荷的確定二項式法基本公式： P30=Pmax=Pav+P =KuPN+cPx =cPx+bPN bPN：用電設備組的平均負荷 cPx：用電設備組中x臺容量最大的設備投入運行時增加的附加負荷2.3用電設備計算負荷的確定提示： 用需用系數(shù)法可以計算的，用二項式法也可算；不能用需用系數(shù)法計算的，也不能用二項式法計算。計算步驟2.3用電設備計算負荷的確定計算G點負荷 (需用系數(shù)法) 計算F點負荷2.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負

12、荷的確定計算E點負荷 計算S30(E)、I30(E)的方法與前述需用系數(shù)法相同。2.3用電設備計算負荷的確定二項式法評價： 適用于設備臺數(shù)相對較少、容量差別較大的場合。 適用范圍小、使用受限、統(tǒng)計數(shù)據(jù)不全。 公式相對復雜，是學習的重點、難點。2.3用電設備計算負荷的確定例：已知車間供電系統(tǒng)及有關參數(shù)如下，表中均為小批量生產(chǎn)、冷加工、金屬切削機床、其計算系數(shù)為0.4PX+0.14PN ，cos =0.5，試用二項式法求點A的計算負荷(線路功率損耗不計)2.3用電設備計算負荷的確定 P30(A)=cPX+bPN =0.4(202+141+102)+0.14 (1010+78+141+202+4.5

13、10) =65.3(kw) Q30(A)= P30(A)tan=65.31.73=112.97(kvar)2.3用電設備計算負荷的確定某車間供電線路如圖所示，求圖中A點的計算負荷(需用二項式法)，圖中各設備組設備如下： NO.1：小批金屬冷加工機床 10kw3臺 5kw4臺 NO.2：通風機 10kw5臺 NO.3：非聯(lián)鎖運輸機 7kw4臺2.3用電設備計算負荷的確定 c1=0.4, x1=5, b1=0.14, tan1=1.73 P30(1)=c1PX1+b1PN1 = 0.4(103+52)+0.14(103+54) =16+7=23(kw) Q30(1)= P30(1)tan1 = c

14、1PX1 tan1 +b1PN1tan1 = 27.7+12.1=39.8(kvar) 2.3用電設備計算負荷的確定 c2=0.25 x2=5 b2=0.65 tan2=0.75 P30(2)=c2PX2+b2PN2 =0.25(105)+0.65 (105) =12.5+32.5=45(kw) Q30(2)=P30(2)tan2 =c2PX2tan2+b2PN2tan2 =9.4+22.4=31.8(kvar)2.3用電設備計算負荷的確定 c3=0.4 x3=5 b3=0.4 tan3=0.88 P30(3)=c3PX3+b3PN3 =0.4(74)+ 0.4(74) =112.+11.2=

15、22.4(kw) Q30(1)= P30(3)tan3=c3PX3tan3+b3PN3 tan3=9.86+9.86=19.72(kvar)確定A點計算負荷，設備組中最大尖峰充當 E點尖峰(cPX)max2.3用電設備計算負荷的確定2.3用電設備計算負荷的確定單相用電設備組計算負荷的確定 在工業(yè)企業(yè)中，除了廣泛應用的三相設備外，還有各種單相設備，如電焊機，電爐，照明燈具等。單相設備接在三相線路中，應盡可能地均衡分配，以使三相負荷盡可能地平衡。如果單相設備總容量小于三相設備總容量的15%，則無論單相設備如何分配，均可按三相平衡負荷計算。2.3用電設備計算負荷的確定單相設備接于相電壓時的負荷計算

16、單相設備接相電壓，PN=3Pmax 3Pmax：最大負荷所接的單相設備容量 單相設備接于同一個線電壓，采用電流相等的方法2.3用電設備計算負荷的確定首先應將接于線電壓的單相設備 容量換算為接于相電壓的設備容量，然后分相計算各相設備容量和計算負荷。而總的等效三相有功計算負荷就是最大有功負荷相的有功計算負荷的3倍，同理總的等效三相無功計算負荷為最大有功負荷相的無功計算負荷的3倍，即：2.4 供電系統(tǒng)中的功率損耗與電能損耗計算 線路功率損耗的計算 線路功率損耗包括有功功率損耗 和無功功率損耗兩部分，其計算公式為： 式中： I30 線路的計算電流； RWL 線路每相的電阻。 XWL 線路每相的電抗。

17、l 線路長度。 變壓器功率損耗 變壓器的功率損耗也包括有功和無功兩部分。 1）變壓器的有功功率損耗 2）變壓器無功功率損耗2.4 供電系統(tǒng)中的功率損耗與電能損耗計算供電線路的損耗 企業(yè)一年內(nèi)所耗用的電能，一部分用于生產(chǎn)，還有一部分在供電系統(tǒng)元件（主要是線路及變壓器）中損耗掉。掌握這部分損耗的計算，并設法降低它們，便可節(jié)約電能，提高電能的利用率。 一年內(nèi)線路的電能損耗為： PWL 即按計算負荷求得的線路最大功率損耗； 線路的最大負荷損耗小時,它是一個假想的時間。2.4 供電系統(tǒng)中的功率損耗與電能損耗計算2.4供電系統(tǒng)中的功率損耗與電能損耗計算 變壓器的電能損耗 一部分是鐵損PFe引起的電能損耗，

18、只要外加電壓和頻率不變，其值是固定不變的另一部分是由變壓器銅損PCu引起的電能損耗，它與負荷電流的平方成正比，即與變壓器負荷率的平方成正比： 1 單位產(chǎn)品耗電法 已知企業(yè)年產(chǎn)量n和單位產(chǎn)品 耗電量w，即可得企業(yè)年電能需要量： 企業(yè)的計算負荷為： 2 已知企業(yè)年產(chǎn)值B和單位產(chǎn)值耗電量b，即可 得企業(yè)年電能需要量： 上述方法Q30，S30和P30的計算方法與前相同。2.5企業(yè)計算負荷的估算尖峰電流的有關概念 尖峰電流是指只持續(xù)12s的短時最大負荷電流，用Ipk表示。用來計算電壓波動，選擇熔斷器和低壓斷路器及整定繼電保護裝置等。單臺用電設備尖峰電流的計算 Ipk = Ist = Kst IN Kst為用電設備的起動電流倍數(shù)：籠型異步電動機為57，繞線轉子異步電動機為23，電