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文檔簡介
工廠供電1主講人:游國棟天津科技大學(xué)第二章電力負(fù)荷計算2教學(xué)基本內(nèi)容:負(fù)荷曲線,負(fù)荷的分類、負(fù)荷的設(shè)備容量,負(fù)荷的計算方法,功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償。重點(diǎn):負(fù)荷曲線,負(fù)荷的設(shè)備容量,負(fù)荷的計算方法。難點(diǎn):負(fù)荷曲線,負(fù)荷的計算方法。本章主要教學(xué)要求:了解負(fù)荷曲線的種類和制作,負(fù)荷的估算和二項式系數(shù)法,掌握負(fù)荷設(shè)備容量的計算,需要系數(shù)法負(fù)荷的計算方法,掌握功率因數(shù)的計算和無功功率補(bǔ)償計算。第一節(jié)負(fù)荷計算目的與負(fù)荷分類(重點(diǎn))第二節(jié)負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷(重點(diǎn))第三節(jié)計算負(fù)荷的實(shí)用計算方法(重點(diǎn))第四節(jié)單相負(fù)荷計算(重點(diǎn))第五節(jié)尖峰電流的計算第六節(jié)用戶負(fù)荷計算(設(shè)計之用)第七節(jié)功率損耗和電能損耗3第一節(jié)負(fù)荷計算目的與負(fù)荷分類(**)4一、電力負(fù)荷與電量1.電力負(fù)荷——用電設(shè)備需用的電功率,簡稱負(fù)荷或功率。表示能量變化速率的一個重要物理量??梢苑譃橛泄β?、無功功率和視在功率。
注意:三個量P、Q和S之間的關(guān)系式和單位。2.電量——用電設(shè)備所需用的電能數(shù)量。(kW.h,kvar.h
)二、負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的三、電力負(fù)荷的分級及供電要求5用戶有各種用電設(shè)備,它們的工作特征和重要性各不相同,對供電的可靠性和供電的質(zhì)量要求也不同。因此,應(yīng)對用電設(shè)備或負(fù)荷分類,以滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求,保證供電質(zhì)量,降低供電成本。1.按對供電可靠性要求的負(fù)荷分類我國將電力負(fù)荷按其對供電可靠性的要求及中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度劃分為三級。1)一級負(fù)荷一級負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者;中斷供電將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者,如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢,國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)性生產(chǎn)過程被打亂而需要長時間恢復(fù)等;中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)影響的用電單位的正常工作的負(fù)荷。在一般負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將發(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,稱為特別重要的負(fù)荷。一級負(fù)荷應(yīng)由兩個獨(dú)立電源供電。所謂獨(dú)立電源,就是當(dāng)一個電源發(fā)生故障時,另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。在一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷,除上述二個獨(dú)立電源外,還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對特別重要負(fù)荷的供電,嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。應(yīng)急電源一般有:獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組;干電池;蓄電池;供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨(dú)立于正常電源的專門饋電線路。2)二級負(fù)荷二級負(fù)荷為中斷供電將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者,如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢,連續(xù)性生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù),重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等;中斷供電系統(tǒng)將影響重要用電單位正常工作的負(fù)荷者;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公共場所秩序混亂者。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電,供電變壓器亦應(yīng)有兩臺。