工厂供电(刘介才第五版)第三章

• 一、概述 • 供电系统中，各元件的选择除了满足电压 和频率的要求外，还需要满足负荷电流的 要求 • 通过负荷的统计计算求出、按照发热条件 选择供电系统中各个元件的负荷值，称为 计算负荷
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 一般认为计算负荷就是半小时最大负荷 P30 ，即有功计算负荷 • 无功计算负荷用Q30表示 • 视在计算负荷用S30表示 • 视在计算电流用I30表示
• 年最大利用小时为： • Tmax = Wa / Pmax • 其中Wa为年实际消耗 电能量 • 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，与 工厂的生产班制有关
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 4. 平均负荷Pav • 负荷在一定时间t内平 均消耗的电能Wt • 即Pav=Wt/t • 如图3-5 • 年平均负荷Pav=Wa/t • 其中Wa为阴影部分， 且与矩形面积相等
• （2）车间干线计算负荷，取
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• • • • •
总有功计算负荷为： 总无功计算负荷为： 总视在计算负荷为： 总计算电流为： 注意：各组设备的功率因数不一定相同， 在确定总视在计算负荷和计算电流时不能 简单取和
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• 一、工厂计算负荷的确定 • 工厂电源进线及主要电气设备的选择是依 据工厂计算负荷，同时计算负荷也是计算 工厂的功率因数和无功补偿容量的基本依 据 • 确定工厂计算负荷的方法很多，可按照具 体情况选用
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确 定
• 在负荷大致分布均匀的车间内，车间“重心”即 负荷中心就是车间的中心位臵 • 如果负荷分布不均匀，车间“重心”应该偏向负 荷相对集中的一侧 • 负荷圆的半径r由车间计算负荷P30=Kπr2得出 • 即 r
P 30 K
• 其中K为负荷圆的比例（如1mm2：5KW）
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定 • （四）工厂的功率因数、无功补偿及补偿 后工厂的计算负荷 • 1. 工厂的功率因数 • （1）瞬时功率因数 • 可由相位表直接测量得出，或者通过功率 表、电压表、电流表等的读数通过以下公 式间接得出： • 其中P为三相有功功率，U为电压读数，I 为电流读数
（3）最大负荷时功率因数 即在计算负荷时的功率因数： cosψ=P30/S30 供电营业规定：100KVA及以上用户功率 因数要在0.9以上，其他用户功率因数为 0.85以上。并规定，未达到规定的，应增 加无功补偿装臵，如并联电容器 • 规定中所指功率因数，即为最大负荷时功 率因数
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• • • • 一、工厂用电设备的工作制 按工作制可分为三类： 1. 连续工作制设备 在恒定负荷下运行，且运行时间长到使设 备达到热平衡 • 比如通风机、水泵、空气压缩机、发电机 组、电炉、白炽灯等
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• ηe为设备组的平均效率 • ηe =
• 设备组在最大负荷时的输出功率
• 设备组在最大负荷时的取用功率
• ηWL为配电线路的平均效率
•
• 配电线路在最大负荷时的末端功率 ηWL =• 配电线路在最大负荷时的首段功率
• 令
其中Kd为需要系数
• 则Kd =P30/Pe，由此可得P30=KdPe
• （三）按逐级计算法确定工厂 计算负荷 • 工厂计算负荷P30.1为高压母线上 所有配电线路计算负荷之和乘 同时系数，即P30.1 =P30.2KΣp • 配电线路计算负荷P30.2为变+电 所低压侧计算负荷P30.3与变压器 损耗和功率损耗之和即P30.2 = P30.3 +Δ PT+Δ QT • 如此逐级计算
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• 3. 无功补偿后的工厂计算负荷 • 工厂或车间装设无功补偿装臵后，总的有 功计算负荷P30不变 • 总的无功计算负荷应扣除无功补偿容量， 即Q30=Q30-QC • 例3-6
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• 二、工厂负荷中心 的确定 • （一） 负荷指示图 • 将电力负荷按比例 用负荷圆的形式标 示在工厂或车间的 平面图上 • 负荷圆的圆心应与 车间的负荷中心大 致相符
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 在确定有功计算负荷P30后，可求出其余 计算负荷： • 1.无功计算负荷 • 2.视在计算负荷 • 3.计算电流 • 4. 三相电动机计算电流
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• （二）设备容量的计算 • 需要系数的基本公式P30=KdPe中的设备容 量Pe是不含备用设备的容量，且此容量的 计算与用电设备工作组的工作制有关 • 1. 一般连续工作制和短时工作制的设备组 容量计算 • Pe为所有设备铭牌额定容量之和
• 2. 短时工作制设备 • 在恒定负荷下运行时间短，短于达到热平 衡的时间，停歇时间长 • 如机床上的辅助电机：进给电机、冷却泵 等等；控制闸门的电机
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 3. 断续周期工作制设备 • 周期性的工作，反复运行，工作和停歇都 不足以使设备达到热平衡 • 例如电焊机、起重机用电动机等 • 负荷持续率（暂载率）：一个工作周期内 工作时间与工作周期的百分比值，用ε表 示，即
• 2. 无功功率补偿 • 图示功率因数的提高 与无功功率和视在功 率的变化关系 • 增设无功补偿装臵容 量为
•或 • 其中 为无功补偿率
称
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• 在确定了总的补偿容量后，可根据选择的 单个电容器容量qc来确定电容器个数 • 即n=Qc/qc • 对于单相电容器来说，n应取3的倍数， 以便三相平衡 • 附录表10列出了并联电容器的无功补偿率 • 附录表11列出了常用并联电容器主要技术 数据
