供電系統(tǒng)負荷計算方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上供電系統(tǒng)負荷計算方法供電系統(tǒng)負荷計算方法計算負荷是供電系統(tǒng)設(shè)計計算的基礎(chǔ)，為選擇變壓器臺數(shù)和容量，選擇電氣設(shè)備，確定測量儀表的量程，選擇繼電保護裝置等提供重要的計算依據(jù)。所以負荷計算準(zhǔn)確與否直接影響著供電設(shè)計的質(zhì)量。對于各種類型的用戶，由于其供電系統(tǒng)設(shè)計的基本原理和方法都是相同的，所以在工程實踐中根據(jù)不同的計算目的，針對不同類型的負荷，總結(jié)出的各種負荷的計算方法具有普遍的意義。因此，本章以工礦企業(yè)用戶為例來論述計算負荷的意義及求計算負荷的方法。一、負荷的基本概念工廠供電系統(tǒng)運行時的實際負荷并不等于所有用電設(shè)備額定功率之和。這是因為用電設(shè)備不可能全部同時運行，每臺設(shè)備也

2、不可能全部滿負荷，各種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全相同。因此，工廠供電系統(tǒng)在設(shè)計過程中，必須找出這些用電設(shè)備的等效負荷。所謂等效是指這些用電設(shè)備在實際運行中所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)與等效負荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，產(chǎn)生的最大溫升與等效負荷產(chǎn)生的最高溫升相等。我們按照等效負荷，從滿足用電設(shè)備發(fā)熱的條件來選擇用電設(shè)備，用以計算的負荷功率或負荷電流稱為“計算負荷”。通常規(guī)定取30分鐘(min)平均最大負荷、和作為該用戶的“計算負荷”，并用、和分別表示其有功、無功和現(xiàn)在計算負荷。為什么取用“30分鐘平均最大負荷”呢? 這是考慮：對于中、小截面的導(dǎo)體，發(fā)熱時間常數(shù)(即表示發(fā)熱過程進行快慢的時間數(shù)值)大約為10mi

3、n左右，在短暫的時間內(nèi)通過尖峰負荷時，導(dǎo)體溫度來不及升高到相應(yīng)伍而尖峰負荷就消失了，所以尖峰負荷雖比，和大，但不是造成導(dǎo)體達到最高溫升的主要原因。實驗表明，導(dǎo)體達到穩(wěn)定溫升的時間約為3T一4T，所以對于中、小截面導(dǎo)體達到穩(wěn)定溫升的時間可近似為3T30min；對于較大截面導(dǎo)體，發(fā)熱時間常數(shù)大多大于10min，因而在30 min時間內(nèi)，一般達不到穩(wěn)定溫升，取30min平均最大負荷為計算負荷偏于保守，但為選擇計算的方便和一致性，如上規(guī)定還是合理的。因此，計算負荷是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電器設(shè)備的依據(jù)，并有如下關(guān)系：二、負荷計算的方法計算負荷的確定是工廠供電設(shè)計中很重要的一環(huán)，汁算負荷的確定是否合理，直

4、接影響到電氣設(shè)備選擇的合理性、經(jīng)濟性。如果汁算負荷確定的過大，將使電氣設(shè)備選得過大，造成投資利有色金屬的浪費；而計算負荷確定的過小，則電氣設(shè)備運行時電能損耗增加，并產(chǎn)生過熱，使其絕緣過于老化，甚至燒毀、造成經(jīng)濟損失。因此，在供電設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)不同的情況，選擇正確的計算入法來確定汁算負荷。1、 設(shè)備容量的確定用電設(shè)備銘牌上都標(biāo)有設(shè)備的額定功率用“”表示。但是由于備用電設(shè)備的額定工作條件不同，如有長期工作的、有短時工作的，因而在進行負荷計算時，不能把這些銘牌上的額定功率簡單直接地相加，必須首先換算成統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的額定功率，把這個額定功率稱作“設(shè)備容量”，用“Pe”表示。(1) 長期工作制和短

5、時工作制的設(shè)備容量就是設(shè)備的銘牌額定功率，即(2)斷續(xù)周期工作制的設(shè)備容量是將某負荷持續(xù)率下的銘牌額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。2、需用系數(shù)法用電設(shè)備組的計算負荷，是指用電設(shè)備級從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷,假設(shè)用電設(shè)備組的設(shè)備容量為，它指用電設(shè)備組所有設(shè)備(不含備用設(shè)備)的額定容量之和。由于用電設(shè)備組的設(shè)備實際上不一定都同時運行，運行的設(shè)備也不可能都同時滿負荷，同時設(shè)備本身存在有功率損耗，因此，用電設(shè)備組的有功計算負荷應(yīng)為：其中，為設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負荷時運行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；為設(shè)備的負荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負荷時的輸出功率與運行的設(shè)備容量之比：為設(shè)備

6、組的平均效率，即設(shè)備組在最大負荷時的輸出功率與取用功率之比；為配電線的平均效率，即配電線路在最大負荷時的末端功率與首端功率之比。令/=，稱為需要系數(shù)（1）單組設(shè)備計算負荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)3臺時，計算負荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即： 式中 PN 總設(shè)備功率，單位kWKd 需用系數(shù) 計算有功功率，單位為kW 計算無功功率，單位kvar 計算視在功率，單位kVA 功率因數(shù)角的正切值 電氣設(shè)備額定電壓，單位kV 計算電流，單位A當(dāng)每組電氣設(shè)備臺數(shù)3時，考慮其同時使用率非常高，將需用系數(shù)取為1，其余計算與上式公式相同（2）多組設(shè)備的計算負荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時，先將每一組都按上述

