第三章-電力負(fù)荷及計(jì)算

第三章電力負(fù)荷及其計(jì)算授課教師：XXXX目錄

/CONTENTS第1節(jié)電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線第2節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定*第3節(jié)單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定第4節(jié)用戶計(jì)算負(fù)荷及年耗電量的計(jì)算第5節(jié)尖峰電流及其計(jì)算第1節(jié)電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線第1節(jié)一、電力負(fù)荷的分級及其對供電電源的要求電力負(fù)荷,既可指用電設(shè)備或用電單位(用戶),也可指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流。這里的電力負(fù)荷指用電單位(用戶)或用電設(shè)備。

(一)電力負(fù)荷的分級電力負(fù)荷根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電在對人身安全、經(jīng)濟(jì)損失上所造成的影響程度,按GB50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,分為以下三級:1.一級負(fù)荷2.二級負(fù)荷3.三級負(fù)荷第1節(jié)1.一級負(fù)荷符合下列情況之一時(shí),應(yīng)視為一級負(fù)荷:①中斷供電一將造成人身傷害者。②中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者,例如重大設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時(shí)間才能恢復(fù)等。③中斷供電將影響重要用電單位的正常工作,例如重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動(dòng)的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。在一級負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將造成人員傷亡或重大設(shè)備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷,以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷,應(yīng)視為一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。第1節(jié)2.二級負(fù)荷符合下列情況之一時(shí),應(yīng)視為二級負(fù)荷:①中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者,例如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。②中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作,例如交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷,以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂者。3.三級負(fù)荷所有不屬于一級和二級負(fù)荷者,應(yīng)為三級負(fù)荷。第1節(jié)(二)各級電力負(fù)荷對供電電源的要求1.一級負(fù)荷對供電電源的要求一級負(fù)荷屬重要負(fù)荷,應(yīng)由“雙重電源”供電;當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷,除由雙重電源供電外,還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。而且設(shè)備供電電源的切換時(shí)間,應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求?？勺鳛閼?yīng)急電源的有:①獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組;②供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路;③蓄電池;④干電池。第1節(jié)2.