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1、工厂供电第二章电力负荷及其计算第1页，此课件共32页哦2023/1/111洁明过滤系统第一节第一节 电力负荷与负荷曲线的有关概念电力负荷与负荷曲线的有关概念一、电力负荷的分级及供电要求负荷分级负荷分级负荷性质负荷性质供电要求供电要求一级负荷一级负荷 二级负荷二级负荷 三级负荷三级负荷 中断供电将中断供电将造成人身伤亡时；造成人身伤亡时；在政治经济上造成重大损失时；在政治经济上造成重大损失时；影响有重大政治、经济意义的用电单影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作位的正常工作。特别重要的负荷特别重要的负荷指指当中断供电将当中断供电将发生中毒爆炸和火灾等情况负荷；发生中毒爆炸和火灾等情况负荷；
2、特别重要场所的不允许中断供电的负荷。特别重要场所的不允许中断供电的负荷。中断供电将中断供电将在政治上、经济上造成较大损失时在政治上、经济上造成较大损失时影影响重要用电单位的正常工作响重要用电单位的正常工作。应由应由两个独立电源两个独立电源供电供电：来自两个发电厂来自两个发电厂来自两个地区变电所来自两个地区变电所11路市电自备发电机路市电自备发电机还应增设还应增设应急电源应急电源：自备发电机组自备发电机组 独立于正常电源的专用馈电线独立于正常电源的专用馈电线路路不间断供电装置不间断供电装置UPSUPS（EPS)EPS)蓄电池及干电池蓄电池及干电池宜由宜由两回路电源两回路电源供电。供电。在负荷较小
3、或地区供电条件困难在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回时，可由一回6kV6kV及以上专用的线及以上专用的线路供电。路供电。对供电方式无特殊要求对供电方式无特殊要求 不属于一、二级负荷者不属于一、二级负荷者第2页，此课件共32页哦二、二、用电设备工作制用电设备工作制 1.连续工作制连续工作制 指指工工作作时时间间内内能能达达到到稳稳定温升的用电设备。定温升的用电设备。该类设备不允许过载运行该类设备不允许过载运行（只允许短时过载）。（只允许短时过载）。(一一)用电设备工作制用电设备工作制 载流导体温升曲线载流导体温升曲线n为发热时间为发热时间常数，常数，mm2 以上以上导导体体min min
4、即载流导体经分钟后达到稳定温升即载流导体经分钟后达到稳定温升第3页，此课件共32页哦续上页续上页 3.3.断续周期工作制断续周期工作制 指指有有规规律律性性的的，时时而而工工作作、时时而而停停歇歇的的用用电电设设备备。工工作作时时间间内内也也达不到稳定温升，允许过载运行。达不到稳定温升，允许过载运行。工作时间工作时间停歇时间停歇时间 指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间内达不到稳指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间内达不到稳定温升。允许过载运行。定温升。允许过载运行。断续周期工作制设备容量断续周期工作制设备容量P与其负荷持续率与其负荷持续率密切相关，对供电系统密切相
5、关，对供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：用负荷持续率表征其工作特性用负荷持续率表征其工作特性 (二二)设备容量的计算设备容量的计算 连续工作制和短时工作制的设备容量连续工作制和短时工作制的设备容量Pe，就取所有设备（不含备用设就取所有设备（不含备用设备）的铭牌额定容量备）的铭牌额定容量PN之和。之和。2.短时工作制短时工作制第4页，此课件共32页哦续上页续上页规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率铭牌容量铭牌容量等效容量等效容量则得：则得：（1 1）电焊机组要求设备容量统一换算到）电焊机组要
6、求设备容量统一换算到 下下,则则 （2）吊吊车车电电动动机机组组 当当采采用用需需要要系系数数法法计计算算负负荷荷时时，要要求设备容量统一换算到求设备容量统一换算到 下下,则则 当采用利用系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到当采用利用系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到 下。下。第5页，此课件共32页哦三、负荷曲线及有关的物理量三、负荷曲线及有关的物理量负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。一班制工厂日一班制工厂日有功负荷曲线有功负荷曲线 绘制负荷曲线采用的时间间隔绘制负荷曲线采用的时间间隔t为为30min。求确定计算负荷的求确定计算负
