《电力负荷计算》PPT课件.ppt

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1、第第3章章常用计算之一常用计算之一 电力负荷计算电力负荷计算提问：提问：说出图中各设备说出图中各设备的名称及其功能的名称及其功能电力系统对电气设备的基本要求绝缘安全可靠，能够承受工频最高工作电压的长期作用、绝缘安全可靠，能够承受工频最高工作电压的长期作用、内外过电压的短时作用；内外过电压的短时作用；有一定的过载能力；有一定的过载能力；正常发热不超过正常发热的允许温度；正常发热不超过正常发热的允许温度；短路情况下，有足够的热稳定性和动稳定性；短路情况下，有足够的热稳定性和动稳定性；工作性能可靠，结构简单，成本低。工作性能可靠，结构简单，成本低。本章主要介绍常用计算之一本章主要介绍常用计算之一负荷

2、计算部分。负荷计算部分。介绍中小型工厂电力负荷的运用情况、负荷性质及介绍中小型工厂电力负荷的运用情况、负荷性质及其工作制，负荷曲线绘制，及负荷计算的主要参数其工作制，负荷曲线绘制，及负荷计算的主要参数计算负荷。计算负荷。分析了载流导体运行温度计算，讲述了计算负荷的分析了载流导体运行温度计算，讲述了计算负荷的确定方法，介绍了确定用电设备组计算负荷的常用方法确定方法，介绍了确定用电设备组计算负荷的常用方法需要系数法和二项式系数法等。简要介绍了照明负需要系数法和二项式系数法等。简要介绍了照明负荷的分析计算。荷的分析计算。电力系统供电技术中的无功补偿措施。电力系统供电技术中的无功补偿措施。本章内容提要

3、本章内容提要3.1电力负荷和负荷预测电力负荷和负荷预测“电力负荷电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。位的功率或电流的大小。工厂常用用电设备工厂常用用电设备生产加工机械的拖动设备；生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电焊、电镀设备；电热设备；电热设备；照明设备。照明设备。生产机械的拖动设备电焊和电镀设备电电焊焊设设备备电焊机的工作特点是：电焊机的工作特点是：电焊机的工作特点是：电焊机的工作特点是：（1 1 1 1）工作方式呈一定的同期

4、性，工作时间和停歇时间相互交替。）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。（2 2 2 2）功率较大。）功率较大。）功率较大。）功率较大。（3 3 3 3）功率因数很低。）功率因数很低。）功率因数很低。）功率因数很低。（4 4 4 4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动）一般电焊机的配置不稳定，经常移动）一般电焊机的配置不稳定，经常移动）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是：（1 1 1 1）工

5、作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。（2 2 2 2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。（3 3 3 3）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。电镀电镀 的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。导电性等，如镀铜、镀铬。电电镀镀设设备备电焊和电镀设备电热设备电热设备

6、的工作特点是：电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是：（1 1 1 1）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。（2 2 2 2）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。（3 3 3 3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1 1 1 1。电阻加热炉电阻加热炉电弧炉电弧炉感应炉感应炉其它电热设备

7、其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理主要用于熔炼和金属材料热处理红外线加热、微波加热和等离子加热等红外线加热、微波加热和等离子加热等序序 号号 车车 间间 用用 电电 设设 备备 负荷级别负荷级别 1 1金属加工车间金属加工车间 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床一级一级价格贵，作用大，数量多的数控机床价格贵，作用大，数量多的数控机床 二级二级2 2铸造车间铸造车间冲天炉、鼓风机、冲天炉、鼓风机、30t30t及以上的浇铸起重机及以上的浇铸起重机 三级

8、三级3 3热处理车间热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 二级二级4 4锻压车间锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 二级二级5 5电镀车间电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 二级二级6 6模具成型车间模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机隧道窑鼓风机、卷扬机二级二级7 7层压制品车间层压制品车间压塑机及供热锅炉压塑机及供热锅炉 二级二级8 8线缆车间线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、