二級負(fù)荷對供電電源的要求二級負(fù)荷也屬重要負(fù)荷,但其重要程度次于一級負(fù)荷。二級負(fù)荷宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí),二級負(fù)荷可由一回6kV及以上專用的架空線路供電。3.三級負(fù)荷對供電電源的要求三級負(fù)荷屬不重要負(fù)荷,對供電電源無特殊要求。第1節(jié)二、電力負(fù)荷的類別電力負(fù)荷按用途分,有照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷。照明負(fù)荷為單相負(fù)荷,在三相系統(tǒng)中很難做到三相平衡;而動(dòng)力負(fù)荷一般可視為三相平衡負(fù)荷。電力負(fù)荷按行業(yè)分,有工業(yè)負(fù)荷、非工業(yè)負(fù)荷和居民生活負(fù)荷等。第1節(jié)電力負(fù)荷(設(shè)備)按工作制可分為以下三類:(1)長期連續(xù)工作制這類設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行,負(fù)荷比較穩(wěn)定,例如通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷雖然變動(dòng)一般較大,但大多也是長期連續(xù)工作的。(2)短時(shí)工作制這類設(shè)備的工作時(shí)間較短,而停歇時(shí)間相對較長,例如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)(如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、升降電動(dòng)機(jī)等)。(3)斷續(xù)周期工作制這類設(shè)備周期性地工作—停歇—工作,如此反復(fù)運(yùn)行,而工作周期一般不超過10min,例如電焊機(jī)和起重機(jī)械。第1節(jié)電力負(fù)荷(設(shè)備)按工作制可分為以下三類:(1)長期連續(xù)工作制這類設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行,負(fù)荷比較穩(wěn)定,例如通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷雖然變動(dòng)一般較大,但大多也是長期連續(xù)工作的。(2)短時(shí)工作制這類設(shè)備的工作時(shí)間較短,而停歇時(shí)間相對較長,例如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)(如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、升降電動(dòng)機(jī)等)。(3)斷續(xù)周期工作制這類設(shè)備周期性地工作—停歇—工作,如此反復(fù)運(yùn)行,而工作周期一般不超過10min,例如電焊機(jī)和起重機(jī)械。第1節(jié)三、用電設(shè)備的額定容量、負(fù)荷持續(xù)率及負(fù)荷系數(shù)1.用電設(shè)備的額定容量用電設(shè)備的額定容量,是指用電設(shè)備在額定電壓下、在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能連續(xù)輸出或耗用的最大功率。對電動(dòng)機(jī),其額定容量是指其軸上正常輸出的最大功率。因此其耗用的功率即從電網(wǎng)吸取的功率,應(yīng)為其額定容量除以其本身的效率。對電燈和電爐等,其額定容量是指其在額定電壓下耗用的功率,而不是指其輸出的功率。第1節(jié)電動(dòng)機(jī)、電爐和電燈等設(shè)備的額定容量,均用有功功率PN表示,單位為瓦(W)或千瓦(kW)。變壓器、互感器和電焊機(jī)等設(shè)備的額定容量,一般用視在功率SN表示,單位為伏安(VA)或千伏安(kVA)。電容器類設(shè)備的額定容量,則用無功功率Qc表示,單位為乏(var)或千乏(kvar)。必須指出:對斷續(xù)周期工作制的設(shè)備(如電焊機(jī)、起重機(jī)等)來說,其額定容量是對應(yīng)于一定的負(fù)荷持續(xù)率(dutycycle)的。第1節(jié)2.負(fù)荷持續(xù)率負(fù)荷持續(xù)率,又稱暫載率或相對工作時(shí)間,符號為ε,其定義為一個(gè)工作周期T內(nèi)工作時(shí)間t與T的百分比,即式中,t0為工作周期T內(nèi)的停歇時(shí)間。T、t和t0的單位均為秒(s)。同一設(shè)備,在不同負(fù)荷持續(xù)率下運(yùn)行時(shí),其輸出的功率是不同的。第1節(jié)

