天津大學《工廠供電》第2章電力負荷計算.ppt

《天津大學《工廠供電》第2章電力負荷計算.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《天津大學《工廠供電》第2章電力負荷計算.ppt（81頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2章電力負荷計算 第2章電力負荷計算 2 1負荷計算的內(nèi)容和目的2 2電力負荷與計算負荷2 3計算負荷的實用計算方法2 4單相負荷計算2 5尖峰電流計算2 6功率損耗與電能損耗計算2 7全廠負荷計算 2 1負荷計算的內(nèi)容和目的 一 算出計算負荷合理選擇工廠各級電壓供電網(wǎng)絡(luò) 變壓器容量和電器設(shè)備型號 二 算出尖峰電流用于計算電壓波動 電壓損失 選擇熔斷器和保護元件 三 算出平均負荷用來計算全廠電能需要量 電能損耗和選擇無功功率補償裝置 2 2電力負荷與計算負荷 一 電力負荷工廠的用電設(shè)備種類多 數(shù)量大 工況復(fù)雜工廠中的常見設(shè)備 各種機械的拖動電機 空壓機 通風機 水泵 破碎機 球磨機 攪拌機 制氧機 潤滑油泵以及提升機 吊車 起重機等 工業(yè)電爐 電弧爐 電阻爐 感應(yīng)爐等 電解設(shè)備 電解槽等 電焊設(shè)備 交流電焊機 直流電焊機等 工業(yè)照明 1 長期工作制負荷長時間連續(xù)工作 如泵類 通風機 壓縮機 電爐 運輸設(shè)備 照明設(shè)備等 2 短時工作制負荷工作時間短 停歇時間長的用電設(shè)備 如機床的橫梁升降 刀架快速移動電動機 閘門電動機等 3 反復(fù)短時工作制負荷時而工作 時而停歇 反復(fù)運行的設(shè)備 如起重機 電梯 電焊機等 用電設(shè)備的分類 能否用電力負荷直接進行計算 在電力系統(tǒng)中 用電設(shè)備需用的電功率稱之為電力負荷 簡稱負荷或功率 分為有功功率 無功功率和視在功率三種 工廠的基本原始資料 用電設(shè)備安裝容量 工藝部門提供的 回顧對供電的基本要求 安全 可靠 優(yōu)質(zhì) 節(jié)約 實際中 1 所安裝的設(shè)備并非同時運行 2 運行著的設(shè)備實際負荷是變化的結(jié)果 導(dǎo)致浪費如何解決 實際負荷電流通過系統(tǒng)各個元件產(chǎn)生的熱量引起的溫升應(yīng)不超過導(dǎo)體和電氣設(shè)備在規(guī)定使用期間內(nèi)長期工作的允許溫升 事實上正是這樣 能否按發(fā)熱條件選擇一個 假想負荷 定義 計算負荷是指導(dǎo)體中通過一個等效負荷時 導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等 該等效負荷稱之為 計算負荷 規(guī)定取30分鐘平均最大負荷作為該用戶的 計算負荷 計算負荷分為有功計算負荷 30 無功計算負荷 Q30 視在計算負荷 S30 二 計算負荷 3 最大負荷 全年中最大工作班內(nèi)半小時平均功率的最大值 最大班是指一年內(nèi)最大負荷月份內(nèi)至少出現(xiàn)2 3次的最大負荷工作班 2 為什么取 30分鐘 幾點說明 1 是一個 假想負荷 怎樣求取計算負荷 三 負荷曲線 負荷曲線是電力負荷隨時間變化的圖形 反映了用戶用電的特點和規(guī)律 一 日負荷曲線負荷在一晝夜間 0 24h 變化情況 a 夏季日負荷曲線 b 冬季日負荷曲線 c 年負荷持續(xù)時間曲線 T1 200t1 165t2 二 年負荷曲線年運行負荷曲線年持續(xù)負荷曲線 年負荷持續(xù)時間曲線的繪制 三 同類型的工廠 或車間 的負荷曲線形狀大致相同負荷曲線可直觀地反映出用戶用電的特點和規(guī)律 從負荷曲線中到底能看出什么 四 負荷曲線的有關(guān)物理量 1 年最大負荷和年最大負荷利用小時 1 年最大負荷Pmax 2 年最大負荷利用小時Tmax 2 平均負荷Pav平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值 年平均負荷Pav 如圖所示 陰影部分表示全年實際消耗的電能Wa 則 3 負荷系數(shù)KL負荷系數(shù)是指平均負荷與最大負荷的比值 有功負荷系數(shù)KaL和無功負荷系數(shù)KrL 即 有時也用 表示有功負荷系數(shù) 用 表示無功負荷系數(shù) 一般工廠 0 7 0 75 0 76 0 82注意 對單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組 