9、液压泵、收线用电设备、漆泵电机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备加热设备 二级二级9 9空压站空压站单台单台60m60m3 3/min/min以上空压机以上空压机 二级二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 二级二级离心式压缩机润滑油泵离心式压缩机润滑油泵 一级一级表表小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类电气照明负荷电气照明负荷照明设备类型照明设备类型:白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。照明设备的

10、工作特点：照明设备的工作特点：照明设备的工作特点：照明设备的工作特点：（1 1 1 1）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。（2 2 2 2）除除除除白白白白炽炽炽炽灯灯灯灯、卤卤卤卤钨钨钨钨灯灯灯灯的的的的功功功功率率率率因因因因数数数数为为为为1 1 1 1外外外外，其其其其它它它它类类类类型型型型的的的的灯灯灯灯具功率因数均较低。具功率因数均较低。具功率因数均较低。具功率因数均较低。（3 3 3 3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，

11、单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。（4 4 4 4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%10%10%10%左右。左右。左右。左右。照明的基本知识照明的基本知识电光源及常用灯具电光源及常用灯具热辐射光源:利用物体加热时发光的原理所做成的光源，如白炽灯，卤钨灯。气体放电光源:利用气体放电发光的原理所做成的光源，如荧光灯、荧光高压汞灯。（1）白炽灯靠钨丝通过电流产生高温，从而引起热辐射发光。（2）卤钨灯）卤钨灯 它的发光原理与白炽灯相同，但在白炽灯它

12、的发光原理与白炽灯相同，但在白炽灯泡中充入了微量的卤化物（如碘化物和溴化物），利泡中充入了微量的卤化物（如碘化物和溴化物），利用钨循环来提高发光效率。用钨循环来提高发光效率。（3）荧光灯）荧光灯 利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量的紫外线，这些紫外线再电，发出少许可见光和大量的紫外线，这些紫外线再激励灯管内壁的荧光粉，产生大量的可见光。激励灯管内壁的荧光粉，产生大量的可见光。（4）高压汞灯）高压汞灯 是荧光灯的改进产品，属于高气压的汞是荧光灯的改进产品，属于高气压的汞蒸气放电光源，发光原理与荧光灯相同。蒸气放电光源，发光原理与荧光灯

13、相同。（5）高压钠灯）高压钠灯 它利用高压的钠蒸气放电发光它利用高压的钠蒸气放电发光（6）金属卤化物灯）金属卤化物灯 在高压汞灯内添加某些金属卤化物，在高压汞灯内添加某些金属卤化物，靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金属蒸气，金属原子在电弧激发而辐射该金属的特征光属蒸气，金属原子在电弧激发而辐射该金属的特征光谱线。谱线。（7）管形氙灯）管形氙灯 高压氙气放电时能产生很强的白光，接高压氙气放电时能产生很强的白光，接近连续光谱，和太阳光十分相似，灯的功率大（可达近连续光谱，和太阳光十分相似，灯的功率大（可达100kW），亮度高，俗称），亮度高

14、，俗称“人造小太阳人造小太阳”。常用照明电光源的主要特性表常用照明电光源的主要特性表光源名称光源名称 白炽灯白炽灯 卤灯卤灯 荧光灯荧光灯 高压汞灯高压汞灯 管形氙灯管形氙灯 高压钠灯高压钠灯 卤化物灯卤化物灯 额定功率范额定功率范围围（W）101000 5002000 6125 501000 1500100000 25 400 4001000 光效光效 6.519 19.521 2567 3050 2037 90100 6080 平均寿命平均寿命/h 1000 1500 20003000 25005000 5001000 3000 2000 显色指数显色指数 9599 9599 7080 3

