电力负荷的分级及其对供电电源的要求.doc

电力负荷得分级及其对供电电源得要求
电力负荷: 既可指用电设备或用电单位(用户),也可指用电设备或用户所耗用得电功率或电流,视具体情况而定。
电力负荷:
1、用电设备或用电单位(用户)
2、用电设备或用电单位所消耗得电功率或电流。
(一)电力负荷得分级
1.一级负荷; 中断供电将造成人身伤亡者;或政治、经济上将造成重大损失者。在一级负荷中,特别重要得负荷就是指在中断供电时 将发生中毒、爆炸与火灾等情况得负荷,以及特别重要场所得不允许中断供电得负荷。
2.二级负荷;二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者,
3.三级负荷;三级负荷为一般得电力负荷,
(二)各级电力负荷对供电电源得要求
1.一级负荷对供电电源得要求;要求应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源应不致同时受到损坏。
对一级负荷中特别重要得负荷,除要求有上述两个电源外,还要求增设应急电源。
常用得应急电源有:独产于正常电源得发电机组,干电池,蓄电池,供电系统中有效地独立于正常电源得专门供电线路。
2.二级负荷对供电电源得要求; 要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电,或中断后能迅速恢复供电。通常要求两回路供电,供电变压器也应有两台。
3、三级负荷对供电电源得要求 对供电电源无特殊要求
二、电力负荷得类型
按用途可分为:照明负荷与动力负荷
按行业分:工业负荷、非工业负荷与居民生活负荷(民用电)
电力负荷(设备)按工作制得分类
工厂得用电设备,按其工作制分以下三类:
1 、长期连续工作制
2、 短时工作制  这类设备得工作时间较短,而停歇时间相对较长。
3、断续周期工作制
三、用电设备得额定容量、负荷持续及负荷系数
1、用电设备得额定容量 :
对电动机: 额定容量指其轴上正常输出得最大功率。
对电机、电炉、电灯等设备,额定容量均用有功功率PN表示;
对变压器与电焊机等设备, 额定容量则一般用视在功率SN表示;
对电容器类设备, 额定容量则用无功功率Qc表示。
2、负荷持续率
负荷持续率,又称暂载率或相对工作时间
ε=t/T×100% T=t+t0
同一设备,在不同得负荷持续工作时,其输出功率就是不同。例如某设备在时ε1得设备容量为P1,那么该设备在ε2时得设备容量P2为多少呢? 这就需要进行“等效”换算 , 即按同一周期内相同发热条件来进行换算。
设备容量与负荷持续率得平方根值成反比关系。因此
P2=P1√ε1/ε2
例:某吊车电动机在ε1=60%时得容量P1=10KW。试求ε2=25%时得容量P2为多少?
解 : P2=10KW 0、6/0、25=15、5KW
3 、 用电设备得负荷系数 : 用电设备得负荷系数(亦称负荷率),为设备在最大负荷时输出或耗用得功率Ｐ与设备额定容量PN得比值,用KL表示(亦可表示为β),其定义式为KL =Ｐ/ PN
负荷系数得大小表征了设备容量利用得程度。
四、负荷曲线得有关概念
1. 负荷曲线得绘制及类型
负荷曲线就是表征电力负荷随时间变动情况得图形。
负荷曲线按负荷对象分,有工厂得、车间得或某类设备得负荷曲线。
按负荷得功率性质分,有有功与无功负荷曲线。
按所表示负荷变动得时间分,有年得、月得、日得或工作得负荷曲线。
按绘制得方式分,有依点连成得负荷曲线与梯形负荷曲线。
年负荷曲线,通常就是根据典型得冬日与夏日负荷曲线来绘制。这种曲线得负荷从大到小依次排列,反映了全年负荷变动与负荷持续时间得关系,因此称为负荷持续时间曲线,一般简称年负荷曲线。
年每日最大负荷曲线　按全年每日得最大半小时平均负荷来绘制得,专用来确定经济运行方式用得。
(二)与负荷曲线有关得物理量
1、年最大负荷与年最大负荷利用小时Tmax=wa/pmax
年每日最大负荷利用小时就是一个假想时间,就是反映电力负荷时间特征得重要参数,它与工厂得生产班制有关。例如一班制工厂,Tmax=1800 ~ 2500h ; 二班制工厂,Tmax=3500 ~ 4500h ;三班制工厂,Tmax=5000 ~ 7000h。
2平均负荷与负荷曲线填充系数
负荷曲线填充系数就就是将起伏波动得负荷曲线“削峰填谷”,求出平均负荷Pav得比值,亦称负荷率或负荷系数,通常用β表示(亦可表示为Kl),其定义式为
β= Pav/ pmax
