工厂供电本科教程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章,上一页,下一页,返 回,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 工厂的电力负荷及其计算,第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线,第二节 三相用电设备组计算负荷确实定,第三节 单相用电设备组计算负荷确实定,第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算,第五节 尖峰电流及其计算,1,本章主要掌握的内容：,1、掌握负荷曲线和电力负荷的概念,2、掌握负荷计算的方法,3、掌握供配电系统功率损耗的计算,4、掌握功率因数的计算方法、无功补偿容量的计算、无功补偿方式、提高功率因数的意义和措施。,作业：2.2 2.8 2.6选做 ,2,第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线,电力负荷指电气设备或线路中通过的电流或功率。,一、工厂电力负荷的分级及对供电电源的要求,一工厂电力负荷的分级,1、一级负荷：,突然停电将造成人身伤亡，或重大设备的损坏，且难以修复，政治、经济上造成重大损失等。,2、二级负荷：突然停电将在政治、经济上造成较大损失。如：主要设备损坏、大量产品报废、工厂的运输停顿、重点企业大量减产等。,3、三级负荷：所有不属于一、二级的电力负荷。例如机关、学校、工厂的附属车间等。,3,二各级电力负荷对供电电源的要求,1、一级负荷要求有两个独立电源供电电源在正常或事故时都应保证不间断供电。,对于特别重要的负荷，还应增设应急电源：,1独立于正常电源的发电机组；2独立于正常电源的专门的馈电线路；3蓄电池；4干电池。,解释两个独立电源：,1每段母线的电源来自于不同的发电机；,2来自于地区变电所不同的母线，母线段间无联系，或虽有联系，当其中一段故障时，能自动的将其联系断开.,4,1双电源自动或手动,切换接线,2双电源分组同时供电,两个独立电源的供电方式：,5,2、二级负荷对供电的要求,应由双回路供电。当负荷较小或取得两回线路有困难时，可采用一回6kV及以上的专用架空线供电。,对车间变电所应设两台变压器两台变压器不一定在同一变电所。,3、三级负荷对供电的要求,三级负荷对供电无特殊要求。可采用单电源单回路供电。,二、工厂用电设备的工作制,1、连续工作制,连续工作的设备为稳定负荷，连续工作时间较长，足以到达热平衡状态。,6,2、短时工作制,3、断续周期工作制,此类设备通常应进行负荷持续率又称暂载率换算：,式中：T工作周期； t工作时间； t0停歇时间。,在设备的电阻R相同、发热量相同的原那么下等效换算换算前后发热量不变 ：,P=3UI 当U 、 一定时，IP，,因为发热量 IRt P2Rt，,当发热量一定时：,工作时间短，停歇时间长。,反复的通电、停电，温度不能恒定。此类设备的工作周期一般在10分钟之内。,且,t,7,三、负荷曲线的概念,负荷曲线电力负荷随时间变化的图型。,负荷曲线的类型：,1、日负荷曲线,有3种绘制方法 ：,1每隔半小时将有功功率、无功功率的读数记录下来，然后逐点描绘而成。,2采用自动记录仪表，曲线较平滑。,3每隔半小时记录一次电度表的读数，两次读数之差除以半小时，得半小时的平均功率，逐点描绘而成。,图21，横坐标代表24小时，纵坐标为负荷的变化。,经换算的设备功率为,：,8,9,2、年负荷曲线：,年负荷持续曲线，,年最大负荷曲线。,1年负荷持续曲线常采用,绘制方法：一年分成两个季节，分别选出一张典型的日负荷曲线。我国北方夏季可取165天，冬季取200天。我国南方夏季可取200天，冬季取165天。按照最大负荷在前最小负荷在后的阶梯原那么绘制而成。,见图22,10,图22,11,GPRS,通用无线分组业务,应用GPRS进行网络通信，它具有四大优点：,1.高速传输数据；,2.永远在线；,3.按数据流量计费；,4.不发生通信网络运行维护费用。,因此致使GPRS通信业务在用电营业现代化管理中得到广泛的应用。,12,2年最大负荷曲线,取每日最大负荷班内的半小时最大平均负荷，逐点描绘而成。,四、与负荷曲线有关的物理量,1、年最大负荷：Pmax全年最大负荷班内的半小时最大平均负荷每年至少出现23次。又称为半小时最大负荷P30 。