第二章 负荷计算与无功功率补偿精选文档.ppt
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1、第二章 负荷计算与无功功率补偿本讲稿第一页,共五十页 二、电力负荷的分级二、电力负荷的分级供电方式供电方式:由两个由两个独立电源独立电源供电供电。1一级负荷:中断供电将造成人身伤亡,重大设备损坏,重大产品报废,一级负荷:中断供电将造成人身伤亡,重大设备损坏,重大产品报废,或在政治、经济上造成重大损失。或在政治、经济上造成重大损失。2二级负荷:中断供电将造成主要设备损坏,大量产品报废,二级负荷:中断供电将造成主要设备损坏,大量产品报废,重点企业大量减产,或在政治、经济上造成较大损失。重点企业大量减产,或在政治、经济上造成较大损失。供电方式供电方式:由由双回路双回路供电供电。2.1 电力负荷与负荷
2、曲线电力负荷与负荷曲线 一、负荷计算的目的及意义一、负荷计算的目的及意义 计算负荷是计算负荷是选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等额定参选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等额定参数的依据。数的依据。本讲稿第二页,共五十页 三、负荷曲线三、负荷曲线1负荷曲线的分类负荷曲线的分类按性质分:按性质分:有功负荷曲线和无功负荷曲线有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分:日负荷曲线和年负荷曲线按负荷持续时间分:日负荷曲线和年负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 日负荷曲线(日负荷曲线(图图2-1):逐点描绘法、梯形曲线法:逐点描绘法、梯形曲线法年负荷曲线:年负荷曲线:年最大负荷曲线(年最大负荷
3、曲线(图图2-2):或称运行年负荷曲线。):或称运行年负荷曲线。3三级负荷:所有不属于一、二级负荷的电力负荷。三级负荷:所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式供电方式:对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊要求。本讲稿第三页,共五十页图图2-1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线a)折线图)折线图 b)梯形图)梯形图图图2-2 年最大负荷曲线年最大负荷曲线本讲稿第四页,共五十页取冬季为取冬季为213天,夏季为天,夏季为152天,则图中功率天,则图中功率P1所占时间为:所占时间为:图图2-3 全年时间负荷曲线的绘制全年时间负荷曲线的绘制a)冬季典型日负荷曲线)冬季典型日负荷曲线 b)夏季典型日负荷
4、曲线)夏季典型日负荷曲线 c)全年时间负荷曲线)全年时间负荷曲线全年时间负荷曲线(图全年时间负荷曲线(图2-3):或称年负荷持续曲线。):或称年负荷持续曲线。本讲稿第五页,共五十页 四、与负荷曲线有关的物理量四、与负荷曲线有关的物理量1年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷Pmax:指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率,指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率,即即 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax:在在此时间内,用户以年最大负荷持续运此时间内,用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗
5、的电能,如图耗的电能,如图2-4所示。所示。可见:年负荷曲线越平坦,可见:年负荷曲线越平坦,Tmax越大;年负荷曲线越陡,越大;年负荷曲线越陡,Tmax越小。越小。图图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数年最大负荷与年最大负荷利用小时数本讲稿第六页,共五十页2平均负荷与负荷系数平均负荷与负荷系数平均负荷平均负荷Pav:电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率,即内平均消耗的功率,即 负荷系数负荷系数 KL:平均负荷与最大负荷的平均负荷与最大负荷的比值,即比值,即年平均负荷为(图年平均负荷为(图2-5):KL越大,负荷曲线越平坦,负荷波动越小。越大,负荷曲线越平坦,负荷波动越小
