工廠供電(劉介才第五版)第三章

第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念一、工廠用電設(shè)備的工作制按工作制可分為三類：1.連續(xù)工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長到使設(shè)備到達(dá)熱平衡比方通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)組、電爐、白熾燈等第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念2.短時(shí)工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)間短，短于到達(dá)熱平衡的時(shí)間，停歇時(shí)間長如機(jī)床上的輔助電機(jī)：進(jìn)給電機(jī)、冷卻泵等等；控制閘門的電機(jī)第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念3.斷續(xù)周期工作制設(shè)備周期性的工作，反復(fù)運(yùn)行，工作和停歇都缺乏以使設(shè)備到達(dá)熱平衡例如電焊機(jī)、起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷持續(xù)率〔暫載率〕：一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)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(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念二、負(fù)荷曲線及有關(guān)物理量1.負(fù)荷曲線的概念負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷〔功率〕負(fù)荷按對象分：工廠、車間或某一類設(shè)備的負(fù)荷曲線第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念按負(fù)荷性質(zhì)分：有功負(fù)荷曲線、無功負(fù)荷曲線按負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間分：年負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線、日負(fù)荷曲線或工作班負(fù)荷曲線為便于計(jì)算，負(fù)荷曲線多繪成梯形，橫坐標(biāo)一般按半小時(shí)分格，以便確定半小時(shí)最大負(fù)荷第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念年負(fù)荷曲線：通常繪制成負(fù)荷持續(xù)時(shí)間的曲線，按負(fù)荷大小依次排列圖中第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念年負(fù)荷曲線另一種形式，按照全年每日的最大負(fù)荷〔每日最大負(fù)荷半小時(shí)平均值〕繪制，稱年每日最大負(fù)荷曲線可用來確定最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念2.年最大負(fù)荷Pmax全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)平均功率，也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P303.年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax在假象時(shí)間Tmax內(nèi)，電力負(fù)荷按Pmax持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能等于實(shí)際年消耗電能如圖3-4第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念年最大利用小時(shí)為：Tmax=Wa/Pmax其中Wa為年實(shí)際消耗電能量年最大負(fù)荷利用小時(shí)是反映電力負(fù)荷特征的一個(gè)重要參數(shù)，與工廠的生產(chǎn)班制有關(guān)第一節(jié)工廠用電設(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念4.平均負(fù)荷Pav負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的電能Wt即Pav=Wt/t如圖3-5年平均負(fù)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(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念5.負(fù)荷系數(shù)KL〔負(fù)荷率〕KL=Pav/Pmax負(fù)荷系數(shù)也稱負(fù)荷曲線填充系數(shù)，表征負(fù)荷曲線不平坦程度從最大程度發(fā)揮設(shè)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(shè)備的工作制及負(fù)荷曲線的有關(guān)概念對于用電設(shè)備來說：KL

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

Pmax×100%或KL

=P/PN×100%負(fù)荷系數(shù)的符號(hào)用β表示；或者有功負(fù)荷系數(shù)用α表示，無功負(fù)荷系數(shù)用β表示第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)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(fù)荷電流的要求通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出、按照發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個(gè)元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定一般認(rèn)為計(jì)算負(fù)荷就是半小時(shí)最大負(fù)荷P30，即有功計(jì)算負(fù)荷無功計(jì)算負(fù)荷用Q30表示視在計(jì)算負(fù)荷用S30表示視在計(jì)算電流用I30表示第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定是否合理，會(huì)直接影響到電器和導(dǎo)線、電纜的選擇是否合理如果計(jì)算負(fù)荷確定過大，會(huì)使得導(dǎo)線、電纜選擇過大，造成投資和有色金屬浪費(fèi)如果計(jì)算負(fù)荷確定過小，會(huì)使電器、導(dǎo)線和電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗和絕緣過熱過早老化，甚至引起火災(zāi)第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定目前普遍采用確實(shí)定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法有兩種：需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法需要系數(shù)法采用的比較普遍，是確定計(jì)算負(fù)荷的根本方法二項(xiàng)式法有一定的應(yīng)用局限性，在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少且容量差異較大的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可采用二項(xiàng)式法第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定二、需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷1.根本公式計(jì)算負(fù)荷P30表示內(nèi)容第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定其中KΣ為設(shè)備同時(shí)系數(shù)即KΣ

=設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量全部設(shè)備容量KL為設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)即KL