(兩臺變壓器不一定在同一變電所)。做到當(dāng)電力變壓器發(fā)生故障或電力線路發(fā)生常見故障時,不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。3)三級負(fù)荷三級負(fù)荷為不屬于一級和二級負(fù)荷者。6對一些非連續(xù)性生產(chǎn)的中小型企業(yè),停電僅影響產(chǎn)量或造成少量產(chǎn)品報廢的用電設(shè)備,以及一般民用建筑的用電負(fù)荷等均屬三級負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電電源沒有特殊要求,一般由單回電力線路供電。。。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷(**)7學(xué)會計算或估算電力負(fù)荷的大小是很重要的,是正確選擇供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等的基礎(chǔ),也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的環(huán)節(jié)。所以
本章內(nèi)容是分析供配電系統(tǒng)和進(jìn)行供電設(shè)計計算的基礎(chǔ)。2.1
負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的一種圖形,反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。負(fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)上,縱坐標(biāo)表示負(fù)荷,橫坐標(biāo)表示對應(yīng)的時間。負(fù)荷曲線按負(fù)荷的功率性質(zhì)不同,分有功負(fù)荷曲線和無功
負(fù)荷曲線;按時間單位的不同,分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲
線;按負(fù)荷對象不同,分用戶、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。2.1.1
日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線表示負(fù)荷在一晝夜間(0~24h)變化情況,如圖2-1。圖2-1
日有功負(fù)荷曲線(a)折線形負(fù)荷曲線(b)階梯形負(fù)荷曲線8A.繪制的方法以某個監(jiān)測點(diǎn)為參考點(diǎn),在24h中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù),逐點(diǎn)繪制而成折線形狀,稱折線形負(fù)荷曲線,見圖2-1a。通過接在供電線路上的電度表,每隔一定的時間間隔(一般為半小時)將其讀數(shù)記錄下來,求出0.5h的平均功率,再依次將這些點(diǎn)畫在坐標(biāo)上,把這些點(diǎn)連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線,如圖2-1b。B.特點(diǎn)電力負(fù)荷是變化的,不等于額定功率。電力負(fù)荷的變化是有規(guī)律的。92.1.2
年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年(8760h)變動情況。如圖2-2所示。圖2-2
年負(fù)荷持續(xù)時間曲線的繪制a)
夏季日負(fù)荷曲線b)冬季日負(fù)荷曲線c)
年持續(xù)負(fù)荷曲線101年負(fù)荷曲線又分為年運(yùn)行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。年運(yùn)行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成;年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制,要借助一年中有代表性。的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來表示年負(fù)荷曲線,繪制方法如圖2-2所示。其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。一般在北方,近似認(rèn)為冬季200天,夏季165天;在南方,近似認(rèn)為冬季
165天,夏季200天。圖2-2是南方某用戶的年負(fù)荷曲線,圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時間計算為
T1=200t1+165t2。注意:日負(fù)荷曲線是按時間的先后繪制,而年負(fù)荷曲線是按負(fù)荷的大小和累計時間繪制。112.1.3
負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量12分析負(fù)荷曲線可以了解負(fù)荷變動的規(guī)律,對供電
設(shè)計人員來說,可從中獲得一些對設(shè)計有用的資
料;對運(yùn)行來說,可合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備的用電時間,降低負(fù)荷
高峰,填補(bǔ)負(fù)荷低谷,這種“削峰填谷”的辦法