6、。图图2-5 年平均负荷年平均负荷本讲稿第七页,共五十页3需要系数和利用系数需要系数和利用系数 需要系数需要系数Kd:负荷曲线中的最大有功计算负荷负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用与全部用电设备额定功率电设备额定功率 之比值,即之比值,即 利用系数利用系数Ku:负荷曲线中的平均计算负荷负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设与全部用电设备额定功率备额定功率 之比值,即之比值,即 本讲稿第八页,共五十页 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值,称为计算负荷,用气设备的一个假想的持续负荷值,称
7、为计算负荷,用Pc(或(或Qc、Sc、Ic)表示。)表示。通常把根据通常把根据半小时平均负荷半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的所绘制的负荷曲线上的“最大负最大负荷荷”称为计算负荷,并作为按发热条件选择电气设备的依据,因此称为计算负荷,并作为按发热条件选择电气设备的依据,因此一一般般中中小小截截面面导导体体的的发发热热时时间间常常数数为为10min以以上上,而而导导体体通通过过电电流流达达到到稳稳定定温温升升的的时时间间大大约约为为34,即即载载流流导导体体大大约约经经半半小小时时(30min)后后可可达达到到稳稳定定温升值温升值 4计算负荷计算负荷本讲稿第九页,共五十页 一、概述一、概述 求计
8、算负荷的方法有:需要系数法、二项式系数法、利用系求计算负荷的方法有:需要系数法、二项式系数法、利用系数法和单位产品耗电量法等。数法和单位产品耗电量法等。2.2 计算负荷的确定计算负荷的确定 二、用电设备的工作制及设备容量的计算二、用电设备的工作制及设备容量的计算 暂载率(负荷持续率):暂载率(负荷持续率):指设备工作时间与工作周期的百分比指设备工作时间与工作周期的百分比值,即值,即连续运行工作制(长期工作制)连续运行工作制(长期工作制)短时运行工作制(短时工作制)短时运行工作制(短时工作制)断续周期工作制(反复短时工作制)断续周期工作制(反复短时工作制)1用电设备的工作制用电设备的工作制 本讲
9、稿第十页,共五十页2设备容量设备容量Pe的确定的确定对长期工作制的用电设备:对长期工作制的用电设备:对反复短时工作制的用电设备:其设备容量是指换算到统一暂载率对反复短时工作制的用电设备:其设备容量是指换算到统一暂载率下的额定功率。下的额定功率。折算方法:按同一周期等效发热条件进行换算。折算方法:按同一周期等效发热条件进行换算。吊车:标准暂载率有吊车:标准暂载率有15%、25%、40%和和60%四种四种 电焊机:标准暂载率有电焊机:标准暂载率有50%、65%、75%和和100%四种四种本讲稿第十一页,共五十页吊车电动机组(包括电葫芦、起重机、行车等吊车电动机组(包括电葫芦、起重机、行车等)的设备
10、容量:)的设备容量:指统一换算到指统一换算到=25%时的额定功率(时的额定功率(kW),即),即 本讲稿第十二页,共五十页电焊机及电焊变压器的设备容量电焊机及电焊变压器的设备容量:指统一换算到指统一换算到=100%时的额定时的额定功率(功率(kW),即),即 照明设备的设备容量:照明设备的设备容量:白炽灯、碘钨灯的设备容量:等于灯泡上标注的额定功率;白炽灯、碘钨灯的设备容量:等于灯泡上标注的额定功率;荧光灯应考虑镇流器中的功率损失(约为灯泡功率的荧光灯应考虑镇流器中的功率损失(约为灯泡功率的20%),其设),其设备容量应为灯管额定功率的备容量应为灯管额定功率的1.2倍;倍;高压水银荧光灯和金属
11、卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损失(约高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损失(约为灯泡功率的为灯泡功率的10%),其设备容量可取灯管额定功率的),其设备容量可取灯管额定功率的1.1倍。倍。本讲稿第十三页,共五十页单相负荷的设备容量:单相负荷的设备容量:当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的15%时,其时,其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑;当超过设备容量可直接按三相平衡负荷考虑;当超过15%时,应将其换算为等时,应将其换算为等效的三相设备容量,再同三相用电设备一起进行三相负荷计算。换算方效的三相设备容量,再同三相用电设备
