第二章工業(yè)企業(yè)電力

負(fù)荷計(jì)算

第二章工業(yè)企業(yè)電力

負(fù)荷計(jì)算§2-1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線基本概念§2-2用電設(shè)備的設(shè)備容量§2-3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定§2-4工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗§2-5工業(yè)企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定§2-6尖峰電流及其計(jì)算第二章工業(yè)企業(yè)電力

負(fù)荷計(jì)算求總線上的電流、電壓為多大，才能保證給N臺(tái)設(shè)備供電PA=∑PNi考慮的問題：①各負(fù)荷不一定同時(shí)運(yùn)行②負(fù)荷是變化的③最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)所以實(shí)際上PA

<∑PNi電力負(fù)荷（電力負(fù)載）有兩種含義：⑴指耗用電能的用電設(shè)備或用戶，如重要負(fù)荷、一般負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等；⑵指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或線路中流過的電流，如輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線電力負(fù)荷的分級(jí)：⑴一級(jí)負(fù)荷：要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。而對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷例如保安負(fù)荷（負(fù)責(zé)事故處理），還需增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，干電池，蓄電池，供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常電源的專門供電線路。⑵二級(jí)負(fù)荷：工業(yè)企業(yè)大多屬于此類(60%-80%)，應(yīng)由兩回線路供電，應(yīng)有兩臺(tái)供電變壓器。⑶三級(jí)負(fù)荷：居民用電多為此類，一般由單回線路供電。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線用電設(shè)備分類：按照電流：直流和交流按照電壓：低壓和高壓（以1kv為分界）按照頻率：低頻、工頻、中頻和高頻（10000Hz以上）2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線工廠的用電設(shè)備，按其工作制分以下三類：1、連續(xù)運(yùn)行工作制：如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、電爐、運(yùn)輸設(shè)備、電解設(shè)備、照明設(shè)備等。2、短時(shí)工作制：

這類設(shè)備的工作時(shí)間較短，而停歇時(shí)間相對(duì)較長。此類設(shè)備占比例較小。3、反復(fù)短時(shí)工作制：如軋鋼機(jī)、各類吊車、電焊機(jī)等，屬于供電系統(tǒng)的不穩(wěn)定負(fù)荷。反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備的負(fù)荷持續(xù)率：負(fù)荷持續(xù)率，又稱暫載率或相對(duì)工作時(shí)間。ε=t/T×100%，T=t+t0T——工作周期，t——工作周期內(nèi)的工作時(shí)間，t0——工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間。同一設(shè)備,在不同的負(fù)荷持續(xù)率下工作時(shí),其輸出功率是不同的。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表示電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的一種圖形，它繪制在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功或無功功率），橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)于負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。

負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有工廠的、車間的或某類設(shè)備的負(fù)荷曲線。按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有有功和無功負(fù)荷曲線。按所表示負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分，有年的、月的、日的或工作的負(fù)荷曲線。年負(fù)荷曲線通常是根據(jù)典型的冬日和夏日負(fù)荷曲線來繪制。這種曲線的負(fù)荷從大到小依次排列，反映了全年負(fù)荷變動(dòng)與負(fù)荷持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，因此稱為負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，一般簡稱年負(fù)荷曲線。年每日最大負(fù)荷曲線按全年每日的最大半小時(shí)平均負(fù)荷來繪制的，專用來確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式用的。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線S1=S2橫坐標(biāo)：日(24h)、月、季、年縱坐標(biāo)：P、Q、SPmax/PN∑≈恒=Kd(需用系數(shù))Pav/PN∑≈恒=Ku(利用系數(shù))2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線最大負(fù)荷

Pmax(一天中最高)平均負(fù)荷Pav尖峰負(fù)荷P△=Pmax-Pav曲線與橫軸所圍面積與平均負(fù)荷與橫軸所圍面積相等。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線S3=S4T=t1×夏日天數(shù)Ti=(t2+t2′)×夏日天數(shù)+(t3+t3′)×冬日天數(shù)2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線企業(yè)年電能需求量指企業(yè)一年內(nèi)消耗的電能，它是企業(yè)供電設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。已知企業(yè)的年負(fù)荷曲線，則負(fù)荷曲線下面的面積即為企業(yè)的有功年電量需要量Wa。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線

Wa=∫08760p×dt將負(fù)荷曲線下面的面積用一個(gè)等值的矩形面積OABM代替，則Wa=Pmax×Tmax.aPmax：年最大負(fù)荷

Tmax.a：企業(yè)有功年最大負(fù)荷利用小時(shí)2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線計(jì)算負(fù)荷通過負(fù)荷經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)求出的，用來代替實(shí)際負(fù)荷作為負(fù)荷計(jì)算和按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)各元件的負(fù)荷值。其物理意義是指由這個(gè)計(jì)算負(fù)荷所產(chǎn)生的恒定溫升等于實(shí)際變化負(fù)荷所產(chǎn)生的最大溫升。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線由于一般16mm2以上的導(dǎo)線的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)均在10min以上，而導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間約為30min，所以只有持續(xù)時(shí)間在半小時(shí)以上的負(fù)荷值，才有可能造成導(dǎo)體的最大溫升，因此計(jì)算負(fù)荷一般取負(fù)荷曲線上的半小時(shí)最大負(fù)荷P30(年最大負(fù)荷Pmax)。相應(yīng)其他計(jì)算負(fù)荷可分別表示為Q30、S30、I30。2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量設(shè)備容量銘牌——額定功率；設(shè)備容量——換算至同一工作制后的“額定功率”，用Pe表示。設(shè)備容量的確定：⑴連續(xù)運(yùn)行工作制和短時(shí)工作制：Pe=PN2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量照明設(shè)備⑴白熾燈Pe=PN⑵熒光燈Pe=1.2PN電爐變壓器(一般單獨(dú)供電)包括電阻爐、電磁爐、電弧爐三種

