莎士比亚人物介绍30字:计算负荷的计算方法

荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。一、日负荷曲线：负荷在一昼夜间（0~24h）变化情况。制作：（1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。绘制方法如图2-2所示。图2-2是南方某厂的年负荷曲线，图中P 1 在年负荷曲线上所占的时间计算为 T 1 =200t 1 +165t 2 。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲线 （c）年负荷持续时间曲线三、负 1.年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷P max 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30 分钟平均功率的最大值。（2）年最大负荷利用小时T max 如图2-3所示，阴影为全年实际消耗电能，如果以Wa表示全年实际消耗的电能,则有：图2-3 年最大负荷和年最大负荷利用小时图2-4 年平均负荷 2.平均负荷和负荷系数（1）平均负荷Pav 平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。年平均负荷P av, 如图2-4所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能W a ，则：（2）负荷系数KL 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负荷系数K aL 和无功负荷系数K rL ，即有时也用α表示有功负荷系数，用β表示无功负荷系数。一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82 注意：对单个用电设备或用电设备组，有： N L P P K ?? 设备的铭牌额定功率P N 经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用P e 来表示。二、 1.长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的铭牌额定功率，即 Pe=P N 2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。式中，P N 为电焊机额定有功功率；S N 为额定视在功率； ε N 为额定负荷持续率； cosφ N 为额定功率因数。 1）电焊机和电焊装置组要求统一换算到∈=100%时的功率，即： 2）起重机（吊车电动机）要求统一换算到∈=25%时的功率，即： 3）电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率，即： P e =S N *cosφ N 4）照明设备 ①不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即： P e = P N ②用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。荧光灯： Pe=1.2P N 高压水银灯、金属卤化物灯：Pe= 1.1 P N ③照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算： 1000 / S P e ?? ?? 式中： ?? 是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。 1 式中，W a 为全年电能，W a =a·m，m为年产量，a为单位产品的耗电量；T max 为年最大负荷利用小时数。 2、单位面积负荷密度法若已知车间生产面积S和负荷密度指标ρ时，车间平均负荷为: Pav=ρ*S，车间计算负荷为: K d 所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念，即 1、单组用电设备的计算负荷 式中，K d 为需要系数；P e 为设备容量；tgφ为设备功率因数角的正切值。 2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为 120kw。试求其计算负荷。：查表可得，K d =0.16 ~ 0.2(取0.2计算)， cosФ =0.15, tgФ =1.73。根据公式得： P C = K d P e = 0.2×120 = 24(KW) Q C = P C tgФ = 24×1.73 = 41.52 (kvar) S c = P c /cosφ = 24/ 0.5 = 48 (kVA) 2、多组用电设备的计算负荷 式中，n为用电设备组的组数，K ∑p 、K ∑q 分别为有功、无功同时系数，P ci ，Q ci 为各用电设备组的 计算负荷。解: (1) 冷加工机床：查附录表1可得K d1 =0.2， cosφ 1 =0.5，tgφ 1 =1.73 P c1 = K d1 P e1 =0.2×50=10kW Q c1 =P c1 tgφ 1 =10×1.73=17.3kvar (2)通风机：K d2 =0.8，cosφ 2 =0.8，tgφ 2 =0.75 P c2 = K d2 P e2 =0.8×2.4=1.92kW Q c2 =P c2 tgφ 2 =1.92×0.75=1.44kvar 例2-2 一机修车间的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7.5kW2 台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数K ∑p 、K ∑q 均为0.9）。 (3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 P c3 =P e3 =2kW Q c3 =0 (4)车间计算负荷：三、 (1)单组用电设备的计算负荷 式中，b、c为二项式系数；P e∑ 是该组用电设备组的设备总容量； P x 为x台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数n＜2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为P c =P e ；tgφ为设备功率因数角的正切值。 (2)多组用电设备的计算负荷 式中，（bP e∑ ） i 为各用电设备组的平均功率 P e∑ 是各用电设备组的设备总容量；cP x 为每组用电设备组中x台容量较大的设备的附加负荷；（cP x ） max 为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tgφ max 为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。