电力系统分析第2章

图2.3 年最大负荷曲线
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
图2.1 日有功负荷曲线
a）折线图 b）梯形图
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
✓全年时间负荷曲线（图2.2 ）：或称年负荷持续曲线。
图2.2 全年时间负荷曲线的绘制 a）夏季典型日负荷曲线 b）冬季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
Q30 P30 tan
S30
P320
Q320
I30 S30
3U
N
式中，b、c为二项式系数，可查附录表1； cPx 为由x台容量
最大用电设备投入运行时增加的附加负荷（kW）； bPe 为
该用电设备组的平均负荷（kW）。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2020年9月28日星期一12时10分9秒
Pe 7.5kW 3 4kW 8 3kW 17 1.5kW 10 120.5kW
查附录表1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得
Kd 0.16 ~ 0.2（取0.16）， cos 0.5, tan 1.73。
因此可求得
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
2．平均负荷与负荷系数
➢平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即
Pav
Wt t
年平均负荷为（图2.5）:
✓ 荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%）， 其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；
✓ 高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率 的1.1倍。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
二、按二项式系数法确定计算负荷
1．对同一工作制的单组用电设备
P30 cPx bPe
对低压母线，分如下两种情况：
（1）由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取
Kp 0.80 ~ 0.90
Kq 0.85 ~ 0.95
（2）由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取
2020年9月28日星期一12时10分9秒
Kp 0.90 ~ 0.95
Kq 0.90 ~ 0.97
电气工程基础2010
2．短时运行工作制（短时工作制）：这类工作制的设备在 恒定负荷下运动的时间短（短于达到热平衡所需的时间）， 而停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温 度）。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
二、用电设备的工作制
3．断续周期工作制（反复短时工作制）：这类工作制的设 备周期性地时而工作，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 。
折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
Q I 2Rt，当R、Q一定时，I 1 t
而P I，同一周期的 t，因此P 1
∴
Pe PN
N
Pe
N
PN
✓ 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容 量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
2．对不同工作制的多组用电设备
P30 (cPx )max （bPe）
Q30 (cPx )max tan max (bPe tan ）
S30 P32来自百度文库 Q320
I30 S30 3U N
式中， （cPx）max 为各用电设备组附加负荷 cPx 中的最大
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
一、电力负荷的分级及供电要求
1．一级负荷：中断供电将可能造成人身伤亡；或造成重大设 备损坏，重大产品报废，产生重大的经济损失；或在政治造 成重大影响。
✓供电方式:由两个独立电源供电。
2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报 废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
2．单台用电设备的计算负荷
➢对长期连续工作的单台用电设备：P30 Pe
➢对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：P30 Pe
3．用电设备组的计算负荷
P30 Kd
Pe
Q30 P30 tan
S30
P320
Q320
I30 S30
3U
N
式中，P30 、 Q30、 S30的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需 要系数，查附录表1。
电气工程基础2010
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2020年9月28日星期一12时10分9秒
用Pc（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示达。到稳定温升值
➢通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的 “最大负 荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据， 因此
Pc Pmax P30
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.2 计算负荷的意义
➢常用的几个系数
2．多组用电设备的计算负荷 当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，此时应计入一个同时系数。
P30 K p
P30.i
Q30 Kq Q30.i
S30 P320 Q320
I30 S30 3U N
对车间干线，取
Kp 0.85 ~ 0.95
Kq 0.90 ~ 0.97
➢暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百
分比值，即
t 100% t 100%
T
t t0
吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种
电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
一、概述
求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。
二、按需要系数确定计算负荷 P30 Kd Pe
1．设备容量Pe的确定
➢对长期工作制和短时工作制的用电设备： Pe PN
➢对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。
✓供电方式:由双回路供电。
3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 ✓供电方式:对供电电源无特殊要求。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
二、用电设备的工作制
1．连续运行工作制（长期工作制）：这类工作制的设备在长 期连续负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状 态。
值； （bPe） 为各用电设备组平均负荷的总和；tanma为x 与
（cPx）max 对应的功率因数角的正切值；tan 为各用电设备组
对应的功率因数的正切值。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
[例2.3] 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kW3 台，4kW8台，3kW17台，1.5kW10台。试用二项式法求其计算负荷。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
➢需要系数Kd的意义 ✓ 各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考
虑一个同时使用系数 K;
✓ 各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此
Pe PN
N 25
2PN
N
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
✓ 电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时 的额定功率（kW），即
Pe PN
N 100
PN
N SN cosN
N
➢照明设备的设备容量：
✓ 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；
1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部 用电设备额定功率PN 之比值，即
Kd
Pmax PN
P30 PN
P30
KKL
eWL
Pe
2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电
设备额定功率PN 之比值，即
Ku
Pav PN
3．二项式系数b、c。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
三、负荷曲线
1．负荷曲线的分类 ➢按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线 ➢按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线
2．负荷曲线的绘制 ➢日负荷曲线（图2.1） ：逐点描绘法、梯形曲线法 ➢年负荷曲线：
✓年最大负荷曲线（图2.3 ）： 或称运行年负荷曲线。
2020年9月28日星期一12时10分9秒
Pav
Wa 8760
➢负荷系数 KL：平均负荷与最大
负荷的比值，即
KL
Pav Pmax
图2.5 年平均负荷
2可020见年，9月KL2越8日大星，期负一荷12时曲1线0分越9平秒 坦，负荷波动越小。
电气工程基础2010
2.2 计算负荷的意义
一般中小截面导体的发热时间常数τ
➢计算负荷： 通过负荷的统计为稳定计10m温算in升以求的上出时，间的而大、导约体用为通3以τ过～按电4τ流，发达即热到载条件选 择导体和电气设备的一个假想流导的体持大续约经负半荷小值时，（3称0m为in）计后算可负荷，
应考虑一个负荷系数 K;L
✓ 各用电设备的平均效率 e ;
✓ 线路的供电效率 W。L
因此，用电设备组的计算负荷为:
P30
KKL
eW L
Pe Kd
Pe
2020年9月28日星期一12时10分9秒
K
d
KKL
eW L
电气工程基础2010
[例2.1] 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电 动机7.5kW3台，4kW8台，3kW17台，1.5kW10台。试用需要系数 法求其计算负荷。 解：此机床组电动机的总容量为
电力工程基础
第二章 电力负荷计算
南京理工大学动力工程学院
电气工程基础2010
第二章 电力负荷计算
2.1 电力负荷与负荷曲线 2.2 计算负荷的意义 2.3 确定计算负荷的方法 2.4 尖峰电流的计算 2.5 无功功率补偿
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义： ➢一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、 动力负荷、照明负荷等。 ➢另一种是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负 荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载） 等。 ➢电力负荷的具体含义视具体情况而定。
有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷
计算电流
P30 0.16120.5=19.28kW
Q30 19.281.73=33.35kvar
S30
19.28 0.5
=38.56kVA
38.56
I30
=58.59A 3 0.38
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.3 确定计算负荷的方法
取夏季为200天，冬季为165天，则图中功率P1所占时间为：
T1 (t1 t1) 200 T2 200t2 165t2
2020年9月28日星期一12时10分9秒
电气工程基础2010
2.1 电力负荷与负荷曲线
四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
➢年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
功率，即
Pmax P30
➢年最大负荷利用小时数Tmax： 在此时间内，用户以年最大负荷
持续运行所消耗的电能恰好等于
全年实际消耗的电能，如图2.4所
示。
Tmax
Wa Pmax
8760
pdt
0
Pmax
图2.4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
2可020见年：9月年2负8日荷星曲期线一越12平时1坦0分，9T秒max越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。