电力负荷的实用计算方法.ppt

第二章第二章 电力负荷的计算电力负荷的计算 内容提要内容提要 电力负荷的计算是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等电气设备基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。本章是分析工厂供配电系统和进行供电设计计算的基础。本章主要学习以下几个内容：本章主要学习以下几个内容：电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 电力负荷的基本概念；电力负荷的基本概念；负荷计算的内容及目的；负荷计算的内容及目的；负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 负荷曲线的基本概念、作用及分类负荷曲线的基本概念、作用及分类 负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 与负荷计算相关的几个物理量与负荷计算相关的几个物理量 第二章第二章 电力负荷的计算电力负荷的计算 计算负荷的实用计算方法计算负荷的实用计算方法 设备容量的计算方法；设备容量的计算方法；需要系数法求解计算负荷；需要系数法求解计算负荷；二项式法求解计算负荷；二项式法求解计算负荷；单相负荷的计算单相负荷的计算 尖峰电流计算尖峰电流计算 尖峰电流的基本概念尖峰电流的基本概念 尖峰电流的计算方法尖峰电流的计算方法 功率损耗与电能损耗的计算功率损耗与电能损耗的计算 线路的功率损耗计算线路的功率损耗计算 变压器的功率损耗计算变压器的功率损耗计算 电能损耗计算电能损耗计算 全厂负荷计算全厂负荷计算 逐级计算方法逐级计算方法 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 一电力负荷与电量一电力负荷与电量 1电力负荷电力负荷(electric power load)用电设备需用的电功率用电设备需用的电功率 简称负荷或功率。简称负荷或功率。区别：区别：负荷与负载负荷与负载 负荷是功率；负荷是功率；负载耗电设备（耗电并能完成某种任务的装置、器件负载耗电设备（耗电并能完成某种任务的装置、器件等）；等）；第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 2电量电量 用电设备所需用的电能数量，即功率在一段时间内的用电设备所需用的电能数量，即功率在一段时间内的累积；累积；二、负荷计算的目的和内容二、负荷计算的目的和内容 1、负荷计算的目的、负荷计算的目的 工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时，如定负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费；应首果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费；应首先计算出全部设备的实际负荷。先计算出全部设备的实际负荷。第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 2、负荷计算的主要内容、负荷计算的主要内容（1）求计算负荷（需用负荷，假想负荷）：即正常工作）求计算负荷（需用负荷，假想负荷）：即正常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常最大工作电流时不至过热而损坏。最大工作电流时不至过热而损坏。（选择设备）（选择设备）（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。选择熔断器和保护元件等。（校验设备）（校验设备）（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等；耗以及选择无功补偿容量等；（节能措施）（节能措施）第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 一、负荷曲线一、负荷曲线(load curve)1、负荷曲线、负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间的变化图形。表示一组用电设备的功率随时间的变化图形。纵轴为功率，横轴为时间。纵轴为功率，横轴为时间。第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 2、负荷曲线的作用、负荷曲线的作用 负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和规律；负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和规律；对于设计人员，获取资料有助于设计分析；对于设计人员，获取资料有助于设计分析；对于运行人员而言，可以合理地、有计划地安排用户、车对于运行人员而言，可以合理地、有计划地安排用户、车间、班次或者大容量设备的用电时间等，从而降低负荷高间、班次或者大容量设备的用电时间等，从而降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“消峰填谷”的办法可以使得负峰，填补负荷低谷，这种“消峰填谷”的办法可以使得负荷曲线比较平坦，有利于节电。荷曲线比较平坦，有利于节电。3、特点：、特点：电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；负荷曲线是有规律的；负荷曲线是有规律的；第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 4、负荷曲线分类、负荷曲线分类 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 5、负荷曲线绘制、负荷曲线绘制（1）日有功负荷曲线的绘制及意义）日有功负荷曲线的绘制及意义 主要采用描点和阶梯形绘制方法；主要采用描点和阶梯形绘制方法；意义：日有功曲线与时间轴之间所围成的面积为一天意义：日有功曲线与时间轴之间所围成的面积为一天所消耗的有功电量。所消耗的有功电量。