第二章工业企业电力负荷计算

第二章工业企业电力负荷计算

第二章工业企业电力负荷计算 §2-1 电力负荷与负荷曲线基本概念 §2-2 用电设备的设备容量 §2-3 用电设备计算负荷的确定 §2-4 工业企业供电系统的功率损耗和电能损耗 §2-5 工业企业计算负荷的确定 §2-6 尖峰电流及其计算

第二章工业企业电力负荷计算 • 求总线上的电流、电压为多大，才能保证给N台设备供电 • PA=∑ PNi • 考虑的问题： ①各负荷不一定同时运行 ②负荷是变化的 ③最大负荷不同时出现所以实际上PA<∑ PNi

2.1电力负荷与负荷曲线 • 电力负荷（电力负载）有两种含义： ⑴ 指耗用电能的用电设备或用户，如重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等； ⑵ 指用电设备或用户耗用的功率或线路中流过的电流，如轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

2.1电力负荷与负荷曲线 • 电力负荷的分级： ⑴一级负荷：要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷例如保安负荷（负责事故处理），还需增设应急电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。 ⑵二级负荷：工业企业大多属于此类(60%-80%)，应由两回线路供电，应有两台供电变压器。 ⑶三级负荷：居民用电多为此类，一般由单回线路供电。

2.1电力负荷与负荷曲线 • 用电设备分类：按照电流：直流和交流按照电压：低压和高压（以1kv为分界）按照频率：低频、工频、中频和高频（10000Hz以上）

2.1电力负荷与负荷曲线 • 工厂的用电设备，按其工作制分以下三类： 1 、连续运行工作制：如通风机、水泵、空气压缩机、电动发动机、电炉、运输设备、电解设备、照明设备等。 2、短时工作制：这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。此类设备占比例较小。 3、反复短时工作制：如轧钢机、各类吊车、电焊机等，属于供电系统的不稳定负荷。

2.1电力负荷与负荷曲线 • 反复短时工作制设备的负荷持续率：负荷持续率，又称暂载率或相对工作时间。 ε=t/T×100%， T=t+t0 T——工作周期，t——工作周期内的工作时间， t0——工作周期内的停歇时间。 • 同一设备,在不同的负荷持续率下工作时,其输出功率是不同的。

2.1电力负荷与负荷曲线 • 负荷曲线是表示电力负荷随时间变化情况的一种图形，它绘制在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功或无功功率），横坐标表示对应于负荷变动的时间（一般以小时为单位）。

2.1电力负荷与负荷曲线 • 负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线。 • 按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。 • 按所表示负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或工作的负荷曲线。 • 年负荷曲线通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制。这种曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系，因此称为负荷持续时间曲线，一般简称年负荷曲线。 • 年每日最大负荷曲线　按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的，专用来确定经济运行方式用的。

2.1电力负荷与负荷曲线 • S1=S2 • 横坐标：日(24h)、月、季、年 • 纵坐标：P、Q、S • Pmax/PN∑≈恒=Kd(需用系数) • Pav/PN∑≈恒=Ku(利用系数)

2.1电力负荷与负荷曲线 • 最大负荷 Pmax(一天中最高) • 平均负荷 Pav • 尖峰负荷 P△=Pmax-Pav • 曲线与横轴所围面积与平均负荷与横轴所围面积相等。

2.1电力负荷与负荷曲线 • S3=S4 • T=t1×夏日天数 • Ti=(t2+t2′) ×夏日天数+(t3+t3′) ×冬日天数

2.1电力负荷与负荷曲线 • 企业年电能需求量指企业一年内消耗的电能，它是企业供电设计的重要指标。 • 已知企业的年负荷曲线，则负荷曲线下面的面积即为企业的有功年电量需要量Wa。

2.1电力负荷与负荷曲线 • Wa=∫ 08760 p × dt • 将负荷曲线下面的面积用一个等值的矩形面积OABM代替，则 Wa=Pmax×Tmax.a Pmax：年最大负荷 Tmax.a：企业有功年最大负荷利用小时

2.1电力负荷与负荷曲线 • 计算负荷通过负荷经验统计求出的，用来代替实际负荷作为负荷计算和按发热条件选择供电系统各元件的负荷值。其物理意义是指由这个计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最大温升。

2.1电力负荷与负荷曲线 • 由于一般16mm2以上的导线的发热时间常数均在10min以上，而导线达到稳定温升的时间约为30min，所以只有持续时间在半小时以上的负荷值，才有可能造成导体的最大温升，因此计算负荷一般取负荷曲线上的半小时最大负荷P30(年最大负荷Pmax)。相应其他计算负荷可分别表示为Q30、S30、I30。

2.2用电设备的设备容量 • 设备容量铭牌——额定功率；设备容量——换算至同一工作制后的“额定功率”，用Pe表示。 • 设备容量的确定： ⑴ 连续运行工作制和短时工作制： Pe = PN

2.2用电设备的设备容量 • 照明设备 ⑴白炽灯 Pe=PN ⑵荧光灯 Pe=1.2 PN • 电炉变压器(一般单独供电) 包括电阻炉、电磁炉、电弧炉三种

2.2用电设备的设备容量 ⑵反复短时工作制：需要进行“等效”换算 , 即按同一周期内相同发热条件来进行换算, 把某负荷持续率的铭牌额定功率换算成统一的负荷持续率下的功率。设备容量与负荷持续率的平方根值成反比关系，即 • 起重机 • 电焊机

