1、第六章 工廠供配電系統(tǒng)供電負(fù)荷的計算Electric loadscalculation of power supply system of industrial enterprise6-1負(fù)荷曲線與特征參數(shù)Load curves and characteristic parameters一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的組成composition of electric power load電力系統(tǒng)的總負(fù)荷：系統(tǒng)中千萬個用電設(shè)備所需功率的總和。 （異步電動 機、同步電動機、電熱爐、整流設(shè)備、照明等） 綜合用電負(fù)荷： 工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸和市政生活所需的功率之和。 供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)損耗發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)

2、荷廠用電二、負(fù)荷曲線load curve反映電力負(fù)荷隨時間變化的曲線 按負(fù)荷種類分：有功負(fù)荷曲線，無功負(fù)荷曲線、 按時間長短分：日負(fù)荷曲線，月負(fù)荷、年負(fù)荷曲線 按計量地點分：個別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠乃至整個地區(qū)、整 個系統(tǒng)相對來講，無功負(fù)荷曲線用途較小，實際只是隔一段時間編制一次無 功功率平衡表或各樞紐點電壓曲線。1.日負(fù)荷曲線：負(fù)荷一天24小時內(nèi)的變化曲線，用于制定各發(fā)電廠發(fā)電負(fù)荷計劃、發(fā)電廠制定投標(biāo)策略的依據(jù)?？捎糜跊Q定系統(tǒng)的日發(fā)電量2.年最大負(fù)荷曲線一年內(nèi)逐月或逐日綜合最大有功功率負(fù)荷變化曲線。用于制定發(fā)電設(shè)備的檢修計劃，決定系統(tǒng)的總裝機容量。3.年負(fù)荷持續(xù)曲線它不按時間的先后

3、排列，只按全年的負(fù)荷變化，根據(jù)各個不同的負(fù)荷值 在一年內(nèi)的累計持續(xù)時間而重新排列組成； 依據(jù)該曲線可以計算出一年 內(nèi)消耗的總電能。三、 負(fù)荷曲線的特征參數(shù)parameters of load curve1.最大負(fù)荷Pmax2.最小負(fù)荷Pmin3.全年的電能A=08760pdt全日的電能A =pdt4.年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax,Gax =Pma:5.平均負(fù)荷卩取二二也8760246.負(fù)荷率：平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值8760pdt有功負(fù)荷率a：或Pav=aPmax；a越小，說明曲線起伏越大，a1無功負(fù)荷率11二護或者Qav二Qmax一般的工業(yè)企業(yè)：1=0.760.82=0.700.75Qmax

4、,6-2計算負(fù)荷及有關(guān)系數(shù)Calculatio n load and related parameters、計算負(fù)荷calculati on load1、計算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個假定負(fù)荷，“計算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)應(yīng)該和實際變動負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。2、通常把半小時平均負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計算負(fù)荷3、0.5小時平均負(fù)荷曲線：將每間隔0.5h讀取有功電能表的讀數(shù)，除 以30min，求得有功平均值，然在以縱軸為有功、橫軸為時間的直角 坐標(biāo)系中逐點描繪而成。4、取0.5h平均負(fù)荷的原因一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)為T=10min以上，經(jīng)驗表明，其達(dá)到穩(wěn)定溫升時間為（34）T

5、，也就是說載流導(dǎo)體大約經(jīng)過半小時可達(dá)到穩(wěn)定溫升值；如導(dǎo)線承載短暫尖峰荷，顯然不能是導(dǎo)線溫升達(dá)到最咼，只有持續(xù)時間30min以上，才有可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最咼值。為 計算方法一致，對其它供電元件均采用0.5h平均負(fù)荷最大值為計算負(fù) 荷。相關(guān)系數(shù)1.需要系數(shù)Kd負(fù)荷曲線最大有功負(fù)荷PmaxK一設(shè)備容量PN2.利用系數(shù)Ku負(fù)荷曲線平均有功負(fù)荷PavKu設(shè)備容量PN3.同時系數(shù)Kx車間配電干線上有多組用電設(shè)備時，各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時 出現(xiàn)，用到同時系數(shù)。有功同時系數(shù)K、p二韋亙Pca i.i 4QcamQcai.i生無功同時系數(shù)KgCalculati on of power loads usin

