第3章 電力負荷及其計算

1、第第3 3章章電力負荷及其計算電力負荷及其計算第三章電力負荷及其計算第三章電力負荷及其計算1.了解電力負荷有關概念；了解電力負荷有關概念；2.掌握用電設備組計算負荷的計算方法：掌握用電設備組計算負荷的計算方法： （1）需要系數法）需要系數法 （2）二項式法）二項式法3.掌握工廠供電系統(tǒng)的功率損耗和電能計算；掌握工廠供電系統(tǒng)的功率損耗和電能計算；4.熟悉無功補償的意義，掌握其計算方法；熟悉無功補償的意義，掌握其計算方法；5.熟悉尖峰電流及其計算。熟悉尖峰電流及其計算。教學要點：教學要點：第一節(jié)第一節(jié) 工廠的電力負荷與負荷曲線工廠的電力負荷與負荷曲線1.1.一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治

2、上經濟上一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡或在政治上經濟上 造成重大損失者。造成重大損失者。 如醫(yī)院手術室、礦井、消防設備等。如醫(yī)院手術室、礦井、消防設備等。 供電要求：雙電源供電，必須增設應急電源。供電要求：雙電源供電，必須增設應急電源。 常用的應急電源有：常用的應急電源有： （1 1）柴油發(fā)電機組；）柴油發(fā)電機組； （2 2）供電網絡中獨立于正常電源的專門饋電線路；）供電網絡中獨立于正常電源的專門饋電線路； （3 3）蓄電池。）蓄電池。 一、工廠電力負荷的分級及其對供電電源的要求一、工廠電力負荷的分級及其對供電電源的要求2.二級負荷：中斷供電在政治、經濟上造成較大損失者。二級負荷：中斷供電在

3、政治、經濟上造成較大損失者。 如大型的鋼廠、化纖廠等。如大型的鋼廠、化纖廠等。 供電要求：兩回路供電；負荷較小時可以一回專線供電。供電要求：兩回路供電；負荷較小時可以一回專線供電。3.三級負荷：其它負荷。三級負荷：其它負荷。 供電要求：對供電電源無特殊要求。供電要求：對供電電源無特殊要求。第一節(jié)第一節(jié) 工廠的電力負荷與負荷曲線工廠的電力負荷與負荷曲線 1.連續(xù)工作制：設備在恒定負荷下運行，且運行時間長到足連續(xù)工作制：設備在恒定負荷下運行，且運行時間長到足 以使達到若平衡狀態(tài)。以使達到若平衡狀態(tài)。 2.短時工作制：設備在恒定負荷下，運行時間短，停歇時間長。短時工作制：設備在恒定負荷下，運行時間短

4、，停歇時間長。 3.斷續(xù)周期工作制（負荷持續(xù)率）：設備周期性，時而工作時斷續(xù)周期工作制（負荷持續(xù)率）：設備周期性，時而工作時 而停歇，如此反復運行，工作周期一般不超過而停歇，如此反復運行，工作周期一般不超過 10分鐘，工作時不足以使設備達到熱平衡狀態(tài)。分鐘，工作時不足以使設備達到熱平衡狀態(tài)。 如電焊機、吊車電動機等。如電焊機、吊車電動機等。 （1）負荷持續(xù)率：）負荷持續(xù)率： （2）設備容量換算：）設備容量換算： %1000tttNNePP 二、工廠用電設備的工作制二、工廠用電設備的工作制第一節(jié)第一節(jié) 工廠的電力負荷與負荷曲線工廠的電力負荷與負荷曲線 a)夏日負荷曲線夏日負荷曲線 b)冬日負荷曲

5、線冬日負荷曲線 c)年負荷持續(xù)時間曲線年負荷持續(xù)時間曲線 三、負荷曲線三、負荷曲線 1.定義：表示電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。定義：表示電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。 2.作用：從負荷曲線上可以掌握負荷變動規(guī)律，獲得對設計作用：從負荷曲線上可以掌握負荷變動規(guī)律，獲得對設計 和運行有用的資料。和運行有用的資料。 3.分類：分類： 根據時間長短：日有功負荷曲線、根據時間長短：日有功負荷曲線、 年負荷持續(xù)時間曲線、年負荷持續(xù)時間曲線、 年每日最大負荷曲線等。年每日最大負荷曲線等。 根據功率：有功功率負荷曲線、無功功率負荷曲線。根據功率：有功功率負荷曲線、無功功率負荷曲線。第一節(jié)第一節(jié) 工廠