7、荷的有关系数，一般是依据有关系数，一般是依据用电设备组最大负荷工用电设备组最大负荷工作班的负荷曲线。作班的负荷曲线。第6页，此课件共32页哦续上页续上页 从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷是基本相从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷，即当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷，即Pc=PmP30。年负荷曲线年负荷曲线 l 年最大负荷年最大负荷PmPm全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率。半小时的平均功率。第7页，此课件共32页哦续上页续上页 年年最最大大负负荷荷
8、利利用用小小时时数数Tmax是是假假设设电电力力负负荷荷按按年年最最大大负负荷荷Pm持持续续运运行行时时，在在此此时时间间内内电电力力负负荷荷所所耗耗用用的的电电能能恰恰与与电电力力负负荷荷全全年年实实际际耗耗用用的电能相同。的电能相同。l 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数2023/1/118第8页，此课件共32页哦续上页续上页l 年年平平均均负负荷荷Pav电电力力负负荷荷在在全全年年时时间间内内平平均均耗耗用用的的功功率率，即即全年时间内耗用的电能全年时间内耗用的电能 l负负荷荷曲曲线线填填充充系系数数，亦亦称称负负荷荷率率或负荷系数，即或负荷系数，即 第9页，此课件共32页哦第二第
9、二节节三相用三相用电设备组计电设备组计算算负负荷的确定荷的确定 一一、概概述述：电电力力设设备备、电电缆缆等等选选择择应应满满足足负负荷荷电电流流的的要要求求，负负荷荷电电流流是是通通过过负负荷荷统统计计计计算算求求出出的的，按按发发热热条条件件选选择择供供电电系系统统中中各各元元件件的负荷值，称为计算负荷的负荷值，称为计算负荷P PC C。又称半小时最大负荷又称半小时最大负荷P P3030二、按需要系数法确定计算负荷二、按需要系数法确定计算负荷 （一）（一）一组用电设备的计算负荷一组用电设备的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的
10、基本公式为 有功计算负荷有功计算负荷（kW）无功计算负荷无功计算负荷（kvar）视在计算负荷视在计算负荷（kVA）计算电流计算电流（A）第10页，此课件共32页哦 解此机床组电动机的总容量为解此机床组电动机的总容量为 例例2-1已已知知某某机机修修车车间间的的金金属属切切削削机机床床组组，拥拥有有电电压压380V的的三三相相电电动动机机22kW2台台，7.5kW6台台，4kW12台台，1.5kW6台台。试试用用需需要要系系数数法确定其计算负荷法确定其计算负荷PC、QC、SC和和IC。查查附附录录表表1“小小批批生生产产的的金金属属冷冷加加工工机机床床电电动动机机”项项得得Kd0.2、cos 0
11、.5、tan1.73。因此可得因此可得 Pe 22 kW27.5 kW64kW121.5kW6Pc=KdPe0.2146kW=29.2kW=146 kW第11页，此课件共32页哦 在确定低压干线上或低压在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数负荷计入一个同时系数K。续上页续上页注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷 或计算电流之和乘以或计算电流之和乘以K来计算。来计算。(二二)多组三相用电设备计算负荷的确定多组三相用
12、电设备计算负荷的确定Pc,QcSc,IcPc1,Qc1Pc2,Qc2Pci,Qci第12页，此课件共32页哦 例例2-2 某某380V线线路路上上，接接有有水水泵泵电电动动机机（15kW以以下下）30台台共共205kW，另另有有通通风风机机25台台共共45kW，电电焊焊机机3台台共共10.5kW（=65%）。试确定线路上总的计算负荷。试确定线路上总的计算负荷。例例2-2 解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷Q c1 Pc1 tan 164kW0.75=123kvar 1水水泵泵电电动动机机组组查查附附录录表表1得得Kd=0.70.8(取取0.8），cos0.8，tan0.7
13、5，因此因此 2.通通风风机机组组查查附附录录表表1得得Kd=0.70.8（取取0.8），cos=0.8,tan=0.75,因此因此 P c2=0.845kW=36kW Q c2=36kW0.75=27kvarPc1=Kd1Pe10.8205kW=164kW第13页，此课件共32页哦续上页续上页 3.电焊机组查附录表电焊机组查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。P c3=0.358.46kW=2.96kW Pc0.95(164362.96)kW=192.81kW Qc0.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0.