例2-3 试用二项式法来确定例2-2中的计算负荷。解: 求出各组的平均功率bP e 和附加负荷cP x （１）金属切削机床电动机组查附录表1，取b 1 =0.14，c 1 =0.4，x 1 =5，cosφ 1 =0.5， tgφ 1 =1.73，x=5，则 (bP e∑ ) 1 =0.14×50=7kW (cP x ) 1 =0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW （２）通风机组查附录表1，取b 2 =0.65，c 2 =0.25，cosφ 2 =0.8， tgφ 2 =0.75，n=2＜2x，取x 2 =n/2=1，则 (bP e∑ ) 2 =0.65×2.4=1.56kW (cP x ) 2 =0.25×1.2=0.3kW （３）电阻炉(bP e∑ ) 3 =2kW (cP x ) 3 =0 显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cP x ) 1 最大，故总计算负荷为： P c =∑（bP e∑ ） i +（cP x ） 1 =(7+1.56+2)+10.08=20.64kW 比较例2-2和例2-3的计算结果可知，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。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。 Q c =∑（bP e∑ tgφ） i +（cP x ）tgφ 1 =(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar 四、单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。单相负荷的计算如下： 1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。 2.三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备组等效三相设备容量的计算如下：（1）单相设备接于相电压时 P e = 3P emφ 式中，P emφ 为最大负荷相所接的单相设备容量（2）单相设备接于线电压时 ①接于同一线电压时 ②接于不同线电压时设接于三个线电压的设备容量分别为P 1 、P 2 、 P 3 ，且cosφ 1 ≠cosφ 2 ≠cosφ 3 ，P 1 ＞P 2 ＞P 3 ，则等效三相设备容量为（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分别计算各相的设备容量。将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为： P AB、 P BC、 P CA 为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；P eA、 P eB、 P eC 为换算为A、B、C相的有功设备容量； Q eA 、Q eB 、 Q eC 为换算为A、B、C相的无功设备容量；p AB-A、 q AB-A 等为有功和无功换算系数。等效三相设备容量计算出来后，就可以算出等效三相 计算负荷：第（1）和第（2）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷；第（3）种情况的等效三相计算负荷取其最大有功负荷相的计算负荷的3倍，即式中，P cmφ 为最大有功负荷相的有功 计算负荷；Q cmφ 为最大有功负荷相的无功计算负荷。 2-4 某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相， 10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和 C相；对焊机14kW（ε=100%）3台接于AB相，20kW （ε=100%）2台接于BC相，46kW（ε=60%）1台接于 CA相。试求该线路的计算负荷。 : 1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查附录表1得 K d =0.7，cosφ=1，tgφ=0，因此只要计算有功计算负荷 A相 P cA1 =K d P eA =0.7×20×2=28kW B相 P cB1 =K d P eB =0.7×(30×1+20×1)=35kW C相 P cC1 =K d P eC =0.7×(10×3+20×1)=35kW 2.对焊机的各相计算负荷 查附录表1得K d =0.35，cosφ=0.7，tgφ=1.02 查表2-4得 cosφ=0.7时p AB-A =p BC-B =p CA-C =0.8 p AB-B =p BC-C =p CA-A =0.2 q AB-A =q BC-B =q CA-C =0.22 q AB-B =q BC-C =q CA-A =0.8 先将接于CA相的46kW（ε=60%）换算至ε=100%的设备容量，即（1）各相的设备容量为 A相 P eA =p AB-A P AB +p CA-A P CA =0.8×14×3+0.2×35.63=40.73kW Q eA =q AB-A P AB +q CA-A P CA7×(30×1+20×1)=35kW C相 P cC1 =K d P eC =0.7×(10×3+20×1)=35kW 2.对焊机的各相计算负荷 查附录表1得K d =0.35，cosφ=0.7，tgφ=1.02 查表2-4得 cosφ=0.7时p AB-A =p BC-B =p CA-C =0.8 p AB-B =p BC-C =p CA-A =0.2 q AB-A =q BC-B =q CA-C =0.22 q AB-B =q BC-C =q CA-A =0.8 先将接于CA相的46kW（ε=60%）换算至ε=100%的设备容量，即（1）各相的设备容量为 A相 P eA =p AB-A P AB +p CA-A P CA =0.8×14×3+0.2×35.63=40.73kW Q eA =q AB-A P AB +q CA-A P CA =0.22×14×3+0.8×35.63=37.74kvar B相 P eB =p BC-B P BC +p AB-B P AB =0.8×20×2+0.2×14×3=40.4kW Q eB =q BC-B P BC +q AB-B P AB =0.22×20×2+0.8×14×3=42.4kvar C相 P eC =p CA-C P CA +p BC-C P BC =0.8×35.63+0.2×20×2=36.5kW Q eC =q CA-C P CA +q BC-C P BC =0.22×35.63+--0.8×20×2=39.84kvar （2）各相的计算负荷为 A相 P cA2 =K d P eA =0.35×40.73=14.26kW Q cA2 =K d Q eA =0.35×37.74=13.21kvar B相 P cB2 =K d P eB =0.35×40.4=14.14kW Q cB2 =K d Q eB =0.35×42.4=14.84kvar C相 P cC2 =K d P eC =0.35×36.5=12.78kW Q cC2 =K d Q eC =0.35×39.84=13.94kvar 3.