供电第2章ppt课件

工厂供电,1,本章主要内容：电力负荷有关概念 用电设备组计算负荷 工厂计算负荷 尖峰电流及其计算,第二章 电力负荷计算,2,2.1.1 电力负荷与负荷曲线,一、负荷曲线,负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形，反映了用户用电的特点和规律。从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用的资料。,负荷变动时间分：日负荷曲线 月负荷曲线 年负荷曲线,负荷功率性质分：有功负荷曲线 无功负荷曲线,3,（一）日负荷曲线 负荷在一昼夜间（024h）变化情况。,4,（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,（二）年负荷曲线,年负荷持续时间曲线的绘制,年负荷曲线：通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制。反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系。,5,年负荷曲线的另一种形式，是按全年每日的最大负荷(通常取每日最大负荷的半小时平均值)绘制的，称为年每日最大负荷曲线。横坐标依次以全年12个月的日期来分格。这种年最大负荷曲线，可以用来确定拥有多台电力变压器的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，提高供电系统的经济效益。,注意：日负荷曲线是按时间的先后绘制，而年负荷曲线是按负荷的大小和累积时间绘制的。,年每日最大负荷曲线,Pm,全年中有代表性的最大负荷班的半小时最大负荷,6,二、负荷曲线的特征参数,全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率,又叫半小时最大负荷P30 。,1、年最大负荷(Pmax),7,是一个假想时间,以Pmax运行Tmax时间消耗的电能和全年实际消耗的电能Wa恰好相等,一班制：Tmax=18003600h、两班制：Tmax=35004800h、 三班制：Tmax=50007000h,2、年最大负荷利用小时(Tmax),8,3、平均负荷,在一定时间内平均消耗的功率,反映负荷波动程度，值越小曲线（负荷）波动越大，接近1最好,4、负荷系数（负荷率）：,从发挥整个系统的效能说，应尽量使不平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷系数,9,2.1.3计算负荷定义,计算负荷: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。 计算负荷是一个假定负荷，其热效应和实际负荷产生的热效应相等。 如果以计算负荷连续运行，根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆其发热温度不会超过允许值。 通常，计算负荷可以认为就是半小时最大负荷P30。,10,计算负荷是分析和设计供电系统的基础，是选择供电系统导线、变压器、开关电器等设备的依据。如计算负荷过大， 则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；如计算负荷过小，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，导致绝缘过早老化甚至烧毁。因此， 正确确定计算负荷意义重大。,接近实际,11,2.3 计算负荷的方法,需要系数法,二项式法,利用系数法,12,2.3.1. 设备容量的确定,设备容量与设备的工作制有关，设备容量不一定就是设备铭牌上所标定的额定容量。 因此，当统计设备的安装容量时， 不能将铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质将用电设备分组，再将不同负荷持续率下的额定功率换算为统一持续率下的功率（即换算为同一工作制下的额定功率），这就是设备容量Pe 。,13,采用长期连续运行工作制的设备工作时间长，连续运行， 绝大多数用电设备都属于这一类设备， 如风机、泵类、搅拌机、球磨机、机床、 照明、电炉等。 这类设备的设备容量就是设备铭牌上的额定容量。,1） 连续运行工作制,14,采用短时运行工作制的设备工作时间短，停歇时间长， 如船闸电动机、机床中的辅助电动机等，其设备容量按铭牌额定容量计算。,2） 短时运行工作制,15,3） 断续周期工作制,继续周期工作制也称反复短时工作制，采用这种工作制的设备时而工作，时而停歇，反复运行， 如吊车用电动机、 电焊机等，其设备容量是将所有设备在不同负载持续率下的铭牌额定容量换算到一个统一的负荷持续率（暂载率）下的功率之和。,暂载率：一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比。,16,计算用电设备的设备容量,1,长期工作制设备容量等于铭牌上的额定功率,2,重复短暂工作制电动机类（起重机（吊车电动机） ）要求统一换算到=25， 换算后的设备容量为,PN为吊车电动机的铭牌容量；N为与铭牌容量对应的负荷持续率； 25为换算的负荷持续率（即0.25）。,17,3,电焊机和电焊装置组要求统一换算到=100， 换算后的设备容量为,PN、SN为铭牌功率、容量；N为与铭牌容量对应的暂载率，cosN为铭牌规定的功率因数。,18,（一）电炉变压器组 设备容量是指额定功率下的有功功率，即：,特殊：,（二）照明设备,不用镇流器的照明设备（白炽灯、碘钨灯）的设备容量指额定功率，即：,19,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,高压水银灯、金属卤化物灯,20,6,单相负荷的换算,单相负荷应均衡的分配到三相上。 