电力负荷计算,电力负荷计算的主要目的,是为下列选择提供科学的依据： 正确选择各级变电所的 变压器容量 正确选择各种电气设备的型号、规格 正确选择供电网络所用导线 某企业供电系统如下图：必须计算下列各部分的电力负荷。,1计算流过总降压变电 站的变压器和车 间变压器的负荷电流及视在功率，作 为选择这两级变压器容量的依据。 2计算流过变电站主要电器设备（如断 路器、 隔离开关、母线、 熔断器） 的负荷电流作为选择这些设备的依 据。 3计算流过各条线路（电源进线和 高、低压配电线路）的负荷电流， 作为选择这些导线和电缆截面的依 据。,电力负荷计算的主要目的,问题：怎样确定该车间的负荷电流？ 电渣车间低压电力线路如左图所示。 一回路电压为380V低压线 路为10台额定容量为10KW 电动机供电。 已知每台电机参数： 求：干线电流 I 的大小 方法一：简单的求和计算 I=1020.4204A （实际输入有功功率）P=10 =10 11.36=113.6KW,电力负荷计算的主要目的,根据实际经验，实际的干线负荷（电流，功率）比此计算值小，分析表明： 第一：这些设备可能不会同时运行； 第二：这些电动机不可能都同时满载运行； 第三：额定容量相同，但性质不同的用电设备，其运行特征各不相同，实际负荷大小也各不相同。 因此，不能采用此种方法的负荷值选择设备与电缆，否则将增加投资。 方法二：本节所讲的方法计算负荷法 讨论电力负荷的计算方法之前，有必要先介绍一下有关电力负荷的一些基本概念。,电力负荷计算的主要目的,负荷曲线,分类： 按负荷的功率性质:可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。 按取用的时间区间:可分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线是表示一昼夜24小时内负荷变化的曲线，而年负荷曲线则表示一年中的负荷变化情况。 按负荷的范围:可分为工厂（企业）、车间或某类用电设备的负荷曲线。,电力负荷通常是指用电设备或用电单位，即电能用户,也可以指用电设备或用电单位所消耗电能的功率或电流值的大小。,负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用 电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷，横坐 标表示对应的时间。,. 意义： 可以直观地了解负荷变动的情况。通过对负荷曲线的综合分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并可从中获得一些对设计和运行有用的资料。 对运行人员来说，可合理地、有计划地安排用户、车间、班次或大容量设备的用电时间，降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“削峰填谷”的办法可使负荷曲线比较平坦，从而达到节电效果。 分析各类型电力用户的负荷曲线，可以发现同一类型工厂、车间或用电设备组的负荷曲线均具有大致相似的形状。因此，在进行新建工程的电气设计时，可以从已有同类电力用户负荷曲线获得的有关参数为依据，进行负荷计算。,负荷曲线,1.日负荷曲线,负荷曲线可测量运行中用电设备的负荷值来绘制。电力用户有功日负荷曲线可根据有功功率表每隔半小时的读数而绘成。 如图21所示，是一班制工厂的日有功负荷曲线，其中图2a是逐点描绘的负荷曲线，图2b是阶梯形的负荷曲线。为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便确定“半小时最大负荷”。,图21日有功负荷曲线 a) 逐点描绘的负荷曲线 b) 阶梯形的负荷曲线,2.年负荷曲线, 年负荷曲线：根据一年中典型夏、冬日负荷曲线绘制。负荷从大到小依次排列，反映全年负荷变动与负荷持续时间的关系，称年负荷曲线。 在我国北方，可近似地认为夏日152天，冬日213天； 在我国南方，则可近似地认为夏日200天，冬日165天。,a)夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线 c)年负荷持续时间曲线,如绘制南方某厂的年负荷曲线: P1在年负荷曲线上所占的时间T1=200(t1t1)， P2在年负荷曲线上所占的时间T2=200t2165t2，其余类推。,2.年负荷曲线, 年每日最大负荷曲线： 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。 主要用于对拥有多台电力变压器的用户变电所进行经济运行分析。,图23 年每日最大负荷曲线,二、与负荷曲线和负荷计算有关的几个物理量,(一)年平均负荷、年最大负荷和年最大负荷利用小时,(21),1年平均负荷Pav（ Qav、Sav、Iav ） 定义：年负荷持续时间曲线的平均值为年平均负荷Pav。即： 年平均负荷Pav运行8760小时所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa：,图24年最大负荷和年最大负荷利用小时,2年最大负荷Pmax （ Pmax、Qmax、Smax及Imax ）,定义：年负荷时间曲线最大值为年最大负荷Pmax。 年最大负荷是全年中负荷最大的工作班（一年中至少出现过23次的工作班的最大负荷)内消耗电能最大的半小时的平均功率。因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。,图24年最大负荷和年最大负荷利用小时,3年最大负荷利用小时Tmax,年最大负荷利用小时又称年最大负荷使用时间Tmax，是一个假想时间，此时间内，电力负荷年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 如图24所示：Pmax延伸到Tmax的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能Wa。即,年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与电能用户的生产运行性质有明显的关系。例如: 一班制生产运行，Tmax18003000h； 两班制生产运行，Tmax35004800h； 三班制生产运行，Tmax50007000h。,假想时间,(二)需要系数,需要系数Kd是负荷计算中一个重要参数。需要系数定义为年最大负荷与设备容量总和的比值。