15、040 9094 2025 6585 启动稳定时启动稳定时间间 瞬时瞬时 瞬时瞬时 13s 48min 12s 48min 48min 再启动时间再启动时间 瞬时瞬时 瞬时瞬时 瞬时瞬时 510min 瞬时瞬时 1020min 1015min 功率因数功率因数 1 1 0.330.7 0.440.67 0.40.9 0.44 0.40.61 频闪效应频闪效应 不明显不明显 明显明显明显明显明显明显明显明显明显明显明显明显表面亮度表面亮度 大大 大大 小小较大较大大大 较大较大大大 电压变化对电压变化对光通量影响光通量影响 大大 大大 较大较大较大较大较大较大大大较大较大环境温度对环境温度对光通

16、量影响光通量影响 小小小小大大较小较小小小较小较小较小较小耐震性能耐震性能 较差较差差差较好较好好好好好较好较好好好所需附件所需附件 无无无无镇流器镇流器起辉器起辉器 镇流器镇流器镇流器镇流器触发器触发器镇流器镇流器镇流器镇流器触发器触发器用电负荷的分类各类负荷的运行特点和重要性不一样，它们对供电的可靠性各类负荷的运行特点和重要性不一样，它们对供电的可靠性和电能品质的要求不同。我国将电力负荷按其对供电可靠性要求和电能品质的要求不同。我国将电力负荷按其对供电可靠性要求的不同划分为的不同划分为:一级负荷、二级负荷和三级负荷一级负荷、二级负荷和三级负荷 具体的划分标准由国家电力管理部门制订的规程规定

17、具体的划分标准由国家电力管理部门制订的规程规定.用电负荷分级主要是从用电负荷分级主要是从安全和经济损失安全和经济损失两个方面来确定，反两个方面来确定，反映它对供电可靠性要求。如工厂中一、二级负荷点的比例较大映它对供电可靠性要求。如工厂中一、二级负荷点的比例较大（占（占60%80%），因此即便是短时停电造成的经济损失都很可），因此即便是短时停电造成的经济损失都很可观。掌握了负荷分级及其对供电可靠性的要求后，在设计新建或观。掌握了负荷分级及其对供电可靠性的要求后，在设计新建或改造工厂的供电系统时可以按照实际情况进行方案拟定和分析比改造工厂的供电系统时可以按照实际情况进行方案拟定和分析比较，使供电方

18、案技术经济最合理，并保证安全性。较，使供电方案技术经济最合理，并保证安全性。一级负荷（First Grade Load）一级负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。一级负荷应要求由两个独立电源（双重电源）供电。而对一级负荷中的特别重要负荷（VitalLoadinFirstGradeLoad），应由两个独立电源点（强调几个独立电源来自不同的地点）供电。一级负荷通常又叫保安负荷。对保安负荷须备有应急使用的可靠电源，当工作电源突然中断时，保证工厂安全停产。这种为安全停产而应急使用的电源称为保安电源。q双重电源：一个负荷的电源由两个互相独立的电

19、路提供。即当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。n同时具备下列两个条件的发电厂、变电站的不同母线均属独立电源：n每段母线的电源来自不同的发电机；n母线段之间无联系，或虽有联系，但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。q一级负荷中特别重要负荷对电源的要求 除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。同时，设备的供电电源切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。一级负荷举例:1）中断供电将造成人身伤亡。例如医院手术室的照明及电力负荷、婴儿恒温箱、心脏起搏器等单位或设备。2）中断供电将在政治、经济上造成重大损失。例如国宾馆、国家级会堂

20、以及用于承担重大国事活动的场所;中断供电将造成重大设备损坏、重大产品报废、连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复的重点企业、一类高层建筑的消防设备等用电单位或设备。3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、不低于四星级标准的宾馆、大型体育场馆、大型商场、大型对外营业的餐饮单位以及经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等重要用电单位或设备。4）中断供电将造成公共秩序严重混乱的特别重要公共场所。例如大型剧院、大型商场、重要交通枢纽等 一级负荷中的一级负荷中的特别重要负荷特别重要负荷 对于重要的交通枢纽、通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的

