辽宁工程技术大学工厂供电电力负荷计算.pptx
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1、第2章 电力负荷计算辽宁工程技术大学电气自动化学院李鑫2011.9第第2 2章章 电力负荷计算电力负荷计算2.1负荷计算的内容和目的负荷计算的内容和目的2.2电力负荷与计算负荷电力负荷与计算负荷2.3计算负荷的实用计算方法计算负荷的实用计算方法2.4单相负荷计算单相负荷计算2.5尖峰电流计算尖峰电流计算2.6功率损耗与电能损耗计算功率损耗与电能损耗计算2.7全厂负荷计算全厂负荷计算2.1负荷计算的内容和目的负荷计算的内容和目的一、算出一、算出计算负荷计算负荷合理选择工厂各级电压供电网络、合理选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号。变压器容量和电器设备型号。二、算出二、算出尖峰电流尖
2、峰电流用于计算电压波动、电压损失,选用于计算电压波动、电压损失,选择熔断器和保护元件。择熔断器和保护元件。三、算出三、算出平均负荷平均负荷用来计算全厂电能需要量、电能损用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功功率补偿装置。耗和选择无功功率补偿装置。2.2电力负荷与计算负荷电力负荷与计算负荷一、电力负荷一、电力负荷工厂的用电设备种类多,数量大,工况工厂的用电设备种类多,数量大,工况复杂复杂工厂中的常见设备工厂中的常见设备各种机械的各种机械的拖动电机拖动电机:空压机、通风机、水泵、破碎机、空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以及提升机、
3、吊车、起重机等及提升机、吊车、起重机等工业电炉工业电炉:电弧炉、电阻炉、感应炉等:电弧炉、电阻炉、感应炉等电解设备电解设备:电解槽等:电解槽等电焊设备电焊设备:交流电焊机、直流电焊机等:交流电焊机、直流电焊机等工业照明工业照明(1)长期工作制长期工作制负荷长时间连续工作。如泵类、通风机、压缩机、负荷长时间连续工作。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等电炉、运输设备、照明设备等(2)短时工作制短时工作制负荷工作时间短、停歇时间长的用电设备。如机负荷工作时间短、停歇时间长的用电设备。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等(3)
4、反复短时工作制反复短时工作制负荷时而工作、时而停歇、反复运行的设备。如负荷时而工作、时而停歇、反复运行的设备。如起重机、电梯、电焊机等起重机、电梯、电焊机等用电设备的分类用电设备的分类能否用电力负荷直接进行计算?能否用电力负荷直接进行计算?在电力系统中,用电设备需用的电功率称之在电力系统中,用电设备需用的电功率称之为为电力负荷电力负荷,简称,简称负荷负荷或或功率功率。分为分为有功功率有功功率、无功功率无功功率和和视在功率视在功率三种三种工厂的基本原始资料工厂的基本原始资料:用电设备安装容量用电设备安装容量(工艺部门提供的工艺部门提供的)回顾对供电的基本要求回顾对供电的基本要求(安全、可靠、优质
5、、节约)(安全、可靠、优质、节约)实际中实际中(1)所安装的设备并非同时运行)所安装的设备并非同时运行(2)运行着的设备实际负荷是变化的)运行着的设备实际负荷是变化的结果结果导致浪费导致浪费如何解决?如何解决?实际负荷电流通过系统各个元件产生的实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温备在规定使用期间内长期工作的允许温升。升。事实上正是这样事实上正是这样能否按发热条件选择一个能否按发热条件选择一个“假想负荷假想负荷”?定义:计算负荷是指导体中通过一个等效负荷定义:计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,
6、导体的最高温升正好和通过实际的变动负时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等,该荷时其产生的最高温升相等,该等效负荷等效负荷称之称之为为“计算负荷计算负荷”规定取规定取30分钟平均最大负荷作为该用户的分钟平均最大负荷作为该用户的“计计算负荷算负荷”计算负荷分为计算负荷分为有功计算负荷(有功计算负荷(30)、无功计)、无功计算负荷(算负荷(Q30)、视在计算负荷(、视在计算负荷(S30)二、计算负荷二、计算负荷(3)最大负荷:全年中最大工作班内半小时平)最大负荷:全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。均功率的最大值。最大班是指一年内最大负荷月份内至少出现最大班是指一年
