06第六章 工厂供配电系统供电负荷的计算

第六章工厂供配电系统供电负荷的计算Electric loads’ calculation of power supply system of industrial enterprise§6-1 负荷曲线与特征参数Load curves and characteristic parameters一、电力系统负荷的组成composition of electric power load电力系统的总负荷：系统中千万个用电设备所需功率的总和。

（异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明等）综合用电负荷：工业、农业、交通运输和市政生活所需的功率之和。

供电负荷：综合用电负荷＋网络损耗发电负荷：供电负荷＋厂用电二、负荷曲线load curve——反映电力负荷随时间变化的曲线按负荷种类分：有功负荷曲线，无功负荷曲线、按时间长短分：日负荷曲线，月负荷、年负荷曲线按计量地点分：个别用户、电力线路、变电所、发电厂乃至整个地区、整个系统相对来讲，无功负荷曲线用途较小，实际只是隔一段时间编制一次无功功率平衡表或各枢纽点电压曲线。

1.日负荷曲线：电厂制定投标策略的依据。

可用于决定系统的日发电量 。

2.年最大负荷曲线一年内逐月或逐日综合最大有功功率负荷变化曲线。

用于制定发电设备的检修计划，决定系统的总装机容量。

3.年负荷持续曲线它不按时间的先后排列，只按全年的负荷变化，根据各个不同的负荷值在一年内的累计持续时间而重新排列组成；依据该曲线可以计算出一年内消耗的总电能。

三、 负荷曲线的特征参数 parameters of load curve 1.最大负荷P max 2.最小负荷P min 3.全年的电能 A ＝⎰8760pdt全日的电能 ⎰=240pdt A 4.年最大负荷利用小时数 max T ，max8760maxmax P pdtP A T ⎰==5.平均负荷 24A8760A P D Y av ==6.负荷率：平均负荷与最大负荷的比值 有功负荷率α： α＝maxP P av或 P av ＝αmax P ⋅； α越小，说明曲线起伏越大，α<1无功负荷率β： maxavQ Q =β或者max Q Q av ⋅=β， 一般的工业企业：β＝0.76～0.82 α ＝0.70～0.75§6-2 计算负荷及有关系数 Calculation load and related parameters一、 计算负荷 calculation load1、 计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，“计算负荷”产生的热效应应该和实际变动负荷产生的最大热效应相等。

2、 通常把半小时平均负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷 3、 0.5小时平均负荷曲线：将每间隔0.5h 读取有功电能表的读数，除以30min ，求得有功平均值，然在以纵轴为有功、横轴为时间的直角坐标系中逐点描绘而成。

4、 取0.5h 平均负荷的原因一般中小截面导体的发热时间常数为T ＝10min 以上，经验表明，其达到稳定温升时间为（3～4）T ，也就是说载流导体大约经过半小时可达到稳定温升值；如导线承载短暂尖峰荷，显然不能是导线温升达到最高，只有持续时间30min 以上，才有可能使导线温升达到最高值。

为计算方法一致，对其它供电元件均采用0.5h 平均负荷最大值为计算负荷。

二、 相关系数1．需要系数d K N maxd P P K ＝设备容量负荷曲线最大有功负荷= avP 负荷曲线平均有功负荷3．同时系数∑K车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时出现，用到同时系数。

有功同时系数∑=⋅∑=m1iicacaPPPK 无功同时系数∑=⋅∑=m1iicacaQQQK§6-3 按需要系数法确定计算负荷Calculation of power loads using the demand factor method 多用于确定车间变电所负荷和全厂负荷计算时从负荷端开始，逐级上推，到电源进线结束。

一、 确定单台用电设备的设备容量（'N P ） 和计算负荷<一> “设备容量”：经过折算至统一工作制下的“额定功率”，用'N P 表示 1、用电设备的工作方式1） 长期工作制：在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温度升不会超过最高允许值。

2） 短暂工作制：用电设备的运行时间短，停歇时间长，工作时间内温升未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，停歇时间内温度降到其周围介质的温度。

求计算负荷时一般不考虑短暂工作制的用电设备。

3） 重复短暂工作制：断续方式反复进行工作，工作时间（t ）与停歇时间（0t ）相互交替，工作时间内设备温度升高，停歇时间内温度又下降，若干周期后达到一个稳定的波动状态。

暂截率：%100%0⨯+=t t tJc ，又称负荷持续率或接电率。

我国规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期10min 。

吊车用电动机的标准暂载率有15%，25%，40%，60%； 电焊设备的标准暂载率有50%，65%，75%，100%。

2、单个用电设备的设备容量'N P1） 长期工作制的电动机：N 'N P P =（kW ）2） 重复短暂工作制电动机：换算到%25%=Jc 下，%Jc P 2P %Jc %Jc P N N 25'N ==3） 电焊机及电焊装臵'%Jc4） 电炉变压器： N N 'N cos S P ϕ=（kW ）5） 照明设备：白炽灯、碘钨灯：'N P ＝N P荧光灯：'N P ＝1.2N P (考虑镇流器的损耗) 高压水银荧光灯：'N P ＝1.1N P 金属卤化物灯：'N P ＝1.1N P 照明设备的设备容量估算：)(1000kW AS ⨯ S-建筑物面积，m 2；A-单位面积照明容量，W/m 26） 不对称单相负荷有多台单相用电设备时，应力求均匀分配到三相上。