21、会堂、国家级大型体育中心、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等,中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作,或者中断供电将会发生爆炸、火灾、严重中毒,以及特别重要场所中不允许中断供电的一级负荷为特别重要负荷。特别重要负荷。n如：当生产装置工作电源突然中断时，为确保安全停车，避免引起爆炸、火灾、中毒、人员伤亡，而必须保证的负荷，为特别重要负荷；n如 中压及以上的锅炉给水泵，大型压缩机的润滑油泵等；n民用建筑中大型金融中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统、大型国际比赛场馆的记分系统及监控系统等；n或事故一旦发生能及时处理，防止事故扩大，保证工作人员抢救和撤离，而必须保证的用电负荷

22、，为特别重要负荷。n符合下列条件之一即为二级负荷：1）中断供电，将在经济上造成较大损失的负荷。如：由于停电，使主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等的负荷。2）中断供电，将影响较重要用电单位正常工作的负荷。如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱的负荷。二级负荷二级负荷（Second Grade LoadSecond Grade Load）二级负荷对电源的要求二级负荷对电源的要求q二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6

23、kV及以上专用的架空线路供电。n二级负荷的“两回路线路供电”要求与一级负荷的“双重电源”要求不同，后者强调电源的相对独立性。n当采用架空线时，可为一回架空线供电。这主要是考虑架空线路的常见故障检修周期较短，而并非电缆的故障率高。事实上，电缆的故障率较架空线低。二级负荷举例1）中断供电将造成较大政治影响者。例如省部级办公楼、民用机场中处特别重要和普通一级负荷外的用电负荷等。2）中断供电将造成较大经济损失者。例如中断供电将造成主要设备损坏、大量产品报废的企业、中型百货商场、二类高层建筑的消防设备、四星级以上宾馆客房照明等用电单位或用电设备。3）中断供电将影响正常工作的重要用电单位或用电设备。例如小

24、型银行（储蓄所）、通信枢纽、电视台的电视电影室等。4）中断供电将造成公共秩序混乱的较多人员集中的公共场所。例如丙级影院剧场、中型百货商场、交通枢纽等用电单位或用电设备。三级负荷（Third Grade Load）所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。发电厂发电厂 厂用负荷的分类厂用负荷的分类I类厂用负荷类厂用负荷II类厂用负荷类厂用负荷III类厂用负荷类厂用负荷事故保安负荷事故保安负荷直流保安负荷直流保安负荷 0 II负荷负荷交流保安负荷交流保安负荷 0 III负荷负

25、荷不间断供电负荷不间断供电负荷（0I类负荷类负荷）短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身安短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运、影响大量出力。全、主机停运、影响大量出力。允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后不致造成生产紊乱。后不致造成生产紊乱。较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成生产上的不方便。生产上的不方便。单机在单机在200MW及以上的大容量电厂中，要及以上的大容量电厂中，要求在事故停机过程中及停机后的一段时间内求在事故停机过程中及停机后的一段时间内仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损仍必须保证

26、供电，否则可能引起主要设备损坏、重要自动控制失灵或危及人身安全。坏、重要自动控制失灵或危及人身安全。机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机后的一段时间内需连续供电并具有恒频恒压后的一段时间内需连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。特性的负荷。根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断对人身设备及生产根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断对人身设备及生产造成的影响程度而分为五类：造成的影响程度而分为五类：发电厂发电厂 厂用电负荷类型厂用电负荷类型 示例示例1）类厂用负荷：如火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵，引风机、送风机等；水电厂的调速器、润滑油泵等。2）

27、类厂用负荷：如火电厂的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等；水电厂的绝大部分厂用电动机负荷。3）类厂用负荷：如实验室、中央修配厂、油处理室等负荷。4）0类负荷（不停电负荷）。如计算机实时监控系统，要求电源停电时间不得超过5ms，否则会造成数据遗失或生产设备失控。采用专门的不停电电源（UPS）供电。发电厂发电厂 厂用电负荷类型厂用电负荷类型 示例示例5）0类负荷（直流保安负荷）。如发电厂的继电保护和自动装置、信号设备、控制设备以及汽轮机和给水泵的直流润滑油泵、发电机的直流氢密封油泵等，是由直流系统供电的直流负荷，称为直流保安负荷，或称为0类负荷。这类负荷要求由独立的、稳定的、可靠