2.3用电设备计算负荷的确定 • 需用系数法基本公式 PA=PN∑/ η PN∑：该组内各设备额定功率之和 η：设备组的平均加权效率

2.3用电设备计算负荷的确定 • 考虑因素： ⑴不同时运行，定义K∑为同时运行系数 P30′= (K∑× PN∑)/ η ⑵不满负荷运行，定义KL为平均加权负荷系数 P30″= (K∑× KL ×PN∑)/ η ⑶网络效率，定义ηWL为配电线路的平均效率 P30= (K∑× KL ×PN∑)/ (η×ηWL) =Kd× PN∑ Kd：需用系数

2.3用电设备计算负荷的确定 • 若每台设备的效率并不相同，加权平均值 η=(η1×PN1+…+ ηn×PNn)/ PN∑ 权重为该设备所用电能在总消耗中的比重 PNi/ PN∑ (i=1，2，3……n)

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒈单台设备支线(G点) ⑴对于D总有满负荷 ⑵运行的情况→ KL=1 ⑶一台设备， K∑=1 P30= (K∑× KL ×PN∑)/ (η×ηWL) =PN∑/ η= Kd× PN∑

2.3用电设备计算负荷的确定 其余计算负荷为：

2.3用电设备计算负荷的确定 • 某车间有吊车一台，其基本参数如下：ε=40%，PN=39.6kw，η= 0.8 =0.5，求供电支线负荷。解：

2.3用电设备计算负荷的确定

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒉设备组供电支线(F点) PN∑ ：该用电设备组内各设备额定容量总和，但不包括备用设备容量； Kd ：该用电设备组需用系数。用途：选择设备组供电支线导线截面及开关设备

2.3用电设备计算负荷的确定 • 例：某车间有生产用5kw通风机一台，5kw机械加工机床一台，试求该设备组计算负荷(UN=380V)。 • 解：查表得通风机 Kd1=0.75，tanφ1=0.75 机械加工机床 Kd2=0.2 tanφ2 =1.33 设备组 Kd=(Kd1×PN1+Kd2×PN2)/ PN =0.475 tanφ=(tanφ1×PN1+tanφ2×PN2)/ PN∑=1.04

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒊ 车间低压干线(E点) 对于几个性质不同的用电设备组供电 ⑴性质相同的设备组，同F点计算； ⑵性质不同的设备组用下面的公式计算。用途：选择分干线导线截面及开关设备。

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒋ 车间低压母线计算负荷(D点) 在车间变电站低压母线上接有多组用电设备，这时应考虑各组用电设备最大负荷不同时出现的因素，在计算公式中加入同时系数(又称参差系数)K∑P和K∑Q。 K∑P=投运设备运行合成有功功率最大值/投运设备额定容量总和 K∑P ∈[0.9，0.95] K∑Q=投运设备运行合成无功功率最大值/投运设备额定容量总和 K∑Q ∈[0.93，0.97]

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒌ 企业高压配电线(C点) P30(C)=P30(D)+△PWL+ △PT Q30(C)=Q30(D)+△QWL+ △QT △PWL：线上有功损耗 △PT：变压器有功损耗 △QWL：线上无功损耗 △QT：变压器无功损耗

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒍ 企业高压母线(B点) • 计算公式中 K∑P∈[0.8，0.95] K∑Q∈[0.85，0.97]

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⒎ 企业高压进线(A点) P30(A)=P30(B)+△PT Q30(A)=Q30(B)+△QT

2.3用电设备计算负荷的确定 • 需用系数法评价：适用于用电设备、低压干线；适用负荷平均设备容量差异不大，设备台数较多的场合；公式简单、统计数据完善。

2.3用电设备计算负荷的确定 • 二项式法基本公式： P30=Pmax=Pav+P△ =Ku×PN∑+c×Px =c×Px+b×PN∑ b×PN∑：用电设备组的平均负荷 c×Px：用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷

2.3用电设备计算负荷的确定 • 提示：用需用系数法可以计算的，用二项式法也可算；不能用需用系数法计算的，也不能用二项式法计算。 • 计算步骤

2.3用电设备计算负荷的确定 • ⑴计算G点负荷 (需用系数法) • ⑵计算F点负荷

2.3用电设备计算负荷的确定 • 计算E点负荷计算S30(E)、I30(E)的方法与前述需用系数法相同。

2.3用电设备计算负荷的确定 • 二项式法评价：适用于设备台数相对较少、容量差别较大的场合。适用范围小、使用受限、统计数据不全。公式相对复杂，是学习的重点、难点。

2.3用电设备计算负荷的确定 • 例：已知车间供电系统及有关参数如下，表中均为小批量生产、冷加工、金属切削机床、其计算系数为0.4PX+0.14PN∑ ，cosφ =0.5，试用二项式法求点A的计算负荷(线路功率损耗不计)

2.3用电设备计算负荷的确定 P30(A)=c×PX+b×PN∑ =0.4×(20×2+14×1+10×2)+0.14× (10×10+7×8+14×1+20×2+4.5×10) =65.3(kw) Q30(A)= P30(A)×tanφ=65.3×1.73=112.97(kvar)

2.3用电设备计算负荷的确定 • 某车间供电线路如图所示，求图中A点的计算负荷(需用二项式法)，图中各设备组设备如下： NO.1：小批金属冷加工机床 10kw×3台 5kw×4台 NO.2：通风机 10kw×5台 NO.3：非联锁运输机 7kw×4台

2.3用电设备计算负荷的确定 ⑴ c1=0.4,x1=5, b1=0.14, tanφ1=1.73 P30(1)=c1×PX1+b1×PN∑1 = 0.4×(10×3+5×2)+0.14×(10×3+5×4) =16+7=23(kw) Q30(1)= P30(1)×tanφ1 = c1×PX1 ×tanφ1 +b1×PN∑1×tanφ1 = 27.7+12.1=39.8(kvar)

第二章 工业企业电力 负荷计算