6、的電力負荷與負荷曲線工廠的電力負荷與負荷曲線1、年最大負荷、年最大負荷(Pmax)： 全年中負荷最大工作班內消耗電能最大的半小時的平均全年中負荷最大工作班內消耗電能最大的半小時的平均功率功率,又叫半小時最大負荷又叫半小時最大負荷(P30 )。2、年最大負荷利用小時、年最大負荷利用小時(Tmax)一班制：一班制：Tmax=18003000h；兩班制：兩班制：Tmax=35004800h三班制：三班制：Tmax=50007000h四、負荷曲線、負荷計算所用的物理量四、負荷曲線、負荷計算所用的物理量maxmaxPWTa第一節(jié)第一節(jié) 工廠的電力負荷與負荷曲線工廠的電力負荷與負荷曲線計算負荷的方法計算負

7、荷的方法 ：需要系數法需要系數法：設備臺數多，容量差別不大時采用。設備臺數多，容量差別不大時采用。二項式法二項式法： 設備臺數少，容量差別懸殊時采用。設備臺數少，容量差別懸殊時采用。 供電系統(tǒng)要安全可靠運行，電力變壓器、開關設備、供電系統(tǒng)要安全可靠運行，電力變壓器、開關設備、導線、電纜必須選擇合適，因此必須對各環(huán)節(jié)的電力負導線、電纜必須選擇合適，因此必須對各環(huán)節(jié)的電力負荷進行計算。荷進行計算。 tWPtavNLPPK 4、負荷系數（負荷率）：、負荷系數（負荷率）： 3、平均負荷：、平均負荷：第一節(jié)第一節(jié) 工廠的電力負荷與負荷曲線工廠的電力負荷與負荷曲線一、需要系數法確定計算負荷一、需要系數法確

8、定計算負荷1 1、基本公式：、基本公式：如右圖所示如右圖所示 用電設備組的計算負荷：用電設備組的計算負荷： 用電設備組計算負荷用電設備組計算負荷： eWLeLPKKP30需要系數：需要系數： WLeLdKKKedPPK30 edPKP 30tan3030PQcos3030PSNUSI33030 第二節(jié)第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定2 2、設備容量的計算、設備容量的計算 （1 1）連續(xù)工作制和短時工作制用電設備組：設備容量是）連續(xù)工作制和短時工作制用電設備組：設備容量是 所有設備的銘牌額定容量之和。所有設備的銘牌額定容量之和。 （2 2）斷續(xù)周期工作制用電設備組

9、：必須進行負荷持續(xù)率）斷續(xù)周期工作制用電設備組：必須進行負荷持續(xù)率 換算。換算。 3 3、多組用電設備計算負荷的確定、多組用電設備計算負荷的確定 應該考慮各用電設備最大負荷不同時出現的因素，應該考慮各用電設備最大負荷不同時出現的因素，對有功、無功負荷分別計入一個同時系數對有功、無功負荷分別計入一個同時系數 及及 pKqK如果是一臺電機：如果是一臺電機： cos30NNNUPII第二節(jié)第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定 車間干線：車間干線： 0.850.850.950.95及及0.900.900.970.97 低壓母線：用電設備組計算負荷直接相加時取低壓母線：用電設

10、備組計算負荷直接相加時取 0.800.800.900.90 及及0.850.850.95 0.95 由車間干線計算負荷直接相加時：由車間干線計算負荷直接相加時： 取取0.900.900.950.95及及0.930.930.97 0.97 總的計算負荷為：總的計算負荷為： ipPKP.3030IPQKQ.3030NUSI3303023023030QPS第二節(jié)第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定第二節(jié)第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定在某一電器開關廠的小型機修車間內，干線在某一電器開關廠的小型機修車間內，干線UN=380V，接有切削電動機兩

11、臺，接有切削電動機兩臺，IN=32A，通風機，通風機3臺共臺共56KW，電焊機電焊機3臺共臺共10.5KW（ ）,且且Kp=0.9，Kq=0.95，試確定計算負荷，試確定計算負荷P30，Q30，S30，I30。 %64習題：習題：二、按二項式法確定計算負荷二、按二項式法確定計算負荷1、基本公式、基本公式：xecPbPP30PePe= =用電設備組總容量用電設備組總容量 PxPx=X=X臺最大容量的設備總容量臺最大容量的設備總容量b b、c c為二項式系數為二項式系數2 2、多組用電設備計算負荷的確定、多組用電設備計算負荷的確定 考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現的因素，在考慮各組用電設備的最

12、大負荷不同時出現的因素，在各組用電設備中取其中一組最大的附加負荷（各組用電設備中取其中一組最大的附加負荷（cPcPx x）maxmax，再加各組的平均負荷再加各組的平均負荷bPebPe max30)()(xiecPbPPmaxmax30tan)()tan(XiecPbPQ第二節(jié)第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定 第三節(jié)第三節(jié) 單相用電設備組計算負荷的確定單相用電設備組計算負荷的確定 單相設備接在三相線路中，應盡可能均衡分配；單相設備接在三相線路中，應盡可能均衡分配； 單相設備的總容量不超過三相設備總容量的單相設備的總容量不超過三相設備總容量的15%15%，則不論單