各相总的计算负荷（设同时系数为0.95） A相 P cA =K ∑ （P cA1 +P cA2 ） =0.95×（28+14.26）=40.15kW Q cA = K ∑ （Q cA1 +Q cA2 ） =0.95×（0+13.21）=12.55kvar B相 P cB = K ∑ （P cB1 +P cB2 ） =0.95×（35+14.14）=46.68kW Q cB = K ∑ （Q cB1 +Q cB2 ） =0.95×（0+14.84）=14.10kvar C相 P cC = K ∑ （P cC1 +P cC2 ） =0.95×（35+12.78）=45.39kW Q cC = K ∑ （Q cC1 +Q cC2 ） =0.95×（0+13.94）=13.24kvar 4.总的等效三相计算负荷 因为B相的有功计算负荷最大，所以 P cmφ = P cB =46.68kW Q cmφ =Q cB =14.10kvar P c =3P cmφ =3×46.68=140.04kW Q c =3Q cmφ =3×14.10=42.3kvar 1 (1) P WL =3I C 2 R WL *10 -3 Q WL 3I C 2 X WL *10 -3 I c A R WL Ω R WL =R 0 L R 0 Ω/km L km X WL X WL =X 0 L X 0 /km (2) P T =0.015Sc T =0.06 Sc 二精确法 ①有功功率损耗 ●铁损△P Fe 空载损耗△P 0 可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。 ●铜损△P Cu 负载损耗△P k 可认为就是额定电流下的铜损△P Cu 。变压器的有功功率损耗为 △P T ≈△P 0 +△P k β 2 式中，S N 为变压器的额定容量；S c 为变压器的计算负荷；β为变压器的负荷率（β= S c /S N ） ②无功功率损耗 ●空载无功功率损耗 △Q 0 ●负载无功功率损耗 △Q L 变压器的无功功功率损耗为：式中，I 0 %为变压器空载电流占额定电流的百分值;U k %为变压器的短路电压百分值。（1）线路电能损耗最大损耗时间τ：当线路或变压器中以最大计算电流I c 流过τ小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。线路电能损耗 △W L =△P WL *τ （2） 变压器的电能损耗 △W T =△P 0 *8760+△P k ( S C /S N ) 2 *τ 一、负荷计算原则 是选择电源进线和一、二次设备的基本依据。逐级计算法（用需要系数法）：从用电设备向电源方向逐级计算负荷。二、负荷计算的步骤（以下图为依据） 1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中 1点处）计算目的：用于选择其开关设备和导线截面 计算负荷为： 2.用电设备组计算负荷的确定（如图中2点处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。 计算负荷为： 3.车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中3点处）计算公式为： 4.车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4点处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。 5.车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中5 点处）计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：估算： 4 015 . 0 c T S P ?? ?? 4 06 . 0 c T S Q ?? ?? 6.总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中6点处） 计算负荷为： 7.总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中7点处） 计算负荷为：第六节尖峰电流的计算尖峰电流I pk 是指单台或多台用电设备持续1~2秒的短时最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。 1、单台用电设备供电的支线尖峰电流计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 I pk = I st = K st I N 式中，I st 为用电设备的起动电流；I N 为用电设备的额定电流； K st 为用电设备的起动电流倍数。 2、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算计算公式为：或式中，I stmax 为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（I st －I N ） max 为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和； K ∑ 为上述n–1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.7~1；I c 为全部设备投入运行时线路的计算电流。 2-5 有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知 I N1 =5A，I N2 =4A，I N3 =10A， I st1 =35A，I st2 =16A， K st3 =3，求该配电线路的尖峰电流。 I st1 –I N1 =35–5=30A I st2 –I N2 =16–4=12A I st3 –I N3 = K st3 I N 3 –I N3 =3×10–10=20A 可见，（I st –I N ） max =30A，则I stmax =35A，取K ∑ =0.9，因此该线路的尖峰电流为 I pk = K ∑ （I N2 +I N3 ）+ I stmax =0.9×（4+10）+35=47.6A 第七节 1.瞬时功率因数 2.最大负荷功率因数 3.平均功率因数（1）由消耗的电能计算式中，W a 为某一时间内消耗的有功电能（kWh）；W r 为某一时间内消耗的无功电能（kVAh）。（2）由计算负荷计算 4.供电部门对用户功率因数的要求 cosφ≥0.9 二、 1、功率因数对供电系统的影响 ● 电能损耗增加 △P=3I 2 R ● 电压损失增大在功率因数降低后，不得不降低输送的有功功率 P来控制电流I的值，这样就降低了供电设备的供电能力。 2. 提高功率因数的方法 (1) 提高自然功率因数自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。 ● 供电设备利用率降低 ①合理选择电动机的规格、型号 ②防止电动机空载运行 ③保证电动机的检修质量 ④合理选择变压器的容量 ⑤交流接触器的节电运行 (2) 人工补偿功率因数 ●并联电容器 ●同步电动机补偿 ●调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿 ●动态无功补偿三、 1、并联电容器的型号并联电容器的型

