工厂供电 第 教学作者 刘介才 主编 工厂供电工厂的电力负荷及计算课件.pptx
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1、1 1第三章 工厂的电力负荷及计算第一节 工厂的电力负荷 与负荷曲线 工厂供电第1页/共102页2 2(1)连续工作制设备 这类工作制设备在恒定负荷下运行,且运行时间长到足以使之达到热平衡状态,如通风机、水泵、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷,一般变动较大,但其主电动机一般也是连续运行的。一.工厂用电设备的工作制第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念工厂的用电设备其工作制分为三类:第2页/共102页3 3(2)短时工作制设备 这类工作制设备在恒定负荷下运行的时间短(短于达到热平衡所需的时间),而停歇时间长(长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度),如机床上的某
2、些辅助电动机(例如进给电动机)、控制闸门的电动机等。工厂的用电设备其工作制分为三类:一.工厂用电设备的工作制第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第3页/共102页4 4工厂的用电设备其工作制分为三类:(3)断续周期工作制设备 这类工作制设备周期性地时而工作,时而停歇,如此反复运行,而工作周期一般不超过10min,无论工作或停歇,均不足以使设备达到热平衡,如电焊机和吊车电动机等。一.工厂用电设备的工作制第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第4页/共102页5 5 断续周期工作制设备,可用“负荷持续率”(又称暂载率)来表示其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期
3、的百分比值,用 表示,即一.工厂用电设备的工作制第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念式中T 为工作周期;t为工作周期内的工作时间;t0为工作周期内的停歇时间。第5页/共102页6 6断续周期工作制设备的额定容量断续周期工作制设备的额定容量(铭牌容量)(铭牌容量)P PN N,是对应于某一标称负,是对应于某一标称负荷持续率荷持续率 的。如果实际运行的负荷持续率的。如果实际运行的负荷持续率 ,则实际容量,则实际容量Pe Pe 应按同一周期内等效发热条件进行换算应按同一周期内等效发热条件进行换算。由于电流。由于电流I I 通过电阻为通过电阻为R R 的设的设备在时间备在时间t t 内产生的
4、热量为内产生的热量为 I2I2RtRt,因此在设备产生相同热量的条件下,因此在设备产生相同热量的条件下,;而在同一电压下,设备容量;而在同一电压下,设备容量 ;又由上式知,同一周期;又由上式知,同一周期T T 的负的负荷持续率荷持续率 。因此。因此 ,即设备容量与负荷持续率的平方根值,即设备容量与负荷持续率的平方根值成反比。由此可见,如果设备在成反比。由此可见,如果设备在 下的容量为下的容量为 ,则换算,则换算到实际到实际 下的容量下的容量Pe Pe 为为一.工厂用电设备的工作制第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第6页/共102页7 7 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图
5、形,它绘在直角坐标纸上。纵坐标表示负荷(有功或无功功率),横坐标表示对应的时间(一般以小时h为单位)。(一)负荷曲线的概念二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念 负荷曲线按负荷对象分,有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线。按负荷性质分,有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分,有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线。第7页/共102页8 8 下图是一班制工厂的日有功负荷曲线。图a是依点连成的负荷曲线,图b是依点绘成梯形的负荷曲线。为便于计算,负荷曲线多绘成梯形,横坐标一般按半小时分格,以便确定“半小时最大负荷”。(一)负荷曲线的概念二.负荷曲线及有关物理量第
6、一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第8页/共102页9 年负荷曲线,通常绘成负荷持续时间曲线,按负荷大小依次排列,如图所示。全年按8760h计。b)冬日负荷曲线a)夏日负荷曲线年负荷持续时间曲线的绘制c)年负荷持续时间曲线(一)负荷曲线的概念二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第9页/共102页1010 上述年负荷曲线,根据其一年中具有代表性的夏日负荷曲线(图a)和冬日负荷曲线(图b)来绘制。其夏日和冬日在全年中所占的天数,应视当地的地理位置和气温情况而定。例如在我国北方,可近似地取夏日165天,冬日200天;而在我国南方,则可近似地取夏日200天,
7、冬日165天。假设绘制南方某厂的年负荷曲线(图c),其中P1 在年负荷曲线上所占的时间T 1=200(1+2),P2 在年负荷曲线上所占的时间T 2=200t1+165t2,其余类推。(一)负荷曲线的概念二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第10页/共102页1111 年负荷曲线的另一形式,是按全年每日的最大负荷(取每日的最大负荷半小时平均值)绘制的,称为年每日最大负荷曲线,如图。横坐标依次以全年十二个月份的日期来分格。年最大负荷曲线,可以用来确定拥有多台电力变压器的工厂变电所在一年内的不同时期宜于投入几台运行,即所谓经济运行方式,以降低电能损耗,提高供电系统
8、的经济效益。(一)负荷曲线的概念二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第11页/共102页1212 根据各种负荷曲线,可以直观地了解电力负荷变动的情况。通过对负荷曲线的分析,可以更深入地掌握负荷变动的规律,并可以从中获得一些对设计和运行有用的资料。因此负荷曲线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说,都是很必要的。(一)负荷曲线的概念二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第12页/共102页13131.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 就是全年中负荷最大的工作班内(这一工作班的最大负荷不是偶然出现的