,2、年最大负荷利用小时：,3、平均负荷：Pav电力负荷在一定时间内消耗的平均功率。,年平均负荷：,4、负荷系数：,对用电设备负荷系数又称负荷率：,填充系数,13,负荷曲线的用途：,电力部门主要用于预测负荷。根据负荷变化的规律设法“削峰填谷，以及决定装机容量和安排检修方案。,新建工厂可参考性质类似的旧工厂的负荷曲线，利用负荷系数、年最大负荷利用小时、需要系数等数据，计算出最大负荷，以便选择电气设备、确定供配电方案。,14,第二节 三相用电设备组计算负荷确实定,一、概述,负荷计算的目的：合理的选择配电系统的各组成局部。它也是供电设计计算的根本依据。,计算负荷通常表示为：,计算方法：,我国目前普遍采用的方法有,需要系数法：适于设备台数较多容量相差不大的场合。,例如计算全厂或整个车间的计算负荷。,二项式法：设备台数较少，而容量相差悬殊的车间低压,干线或分支线的场合。,需要系数法,二项式法,15,二、需要系数法,一根本公式,令,那么有,或,式中：,K,d,为需要系数，各种用电设备的K,d,可查,附录表1。,K,设备组的同时系数。最大负荷时设备组,正在运行的设备容量,与,全部设备容量,的比值。,K,L,设备组的负荷系数。最大负荷时设备组的,输入功率,与,全部设备容量,的比值。,设备组用电设备的平均效率。,配电线路的平均效率。,1,16,单组用电设备的根本公式：,式中：,Kd用电设备组的需要系数。,P30用电设备组的有功计算负荷kw 。,Q30用电设备组的无功计算负荷kvar 。,S30用电设备组的视在计算负荷kVA,I30用电设备组的计算电流A。,UN用电设备组的额定线电压 kv。,用电设备组平均功率因数角的正切值。可查附录表1。,用电设备组平均功率因数。可查附录表1。,17,Pe用电设备组的设备容量kw。,Pe的定义：经换算到同一工作制下的额定功率。,Kd、 、 可查附录表1，查表时应注意：,1查Kd时， 与 对应同一角度 ；,2设备组中台数少时，Kd取较大数值；设备组中台数多时，Kd取较小数值；当只有12台设备时，可取Kd=1；,的取值原那么与Kd相同。,注意,18,二设备容量Pe的计算,1、对于连续工作制和短时工作制的设备：,2、断续周期工作制的设备：要把不同负荷持续率下的设备名牌额定值，统一换算到规定的 下的设备容量之和。,1电焊设备类规定的 =100% ：,2吊车电动机类规定的 =25% ：,19,三多组用电设备计算负荷确实定,工厂供电系统示意图：,P30.3,P30.7,返42,P30.2,P30.4,P30.5,P30.6,P30.8,返,22,返2,3,返42,20,1、 P30.1确实定：,2、 P30.2确实定：,3、多组用电设备P30.3确实定：,单台,用电设备的设备容量,对车间干线：,同期系数,单组,用电设备组的设备容量,21,对车间低压母线分两种情况：,(1),由用电设备组的计算负荷直接相加计算时：,2由车间干线计算负荷直接相加计算时：,4、车间变压器高压侧计算负荷P30.4确实定 ：图,式中：PT车间变压器的有功损耗kw；,QT 车间变压器的无功损耗kvar。,22,5、车间变电所高压母线计算负荷P30.5确实定：图,7、总降压变电所低压母线总计算负荷P30.7确实定：图,1计算负荷小于5000kw时： K=0.91,2计算负荷为500010000时：K=0.85,3计算负荷超过10000kw时 K=0.8,6、总降压变电所低压母线出线,计算负荷P30.6确实定：图,8、总降压变电所高压母线计算负荷P30.8确实定：图,最大负荷时的功率因数,23,某机修车间380v线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kw其中较大容量电动机有7.5kw一台，4kw3台，2.2kw7台，通风机2台共3kw，电阻炉1台2kw。试确定此线路上的计算负荷。,(1)金属切削机床组：,查附录表1，取Kd=0.2，cos=0.5，tan=1.73,P301=0.250KW=10kw,Q301=101.73=17.3kvar,2通风机组：因为只有2台，可取较大的Kd数值。,查附录表1，取Kd=0.8 ，cos=0.8，tan=0.75,P302=0.83KW=2.4kw,Q302=2.40.75=1.8kvar,3电阻炉：因为只有1台，可取Kd=1数值。