工厂供电课件2.pptx

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1、第二章负 荷 计 算目录计算负荷的意义及计算目的 确定计算负荷的系数 求计算负荷的方法 单相用电设备计算负荷的确定供电系统的功率损耗与电能损耗 全厂功率因数的确定 按经济电流密度选择导线截面 附：负荷计算例题 附:课后例题2.1 计算负荷的意义及计算目的一、什么是负荷计算： 负荷计算：求计算负荷的这项工作，称为负荷计算。 是根据已知工厂的用电设备安装容量求 取确定的、预期不变的最大假想负荷。二、计算负荷的意义：三、计算负荷目的： 作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面，变 压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。四、与负荷计算相关的一些概念：1）工作制的分类： a.连续运行工作制：指工作

2、时间较长，连续运行的用电设备的 工作制。 b.短时运行工作制：指工作时间很短，停歇时间相当长的用电 设备的工作制。 如起重类： c.断续周期工作制：指有规律的，时而工作，时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。NePP NePP NePP NePP FCP2%25FCPPNNeCosFCSFCPPNNe如电焊机：持续率（FC%）： 为表征断续周期的特点，用 整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率表示。 工作时间 停歇时间。%100 xggtttFCgtxt 与 之和为整个周期时间，不应超过min。gtxt2）负荷系数： 利用已有生产工厂用电设备的安装容量和实际用电的大量资料进行

3、统计、整理及分析，求出有关系数，以便在设计同类型的工厂时参考利用。3）负荷曲线： a.含义：表示电力负荷随时间变化的图形称为负荷曲线，也就是纵 坐标为有功负荷P（或无功负荷Q），横坐标为时间t，每 隔一定时间间隔t 绘制的负荷变化曲线。 负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间耗用的电能。 b.负荷曲线的绘制： 见图2.2 确定计算负荷的系数 一、需要系数：（表2-2，2-3）定义：二、利用系数：（表2-4）定义：NdPPK30总设备容量负荷曲线最大有功功率NavxPPK负荷曲线平均有功负荷该用电设备组的总额定容量tnniiWnnitiWnniiPtntPtPtPPnav 11)(121 为

4、时间内的电能消耗量。三、形状系数：定义： iWaveZPPKt负荷有效值nnWWWttnttnWttWttWtntnPtPtPeP2222112222122221 tnWWWPnav 21t P1P2P3PntPniiWniiWnnniiWnniiWKZ1121125 . 11ZK（一般在.之间） 例：02.11009.52102622332233242222ZK1 . 11234123442222ZK11111222233(a)1111222334(b)(a)(b)四、附加系数：1）定义： 附加系数考虑了总容量相同、用电设备组相同，但其组成容量不同（台数不同），Pm超过Pav的倍数。 2）等

5、效台数： 为了进行分析比较，从导体发热的角度出发，不同容量的用电设备需归算为同一容量的用电设备，可得等效台数),(xavmfKnfPPKeqnPfPavPmtP右图的负荷曲线表示了最大负荷工作班平均负荷Pav，附加负荷Pf及Pm之间的关系。负荷曲线上出现的、以 作为时间间隔的最大平均负荷30min30PPtm 时，时，t 22iippeqn ip用电设备组中每台用电设备的额定功率。),(xfKnfK下图为 的 曲线，横坐标为neq ，根据不同类型用电设备的Kx可以查出Kf。 min30 t例：两组用电设备均为一般工作制小批量生产金属切削机床，总额 定功率为180Kw，第一组单台额定功率相等，每

6、台为4.5kw 。 第二组为 试求 。解：对于小批量金属切削机床 , 取 于是 对于第一组 根据Kx查曲线图2-5得 对于第二组： 取mP12. 010. 0 xK12. 0 xKkwPKPNxav6 .2118012. 0 台台405.4180 nneq4 . 1 fKkwPKPavfm24.306 .214 . 1台台5 . 7222222254102201304)180()( iiPPeqn,6 .28台台，查查曲曲线线 eqnkwPKPavfm16.566 .216 . 245, 210, 120, 430 KwKwKwKw 估算法 计算法一、计算负荷的估算法 应用范围：在制定建厂规划

