工厂电力负荷计算
典型负荷:如电焊机和吊车、电梯电动机等。
特征参数:暂载率(又称负荷持续率)。 定义:一个工作周期内,工作时间与工作周期的百分比,用ε表示。即
式中: T—工作周期; t—工作周期内的工作时间; t0—工作周期内的停歇时间。
t t 100% 100% T t t0
提示:断续周期工作制设备的额定容量,是对应于某一标准暂载率 N 的。 (1)吊车电动机的 N 值有:15%、25%、40%及60%四种; (2)电焊机设备的 N 值有:50%、65%、75%及100%四种。
2.年负荷曲线:分两种曲线。 (2)年持续负荷曲线:
2)绘制方法:借助一年中典型的夏、冬日负荷曲线绘制。
我国北方:可近似认为夏日152天,冬日213天; 我国南方:则近似认为夏日200天,冬日165天。
举例:南方某厂年持续负荷曲线绘制(如附图) P1在年负荷曲线上所占的时间:T1=200( t1+t´1); P2在年负荷曲线上所占的时间:T2=200 t2+165 t 2′,……其余类推。
于选择导体和电气设备的假想负荷。
2.物理意义:导体持续流过计算负荷时所产生的
恒定温升等于流过实际变动负荷所产生的最高温升。 #可以说:计算负荷是与实际负荷发热条件等效的 假想负荷。
3.表示法:? ⊙ Pc=P30=Pmax !!
根据:因为对中小截面导体,发热时间常数τ约10min左右。实验表明, 导体达到稳定温升的时间约(3~4)τ ,即近似为(30~40)min。
附图 年最大负荷和年最大负荷利用小时
(一) 年最大负荷和年最大负荷利用小时(P24)
2.年最大负荷利用小时Tmax (又称年最大负荷使用时间)
定义:是一个假想时间。即在该时间内,按年最大负荷Pmax(或P30)持 续运行所消耗的电能,刚好等于电力负荷全年实际消耗的电能Wa 。 如图2-6所示:将Pmax 延伸到与Tmax交于C,与两坐标轴一起包围的矩 形面积,恰好等于年负荷曲线与两坐标轴包围的面积。即
(2)短时运行工作制 工作特征:负荷恒定,运行时间短(来不及达到稳定温度),停歇
时间长(足以在停歇时间内冷却到周围介质温度)。
典型负荷:如控制闸门的电动机,机床上的某些辅助电动机(如进给
电动机)等。
(3)断续周期工作制
工作特征:时而工作,时而停歇,反复运行,工作周期一般不超过 10min。无论工作或停歇,均不足以使设备达到热平衡。
(2-2) (2-3)
年平均负荷Pav:指电力负荷在全年内平均消耗的功率。即
(二) 年平均负荷和负荷系数
2.负荷系数(负荷率,负荷 曲线填充系数)
负荷系数:用电负荷平均值Pav 与其最大值Pmax的比值,即
对于用电设备:
P PN
有功负荷系数 无功负荷系数
Pav Pmax Qav Qmax
(五)负荷曲线分析
2. 年负荷曲线:分两种曲线。 (1)年最大负荷曲线:如图2-5所示。 ① 定义:按全年每日最大负荷(通常取每日最大负荷半小时平均值)绘制。 ② 作用:对拥有多台电力变压器的用户变电所,进行经济运行分析。
附图 年每日最大负荷曲线 能看出吗?两图所示的年最大负荷的变化规律是截然不同的。
(五)负荷曲线分析
1.日负荷曲线 (1)绘制:可通过测量运行中用电设备的负荷值绘制。有功日负荷曲线根 据有功功率表每隔半小时的读数绘成。 (2)分类:
图2-3所示为逐点描绘的日负荷曲线。表示工厂一天24h内有功(P)和无 功(Q)负荷的变化情况。
图2-4所示为阶梯形的有功日负荷曲线。横坐标按半小时分格,以便确定 “半小时最大负荷”Pmax。负荷曲线与坐标轴包围的面积代表日耗电量。
红外线加热、微波加热和 等离子加热等
电热设备的工作特点是: (1)工作方式为长期连续工作方式。 (2)电力装置一般属二级或三级负荷。 (3)功率因数都较高,小型的电热设 备可达到1。
照明设备
白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、 高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。
照明设备的工作特点: (1)工作方式属长期连续工作方式。 (2)除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外,其 它类型的灯具功率因数均较低。 (3)照明负荷为单相负荷,单个照明设备容量 较小。 (4)照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在 10%左右。
(五)负荷曲线分析
2. 年负荷曲线:分两种曲线。 (2)年持续负荷曲线 1)定义:不分日月界限, 以有功功率大小(kW)为 纵坐标,以各自相应持续 时间(h)为横坐标绘出。 它表明一年内各种不同大 小负荷所持续的时间。如 图2-6所示。 年持续负荷曲线与直角 坐标轴所包围的面积,表 示企业一年内消耗的有功 电能。
用电设备的工作制与设备容量
一、用电设备的工作制分类及其工作特征
(1)长期连续工作制 工作特征:在规定的环境温度和恒定负荷下长期连续运行达到热平
衡状态,设备各部分温度和温升均不超过最高允许值。
典型负荷:如通风机、水泵、空压机、皮带输送机、破碎机、搅拌
机、电机车等机械的拖动电动机,和电炉、电解设备、照明灯具等
负荷曲线