2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量⑵反復(fù)短時(shí)工作制：需要進(jìn)行“等效”換算,即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換算,把某負(fù)荷持續(xù)率的銘牌額定功率換算成統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。設(shè)備容量與負(fù)荷持續(xù)率的平方根值成反比關(guān)系，即起重機(jī)電焊機(jī)2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定需用系數(shù)法基本公式PA=PN∑/ηPN∑：該組內(nèi)各設(shè)備額定功率之和η：設(shè)備組的平均加權(quán)效率2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定考慮因素：⑴不同時(shí)運(yùn)行，定義K∑為同時(shí)運(yùn)行系數(shù)

P30′=(K∑×PN∑)/η⑵不滿負(fù)荷運(yùn)行，定義KL為平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)P30″=(K∑×KL×PN∑)/η

⑶網(wǎng)絡(luò)效率，定義ηWL為配電線路的平均效率

P30=(K∑×KL×PN∑)/(η×ηWL)=Kd×PN∑Kd：需用系數(shù)2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定若每臺(tái)設(shè)備的效率并不相同，加權(quán)平均值

η=(η1×PN1+…+ηn×PNn)/PN∑

權(quán)重為該設(shè)備所用電能在總消耗中的比重

PNi/PN∑(i=1，2，3……n)2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定

⒈單臺(tái)設(shè)備支線(G點(diǎn))⑴對(duì)于D總有滿負(fù)荷⑵運(yùn)行的情況→KL=1⑶一臺(tái)設(shè)備，K∑=1

P30=(K∑×KL×PN∑)/(η×ηWL)=PN∑/η=Kd×PN∑2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定其余計(jì)算負(fù)荷為：

2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定某車間有吊車一臺(tái)，其基本參數(shù)如下：ε=40%，PN=39.6kw，η=0.8=0.5，求供電支線負(fù)荷。

解：2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定⒉設(shè)備組供電支線(F點(diǎn))PN∑：該用電設(shè)備組內(nèi)各設(shè)備額定容量總和，但不包括備用設(shè)備容量；Kd：該用電設(shè)備組需用系數(shù)。

用途：選擇設(shè)備組供電支線導(dǎo)線截面及開關(guān)設(shè)備2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定例：某車間有生產(chǎn)用5kw通風(fēng)機(jī)一臺(tái)，5kw機(jī)械加工機(jī)床一臺(tái)，試求該設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷(UN=380V)。解：查表得通風(fēng)機(jī)Kd1=0.75，tanφ1=0.75

機(jī)械加工機(jī)床Kd2=0.2tanφ2=1.33設(shè)備組Kd=(Kd1×PN1+Kd2×PN2)/PN=0.475tanφ=(tanφ1×PN1+tanφ2×PN2)/PN∑=1.042.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定⒊車間低壓干線(E點(diǎn))對(duì)于幾個(gè)性質(zhì)不同的用電設(shè)備組供電⑴性質(zhì)相同的設(shè)備組，同F(xiàn)點(diǎn)計(jì)算；⑵性質(zhì)不同的設(shè)備組用下面的公式計(jì)算。用途：選擇分干線導(dǎo)線截面及開關(guān)設(shè)備。2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定⒋車間低壓母線計(jì)算負(fù)荷(D點(diǎn))在車間變電站低壓母線上接有多組用電設(shè)備，這時(shí)應(yīng)考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，在計(jì)算公式中加入同時(shí)系數(shù)(又稱參差系數(shù))K∑P

和K∑Q。K∑P=投運(yùn)設(shè)備運(yùn)行合成有功功率最大值/投運(yùn)設(shè)備額定容量總和

K∑P∈[0.9，0.95]K∑Q=投運(yùn)設(shè)備運(yùn)行合成無功功率最大值/投運(yùn)設(shè)備額定容量總和

K∑Q∈[0.93，0.97]2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定⒌企業(yè)高壓配電線(C點(diǎn))P30(C)=P30(D)+△PWL+△PTQ30(C)=Q30(D)+△QWL+△QT△PWL：線上有功損耗△PT：變壓器有功損耗△QWL：線上無功損耗△QT：變壓器無功損耗2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定⒍企業(yè)高壓母線(B點(diǎn))計(jì)算公式中K∑P∈[0.8，0.95]K∑Q∈[0.85，0.97]2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定⒎企業(yè)高壓進(jìn)線(A點(diǎn))P30(A)=P30(B)+△PTQ30(A)=Q30(B)+△QT2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定需用系數(shù)法評(píng)價(jià)：適用于用電設(shè)備、低壓干線；適用負(fù)荷平均設(shè)備容量差異不大，設(shè)備臺(tái)數(shù)較多的場(chǎng)合；公式簡單、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)完善。2.3用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定二項(xiàng)式法基本公式：P30=Pmax=Pav+P△