电力负荷特性与计算分析

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第四节 建筑配电负荷的统计计算示例
1,负荷密度法 所谓负荷密度法就是根据国家的电力政策, 建筑物的性质,负载的性质等多方面的因素, 使用对已竣工工程的数据进行分析统计后确定 的单位面积功率(负荷密度)数据,对所设计 系统的计算负荷进行估算的一种方法.其估算 有功功率Pca的公式为:
Pca P0 S = 1000
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第一节
负荷曲线与特性分析
有功功率负荷曲线对电力系统的运 行十分有用,电力系统的设计生产主要 是建立在预测的有功负荷曲线的基础之 上的.以下介绍几种典型的负荷曲线. (一)日负荷曲线 日负荷曲线表示一天24h内负荷变化 的情况,如图6—1所示,此曲线可用于 决定系统的日发电量.
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第一节
负荷曲线与特性分析
cai
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第二节 负荷计算的方法
4,形状系数KZ 形状系数可定义为
Kz = Pca Pav
5,附加系数Kf 附加系数可定义为
Pm Kf = Pav
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第三节 工厂供电负荷的统计计算示例
考虑到在变配电系统中,并不是所有用电 设备都同时运行,即使同时运行的设备也不一 定每台都达到额定容量,因此不能用简单地把 所有用电设备的容量相加的方法来确定计算负 荷. 一,计算负荷的估算法 在作设计任务书或初步设计阶段,尤其当 需要进行方案比较时,车间或企业的年平均有 功功率和无功功率往往可按下述方法估算.
Qca2 = Pca 2 tan 2
于是
Pca = ∑Pcai
Qca = ∑Qcai
2 2 S ca = Pca + Qca
用需要系数法求车间或全厂计算负荷时,需要在 各级配电点乘以同期系数.
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第三节 工厂供电负荷的统计计算示例
2,形状系数法 用形状系数法求计算负荷的具体步骤如下: ⑴ 将用电设备分组,求出各用电设备组的总额定容量. ⑵ 查出各组用电设备的利用系数及对应的功率因数.
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第三节 工厂供电负荷的统计计算示例
(一)单位产品耗电量法 已知企业的生产量n及每一单位产品 电能消耗量W,可先求出企业年电能需要 量Wn.
Wn = Wn 于是可以求得最大有功功率如下:
Pmax = Wn Tmax
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式中 Tmax—年最大有功负荷利用小时数
第三节 工厂供电负荷的统计计算示例
(二)车间生产面积负荷密度法 当已知车间生产面积负荷密度指标ρ (单位为kW/m2)时,车间的平均负荷 按下式求得
Qca = K z Qav = (1.05 ~ 1.1)Qav
S ca =
2 2 Pca + Q ca
用第2种方法求计算负荷不需要乘以同期系数 .
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第四节 建筑配电负荷的统计计算示例
在民用建筑设计中常用的负荷计算方法有负荷密 度法,单位指标法,需要系数法和二项式系数法等. 《民用建筑电气设计规范》对负荷计算方法的选取原 则做了如下规定: (1)在方案阶段可采用单位指标法;在初步设计及 施工图阶段,宜采用需要系数法.对于住宅,在设计 的各个阶段均可采用单位指标法. (2)用电设备台数较多,各台设备用电容量相差不 悬殊时,宜采用需要系数法,一般用于干线,配电所 的负荷计算. (3)用电设备台数较少,各台设备用电容量相差悬 殊时,宜采用二项式系数法,一般用于支干线,配电 屏(箱)的负荷计算.
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第二节 负荷计算的方法
一,计算负荷的意义 计算负荷" "计算负荷"是按发热条件选择电气设备 的一个假定负荷. 的一个假定负荷.计算负荷产生的热效应需和 实际变动负荷产生的最大热效应相等.所以根 实际变动负荷产生的最大热效应相等. 据计算负荷来选择导线及设备, 据计算负荷来选择导线及设备,在实际运行中 它们的最高温升就不会超过容许值. 它们的最高温升就不会超过容许值. 通常我们把根据半小时( 通常我们把根据半小时(30min)的平均 ) 负荷所绘制的负荷曲线上的"最大负荷" 负荷所绘制的负荷曲线上的"最大负荷"称为 计算负荷" "计算负荷",并作为按发热条件选择电气设 备的依据. 备的依据.