有 負荷計算目前常用的方法有需用系數(shù)法和二項式法 2 3計算負荷的實用計算方法 估算法實為指標法 在做設(shè)計任務(wù)書或初步設(shè)計階段 尤其當需要進行方案比較時 按估算法計算比較方便 回顧 工廠供電系統(tǒng)圖 負荷計算的步驟應(yīng)從負載端開始 逐級上推到電源進線端為止 3 反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負荷持續(xù)率的額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率 一 設(shè)備容量的確定 設(shè)備容量就是所有設(shè)備的銘牌額定功率 2 短期工作制的用電設(shè)備 1 長期工作制的用電設(shè)備 2 電焊機和電焊裝置組要求統(tǒng)一換算到時的功率 即 式中 為電焊機額定有功功率 為額定視在功率 為額定負荷持續(xù)率 為額定功率因數(shù) 1 起重機 吊車電動機 要求統(tǒng)一換算到時的功率 即 一 電爐變壓器組設(shè)備容量是指額定功率下的有功功率 即 特殊 二 照明設(shè)備 不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量指燈頭的額定功率 即 是建筑物單位面積的照明容量 S為建筑物的面積 照明設(shè)備的設(shè)備容量還可按建筑物的單位面積容量法估算 用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失 熒光燈 高壓水銀燈 金屬鹵化物燈 1 單個 用電設(shè)備組的計算負荷 二 按需用系數(shù)法確定計算負荷 形成該系數(shù)的原因有 用電設(shè)備的設(shè)備容量是指它的輸出容量 它與輸入容量之間有一個平均效率 用電設(shè)備不一定滿負荷運行 因此引入負荷系數(shù) 用電設(shè)備本身及配電線路有功率損耗 所以引入線路平均效率 用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時運行 故引入同時系數(shù) 需用系數(shù) 2 多個用電設(shè)備組的計算負荷 同時系數(shù) 無功計算負荷視在計算負荷 3 例題 例2 2P23 已知 一機修車間的380V線路上 接有金屬切削機床電動機20臺共50kW 其中較大容量電動機有7 5kW2臺 4kW2臺 2 2kW8臺 另接通風機1 2kW2臺 電阻爐1臺2kW 設(shè)同時系數(shù)K p K q均為0 9 試求計算負荷 解查表可得冷加工電動機 Kx1 0 2 cos 1 0 5 tg 1 1 73Pc1 Kx1Pe1 0 2 50 10kWQc1 Pc1tg 1 10 1 73 17 3kvar通風機 Kx2 0 8 cos 2 0 8 tg 2 0 75Pc2 Kx2Pe2 0 8 2 4 1 92kWQc2 Pc2tg 2 1 92 0 75 1 44kvar電阻爐 因只1臺 故其計算負荷等于設(shè)備容量Pc3 Pe3 2kWQc3 0車間計算負荷 需要系數(shù)法適用于設(shè)備臺數(shù)較多 總?cè)萘孔銐虼?沒有特大型用電設(shè)備設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線 三 按二項式法確定計算負荷 1 基本負荷值 用電設(shè)備組的平均最大負荷值 2 附加功率值 考慮數(shù)臺大容量用電設(shè)備對總計算負荷的影響 二項式法 單個 用電設(shè)備組的計算負荷 各組用電設(shè)備的最大負荷不可能同時出現(xiàn)的因素 在計算時只取各組用電設(shè)備的附加負荷的最大值計入總計算負荷 各設(shè)備組有功平均負荷的總和 各設(shè)備組無功平均負荷的總和 各設(shè)備組有功附加負荷的最大值 對應(yīng)的設(shè)備組功率因數(shù)角正切值 2 多個用電設(shè)備組的計算負荷 3 例題 例2 3P25 已知 一機修車間的380V線路上 接有金屬切削機床電動機20臺共50kW 其中較大容量電動機有7 5kW2臺 4kW2臺 2 2kW8臺 另接通風機1 2kW2臺 電阻爐1臺2kW 設(shè)同時系數(shù)K p K q均為0 9 試求計算負荷 解 求出各組的平均功率bPe和附加負荷cPx 1 金屬切削機床電動機組 2 通風機組 3 電阻爐 總計算負荷 四 計算負荷的估算法 1 