可使負(fù)荷曲線比較平坦,從而達(dá)到節(jié)電效果。從負(fù)荷曲線上可求得以下一些參數(shù):1.年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時數(shù)13(1)年最大負(fù)荷Pmax\Qmax\Smax年最大負(fù)荷是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)(為防偶然性,這樣的工作班至少要在負(fù)荷最大的月份出現(xiàn)2~3次)30分鐘平均功率的最大值,因此年最大負(fù)荷有時也稱為30分鐘最大負(fù)荷P30。(2)年最大負(fù)荷利用小時Tmax年最大負(fù)荷利用小時是指負(fù)荷以年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行一段時間后,消耗的電能恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能,這段時間就是年最大負(fù)荷利用小時。如圖2-3所示,陰影部分即為全年實(shí)際消耗的電能。如果以
WP表示全年實(shí)際消耗的電能,則有:Tmax=WP/Pmax。Tmax是反映工廠負(fù)荷是否均勻的一個重要參數(shù)。該值越大,則負(fù)荷越平穩(wěn)。如果年最大負(fù)荷利用小時為
8760h,說明負(fù)荷常年不變(實(shí)際不太可能)。Tmax與用戶的性質(zhì)和生產(chǎn)班制有關(guān),例如一班制工廠,
Tmax約為1800~3000h,兩班制工廠,Tmax約為
3500~4800h,三班制工廠,Tmax約為5000~7000h,居民用戶Tmax約為1200~2800h。圖2-3年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時142.平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)15(1)平均負(fù)荷Ppj\Qpj
\Spj平均負(fù)荷就是指電力負(fù)荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值。PPj=WP/t年平均負(fù)荷PPj如圖2-4所示,陰影部分表示全年實(shí)際消耗的電能WP。(2)負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷系數(shù)是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值,有功負(fù)荷系數(shù)α和無功負(fù)荷系數(shù)β,α=PPj/Pmax
β=QPj/Qmax一般α=0.7~0.75,β=0.76~0.82圖2-3
年平均負(fù)荷163.需用系數(shù)和利用系數(shù)(KX,KL)KX=Pmax/Pn
KL=PPj/Pn4.尖峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷172.1.4
計算負(fù)荷定義18PjS=P30=Pmax QjS=Q30=Qmax SjS=S30=Smax講述例題2-1、2-2第三節(jié)計算負(fù)荷的實(shí)用計算方法(**)19常用的計算方法:需用系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、ABC法等。實(shí)際工程配電設(shè)計中,常采用需用系數(shù)法。用于大型車間變電所的施工。二項式法考慮了用電設(shè)備數(shù)量和大容量設(shè)備對計算負(fù)荷的影響,因而一般用于低壓配電線路、機(jī)械加工業(yè)的施工設(shè)計。3.1
用電設(shè)備的設(shè)備容量20一、設(shè)備容量的定義設(shè)備的銘牌額定功率PN經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為設(shè)備容量,用PS來表示。二、設(shè)備容量的確定長期工作制和短期工作制的用電設(shè)備長期工作制和短時工作制的設(shè)備容量就是所有設(shè)備的銘牌額定功率,即PS=Pn反復(fù)短時但連續(xù)工作制的用電設(shè)備PS=Pn反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。21(1)電焊機(jī)和電焊裝置組要求統(tǒng)一換算到JC=100%時的功率,即:式中,Pn為電焊機(jī)額定有功功率;Sn為額定視在功率;JCn為暫載率;cosφn為額定功率因數(shù)。(2)起重機(jī)(吊車電動機(jī))要求統(tǒng)一換算到JC=25%時的功率,即:式中,Pn為額定有功功率;JCn為暫載率。100nn
nnJC
JCn
PS=
JC
S
cosj
(kW
)=
P25JC
(kW
)JCnnPS
n
JCn
=
2
P=
P223.2
負(fù)荷計算的方法23一、利用KX確定計算負(fù)荷在所計算的范圍內(nèi)(如一條干線、一段母線或一臺變壓器),所有用電設(shè)備的計算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量,兩者之間存在一個比值關(guān)系,因此引進(jìn)需要系數(shù)的概念,即式中,Kx即為需要系數(shù);Pjs為計算負(fù)荷;Ps為設(shè)備容量。PjS
=
KX
PS
(kW
)注意:理解需用系數(shù)的計算公式和物理意義(P20)。實(shí)際上,需要系數(shù)還與操作人員的技能及生產(chǎn)等多種因素有關(guān),附錄表1中列出了各種用電設(shè)備的需要系數(shù)值,供計算參考。一般設(shè)備臺數(shù)多時取較小值,臺數(shù)少時取較大值。若進(jìn)行計算的負(fù)荷有多種,則可將用電設(shè)備按其設(shè)備性質(zhì)不同分成若干組,對每一組選用合適的需要系數(shù),算出每組用電設(shè)備的計算負(fù)荷,然后由各組計算負(fù)荷求總的計算負(fù)荷。所以需要系數(shù)法一般用來求多臺三相用電設(shè)備的計算負(fù)荷。241.一個用電設(shè)備組的計算負(fù)荷公式:jSPjS