7、内最大负荷月份内至少出现2-3次的最大负荷工作班次的最大负荷工作班(2)为什么取)为什么取“30分钟分钟”?几点说明:几点说明:(1)是一个)是一个“假想负荷假想负荷”怎样求取计算负荷?怎样求取计算负荷?三、三、负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形,反映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。了用户用电的特点和规律。(一)日负荷曲线(一)日负荷曲线 负荷在一昼夜间(负荷在一昼夜间(024h)变化情况。)变化情况。(a)夏季日负荷曲线)夏季日负荷曲线(b)冬季日负荷曲线)冬季日负荷曲线(c)年负荷持续时间曲线)年负荷持续时间曲线T1=200t1+165t2(
8、二)年负荷曲线(二)年负荷曲线 年运行负荷曲线年运行负荷曲线 年持续负荷曲线年持续负荷曲线年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制(三)同类型的工厂(或车间)的负荷曲(三)同类型的工厂(或车间)的负荷曲线形状大致相同线形状大致相同负荷曲线可直观地反映出用户用电负荷曲线可直观地反映出用户用电的特点和规律。的特点和规律。从负荷曲线中到底能看出什么?从负荷曲线中到底能看出什么?四四、负荷曲线的有关物理量负荷曲线的有关物理量1、年最大负荷和年最大负荷利用小时、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(2)年最大负荷利用小时)年最大负荷利用小时Tmax工厂类别工厂类别年
9、最大负荷利用小时数(年最大负荷利用小时数(h)有功负荷有功负荷无功负荷无功负荷重型机械制造厂重型机械制造厂37704840机床厂机床厂43454750工具厂工具厂41404960滚珠轴承厂滚珠轴承厂53006130起动运输设备厂起动运输设备厂33003880汽车拖拉机厂汽车拖拉机厂49605240农业机械制造厂农业机械制造厂53304220仪器制造厂仪器制造厂30803180汽车修理厂汽车修理厂43703200车辆修理厂车辆修理厂35603660电器工厂电器工厂42806420金属加工厂金属加工厂435558802、平均负荷、平均负荷Pav平均负荷就是指电力负平均负荷就是指电力负荷在一定时间内
10、消耗的荷在一定时间内消耗的功率的平均值。功率的平均值。年平均负荷年平均负荷Pav,如图所示,如图所示,阴影部分表示全年实际阴影部分表示全年实际消耗的电能消耗的电能Wa,则:,则:3、负荷系数、负荷系数KL负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。有功负荷系数有功负荷系数KaL和无功负荷系数和无功负荷系数KrL,即即有时也用有时也用表示有功负荷系数,用表示有功负荷系数,用表示无功负荷表示无功负荷系数。一般工厂系数。一般工厂=0.70.75,=0.760.82注意:对单个用电设备或用电设备组,有:注意:对单个用电设备或用电设备组,有:负荷计算目前常用的方法有负荷计
11、算目前常用的方法有需用系数法需用系数法和和二项式法二项式法。2.3计算负荷的实用计算方法计算负荷的实用计算方法估算法估算法实为指标法,在做设计任务书实为指标法,在做设计任务书或初步设计阶段,尤其当需要进行方案比或初步设计阶段,尤其当需要进行方案比较时,按估算法计算比较方便。较时,按估算法计算比较方便。回顾:工厂供电系统图回顾:工厂供电系统图负荷计算的步骤应从负载端开始,逐级上推负荷计算的步骤应从负载端开始,逐级上推到电源进线端为止到电源进线端为止。3、反复短时工作制的用电设备、反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率持续率的额
12、定功率换算换算到统一的负荷持续率到统一的负荷持续率下的功率。下的功率。一、设备容量的确定一、设备容量的确定设备容量就是所有设备的设备容量就是所有设备的铭牌额定功率铭牌额定功率2、短期工作制的用电设备、短期工作制的用电设备1、长期工作制的用电设备、长期工作制的用电设备2)电焊机和电焊装置组)电焊机和电焊装置组要求统一换算到要求统一换算到时的功率,即:时的功率,即:式中,式中,为电焊机额定有功功率;为电焊机额定有功功率;为额定视在功率;为额定视在功率;为额定负荷持续率;为额定负荷持续率;为额定功率因数。为额定功率因数。1)起重机(吊车电动机)起重机(吊车电动机)要求统一换算到要求统一换算到时的功率
13、,即:时的功率,即:(一)电炉变压器组(一)电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率,设备容量是指额定功率下的有功功率,即:即:特殊:特殊:(二)照明设备(二)照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率,即额定功率,即:是建筑物单位面积的照明容量,是建筑物单位面积的照明容量,S为建筑物的面积。为建筑物的面积。照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算:积容量法估算:用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流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。器中的功率损失。荧光灯荧光灯高压水银灯、