單位產(chǎn)品耗電量法若已知某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量m和每一產(chǎn)品的單位耗電量 則企業(yè)全年電能W為 有功計算負荷為 年最大負荷利用小時數(shù) 若已知車間生產(chǎn)面積S和負荷密度指標 則車間平均負荷為 Pjs S 2 單位面積負荷密度法 2 4單相負荷計算 如果單相設(shè)備總?cè)萘啃∮谌嘣O(shè)備總?cè)萘康?5 則無論單相設(shè)備如何分配 均可按三相平衡負荷計算 一 單相設(shè)備接于相電壓時的負荷計算 二 單相設(shè)備接于同一線電壓時的負荷計算 1 只有一相時 2 在各線負荷中選擇較大的兩項 三 單相設(shè)備既接于線電壓又接于相電壓時的負荷計算 1 將接于線電壓單相負荷換算為接于相電壓上的單相負荷 PABPBAPCA 接于AB BA CA相間有功負荷 PA PB PC 換算為A B C相間的有功負荷 QA QB QC 換算為A B C相間的無功負荷 2 再將各相負荷相加 選出最大相負荷 取三倍即為等效三相負荷 例題 例2 4P27 某220 380V三相四線制線路上 裝有220V單相電熱干燥箱6臺 單相電加熱器2臺和380V單相對焊機6臺 電熱干燥箱20kW2臺接于A相 30kW1臺接于B相 10kW3臺接于C相 電加熱器20kW2臺分別接于B相和C相 對焊機14kW 100 3臺接于AB相 20kW 100 2臺接于BC相 46kW 60 1臺接于CA相 試求該線路的計算負荷 解 1 電熱干燥箱及電加熱器的各相計算負荷查表得Kx 0 7 cos 1 tg 0 因此只要計算有功計算負荷A相PcA1 KxPeA 0 7 20 2 28kWB相PcB1 KxPeB 0 7 30 1 20 1 35kWC相PcC1 KxPeC 0 7 10 3 20 1 35kW 2 對焊機的各相計算負荷查表得Kx 0 35 cos 0 7 tan 1 02查表得cos 0 7時pAB A pBC B pCA C 0 8pAB B pBC C pCA A 0 2qAB A qBC B qCA C 0 22qAB B qBC C qCA A 0 8 先將接于CA相的46kW 60 換算至 100 的設(shè)備容量 即 1 各相的設(shè)備容量為A相PeA pAB APAB pCA APCA 0 8 14 3 0 2 35 63 40 73kWQeA qAB APAB qCA APCA 0 22 14 3 0 8 35 63 37 74kvar B相PeB pBC BPBC pAB BPAB 0 8 20 2 0 2 14 3 40 4kWQeB qBC BPBC qAB BPAB 0 22 20 2 0 8 14 3 42 4kvarC相PeC pCA CPCA pBC CPBC 0 8 35 63 0 2 20 2 36 5kWQeC qCA CPCA qBC CPBC 0 22 35 63 0 8 20 2 39 84kvar 2 各相的計算負荷為A相PcA2 KxPeA 0 35 40 73 14 26kWQcA2 KxQeA 0 35 37 74 13 21kvarB相PcB2 KxPeB 0 35 40 4 14 14kWQcB2 KxQeB 0 35 42 4 14 84kvarC相PcC2 KxPeC 0 35 36 5 12 78kWQcC2 KxQeC 0 35 39 84 13 94kvar 3 各相總的計算負荷 設(shè)同時系數(shù)為0 95 A相PcA K PcA1 PcA2 0 95 28 14 26 40 15kWQcA K QcA1 QcA2 0 95 0 13 21 12 55kvarB相PcB K PcB1 PcB2 0 95 35 14 14 46 68kWQcB K QcB1 QcB2 0 95 0 14 84 14 10kvar C相PcC K PcC1 PcC2 0 95 35 12 78 45 39kWQcC K QcC1 QcC2 0 95 0 13 94 13 24kvar4 總的等效三相計算負荷因為B相的有功計算負荷最大 故Pcm PcB 46 68kWQcm QcB 14 10kvarPc 3Pcm 3 46 68 140 04kWQc 3Qcm 3 14 10 42 3kvar 2 5尖峰電流計算 尖峰電流Ijf是指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1 2秒的短時最大負荷電流 計算尖峰電流的目的 選擇熔斷器 整定低壓斷路器和繼電保護裝置 