第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷（2）年持续负荷曲线的绘制）年持续负荷曲线的绘制 根据日负荷曲线在全年的变化趋势特点，为了分析方根据日负荷曲线在全年的变化趋势特点，为了分析方便一般将其分为具有代表性两个类型：便一般将其分为具有代表性两个类型：具有冬季日负荷特点的曲线具有冬季日负荷特点的曲线冬季日负荷曲线；冬季日负荷曲线；具有夏季日负荷特点的曲线具有夏季日负荷特点的曲线夏季日负荷曲线；夏季日负荷曲线；年持续负荷曲线的绘制需要借助于一年中具有代表性年持续负荷曲线的绘制需要借助于一年中具有代表性的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线；的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线；夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定：夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定：第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 年持续负荷曲线的绘制方法：年持续负荷曲线的绘制方法：绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负荷的绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负荷的坐标系（注意横坐标最大值为坐标系（注意横坐标最大值为365*24=8760 h）；）；从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中：率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中：第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 假定假定P1在（在（a）上有）上有t1小时，则全年以小时，则全年以P1运行的总小时数为：运行的总小时数为：T1=200*t1；若某一功率同时出现冬季、夏季日负荷曲线上，则二者换算后的若某一功率同时出现冬季、夏季日负荷曲线上，则二者换算后的时间相加。图中的时间相加。图中的P5同时出现在冬季、夏季日负荷曲线中。则换同时出现在冬季、夏季日负荷曲线中。则换算之后的总时间为：算之后的总时间为：T5=(t5+t5)*200+t5*165（h）最后将对应的功率和时间绘制到年持续负荷曲线中。最后将对应的功率和时间绘制到年持续负荷曲线中。第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷（3）年持续负荷曲线的意义）年持续负荷曲线的意义 年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表了用户全年年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表了用户全年消耗的总电能。消耗的总电能。（4）注意日负荷曲线与年负荷曲线绘制的区别）注意日负荷曲线与年负荷曲线绘制的区别 日负荷曲线是按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线日负荷曲线是按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线是按照负荷的大小和累计时间来绘制的。是按照负荷的大小和累计时间来绘制的。第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 二、与负荷计算相关的几个物理量二、与负荷计算相关的几个物理量 1、年最大负荷和最大负荷利用小时数、年最大负荷和最大负荷利用小时数 负荷最大工作班：负荷最大工作班：一年中最大负荷月份内最少出现一年中最大负荷月份内最少出现23次的最大负荷工作次的最大负荷工作班（防止偶然性）。班（防止偶然性）。年最大负荷：年最大负荷：全年中最大工作班内，半小时平均功率的最大值，也称全年中最大工作班内，半小时平均功率的最大值，也称为为30分钟最大负荷；分钟最大负荷；表示为：表示为：或者或者 maxmaxmax,SQP303030,SQP第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 物理意义：用户以全年最大负荷持续工作运行物理意义：用户以全年最大负荷持续工作运行 小时小时 所消耗的电能等于全年实际消耗的电能。所消耗的电能等于全年实际消耗的电能。即：有功即：有功 无功无功 用电负荷的均衡性的标志，越大越均衡；用电负荷的均衡性的标志，越大越均衡；maxTmaxTmaxmax/PWTpmaxmax/QWTQmaxT第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数 平均负荷平均负荷(average load)电力用户一段时间内消耗功率的平均值；电力用户一段时间内消耗功率的平均值；表示为：表示为：；全年的平均有功负荷为：全年的平均有功负荷为：；负荷系数负荷系数（load coefficient）最大工作班内平均负荷与最大负荷之比，又称负荷率、最大工作班内平均负荷与最大负荷之比，又称负荷率、负荷曲线填充系数负荷曲线填充系数;tWPtav/avavavSQP,8760/WPav第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小；平坦，负荷波动越小；一般：一般：；3、需用系数和利用系数需用系数和利用系数 需用系数：需用系数：；（按最大值进行准备）；（按最大值进行准备）利用系数：利用系数：；（按实际需要值进行评价）；（按实际需要值进行评价）对于相同类型的工厂或车间具有相近的负荷系数、需对于相同类型的工厂或车间具有相近的负荷系数、需用系数和利用系数，可以查表获得典型值。用系数和利用系数，可以查表获得典型值。82.076.0;75.07.0ndPPK/maxnavlPPK/第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 4、尖峰负荷和低谷负荷、尖峰负荷和低谷负荷 尖峰负荷尖峰负荷在一昼夜间（连续在一昼夜间（连续24 h内）用户出现的内）用户出现的最大负荷（最大负荷（1h内平均值的最大值）；内平均值的最大值）；低谷负荷低谷负荷在一昼夜间（连续在一昼夜间（连续24 h内）用户出现的内）用户出现的最小负荷（最小负荷（1h内平均值的最小值）；内平均值的最小值）；尖峰负荷与低谷负荷的出现时间与具体行业有关，并尖峰负荷与低谷负荷的出现时间与具体行业有关，并呈现一定的规律性。呈现一定的规律性。第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 三、计算负荷三、计算负荷(calculated load)计算负荷计算负荷等效负荷；按此负荷持续运行所产生的等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。热效应相等。表示为：表示为：1、用途及依据、用途及依据 按发热条件选择导体和电器设备：当以计算负荷连续按发热条件选择导体和电器设备：当以计算负荷连续运行时，设备的发热温度不会超过其允许值。运行时，设备的发热温度不会超过其允许值。导体的发热时间常数导体的发热时间常数T=10min；实验表明：导体到；实验表明：导体到达恒定温升的时间约为达恒定温升的时间约为3T-4T；故一般取；故一般取30min来保来保证导体达到恒定温升。证导体达到恒定温升。cccSQP,第二节第二节 负荷