14、金属卤化物灯高压水银灯、金属卤化物灯1、(单个)用电设备组的计算负荷、(单个)用电设备组的计算负荷二、按需用系数法确定计算负荷二、按需用系数法确定计算负荷形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指它的输形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指它的输出容量,它与输入出容量,它与输入容量容量之间有一个平均效率之间有一个平均效率;用电;用电设备不一定满负荷运行,因此引入设备不一定满负荷运行,因此引入负荷系数负荷系数;用电;用电设备本身及配电线路有功率损耗,所以引入设备本身及配电线路有功率损耗,所以引入线路平均效线路平均效率率;用电设备组的所有设备不一定同时运行,故;用电设备组的所有设备不一定同时运
15、行,故引入引入同时系数同时系数。需用系数需用系数2、多个用电设备组的计算负荷、多个用电设备组的计算负荷同时系数同时系数无功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷视在计算负荷3、例题、例题(例例22P23)已知:一机修车间的已知:一机修车间的380V线路上,接有金属切线路上,接有金属切削机床电动机削机床电动机20台共台共50kW,其中较大容量电,其中较大容量电动机有动机有7.5kW2台,台,4kW2台,台,2.2kW8台;另接台;另接通风机通风机1.2kW2台;电阻炉台;电阻炉1台台2kW。(设同时系数(设同时系数Kp、Kq均为均为0.9)。)。试求计算负荷试求计算负荷解解查表可得查表可得冷加工电动机
16、:冷加工电动机:Kx1=0.2,cos1=0.5,tg1=1.73Pc1=Kx1Pe1=0.250=10kWQc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar通风机:通风机:Kx2=0.8,cos2=0.8,tg2=0.75Pc2=Kx2Pe2=0.82.4=1.92kWQc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar电阻炉:因只电阻炉:因只1台,故其计算负荷等于设备容量台,故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0车间计算负荷:车间计算负荷:需要系数法适用于设备台数较多、总容量需要系数法适用于设备台数较多、总容量足够大、没有特大型用电设备足够大、没有特大型用电设备设备
17、台数较少而容量差别悬殊的分支干线设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线三、三、按按二项式法二项式法确定计算负荷确定计算负荷(1)基本负荷值:用电设备组的平均最大负荷值)基本负荷值:用电设备组的平均最大负荷值(2)附加功率值:考虑数台大容量用电设备对总)附加功率值:考虑数台大容量用电设备对总计算负荷的影响计算负荷的影响二项式法二项式法1(单个)用电设备组的计算负荷(单个)用电设备组的计算负荷各组用电设备的各组用电设备的最大负荷不可能同时出现最大负荷不可能同时出现的因素。在计的因素。在计算时只取各组用电设备的附加负荷的最大值计入总计算算时只取各组用电设备的附加负荷的最大值计入总计算负荷负荷各设备组有
18、功平均负荷的总和各设备组无功平均负荷的总和各设备组有功附加负荷的最大值对应的设备组功率因数角正切值。2、多个用电设备组的计算负荷、多个用电设备组的计算负荷3、例题、例题(例(例23P25)已知:一机修车间的已知:一机修车间的380V线路上,接有金属切线路上,接有金属切削机床电动机削机床电动机20台共台共50kW,其中较大容量电,其中较大容量电动机有动机有7.5kW2台,台,4kW2台,台,2.2kW8台;另接台;另接通风机通风机1.2kW2台;电阻炉台;电阻炉1台台2kW。(设同时系数(设同时系数Kp、Kq均为均为0.9)。)。试求计算负荷试求计算负荷解解:求出各组的平均功率:求出各组的平均功
19、率bPe和附加负荷和附加负荷cPx(1)金属切削机床电动机组金属切削机床电动机组(2)通风机组通风机组(3)电阻炉电阻炉总计算负荷总计算负荷四、计算负荷的估算法四、计算负荷的估算法1、单位产品耗电量法、单位产品耗电量法若已知某车间或企业的年产量若已知某车间或企业的年产量m和每一产品的和每一产品的单位耗电量单位耗电量,则,则企业全年电能企业全年电能W为:为:有功计算负荷为:有功计算负荷为:年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数产品名称产品名称单位单位单位产品耗电量单位产品耗电量(kWh)有色金属铸造有色金属铸造t6001000铸铁件铸铁件t300锻铁件锻铁件t3080拖拉机拖拉机台台50008
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