第1節(jié)3.用電設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)用電設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)(或稱負(fù)荷率)KL,為設(shè)備在最大負(fù)荷時(shí)輸出或耗用的功率P與設(shè)備額定容量PN的比值,即負(fù)荷系數(shù)表征了設(shè)備容量的利用程度。負(fù)荷系數(shù)的符號有時(shí)也用β表示。第1節(jié)四、負(fù)荷曲線的有關(guān)概念(一)負(fù)荷曲線的繪制與類型負(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。它繪制在直角坐標(biāo)上,縱坐標(biāo)軸表示負(fù)荷功率(一般用有功功率),橫坐標(biāo)軸表示負(fù)荷變動(dòng)所對應(yīng)的時(shí)間。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分,有工廠(企業(yè))的、車間的或某臺設(shè)備的負(fù)荷曲線。按負(fù)荷的功率性質(zhì)分,有有功和無功負(fù)荷曲線。按所表示的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間分,有年的、月的、日的和工作班的負(fù)荷曲線。第1節(jié)按繪制方式分,有依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線(如圖3-1a所示)和梯形負(fù)荷曲線(如圖3-1b所示)。圖3-1日有功負(fù)荷曲線第1節(jié)年負(fù)荷曲線,通常繪成負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線,按負(fù)荷大小依次排列,如圖3-2c所示。此年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線按所繪對象(負(fù)荷)的典型夏日負(fù)荷曲線和典型冬日負(fù)荷曲線來繪制,如圖3-2a、b所示。其夏日和冬日在全年中所占的天數(shù),應(yīng)視當(dāng)?shù)氐乩砦恢煤蜌庀笄闆r而定。圖3-2年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制第1節(jié)另一種形式的年負(fù)荷曲線,是按全年每日的最大負(fù)荷(通常取每日最大負(fù)荷的半小時(shí)平均值)繪制的,稱為年每日最大負(fù)荷曲線,如圖3-3所示。橫坐標(biāo)依次以全年12個(gè)月份的日期來分格。這種年最大負(fù)荷曲線,可用來確定擁有多臺電力變壓器的變電所在一年的不同時(shí)期宜于投入幾臺運(yùn)行,即所謂“經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式”,以降低電能損耗,提高供配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。圖3-3年每日最大負(fù)荷曲線第1節(jié)(二)與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量1.年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)年最大負(fù)荷(annualmaximumload)Pmax,是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)(該工作班的最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)的,而是在負(fù)荷最大的月份內(nèi)至少出現(xiàn)過23次)消耗電能最多的半小時(shí)平均負(fù)荷P30。第1節(jié)年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax,是假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax(亦即P30)持續(xù)運(yùn)行時(shí),在此Tmax時(shí)間內(nèi)電力負(fù)荷所耗用的電能,恰與該電力負(fù)荷全年實(shí)際耗用的電能相等,如圖3-4所示。因此年最大負(fù)荷利用小時(shí)是一個(gè)假想時(shí)間,按下式計(jì)算:式中,Wa為電力負(fù)荷全年實(shí)際耗用的電能。圖3-4年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)第1節(jié)2.平均負(fù)荷和負(fù)荷曲線填充系數(shù)平均負(fù)荷(averageload)Pav,是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均耗用的功率,即式中,Wt為t時(shí)間內(nèi)所耗用的電能。年平均負(fù)荷Pav,就是電力負(fù)荷全年平均耗用的功率,如圖3-5所示,即式中,Wa為全年所耗用的電能。圖3-5年平均負(fù)荷第1節(jié)負(fù)荷曲線填充系數(shù)β,就是將起伏波動(dòng)的負(fù)荷曲線“削峰填谷”,由此求出的平均負(fù)荷Pav與最大負(fù)荷Pmax的比值,亦稱負(fù)荷系數(shù)或負(fù)荷率,即負(fù)荷曲線填充系數(shù)表征了負(fù)荷曲線不平坦的程度,亦即負(fù)荷變動(dòng)的程度。從發(fā)揮整個(gè)電力系統(tǒng)效能來說,應(yīng)盡量設(shè)法提高β值,因此供配電系統(tǒng)在運(yùn)行中必須實(shí)行負(fù)荷調(diào)整。第2節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定第2節(jié)一、概述計(jì)算負(fù)荷(calculatedload),是指通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。按照計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜,如以計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行,其發(fā)熱溫度不致超出允許值,因而不會(huì)影響其使用壽命。由于導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約需(34)τ,τ為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。而截面積在16mm2以上的導(dǎo)體的τ均在10min以上,也就是載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min后可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值。因此通常取半小時(shí)平均最大負(fù)荷P30(亦即年最大負(fù)荷Pmax)作為“計(jì)算負(fù)荷”。第2節(jié)計(jì)算負(fù)荷是供配電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。如果計(jì)算負(fù)荷確定過大,將使設(shè)備和導(dǎo)線、電纜選擇偏大,造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定過小,又將使設(shè)備和導(dǎo)線、電纜選擇偏小,造成設(shè)備和導(dǎo)線、電纜運(yùn)行時(shí)過熱,增加電能損耗和電壓損耗,甚至使設(shè)備和導(dǎo)線、電纜燒毀,造成事故。因此正確確定計(jì)算負(fù)荷具有重要的意義。我國目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法,有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。第2節(jié)二、按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷(一)需要系數(shù)的概念用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷,是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30,如圖3-6所示。用電設(shè)備組的設(shè)備容量(equipmentcapacity)Pe,是指用電設(shè)備組所有設(shè)備(不包括備用設(shè)備)的額定容量PN之和,即Pe=∑PN。而設(shè)備的額定容量,是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。圖3-6用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷第2節(jié)