第二节 三相用电设备组计算负荷得确定
一 概述
计算负荷,就是通过统计计算求出得,用来按发热条件选择供电系统中各元件得负荷值。
计算负荷就是供电设计计算得基本依据。通常取半小时平均最大负荷P30(亦即年最大负荷)作为计算负荷。
但就是由于负荷情况复杂,影响计算负荷得因素很多,实际上,负荷也不可能就是一成不变得,它与设备得性能,生产得组织以及能源供应得状况等多种因素有关,因而负荷计算也只能力求实际。
其计算方法有:需要系数法:二项式系数法
二 按需要系数法确定计算负荷
(一)需要系数法得基本公式及其应用
需要系数Kd,就是用电设备组(或用电单位)在最大负荷时需要得有功功率P30与其总得设备容量(备用设备得容量不计入)Pe得比值。
一台设备得计算负荷P30= PN /η,式中η为电动机得功率。在Kd适当取大得 同时,cosα也宜适当取大。
这里还要指出:需要系数值与用电设备得类别与工作状态关系极大, 因此,计算时首先要正确判明用电设备得类别与工作状态,否则将造成错误。
例如机修车间得代表性金属切削机床电动机,应属小批生产得冷加工机床电动机,因为金属切削就就是冷加工,而机修不可能就是大批生产。又如压塑机,拉丝机与锻锤等,应属于热加工机床。再如起重机,行车,电葫芦,卷扬机等,实际上都属于吊车类。
例1。 已知某机修车间得金属切削机床组,拥有电压为380V得三相电动机15kw1台,11kw3 
台,7、5kw8台,4kw15台,其她更小容量电动机总容量35kw。试用需要系数法确定其计算
负荷P30、Q30、S30与I30。
解 :此机床组电动 机得总容量为Pe=15kw*1+11kw*3+7、5kw*8+4kw*15+35kw=203kw
查附录中表A6“小批生产得金属冷加工机床电动机”项,得
Kd=0、16～0、2(取0、2),
因此,计算可得: 有功计算负荷P30=0、2*203KW=40、6KW
无功计算负荷Q30=40、6KW*1、73=702KVAR
视在计算负荷S30=40、6KW/0、5=81、2KV、A
计算电流I30=81、2KV、A/(1、73*0、38KV)＝123A
二)设备容量Pe得计算                                         
1、长期连续工作制与短时工作制得三相设备容量:所有设备之与。
2、断续周期性工作制得三相设备容量
1)、电焊机组
我国电焊机得铭牌负荷持续率有50%、60%、75%与100%等四种。为了计算简便,一般要求设备容量统一换算到ε100=100%。设铭牌得容量为PN,其负荷持续率为εN,因此,
Pe = PN εN/ε100 =SnCOSΦ εN/ε100
式中PN、Sn――电焊机得铭牌容量
2)、吊车电动机组  
我国吊车电动机得铭牌负荷持续率有15% ; 25% ; 40%与50%等四种。为了计算简便,一般要求设备容量统一换算到εN =25%。设名牌得容量为PN,其负荷持续率为εN,因此: Pe = PN εN/ε25 = 2PN εN
3、 单相用电设备得等效三相设备容量得换算
(1)、 接于相电压得单相设备,
容量换算    Pe =3 Pe、mφ
Pe、mφ :最大负荷相所接得单相设备容量
Pe     : 等效三相设备容量
(2)、 接于线电压得单相设备容量换算  
由于容量为Pe、φ得单相设备接在线电压上产生得电流I= Pe、φ/√3(UcosΦ),这一电流应与其等效三相设备容量Pe得产生得电流I’=Pe/(√３UcosΦ)相等, 因此其等效三相设备容量:P e=√３Pe、φ
(三)、多组用电设备计算负荷得确定
在确定多组用电设备计算负荷时,应可结合具体情况计入一个同时系数(又称参数系数或综合系数)KΣ。
对于车间干线,可取KΣ=0、85～0、95。、
对于低压母线,
由用电设备计算负荷直接相加计算时,可取KΣ=0、8～0、9;
由车间干线计算负荷直接相加来计算时,可取KΣ=0、9～０、９５。
    总有功计算负荷　　P30= KΣΣP30i　
    总无功计算负荷　 Q30= KΣΣＱ30i
    总得视在计算负荷　　　S30=√P30２+ Q30２
    总得计算电流　　　 I30= S30／√３ＵN
(由于各组设备得cosΦ不一定相同,因此总得视在计算负荷与计算电流一般不能用各组得视在计算负荷与计算电流之与再乘于KΣ来计算。)
例2; 某380v线路供电给1台132kwyY型三相电动机,其效率Ｎ＝91%, 功率因素＝0、9。试确定