7、步驟計算在各自負荷曲線上不可能同時出現(xiàn)，以一個同時系數(shù)來表達這種不同時率，因此其計算負荷為： 式中 有功同時系數(shù)，對于配電干線所供范圍的計算負荷， 取值范圍一般都在0.80.9；對于變電站總計算負荷，取值范圍一般在0.851無功同時系數(shù)，對于配電干線所供范圍的計算負荷,取值范圍一般都在0.930.97；對于變電站總計算負荷，取值范圍一般在0.9513、二項式法（1）二項式系數(shù) 二項式系數(shù)認為計算負荷由兩部分組成，一部分是由所有設(shè)備運行時產(chǎn)生的平均負荷，另一部分是由于大型設(shè)備的投入產(chǎn)生的負荷cpx，x為容量最大設(shè)備的臺數(shù)其中，b，c稱為二項式系數(shù)。二項式系數(shù)也是通過統(tǒng)計得到的（2）負荷計算的二項

8、式法 用二項式法進行負荷計算時的步驟與需用系數(shù)法相同，是用二項式系數(shù)時計算公式如下：1) 單組用電設(shè)備組中設(shè)備臺數(shù)3臺時的計算負荷為：2) 多組用電設(shè)備組的計算負荷為：式中 j用電設(shè)備組序號，j=1，2，3.，mcpx各組中該部分最大值4、利用系數(shù)法利用系數(shù)是求平均負荷的系數(shù)。通過利用系數(shù)，平均利用系數(shù)，有效臺數(shù)，附加系數(shù)等可確定計算負荷。（1）利用系數(shù)利用系數(shù)定義為：一般情況下，當(dāng)用電設(shè)備組確定后，其最大日負荷曲線也就確定了，要得到利用系數(shù)非常容易。（2）附加系數(shù)附加系數(shù)定義為表達了同類型、同容量用電設(shè)備組在負荷曲線上計算負荷與平均負荷差異的幅度。為了便于比較，從發(fā)熱角度出發(fā)，不同容量的用電

9、設(shè)備需歸算為同一容量的用電設(shè)備，于是可得其等效臺數(shù)式中 用電設(shè)備組中每臺用電設(shè)備的額定功率，單位Kw（3）利用系數(shù)法的計算步驟1）單組用電設(shè)備組中設(shè)備臺數(shù)3臺時的計算負荷先由利用系數(shù)求平均負荷為： 式中 利用系數(shù)再由附加系數(shù)求計算負荷。附加系數(shù)有設(shè)備等效臺數(shù)和利用系數(shù)得到： 2） 多組用電設(shè)備組的計算負荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的設(shè)備組時，設(shè)備等效臺數(shù)為所有設(shè)備的等效臺數(shù)；利用系數(shù)以各組設(shè)備組的加權(quán)利用系數(shù)替換，同樣使用附加系數(shù)表可以查得。有功功率計算公式為：加權(quán)利用系數(shù)為式中各組設(shè)備平均功率之和（kW）各組設(shè)備額定功率之和5、利用各種用電指標(biāo)的負荷計算方法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)與容量尚未確定，但需

10、作初步的負荷計算時，如供配電系統(tǒng)處于規(guī)劃階段時具體設(shè)備尚未明確；處于初步設(shè)計階段時，部分主要的、大容量的用電設(shè)備已經(jīng)清楚，但某些分散的、小容量用電設(shè)備并未確定。這是，均需借助用電指標(biāo)進行計算。常見的有的電能用戶，對其設(shè)計供配電系統(tǒng)時，始終無法得知每個住戶的實際用電設(shè)備臺數(shù)及容量，只能借助用電指標(biāo)進行負荷計算。常見方法有負荷密度法，單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法（1）負荷密度法 負荷密度法的計算公式如下：式中計算負荷，單位Kw S計算范圍使用面積，單位m2 負荷密度指標(biāo)，單位kW/ m2（2）單位指標(biāo)法 單位指標(biāo)法的計算公式如下：式中 單位用電指標(biāo)，單位為kW/人、Kw/床、kW產(chǎn)品等； N單位數(shù)

11、量，單位為人數(shù)、床數(shù)、產(chǎn)品數(shù)等（3）住宅用電量指標(biāo)法對于住宅，由于無法知道其具體用電設(shè)備，一般都采用住宅用電量指標(biāo)進行負荷計算。計算公式如下：式中住宅用電量指標(biāo)，單位為kW/戶N 供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)住宅用電同時系數(shù)6、 各種計算方法的特點（1）指標(biāo)法中除了住宅用電量指標(biāo)法外的其他方法一般只用作供配電系統(tǒng)的前期負荷估算（2）需用系數(shù)法計算簡單，是最為常用的一種計算方法，適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況組成需用系數(shù)的同時系數(shù)和負荷系數(shù)都是平均的概念，若一個用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差過于懸殊，大容量設(shè)備的投入對計算負荷起決定性的作用，這時需用系數(shù)計算的結(jié)果很可能與大容量設(shè)備投入時的實際情況不符，出現(xiàn)不合理的結(jié)果。影響需用系數(shù)的因素非常多對于運行經(jīng)驗不多的用電設(shè)備，很難找出較為準(zhǔn)確的需用系數(shù)值（3）二項式法考慮問題的出發(fā)點就是大容量設(shè)備的作用，因此當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果（4）利用系數(shù)法是通過平均負荷來計算負荷，這種方法的理論依據(jù)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計，因此是一種較為準(zhǔn)確的計算方法，但利用系數(shù)法的計算過程相對繁瑣（5）目前民用建筑用電負荷的二項式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗值尚不完善，這