第2節(jié)令式(3-8)中的K∑KL/ηeηWL=Kd,這里的Kd即“需要系數(shù)”(demandcoefficient)。由此可得需要系數(shù)的定義式為即用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd,是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值。實(shí)際上,用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd不僅與其工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率及線路損耗等因素有關(guān),而且與其操作人員的技能水平和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān),因此需要系數(shù)值宜盡可能實(shí)測分析確定,使之盡量接近實(shí)際。第2節(jié)(二)需要系數(shù)法的基本計(jì)算公式及其應(yīng)用由式(3-9)可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷P30的基本公式為P30=KdPe(3-10)式中,Pe為用電設(shè)備組所有設(shè)備(不含備用設(shè)備)的額定容量之和。這里必須指出,對斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備組,其設(shè)備容量應(yīng)為各設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌容量換算到一個(gè)統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的容量之和。第2節(jié)

第2節(jié)

第2節(jié)

第2節(jié)負(fù)荷計(jì)算中常用的單位:有功功率為“千瓦”(kW);無功功率為“千乏”(kvar);視在功率為“千伏安”(kVA);電流為“安”(A);電壓為“千伏”(kV)。最后必須指出:需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有很大關(guān)系,因此按需要系數(shù)法計(jì)算時(shí),首先要正確判別用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài),否則將造成錯(cuò)誤。例如機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī),應(yīng)屬小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī),因?yàn)榻饘偾邢骶褪抢浼庸?而機(jī)修車間不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等,應(yīng)屬熱加工機(jī)床。第2節(jié)(三)多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí),應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí),應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)綜合系數(shù)(又稱同時(shí)系數(shù)或參差系數(shù))K∑p和K∑q:對車間干線可取K∑p=0.850.95,K∑q=0.900.97。對低壓母線,由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)可取K∑p=0.800.90,K∑q=0.850.95。如果由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)可取K∑p=0.900.95,K∑q=0.930.97。第2節(jié)

第2節(jié)三、按二項(xiàng)式法確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷(一)二項(xiàng)式法的基本計(jì)算公式及其應(yīng)用二項(xiàng)式法確定有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為P30=bPe+cPx(3-20)式中,bPe為用電設(shè)備組的平均負(fù)荷,其中Pe為用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?其計(jì)算方法與需要系數(shù)法相同;cPx為用電設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷,其中Px是x臺最大設(shè)備的設(shè)備容量;b、c為二項(xiàng)式系數(shù)。其余的計(jì)算負(fù)荷Q30、S30和I30的計(jì)算公式與前述需要系數(shù)法相同。第2節(jié)(二)多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定采用二項(xiàng)式法確定多組用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí),亦應(yīng)考慮各組設(shè)備的最大負(fù)荷不同出現(xiàn)的因素。但不是計(jì)入一個(gè)小于1的綜合系數(shù)K∑,而是在各組設(shè)備中取其中一組最大的附加負(fù)荷(cPx)max,再加上各組的平均負(fù)荷bPe。由此可得總的有功計(jì)算負(fù)荷為P30=∑(bPe)i+(cPx)max(3-21)總的無功計(jì)算負(fù)荷為Q30=∑(bPetanφ)i+(cPx)maxtanφmax(3-22)式中,tanφmax為最大附加負(fù)荷(cPx)max的設(shè)備組的平均功率因數(shù)角的正切值。第2節(jié)總的視在計(jì)算負(fù)荷S30仍按式(3-18)計(jì)算?？偟挠?jì)算電流I30仍按式(3-19)計(jì)算。為了簡化和統(tǒng)一,按二項(xiàng)式法計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí),與前述按需要系數(shù)法計(jì)算一樣,也不論各組設(shè)備臺數(shù)多少,各組的計(jì)算系數(shù)b、c、x和cosφ、tanφ等均按附表9所列數(shù)值。*第3節(jié)單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定第3節(jié)一、概述在工廠特別是在民用建筑中,除了廣泛應(yīng)用三相電氣設(shè)備外,還普遍應(yīng)用有諸如電燈、電爐、電焊機(jī)及家用電器等各種單相用電設(shè)備。單相設(shè)備接在三相線路中,應(yīng)盡可能地均衡分配,使三相負(fù)荷盡可能地平衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí),則不論單相設(shè)備如何分配,單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時(shí),則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量,再與三相設(shè)備容量相加。第3節(jié)由于確定計(jì)算負(fù)荷的目的,主要是為了選擇供配電系統(tǒng)中的設(shè)備和導(dǎo)線、電纜,使設(shè)備和導(dǎo)線、電纜在最大負(fù)荷電流通過時(shí)不致過熱燒毀,因此在接有較多單相設(shè)備的三相線路中,不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓,只要三相負(fù)荷不平衡,就應(yīng)以最大負(fù)荷相的有功負(fù)荷的3倍作為等效三相有功負(fù)荷,以滿足線路安全運(yùn)行的要求。第3節(jié)二、單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計(jì)算