即,(三)负荷系数 又称负荷率，它是用电负荷的平均值与其最大值的比值，即,对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。 从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量对电力用户不平坦的负荷曲线进行“削峰填谷”，以提高负荷系数。,有功负荷系数,无功负荷系数,负荷率,各种电机拖动的机械： 空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以及提升机、吊车、起重机等,工业电炉：电弧炉、电阻炉、感应炉等,电解设备：电解槽等,电焊设备：交流电焊机、直流电焊机等,工业照明,用电设备的工作制与设备容量,用电设备的工作制与设备容量,一、用电设备按工作制分类及其工作特征 用电设备按其工作制可分为长期连续工作制、短时工作制和反复短时工作制等三类。 (1) 长期连续工作制 工作特点： 在规定的环境温度下长期连续运行达到热平衡状态，设备任何部分产生的温度和温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定； 典型负荷： 如通风机、水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等。,用电设备的工作制与设备容量,一、用电设备按工作制分类及其工作特征 用电设备按其工作制可分为长期连续工作制、短时工作制和反复短时工作制等三类。 (2) 短时工作制 工作特点： 其运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备来不及发热到稳定温度就开始冷却，其发热足以在停歇时间内冷却到周围介质的温度； 典型负荷： 如机床上的某些辅助电动机(如进给电动机)，又如控制闸门用的电动机等。这类设备的数量不多。,(3) 断续周期工作制（反复短时工作制 ）,工作特点： 时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡。 典型负荷： 电焊机和吊车、电梯电动机等。 特征参数： 负荷持续率又称暂载率、接电率，定义为一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比，用表示，即,式中： T-工作周期； tg-工作周期内的工作时间； tx-工作周期内的停歇时间。 吊车电动机的值有15、25、40及60四种； 电焊机设备的值有50、65、75及100四种。,暂载率,因此，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。 （1）长期连续运行工作制设备的设备容量就是设备铭牌上的额定容量。 （2）短时运行工作制设备其设备容量也按铭牌额定容量计算。 （3）反复短时工作制设备的设备容量，一般是对应于某一统一（标准）持续率下的值。见如下介绍：,二、用电设备设备容量Pe的确定,一般每台用电设备的铭牌上都标有额定容量（有功功率或视在功率），但各用电设备工作条件不同，有的是长期工作制，有的反复短时工作制。 同一设备所规定的额定容量，在不同的负荷持续率下工作时，其输出功 率也是不同的。,这些铭牌上规定的额定有功就不能直接相加来作为用户的电力负荷，而必须首先换算成同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定容量”称为设备容量，用Pe表示。,1) 电梯及吊车电动机 当采用需用系数法、二项式法求计算负荷时，应统一换算到=25%时的设备容量，其换算关系为：,2) 电焊机及电焊变压器 电焊机及电焊变压器的设备容量应统一换算到=100%时的设备容量，其换算关系为：,铭牌额定持续率为N时的额定功率,额定持续率为N时的额定功率,在SN时的额定功率因数,二、用电设备的设备容量Pe确定,3) 照明设备 不用镇流器的照明设备(如白炽灯、碘钨灯)的容量指灯头的额定功 率，即 用镇流器的照明设备(如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯)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：,二、用电设备设备容量的确定,三、用电设备组设备容量的确定,用电设备组的设备容量不能简单地直接相加： 1. 先换算成同一工作制下的设备容量，然后才能相加； 2. 对同一工作制而具有不同持续率的设备，其设备容量也要按规定的持续率进行统一换算。 长期工作制和短时工作制用电设备组的总设备容量Pe等于各用电设备铭牌上额定容量之和。 反复短时工作制用电设备组的总设备容量，应是换算到规定的统一持续率下的设备容量之和。,用电设备，当统计设备的安装容量时， 不能将其铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质（工作制及加工特点）将用电设备进行分组。,（kW）,例题21 某小批量生产车间采用380V线路供电，车间有380V电焊机3台， 每台容量为20kV.A , , 试计算设备容量。,例题,例题22某车间有一台吊车电动机， 时的铭牌额定容量PN为18kW, ,UN=380V。试计算设备容量。 解：,（kW）,解：由于电焊机属于反复短时工作制设备，应将设备容量统一换算到 时的容量，所以3台电焊机的设备容量为,计算负荷的意义及计算目的,一、计算负荷的概念 根据用电设备的安装容量，采用一定的计算方法得出的负荷，称为计算负荷。计算负荷是一个假想负荷，其热效应和实际负荷产生的热效应相等。 如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。,导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(34)，为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体，其10min，因此,载流导体大约经过30min(即半小时)后可达到稳定的发热温度。,第二节 计算负荷的意义及计算目的,一、计算负荷的概念 对于时间很短的尖峰负荷,未等到导体升高到其稳定的最高发热温度之前，这个尖峰电流就已经消失了。 可以看出，只有持续时间在半小时以上的负荷，才有可能达到导体的稳定发热温度。计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30(亦即年最大负荷Pmax)是基本相当的。所以把根据半小时平均负荷绘制的负荷曲线中的最大值（半小时最大负荷P30）称为计算负