,例2-2,24,查附录表1，cos=1，tan=0,P303=12kw=2kw,Q303=0,因此总的计算负荷：Kp=0.95， Kq=0.97,P30=0.9510+2.4+2=13.68kw,Q30=0.9717.3+1.8+0=18.53kvar,实际工程中常采用表格的形式，见课本38页表21。,25,三、按二项式法确定计算负荷,一根本公式 同一工作制单组用电设备计算负荷确实定：,式中：,b、c二项式系数，局部设备的可查附录表1。,x 最大用电设备的台数，局部设备的可查附录表1。,bPe该用电设备组的平均负荷kw。,cPx附加负荷，由x台容量最大的用电设备所产生，kw。,26,二多组用电设备计算负荷确实定：,kw,kvar,CPXmax各组中最大的一个有功附加负荷。,tanx与之对应的正切值。, bPei 各组有功的平均负荷之和。,27,使用二项式法应注意以下3点：,假设单组用电设备的总台数小于2x即n2x时，最大用电设备台数值应适当取小，宜取x=n/2 取整数。,假设单组用电设备只有12台设备时，可以认为P30=Pe，,即b=1 c=0 。,计算多组用电设备的负荷时，不应再乘以K。,试用二项式法确定例2-2所述机修车间380v线路总的计算负荷。,解：,1、分组：金属切削机床组、通风机组、电阻炉组。,举例：例2-3,某机修车间380v线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kw其中较大容量电动机有7.5kw一台，4kw3台，2.2kw7台，通风机2台共3kw，电阻炉1台2kw。试确定此线路上的计算负荷。,28,金属切削机床组,查附录表1：b=0.14，c=0.4，x=5，cos=0.5，tan=1.73,bPe1=0.1450=7kw,cPx 1=0.47.5kw1+4kw3+2.2kw1=8.38kw,通风机组,查附录表1：b=0.65，c=0.25，x=5，cos=0.8，tan=0.75,bPe2=0.653kw=1.95kw x= n/2=1 台,cPx 2=0.253/2kw=0.375kw,电阻炉组,一台设备可取b=1，c=0，,查附录表1：x=0，cos=1.0，tan=0,bPe3=12kw=2kw,cPx3=0,29,2、380v线路总的计算负荷：,P30=8.68kw+7+1.95+2kw=19.63kw,Q30=8.681.73+71.73+1.950.375+0=27.86kvar,S30=34.08kVA,I30=51.78A 以上计算结果可列成计算表的形式，,30,31,二项式法,需要系数法：,P,30,=13.68kw,Q,30,=18.53kvar,P,30,=19.63kw,Q,30,=27.86kvar,S,30,=34.08kVA,I,30,=51.78A,比较：,32,第三节 单相用电设备计算负荷确实定,1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算公式：,单相负荷中最大相的单相设备容量kw。,2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算公式：,接于线电压的单相负载容量kw。,33,1单相负荷应尽量三相均衡分配，假设三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%时，单相设备可按三相设备计算其负荷；,2三相线路中单相设备的总容量超过三相设备总容量的15%时，按上面两种情况进行计算。,3当单相用电设备既有接于相电压的，又有接于线电压的，应把接于线电压的单相负荷按课本公式228233进行换算，换算成接于每相的负荷。 略.,注意：,34,第四节 工厂的计算负荷及,年耗电量的计算,一、工厂计算负荷确实定,一按需要系数法确定工厂计算负荷,Kd全厂的需要系数，局部工厂的可查附录表2。,Pe全厂总的设备容量，不包括备用设备，kw。,P30全厂的有功计算负荷，kw。,二按年产量估算工厂计算负荷,35,Wa工厂全年耗电量,kw.h .,A工厂的年产量。,a工厂单位产品耗电量。,P30全厂的有功计算负荷，kw。,Tmax年最大负荷利用小时。见课本p31,补充：表2-3常见工业企业的Tmax值。