(一)單相設(shè)備接于相電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算單相設(shè)備接于相電壓時(shí),其等效三相設(shè)備容量Pe應(yīng)按最大負(fù)荷相所接單相設(shè)備容量Pe.mφ的3倍計(jì)算,即Pe=3Pe.mφ(3-23)其等效三相計(jì)算負(fù)荷則按前述需要系數(shù)法計(jì)算。第3節(jié)(二)單相設(shè)備接于線電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算1.單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí)由于容量為Pe.φ的單相設(shè)備接在線電壓U上產(chǎn)生的電流I=Pe.φ/(Ucosφ),這一電流應(yīng)與其等效三相設(shè)備容量Pe產(chǎn)生的電流I=Pe/(√3Ucosφ)相等,因此其等效三相設(shè)備容量為Pe=√3Pe.φ(3-24)第3節(jié)

圖3-7接于各線電壓的單相負(fù)荷等效變換程序第3節(jié)

第3節(jié)(三)單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算首先應(yīng)將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量,然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量,并按需要系數(shù)法計(jì)算其各相的計(jì)算負(fù)荷,而總的等效三相有功計(jì)算負(fù)荷則為其最大有功負(fù)荷相的有功計(jì)算負(fù)荷P30.mφ的3倍,即P30=3P30.mφ(3-27)總的等效三相無功計(jì)算負(fù)荷則為其最大有功負(fù)荷相的無功計(jì)算負(fù)荷Q30.mφ的3倍,即Q30=3Q30.mφ(3-28)第3節(jié)關(guān)于將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量問題,可按下列換算公式進(jìn)行換算:A相PA=pAB-APAB+pCA-APCA(3-29)

QA=qAB-APAB+qCA-APCA(3-30)B相PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB(3-31)

QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB(3-32)C相PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC(3-33)

QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC(3-34)式中,PAB、PBC、PCA分別為接于UAB、UBC、UCA的有功設(shè)備容量;PA、PB、PC分別為換算成接于UA、UB、UC的有功設(shè)備容量;QA、QB、QC分別為換算成接于UA、UB、UC的無功設(shè)備容量;pAB-A、qAB-A…分別為接于UAB…的相間負(fù)荷換算成接于UA…的單相負(fù)荷的有功和無功換算系數(shù)第4節(jié)用戶計(jì)算負(fù)荷及年耗電量的計(jì)算第4節(jié)一、供配電系統(tǒng)的功率損耗計(jì)算在確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷后,如果要確定整個(gè)用戶如一個(gè)企業(yè)或一個(gè)車間的計(jì)算負(fù)荷,就需要逐級計(jì)入有關(guān)線路和變壓器的功率損耗,如圖3-9所示。例如要確定低壓配電線WL2首端的有功計(jì)算負(fù)荷P30.4,就應(yīng)將其末端有功計(jì)算負(fù)荷P30.5加上該線路的有功損耗ΔPWL2。如果要確定高壓配電線WL1首端的有功計(jì)算負(fù)荷P30.2,就應(yīng)將車間變電所低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷P30.3加上變壓器T的有功損耗ΔPT,再加上高壓配電線WL1的有功損耗ΔPWL1。圖3-9企業(yè)供電系統(tǒng)中各部分的計(jì)算負(fù)荷和功率損耗(只示出其有功部分)第4節(jié)

第4節(jié)

第4節(jié)所謂幾何均距,是指三相線路各相導(dǎo)線之間距離的幾何平均值。如圖3-10a所示A、B、C三相線路,其線間幾何均距為如果導(dǎo)線為等邊三角形排列(見圖3-10b),則aav=a;如果導(dǎo)線為水平等距排列(見圖3-10c),則圖3-10三相架空線路的線間距離第4節(jié)(二)變壓器的功率損耗計(jì)算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計(jì)算變壓器的有功功率損耗由兩部分組成:(1)鐵心中的有功功率損耗簡稱“鐵損”。它在變壓器一次繞組的外施電壓和頻率不變的條件下是固定不變的,與負(fù)荷無關(guān)。鐵損可由變壓器空載試驗(yàn)測定。變壓器的空載損耗ΔP0可認(rèn)為就是鐵損ΔPFe,因?yàn)樽儔浩鞯目蛰d電流I0很小,在一次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗很小,可略去不計(jì)。第4節(jié)

第4節(jié)

第4節(jié)