(一)含义 负荷曲线——描述电力负荷随时间变化规律的曲线。 (二)表示方法: 一般绘制在直角坐标系中,纵坐标为负荷功率值, 横坐标为对应的时间(如P26,图2-3~2-6)。 (三)分类: (1)按负荷功率性质分:有功负荷曲线和无功负荷曲线(图2-3)。 (2)按取用时间区间分:日负荷曲线和年负荷曲线。 ①日负荷曲线:表示一昼夜24小时内负荷变化的情况(图2-3、2-4) ; ②年负荷曲线:表示一年中负荷变化的情况(图2-5、图2-6)。 (3)按负荷范围分:全厂负荷曲线和车间负荷曲线。 (四)绘制负荷曲线的意义: (1)可直观了解负荷变动情况。通过综合分析,可更深入地掌握负荷变动 规律,从中获得对设计和运行有用的资料(如需要系数的确定等)。 (2)通过分析比较,可发现同类型工厂、车间或用电设备组具有大致相似 形状的负荷曲线。新建工程电气设计时,可借鉴同类用户的负荷曲线。
高压钠灯
高压钠灯
高压汞灯
卤钨灯
金属卤化物灯
小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类
序 号 车 间 用电设备 负荷级别
价格昂贵、作用重大,稀有的大型数控机床 1 金属加工车间 价格贵,作用大,数量多的数控机床
一级 二级
2
3
铸造车间
热处理车间
冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机
井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机
统计资料表明:各类型工厂年最大负荷利用小时如表2-1(P25,略)。
(二) 年平均负荷和负荷系数
1.年平均负荷Pav( Qav、Sav及Iav )
平均负荷:是指电力负荷在时间t内平均消耗的功率。即
Pav = Wt / t(kW)
Wa 8760 Pav (kWh)或Pav Wa / 8760(kW )
Wa PmaxTmax (kWh)或Tmax
Wa ( h) Pmax
年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征 的重要参数,与电能用户的生产运行性质密 切相关。如: 一班制生产运行:Tmax≈1800~3000h; 两班制生产运行:Tmax≈3500~4800h;
三班制生产运行:Tmax≈5000~7000h。
对负荷曲线而言:它表征负荷曲线不平坦,即负荷起伏变动 的程度。 对供(用)电设备而言:负荷系数越高,越趋近于1,越利 于充分发挥供(用)电设备能力,且效率较高。 对整个电力系统而言:若对负荷曲线“削峰填谷”,可以减 小负荷不均衡性,减小年最大负荷,从而提高负荷系数。
(三)计算负荷
1.计算负荷:是按发热条件与实际负荷等效,可用
① 合理选择电器(变压器、开关电器)和导线、电缆截面。 ② 为进行无功补偿,提高功率因数提供依据。 ③ 保证供电系统在正常条件下可靠运行(不超载)。
三、确定计算负荷的常用方法:
① 需要系数法:是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法。 方法最简便,计算结果基本符合实际。广泛用于工业与民用 电能用户,尤其适用于配、变电所的负荷计算。对于设备台 数较少,容量差别悬殊的分支干线,计算结果往往偏小。 ② 二项式法:用于确定设备台数较少且容量差别悬殊的分支干 线的计算负荷时,比需要系数法合理,也比较简便。但其计 算系数b、c和x的数值缺乏充分的理论根据,且只有机械工 业方面的部分数据(参见附录1),故其应用受到一定限制。 主要用于机械加工车间的电力负荷计算。 两方法共同点:均是在已知用电设备容量基础上,乘以相应 系数(需要系数kd或二项式系数b、c)得到计算负荷。
三级
二级
4
锻压车间 大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 隧道窑鼓风机、卷扬机 压塑机及供热锅炉
二级
5 6 7
电镀车间 模具成型车间 层压制品车间
二级 二级 二级
电力负荷及其类别 电力负荷:(1)指用电设备或电能用户;(2)指其消耗的 (有功、无功、视在)电功率或电流。 (一)电力负荷的分类 国标规定:电力负荷按照对供电可 靠性要求和意外断电时的损失或影响大小,分为3类(级): (1)一类(级)负荷 ① 断电将造成人身伤亡。 ② 断电将造成重大政治、经济损失。 ③ 断电将造成重大政治影响,或公共场所秩序严重混乱。 (2)二类(级)负荷 ① 断电将造成较大政治、经济损失。 ② 断电将造成较大政治影响,或公共场所秩序混乱。 (3)三类(级)负荷 不属于一、二类负荷者。不会造成直接损失或损失不大。
电力负荷及其类别
(二)各类电力负荷对供电电源的要求(1)一类(级)负荷
① 应有两个独立电源供电。两彼此独立的电源应不会同时发生故障。 ② 对其中特别重要的负荷,还应增设专用的应急电源。 常用应急电源有: 1)独立于正常电源的自备发电装置; 2)不间断电源(UPS); 3)干电池或蓄电池。 (2)二类(级)负荷 ① 应有互为备用的两条回路供电(两变压器未必在同一变电所)。使不 致断电或能迅速恢复供电。 ② 采用两回路有困难或负荷较小时,可由一回6kV及以上的专用架空线路 供电。 (3)三类(级)负荷 对供电电源无特殊要求。一般由一条回路供电。