=
KX
PS
(kW
)Q
=
PjS
tan
j(k
var)(kVA)S
PjS2jSjS+
Q2=(
3Un)(
A)25I
jS
=
S
jS講述例題2-5、2-6。2.多個用電設(shè)備組的計算負(fù)荷26在配電干線或車間變電所低壓母線上,常有多個用電設(shè)備組同時工作,但是各個用電設(shè)備組的最大負(fù)荷并非同時出現(xiàn),因此常采用以下計算方法(計入一個同時系數(shù)
)。K
mi=1QmjS=
K
S
(K
Xi
tanji
PSi)(k
var)i=1(kVA)S
PjS2jSjS+
Q2=(
3Un)(
A)27I
jS
=
S
jS講述:例2-7公式:PjS
=K
S
(K
Xi
PSi)(kW
)需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有關(guān),計算時一定要正確判斷,否則會造成錯誤。如機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動機(jī)屬于小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動機(jī);各類鍛造設(shè)備應(yīng)屬熱加工機(jī)床;起重機(jī)、行車或電葫蘆都屬吊車等。用需要系數(shù)法來求計算負(fù)荷,其特點(diǎn)是簡單方便,計算
結(jié)果較符合實(shí)際,而且長期使用已積累了各種設(shè)備的需
要系數(shù),因此是世界各國均普遍采用的基本方法。但是,把需要系數(shù)看作與一組設(shè)備中設(shè)備的多少及容量是否相
差懸殊等都無關(guān)的固定值,這就考慮不全面。實(shí)際上只
有當(dāng)設(shè)備臺數(shù)較多、總?cè)萘孔銐虼?、沒有特大型用電設(shè)
備時,表中的需要系數(shù)的值才較符合實(shí)際。所以,需要
系數(shù)法普遍應(yīng)用于求用戶、全廠和大型車間變電所的計
算負(fù)荷。28二、利用二項式法確定計算負(fù)荷用二項式法進(jìn)行負(fù)荷計算時,既考慮用電設(shè)備組的平均負(fù)荷,又考慮幾臺最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷,計算公式為:PjS
=
bPS
+
cPx
(kW
)Q
=
PjS
tan
j(k
var)jS2(kVA)QPjS2jS+S
jS
=(
3Un)(
A)29I
jS
=
S
jS1.一組用電設(shè)備組的計算負(fù)荷30式中,PS
——該用電設(shè)備組的設(shè)備功率總和;Px——該設(shè)備組中,x臺大容量用電設(shè)備的設(shè)備功率之和;x
——為該組取用大容量用電設(shè)備的臺數(shù);Un
——額定電壓(kV);b、c——為二項式系數(shù)。講述例題2-8。2.
多組用電設(shè)備組的計算負(fù)荷同樣要考慮用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素,因此在確定總計算負(fù)荷時,只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負(fù)荷,再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷。mSi+
(cPx)max
(kW
)i
=1PjS
=
biPmSi+
(cPx)max
.
tanji
(k
var)i
=1Q
=
b
tanj
PjS
i
i2(kVA)QPjS2jS+S
jS
=(
3Un)(
A)31I
jS
=
S
jS以例2-7為例進(jìn)行二項式法和需用系數(shù)法的比較3.3計算負(fù)荷的估算法32估算法實(shí)為指標(biāo)法,在做設(shè)計任務(wù)書或初
步設(shè)計階段,尤其當(dāng)需要進(jìn)行方案比較時,按估算法計算比較方便。1.單位產(chǎn)品耗電量法2.負(fù)荷密度法講述例2-9第四節(jié)單相負(fù)荷計算(**)33在工廠企業(yè)中,除廣泛使用三相用電設(shè)備外,還有少量單相用電設(shè)備,單相用電設(shè)備應(yīng)盡可能均勻地分配在三相線路上,避免某一相計算負(fù)荷過大或者過小,以使三相負(fù)荷保持平衡。單相負(fù)荷的計算如下:1.三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%時,單相設(shè)備可按三相負(fù)荷平衡計算。2.三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時,應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量,再算出三相等效計算負(fù)荷。34(1)單相設(shè)備接于相電壓時35計算公式:Pd=3Pm(kW)式中,Pd——等效三相設(shè)備功率kW;Pm——最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量之和kW。(2)單相設(shè)備接于線電壓時①接于同一線電壓時計算公式:Pd=3
Pab
(kW
)36②接于不同線電壓時設(shè)接于三個線電壓的設(shè)備容量分別為,則等效三相設(shè)備容量為當(dāng)(當(dāng)))Pab
,
Pbc
,
Pcacosjab
?
cosjbc
?
