工廠供電(劉介才第五版)第三章

第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念一、工廠用電設備的工作制按工作制可分為三類：1.連續(xù)工作制設備在恒定負荷下運行，且運行時間長到使設備到達熱平衡比方通風機、水泵、空氣壓縮機、發(fā)電機組、電爐、白熾燈等第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念2.短時工作制設備在恒定負荷下運行時間短，短于到達熱平衡的時間，停歇時間長如機床上的輔助電機：進給電機、冷卻泵等等；控制閘門的電機第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念3.斷續(xù)周期工作制設備周期性的工作，反復運行，工作和停歇都缺乏以使設備到達熱平衡例如電焊機、起重機用電動機等負荷持續(xù)率〔暫載率〕：一個工作周期內工作時間與工作周期的百分比值，用ε表示，即第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念二、負荷曲線及有關物理量1.負荷曲線的概念負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形，橫坐標表示時間，縱坐標表示負荷〔功率〕負荷按對象分：工廠、車間或某一類設備的負荷曲線第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念按負荷性質分：有功負荷曲線、無功負荷曲線按負荷變動時間分：年負荷曲線、月負荷曲線、日負荷曲線或工作班負荷曲線為便于計算，負荷曲線多繪成梯形，橫坐標一般按半小時分格，以便確定半小時最大負荷第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念年負荷曲線：通常繪制成負荷持續(xù)時間的曲線，按負荷大小依次排列圖中第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念年負荷曲線另一種形式，按照全年每日的最大負荷〔每日最大負荷半小時平均值〕繪制，稱年每日最大負荷曲線可用來確定最經濟的運行方式第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念2.年最大負荷Pmax全年中負荷最大的工作班內消耗電能最大的半小時平均功率，也稱為半小時最大負荷P303.年最大負荷利用小時Tmax在假象時間Tmax內，電力負荷按Pmax持續(xù)運行所消耗的電能等于實際年消耗電能如圖3-4第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念年最大利用小時為：Tmax=Wa/Pmax其中Wa為年實際消耗電能量年最大負荷利用小時是反映電力負荷特征的一個重要參數(shù)，與工廠的生產班制有關第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念4.平均負荷Pav負荷在一定時間t內平均消耗的電能Wt即Pav=Wt/t如圖3-5年平均負荷Pav=Wa/t其中Wa為陰影局部，且與矩形面積相等第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念5.負荷系數(shù)KL〔負荷率〕KL=Pav/Pmax負荷系數(shù)也稱負荷曲線填充系數(shù)，表征負荷曲線不平坦程度從最大程度發(fā)揮設備作用方面來說，KL越接近于1越好；從發(fā)揮電力系統(tǒng)的效能方面來說，KL越大越好第一節(jié)工廠用電設備的工作制及負荷曲線的有關概念對于用電設備來說：KL

=P/PN其中P為輸出功率，PN為額定容量負荷系數(shù)通常用百分比來表示，即KL=Pav/

Pmax×100%或KL

=P/PN×100%負荷系數(shù)的符號用β表示；或者有功負荷系數(shù)用α表示，無功負荷系數(shù)用β表示第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定一、概述供電系統(tǒng)中，各元件的選擇除了滿足電壓和頻率的要求外，還需要滿足負荷電流的要求通過負荷的統(tǒng)計計算求出、按照發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個元件的負荷值，稱為計算負荷第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定一般認為計算負荷就是半小時最大負荷P30，即有功計算負荷無功計算負荷用Q30表示視在計算負荷用S30表示視在計算電流用I30表示第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定計算負荷確實定是否合理，會直接影響到電器和導線、電纜的選擇是否合理如果計算負荷確定過大，會使得導線、電纜選擇過大，造成投資和有色金屬浪費如果計算負荷確定過小，會使電器、導線和電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗和絕緣過熱過早老化，甚至引起火災第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定目前普遍采用確實定用電設備組計算負荷的方法有兩種：需要系數(shù)法和二項式法需要系數(shù)法采用的比較普遍，是確定計算負荷的根本方法二項式法有一定的應用局限性，在確定設備臺數(shù)較少且容量差異較大的分支干線的計算負荷時，可采用二項式法第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定二、需要系數(shù)法確定計算負荷1.根本公式計算負荷P30表示內容第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定其中KΣ為設備同時系數(shù)即KΣ