6、g the dema nd factor method多用于確定車間變電所負(fù)荷和全廠負(fù)荷8T?T2車間愛電刖至鬲壓用業(yè)6-3按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷電謝S計算時從負(fù)荷端開始，逐級上推，到電源進線結(jié)束。低壓電容/其廠確定單臺用電設(shè)備的設(shè)備容量（PN）和計算負(fù)荷“設(shè)備容量”經(jīng)過折算至統(tǒng)一工作制下的“額定功率”用PN表示1、用電設(shè)備的工作方式1）長期工作制：在規(guī)定 的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設(shè)備任何部分溫度升不會超過最高允許 值。2）短暫工作制：用電設(shè) 備的運行時間短，停歇時間長，工作時間內(nèi)溫升未達(dá)到該負(fù)荷下 的穩(wěn)定值即停歇冷卻，停歇時間內(nèi)溫度降到其周圍介質(zhì)的溫度。求計算負(fù)荷時一般不考慮短暫工作制的用電

7、設(shè)備。3）重復(fù)短暫工作制：斷 續(xù)方式反復(fù)進行工作，工作時間（t）與停歇時間（to）相互交替， 工作時間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時間內(nèi)溫度又下降，若干周期后 達(dá)到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。暫截率：Jc%二丄100%，又稱負(fù)荷持續(xù)率或接電率。t +t。我國規(guī)定，重復(fù)短暫負(fù)荷下電氣設(shè)備的額定工作周期10min。吊車用電動機的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%，25%，40%，60%； 電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%，65%，75%，100%。2、單個用電設(shè)備的設(shè)備 容量PN1）長期工作制的電動機：PN二PN（kW）重復(fù)短暫工作制電動機：換算到Jc% =25%下，Jc%-PNPN= 2PN、Jc%V JC25%3)電焊機及電焊裝

8、置統(tǒng)一換算Jc% =100%下，PNJC%PN=. JC%SNCOSN(kW)Y JCioo%4)電爐變壓器：PN二SNCOSN(kW)5)照明設(shè)備：白熾燈、碘鎢燈：PN=PN熒光燈：PN=1.2PN(考慮鎮(zhèn)流器的損耗)高壓水銀熒光燈：PN=1.1PN金屬鹵化物燈：PN=1.1PN照明設(shè)備的設(shè)備容量估算：d(kW)1000S-建筑物面積，m2;A-單位面積照明容量，W/m26)不對稱單相負(fù)荷有多臺單相用電設(shè)備時，應(yīng)力求均勻分配到三相上。當(dāng)單相設(shè)備總?cè)萘?5%三相用電設(shè)備總?cè)萘繒r，單相負(fù)荷PNph接于相電壓時PN二3PNph單相負(fù)荷PNph接于線電壓時PN3PNp h否則按三相對稱考慮單臺用電設(shè)

9、備的計算負(fù)荷Pca.11、2、I設(shè)備（如電動機）：Pca.1用電設(shè)備組的計算負(fù)荷Pca.2將工藝性質(zhì)相同的、且需要系數(shù)相近的用電設(shè)備合并成組Pca2=Kd PN（kW）Qca.2二Pca.2tg(kVa)長期工作制：巳胡二卩“計及效率的單臺用電Sca.2二Pca.2Qca.2(KV A)用電設(shè)備平均效率輸電線路效率注：選取Kd一定要與 7PN的計算范圍相對應(yīng)三、車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷（Pca.3）Pca3=Kp Pca.2(kW)Qca.3二KQQca.2一Qc3(kVa)Qc3:變電所低壓母線上靜電電容器組容量Sca.3巳：.3Q；3(kV A) Q2 =10% Sca

10、.3(kvar)五、車間變電所高壓母線上的計算負(fù)荷（Pca5二Pca.4（Kw）Qca.5Qca.4（Kvar）Sca.5=屁5+Q：a5（KVA）六、總降壓變電所出線上的計算負(fù)荷（Pca.6）Pca6 : Pca.5(KW)Qca.6Qca.5(皿門Sca.6Sca.5(KVA)七、總降壓變電所變壓器低壓側(cè)母線上的計算負(fù)荷（Pca.7）Pca7二心 Pca.6(KW)Qca.7二KQQca.6 Qc7(KVa)注.K的選取J臺數(shù)較多時，Kd 的取較小值；反之，取 較大值注：d的選取設(shè)備使用較高時，取較 大值；反之，取較小值四、車間變電所變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷（Pca.4）Pca4 =Pca3

