工廠供電課件2

1、第二章負(fù) 荷 計 算目錄計算負(fù)荷的意義及計算目的 確定計算負(fù)荷的系數(shù) 求計算負(fù)荷的方法 單相用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定供電系統(tǒng)的功率損耗與電能損耗 全廠功率因數(shù)的確定 按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面 附：負(fù)荷計算例題 附:課后例題2.1 計算負(fù)荷的意義及計算目的一、什么是負(fù)荷計算： 負(fù)荷計算：求計算負(fù)荷的這項工作，稱為負(fù)荷計算。 是根據(jù)已知工廠的用電設(shè)備安裝容量求 取確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。二、計算負(fù)荷的意義：三、計算負(fù)荷目的： 作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，變 壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。四、與負(fù)荷計算相關(guān)的一些概念：1）工作制的分類： a.連續(xù)運行工作制：指工作

2、時間較長，連續(xù)運行的用電設(shè)備的 工作制。 b.短時運行工作制：指工作時間很短，停歇時間相當(dāng)長的用電 設(shè)備的工作制。 如起重類： c.斷續(xù)周期工作制：指有規(guī)律的，時而工作，時而停歇，反復(fù)運行的用電設(shè)備的工作制。NePP NePP NePP NePP FCP2%25FCPPNNeCosFCSFCPPNNe如電焊機：持續(xù)率（FC%）： 為表征斷續(xù)周期的特點，用 整個工作周期里的工作時間與全周期時間之比，即用負(fù)荷持續(xù)率表示。 工作時間 停歇時間。%100 xggtttFCgtxt 與 之和為整個周期時間，不應(yīng)超過min。gtxt2）負(fù)荷系數(shù)： 利用已有生產(chǎn)工廠用電設(shè)備的安裝容量和實際用電的大量資料進(jìn)行

3、統(tǒng)計、整理及分析，求出有關(guān)系數(shù)，以便在設(shè)計同類型的工廠時參考利用。3）負(fù)荷曲線： a.含義：表示電力負(fù)荷隨時間變化的圖形稱為負(fù)荷曲線，也就是縱 坐標(biāo)為有功負(fù)荷P（或無功負(fù)荷Q），橫坐標(biāo)為時間t，每 隔一定時間間隔t 繪制的負(fù)荷變化曲線。 負(fù)荷曲線所包絡(luò)的面積，就是工廠在生產(chǎn)期間耗用的電能。 b.負(fù)荷曲線的繪制： 見圖2.2 確定計算負(fù)荷的系數(shù) 一、需要系數(shù)：（表2-2，2-3）定義：二、利用系數(shù)：（表2-4）定義：NdPPK30總設(shè)備容量負(fù)荷曲線最大有功功率NavxPPK負(fù)荷曲線平均有功負(fù)荷該用電設(shè)備組的總額定容量tnniiWnnitiWnniiPtntPtPtPPnav 11)(121 為

4、時間內(nèi)的電能消耗量。三、形狀系數(shù)：定義： iWaveZPPKt負(fù)荷有效值nnWWWttnttnWttWttWtntnPtPtPeP2222112222122221 tnWWWPnav 21t P1P2P3PntPniiWniiWnnniiWnniiWKZ1121125 . 11ZK（一般在.之間） 例：02.11009.52102622332233242222ZK1 . 11234123442222ZK11111222233(a)1111222334(b)(a)(b)四、附加系數(shù)：1）定義： 附加系數(shù)考慮了總?cè)萘肯嗤?、用電設(shè)備組相同，但其組成容量不同（臺數(shù)不同），Pm超過Pav的倍數(shù)。 2）等

5、效臺數(shù)： 為了進(jìn)行分析比較，從導(dǎo)體發(fā)熱的角度出發(fā)，不同容量的用電設(shè)備需歸算為同一容量的用電設(shè)備，可得等效臺數(shù)),(xavmfKnfPPKeqnPfPavPmtP右圖的負(fù)荷曲線表示了最大負(fù)荷工作班平均負(fù)荷Pav，附加負(fù)荷Pf及Pm之間的關(guān)系。負(fù)荷曲線上出現(xiàn)的、以 作為時間間隔的最大平均負(fù)荷30min30PPtm 時時，t 22iippeqn ip用電設(shè)備組中每臺用電設(shè)備的額定功率。),(xfKnfK下圖為 的 曲線，橫坐標(biāo)為neq ，根據(jù)不同類型用電設(shè)備的Kx可以查出Kf。 min30 t例：兩組用電設(shè)備均為一般工作制小批量生產(chǎn)金屬切削機床，總額 定功率為180Kw，第一組單臺額定功率相等，每臺