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第二节 负荷计算的方法
二,确定计算负荷的系数 比较,分析大量的负荷曲线,又可以发现同一类 型的工业企业(或同一类型车间,设备)的负荷曲线, 均有大致相似的形状.从中可发现数值较相近的系数. 1,需要系数Kd 在设备额定功率PN已知的条件下,只要实测统计 出用电设备组(车间,全厂)的计算负荷Pca,即在典 型的用电设备组负荷曲线上出现30min的最大负荷Pmax, 就可以求出需要系数Kd ,定义如下:
Pav = ρA
式中 A —车间生产面积.
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第三节 工厂供电负荷的统计计算示例
二,求计算负荷的方法 , (一)对单台电动机 供电线路在30min内出现的最大平均 负荷即计算负荷为
Pca = PN M
ηN
≈ PN M
式中 PNM-电动机的额定功率; ηN-电动机在额定负荷下的效率.
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第三节 工厂供电负荷的统计计算示例
(二)多组用电设备的负荷计算 多组用电设备求计算负荷的常用方法如下:
1,需要系数法 用需要系数法求计算负荷的具体步骤如下: ⑴将用电设备分组,求出各组用电设备的总额定容量. ⑵查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数.
Pca1 = K d 1 PN 1
Qca1 = Pca1 tan 1
Pca2 = K d 2 PN 2
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第一节
负荷曲线与特性分析
(1)年最大负荷Pmax,负荷曲线上的最高点, 见图6—3. (2)年最小负荷Pmin,负荷曲线上的最低点, 见图6—3. (3)全年消耗的电量AY为
AY = ∫
8760 0
Pdt
全日消耗的电量AD为
AD = ∫ Pdt
0 24
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第一节
负荷曲线与特性分析
Tmax = W Pmax
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第四节 建筑配电负荷的统计计算示例
一,计算负荷的估算 在民用建筑的方案设计阶段,必须对建筑 内电力负荷进行估算,估算的准确与否,直接 关系到建筑的变配电系统总体方案,变压器台 数,容量的选择,以及配电设备,开关,导线 的选择等,对建筑的投资预算影响很大.目前, 我们习惯使用的负荷估算方法有负荷密度法和 单位指标法. 1,负荷密度法 2,单位指标法
电力负荷特性和计算分析
1
第一节
负荷曲线与特性分析
一,电力系统负荷的构成 电力系统负荷的构成 电力系统的总负荷就是系统中千万个用电设备消 费功率的总和.它们大致分为异步电动机,同步电动 机,电热电炉,整流设备,照明设备等几大类. 不同行业中,这些用电设备占的比重也不同.表1 所示是几种工业部门用电设备比重的统计. 将各工业部门消费的功率与农业,交通运输和市 政生活消费的功率相加就可得到电力系统的综合用电 负荷.综合用电负荷加网络中损耗的功率为系统中各 发电厂应供出的功率,因而称作电力系统的供电负荷. 供电负荷再加各发电厂本身消费的功率——厂用电, 为系统中各发电机应发出的功率,称作电力系统的发 电负荷.
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第一节
负荷曲线与特性分析
(2)短时工作制S2 设备在额定工作电流恒定的一个工作周期内不会 达到允许温升,而在两个工作周期之间的间歇又很长, 能使设备冷却到环境温度值.如金属切削机床用的辅 助机械(横梁升降,刀架快速移动装置等),水闸用 电机等,这类设备的数量很少. (3)断续周期工作制S3 这类工作制的用电设备周期性的工作,停歇,反 复运行,而且工作和停歇的时间都很短,周期一般不 超过10min,使设备既不能在一个工作时间内升温到额 定值,也不能在一个停歇时间内冷却到环境温度,如 电焊机和电梯电动机等设备.断续周期工作制的用电 设备可用"负荷持续率"(又称暂载率)来表征其工 作性质. 5
(4)年最大负荷利用小时数Tmax
(5)平均负荷Pav
Pav = AY A = D 8760 24
(6)负荷率,平均负荷与最大负荷的比值 有功负荷率 无功负荷率
α=
β=
Pav (α < 1) Pmax
Qav (β < 1) Qmax
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第二节 负荷计算的方法
所谓计算负荷,就是在已知用电设 备性质,容量等条件的情况下,按照一 定的方法和规律,通过计算确定的电力 负荷.它包括有功计算负荷,无功计算 负荷,视在计算负荷和计算电流,尖峰 电流等内容. 求计算负荷的这项工作称作为负荷 计算.