11、=PT2(kW)Qca.4二Qca.3QT2(kVa)(kV A)但因車間變的容量未定，故近似計算:：PT2=2%Pca.5)Sca.4-Qca.4Sca.7二Pcl.7Q爲(wèi)(MVA)八、全廠總計算負(fù)荷（PCa.8）Pca8二Pca7小-Rl注：Pca.8即為用戶申請電量；cOS8可提供給高壓線路作電氣計算之用，以 判斷是否進行無功補償，此外，運用需要系數(shù)法計算負(fù)荷時要注意以下兩 點：八、1）Kd是針對負(fù)荷群的，對單臺設(shè)備來說不存在Ka2） 查表時，Kd的選取一定要與負(fù)荷群的劃分范圍相對應(yīng)。各種確定計算負(fù)荷的方法1、需要系數(shù)法缺點：將Kd看作與設(shè)備臺數(shù)多少及設(shè)備容量懸殊情況無關(guān)的固定值這是不嚴(yán)

12、格的；適用于求取全廠或大型車間變電所的計算負(fù)荷。2、二項式系數(shù)法（結(jié)果偏大）考慮設(shè)備臺數(shù)和大容量用電設(shè)備的影響；多用于機械加工、熱處理車間中設(shè)備少容量差別大的配電箱及車間干線。3、利用系數(shù)法 （結(jié)果接近實際但計算復(fù)雜）以概率論為理論基礎(chǔ)求得用電設(shè)備在工作時的功率迭加曲線。KacaPca.8PNNQca8二Qca7LQT1通過利用系數(shù)、平均利用系數(shù)、有效利用臺數(shù)、最大系數(shù)等來計算。6-4工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高Improvement of power-factor of industrial enterprise一、提高功率因數(shù)的意義the meaning of the power-fa

13、ctor improvement有功需求量保持不變的情況下，用電設(shè)備功率因數(shù)降低，將有以下不 良后果：1、 增加輸電網(wǎng)的有功損耗和電能損耗。2、使線路上電壓損耗增大，使負(fù)荷端電壓下降，甚至影響用電設(shè)備正 常運行。3、 不能充分利用發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備的容量 綜上所述，應(yīng)設(shè)法提高相關(guān)部分的功率因數(shù)，以充分利用發(fā)電部分和 變輸電部分的設(shè)備容量，提高其輸電能力；減小導(dǎo)線截面，以節(jié)約有色金 屬，減少電網(wǎng)中功率損耗和電能損耗，降低電網(wǎng)電壓損失、電壓波動。二、 幾種功率因數(shù)的計算calculatio n of several power-factor1.瞬時功率因數(shù)根據(jù)功率因數(shù)表直接讀出；或根據(jù)同一時刻的功

14、率表、電壓表和電流表 的讀數(shù)計算得來。計算公式為：co=-= PS J3UIP有功功率表測出的三相讀數(shù)，kW；U-電壓表測出的線電壓讀數(shù)，kV；I-電流表測出的線電流讀數(shù),A2均權(quán)功率因數(shù)用以計算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。A1COS申wav = J 2丁 = A有功電能；W無功電能3+Wj1+(W)2V A“月平均功率因數(shù)”依據(jù)一個月內(nèi)有功電能、無功電能用量計算的。供電部門實際上要求工業(yè)企業(yè)的“均權(quán)功率因數(shù)”不得低于全國供用 電規(guī)則的規(guī)定3.最大負(fù)荷時的功率因素cos1,cos2Pca,Qca全企業(yè)的有功計算負(fù)荷kW，無功計算負(fù)荷kvarQc全企業(yè)的無功補償容量，kvar1)補償前最大負(fù)

15、荷時的功率因數(shù)cos;：1補償后最大負(fù)荷時的功率因數(shù)cos：2Pea.Pca(Qca-Qc)24.總平均功率因數(shù)1）補償前總平均功率因數(shù)2）補償后總平均功率因數(shù)Pav全廠有功平均計算負(fù)荷，kW；全廠有功及無功的月平均負(fù)荷系數(shù)即:cos：2av與根據(jù)實際計量結(jié)果計算的均權(quán)功率因數(shù)COS：wav是統(tǒng)一的。 故：在設(shè)計時，應(yīng)以補償前、后的總平均功率因數(shù)是否達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求 值來計算無功補償容量。三、提高工業(yè)企業(yè)功率因數(shù)的方法methods of impro ving in dustry en terprSespowtarctor提高自然功率因數(shù)impro ving the n atural powe