cosjcaPab
>
Pbc
>
Pca,Pd
=1.5(Pab
+
Pbc)(kW
()Pbc>
0.15
PabPd
=
3Pab
(kW
)37Pbc
£
0.15
Pab(3)有的單相設(shè)備接于線電壓、有的單相設(shè)備接于相電壓時38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,然后分別計算各相的設(shè)備容量。將線電壓的單相設(shè)備容量換算為相電壓的設(shè)備容量的換算公式為:A相Pa
=Pab
p(ab)a
+Pca
p(ca)a
(kW
)Q
=
Pab
q
+
Pca
q
(k
var)a
(ab)a
(ca)aB相Pb
=Pab
p(ab)b
+Pbc
p(bc)b
(kW
)Q
=
Pabq
+Pca
q
(k
var)b
(ab)b
(bc)bC相Pc
=Pbc
p(bc)c
+Pca
p(ca)c
(kW
)Q
=
Pbc
q
+
Pca
q
(k
var)c
(bc)c
(ca)c等效三相設(shè)備容量計算出來后,就可以算出等效三相計算負(fù)荷:第(1)和第(2)種情況可直接用需要系數(shù)法算出等效三相計算負(fù)荷;第(3)種情況的等效三相計算負(fù)荷取其最大有功負(fù)荷相的計算負(fù)荷的3倍,即39Pd
=
3
PaSQ
=
3Qd
aS——最大有功負(fù)荷相的無功計算負(fù)荷。式中,PaS
——最大有功負(fù)荷相的有功計算負(fù)荷;QaS以例題2-10為例講述單相負(fù)荷的計算方法。第五節(jié)尖峰電流的計算40尖峰電流Ijf是指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1~2秒的短時最大負(fù)荷電流。它是由于電動機(jī)起動、電壓波動等原因引起的,它與計算電流不同,計算電流是指半小時最大電流,尖峰電流比計算電流大的多。計算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護(hù)裝置、計算電壓波動及檢驗(yàn)電動機(jī)自起動條件等。1.單臺電動機(jī)支線Ijf=KIN2.多臺用電設(shè)備供電的干線尖峰電流計算3.電動機(jī)同時自啟動(以書中講述為主)41第六節(jié)用戶負(fù)荷計算42確定用戶的計算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù),是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分,也是與電力部門簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù)。確定等效三相設(shè)備容量用戶計算負(fù)荷的方法很多,可根據(jù)不同的情況和要求采用不同的方法。在制定計劃、初步設(shè)計特別是方案估算時可用較粗略的方法,如2.3.1所述。在供電設(shè)計中進(jìn)行設(shè)備選擇時則應(yīng)進(jìn)行較詳細(xì)的負(fù)荷計算,如逐級計算法。下面討論按逐級計算法確定用戶計算負(fù)荷。根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖,從用電設(shè)備開始,朝電源方向逐級計算,最后求出用戶總的計算負(fù)荷的方法稱為逐級計算法。在各級負(fù)荷計算中,可用需要系數(shù)法或二項式法來計算,常用的是需要系數(shù)法。下面以需要系數(shù)法來陳述逐級計算法確定用戶計算負(fù)荷的步驟。某用戶工廠的供配電系統(tǒng)圖如圖所示,現(xiàn)以此圖為例來求圖中各點(diǎn)的計算負(fù)荷。圖確定用戶總計算負(fù)荷的供配電系統(tǒng)示意圖431.供給單臺用電設(shè)備的支線的計算負(fù)荷確定(如圖中1點(diǎn)處)計算目的:用于選擇其開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面。因?yàn)槭墙o一臺設(shè)備供電,故不存在同時系數(shù)(即K∑=1);又因?yàn)榫€路長度較短,線路效率可視為1(ηwL=1);而且設(shè)備的最大運(yùn)行方式一般可能達(dá)到額定狀態(tài),負(fù)荷系數(shù)也可取1(KL=1),此時需用系數(shù)Kd=1/ηe,計算負(fù)荷為:式中,Pc1、Qc1為1點(diǎn)計算負(fù)荷,Pe為單臺用電設(shè)備的設(shè)備容量,