6、為4.5kw 。 第二組為 試求 。解：對于小批量金屬切削機床 , 取 于是 對于第一組 根據(jù)Kx查曲線圖2-5得 對于第二組： 取mP12. 010. 0 xK12. 0 xKkwPKPNxav6 .2118012. 0 臺臺405.4180 nneq4 . 1 fKkwPKPavfm24.306 .214 . 1臺臺5 . 7222222254102201304)180()( iiPPeqn, 6 . 28臺臺，查查曲曲線線 eqnkwPKPavfm16.566 .216 . 245, 210, 120, 430 KwKwKwKw 估算法 計算法一、計算負(fù)荷的估算法 應(yīng)用范圍：在制定建廠規(guī)

7、劃或初步設(shè)計時，尚無具體設(shè)備參數(shù) 和工藝加工流程時，采用估算法。2.3 求計算負(fù)荷的方法 1. 單位產(chǎn)品耗電量法： 已知企業(yè)的生產(chǎn)量n及每一單位產(chǎn)品電能消耗量w（表2-5）， 可先求企業(yè)年電能需要量 nW求計算負(fù)荷的方法nWWn 于是可求得最大有功功率為： 最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)（表2-6）。該小時數(shù)是 根據(jù)現(xiàn)有同類企業(yè)年消耗電能除以年最大負(fù)荷所得到 的假想時間統(tǒng)計得出的。 2. 車間生產(chǎn)面積負(fù)荷密度法：mnmTWP/mT已知車間生產(chǎn)面積負(fù)荷密度指標(biāo) （單位 ）時，車間的平均負(fù)荷按下式求得：2/mkwAPav二、計算負(fù)荷的計算方法：1 對單臺電動機： 供電線路在min內(nèi)出現(xiàn)的最大平均負(fù)荷即為

8、計算負(fù)荷 電動機額定功率。 電動機在額定負(fù)荷下的效率。 MNNMNePPPP 30MNP N注：（）對單個單相設(shè)備（如白熾燈、電熱設(shè)備、電爐變壓器等） 和對單臺反復(fù)短時工作制的設(shè)備，其設(shè)備容量均作為計 算負(fù)荷。（）對吊車 、電焊機 ，則應(yīng)相應(yīng)換算為25%、100%時的設(shè)備容量： （吊車） 2. 多組用電設(shè)備的負(fù)荷計算： 需要系數(shù)法 形狀系數(shù)法 常用方法： 附加系數(shù)法 二項式系數(shù)法 利用系數(shù)法FCP2%25FCPPNecosFCSPNe電焊機%25 FC%100 FC即A.需要系數(shù)法： 在技術(shù)設(shè)計階段，當(dāng)設(shè)備臺數(shù)多，容量差別不大時，采用此方法。步驟如下： a. 將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的

9、總額定容量。 b. 查出各組用電設(shè)備相應(yīng)的需要系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)。 則有 ， 于是 c.求車間或全廠計算負(fù)荷時，需要在各級配電點乘以同期系數(shù)111NdcPKP222NdcPKP,tan111ccPQ 222tanccPQ 22,cccicciccQPSQQPP K 低壓母線： a處： b處： c處： d處：icaacaBcPKPKP 1PPKPicaac aicbbcPKP biccccPKP ccdcPPP2BicP aK 1P aaabK cK 2P bbcdB.形狀系數(shù)法：如果生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，可采用此方法. 步驟： a. 將用電設(shè)備分組，求出各用電設(shè)備組的總額定容量。 b. 查出各組用電

10、設(shè)備的利用系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)。 則： c. 求負(fù)荷的有效值 122211122111tantan avaviavavavavavavxavNxavQQPPPQPQPKPPKPeP22)1 . 105. 1()1 . 105. 1(eeeavavzeavavzeQPSQQKQPPKP iNiNixNNNxNxPPKPPPKPKxK 212211eqnfxfKnKfK得,iNixfiavfmcPKKPKPP c.附加系數(shù)法 考慮了設(shè)備不同容量不同臺數(shù)，以及投入工作隨機性因素，對計 算負(fù)荷結(jié)果產(chǎn)生影響。步驟：a）同形狀系數(shù)法（1）、（2）； b）求出上述用電設(shè)備組的加權(quán)利用系數(shù) c）求出上述用電設(shè)