16、r-factor1、正確選用異步電動機的型號和容量。cos 和在負(fù)載率為70%及以上時較高，如額定負(fù)載時cos為0.85cos；：iavPavSav(Ra)2(Qca)2COS；：2avSav( Pca)2Qa - Qc)2因cos；：2av二二PavPavtIISavSavt:Pca)t2( Qa -Qc)2t2A W20.89,而空載時cos:只有0.2032、電力變壓器不宜輕載運行變壓器一次側(cè)功率因數(shù)與二次側(cè)負(fù)荷的功率因數(shù)和負(fù)荷率有關(guān)。負(fù)載率0.6時，一次側(cè)功率因數(shù)比二次側(cè)降低11%18%;滿載時，一次側(cè)功率因數(shù)比二次側(cè)降低3%5%。因此變壓器在負(fù)載率0.6以上運行時才較經(jīng)濟，一般75%

17、到80%較合適。3、合理安排電氣設(shè)備的運行狀況，限制電動機等設(shè)備空轉(zhuǎn)。二采用無功補償提高功率因數(shù)improvi ng power-factor by VAR compe nsati on我國有關(guān)電力設(shè)計規(guī)程規(guī)定：高壓供電的工廠，最大負(fù)荷時的功率因 數(shù)不得低于0.9;其它工廠，不得低于0.85。1采用同步電動機(過勵運行)軋鋼機的電動發(fā)電機組、球磨機、空壓機、鼓風(fēng)機等設(shè)備可采用，但 小容量的高速同步電動機一般不經(jīng)濟，不宜采用。一般用低速、恒速且長期連續(xù)工作的容量較大的電動機可用，用“同步 電動機作無功補償”方案的價格明顯高于“異步電動機加電力電容器補償” 的價格。2.用靜電電容器1)補償容量Qc

18、Qc二Pav(tg1tg2)=：Pca(tg 1 tg2)=：Pcaqc式中：Pca最大有功計算負(fù)荷，kW月平均有功負(fù)荷系數(shù)tgi,tg2補償前、后均權(quán)功率因數(shù)角的正切值qc補償率，kvar/kWqc可由表47查出。2）根據(jù)實際運行電壓對補償用電容器容量和個數(shù)作修正,II2容量修正QN=QN7UN電容器額定容量；U實際工作電壓 實際運行電壓下的電容器容量個數(shù)-單容%對于單相電容器來說，個數(shù)應(yīng)取3的倍數(shù)，以便三相平衡。3）補償方式個別補償直接安裝在用電設(shè)備附近。優(yōu)點：可減少車間線路的導(dǎo)線截面和車間變壓器的容量，降低線路和變壓器中的功率損耗；缺點：利用率低，投資大；適用于：運行時間長的大容量設(shè)備，

19、其所需無功較多且由長線路供電的情況。分組（分散）補償 將電容器組分散安裝在各車間配電母線上 集中補償將電容器組集中安裝在總降壓變電所二次側(cè)（610Kv）或變配 電所的一次側(cè)（610Kv）或二次側(cè)380V側(cè)。一般，對于補償容量相當(dāng)大的工廠，宜采用高壓側(cè)集中補償和低壓 側(cè)分散補償相結(jié)合的方法；對于用電負(fù)荷分散及補償容量小的工廠一般僅 用低壓補償。6-5工業(yè)企業(yè)的電氣照明負(fù)荷Electrical illumination loads of industrial enterprise一、關(guān)于照明的基本知識basic knowledge about illumination1.相關(guān)因素：視看條件，照明方式，照明種類，燈具的布置和選擇等。2.光源種類：白熾燈，鹵鎢燈，熒光燈，高壓汞燈，高壓鈉燈等。3.燈具類型：開啟性，防水防塵型，防暴型，閉合型。二、照明設(shè)備容量及照明計算負(fù)荷的確定Calculation of illumination equipmentscapacity and eauivalent loads 一照明設(shè)備的計算有鎮(zhèn)流器的氣體放電光源的設(shè)備容量=燈泡的額定容量+鎮(zhèn)流器的功率。1.白熾燈、碘鎢燈：PN=PN2.熒光燈：PN=（1.2-1.3）PN（考慮鎮(zhèn)流器的損耗）3.高壓水銀熒光燈：PN=1.1PN4.高壓鈉燈：PN=(1.1-1.2)PN5.金屬鹵化物燈：PN=