12、一起进行三相负荷计算。换算方法如下:法如下:单相设备接于相电压时:单相设备接于相电压时:单相设备接于单相设备接于同一线电压时:同一线电压时:式中,为等效三相设备容量式中,为等效三相设备容量(kW);为最大负荷相所接为最大负荷相所接的单相设备容量(的单相设备容量(kW)。)。式中,为式中,为接于同一线电压的单相设备容量接于同一线电压的单相设备容量(kW)。)。本讲稿第十四页,共五十页一般情况:应先将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电一般情况:应先将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量,换算公式如下:压的设备容量,换算公式如下:A相相:B相相:C相相:然后分相计算各相的设备容量,
13、则最大负荷相的然后分相计算各相的设备容量,则最大负荷相的3倍即为总的倍即为总的等效三相设备容量。等效三相设备容量。本讲稿第十五页,共五十页三、单台用电设备的负荷计算三、单台用电设备的负荷计算对长期连续工作的单台用电设备:对长期连续工作的单台用电设备:对需要计及效率的单台用电设备(如电动机):对需要计及效率的单台用电设备(如电动机):四、用电设备组的负荷计算四、用电设备组的负荷计算1需要系数法需要系数法确定用电设备组的计算负荷时,应考虑以下几种因素:确定用电设备组的计算负荷时,应考虑以下几种因素:各用电设备因工作情况不同,可能不同时工作,因此应考各用电设备因工作情况不同,可能不同时工作,因此应考
14、虑一个同时使用系数虑一个同时使用系数 ;各用电设备在工作时,不一定全部在满负荷下运行,因此各用电设备在工作时,不一定全部在满负荷下运行,因此应考虑一个负荷系数应考虑一个负荷系数 ;本讲稿第十六页,共五十页各用电设备各用电设备的平均效率的平均效率 ;线路的供电效率线路的供电效率 。因此,一个用电设备组的需要系数可表示为因此,一个用电设备组的需要系数可表示为 单组用电设备计算负荷的确定单组用电设备计算负荷的确定说明:说明:P30、Q30、S30的单位分别为的单位分别为kW、kvar、kVA2本讲稿第十七页,共五十页多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定式中,式中,为同时系数为同时系数
15、,一般取,一般取0.850.95。当车间配电干线上有多组用电设备时,各组用电设备的最大负荷不同当车间配电干线上有多组用电设备时,各组用电设备的最大负荷不同时出现,此时应计入一个时出现,此时应计入一个同时系数同时系数。本讲稿第十八页,共五十页电力负荷计算表电力负荷计算表序序号号用电设备用电设备名称名称台台数数设备容量设备容量/kWKdcos tan 计算负荷计算负荷铭牌铭牌值值换算值换算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1金属切削金属切削机床组机床组3085850.160.51.7313.623.532通风机组通风机组3550.850.850.624.252.6353吊车组吊
16、车组133.7950.150.51.730.5690.984小计小计349393.79518.41924.149负荷总计负荷总计()16.5824.4329.5244.85例例2-1(P31)本讲稿第十九页,共五十页 2.二项式系数法二项式系数法单组用电设备计算负荷的确定单组用电设备计算负荷的确定 由由x台容量最大用电设备台容量最大用电设备投入运行时增加的附加投入运行时增加的附加负荷负荷用电设备组的用电设备组的平均负荷平均负荷本讲稿第二十页,共五十页多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定各用电设备组附加负各用电设备组附加负荷中的最大值荷中的最大值各用电设备组平均各用电设备组平均负
17、荷的总和负荷的总和本讲稿第二十一页,共五十页例例2-2(P33)电力负荷计算表电力负荷计算表与例与例2-1(S30=29.52kVA,I30=44.85A)比较可知,比较可知,按二项式计算的按二项式计算的结果比按需要系数法计算的结果要大。结果比按需要系数法计算的结果要大。序序号号用电设备用电设备名称名称设备台数设备台数设备容量设备容量二项式系数二项式系数cos tans 计算负荷计算负荷P30/kW总台总台数数大容量大容量台数台数/kW/kWbc1切削机床切削机床3058537.50.140.40.51.7311.9+15=26.92通风机组通风机组350.650.250.80.753.25+
