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第3电力系统负荷本讲稿第一页，共三十七页负荷概述负荷概述1、负荷的组成、负荷的组成n电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）n电力系统供电负荷电力系统供电负荷n电力系统发电负荷电力系统发电负荷2、负荷的单位、负荷的单位n W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配过程中损失外，全部供给了用户，所有用户所使用的功率(有功功率与无功功率)叫做电力系统负荷。本讲稿第二页，共三十七页3、负荷的分类负荷的分类n按用电设备按用电设备-异步电动机、同步电动机、电热装异步电动机、同步电动机、电热装置、整流装置、照明设备等置、整流装置、照明设备等n按用户性质按用户性质-工业负荷、农业负荷、交通运输业负工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷、市政及生活用电等荷、市政及生活用电等n按用户的重要程度按用户的重要程度-一级负荷、二级负荷、三级一级负荷、二级负荷、三级负荷负荷n按负荷的工作特点按负荷的工作特点-连续性负荷、间断性负荷、连续性负荷、间断性负荷、冲击负荷等冲击负荷等n按负荷的构成范围按负荷的构成范围-电网负荷、地区性负荷、小电网负荷、地区性负荷、小区负荷、单个负荷等区负荷、单个负荷等本讲稿第三页，共三十七页4、工业用电典型负荷比重（、工业用电典型负荷比重（%）本讲稿第四页，共三十七页3-1负荷的描述负荷的描述-负荷曲线负荷曲线n负荷曲线负荷曲线n日负荷曲线日负荷曲线n年（最大）负荷曲线年（最大）负荷曲线n年持续负荷曲线年持续负荷曲线本讲稿第五页，共三十七页1、典型、典型日负荷曲线日负荷曲线本讲稿第六页，共三十七页2、负负荷荷曲曲线线的的描描述述 日日负负荷荷曲曲线线 峰峰荷荷-Pmax腰腰荷荷基基荷荷谷谷荷荷-Pmin平平均均负负荷荷-Pa v 年年负负荷荷曲曲线线总总耗耗电电量量-W负负荷荷率率-km最最小小负负荷荷系系数数-以以日日负负荷荷曲曲线线为为例例说说明明：t/h t/月00PP(kw)(kw)242016128412108642BA装机容量新增容量机组检修 Pmax Pmin基荷腰荷谷荷峰荷本讲稿第七页，共三十七页3、各类负荷年利用小时数（、各类负荷年利用小时数（Tmax）负荷类型 Tmax/h户内照明及生活用电一班制企业用电二班制企业用电三班制企业用电农灌用电 20003000 15002200 30004500 60007000 10001500本讲稿第八页，共三十七页4、负荷曲线对电力系统运行的作用负荷曲线对电力系统运行的作用n日负荷曲线日负荷曲线-是安排日发电计划和确是安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据定系统运行方式的重要依据n年负荷曲线年负荷曲线-是安排发电设备检修计划是安排发电设备检修计划和制定发电机组或发电厂的扩建或新建计和制定发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据划提供依据。本讲稿第九页，共三十七页3-2、负荷特性与负荷模型、负荷特性与负荷模型1、负荷特性、负荷特性 n 综合负荷的功率随系统的运行参数（主要综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电压与频电压与频率率）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含学表达式称为负荷特性。包含动态特性动态特性与与静态特性静态特性。静态特性又分为静态电压特性（频率不变时）与静态静态特性又分为静态电压特性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变时）。一般通过实测确定。下面频率特性（电压不变时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷的静态特性曲线。是某综合负荷的静态特性曲线。本讲稿第十页，共三十七页某综合负荷的静态特性曲线。某综合负荷的静态特性曲线。本讲稿第十一页，共三十七页负荷的静态特性负荷的静态特性本讲稿第十二页，共三十七页负荷的动态特性负荷的动态特性n计及运行状态从一种状态变化到另一种状态计及运行状态从一种状态变化到另一种状态时负荷急剧变化的中间过程时负荷急剧变化的中间过程。本讲稿第十三页，共三十七页异步电动机负荷特性异步电动机负荷特性本讲稿第十四页，共三十七页电力系统综合负荷电力系统综合负荷n电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合。