13、，則不論單相設備如何分配，單相設備可與三相設備綜合按三相負荷平衡相設備如何分配，單相設備可與三相設備綜合按三相負荷平衡計算；計算； 若大于若大于15%15%時，則將單相設備換算為等效三相設備容量，再時，則將單相設備換算為等效三相設備容量，再與三相設備容量相加。與三相設備容量相加。 一、單相設備組等效三相負荷的計算一、單相設備組等效三相負荷的計算1 1、單相設備接于相電壓時的等效三相負荷計算、單相設備接于相電壓時的等效三相負荷計算 meePP.3 按最大負荷所接單相設備的按最大負荷所接單相設備的3 3倍計算：倍計算： 2 2、單相設備接于線電壓時的等效三相負荷計算、單相設備接于線電壓時的等效三相

14、負荷計算 .3eePP 3 3、單相設備分別接于線電壓和相電壓時的等效三相負荷計算、單相設備分別接于線電壓和相電壓時的等效三相負荷計算 先將接于線電壓的設備換算到接于相電壓的設備容量，然先將接于線電壓的設備換算到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，計算公式如下：后分相計算各相設備容量和計算負荷，計算公式如下： 第三節(jié)第三節(jié) 單相用電設備組計算負荷的確定單相用電設備組計算負荷的確定CAACAABAABAPpPpPABBABBCBBCBPpPPPBCCBCCACCACPpPPPCAACAABAABAPqPqQABBABBCBBCBPqPqQBCCBCCACCACPqPqQAA

15、BpAB AQ等換算系數可查表。等換算系數可查表。總的等效三相計算負荷為總的等效三相計算負荷為：mPP.30303.30303mQQ23023030QPS第三節(jié)第三節(jié) 單相用電設備組計算負荷的確定單相用電設備組計算負荷的確定第四節(jié)第四節(jié) 尖峰電流及其計算尖峰電流及其計算尖峰電流：指持續(xù)時間尖峰電流：指持續(xù)時間1-2S1-2S的短時最大負荷電流（電動的短時最大負荷電流（電動機機 起動時出現）。起動時出現）。 pkI 1 1、單臺用電設備（指單臺電動機）、單臺用電設備（指單臺電動機） NststpkIKII2 2、多臺用電設備（兩臺及以上電動機）、多臺用電設備（兩臺及以上電動機） max.stiN

16、PKIIKImax30)(NstPKIIII 或或iK-同時系數同時系數0.0. 第五節(jié)第五節(jié) 工廠的計算負荷及年耗電量的計算工廠的計算負荷及年耗電量的計算一、工廠計算負荷的確定一、工廠計算負荷的確定工廠計算負荷是選擇電源進線、電氣設備、主變壓器的依據。工廠計算負荷是選擇電源進線、電氣設備、主變壓器的依據。 1 1、按需要系數法確定工廠計算負荷、按需要系數法確定工廠計算負荷 edPKP 30即：用電設備總容量（不包括備用）乘上一個需要系數。即：用電設備總容量（不包括備用）乘上一個需要系數。 2 2、按年產量估算工廠計算負荷、按年產量估算工廠計算負荷AaWamax30TWPa 式中式中 A A為

17、工廠的年產量；為工廠的年產量；a a為單位產品耗電量。為單位產品耗電量。 3 3、按逐級計算法確定工廠計算負荷、按逐級計算法確定工廠計算負荷 計算負荷加上各級損耗進行計算計算負荷加上各級損耗進行計算 peKPP)1(30 1)2(30)2(30WLTPPPP第五節(jié)第五節(jié) 工廠的計算負荷及年耗電量的計算工廠的計算負荷及年耗電量的計算電力變壓器的功率損耗按照下式近似計算：電力變壓器的功率損耗按照下式近似計算： 30015. 0SPT3006. 0SQT 4 4、工廠的功率因數，無功補償及補償后的工廠計算負荷、工廠的功率因數，無功補償及補償后的工廠計算負荷（1 1）工廠的功率因數）工廠的功率因數 ：

18、平均功率因數：平均功率因數： 最大負荷功率因數：最大負荷功率因數： UIP3cos22cosqpPWWW3030cos/cosP瞬時功率因數：瞬時功率因數：第五節(jié)第五節(jié) 工廠的計算負荷及年耗電量的計算工廠的計算負荷及年耗電量的計算 （2 2）無功功率補償）無功功率補償 供電營業(yè)規(guī)則供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：規(guī)定：100KVA100KVA及以上高壓供電的用及以上高壓供電的用戶其功率因數應達到戶其功率因數應達到0.90.9以上，其它電力用戶的功率因數應以上，其它電力用戶的功率因數應達到達到0.850.85以上。以上。 無功補償容量無功補償容量 )tan(tan303030PQQQC確定電容器個數確定電容器個數 CCqQn/（3 3）無功補償后的工廠計算負荷）無功補償后的工廠計算負荷 CQQQ303023023030)(CQQPS第五節(jié)第五節(jié) 工廠