14、95，Kq0.97）为为 Sc=246.26kVAIc=246.26kVA/(0.38kV)=374.2A Q c3=2.96kW2.68=7.94kvar 在在100%下的设备容量：下的设备容量：Pe=10.5 =8.46kW。第14页，此课件共32页哦三、按二项式法确定计算负荷1.1.二项式法的基本公式：二项式法的基本公式：其中其中:bPe 为二项式第一项,表示设备组的平均负荷,Pe是用电设备组设备总容量,计算方法与需要系数相同;cPx为第二项，表示设备组中x台容量最大设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px 是x台最大容量的设备总容量。b,c为二项式系数。2.2.利用下列公式求出总计算负荷
15、：利用下列公式求出总计算负荷：第15页，此课件共32页哦第三节第三节 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 如如果果单单相相设设备备容容量量超超过过三三相相设设备备容容量量15%时时，则则应应将将单单相相设设备备容容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。1.接于相电压的单相设备容量换算接于相电压的单相设备容量换算 2.接于接于同一同一线电压线电压的的单单相相设备设备容量容量换换算算 3.单单相相设备设备接于接于不同不同线电压时线电压时的的负负荷荷计计算算 应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量；应将接于线电压的单
16、相设备容量换算为接于相电压的设备容量；分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷；分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷；总的等效三相计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的总的等效三相计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的3 3倍。倍。4.单单相相设备设备分分别别接于接于线电压线电压和相和相电压时电压时的的负负荷荷计计算算 第16页，此课件共32页哦p3ABCp3p3p3p2-p3p1-p3p1p2p3p3p3p2-p3p2-p3p1-p23p33(p2-p3)(p1-p2)AAAAABBBBBCCCCC第17页，此课件共32页哦一、工厂供电系统的功率损耗一、工厂供电系
17、统的功率损耗 第四节第四节 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗工厂供电系统的功率损耗和电能损耗在在确确定定各各用用电电设设备备组组的的计计算算负负荷荷后后，如如果果要要确确定定车车间间或或工工厂厂的的计计算算负负荷荷，就就需需要要逐逐级级记记入入有有关关线线路路和和变变压压器器的的功率损耗，如图所示。功率损耗，如图所示。第18页，此课件共32页哦（一）电力线路的功率损耗（一）电力线路的功率损耗 有功损耗（有功损耗（kW）无功损耗（无功损耗（kvar）（二）电力变压器的功率损耗（二）电力变压器的功率损耗 有功损耗有功损耗X=x0l R=r0l 无功损耗无功损耗简化公式：简化公式：PT0.015Sc
18、；QT0.06Sc。变压器的负荷系数变压器的负荷系数2023/1/1119第19页，此课件共32页哦二、工厂供电系统的电能损耗二、工厂供电系统的电能损耗 （一）线路的电能损耗（一）线路的电能损耗 为为年最大年最大负负荷荷损损耗小耗小时时，Tmax为为年最大年最大负负荷利用小荷利用小时时。（二）变压器的电能损耗（二）变压器的电能损耗（1）变压器铁损引起的电能损耗）变压器铁损引起的电能损耗（2）变压器铜损引起的电能损耗）变压器铜损引起的电能损耗变压器全年的电能损耗变压器全年的电能损耗2023/1/1120第20页，此课件共32页哦第五节第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量工厂的计算负荷和年电能消耗
