工厂的电力负荷及其计算复习

第一节工厂的电力负荷与负荷曲线一.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求电力负荷（电力负载）：用电设备（动力负荷）用电设备的功率或电流大小（空负荷（空载））(一)工厂电力负荷的分级（1）一级负荷（2）二级负荷（3）三级负荷（1）一级负荷符合下列条件之一的，为一级负荷。①中断供电将造成人身伤亡的负荷。②中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷，如：重大设备损坏。一级负荷对电源的要求双路电源供电，当一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。一级负荷中的特别重要负荷，除上述双路电源外，还须增设应急电源。（2）二级负荷当中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失的负荷。如主要设备损坏等。二级负荷对电源的要求两回路供电，其中一回路发生故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。（3）三级负荷不属于一、二级负荷的一般负荷。对供电电源无特殊要求。二、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、白炽灯等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；控制闸门的电机。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.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计算负荷？（P31）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第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、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KL为设备组的负荷系数即KL=运行的设备容量设备组在最大负荷时的输出功率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ηWL=配电线路在最大负荷时的末端功率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，换算后设备容量为式中b、c——二项式系数，根据设备名称、类型、台数查教材附表1选取；bPe——用电设备组的平均负荷，其中Pe为用电设备组的设备总容量;；Px——指用电设备中x台容量最大的设备容量之和；cPx指用电设备中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。x查教材附表1选取，若设备台数n＜2x，取x=n/2，按四舍五入计算。Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为：（2-21）三、二项式系数法★（1）对1~2台用电设备可认为，即；对单台电动机，按P30=PN/η计算，其中η为电动机的效率，功率因数适当取大。（2）用电设备组的有功计算负荷的求取直接按式（2-21）进行，其余的计算负荷Q30、S30和I30与需要系数法相同。例2-3已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW3台，4kW8台，3kW17台，1.5kW10台。试求其计算负荷。解：由附录表1查得设备总容量(见例2-1)为X台最大容量的设备容量为因此按式（2-21）可求得其有功计算负荷为按式（2-11）可求得其无功计算负荷为按式（2-12）可求得其视在计算负荷为按式（2-13）可求得其计算电流为总的有功计算负荷为：总的无功计算负荷为：式中：——各组中最大的一组附加负荷；——最大附加负荷的设备组的。求出、后，可根据公式得出和。（3）采用二项式系数法确定多组用电设备的总计算负荷时，要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组平均负荷，求出设备组的总计算负荷。例2-4某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台，4kW3台，2.2kW7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。例2-4用二项式法算得的计算负荷比按需要系数法计算的结果大得多，也更合理。可见二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。cb最大容量台数x总台数n52.134.328.6195523总计01.40100.70201电阻炉31.46+0.561.95+0.750.750.80.250.653352通风机212.1+15.07+8.681.730.50.40.1421.750520金属切削机床1计算负荷二项式系数容量设备台数用电设备组名称序号表2-2例2-4的电力负荷计算表(按二项式法)第三节单相用电设备组计算负荷的确定一、概述单相设备：电焊机、电炉和电灯等。单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中，单相设备的容量不超过三相设备总容量的15%，则可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如超15%，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。二、单相设备组等效三相负荷的计算1.单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算其等效三相设备容量应按最大负荷相所接单相设备容量的3倍计算，即其等效三相负荷则按前述需要系数法计算。2.单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算由于容量为的单相设备接在线电压上产生的电流这一电流应与等效三相设备容量产生的电流相等，因此，其等效三相设备容量为3.单相设备分别接于线电压和相电压时等效三相负荷计算首先应将接于线电压的单相设备换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相得有功计算负荷的3倍，即总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍计算，即其等效三相负荷则按前述需要系数法计算。第四节工厂的计算负荷及年耗电量的计算一、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（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与变压器功率损耗之和即P30.2=P30.3+ΔPT如此逐级计算对一般供电系统来说，由于高低压配电线路一般不很长，因此在确定计算负荷时其线路损耗往往略去不计。在负荷计算中，新型低损耗电力变压器如S9、SC9等的功率损耗可按下列简化公式近似计算有功损耗(2-37)(2-38)无功损耗（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（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(2-40)（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，应增加无功补偿装置，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2.无功功率补偿?P44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置容量为或其中称为无功补偿率第五节尖峰电流及其计算一、概念1、尖峰电流Ipk：指单台或多台用电设备持续1~2秒的短时最大负荷电流。一般取起动电流的周期分量，但在校验瞬时动作元件时，还应考虑起动电流的非周期分量。2、计算尖峰电流的目的：选择熔断器、整定低压断路器（自动开关）和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。二、尖峰电流Ipk的计算1、给单台用电设备（电动机）供电的支线尖峰电流计算Ipk=Ist=KstIN式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数（可查样本或铭牌，对笼型电动机一般为5~7，对绕线型电动机一般为2~3，对直流电动机一般为1.7，对电焊变压器一般为3或稍大）。