18、1.25=4.53吊车组吊车组13(=40%)3.795(=25%)0.060.20.51.730.228+0.759=0.987负荷总计负荷总计P30=30.38kW Q30=49.37kvar S30=57.97kVA I30=88.1A本讲稿第二十二页,共五十页 一、功率损耗一、功率损耗1线路的功率损耗线路的功率损耗2.3 功率损耗与电能损耗计算功率损耗与电能损耗计算等边三角形排列:等边三角形排列:水平等距离排列:水平等距离排列:而而x1与导线之间的几何均距有关。与导线之间的几何均距有关。其中其中:图图2-6 三相导线的布置方式三相导线的布置方式a)等边三角形布置)等边三角形布置 b)水
19、平等距布置)水平等距布置本讲稿第二十三页,共五十页变压器的功率损耗变压器的功率损耗铁心中的有功功率损耗,即铁损铁心中的有功功率损耗,即铁损 (不变损耗)(不变损耗)变压器的空载损耗变压器的空载损耗 可认为就是铁耗,即可认为就是铁耗,即 有功功率损耗有功功率损耗 消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗,即铜耗消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗,即铜耗 :与负荷电流(或功率)的平方成正比。与负荷电流(或功率)的平方成正比。可变损耗可变损耗 变压器的短路损耗变压器的短路损耗 可认为就是额定负载下的铜耗,则可认为就是额定负载下的铜耗,则任意负载下的铜耗为:任意负载下的铜耗为:本讲稿第二十四页,共五
20、十页所以所以无功功率损耗无功功率损耗 所以所以 式中,式中,为变压器的为变压器的负荷率负荷率;S30为变压器的计算负荷为变压器的计算负荷(kVA););SN为变压器的额定容量(为变压器的额定容量(kVA)。)。用来产生主磁通即产生励磁电流的无功功率损耗用来产生主磁通即产生励磁电流的无功功率损耗 :只:只与电网的电压有关,与负荷大小无关,可用与电网的电压有关,与负荷大小无关,可用 来表征。来表征。本讲稿第二十五页,共五十页所以所以 额定负载下的损耗额定负载下的损耗近似公式:近似公式:消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗 :与负荷:与负荷电流(或功率)的平方
21、成正比,可用电流(或功率)的平方成正比,可用 来表征。来表征。本讲稿第二十六页,共五十页 二、电能损耗二、电能损耗1线路的电能损耗线路的电能损耗:的含义:在此时间内,线路持的含义:在此时间内,线路持续通过计算电流所(续通过计算电流所(I30)产生)产生的电能损耗与实际负荷电流的电能损耗与实际负荷电流在全年内所产生的电能损耗在全年内所产生的电能损耗相等。相等。图图2-7 与与Tmax关系曲线关系曲线式中,式中,为为年最大负荷损耗年最大负荷损耗小时数小时数,它,它与与与与Tmax x以及以及cos 有关,如图有关,如图2-7所示。所示。本讲稿第二十七页,共五十页2变压器的电能损耗变压器的电能损耗
22、由变压器铁损引起的电能损耗:由变压器铁损引起的电能损耗:由变压器铜损引起的电能损耗:由变压器铜损引起的电能损耗:因此,变压器全年的电能损耗为因此,变压器全年的电能损耗为本讲稿第二十八页,共五十页 三、线损率的计算三、线损率的计算1.线损:线损:发电厂发出来的电能,在电力网输送、变压、配电各环节所发电厂发出来的电能,在电力网输送、变压、配电各环节所造成的损耗,称为电力网的电能损耗,简称为线损。包括理论线损和造成的损耗,称为电力网的电能损耗,简称为线损。包括理论线损和管理线损两部分。管理线损两部分。2.线损率:线损率:指线损电量占电网供电量的百分数,即指线损电量占电网供电量的百分数,即实际线损率:
23、实际线损率:理论线损率:理论线损率:本讲稿第二十九页,共五十页2.4 企业计算负荷的确定企业计算负荷的确定 一、按逐级计算法确定企业的计算负荷一、按逐级计算法确定企业的计算负荷 逐级计算法是指从企业的用电端开始,逐级上推,直至求出电逐级计算法是指从企业的用电端开始,逐级上推,直至求出电源进线端的计算负荷为止。源进线端的计算负荷为止。一般工业企业的供电系统图如图一般工业企业的供电系统图如图2-8所示:所示:图图2-8 负荷计算用供电系统负荷计算用供电系统本讲稿第三十页,共五十页1.用电设备组的计算负荷(用电设备组的计算负荷(图图2-8中的中的1点点)2车间变压器低压母线上的计算负荷(车间变压器低
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