7、或初步设计时，尚无具体设备参数 和工艺加工流程时，采用估算法。2.3 求计算负荷的方法 1. 单位产品耗电量法： 已知企业的生产量n及每一单位产品电能消耗量w（表2-5）， 可先求企业年电能需要量 nW求计算负荷的方法nWWn 于是可求得最大有功功率为： 最大有功负荷年利用小时数（表2-6）。该小时数是 根据现有同类企业年消耗电能除以年最大负荷所得到 的假想时间统计得出的。 2. 车间生产面积负荷密度法：mnmTWP/mT已知车间生产面积负荷密度指标 （单位 ）时，车间的平均负荷按下式求得：2/mkwAPav二、计算负荷的计算方法：1 对单台电动机： 供电线路在min内出现的最大平均负荷即为计

8、算负荷 电动机额定功率。 电动机在额定负荷下的效率。 MNNMNePPPP 30MNP N注：（）对单个单相设备（如白炽灯、电热设备、电炉变压器等） 和对单台反复短时工作制的设备，其设备容量均作为计 算负荷。（）对吊车 、电焊机 ，则应相应换算为25%、100%时的设备容量： （吊车） 2. 多组用电设备的负荷计算： 需要系数法 形状系数法 常用方法： 附加系数法 二项式系数法 利用系数法FCP2%25FCPPNecosFCSPNe电焊机%25 FC%100 FC即A.需要系数法： 在技术设计阶段，当设备台数多，容量差别不大时，采用此方法。步骤如下： a. 将用电设备分组，求出各组用电设备的总

9、额定容量。 b. 查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。 则有 ， 于是 c.求车间或全厂计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数111NdcPKP222NdcPKP,tan111ccPQ 222tanccPQ 22,cccicciccQPSQQPP K 低压母线： a处： b处： c处： d处：icaacaBcPKPKP 1PPKPicaac aicbbcPKP biccccPKP ccdcPPP2BicP aK 1P aaabK cK 2P bbcdB.形状系数法：如果生产工艺稳定，可采用此方法. 步骤： a. 将用电设备分组，求出各用电设备组的总额定容量。 b. 查出各组用电设

10、备的利用系数及对应的功率因数。 则： c. 求负荷的有效值 122211122111tantan avaviavavavavavavxavNxavQQPPPQPQPKPPKPeP22)1 . 105. 1()1 . 105. 1(eeeavavzeavavzeQPSQQKQPPKP iNiNixNNNxNxPPKPPPKPKxK 212211eqnfxfKnKfK得,iNixfiavfmcPKKPKPP c.附加系数法 考虑了设备不同容量不同台数，以及投入工作随机性因素，对计 算负荷结果产生影响。步骤：a）同形状系数法（1）、（2）； b）求出上述用电设备组的加权利用系数 c）求出上述用电设备

11、组的等效台数 d）查曲线 e）利用 ，求出计算负 荷的有功功率和无功功率。 例：按Kf法求车间总计算负荷并选择变压器容量。用电设备组别neq.iPN.iKx.icosiPav.iQav.ineq/KfPcQcSc金属切削机床一般281790.20.6535.842较重1151.60.250.6513152起重运输机械10450.180.458.116电阻炉2350.70.9524.881感应炉1480.80.8738.5219小型通风机15520.750.839292电焊变压器3360.350.512.6219小计70446.60.74171.51543用电设备组别neq.iPN.iKx.ic

12、osiPav.iQav.ineg /KfPcQcSc照明4.20.834低压侧无补偿450.80.390.751749154339/1。2210185280补偿0.92-86232变压器损耗有功2%5无功10%25高压侧无补偿0.72215210300补偿0.92-105239-单相用电设备计算负荷的确定 一、归算原则： 单相用电设备容量，其额定容量归算至各相时，其不平衡度如不超过时（PNdPNs)，则可以将其总容量等效为三相对称条件进行负荷计算。如果超过，则应将负荷最大相的归算容量乘以作为总容量进行负荷计算。二、给出三台以下的单相用电设备归算方法： A.当用电设备接于相电压时xNNgNPFC