11、備組的等效臺數(shù) d）查曲線 e）利用 ，求出計算負(fù) 荷的有功功率和無功功率。 例：按Kf法求車間總計算負(fù)荷并選擇變壓器容量。用電設(shè)備組別neq.iPN.iKx.icosiPav.iQav.ineq/KfPcQcSc金屬切削機床一般281790.20.6535.842較重1513152起重運輸機械10450.180.458.116電阻爐2350.70.9524.881感應(yīng)爐1480.80.8738.5219小型通風(fēng)機15520.750.839292電焊變壓器3360.350.512.6219小計70446.60.74171.51543用電設(shè)備組別neq.iPN.iKx.i

12、cosiPav.iQav.ineg /KfPcQcSc照明4.20.834低壓側(cè)無補償450.80.390.751749154339/1。2210185280補償0.92-86232變壓器損耗有功2%5無功10%25高壓側(cè)無補償0.72215210300補償0.92-105239-單相用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定 一、歸算原則： 單相用電設(shè)備容量，其額定容量歸算至各相時，其不平衡度如不超過時（PNdPNs)，則可以將其總?cè)萘康刃槿鄬ΨQ條件進(jìn)行負(fù)荷計算。如果超過，則應(yīng)將負(fù)荷最大相的歸算容量乘以作為總?cè)萘窟M(jìn)行負(fù)荷計算。二、給出三臺以下的單相用電設(shè)備歸算方法： A.當(dāng)用電設(shè)備接于相電壓時xNNgNPF

13、CSP3cos3 歸算后的用電設(shè)備額定容量 用電設(shè)備的銘牌容量 接于相電壓上的負(fù)荷最大相的單極用電設(shè)備額定容量gNPNSxNPNgNPP3xNgNPP 3cos及xKxNxcxNfxcQKQPKKP 1 . 1,3 B. 當(dāng)用電設(shè)備接于線電壓時： 單 臺： 23臺： C. 接于相電壓或線電壓間的單相用電設(shè)備，當(dāng)臺數(shù)雖超過三臺， 但 相同，則計算負(fù)荷為： , 5 . 0cos%,50,8011 FCKVAS54. 0cos%,65,32,54. 0cos%,65,30333222 FCKVASFCKVASkwFCSPN285 . 05 . 080cos1111kwPN1354. 065. 030

14、2kwPN1454. 065. 0323kwPPPcaaba212/14282/kwPPPabbcb5 .202/13282/kwPPPbccac5 .132/13142/例：電焊變壓器臺，電壓v， 求計算負(fù)荷。解： 1）將電焊機的FC值歸算至，則2）計算各相平均擔(dān)負(fù)的負(fù)荷S3S1S2abc負(fù)荷最大相為a相，故計算負(fù)荷為：kwPa21KwPgN63321 KVASgN6 .125 . 0/63 AUSIgNgN19038031260003/ 供電系統(tǒng)的功率損耗與電能損耗 一、供電系統(tǒng)的功率損耗： 1）特點：工廠供電系統(tǒng)的線路不長，且多采用電纜供電，阻抗較 小，固而線路上的功率損耗可忽略不計算，

15、只計算變壓 器的功率損耗。 2）變壓器功率損耗： 有功功率損耗： 無功功率損耗：20 TNcSSTNCuTTPPP2100%2100% TNckTNcSSTNUTNoTSSTNToTSSIQQQ式中： 變壓器的有功、無功功率損失 kw, kvar； 變壓器的空載有功、無功功率損失kw, kvar； 變壓器在額定負(fù)載下的銅損 kw； 變壓器在額定負(fù)載下無功功率損失的增量 kvar； 計算負(fù)荷的視在容量kVA； 變壓器的額定容量 kVA；TTQP ,TTQP00,TNCuPNTQCSTNS由于TNToIUIUIIISQTNTNTOTNTNTOTO 33100%TNITSQTO 100%0查表又 變

16、壓器空載電流占額定電流百分?jǐn)?shù); 變壓器短路電壓占額定電壓百分?jǐn)?shù)。3）變壓器功率損失的估算 TNTNTNTTNTNTTNkSQSXIUXIU 233100%TOI %kUTNTTNTSQSP )10. 008. 0(,02. 0查表二、供電系統(tǒng)能量損耗的估算（一）利用最大負(fù)荷損耗時間近似地決定電能損耗。 1）線路全年實際電能損耗： 式中： 計算電流（A） 導(dǎo)線電阻（） 最大負(fù)荷損耗時數(shù)（h） 2）與年最大負(fù)荷利用時數(shù)的關(guān)系： 見P.圖 3）變壓器的年電能損耗： 式中：變壓器年投入工作時數(shù)。RIWCC23CIRMT 2TNcSSTNCuTgTOTcPTPWTgT（二）在設(shè)計時采用利用系數(shù)，在運行時