28、的蓄电池组或整流装置供电。6）0类负荷（交流保安负荷）。如盘车电动机、交流润滑油泵、交流氢密封油泵、消防水泵等。常采用柴油发电机、燃汽轮机组或具有可靠的外部独立电源等作为电源。电力系统负荷按使用区域类型分，主要有：电力系统负荷按使用区域类型分，主要有：城市民用负荷城市民用负荷 、商业负荷、工业负荷、农村负荷及其他、商业负荷、工业负荷、农村负荷及其他负荷。负荷。不同类型的负荷具有不同的特点和规律，即具有不同的负荷曲线。1）城乡居民负荷：主要是家用电器，有逐年增长趋势、明显的季节性波动，与居民日常生活工作规律紧密相关；2）商业负荷：主要是商业部门的照明、空调、动力等，覆盖面大、用电增长平稳，具有季

29、节性特点，在电力负荷中比重不如工业和居民用电，但照明和空调负荷占用电力系统高峰时段，另外，是节假日影响电力负荷的主因。3）工业负荷：在用电构成中占首位，与工业用户的工作方式（如设备利用情况、企业的工作班制等）、和行业特点、季节因素都紧密相关，一般负荷比较恒定；4）农村负荷：农村居民用电和生产用电，受气候、季节等自然条件影响大，受农作物种类和耕作习惯影响。用电负荷集中时间与城市工业负荷高峰时间有差别，有利于提高电网负荷率。v电力负荷的特点：负荷变化是连续的过程，一般不会出现大的跃变，但对季节、温度、天气敏感。该特点决定了电力总电力总负荷由四部分组成：负荷由四部分组成：基本正常负荷分量基本正常负荷

30、分量、天气敏感负荷分量天气敏感负荷分量、特别事件负荷分量特别事件负荷分量和和随机负荷分量随机负荷分量。金属加工企业的日负荷曲线酒店的日负荷曲线 夏天的工作日 冬天的工作日 夏天的星期日 冬天的星期日家庭负荷的日负荷曲线3.2 3.2 工厂电力负荷和负荷曲线工厂电力负荷和负荷曲线负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线；按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线；按表示的时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线；按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线(折线形负荷曲线)和梯形负荷曲线，负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制负荷曲线通常都绘制在直角坐

31、标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kVar）。日负荷曲线绘制日负荷曲线绘制 日负荷曲线是以一昼夜24h为时间范围绘制的，日负荷曲线的绘制方法有：根据某一监测点24h内各个时刻的功率表中显示的数据，逐点绘制而成的平滑曲线，这样得到的负荷曲线最为准确。工程上，为了表达和计算 简单起见，往往将负荷曲 线用等效的阶梯形曲线来 代替，与精确的负荷曲线 之间会有一定的误差，但 这种误差是可以允许的。最为常见的负荷曲线是以 半小时为时间间隔半小时为时间间隔所绘制的曲线。负荷曲线:1)日负荷曲线：负荷在一昼夜间（024h）变化情况。2)年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。

32、年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。绘制方法如图所示。下图是南方某厂的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。说明:一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。图年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线（c）年负荷持续时间曲线日负荷曲线的特征参数同一负荷，其有功功率日负荷曲线一般均与无功功率日负荷曲线的变化规律不同，这是因为当有功功率增加或减少时

33、，无功功率并不是呈比例地增加或减少，且无功功率曲线一般比相应的有功功率曲线平缓。不同性质用户有不同的日负荷曲线，相同性质用户在不同时间和季节也有不同的日负荷曲线。其相应特征参数有很大差异。年负荷曲线的特征参数o年电能耗量Wa(kWh)：全年实际消耗的电能o最大负荷Pmax(kW)：年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值。o年平均负荷Pav(kW)：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。Pav=Wa8760 0 1095 2190 3285 4380 5475 6570 7665 8760 t(h)P(kW)100806040200PmaxPavTmax年