1、当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15时，全部按三相对称负荷计算； 2、如单相用电设备不对称容量大于三相对称用电设备总容量的15时，则设备容量应为最大相负荷的三倍。 3、在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负荷。 最后，再与三相设备容量相加。,21,1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算,按最大负荷所在相的单相设备容量的3倍计算：,2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算,接于同一线电压的单相设备容量,22,那些是单相设备？那些是三相设备？,23,1. 三相用电设备组计算负荷的确定,2.3.2 按需要系数法确定计算负荷,用电设备组是由工艺性质相同、需要系数相近的用电设备合并组成的。 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， 其基本公式为,当设备为多台时，P为设备组的设备容量之和。,24,需要系数：,Kd为需要系数，反映用电设备组中投入运行的设备性质、 容量、线路损耗、设备效率及操作人员的技能等诸多因素， 是一个综合系数。不同用电设备组的Kd值列于表2.2.1中。,25,26,必须注意：表内所列需要系数值是按车间范围内设备台数较多的情况来确定的，所以需要系数值一般都比较低，例如冷加工机床组的需要系数值平均只有0.2左右。因此需要系数法较适用于确定车间的计算负荷。如果采用需要系数法来计算分支干线上用电设备组的计算负荷，则表中的需要系数值往往偏小，宜适当取大。只有1台2台设备时，可认为 Kd=1,27,注意：,用电设备组的设备功率是指不包括备用设备各设备功率之和，但是如果设备有可能同时运行时，则应按2台计算,28,注意：,季节性用电设备应择其最大者计入总设备功率（采暖设备和制冷设备）,消防设备不计入总设备功率，但注意消防电梯按正常设备计算,29,电暖,制冷,30,在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出无功计算负荷、 视在计算负荷和计算电流。,负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”(kW)，无功功率为“千乏”(kvar)，视在功率为“千伏安”(kVA)，电流为“安”(A)， 电压为“千伏”(kV)。,31,确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的情况。因此，在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数Kp、 Kq，则计算负荷为,2 多组用电设备计算负荷的确定,32,33,以上两式中的P30,i和Q30, i分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。对车间干线取Kp=0.850.95，Kq=0.900.97；对车间母线取Kp=0.900.95，Kq=0.930.97。 注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算。此外，在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按供电设计手册所列的计算系数来计算，而不必考虑设备台数少而适当增大Kd和cos值的问题。,34,例题,已知：一机修车间的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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。 （设同时系数Kp、Kq均为0.9）。 试求计算负荷,35,解 查表可得 冷加工电动机：Kx1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1= Kx1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar 通风机：Kx2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pc2= Kx2Pe2=0.82.4=1.92kW Qc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar 电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 车间计算负荷：,36,37,基本公式为:P30=bPe+cPx 式中 bPe-用电设备组的平均负荷，Pe为设备组的总容量 cPx-用电设备组中X台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是X台最大容量设备的设备容量； b、c-二项式系数。 二项式系数 b、c和最大容量设备台数X可查表,注意：按二项式系数法确定计算负荷时，如果设备总台数n2x时，则x 宜相应取小一些，建议取为x=n/2，且按“四舍五入”的修约规则取为整数。 例如某机床电动机组电动机只有7台，而附录表A-6规定 X=5, 但是这里n=7 2x =10，因此 ，可取x=7/24来计算。 如果用电设备组只有12台设备时，就可认为P30=Pe，即 b= 1、c=0。对于单台电动机，则P30=PN/，为其额定效率。在设备台数较少时，cos也宜相应地适当取大。