17、根據(jù)負(fù)荷曲線求出最大負(fù)荷工作班的 年電能損耗估算： 對變壓器： 式中： 對工廠進(jìn)戶線?。?） Kz負(fù)荷曲線的形狀系數(shù)： 配電線路取. 一班制 年工作時數(shù)二班制 三班制awPgzavzCTRIKW2)( 3gzSSKTNCugTTOTcTPTPWTNawz2 hTgz2300hTgz4000hTgz6000gzT全廠功率因數(shù)的確定 一、全廠功率因數(shù)的確定： 某組用電設(shè)備在最大負(fù)荷班內(nèi)的有功電能消耗量； 某組用電設(shè)備在最大負(fù)荷班內(nèi)的無功電能消耗量。 多組用電設(shè)備或全廠自然功率因數(shù)正切的均權(quán)平均值：2222cosccciiiQPPVWW iWiV 2211222111tantantanNxNxNxN

18、xPKPKPKPK二、補償容量： 求得的全廠最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷。)tan(tan21avBPQavP2.8 按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面 一、建設(shè)電網(wǎng)的投資費： 包含：1）線路的設(shè)計堪測，桿塔、絕緣子、開關(guān)設(shè)備等與導(dǎo)線截 面無關(guān)的費用(Z0)。 2）與導(dǎo)線截面有關(guān)的費用，截面越大，則投資費用越大。 投資費用： 單位長度的第一項費用，元/km; b 線路造價與導(dǎo)線截面的關(guān)系系數(shù); A 導(dǎo)線截面mm2; 線路長度，km。lbAZZ)(00Zl二、電網(wǎng)的年運行費用F： 包含項目： 1）為了更新設(shè)備，每年需提取的設(shè)備折舊費 ，元/年 2）網(wǎng)絡(luò)的維護修理費 ，元/年 3）管理費 ，元/年 設(shè) a 為反映

19、以上三項費用的系數(shù)，查手冊 4）電網(wǎng)中由于電能損耗每年應(yīng)付出的電能損耗費 設(shè)計階段：zFxFgFlbAZFFFFagxze)(0100 3210)(3gzzavsRTKIFslIRIFs2max32max3103sF 測得的導(dǎo)線平均電流；A 形狀系數(shù)； 導(dǎo)線電阻； 全年工作時數(shù)；h 電價，元/(kmh) 設(shè)計時求得的最大電流 ，即A 最大負(fù)荷損耗時數(shù)，h三、經(jīng)濟電流密度 ： 根據(jù)年運行費用最小的原則 求最小值avIzKRgzTmaxInJAlIlbAZaFFFse2max03)(100cI0 dAdF (常數(shù))查表2-9 按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面積abIAJn103max310maxabAI

20、JJnnnCJnJIA負(fù)荷計算例題 例：某分支線供給一臺由三相異步電動機驅(qū)動的通風(fēng)機用電，該電 動機的額定功率 ，額定電壓 ，功率因數(shù) ，效率 試求其計算電流。解：工作制為連續(xù)運行工作制，kwPN11vUN38084. 0cos %88kwPPNe5 .1288.0/11/)(6.2284.03803105.12cos33AUPINee例：有一臺吊車用三相異步電動機，額定負(fù)載持續(xù)率FD%=40%時 的銘牌功率為kw，額定電壓為380V，試求其計算電流。 解：工作制為短續(xù)周期工作制，起重類FC=40%。 取kwFCPPNc91.134 . 0112285. 0,85. 0cos)(3 .2985

21、. 085. 0380391.13cos3AUPINcc例：某玻璃纖維廠紡織車間的動力配電箱引出一條干線，配電給 48臺織布機用電，每臺織布機裝有一臺額定電壓為380V，額 定功率為0.75kw的三相異步電動機，試求該干線上的計算電 流。 解：查手冊得 工作制：連續(xù)運行工作制88. 0tan,75. 0cos, 7 . 0dKkwPKPeidc2 .2575. 0487 . 0var2 .2288. 02 .25tanKPQccKVAQPSccc6 .332 .222 .252222)(513803106.333330AUSINc例：某機械修理車間220/380V低壓進(jìn)線配電給下列用電設(shè)備用電