13、SP3cos3 归算后的用电设备额定容量 用电设备的铭牌容量 接于相电压上的负荷最大相的单极用电设备额定容量gNPNSxNPNgNPP3xNgNPP 3cos及xKxNxcxNfxcQKQPKKP 1 . 1,3 B. 当用电设备接于线电压时： 单 台： 23台： C. 接于相电压或线电压间的单相用电设备，当台数虽超过三台， 但 相同，则计算负荷为： , 5 . 0cos%,50,8011 FCKVAS54. 0cos%,65,32,54. 0cos%,65,30333222 FCKVASFCKVASkwFCSPN285 . 05 . 080cos1111kwPN1354. 065. 0302

14、kwPN1454. 065. 0323kwPPPcaaba212/14282/kwPPPabbcb5 .202/13282/kwPPPbccac5 .132/13142/例：电焊变压器台，电压v， 求计算负荷。解： 1）将电焊机的FC值归算至，则2）计算各相平均担负的负荷S3S1S2abc负荷最大相为a相，故计算负荷为：kwPa21KwPgN63321 KVASgN6 .125 . 0/63 AUSIgNgN19038031260003/ 供电系统的功率损耗与电能损耗 一、供电系统的功率损耗： 1）特点：工厂供电系统的线路不长，且多采用电缆供电，阻抗较 小，固而线路上的功率损耗可忽略不计算，只

15、计算变压 器的功率损耗。 2）变压器功率损耗： 有功功率损耗： 无功功率损耗：20 TNcSSTNCuTTPPP2100%2100% TNckTNcSSTNUTNoTSSTNToTSSIQQQ式中： 变压器的有功、无功功率损失 kw, kvar； 变压器的空载有功、无功功率损失kw, kvar； 变压器在额定负载下的铜损 kw； 变压器在额定负载下无功功率损失的增量 kvar； 计算负荷的视在容量kVA； 变压器的额定容量 kVA；TTQP ,TTQP00,TNCuPNTQCSTNS由于TNToIUIUIIISQTNTNTOTNTNTOTO 33100%TNITSQTO 100%0查表又 变压

16、器空载电流占额定电流百分数; 变压器短路电压占额定电压百分数。3）变压器功率损失的估算 TNTNTNTTNTNTTNkSQSXIUXIU 233100%TOI %kUTNTTNTSQSP )10. 008. 0(,02. 0查表二、供电系统能量损耗的估算（一）利用最大负荷损耗时间近似地决定电能损耗。 1）线路全年实际电能损耗： 式中： 计算电流（A） 导线电阻（） 最大负荷损耗时数（h） 2）与年最大负荷利用时数的关系： 见P.图 3）变压器的年电能损耗： 式中：变压器年投入工作时数。RIWCC23CIRMT 2TNcSSTNCuTgTOTcPTPWTgT（二）在设计时采用利用系数，在运行时根

17、据负荷曲线求出最大负荷工作班的 年电能损耗估算： 对变压器： 式中： 对工厂进户线取（.） Kz负荷曲线的形状系数： 配电线路取. 一班制 年工作时数二班制 三班制awPgzavzCTRIKW2)( 3gzSSKTNCugTTOTcTPTPWTNawz2 hTgz2300hTgz4000hTgz6000gzT全厂功率因数的确定 一、全厂功率因数的确定： 某组用电设备在最大负荷班内的有功电能消耗量； 某组用电设备在最大负荷班内的无功电能消耗量。 多组用电设备或全厂自然功率因数正切的均权平均值：2222cosccciiiQPPVWW iWiV 2211222111tantantanNxNxNxNx