① 当单相设备总容量>15%三相用电设备总容量时，单相负荷'Nph P 接于相电压时 'N ph 'N P 3P =单相负荷'Nph P 接于线电压时 'Nph'N P 3P = ② 否则按三相对称考虑<二> 单台用电设备的计算负荷1.ca P1、长期工作制：'N 1.ca P P =2、计及效率的单台用电设备（如电动机）： η='N1.ca P P 二、 用电设备组的计算负荷2.ca P将工艺性质相同的、且需要系数相近的用电设备合并成组∑⋅='2Nd ca P K P （kW ） ϕtg P Q ca ca ⋅=2.2.（kvar ）22.22.2.ca ca ca Q P S +=（KV 〃A ）d K =1LKw η∑⋅⋅≤⋅注：选取d K 一定要与∑⋅'N P 的计算范围相对应三、 车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷（3.ca P ）∑⋅=2.ca p 3ca P K P （kW ） ∑-=32.3.c ca Q ca Q Q K Q （kvar ）3c Q ：变电所低压母线上静电电容器组容量23.23.3.ca ca ca Q P S +=（kv 〃A ）注：d K 的选取⎩⎨⎧大值；反之，取较小值设备使用较高时，取较较大值的取较小值；反之，取台数较多时，Kd四、 车间变电所变压器高压侧的计算负荷（4.ca P ） 2T 3ca 4ca P P P ∆+=（kW ） 23.4.T ca ca Q Q Q ∆+=（kvar ）24.24.4.ca ca ca Q P S +=（kV 〃A ）但因车间变的容量未定，故近似计算：3ca 2T S %2P ⋅=∆（kW ）五、车间变电所高压母线上的计算负荷（5.ca P ） ∑=4.ca 5ca P P （Kw ） ∑=4.5.ca ca Q Q （Kvar ）25ca 25ca 5.ca Q P S +=（KVA ）六、 总降压变电所出线上的计算负荷（6.ca P ）5.ca 6ca P P ≈（Kw ） 5.6.ca ca Q Q ≈（Kvar ）5.6.ca ca S S ≈（KVA ）七、 总降压变电所变压器低压侧母线上的计算负荷（7.ca P ）∑⋅=6.ca p 7ca P K P （Kw ） ∑-=76.7.c ca Q ca Q Q K Q （Kvar ）27.27.7.ca ca ca Q P S +=（MVA ）八、全厂总计算负荷（8.ca P ）1T 7ca 8ca P P P ∆+= 1T 7ca 8ca Q Q Q ∆+=28.28.8.ca ca ca Q P S +=此外： 8.8.8cos ca ca SP =ϕ， ∑='8.Nca aca P P K 注： 8.ca P 即为用户申请电量；8cos ϕ可提供给高压线路作电气计算之用，以判断是否进行无功补偿，此外，运用需要系数法计算负荷时要注意以下两点：1）K是针对负荷群的，对单台设备来说不存在a Kd2）查表时，K的选取一定要与负荷群的划分范围相对应。

d各种确定计算负荷的方法1.需要系数法缺点：将K看作与设备台数多少及设备容量悬殊情况无关的固定值，d这是不严格的；适用于求取全厂或大型车间变电所的计算负荷。

2、二项式系数法（结果偏大）考虑设备台数和大容量用电设备的影响；多用于机械加工、热处理车间中设备少容量差别大的配电箱及车间干线。

3、利用系数法（结果接近实际但计算复杂）以概率论为理论基础求得用电设备在工作时的功率迭加曲线。

通过利用系数、平均利用系数、有效利用台数、最大系数等来计算。

§6-4 工业企业供配电系统功率因数的提高 Improvement of power-factor of industrial enterprise一、提高功率因数的意义 the meaning of the power-factor improvement有功需求量保持不变的情况下，用电设备功率因数降低，将有以下不良后果：1、 增加输电网的有功损耗和电能损耗。

2、 使线路上电压损耗增大，使负荷端电压下降，甚至影响用电设备正常运行。

3、 不能充分利用发电设备和变电设备的容量综上所述，应设法提高相关部分的功率因数，以充分利用发电部分和变输电部分的设备容量，提高其输电能力；减小导线截面，以节约有色金属，减少电网中功率损耗和电能损耗，降低电网电压损失、电压波动。

二、 几种功率因数的计算 calculation of several power-factor 1. 瞬时功率因数根据功率因数表直接读出；或根据同一时刻的功率表、电压表和电流表的读数计算得来。