辽宁工程技术大学工厂供电电力负荷计算.pptx
第2 2章 电力负荷计算2.1 负荷计算的内容和目的2.2 电力负荷与计算负荷2.3 计算负荷的实用计算方法2.4 单相负荷计算2.5 尖峰电流计算2.6 功率损耗与电能损耗计算2.7 全厂负荷计算第1页/共81页2.1负荷计算的内容和目的第2页/共81页一、算出计算负荷 合理选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号。二、算出尖峰电流 用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件。三、算出平均负荷 用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功功率补偿装置。第3页/共81页2.2 电力负荷与计算负荷一、电力负荷工厂的用电设备种类多，数量大，工况复杂工厂中的常见设备第4页/共81页第5页/共81页各种机械的拖动电机：空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以及提升机、吊车、起重机等工业电炉：电弧炉、电阻炉、感应炉等电解设备：电解槽等电焊设备：交流电焊机、直流电焊机等工业照明第6页/共81页（1）长期工作制负荷长时间连续工作。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等（2）短时工作制负荷工作时间短、停歇时间长的用电设备。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等（3）反复短时工作制负荷时而工作、时而停歇、反复运行的设备。如起重机、电梯、电焊机等用电设备的分类第7页/共81页能否用电力负荷直接进行计算？在电力系统中，用电设备需用的电功率称之为电力负荷，简称负荷或功率。分为有功功率、无功功率和视在功率三种工厂的基本原始资料:用电设备安装容量(工艺部门提供的)第8页/共81页回顾对供电的基本要求（安全、可靠、优质、节约）实际中（1）所安装的设备并非同时运行（2）运行着的设备实际负荷是变化的结果导致浪费如何解决？第9页/共81页实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。事实上正是这样能否按发热条件选择一个“假想负荷”?第10页/共81页定义：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷称之为“计算负荷”规定取30分钟平均最大负荷作为该用户的“计算负荷”计算负荷分为有功计算负荷（30）、无功计算负荷（Q30）、视在计算负荷（S30）二、计算负荷第11页/共81页（3）最大负荷：全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。最大班是指一年内最大负荷月份内至少出现2-3次的最大负荷工作班（2）为什么取“30分钟”？几点说明：（1）是一个“假想负荷”怎样求取计算负荷？第12页/共81页三、负荷曲线负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形，反映是电力负荷随时间变化的图形，反映了用户用电的特点和规律。了用户用电的特点和规律。（一）日负荷曲线（一）日负荷曲线 负荷在一昼夜间（负荷在一昼夜间（024h）变化情况。）变化情况。第13页/共81页（a）夏季日负荷曲线）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线）冬季日负荷曲线（c）年负荷持续时间曲线）年负荷持续时间曲线T1=200t1+165t2（二）年负荷曲线 年运行负荷曲线 年持续负荷曲线年负荷持续时间曲线的绘制第14页/共81页（三）同类型的工厂（或车间）的负荷曲线形状大致相同 负荷曲线可直观地反映出用户用电的特点和规律。从负荷曲线中到底能看出什么？第15页/共81页四、负荷曲线的有关物理量 1、年最大负荷和年最大负荷利用小时、年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷）年最大负荷Pmax（2）年最大负荷利用小时）年最大负荷利用小时Tmax第16页/共81页工厂类别工厂类别年最大负荷利用小时数（年最大负荷利用小时数（h）有功负荷有功负荷无功负荷无功负荷重型机械制造厂重型机械制造厂37704840机床厂机床厂43454750工具厂工具厂41404960滚珠轴承厂滚珠轴承厂53006130起动运输设备厂起动运输设备厂33003880汽车拖拉机厂汽车拖拉机厂49605240农业机械制造厂农业机械制造厂53304220仪器制造厂仪器制造厂30803180汽车修理厂汽车修理厂43703200车辆修理厂车辆修理厂35603660电器工厂电器工厂42806420金属加工厂金属加工厂43555880第17页/共81页2、平均负荷Pav平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。年平均负荷Pav,如图所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，则：第18页/共81页3、负荷系数KL负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82注意：对单个用电设备或用电设备组，有：第19页/共81页 负荷计算目前常用的方法有需用系数法和二项式法。2.3 计算负荷的实用计算方法估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。