ηe為單臺用電設(shè)備額定效率,tgφ為單臺用電設(shè)備的額定功率因數(shù)角的正切值。若該設(shè)備確實(shí)無法達(dá)到額定工作狀態(tài),可引入負(fù)荷系數(shù)計算;若該設(shè)備不存在效率問題,則Kd=1。(2
-
44)44htgjQc1
=
Pc1
eP
=
Pec12.用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定(如圖中2處)計算目的:用來選擇車間配電干線及干線上的電器設(shè)備。用電設(shè)備組是指用電設(shè)備性質(zhì)相同的一組設(shè)備(2臺以上),其計算負(fù)荷按下式計算:式中,Pc12、Qc2為2點(diǎn)計算負(fù)荷,Pe∑為該用電設(shè)備組各設(shè)備的設(shè)備容量總和(kW);UN為用電設(shè)備的額定線電壓(kV);tgφ為該用電設(shè)備組的功率因數(shù)正切值;Kd為該用電設(shè)備組的需要系數(shù)。45(2
-
45)SI
c2
=
c2
3U
NP
2
+
Q
2c2
c
2Sc
2
=Pc2
=
Kd
PeSQc2
=
Pc
2
tgj3.車間干線或多組用電設(shè)備組的計算負(fù)荷確定(3點(diǎn))46如果該干線上有多組用電設(shè)備(如圖中3處),各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷不一定同時出現(xiàn),所以負(fù)荷計算時要計入同時系數(shù),按下式計算:式中,Pc13、Qc3為3點(diǎn)計算負(fù)荷,K∑p為有功負(fù)荷的
同時系數(shù)(0.85~0.95);K∑q為無功負(fù)荷的同時系數(shù)
(0.9~0.97);∑Pc2為各組用電設(shè)備的有功計算負(fù)荷之和;∑Qc2為各組用電設(shè)備的無功計算負(fù)荷之和。(2
-
46)c
2Qc3
=
K
Sq
SQPc3
=
K
Sp
SPc
24.車間變電所或建筑物變電所低壓母線的計算負(fù)荷的確定(如圖中4處)47計算目的:以此選擇車間變電所的變壓器容量考慮每根干線上的最大負(fù)荷不一定同時出現(xiàn),所以還要引入一個同時系數(shù),計算公式此時K∑p取0.90~0.95
;K∑q取0.93~0.97;∑Pc3為各干線上的有功計算負(fù)荷之和;∑Qc3為各干線上的無功計算負(fù)荷之和,Pc14、Qc4為4點(diǎn)計算負(fù)荷。(2
-
47)c3Qc
4
=
K
Sq
SQPc
4
=
K
SP
SPc35.車間變電所或建筑物變電所高壓母線的計算負(fù)荷的確定(如圖中5處)48計算目的:以此選擇高壓配電線及其上的電器設(shè)備。因?yàn)橛脩魞?nèi)部高壓線路不長,功率損耗不大,在負(fù)荷計算時往往不考慮,但要考慮變壓器的損耗。由此計算負(fù)荷為(4)中的計算結(jié)果加上變壓器損耗即可。但因?yàn)樽儔浩魃形催x出,所以變壓器損耗按如下方法估算:式中,Sc4為變壓器低壓側(cè)(即圖中4處)的視在計算負(fù)荷,Pc14、Qc4為4點(diǎn)計算負(fù)荷。T(2
-
48)+
DQQc5
=
Qc4Pc5
=
Pc4
+
DPT6.總降變電所二次側(cè)的計算負(fù)荷確定(如圖中6處)49總降變電所二次側(cè)的計算負(fù)荷根據(jù)其二次側(cè)各出線的計算負(fù)荷計算。若總降變電所到車間或建筑物的距離較長,應(yīng)考慮線路的功率損耗,其功率損耗為△PWL、△QWL。把總降變電所二次側(cè)各出線的計算負(fù)荷(已經(jīng)考慮了線路損耗的)相加并乘以同時系數(shù)(有、無功負(fù)荷的同時系數(shù)可取0.8~0.97)即得企業(yè)總降變電所二次側(cè)的計算負(fù)荷。(2
-
50)Pc6
=
KSp
S(Pc5
+
DPWL)Qc6
=
K
Sq
S(Qc5
+
DQWL
)7.總降變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷的確定(如圖中7處)50(2
-
51)把總降變電所電壓側(cè)的計算負(fù)荷加上總變
壓器的損耗即可。變壓器損耗的計算公式
見(2-49)或(2-50),式中S用Sc6計算。此時所得到結(jié)果即為用戶的總計算負(fù)荷。Tc6c7SI