=運(yùn)行的設(shè)備容量設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定ηe為設(shè)備組的平均效率ηe=設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)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(fù)荷時(shí)的末端功率配電線路在最大負(fù)荷時(shí)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(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定在確定有功計(jì)算負(fù)荷P30后，可求出其余計(jì)算負(fù)荷：1.無功計(jì)算負(fù)荷2.視在計(jì)算負(fù)荷3.計(jì)算電流4.三相電動(dòng)機(jī)計(jì)算電流第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定〔二〕設(shè)備容量的計(jì)算需要系數(shù)的根本公式P30=KdPe中的設(shè)備容量Pe是不含備用設(shè)備的容量，且此容量的計(jì)算與用電設(shè)備工作組的工作制有關(guān)1.一般連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備組容量計(jì)算Pe為所有設(shè)備銘牌額定容量之和第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定2.斷續(xù)周期工作制設(shè)備容量計(jì)算將不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)規(guī)定的負(fù)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(shè)備常用的有電焊機(jī)和起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定〔1〕電焊機(jī)容量換算到ε=100%，因此換算后設(shè)備容量為第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定〔2〕起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)組容量換算到ε=25%，=0.5，換算后設(shè)備容量為第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定〔三〕多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算引入同時(shí)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(shè)備組計(jì)算負(fù)荷，取〔2〕車間干線計(jì)算負(fù)荷，取第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定總有功計(jì)算負(fù)荷為：總無功計(jì)算負(fù)荷為：總視在計(jì)算負(fù)荷為：總計(jì)算電流為：注意：各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，在確定總視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流時(shí)不能簡單取和第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定一、工廠計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定工廠電源進(jìn)線及主要電氣設(shè)備的選擇是依據(jù)工廠計(jì)算負(fù)荷，同時(shí)計(jì)算負(fù)荷也是計(jì)算工廠的功率因數(shù)和無功補(bǔ)償容量的根本依據(jù)確定工廠計(jì)算負(fù)荷的方法很多，可按照具體情況選用第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定〔一〕需要系數(shù)法將全廠用電設(shè)備的總?cè)萘縋e乘上需要系數(shù)Kd可得到全廠的有功計(jì)算負(fù)荷即P30=KdPe需要系數(shù)值可參照附錄9其無功計(jì)算負(fù)荷Q30=P30tanψ視在功率S30=P30cosψ第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定〔二〕按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷設(shè)工廠年產(chǎn)量為A，單位產(chǎn)品耗電量為α那么工廠全年耗電量Wa=Aα單位產(chǎn)品耗電量可根據(jù)實(shí)測統(tǒng)計(jì)資料確定或者查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊得到Wa后，除以年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax可得到工廠有功計(jì)算負(fù)荷〔根據(jù)式3-3〕即P30=Wa/Tmax第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定〔三〕按逐級計(jì)算法確定工廠計(jì)算負(fù)荷工廠計(jì)算負(fù)荷P30.1為高壓母線上所有配電線路計(jì)算負(fù)荷之和乘同時(shí)系數(shù)，即P30.1=P30.2KΣp配電線路計(jì)算負(fù)荷P30.2為變+電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)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(jì)算第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定〔四〕工廠的功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷1.工廠的功率因數(shù)〔1〕瞬時(shí)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(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定〔2〕平均功率因數(shù)又稱為加權(quán)功率因數(shù)，按下式計(jì)算Wp為一段時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能，Wq為一段時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能供電企業(yè)對功率因數(shù)有一個(gè)規(guī)定值，工廠的功率因數(shù)高于規(guī)定值可減收電費(fèi)，反之那么加收，以鼓勵(lì)用戶積極提高功率因數(shù)第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定〔3〕最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)即在計(jì)算負(fù)荷時(shí)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(dá)規(guī)定的，應(yīng)增加無功補(bǔ)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(fù)荷時(shí)功率因數(shù)第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定2.無功功率補(bǔ)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(guān)系增設(shè)無功補(bǔ)償裝置容量為或其中稱為無功補(bǔ)償率第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定在確定了總的補(bǔ)償容量后，可根據(jù)選擇的單個(gè)電容器容量qc來確定電容器個(gè)數(shù)即n=Qc/qc對于單相電容器來說，n應(yīng)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(bǔ)償率附錄表11列出了常用并聯(lián)電容器主要技術(shù)數(shù)據(jù)第四節(jié)工廠的計(jì)算負(fù)荷及負(fù)荷中心確實(shí)定3.無功補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷工廠或車間裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置后，總的有功計(jì)算負(fù)荷P30不變總的無功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)扣除無功補(bǔ)償容量，即Q30=Q30-QC例3-6第