22、： 1）小批生產(chǎn)金屬冷加工機床臺，共178kw，其中較大容量電動機有kw臺，kw臺，.kw臺。 2）衛(wèi)生用通風(fēng)機臺，每臺為0.75kw 3）5t行車臺，每臺行車裝有kw電動機臺，kw電動機臺和.kw電動機臺，F(xiàn)C%=25% 4）實驗室用單相電烘箱臺，每臺容量為kw 5）白熾燈照明設(shè)備14.76kw 試確定該車間低壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。 解： ）用電設(shè)備分組，確定各用電設(shè)備有功、無功計算負(fù)荷。 a.小批生產(chǎn)金屬冷加工機床組，查表 取5 . 0cos,16. 012. 01dK73.1tan,14.0dK b.衛(wèi)生用通風(fēng)機，查表 取 c. 起重機組，工作制為斷續(xù)周期工作制,FC=25%,故不用換算。

23、查表 取var11.4373. 192.24tan111kPQcc8 . 0cos,70. 065. 022 dK75. 0tan,68. 022 dKkwPKPNdc12. 675. 01268. 022var59. 475. 012. 6tan222kPQcc73. 1tan, 5 . 0cos,15. 005. 033dK15. 03dKkwPc96.62)2 .25211(15.03var04.1273. 196. 6tan33kPQcckw92.2417814. 0PKPN1d1c d. 電烘箱組，照明組，屬單相用電設(shè)備 電烘箱 取最大相負(fù)荷 照明器76.4476.14103 NdP

24、4 .233)2 . 22511(275. 012178 NSPkwPNS01.35%15 要歸算。要歸算。 ,%15NSNdPPvUKNd220,1cos,144 kwPNm10 kwPKPNmdc301031341cos,95. 055 dKkwPKPNdc02.1476.1495. 055054ccQQ）確定車間低壓進(jìn)線的計算負(fù)荷，取同期系數(shù) 視在功率kwPKPiicc8 .73)02.143096. 612. 692.24(9 . 051var8 .53)04.1259. 411.43(9 . 051kQKQiicckvAQPSccc3 .918 .538 .732222)(7.138

25、3803103.9133AUSINcc9 . 0 K例：某水泥廠磨機車間變電所設(shè)有一臺SL7-630/6 型變壓器，其低 壓側(cè)計算負(fù)荷為Pc=420Kw,Qc=310KVar ，試求該變壓器的有 功功率損耗和無功功率損耗。 解：查表得SL7-630/6型變壓器參數(shù)為 變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為： 變壓器的有功損耗和無功功率損耗為：5 . 4(%), 3%,1 . 8,3 . 100 kCuNTTUIkwPPkwPkvAQPSccc5223104202222kwPPPNTcSSCuNTTT86. 61 . 83 . 1263052220var36.3863026305221005 . 4100

26、32100(%)100(%)0kSQNTSSUITNTck例：某廠10/0.4KV變電所，其二次側(cè)有功計算負(fù)荷Pc=610Kw ，無 功計算負(fù)荷Qc=485KVar，擬采用低壓集中補償方式將功率因數(shù)提高到0.9，試選擇并聯(lián)電容器的容量。解：未補償前功率因數(shù)Cos1 為： 對應(yīng)于 取平均負(fù)荷系數(shù) 補償容量： 選一臺PZJ-1-1型低壓無功自動補償屏，其總安裝容量為150kvar，滿足要求。783.0485610610cos22221cccQPP484. 0tan, 9 . 0cos,795. 0tan,783. 0cos2211 75. 0kwPPcav5 .45761075. 0var3 .1

27、42)484. 0795. 0( 5 .457)tan(tan21kPQavC返回返回返回返回返回2-7、1）形狀系數(shù)法KW10450280240PPKP2N1N1x1av.var.tanK787501024PQ11av1avKW7815640160PPKP22N12N2x2av.var.tan.k55875078PQ22av2avKW3417020PKP3N3x3av.var.tanK753967134PQ33av3avKVA682921858226QPS222e2ee.KW2163478104PPiavavvar.K25176753955878QQiavavKW8226216051P11051PKPavav2e.var.KQav2e2）、附加系數(shù)法求上述用電設(shè)備加權(quán)利用系數(shù)170156401502802216PppPKKiNaviNiN