第4節(jié)以上式(3-38)式(3-41)中的ΔP0、ΔPk、I0%和UZ%(即Uk%)等均可從有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本中查得。S9系列和SC9系列變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見附表1。在供電設(shè)計(jì)中,可采用下列簡化公式來計(jì)算現(xiàn)在應(yīng)用的各種低損耗電力變壓器的功率損耗:有功功率損耗ΔPT≈0.01S30(3-42)無功功率損耗ΔQT≈0.05S30(3-43)式中,S30為變壓器的計(jì)算負(fù)荷第4節(jié)二、用戶計(jì)算負(fù)荷的確定用戶計(jì)算負(fù)荷是選擇用戶電源進(jìn)線及其中一、二次設(shè)備的基本依據(jù),也是計(jì)算用戶功率因數(shù)和用戶用電容量的基本依據(jù)。

(一)按逐級計(jì)算法確定用戶的計(jì)算負(fù)荷如前面圖3-9所示,用戶的計(jì)算負(fù)荷(這里舉有功負(fù)荷為例)P30.1,應(yīng)該是高壓配電所母線上所有高壓配電線計(jì)算負(fù)荷之和,再乘上一個(gè)綜合系數(shù)(同時(shí)系數(shù))K∑。而高壓配電線的計(jì)算負(fù)荷P30.2,則是該線路所供車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷P30.3,加上變壓器的功率損耗ΔPT和高壓配電線的功率損耗ΔPWL1。其余依此類推。但是對一般中小用戶的供配電系統(tǒng)來說,由于其高低壓配電線路一般不長,因此在確定用戶計(jì)算負(fù)荷時(shí)往往略去不計(jì)。第4節(jié)(二)按需要系數(shù)法確定用戶的計(jì)算負(fù)荷將用戶的用電設(shè)備總?cè)萘縋e(不含備用設(shè)備容量)乘上一個(gè)需要系數(shù)Kd,即得到用戶的有功計(jì)算負(fù)荷,即P30=KdPe(3-44)附表11列出了部分企業(yè)的需要系數(shù)、功率因數(shù)及年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)值,供參考。用戶的無功計(jì)算負(fù)荷Q30、視在計(jì)算負(fù)荷S30和計(jì)算電流I30,分別按前式(3-13)、式(3-14)和式(3-15)計(jì)算。第4節(jié)(三)按負(fù)荷密度法估算用戶的計(jì)算負(fù)荷將用戶的平均負(fù)荷密度a(W/m2)乘以建筑面積A(m2),即得到用戶的有功計(jì)算負(fù)荷(W),即P30=aA(3-45)各類用戶的平均負(fù)荷密度可由有關(guān)設(shè)計(jì)手冊查得,或根據(jù)同類用戶的實(shí)測資料分析確定。按GB/T50293—2014《城市電力規(guī)劃規(guī)范》規(guī)定:居住建筑用電指標(biāo)為3070W/m2,或416kW/戶;公共建筑用電指標(biāo)為40150W/m2;工業(yè)建筑用電指標(biāo)為40120W/m2;倉儲物流建筑用電指標(biāo)為1550W/m2;市政設(shè)施建筑用電指標(biāo)為2050W/m2?？紤]到負(fù)荷的發(fā)展,因此有關(guān)負(fù)荷密度(用電指標(biāo))宜適當(dāng)取大一些。第4節(jié)

第4節(jié)(五)用戶的無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的用戶計(jì)算負(fù)荷圖3-11示出功率因數(shù)的提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系。假設(shè)功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ',這時(shí)在用戶需用的有功功率P30固定不變的條件下,無功功率將由Q30減小到Q'30,視在功率將由S30減小到S'30。相應(yīng)地負(fù)荷電流I30也得以減小,這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗均相應(yīng)地降低,從而達(dá)到既節(jié)約電能又提高電壓質(zhì)量的效果,同時(shí)可使系統(tǒng)選用較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線、電纜。由此可見,提高功率因數(shù)對電力系統(tǒng)是大有好處的。第4節(jié)由圖3-11可以看出,要使功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ',必須裝設(shè)的無功補(bǔ)償裝置容量為:QC=Q30-Q'30=P30(tanφ-tanφ')(3-48)或QC=ΔqCP30(3-49)式中,ΔqC=tanφ-tanφ',稱為無功補(bǔ)償率,或比補(bǔ)償容量。這ΔqC表示要使1kW的有功功率由cosφ提高到cosφ