34、负荷曲线的特征参数o年最大负荷利用小时数Tmax(h)：若用户以年最大负荷Pmax持续运行Tmax小时即可消耗掉全年实际消耗的电能，则Tmax称为年最大负荷利用小时数。Tmax=Wa/Pmax 0 1095 2190 3285 4380 5475 6570 7665 8760 t(h)P(kW)100806040200PmaxPavTmaxTmax的大小反映了变配电设备利用率的大小和用户负荷平稳的程度。对于同类型的用户尽管Pmax可能差别很大，但Tmax却很接近；对于不同工作性质的用户，Tmax差别可能很大。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Kr

35、L，有时也用表示有功负荷系数，表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82负荷系数的大小标志着负荷曲线的陡缓程度，负荷系数越负荷系数的大小标志着负荷曲线的陡缓程度，负荷系数越接近于，说明曲线的峰谷差异越小，即曲线越平缓。接近于，说明曲线的峰谷差异越小，即曲线越平缓。负荷的工作制 电气设备的老化和损坏速度与其所承受的负荷大小有关，在正常运行情况下，要保证设备安全可靠地工作，必须使其工作时的发热所引起的温度升高在允许范围内（即处于允许的稳定工作温度）；电气设备发热量的大小与载流导体上通过的电流有关，而载流导体通过持续电流和通过非持续电流所导致的发热量是不相同的，即用电设备的持续工

36、作特性（工作制）直接影响电气设备的工作状态。3.3工厂用电设备容量的确定3.33.3工厂用电设备容量的确定工厂用电设备容量的确定用电设备的铭牌上都有一个“额定功率”，但是由于各用电设备的额定工作条件不同，如有的是长期工作制，有的是短时工作制。因此这些铭牌上规定的额定功率不能直接相加来作为全厂的电力负荷，而必须首先换算成同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定工作制下的“额定功率”称为设备容量，Pe用表示。用电设备的工作制用电设备的工作制1.1.长期连续工作制设备长期连续工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8h，而且运行时负荷比较稳定，在计算其设备容量时，可直接查取其铭

37、牌上的额定容量（额定功率），不用经过转换。工厂中主要的生产车间大多为连续工作制:如通风机,水泵,空气压缩机,电动发电机,电炉,照明灯等.2.2.短时工作制设备短时工作制设备工作时间较短，而停歇时间相对较长，在工厂负荷中所占比例很小，在计算其设备容量时，也是直接查取其铭牌上的额定容量（额定功率）。如机床上的辅助电机:进给电机,升降电机等3.3.反复短时工作制设备反复短时工作制设备工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例，,工作周期一般不超过10min.用负荷持续率（或称暂载率）来表示工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值.如电焊机,电梯,起重机等.负荷的工作

38、制连续运行工作制（长期工作制）即电气设备投入工作的持续时间较长，负荷稳定，在工作时间内，电气设备载流导体可以达到稳定的工作温度。负荷的工作制断续运行工作制（反复短时工作制）即电气设备以断续方式反复工作，其工作和停歇相互交替。在工作时间 tw内，电气设备来不及达到该设备在相同环境条件下持续运行的稳定温升S就停止运行并开始冷却，并且其工作区间内发热产生的温升(-0)不足以在停歇时间to内冷却到周围的介质温度；设备容量的确定设备容量的确定1.长期连续工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌额定功率，即2.反复短时工作制设备的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功率换算到统一负荷持续率下的功率。负荷

39、持续率可用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示：起重机（吊车电动机）起重机（吊车电动机）起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种要求统一换算到25%时的额定功率，即式中PN（换算前）设备铭牌额定功率；Pe换算后设备容量；eN设备铭牌暂载率；e25值为25%的暂载率。电焊机设备电焊机设备电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。要求统一换算到e100%，换算公式为：式中SN设备铭牌额定容量；cosjN设备铭牌功率因数。电炉变压器组电炉变压器组设备容量是指在额定功率下的有功功率，即式中SN电炉变压器的额定容量；cosjN电炉变压器的功率因数。照明设备照