第一节
负荷曲线与特性分析
ε=
tg t g + t0 = tg T
负荷持续率为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
式中 T—工作周期; tg—工作周期内的工作时间; t0—工作周期内的停歇时间.
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第一节
负荷曲线与特性分析
三,负荷曲线 负荷曲线是指在某一时间段内描绘负荷随时间的 推移而变化的曲线. 按负荷性质可绘制有功和无功的负荷曲线;按负 荷持续时间可绘制日,月和年的负荷曲线;按负荷在 电力系统内的地点可绘制个别用户,电力线路,变电 所,发电厂乃至整个地区,整个系统的负荷曲线.将 这几方面负荷曲线综合在一起就可表明负荷曲线发与 供的全部特性. 有的负荷曲线是按一定时间为间隔绘制出来的. 但是逐点描绘的负荷曲线为依次连续的折线,不适于 实际应用.为了计算简单起见,往往将逐点描绘的负 荷曲线用等效的阶梯曲线来代替 .
Kd = 负荷曲线最大有功负荷 Pmax = 设备容量 PN
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第二节 负荷计算的方法
2,利用系数KU 利用系数可定义为:
Ku = 负荷曲线平均有功负荷 Pav = 设备容量 PN
3,同时系数
K∑
K ∑P = Pca
m
有功同时系数: 无功同时系数:
∑P
i =1
cai
K ∑Q =
Qca
∑Q
i =1
m
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第一节
负荷曲线与特性分析
图6-2 年最大负荷曲线
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第一节
负荷曲线与特性分析
图6-3 年负荷持续曲线
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第一节
负荷曲线与特性分析
四,负荷曲线的特征指标分析 分析负荷曲线可以了解负荷变动的 规律.从工厂来说,可以合理地,有计 划地安排车间,班次或大容量设备的用 电时间,从而降低负荷高峰,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,调整负荷既提高了供 电能力,也是节电的措施之一. 从负荷曲线上还可以求得一些有用 的参数.
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第二节 负荷计算的方法
根据长期观察所测得的负荷曲线可以发现: 对于同一类型的用电设备组,同一类型车间或 同一类企业,其负荷曲线具有相似的形状.因 此,典型负荷曲线就可作为负荷计算时各种必 要系数的基本依据.利用这种系数,根据工厂 所提供的用电设备容量,将其变换成电力设备 所需要的假想负荷——计算负荷. 用此计算负荷选择供电系统中的导线和电 缆截面积,确定变压器容量,为选择电气设备 参数,整定保护装置动作值以及制定提高功率 因素措施等提供了依据.
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第一节
负荷曲线与特性分析
(二)年最大负荷曲线 可根据典型日负荷曲线间接制成,表示从 年初到年终的整个1年内的逐月(或逐日)综 合最大负荷的变化情形,如图6—2所示. (三)年负荷持续曲线 年负荷持续曲线是不分日月先后的界限, 只按全年的负荷变化,根据各个不同的负荷值 在一年中的累计持续时间而重新排列组成的, 即反映了工厂全年负荷变动与负荷持续时间的 关系,如图6—3所示.
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第一节
负荷曲线与特性分析
表1 几种工业部门用电设备比重的统计
注 (1)比重按功率计. (2)照明设备的比重很小,未统计在内.
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第一节
负荷曲线与特性分析
二,用电设备的工作制 我国低压电器行业采用了IEC34-1规定的 八种工作制中的三种,即长期连续工作制S1, 短时工作制S2和断续周期工作制S3. (1)长期工作制S1 在恒定负载(如额定功率)下连续运行相 当长时间,可以使设备达到热平衡的工作条件. 这类工作制的用电设备长期连续运行,负荷比 较稳定,如通风机,水泵,空气压缩机,电炉 和照明等.
Pav 1 = K u 1 PN 1
Q av 1 = Pav 1 tan 1
Pav 2 = K u 2 PN 2
Q av 2 = Pav 2 tan 2
Pav =
∑P
av i
Q av =
∑Q
av i
⑶ 求负荷的有效值Pca
Pca = K z Pav ≈ (1.05 ~ 1.1) Pav
式中 P0—单位面积功率(负荷密度),W /m2; S—建筑面积,m2.
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第四节 建筑配电负荷的统计计算示例
使用负荷密度法估算的计算负荷是否 准确,完全取决于单位面积功率P0的准确 程度.因此,在选择确定单位面积功率时, 应综合考虑多方面的因素. (1)建筑物的性质 (2)空调的形式 (3)照明负荷
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