第20页/共81页回顾：工厂供电系统图负荷计算的步骤应从负载端开始，逐级上推到电源进线端为止。第21页/共81页3、反复短时工作制的用电设备 反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。一、设备容量的确定设备容量就是所有设备的铭牌额定功率2、短期工作制的用电设备1、长期工作制的用电设备第22页/共81页2）电焊机和电焊装置组要求统一换算到时的功率，即：式中，为电焊机额定有功功率；为额定视在功率；为额定负荷持续率；为额定功率因数。1）起重机（吊车电动机）要求统一换算到 时的功率，即：第23页/共81页第24页/共81页第25页/共81页（一）电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率，即：特殊：（二）照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：第26页/共81页是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。荧光灯高压水银灯、金属卤化物灯第27页/共81页1、（单个）用电设备组的计算负荷二、按需用系数法确定计算负荷形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指它的输出容量，它与输入容量之间有一个平均效率；用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入线路平均效率；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入同时系数。需用系数第28页/共81页第29页/共81页第30页/共81页 2、多个用电设备组的计算负荷同时系数无功计算负荷视在计算负荷第31页/共81页第32页/共81页3、例题 (例2-2 P23)已知：一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。试求计算负荷第33页/共81页解 查表可得冷加工电动机：Kx1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1=Kx1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar通风机：Kx2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pc2=Kx2Pe2=0.82.4=1.92kW Qc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0车间计算负荷：第34页/共81页第35页/共81页需要系数法适用于设备台数较多、总容量足够大、没有特大型用电设备设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线三、按二项式法确定计算负荷（1）基本负荷值：用电设备组的平均最大负荷值（2）附加功率值：考虑数台大容量用电设备对总计算负荷的影响二项式法第36页/共81页1（单个）用电设备组的计算负荷第37页/共81页第38页/共81页各组用电设备的最大负荷不可能同时出现的因素。在计算时只取各组用电设备的附加负荷的最大值计入总计算负荷各设备组有功平均负荷的总和各设备组无功平均负荷的总和各设备组有功附加负荷的最大值对应的设备组功率因数角正切值。2、多个用电设备组的计算负荷第39页/共81页3、例题 （例2-3 P25）已知：一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。试求计算负荷第40页/共81页解：求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx(1)金属切削机床电动机组(2)通风机组第41页/共81页(3)电阻炉总计算负荷第42页/共81页四、计算负荷的估算法1、单位产品耗电量法 若已知某车间或企业的年产量m和每一产品的单位耗电量 ，则 企业全年电能W为：有功计算负荷为：年最大负荷利用小时数第43页/共81页产品名称产品名称单位单位单位产品耗电量单位产品耗电量（kWh）有色金属铸造有色金属铸造t6001000铸铁件铸铁件t300锻铁件锻铁件t3080拖拉机拖拉机台台50008000汽车汽车辆辆15002500轴承轴承套套14并联电容器并联电容器kvar3电表电表只只7变压器变压器kVA2.5电动机电动机kW14量具、刃具量具、刃具t63008500工作母机工作母机t1000重型机床重型机床t1600第44页/共81页 若已知车间生产面积S和负荷密度指标，则车间平均负荷为:Pjs=S 车间类别车间类别负荷估算法负荷估算法（kWkWm m2 2）铸钢车间（不包括铸钢车间（不包括电弧炉）电弧炉）0.0550.0550.060.06焊接车间焊接车间0.040.04铸铁车间铸铁车间0.060.06金工车间金工车间0.10.1木工车间木工车间0.660.66煤气站煤气站0.090.090.130.13锅炉房锅炉房0.150.150.20.2压缩空气站压缩空气站0.150.150.20.22、单位面积负荷密度法第45页/共81页2.4 单相负荷计算如果单相设备总容量小于三相设备总容量的15%，则无论单相设备如何分配，均可按三相平衡负荷计算。