组合。本讲稿第十五页，共三十七页二、负荷综合特性模型二、负荷综合特性模型-对负荷特性对负荷特性的物理模拟或数学描述的物理模拟或数学描述n1恒定阻抗模型恒定阻抗模型 n2多项式模型多项式模型 n3幂函数模型幂函数模型本讲稿第十六页，共三十七页1.恒定阻抗模型恒定阻抗模型n模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时注意场合。注意场合。n一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、且精度要求不高的场合且精度要求不高的场合本讲稿第十七页，共三十七页2多项式模型多项式模型本讲稿第十八页，共三十七页 n电压的静态特性常用电压的静态特性常用二次项二次项表示：表示：P=PN ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp Q=QNaq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq 其中，其中，VN为额定电压，为额定电压，PN、QN为额定电压下的为额定电压下的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且有：性用最小二乘法拟合得到。并且有：ap+bp+cp=1 aq+bq+cq=1本讲稿第十九页，共三十七页 n当电压与频率都在额定值附近微小变化时，可以作当电压与频率都在额定值附近微小变化时，可以作线性线性化处理化处理。P=PN(1+kpvV)或或 P=PN(1+kpf f)Q=QN(1+kqvV)或或 Q=QN(1+kqf f)n同时考虑电压和频率变化时可以采用同时考虑电压和频率变化时可以采用 P=PN(1+kpvV)(1+kpf f)Q=QN(1+kqvV)(1+kqf f)其中其中V=（V-VN）/VN f =（f-fN）/f N本讲稿第二十页，共三十七页3幂函数模型幂函数模型本讲稿第二十一页，共三十七页n本课程中的负荷模型只作本课程中的负荷模型只作简化处理简化处理。n潮流计算时潮流计算时，负荷用恒定功率，负荷用恒定功率n短路计算时短路计算时，含源阻抗支路或恒定阻抗支，含源阻抗支路或恒定阻抗支路。路。n稳定计算时稳定计算时，恒定阻抗或不同比例的恒，恒定阻抗或不同比例的恒定阻抗与异步电动机的组合。定阻抗与异步电动机的组合。本讲稿第二十二页，共三十七页补充：负荷预测概述补充：负荷预测概述-电力部门一项十分重要的基础工作电力部门一项十分重要的基础工作n长期负荷预测长期负荷预测n中、短期负荷预测中、短期负荷预测n超短期负荷预测超短期负荷预测n负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神经负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神经网络、模糊数学等。网络、模糊数学等。n负荷预测与许多因素相关联，如所在负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规模、地区的规模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、气候条人口、经济水平、负荷结构、地理位置、气候条件、人们生活习惯、电价政策件、人们生活习惯、电价政策等等。等等。本讲稿第二十三页，共三十七页补充补充:工业及民用负荷配电系统工业及民用负荷配电系统 配电系统配电系统分为分为:TN,IT,TT系统三种。系统三种。负荷在电网中如何接入？负荷在电网中如何接入？本讲稿第二十四页，共三十七页 TN系统。系统。电源有一点（通常是中性点）直接接地，电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电部分通负荷側的建筑物电气装置的外露导电部分通过保护线与该接地点连接的系统。过保护线与该接地点连接的系统。1、几种配电方式、几种配电方式本讲稿第二十五页，共三十七页a)TN-S系统。整个系统中保护线系统。整个系统中保护线PE与中与中性线性线N是分开的，见下图是分开的，见下图三相负荷中性线（地线、零线）保护接地变压器的“地”“三相五线制”本讲稿第二十六页，共三十七页b)TN-C系统。整个系统中保护线系统。整个系统中保护线PE与与中性线中性线N是合一的，见下图。是合一的，见下图。单相负荷“三相四线制”本讲稿第二十七页，共三十七页c)TNCS系统。整个系统中有一部分保系统。整个系统中有一部分保护线护线PE与中性线与中性线N是合一的，见下图。是合一的，见下图。