=設備組在最大負荷時運行的設備容量全部設備容量KL為設備組的負荷系數(shù)即KL

=運行的設備容量設備組在最大負荷時的輸出功率第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定ηe為設備組的平均效率ηe=設備組在最大負荷時的輸出功率設備組在最大負荷時的取用功率ηWL為配電線路的平均效率ηWL=配電線路在最大負荷時的末端功率配電線路在最大負荷時的首段功率令其中Kd為需要系數(shù)那么Kd=P30/Pe，由此可得P30=KdPe第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定在確定有功計算負荷P30后，可求出其余計算負荷：1.無功計算負荷2.視在計算負荷3.計算電流4.三相電動機計算電流第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定〔二〕設備容量的計算需要系數(shù)的根本公式P30=KdPe中的設備容量Pe是不含備用設備的容量，且此容量的計算與用電設備工作組的工作制有關1.一般連續(xù)工作制和短時工作制的設備組容量計算Pe為所有設備銘牌額定容量之和第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定2.斷續(xù)周期工作制設備容量計算將不同負荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個規(guī)定的負荷持續(xù)率下的容量之和容量換算公式：斷續(xù)周期工作制的用電設備常用的有電焊機和起重機用電動機第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定〔1〕電焊機容量換算到ε=100%，因此換算后設備容量為第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定〔2〕起重機用電動機組容量換算到ε=25%，=0.5，換算后設備容量為第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定〔三〕多組用電設備計算負荷的計算引入同時系數(shù)〔參差系數(shù)或綜合系數(shù)〕K∑p和K∑q對車間干線,取對低壓母線分兩種情況：〔1〕電設備組計算負荷，取〔2〕車間干線計算負荷，取第二節(jié)三相用電設備組計算負荷確實定總有功計算負荷為：總無功計算負荷為：總視在計算負荷為：總計算電流為：注意：各組設備的功率因數(shù)不一定相同，在確定總視在計算負荷和計算電流時不能簡單取和第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定一、工廠計算負荷確實定工廠電源進線及主要電氣設備的選擇是依據(jù)工廠計算負荷，同時計算負荷也是計算工廠的功率因數(shù)和無功補償容量的根本依據(jù)確定工廠計算負荷的方法很多，可按照具體情況選用第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定〔一〕需要系數(shù)法將全廠用電設備的總容量Pe乘上需要系數(shù)Kd可得到全廠的有功計算負荷即P30=KdPe需要系數(shù)值可參照附錄9其無功計算負荷Q30=P30tanψ視在功率S30=P30cosψ第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定〔二〕按年產量估算工廠計算負荷設工廠年產量為A，單位產品耗電量為α那么工廠全年耗電量Wa=Aα單位產品耗電量可根據(jù)實測統(tǒng)計資料確定或者查閱有關設計手冊得到Wa后，除以年最大負荷利用小時Tmax可得到工廠有功計算負荷〔根據(jù)式3-3〕即P30=Wa/Tmax第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定〔三〕按逐級計算法確定工廠計算負荷工廠計算負荷P30.1為高壓母線上所有配電線路計算負荷之和乘同時系數(shù)，即P30.1=P30.2KΣp配電線路計算負荷P30.2為變+電所低壓側計算負荷P30.3與變壓器損耗和功率損耗之和即P30.2=P30.3+ΔPT+ΔQT如此逐級計算第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定〔四〕工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后工廠的計算負荷1.工廠的功率因數(shù)〔1〕瞬時功率因數(shù)可由相位表直接測量得出，或者通過功率表、電壓表、電流表等的讀數(shù)通過以下公式間接得出：其中P為三相有功功率，U為電壓讀數(shù)，I為電流讀數(shù)第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定〔2〕平均功率因數(shù)又稱為加權功率因數(shù)，按下式計算Wp為一段時間內消耗的有功電能，Wq為一段時間內消耗的無功電能供電企業(yè)對功率因數(shù)有一個規(guī)定值，工廠的功率因數(shù)高于規(guī)定值可減收電費，反之那么加收，以鼓勵用戶積極提高功率因數(shù)第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定〔3〕最大負荷時功率因數(shù)即在計算負荷時的功率因數(shù)：cosψ=P30/S30供電營業(yè)規(guī)定：100KVA及以上用戶功率因數(shù)要在0.9以上，其他用戶功率因數(shù)為0.85以上。并規(guī)定，未到達規(guī)定的，應增加無功補償裝置，如并聯(lián)電容器規(guī)定中所指功率因數(shù)，即為最大負荷時功率因數(shù)第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定2.無功功率補償圖示功率因數(shù)的提高與無功功率和視在功率的變化關系增設無功補償裝置容量為或其中稱為無功補償率第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定在確定了總的補償容量后，可根據(jù)選擇的單個電容器容量qc來確定電容器個數(shù)即n=Qc/qc對于單相電容器來說，n應取3的倍數(shù)，以便三相平衡附錄表10列出了并聯(lián)電容器的無功補償率附錄表11列出了常用并聯(lián)電容器主要技術數(shù)據(jù)第四節(jié)工廠的計算負荷及負荷中心確實定3.無功補償后的工廠計算負荷工廠或車間裝設無功補償裝置后，總的有功計算負荷P30不變總的無功計算負荷應扣除無功補償容量，即Q30=Q30-QC例3-6第