• • • • 对于用电设备来说： KL =P/PN 其中P为输出功率，PN为额定容量 负荷系数通常用百分比来表示，即KL = Pav / Pmax×100%或KL =P/PN ×100% • 负荷系数的符号用β表示；或者有功负荷 系数用α表示，无功负荷系数用β表示
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• • • •
（二）按年产量估算工厂计算负荷 设工厂年产量为A，单位产品耗电量为α 则工厂全年耗电量Wa= Aα 单位产品耗电量可根据实测统计资料确定 或者查阅有关设计手册 • 得到Wa后，除以年最大负荷利用小时Tmax 可得到工厂有功计算负荷（根据式3-3 ） • 即P30=Wa/Tmax
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• 年负荷曲线：通常绘制成负荷持续时间的曲线， 按负荷大小依次排列 • 图中
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 年负荷曲线另一种形 式，按照全年每日的 最大负荷（每日最大 负荷半小时平均值） 绘制，称年每日最大 负荷曲线 • 可用来确定最经济的 运行方式
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 计算负荷的确定是否合理，会直接影响到 电器和导线、电缆的选择是否合理 • 如果计算负荷确定过大，会使得导线、电 缆选择过大，造成投资和有色金属浪费 • 如果计算负荷确定过小，会使电器、导线 和电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗 和绝缘过热过早老化，甚至引起火灾
• 按负荷性质分：有功负荷曲线、无功负荷 曲线 • 按负荷变动时间分：年负荷曲线、月负荷 曲线、日负荷曲线或工作班负荷曲线 • 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
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 2. 年最大负荷Pmax • 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大 的半小时平均功率，也称为半小时最大负 荷P30 • 3. 年最大负荷利用小时Tmax • 在假象时间Tmax内，电力负荷按Pmax持续 运行所消耗的电能等于实际年消耗电能 • 如图3-4
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 二、负荷曲线及有关物理量 • 1. 负荷曲线的概念 • 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况 的一种图形，横坐标表示时间，纵坐标表 示负荷（功率） • 负荷按对象分：工厂、车间或某一类设备 的负荷曲线
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 2. 断续周期工作制设备容量计算 • 将不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算 到一个规定的负荷持续率下的容量之和 • 容量换算公式： • 断续周期工作制的用电设备常用的有电焊 机和起重机用电动机
第二节 三相用电设备组计算负荷的 确定
• （1）电焊机 • 容量换算到ε=100%，因此换算后设备容量为
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• （2）平均功率因数 • 又称为加权功率因数，按下式计算
• Wp为一段时间内消耗的有功电能，Wq为 一段时间内消耗的无功电能 • 供电企业对功率因数有一个规定值，工厂 的功率因数高于规定值可减收电费，反之 则加收，以鼓励用户积极提高功率因数
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定 • • • •
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第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
• （一）需要系数法 • 将全厂用电设备的总容量Pe乘上需要系数 Kd可得到全厂的有功计算负荷 • 即P30= Kd Pe • 需要系数值可参照附录9 • 其无功计算负荷Q30=P30tanψ • 视在功率S30=P30cosψ
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的确定
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 5. 负荷系数KL（负荷率） • KL = Pav / Pmax • 负荷系数也称负荷曲线填充系数，表征负 荷曲线不平坦程度 • 从最大程度发挥设备作用方面来说， KL越 接近于1越好； • 从发挥电力系统的效能方面来说， KL越大 越好
第一节 工厂用电设备的工作制及负荷曲 线的有关概念
• 二、需要系数法确定计算负荷 • 1. 基本公式 • 计算负荷P30表示内容
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 其中KΣ为设备同时系数 • 即KΣ
• 设备组在最大负荷时运行的设备容量 = • 全部设备容量 • 设备组在最大负荷时的输出功率 • 运行的设备容量
• KL为设备组的负荷系数 • 即KL =
第二节 三相用电设备组计算负荷的 确定
• （2）起重机用电动机组 • 容量换算到ε=25%， =0.5，换算后设备容 ε 量为
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• （三）多组用电设备计算负荷的计算 • 引入同时系数（参差系数或综合系数）K∑p和 K∑q • 对车间干线,取 • 对低压母线分两种情况： • （1）电设备组计算负荷，取
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷 的方法有两种：需要系数法和二项式法 • 需要系数法采用的比较普遍，是确定计算 负荷的基本方法 • 二项式法有一定的应用局限性，在确定设 备台数较少且容量差别较大的分支干线的 计算负荷时，可采用二项式法
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定