（一）单相设备接于相电压时的负荷计算第46页/共81页（二）单相设备接于同一线电压时的负荷计算 （1）只有一相时（2）在各线负荷中选择较大的两项第47页/共81页（三）单相设备既接于线电压又接于相电压时的负荷计算（1）将接于线电压单相负荷换算为接于相电压上的单相负荷PABPBAPCA接于接于AB，BA，CA相间有功负荷相间有功负荷PA，PB，PC换算为换算为A，B，C相间的有功负荷相间的有功负荷QA，QB，QC换算为换算为A，B，C相间的无功负荷相间的无功负荷第48页/共81页（2）再将各相负荷相加，选出最大相负荷，取三倍即为等效三相负荷功率换算系数功率换算系数负负 荷荷 功功 率率 因因 数数0.350.350.40.40.50.50.60.60.650.650.70.70.80.80.90.91.01.0p pAB-AAB-A、p pBC-BBC-B、p pCA-CCA-C1.271.271.171.171.01.00.890.890.840.840.80.80.720.720.640.640.50.5p pAB-BAB-B、p pBC-CBC-C、p pCA-ACA-A-0.27-0.27-0.17-0.170 00.110.110.160.160.20.20.280.280.360.360.50.5q qAB-AAB-A、q qBC-BBC-B、q qCA-CCA-C1.051.050.860.860.580.580.380.380.30.30.220.220.090.09-0.05-0.05-0.29-0.29q qAB-BAB-B、q qBC-CBC-C、q qCA-ACA-A1.631.631.441.441.161.160.960.960.880.880.80.80.670.670.530.530.290.29第49页/共81页例题 （例2-4 P27）某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW（=100%）3台接于AB相，20kW（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。第50页/共81页解:1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷查表得Kx=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷A相PcA1=KxPeA=0.7202=28kWB相PcB1=KxPeB=0.7(301+201)=35kWC相PcC1=KxPeC=0.7(103+201)=35kW2.对焊机的各相计算负荷查表得Kx=0.35，cos=0.7，tan=1.02查表得cos=0.7时pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8第51页/共81页先将接于先将接于CA相的相的46kW（=60%）换算至）换算至=100%的设备容量，即的设备容量，即（1）各相的设备容量为）各相的设备容量为 A相相PeA=pABAPAB+pCAAPCA=0.8143+0.235.63=40.73kWQeA=qABAPAB+qCAAPCA=0.22143+0.835.63=37.74kvar第52页/共81页B相相PeB=pBCBPBC+pABBPAB=0.8202+0.2143=40.4kWQeB=qBCBPBC+qABBPAB=0.22202+0.8143=42.4kvarC相相PeC=pCACPCA+pBCCPBC=0.835.63+0.2202=36.5kWQeC=qCACPCA+qBCCPBC=0.2235.63+0.8202=39.84kvar第53页/共81页（2）各相的计算负荷为）各相的计算负荷为 A相相PcA2=KxPeA=0.3540.73=14.26kWQcA2=KxQeA=0.3537.74=13.21kvarB相相PcB2=KxPeB=0.3540.4=14.14kWQcB2=KxQeB=0.3542.4=14.84kvarC相相PcC2=KxPeC=0.3536.5=12.78kWQcC2=KxQeC=0.3539.84=13.94kvar第54页/共81页3.3.各相总的计算负荷（设同时系数为各相总的计算负荷（设同时系数为0.95）A相相PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+14.26）=40.15kWQcA=K（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvarB相相PcB=K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kWQcB=K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.84）=14.10kvar第55页/共81页C相相PcC=K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.39kWQcC=K（QcC1+QcC2）=0.95（0+13.94）=13.24kvar4.4.总的等效三相计算负荷总的等效三相计算负荷因为因为B B相的有功计算负荷最大，故相的有功计算负荷最大，故Pcm=PcB=46.68kWQcm=QcB=14.10kvarPc=3Pcm=3=346.68=140.04kWQc=3Qcm=3=314.10=42.3kvar第56页/共81页2.5 尖峰电流计算尖峰电流Ijf是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。计算尖峰电流的目的：选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。