,二项式系数法较需要系数法更适于确定设备台数较少 而容量差别较大的低干线和分支线的计算负荷。,2.3.3 按二项式法确定计算负荷,38,2、多组用电设备计算负荷的确定,考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷（cPx）max，再加各组的平均负荷bPe,39,例2-2 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7.5kW1台， 4kW3台， 2.2kW7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定线路上总的计算负荷。,一、用需要系数法求解 解 先求各组的计算负荷,Q 30（1） 10kW1.73=17.3kvar,1金属切削机床组 查附录表1得Kd=0.2，cos0.5，tan1.73，因此,2. 通风机组 查附录表1得Kd=0.8（取0.8），cos=0.8, tan=0.75, 因此,P 30（2）=0.83kW=2.4kW Q 30（2）=2.4kW0.75=1.8kvar,P30（1）= 0.250kW=10kW,40,3.电阻炉 查附录表1得Kd=0.7，cos=1，tan=0,P300.95(102.41.4)kW=13.1kW Q300.97(17.3+1.8+0)kvar=18.5kvar,总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为,P 30（3）=0.72kW=1.4kW Q 30（3）=0,41,二、用二项式法求解 解 先求各组的平均负荷 ,附加负荷及计算负荷。 （1）机床组： 查附录表1得b=0.14,c=0.4,x=5, cos=0.5, tan=1.73, 因此 b Pe(1)=0.1450kW=7kW cPx(1)=0.4(7.5kW1+4kW3+2.2kW1)=8.68kW,（2）通风机组： 查附录表1得b=0.65，c=0.25，x=5，cos=0.8, tan=0.75， 因此 b Pe(2)=0.653kW=1.95kW c PX(2)=0.253kW=0.75kW,42,（3）电阻炉： 查附录表1得b=0.7，x=0，c=0，cos=1， tan=0 因此 b Pe(3)=0.72kW=1.4kW c Px(3)=0,比较以上各组的附加负荷c Px可知，机床组的c Px(1)为最大。 因此总计算负荷为：,P30=（7+1.95+1.4）kW+8.68kW=19kW Q30=（71.73+1.95 0.75+0）kvar+8.68kvar1.73=28.6kvar,比较看出，按二项式法计算的结果较需要系数法的结果大得多,43,按逐级计算法确 定工厂的计算负荷 工厂的计算负荷（这里 举有功负荷为例）P30.1，应 该是高压配电所母线上所有 高压配电线路计算负荷之和， 再乘上一个同时系数。而高 压配电线路的计算负荷P30.2， 应该是该线路所供车间变 电所低压侧的计算负荷P30.3， 加上变压器的功率损耗PT 高压配电线路的功率损耗 PWL1。依次类推。,44,在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算：,但对于一般的企业供配电系统来说，由于其高低压配电线路一般不长，因此在确定其计算负荷时往往不计线路损耗。,45,2.4 工厂的功率因数,瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、 电流表和电压表的读数按下式求出,1） 瞬时功率因数,式中: P为功率表测出的三相功率读数(kW)；I为电流表测出的线电流读数(A)；U为电压表测出的线电压读数(kV)。 瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。,46,平均功率因数亦称加权平均功率因数， 按下式计算,2） 平均功率因数,Wp为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出； Wq为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。 我国电业部门每月向工业用户收取电费， 就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。,47,指在年最大负荷(即计算负荷)时的功率因数，按下式计算,3） 最大负荷时的功率因数,我国电力规程规定： 100kVA及以上高压供电的用户功率因数应达到0.90以上，其它电力用户功率因数应为0.85以上； 这里所指的功率因数为最大负荷时的功率因数。因此供电设计时考虑无功功率补偿时，应按最大负荷时的功率因数来计算。,48,4） 总平均功率因数,亦称自然平均功率因数， 按下式计算,无功补偿容量是以总平均功率因数而定的，不是以最大负荷功率因数而定。,49,意义,2.5 功率因数的改善及无功补偿,功率因数降低会引起 1）增加线路损耗,3）电压损失增加,2）增加电流、增加总投资,4）设备容量不能充分利用,50,改善,提高自然功率因数,达不到规定的工厂功率因数要求时，则需要考虑人工补偿。人工补偿最普遍采用的方法是并联电容器来提高功率因数。要使功率因数由cos提高到cos，必须装设的无功补偿装置容量为,无功功率补偿,称为平均负荷系数，,51,电容器在实际电压下的运行容量：,电容器个数确定,YY-10.5-10-1额定电压为10.5KV，额定容量10Kvar,确定电容器的个数，即,并联电容器有三相和单相之分。如采用三相电容器组进行补偿，其个数按上述计算值取整数选择，如采用单相电容器进行补偿，其个数应是3的整数倍，以便电容器三相均衡分配。,52,补偿方式,实例计算,补偿前后不变的是有功功率,53,