18、PKPKPKPK二、补偿容量： 求得的全厂最大负荷班的平均负荷。)tan(tan21avBPQavP2.8 按经济电流密度选择导线截面 一、建设电网的投资费： 包含：1）线路的设计堪测，杆塔、绝缘子、开关设备等与导线截 面无关的费用(Z0)。 2）与导线截面有关的费用，截面越大，则投资费用越大。 投资费用： 单位长度的第一项费用，元/km; b 线路造价与导线截面的关系系数; A 导线截面mm2; 线路长度，km。lbAZZ)(00Zl二、电网的年运行费用F： 包含项目： 1）为了更新设备，每年需提取的设备折旧费 ，元/年 2）网络的维护修理费 ，元/年 3）管理费 ，元/年 设 a 为反映以

19、上三项费用的系数，查手册 4）电网中由于电能损耗每年应付出的电能损耗费 设计阶段：zFxFgFlbAZFFFFagxze)(0100 3210)(3gzzavsRTKIFslIRIFs2max32max3103sF 测得的导线平均电流；A 形状系数； 导线电阻； 全年工作时数；h 电价，元/(kmh) 设计时求得的最大电流 ，即A 最大负荷损耗时数，h三、经济电流密度 ： 根据年运行费用最小的原则 求最小值avIzKRgzTmaxInJAlIlbAZaFFFse2max03)(100cI0 dAdF (常数)查表2-9 按经济电流密度选择导线截面积abIAJn103max310maxabAIJ

20、JnnnCJnJIA负荷计算例题 例：某分支线供给一台由三相异步电动机驱动的通风机用电，该电 动机的额定功率 ，额定电压 ，功率因数 ，效率 试求其计算电流。解：工作制为连续运行工作制，kwPN11vUN38084. 0cos %88kwPPNe5 .1288.0/11/)(6.2284.03803105.12cos33AUPINee例：有一台吊车用三相异步电动机，额定负载持续率FD%=40%时 的铭牌功率为kw，额定电压为380V，试求其计算电流。 解：工作制为短续周期工作制，起重类FC=40%。 取kwFCPPNc91.134 . 0112285. 0,85. 0cos)(3 .2985.

21、 085. 0380391.13cos3AUPINcc例：某玻璃纤维厂纺织车间的动力配电箱引出一条干线，配电给 48台织布机用电，每台织布机装有一台额定电压为380V，额 定功率为0.75kw的三相异步电动机，试求该干线上的计算电 流。 解：查手册得 工作制：连续运行工作制88. 0tan,75. 0cos, 7 . 0dKkwPKPeidc2 .2575. 0487 . 0var2 .2288. 02 .25tanKPQccKVAQPSccc6 .332 .222 .252222)(513803106.333330AUSINc例：某机械修理车间220/380V低压进线配电给下列用电设备用电：

22、 1）小批生产金属冷加工机床台，共178kw，其中较大容量电动机有kw台，kw台，.kw台。 2）卫生用通风机台，每台为0.75kw 3）5t行车台，每台行车装有kw电动机台，kw电动机台和.kw电动机台，FC%=25% 4）实验室用单相电烘箱台，每台容量为kw 5）白炽灯照明设备14.76kw 试确定该车间低压进线的计算负荷。 解： ）用电设备分组，确定各用电设备有功、无功计算负荷。 a.小批生产金属冷加工机床组，查表 取5 . 0cos,16. 012. 01dK73.1tan,14.0dK b.卫生用通风机，查表 取 c. 起重机组，工作制为断续周期工作制,FC=25%,故不用换算。 查

23、表 取var11.4373. 192.24tan111kPQcc8 . 0cos,70. 065. 022 dK75. 0tan,68. 022 dKkwPKPNdc12. 675. 01268. 022var59. 475. 012. 6tan222kPQcc73. 1tan, 5 . 0cos,15. 005. 033dK15. 03dKkwPc96.62)2 .25211(15.03var04.1273.196.6tan33kPQcckw92.2417814. 0PKPN1d1c d. 电烘箱组，照明组，属单相用电设备 电烘箱 取最大相负荷 照明器76.4476.14103 NdP4 .