,用户类型,T,max,值,用户类型,T,max,值,屋内照明及生活用电,15003000,两班制工业企业,30004500,一班制工业企业,15002500,三班制工业企业,50007000,常见电力用户的T,max,值,表2-3,36,常见工业企业的Tmax值,工厂类别,Tmax值,工厂类别,Tmax值,有功负荷,无功负荷,有功负荷,无功负荷,化工厂,6200,7000,农业机械制造厂,5330,4220,苯胺颜料工厂,7100,仪器制造厂,3080,3180,石油提炼工厂,7100,汽车修理厂,4370,3200,重型机械制造厂,3770,4840,车辆修理厂,3560,3660,机床厂,4345,4750,电器制造厂,4280,6420,工具厂,4140,4960,氮肥厂,70008000,滚球轴承厂,5300,6130,各种金属加工厂,4355,5880,起重运输设备厂,3300,3880,漂染工厂,5710,6650,汽车拖拉机厂,4960,5240,37,Q30、S30、I30的计算与需要系数法相同。,三按逐级计算法确定工厂的计算负荷,与需要系数法介绍的相同。,38,四工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷,1、工厂的功率因数,1瞬时功率因数,由cos 表直接读出，或由p、u、I表计算得出：,2平均功率因数 又称为加权功率因数，是供电部门征收电费的依据。,W,p,有功电度数，kw.h。,W,Q,无功电度数，kvar.h,。,3最大负荷时的功率因数用于供电设计时的参考,图,39,2、无功功率补偿,1提高功率因数的意义,右图：S=P+jQ,当p一定时，QScos,当S一定时，QPcos,cos带来的后果为：,S,Q,P,Q,cos,S,Q,P,40,cos带来的后果为：,、使供配电设备不能充分利用，发电设备效率降低，发电本钱提高。,、使供电线路和设备的铜损大大增加。,、,使线路的压损增大，设备的运行条件恶化,且,cos,I,U,电力部门规定：630KVA及以上的供电用户应“高供高量，功率因数应到达0.9及以上； 630KVA以下的供电用户一般“低供低量，功率因数应到达0.85及以上。缺乏时，应添加无功补偿装置。,X,WL,R,WL,U,1,U,2,41,1)提高自然功率因数,2)人为补偿法,2提高功率因数的方法,1提高自然功率因数,即不添置任何设备，采取一定措施减少用电设备的无功需求量。,方法有：,合理使用变压器。变压器容量不宜过大，不宜轻载或空载运行，负荷率应在0.60.8之间。,正确选用电动机，防止空载，负荷率应在0.7以上。,对于负荷率不大于0.7，且最大负荷不大于0.9的大型绕线式的异步电动机可改为同步化运行。,42,2人为补偿法同步调相机、同步电动机、电力电容器,电力电容器是工厂最常采用的补偿方式。,缺点：,只能有级差的调节，不能平滑调节；当通风不良，温度较高时，容易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障。,优点：运行维护工作量小，可靠性高，有功损耗小占额定容量的0.5%左右，增加减少容易。,43,3电力电容器无功补偿原理及补偿容量的计算,为补偿前的功率因数角。,补偿后的功率因数角。,U,线路的相电压。,由上图可看出：当,cos,补偿容量的计算：,q,c,无功补偿率，见附录表4。,Qc需要补偿的容量，kvar,无功补偿原理：,44,电容器的个数：n=Qc/qc 假设为单相电容器，那么n应取3的倍数。,3、补偿后总的视在计算负荷,某厂拟建一个10kv降压变电所，装设一台主变压器。变电所低压侧有功计算负荷为650kw，无功计算负荷为800kvar。为了使工厂高压侧功率因数不低于0.9，如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？补偿前后所选变压器容量又有何变化?,解1补偿前的变压器容量和功率因数,变压器低压侧的视在计算负荷为：,例26,45,变电所低压侧功率因数：,主变压器容量选择应满足的条件：SNTS302,查附录表5，变压器容量应选为1250kVA。,2无功补偿容量,考虑到变压器的损耗，低压侧的功率因数应高于0.9，暂取0.92。,Qc=650tanarccos0.63tanarccos0.92kvar=525kvar,可取 Qc=530kvar,46,变压器的功率损耗：PT0.015S302=0.015704=10.6KW,QT0.06S302=0.06704=42.2kvar,3补偿后变压器容量和功率因数,补偿后变电所低压侧计算负荷为：,因此主变容量可选800KVA，比未补偿前减少了450KVA。,47,变压器高压侧的计算负荷：,补偿后工厂的功率因数为：,那么有： 0.9，满足要求。,48,