本讲稿第二十八页，共三十七页 TT系统系统电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极的系统。见下图。的系统。见下图。本讲稿第二十九页，共三十七页 IT系统系统电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电部分则接地的系统。如图。部分则接地的系统。如图。“三相三线制”本讲稿第三十页，共三十七页2、各种配电系统的适用范围、各种配电系统的适用范围n在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负责的在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负责的工业厂房，可采用工业厂房，可采用TN-C系统。系统。n单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研试验单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研试验单位，宜采用单位，宜采用TN-S系统。系统。n附设有或附近有变电所的高层建筑采用附设有或附近有变电所的高层建筑采用TN-S系统。系统。n计算机房或电子设备厂房，当设备本身未指定计算机房或电子设备厂房，当设备本身未指定接地形式时，宜接地形式时，宜TN-S、TN-C或或TT系统。系统。本讲稿第三十一页，共三十七页n负荷小而分散的农村低压电网宜采用负荷小而分散的农村低压电网宜采用TT系统。系统。n在火灾和爆炸危险厂房宜采用在火灾和爆炸危险厂房宜采用TT、IT或或TN-S系系统。统。n本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用TN-C-S系统。系统。n对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。宜采用宜采用IT系统。系统。本讲稿第三十二页，共三十七页3接地系统的接地装置接地系统的接地装置 接地装置、跨步电压与接触电压接地装置、跨步电压与接触电压 接地装置。埋入地中的导体（如角钢、钢管接地装置。埋入地中的导体（如角钢、钢管等）称为接地装置，与总接地端子或接地母线、等）称为接地装置，与总接地端子或接地母线、接地线构成接地系统。当有故障电流或雷电流接地线构成接地系统。当有故障电流或雷电流流过接地装置时，接地电流在地中的扩散如图。流过接地装置时，接地电流在地中的扩散如图。本讲稿第三十三页，共三十七页本讲稿第三十四页，共三十七页跨步电压。人体两脚间的电压，如图中跨步电压。人体两脚间的电压，如图中Ukb。接触电压。人体单手触摸处电压，如图中接触电压。人体单手触摸处电压，如图中Ujc。n当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当它高到超过接地物体（如变压器的外壳）的绝缘它高到超过接地物体（如变压器的外壳）的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及人身安全（跨步时，它将危及电气设备的绝缘及人身安全（跨步电压与接触电压增大）。因此，只有降低接地电电压与接触电压增大）。因此，只有降低接地电阻，才能降低危险电压。阻，才能降低危险电压。本讲稿第三十五页，共三十七页 接地装置的接地电阻要求接地装置的接地电阻要求 按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允许值按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允许值如下。如下。n接地电阻最大允许值接地电阻最大允许值 335KV配变电所高、低压共用接地系统配变电所高、低压共用接地系统4；335KV线路杆、塔在居民区的接地系统线路杆、塔在居民区的接地系统30；PE或或PEN线的重复接地线的重复接地10；电子设备信号接地电子设备信号接地4（与防雷共用时为（与防雷共用时为1）；）；本讲稿第三十六页，共三十七页屏蔽体、高频电炉及屏蔽体、高频电炉及10100KV 试验设备等试验设备等的接地的接地4；静电接地静电接地100建筑物防直击雷冲击接地电阻建筑物防直击雷冲击接地电阻10（第一、第二类）（第一、第二类）30（第三类）；（第三类）；建筑物防雷电感应工频接地电阻建筑物防雷电感应工频接地电阻10（第一（第一类）；类）；建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻10（第一、（第一、第二类）第二类）30（第三类）（第三类）本讲稿第三十七页，共三十七页