24、233)2 . 22511(275. 012178 NSPkwPNS01.35%15 要归算。要归算。 ,%15NSNdPPvUKNd220,1cos,144 kwPNm10 kwPKPNmdc301031341cos,95. 055 dKkwPKPNdc02.1476.1495. 055054ccQQ）确定车间低压进线的计算负荷，取同期系数 视在功率kwPKPiicc8 .73)02.143096. 612. 692.24(9 . 051var8 .53)04.1259. 411.43(9 . 051kQKQiicckvAQPSccc3 .918 .538 .732222)(7.138380

25、3103.9133AUSINcc9 . 0 K例：某水泥厂磨机车间变电所设有一台SL7-630/6 型变压器，其低 压侧计算负荷为Pc=420Kw,Qc=310KVar ，试求该变压器的有 功功率损耗和无功功率损耗。 解：查表得SL7-630/6型变压器参数为 变压器低压侧的视在计算负荷为： 变压器的有功损耗和无功功率损耗为：5 . 4(%), 3%,1 . 8,3 . 100 kCuNTTUIkwPPkwPkvAQPSccc5223104202222kwPPPNTcSSCuNTTT86. 61 . 83 . 1263052220var36.3863026305221005 . 4100321

26、00(%)100(%)0kSQNTSSUITNTck例：某厂10/0.4KV变电所，其二次侧有功计算负荷Pc=610Kw ，无 功计算负荷Qc=485KVar，拟采用低压集中补偿方式将功率因数提高到0.9，试选择并联电容器的容量。解：未补偿前功率因数Cos1 为： 对应于 取平均负荷系数 补偿容量： 选一台PZJ-1-1型低压无功自动补偿屏，其总安装容量为150kvar，满足要求。783.0485610610cos22221cccQPP484. 0tan, 9 . 0cos,795. 0tan,783. 0cos2211 75. 0kwPPcav5 .45761075. 0var3 .142)

27、484. 0795. 0( 5 .457)tan(tan21kPQavC返回返回返回返回返回2-7、1）形状系数法KW10450280240PPKP2N1N1x1av.var.tanK787501024PQ11av1avKW7815640160PPKP22N12N2x2av.var.tan.k55875078PQ22av2avKW3417020PKP3N3x3av.var.tanK753967134PQ33av3avKVA682921858226QPS222e2ee.KW2163478104PPiavavvar.K25176753955878QQiavavKW8226216051P11051P

28、KPavav2e.var.K18525176051QKQav2e2）、附加系数法求上述用电设备加权利用系数170156401502802216PppPKKiNaviNiNixX390560216.14713322814560141701415640502802560PPn22222222i2ieq.查曲线 31Kf.KW828021631PKP2avfc.750682928226SPCosee.var.K12478808280CosPQccKVA374SPS2C2cc2-8、（方式1）解：1#变电所401715702PPavK1Nx.850702598PQavav.tan48n40Keqx .

29、查曲线181Kf.KW4828702181PKPavfc.var.K6705598181QKQavfcKVA2108867054828QPS222c2cc.1*变电所2*变电所3*变电所2#变电所：670870597PPKNavx.60597360PQavav.tan670Kx.18neq171Kf.KW5698597171PKPavfc.var.K2421360171QKQavfcKVA781556982421S22c.3#变电所5201280668PPKNavx.1668668pQavavtan15n520Keqx .查：251Kf.KW835668251PavKPfc.var.K8356

30、68251QKQavfcKVA79448354141P2Scc.方式21*变电所2*变电所3*变电所1）形状系数法KW1967668597702PPiavavvarK1626668360598QQiavav负荷有效值 取051Kz.KW3520651967051PKPavze.var.K317071626051QKQavzeKVA65267931707352065QPS222e2ee.2）附加系数法64030821967128087017151967PPKiNavx.83019671626PQavav.tan744151280151887018481715483082PPn22222Ni2Nieq.取45neq台查曲线11Kf.KW72163196711PKPavfc.var.K0318783170711QKQavfcKVA1286503187872163QPS222c2cc.