19、量一、工厂计算负荷的确定一、工厂计算负荷的确定工厂计算负荷是选择工厂电源进线及其一、二次设备的基本依据，工厂计算负荷是选择工厂电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是计算工厂功率因数和工厂需电的基本依据。确定工厂计算负荷也是计算工厂功率因数和工厂需电的基本依据。确定工厂计算负荷分主要方法有：分主要方法有：（一）按需要系数法确定工厂计算负荷（一）按需要系数法确定工厂计算负荷 将全厂用电设备的总容量将全厂用电设备的总容量Pe乘上一个需要系数乘上一个需要系数Kd，即得全厂的有，即得全厂的有功计算负荷。即功计算负荷。即 （二）按年产量估算工厂的计算负荷（二）按年产量估算工厂的计算负荷 将工厂的年产量将
20、工厂的年产量A乘上单位产品的耗电量乘上单位产品的耗电量a,可得到工厂全年耗电量可得到工厂全年耗电量第21页，此课件共32页哦如下图，变电所低压母线的视在计算负荷如下图，变电所低压母线的视在计算负荷为为 变变电电所所高高压压侧侧计计算算负负荷荷为为低低压压母母线线的的计计算算负负荷荷加加上上变变压压器器的的损损耗耗，即即Pc.1=Pc.2+PT；Qc.1=Qc.2+QT 一般采用逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。一般采用逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。各各级级计计算算点点的的选选取取，一一般般为为各各级级配配电电箱箱（屏屏）的的出出线线和和进进线线、变变电所低压出线、变压器
21、低压母线、高压进线等处。电所低压出线、变压器低压母线、高压进线等处。（三）按逐级计算法确定工厂的计算负荷（三）按逐级计算法确定工厂的计算负荷第22页，此课件共32页哦 例例2-4 2-4 某工厂有一个某工厂有一个35/10kV总降压变电所，分别供电给总降压变电所，分别供电给14车间变电所及车间变电所及4台冷却水泵用的高压电动机台冷却水泵用的高压电动机（PN4300kW、Kd0.8、cos0.8），10kV母线上接有母线上接有2700kvar无功补偿电容器组。已知无功补偿电容器组。已知14车间变电所车间变电所10kV侧计算负荷分别为：侧计算负荷分别为：1为为1430 kWj1230kvar；2为
22、为1350 kWj1200kvar；3为为1260 kWj1030kvar；4为为960 kWj750kvar。试计算该总降压变电所试计算该总降压变电所35kV侧计算负荷及功率因数大小侧计算负荷及功率因数大小（取（取K=0.9）。）。例例2-42-4解：（解：（1）求）求10kV母线计算负荷母线计算负荷 1车间变电所车间变电所 Pc11430 kW，Qc11230kvar2车间变电所车间变电所 Pc21350 kW，Qc21200kvar3车间变电所车间变电所 Pc31260 kW，Qc31030kvar4车间变电所车间变电所 Pc4960 kW，Qc4750kvar高压电动机组高压电动机组
23、Pc5Kd PN=0.84300kW960 kW Qc5Pc5tan=9600.75720 kvar 10kV母线计算负荷母线计算负荷 =0.9（1430+1350+1260+960+960）5364 kW第23页，此课件共32页哦（2）求）求35kV侧计算负荷侧计算负荷 变压器损耗变压器损耗 PT0.015Sc 0.015563884.57 kW QT0.06Sc 0.065638338.28 kvar0.9(1230+1200+1030+750+720)27001737 kvar35kV侧计算负荷侧计算负荷 Pc.1=Pc.2+PT5364+84.575448.57kW Qc.1=Qc.2
24、+QT1737+338.282075.28 kvar 第24页，此课件共32页哦二、工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的计算负荷二、工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的计算负荷（一）、工厂的（一）、工厂的功率因数功率因数 （1）瞬时功率因数瞬时功率因数 监测负荷用。监测负荷用。（2）平均功率因数平均功率因数 调整电费用。调整电费用。（3）最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 确定需要无功补偿容量用。确定需要无功补偿容量用。第25页，此课件共32页哦（二）无功功率补偿（二）无功功率补偿 QN.C=QcQc Pc(tan-tan)QN.C 稳稳态态无无功功功功率率补补偿偿设设备备，主主要要有有同同