第57页/共81页1、单台用电设备供电的支线尖峰电流计算 尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 Ijf=Ist=KIN 式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；K为用电设备的起动电流倍数。第58页/共81页2、多台用电设备供电的干线尖峰电流计算 式中，Ijf为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；K为n1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.71；Ijs为设备投入运行时线路的计算电流。第59页/共81页3、多台用电设备同时启动式中，n为参与启动的用电设备的台数；Ki、Ijsi为第i台设备的启动电流倍数和额定电流。第60页/共81页例2-5有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。解：解：Ist1IN1=355=30AIst2IN2=164=12AIst3IN3=Kst3IN3IN3=31010=20A可见，（可见，（IstIN）max=30A，则，则Istmax=35A，取取K=0.9，该线路的尖峰电流为，该线路的尖峰电流为Ijf=K（IN2+IN3）+Ijf=0.9（4+10）+35=47.6A第61页/共81页2.6 功率损耗与电能损耗计算一、功率损耗1、供电线路的功率损耗线路功率损耗包括有功功率损耗 PWL和无功功率损耗QWL两部分，其计算公式为：线路的计算电流线路每相的电阻线路每相的电抗式中，第62页/共81页第63页/共81页线间几何均距：三相线路各相线间距离的几何平均值。三相三角形排列水平等距排列查附表2（P244）第64页/共81页2、变压器的功率损耗 变压器的功率损耗也包括有功和无功两部分。（1）变压器的有功功率损耗 （2）变压器无功功率损耗空载有功损耗空载有功损耗负载有功损耗负载有功损耗空载电流百分数空载电流百分数短路电压百分数短路电压百分数负载率负载率第65页/共81页二、供电系统的电能损耗企业一年内所耗用的电能，一部分用于生产，还有一部分在供电系统元件（主要是线路及变压器）中损耗掉。掌握这部分损耗的计算，并设法降低它们，便可节约电能，提高电能的利用率。第66页/共81页1、供电线路的损耗 一年内线路的电能损耗为：PWL即按计算负荷求得的线路最大功率损耗；线路的最大负荷损耗小时,它是一个假想的时间第67页/共81页最大负荷损耗时间第68页/共81页2、变压器的电能损耗 一部分是铁损PFe引起的电能损耗，只要外加电压和频率不变，其值是固定不变的 另一部分是由变压器铜损PCu引起的电能损耗，它与负荷电流的平方成正比，即与变压器负荷率的平方成正比：第69页/共81页3、企业年电能需要量有功、无功年最大负荷有功、无功年最大负荷有功、无功年最大负荷利用小时有功、无功年最大负荷利用小时企业年电能需要量就是企业在一年内所消耗的电能,它是企业供电设计的重要指标之一。第70页/共81页2.7 全厂负荷计算一、负荷计算的前提一、负荷计算的前提 负荷资料负荷资料二、负荷二、负荷计算原则计算原则确定工业企业计算负荷常用的方法有：逐确定工业企业计算负荷常用的方法有：逐级计算法、需用系数法和估算法等几种。级计算法、需用系数法和估算法等几种。三、三、负荷计算的步骤负荷计算的步骤从用电设备向电源方向逐级计算负荷。从用电设备向电源方向逐级计算负荷。按部就班，步步落实第71页/共81页第72页/共81页（1）供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中）供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1点处）点处）计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算负荷为计算负荷为：第73页/共81页（2）用电设备组计算负荷的确定（如图中2点处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算负荷为：第74页/共81页（3）车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中3点处）计算公式为：第75页/共81页（4）车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4点处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。计算公式为第76页/共81页（5）车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中5点处）计算目的：以此选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：估算估算：第77页/共81页（6）总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中6点处）计算负荷为：第78页/共81页（7）总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中7点处）计算负荷为：估算估算：第79页/共81页本章小结1、负荷计算的内容和目的2、电力负荷与计算负荷3、计算负荷的实用计算方法4、单相负荷计算5、尖峰电流计算6、功率损耗与电能损耗计算7、全厂负荷计算第80页/共81页感谢您的观看！第81页/共81页