40、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：Pe=PN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：Pe=1.2PN高压水银灯、金属卤化物灯：Pe=1.1PN（3 3）吊车的设备容量）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到，所以所以1 1台吊车的容量为：台吊车的容量为：(4)(4)车间的设备总容量为：车间的设备总容量为：负荷计算的目的负荷计算的目的 对一个具体用户来说，通常在建设前就对其建筑物结构形式、布置、功能以及将要使用的机电设备做了较详尽的初步设计。系统的最终实现依赖于系统中

41、每个设备以及网络中线路型号规格的确定，这些设备必须满足在正常负荷电流作用下长时间安全运行的要求。即除了通过负荷预测了解用户对电源容量要求外，还必须知道供配电系统在实际运行时，流过每个系统元件的功率（电流），这项工作就称为负荷计算负荷计算。负荷计算是选择校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。是选择仪器仪表、整定继电保护的重要数据。3.4工厂计算负荷的确定只要设备满足最大计算负荷的发热效应，便可在其余时段正常运行，因此设备选型中，负荷计算的目的不是求变动负荷在每个时间段的计算负荷，而是只需求的该负荷的最大计算负荷即可。在供配电系统中，以30分钟内的最大计算负荷Pmax作为选择电气

42、设备的依据。计算负荷计算负荷(Pc,Qc,Sc,Ic):导体中通过一个等效负荷时,导体最高温升与同时间内实际变动负荷时导体中产生的最高温升相等（热效应等效）。该等效负荷称为计算负荷，是一个假想的持续负荷。导体通过电流达到稳定温升时间34,为发热时间参数,对中小截面的导体其值10min,所以导体大约经30min达到稳定温升.因此取因此取30min的平均最大负荷作为计算负荷的平均最大负荷作为计算负荷.常用P30、Q30、S30、I30分别表示负荷的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。1)同一设备(线路),长期通大电流,则温升高.2)当电流一定时,小截面设备实际温升会高于额定温升,大

43、截面设备温升低于额定温升.3)对于大截面导体,由于一般10min,导致按照统计计算法得到的计算负荷大于实际的负荷,但是仍然符合导体设计原则.4)计算负荷确定过大，将使变压器容量、电器设备和导线截面选择过大，造成投资浪费；5)计算负荷确定过小，则会引起所选变压器容量不足或电气设备、电力线路运行时电能损耗增加，并产生过热、绝缘加速老化等现象，甚至发生事故.补充补充 导体载流量和运行温度计算导体载流量和运行温度计算基本内容：基本内容：1 1、导体的最高允许发热温度、导体的最高允许发热温度 2 2、导体长期发热的特点、导体长期发热的特点 3 3、导体载流量的计算及提高载流量的措施、导体载流量的计算及提

44、高载流量的措施 4 4、减少大电流导体附近钢构发热的措施、减少大电流导体附近钢构发热的措施导体载流量和运行温度计算导体载流量和运行温度计算热能热能电阻损耗电阻损耗 介质损耗介质损耗 磁滞和涡流损耗磁滞和涡流损耗长期发热长期发热短时发热短时发热u 电气设备有电流通过时将产生损耗。u长期发热，是由正常运行时工作电流产生的；u短时发热，是由故障时的短路电流产生的。导体载流量和运行温度计算导体载流量和运行温度计算机械强度下降机械强度下降接触电阻增加接触电阻增加绝缘性能下降绝缘性能下降 发热对电气设备的危害发热对电气设备的危害发热对电气设备的影响：（1）使绝缘材料的绝缘性能降低。有机绝缘材料长期受到高温