25、步步补偿机和并联电容器。补偿机和并联电容器。（三）无功补偿装置的选择（三）无功补偿装置的选择 低低压压并并联联电电容容器器装装置置根根据据负负荷荷变变化化相相应应自自动动循循环环投投切切的的电电容容器器组组数数，在在无无功功补补偿偿容容量量QN.C确确定定后后可可根根据据选选定定的的单单组组容容量量qNC来选择：来选择：动动态态无无功功功功率率补补偿偿设设备备（SVC）用用于于急急剧剧变变动动的的冲冲击击负负荷荷如如炼炼钢钢电电弧炉、轧钢机等的无功补偿。弧炉、轧钢机等的无功补偿。第26页，此课件共32页哦（四）无功补偿装置的装设位置（四）无功补偿装置的装设位置 在用户供电系统中，有三种方式：高
26、压集中补偿、低压集中补偿在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地补偿（个别补偿）。和分散就地补偿（个别补偿）。第27页，此课件共32页哦 例例23 某用户某用户10kV变电所低压计算负荷为变电所低压计算负荷为800kW580kvar。若欲若欲使低压侧功率因数达到使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。例例2-32-3解：（解：（1 1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数）求补偿前的视在计算负荷及功率因数
27、（2 2）确定无功补偿容量）确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)238.4kvar第28页，此课件共32页哦续上页续上页（3 3）选择电容器组数及每组容量）选择电容器组数及每组容量初初选选BSMJ0.4-20-3型型自自愈愈式式并并联联电电容容器器，每每组组容容量量qN.C=20kvar。取取12组组补偿后的视在计算负荷补偿后的视在计算负荷 减少减少118.8kVA。第29页，此课件共32页哦三三 工厂年电能消耗量的计算工厂年电能消耗量的计算年有功电能消耗量年有功电能消耗量(kWh)Wp=PcTa 年平均有功负荷系数年平均有功负荷系数 取取0.70
28、.75年无功电能消耗量年无功电能消耗量(kvarh)Wq=QcTa 年无功平均负荷系数年无功平均负荷系数 取取0.760.82 Ta为年实际工作小时数为年实际工作小时数第30页，此课件共32页哦第六节第六节 尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算 尖尖峰峰电电流流是是指指只只持持续续12s的的短短时时最最大大负负荷荷电电流流，它它用用来来计计算算电电压压波波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。单台用电设备（如电动机）的尖峰电流单台用电设备（如电动机）的尖峰电流Ipk，就是其起动电流就是其起动电流Ist，即即 接接有有多多台台用用电电设设备备
29、的的线线路路，只只考考虑虑一一台台设设备备起起动动时时的的尖尖峰峰电电流，按下列公式计算流，按下列公式计算 式式中中，Ist.max为为起起动动电电流流最最大大的的一一台台设设备备的的起起动动电电流流；Ic(n-1)为为除除起起动设备以外的线路计算电流。动设备以外的线路计算电流。IpkIstkstIN.M 第31页，此课件共32页哦本章小结本章小结 本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。本章首先简介了负荷计算的有关基本知识本章首先简介了负荷计算的有关基本知识;然后着重讲述了用电设备组计算负荷的确然后着重讲述了用电设备组计算负荷的确定方法，介绍线
30、路尖峰电流的计算定方法，介绍线路尖峰电流的计算;接着讲述了供电系统无功补偿、总计算负荷的确定。接着讲述了供电系统无功补偿、总计算负荷的确定。本章重点：本章重点：三相用电设备组计算负荷的确定方法、无功功率补偿容量的确定三相用电设备组计算负荷的确定方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。本章难点：本章难点：需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷。需要系数法确定三相用电设备组的计算负荷。教学基本要求：教学基本要求：了解单相用电设备组计算负荷的确定方法；理解用电设备工作制、确了解单相用电设备组计算负荷的确定方法；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；定计算负荷的系数；掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、无功功率补偿容量的确定与掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。第32页，此课件共32页哦