器的节电运行 (2) 人工补偿功率因数 ●并联电容器 ●同步电动机补偿 ●调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿 ●动态无功补偿三、 1、并联电容器的型号并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意义如下：例如：BW0.4-12-1型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为0.4kV、容量为12kvar。 2. 补偿容量和电容器台数的确定（1）采用固定补偿 Q cc =P av （tgφ av1 －tgφ av2 ）式中，Q cc 为补偿容量；P av 为平均有功负荷，P av =αP c 或W a /t，P c 为负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，W a 为时间t内消耗的电能；tgφ av1 为补偿前平均功率因数角的正切值；tgφ av2 为补偿后平均功率因数角的正切值；（2）采用自动补偿 Q cc =P c （tgφ1－tgφ2）式中，Q cN 为单个电容器的额定容量（kvar）例2-6 如某一工厂的计算负荷为2400kW，平均功率因数为0.67。要使其平均功率因数提高到0.9（在 10kV侧固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果采用BWF-10.5-40-1型电容器，需装设多少个？解 tgφ av1 =tg(arccos0.67)=1.1080 tg φ av2 =tg(arccos0.9)=0.4843 Q cc =P av （tgφ av1 －tgφ av2 ） =0.75×2400×(1.1080-0.4843)＝1122.66kvar n= Q cc /q cN =1122.66/40=28个考虑三相均衡分配，应装设30个，每相10个，此时并联电容器的实际值为30×40=1200kvar，此时的实际平均功率因数为满足要求。四、并联电容器的装设与控制 1. 并联电容器的结线不同的接线方法其补偿的总容量不同： △形结线时Ｙ形结线时高压电容器组接Ｙ形；容量较小(<450Kvar)或低压电容器组接△形。 2. 并联电容器的装设地点 (1) 高压集中补偿高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变电所的6~10kV母线上。补偿范围小，运行维护方便，投资少，利用率高，大中企业用。 (2) 低压集中补偿低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。补偿范围中，经济，维护方便，用户普遍应用。 (3) 单独就地补偿单独就地补偿（个别补偿或分散补偿）是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。补偿范围最大，效果最好，利用率低。 3.并联电容器的控制方式并联电容器的投切是随着负荷的变化，以某个参量进行分组投切控制的，有：按功率因数进行控制；按负荷电流进行控制。五、补偿后全厂负荷和功率因数计算 1.负荷计算若补偿装置装设地点在变压器一次侧，计算负荷为： c c P P ?? ' cc c c Q Q Q ?? ?? ' 若补偿装置装设地点在变压器二次侧，则还要考虑变压器的损耗： ' ' T c c P P P ?? ?? ?? cc T c c Q Q Q Q ?? ?? ?? ?? ' ' 其中△P T ′、△Q T ′为考虑了补偿容量Q cc 后的变压器的有功功率和无功功率损耗。补偿后总的视在计算负荷为 2 ' 2 ' ' c c c Q P S ?? ?? 2.功率因数计算（1）固定补偿一般计算其平均功率因数，补偿后平均功率因数（2）自动补偿一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后功率因数为例2-6 有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率S c1 为800kVA，无功计算负荷Q c1 为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷 （高压侧）降低了多少？解 （1）补偿前低压侧的有功计算负荷 低压侧的功率因数 cosφ 1 =590.25/800=0.74 变压器的功率损耗（设选低损耗变压器） △P T =0.015S c =0.015×800=12kW △Q T =0.06S c =0.06×800=48kvar 变电所高压侧总的计算负荷为 P c2 =P c1 +△P T =590.25+12=602.25kW Q c2 =Q c1 +△Q T =540+48=588kvar 变电所高压侧的功率因数为 cosφ=602.25/841.7=0.716 (2)确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92，来计算需补偿的容量 Q cc =P c1 （tgφ 1 –tgφ 2 ） =590.25×（tgarccos0.74－tgarccos0.92） =285.03kvar 查附录表2选BW0.4–14–1型电容器，需要的个数为 n=285.03/14=21个实际补偿容量为Q cc =21×14=294kvar (3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷 此时变压器的功率损耗变电所高压侧总的计算负荷 △S=841.7–663.84=177.86kVA 变电所高压侧的功率因数符合要求。如果结果小于0.9，则需重新计算，同时把一开始的设定值0.92取大一点，到cosφ’的值满足要求为止。通过上述计算可得：需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了177.86kVA。补偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA，补偿后选800kVA即满足要求。

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