45、作用，将逐渐老化，以致失去弹性和降低绝缘性能。（2）使金属材料的机械强度下降。当使用温度超过规定允许值后，由于退火，金属材料机械强度将显著下降。（3）使导体接触部分的接触电阻增加。1 1、最高允许温度、最高允许温度 n为为了了保保证证导导体体可可靠靠地地工工作作，须须使使其其发发热热温温度度不不得得超超过过一一定定限限值值，这个限值叫作最高允许温度。这个限值叫作最高允许温度。n规定：规定：n正常最高允许工作温度：正常最高允许工作温度：-主要决定于系统接触电阻的大小主要决定于系统接触电阻的大小 7070（一般裸导体）（一般裸导体）8080（计及日照时的钢芯铝绞线、（计及日照时的钢芯铝绞线、管形导

46、体）管形导体）8585（接触面有镀锡的可靠覆盖层）（接触面有镀锡的可靠覆盖层）95（当有银的覆盖层时）（当有银的覆盖层时）n短时最高允许温度：短时最高允许温度：-主要决定于导体机械强度的大小、介质绝缘强度的主要决定于导体机械强度的大小、介质绝缘强度的 大小大小 200200（硬铝及铝锰合金）（硬铝及铝锰合金）300300（硬铜）（硬铜）最高允许温度最高允许温度n钢构发热的最高允许温度：钢构发热的最高允许温度：70 70（人可触及的钢构）（人可触及的钢构）100 100（人不可触及的钢构）（人不可触及的钢构）80 80（混凝土中的钢筋）（混凝土中的钢筋）n封闭母线最高允许温度：封闭母线最高允许温

47、度：导体：导体：90 90 外壳：外壳：70 70 2 2、导体的长期发热、导体的长期发热 导体的发热和散热导体的发热和散热-指导体通过工作电流时的发热过程指导体通过工作电流时的发热过程电阻损耗热量电阻损耗热量吸收太阳日吸收太阳日照的热量照的热量(室室内导体不计内导体不计)导体升温吸导体升温吸收的热量收的热量对流散热量对流散热量辐射散热量辐射散热量iI-I-流过导体的电流（流过导体的电流（A A）R-R-导体的电阻（导体的电阻（）m-m-导体的质量（导体的质量（kgkg）c-c-导体的比热容导体的比热容 J/(kg.J/(kg.)W W-导体总的换热系数导体总的换热系数 W/(mW/(m2 2

48、.)F-F-导体的换热面积（导体的换热面积（m m2 2/m)/m)0 0 -周围空气的温度（周围空气的温度（）W W -导体的温度（导体的温度（）K Kf f-集肤系数集肤系数稳稳定定温温升升导体导体发热发热时间时间常数常数设：设：初始温升初始温升-对应于时间对应于时间t的温升的温升-若若导体长期发热的特点导体长期发热的特点l3 3）导体达到稳定发热状态后，由）导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。温度无关。导体温升

49、变化曲线导体温升变化曲线l1 1）导体通过电流）导体通过电流I I后，温度开后，温度开始升高，经过始升高，经过（3 34 4）倍）倍T Tr r导体导体达到稳定发热状态达到稳定发热状态；l2 2）导体升温过程的快慢取决于）导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流热能力成反比，而与通过的电流大小无关；大小无关；3 3、提高导体载流量的措施、提高导体载流量的措施1)1)减小交流电阻减小交流电阻 采用电阻率小的材料如铜、铝采用电阻率小的材料如铜、铝 增大导体的截面增大导体的截面

50、 减小接触电阻：接触表面镀锡、镀银等减小接触电阻：接触表面镀锡、镀银等 2)2)增大复合散热系数增大复合散热系数 改变导体的布置方式改变导体的布置方式,涂漆涂漆 3)3)增大散热面积增大散热面积集肤效应系数集肤效应系数 -与电流的频率、导体的形状和尺寸有关与电流的频率、导体的形状和尺寸有关矩形导体的集肤效应系数矩形导体的集肤效应系数圆柱及圆管导体的集肤效应系数圆柱及圆管导体的集肤效应系数常用硬导体长期允许载流量和集肤效应系数常用硬导体长期允许载流量和集肤效应系数见见 P 354页页 附表附表1 附表附表2LGJ-185/30的规格及长期允许载流量的规格及长期允许载流量标称截面积mm2铝/钢计算