此线路得计算负荷。
解:  因只有1台,故取Kd=1。
由此可得
有功计算负荷P30=132KW/0、91=145KW
无功计算负荷Q30=145KW*TAN=70、2KVAR
视在计算负荷S30=145kw/0、9=161kva
计算电流I30=161KV、A/(1、73*0、38KV)=245A
或I30=132KW/(1、732*0、38KV*0、9*O、91)＝245A
三 、按二项式法确定计算负荷
(一)二项式法得基本公式及其应用
二项式系数法 得基本公式为:P30=bPe+cPx
式中    bPe用电设备组得平均负荷,
cPx用电设备组中X台容量最大得设备投入运行时增加得附加负 
荷,其中Px就是X台最大容量设备得设备容量;
b、c二项式系数。
二项式系数b、c与最大容量设备台数X及cosф tanф等也可查表
但就是必须注意按二项式系数法确定计算负荷时,如果设备总台数n<2x时,则x宜相应取小一些,建议取为x=n/2,且按“四舍五入”得修约规则取为整数。例如某机床电动机组地电动机只有7台,而附录表A6规定X=5, 但就是这里n=7 < 2x =10,因此 ,可取x=7/2≈4来计算。
如果用电设备组只有1~2台设备时,就可认为P30=Pe,即b= 1、c=0。对于单台电动机,则P30=Pn/η。在设备台数较少时,cosф也宜相应地适当取大。
二项式系数法较需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大得低干线与分支线得计算负荷。
(二) 多组用电设备计算负荷得确定
按二项式系数法确定多组用电总得计算负荷时,同样应考虑各组设备得最大负荷不同时出现得因素。因此在确定其总得计算负荷时,只能考虑一组有功附加负荷为最大得做总计算负荷得附加负荷,再加上所有各组得平均负荷。
所以总得有功与无功计算负荷分别为
P30 = ∑(b Pe)i+( c Px )max
Q30 = ∑(b Pe tanф) i +( c P x )max tanфmax
式中∑(b Pe)i—各组有功平均负荷之与;
∑(b Pe tanф) i 各组无功平均负荷之与;
( c Px )max—各组中最大得一个有功附加负荷;
tanфmax ( c Px )max得那一组设备得正切值。
为了简化与统一,按二项式系数法来计算多组设备总得计算负荷时,也不论各组设备台数多少,各组得计算系数b 、 c 、 x与cosф等均按教材附录中表A6所列数值。
第三节 单相用电设备组计算负荷得确定
一、概述
二、单相设备组等效三相负荷得确定
第四节 用户计算负荷及年耗电量得计算
一、供配电系统得功耗损耗计算
(一)线路得功耗损耗计算
(二)变压器得功耗损耗计算
二、用户计算负荷得确定
主要方法:
(一)、按逐级计算法确定工厂得计算负荷:从设备开始,逐级计算计算负荷、
(二)、按需要系数法确定工厂计算负荷:  设备总容量乘以一个需要系数
(三)、按负荷密度法估算用户得计算负荷
(四) 按年产量或年产值估算工厂计算负荷
估算公式: Wa=Aa      A:年产量   a:单位产品耗电量
P30=Wa/Tmax 
Wa=Bb      B:年产值    b:单位产值耗电量    
(五)、用户无功补偿及补偿后得工厂计算负荷
1、 工厂得功率因素
我国有关规程规定:高压供电得工厂,最大负荷时得功率因数不得低于0、9,其它工厂则不得低于0、85。
2、 无功功率补偿:加装人工补偿装置
3、 无功补偿后工厂计算负荷得确定
设P30不变     Q’30=Q30Qc 
Qc   补偿无功功率             
低压侧得功率因数一般不得低于0、91 0、92才行

三、用户供配电系统得电能损耗计算
四、用户年耗电量得计算
第五节 尖峰电流及其计算
一 尖峰电流得有关概念
尖峰电流就是指只持续1~2s得短时最大负荷电流。它用来计算电压波动,选择熔断器与低压断路器及整定继电保护装置等。
二 单台用电设备尖峰电流得计算
Ipk = Ist = KstIN
KST用电设备得起动电流倍数:笼型异步电动机为5~7,绕线转子异步电动机为2~3,电焊变压器为3或稍大。
三 多台用电设备尖峰电流得计算
Ipk = I30+ ( Ist IN)max
式中Ist、max与 ( Ist IN)max分别为用电设备中起动电流及额定电流之差为最大得那台设备得起动电流及起动电流及额定电流之差。