c7
=
c7
3U
NP
2
+
Q
2c7
c7Sc7
=Q
=
Q
+
DQPc7
=
Pc6
+
DPT第七節(jié)功率損耗和電能損耗51電流流過電力線路和變壓器時,勢必要引起功率和電能損耗。在進(jìn)行用戶或全廠負(fù)荷計算時,應(yīng)計入這部分損耗。7.1功率損耗521.線路的功率損耗因線路具有電阻和電抗,所以其功率損耗包括有功和無功兩部分。(1)
有功功率損耗有功功率損耗是電流流過線路電阻所引起的,故其計算公式為式中,Ic為線路的計算電流(A);RWL為線路每相的電阻(Ω),RWL=R0L,R0為線路單位長度的電阻(Ω/km),L為線路的計算長度(km)。2
3=
3DP
I
R
·10wl
c
wl(2)
無功功率損耗53無功功率損耗是電流流過線路電抗所引起的,故其計算公式為式中,Ic為線路的計算電流(A);XWL為線路每相的電抗(Ω),XWL
=X0L,X0為線路單位長度的電抗(Ω/km),一般對架空線路,其值為
0.4Ω/km左右,對電纜線路,其值為0.08Ω/km左右,L為線路的計算長度(km)。2I
X
·103D
Q
=
3c
wlwl2.變壓器的功率損耗54因變壓器同樣具有電阻和電抗,所以其功率損耗也包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分。(1)
有功功率損耗變壓器的有功功率損耗又由兩部分組成:①鐵損△PFe鐵損是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。變壓器空載時的損耗為空載損耗,由鐵損和一次繞組中的有功損耗產(chǎn)生,因空載電流I0很小,在一次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗也很小,可忽略不計,故空載損耗△P0可認(rèn)為就是鐵損,所以鐵損又稱為空載損耗。變壓器主磁通只與外加電壓有關(guān),當(dāng)外加電壓和頻率恒定時,鐵損與負(fù)荷無關(guān),是定值。②銅損△P銅損是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗,其值與負(fù)荷電流(或功率)的平方成正比。變壓器負(fù)載試驗(yàn)(舊稱短路試驗(yàn))時,一次側(cè)施加的電壓Uk很小,鐵心中的主磁通很小,在鐵芯中產(chǎn)生的有功功率損耗可略去不計,故變壓器的負(fù)載損耗△Pk可認(rèn)為就是額定電流下的銅損△PCu。因此變壓器的有功功率損耗為式中,SN為變壓器的額定容量;Sc為變壓器的計算負(fù)荷;)5520(2
-
33)NckNc
2S)
?
DP
+
DP
(SS
SDPT
=
DPFe
+
DP
=
DPFe
+
DPCu
((2)
無功功率損耗變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成。①△Q0,是變壓器空載時,由產(chǎn)生主磁通的勵
磁電流所造成的。和繞組電壓有關(guān),與負(fù)荷無關(guān)。其值與勵磁電流(或近似與空載電流)成正比,即式中,I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值。100560NDQ
?
I
0
%
S
(2
-
35)②△QN,是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功功率損耗,其值也與電流的平方成正比。因變壓器繞組的電抗遠(yuǎn)大于電阻,故可認(rèn)為其在額定電流時的值與短路電壓(即阻抗電壓)成正比,即式中,Uk%為變壓器的短路電壓百分值。10057(2
-
36)NNDQ
?
Uk
%
S因此,變壓器的無功功率損耗為或以上各式中,△P0、△Pk、I0%和Uk%均可由變壓器產(chǎn)品目錄和附錄表3中查得。在負(fù)荷計算中,變壓器功率損耗也可按近似方法計算00(2
-
37)NNNNT100
100
SS+
DQ
(
Sc
)
2
?
S
[
I
0
%
+
Uk
%
(
Sc
)
2
]+
DQ
=
DQDQ
=
DQ100
10058(2
-
38)T
NDQ
?
S
(
I
0
%
+
Uk
%
b
2
)7.2
供配電系統(tǒng)的電能損耗59由于變壓器和線路是供配電系統(tǒng)中常年運(yùn)行的
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