計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等 1 單臺用電設(shè)備供電的支線尖峰電流計算尖峰電流就是用電設(shè)備的起動電流 即Ijf Ist KIN式中 Ist為用電設(shè)備的起動電流 IN為用電設(shè)備的額定電流 K為用電設(shè)備的起動電流倍數(shù) 2 多臺用電設(shè)備供電的干線尖峰電流計算 式中 I jf為用電設(shè)備組中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備的起動電流 K為n 1臺設(shè)備的同時系數(shù) 其值按臺數(shù)多少選取 一般為0 7 1 Ijs為設(shè)備投入運行時線路的計算電流 3 多臺用電設(shè)備同時啟動 式中 n為參與啟動的用電設(shè)備的臺數(shù) Ki Ijsi為第i臺設(shè)備的啟動電流倍數(shù)和額定電流 例2 5有一380V配電干線 給三臺電動機供電 已知IN1 5A IN2 4A IN3 10A Ist1 35A Ist2 16A Kst3 3 求該配電線路的尖峰電流 解 Ist1 IN1 35 5 30AIst2 IN2 16 4 12AIst3 IN3 Kst3IN3 IN3 3 10 10 20A可見 Ist IN max 30A 則Istmax 35A 取K 0 9 該線路的尖峰電流為Ijf K IN2 IN3 I jf 0 9 4 10 35 47 6A 2 6功率損耗與電能損耗計算 一 功率損耗1 供電線路的功率損耗線路功率損耗包括有功功率損耗 PWL和無功功率損耗 QWL兩部分 其計算公式為 線路的計算電流 線路每相的電阻 線路每相的電抗 式中 線間幾何均距 三相線路各相線間距離的幾何平均值 三相三角形排列 水平等距排列 查附表2 P244 2 變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗也包括有功和無功兩部分 1 變壓器的有功功率損耗 2 變壓器無功功率損耗 空載有功損耗 負載有功損耗 空載電流百分數(shù) 短路電壓百分數(shù) 負載率 二 供電系統(tǒng)的電能損耗 企業(yè)一年內(nèi)所耗用的電能 一部分用于生產(chǎn) 還有一部分在供電系統(tǒng)元件 主要是線路及變壓器 中損耗掉 掌握這部分損耗的計算 并設(shè)法降低它們 便可節(jié)約電能 提高電能的利用率 1 供電線路的損耗一年內(nèi)線路的電能損耗為 PWL 即按計算負荷求得的線路最大功率損耗 線路的最大負荷損耗小時 它是一個假想的時間 最大負荷損耗時間 2 變壓器的電能損耗 一部分是鐵損 PFe引起的電能損耗 只要外加電壓和頻率不變 其值是固定不變的另一部分是由變壓器銅損 PCu引起的電能損耗 它與負荷電流的平方成正比 即與變壓器負荷率 的平方成正比 3 企業(yè)年電能需要量 有功 無功年最大負荷 有功 無功年最大負荷利用小時 企業(yè)年電能需要量就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能 它是企業(yè)供電設(shè)計的重要指標之一 2 7全廠負荷計算 一 負荷計算的前提負荷資料二 負荷計算原則確定工業(yè)企業(yè)計算負荷常用的方法有 逐級計算法 需用系數(shù)法和估算法等幾種 三 負荷計算的步驟從用電設(shè)備向電源方向逐級計算負荷 按部就班 步步落實 1 供給單臺用電設(shè)備的支線的計算負荷確定 如圖中1點處 計算目的 用于選擇其開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面計算負荷為 2 用電設(shè)備組計算負荷的確定 如圖中2點處 計算目的 用來選擇車間配電干線及干線上的電氣設(shè)備 計算負荷為 3 車間干線或多組用電設(shè)備的計算負荷確定 如圖中3點處 計算公式為 4 車間變電所低壓母線計算負荷的確定 如圖中4點處 計算目的 以此選擇車間變電所的變壓器容量 計算公式為 5 車間變電所高壓母線的計算負荷確定 如圖中5點處 計算目的 以此選擇高壓配電線及其上的電氣設(shè)備 計算公式 估算 6 總降變電所二次側(cè)的計算負荷確定 如圖中6點處 計算負荷為 7 總降變電所高壓側(cè)的計算負荷確定 如圖中7點處 計算負荷為 估算 本章小結(jié) 1 負荷計算的內(nèi)容和目的2 電力負荷與計算負荷3 計算負荷的實用計算方法4 單相負荷計算5 尖峰電流計算6 功率損耗與電能損耗計算7 全廠負荷計算