9、,而是全年至少出现23次)消耗电能最大的半小时平均功率。因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第13页/共102页1414(2)年最大负荷利用小时 年最大负荷利用小时Tmax 是一个假想时间,在此时间内,电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能,如图所示。(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第14页/共102页1515(2)年最大负荷利用小时 年最大负荷利
10、用小时为式中式中WWa a 为年实际消耗的电能量。为年实际消耗的电能量。(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第15页/共102页1616(2)年最大负荷利用小时 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数,与工厂的生产班制有明显的关系。一班制工厂,Tmax18003000h;两班制工厂,Tmax35004800h;三班制工厂,Tmax50007000h。(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第16页/共102页17172.平均负荷和负荷系数 (1
11、)平均负荷 平均负荷Pav 就是电力负荷在一定时间t 内平均消耗的功率,就是电力负荷在该时间t 内消耗的电能Wt 除以时间t 的值,即(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第17页/共102页18182.平均负荷和负荷系数(1)平均负荷 年平均负荷Pav 的说明如图。年平均负荷Pav 的横线与纵横两坐标轴所包围的矩形面积恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积Wa,年平均负荷为Pav 为(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第18页/共102页19192.
12、平均负荷和负荷系数(2)负荷系数 负荷系数又称负荷率,它是用电负荷的平均负荷Pav 与其最大负荷Pmax 的比值,即(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念第19页/共102页20202.平均负荷和负荷系数(2)负荷系数 负荷系数亦称负荷曲线填充系数,它表征负荷曲线不平坦的程度,即表征负荷起伏变动的程度。从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说,希望此系数越高越接近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说,应尽量使不平坦的负荷曲线“削峰填谷”。(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的
13、工作制及负荷曲线有关概念第20页/共102页21212.平均负荷和负荷系数(2)负荷系数 对用电设备来说,负荷系数就是设备的输出功率P 与设备额定容量PN 的比值,即(二)与负荷曲线和负荷计算有关的物理量二.负荷曲线及有关物理量第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲线有关概念 负荷系数通常以百分值表示。负荷系数(负荷率)的符号有时用,也有的有功负荷率用,无功负荷率用表示。第21页/共102页2222第三章 工厂的电力负荷及计算第二节 三相用电设备组计算负荷的确定工厂供电第22页/共102页2323 供电系统要安全可靠地正常运行,最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电
14、力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值,称为计算负荷。一.概述第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆,如果以计算负荷连续运行,其发热温度不会超过允许值。第23页/共102页2424 由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需(34),为发热时间常数。截面在16mm2 及以上的导体,其10min,因此载流导体大约经30min(半小时)后可达到稳定温升值。计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30(亦即年最大负荷Pmax)是基本相当的。计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷。一.概述第二节 三相用电设备组
15、计算负荷的确定 第24页/共102页2525 半小时最大负荷P30 来表示有功计算负荷,无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为Q30、S30 和30。有功计算负荷:P30无功计算负荷:Q30 视在计算负荷:S30计算电流:I30 一.概述第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 第25页/共102页2626计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理,直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大,将使电器和导线电缆选得过大,造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小,又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化
16、,甚至燃烧引起火灾,从而造成更大的损失。一.概述第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 第26页/共102页2727 正确确定计算负荷非常重要。我国确定用电设备组计算负荷的方法,有需要系数法二项式法一.概述第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 第27页/共102页2828(一)基本公式 用电设备组的计算负荷,是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30。三.按需要系数法确定计算负荷第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 第28页/共102页2929 用电设备组的设备容量pe,是指用电设备组所有设备(不含备用的设备)的额定容量PN 之和,即pe PN。而设备的额定容量PN 是设备在额定条件下
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