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工厂供配电第3章负荷计算及无功补偿资料

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供配电技术 第3章 负荷计算及无功补偿 湖南城建职业技术学院 第3章 负荷计算及无功补偿 3.1 负荷曲线与计算负荷 3.2 用电设备额定容量的确定 3.3 负荷计算的方法 3.4 功率损耗与电能损耗 3.5 变电所中变压器台数与容量的选择 3.6 功率因数与无功功率补偿 2 3.1 负荷曲线与计算负荷 3.1.1 负荷曲线 负荷曲线(load curve)是指用于表达电力负荷随时 间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中,纵坐标表示 负荷(有功功率或无功功率)值,横坐标表示对应的时 间(一般以小时为单位)。 3 1.负荷曲线的分类 按负荷的功率性质分: 可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线; 按所表示的负荷变动的时间分: 可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。 4 5 6 2.年最大负荷和年最大负荷利用小时数 (1)年最大负荷Pmax 年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗 电能最大的半小时的*均功率,因此年最大负荷也称为 半小时最大负荷P30。 (2)年最大负荷利用小时数Tmax 年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间 Tmax,它是一个假想时间,在此时间内,电力负荷按年 最大负荷Pmax (或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于 该电力负荷全年实际消耗的电能。 7 下图为某厂年有功负荷曲线,此曲线上最大负荷Pmax 就是年最大负荷,Tmax为年最大负荷利用小时数。 8 3.*均负荷Pav *均负荷Pav,就是电力负荷在一定时间t内*均消耗 的功率,也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W除以 时间t的值,即Pav=W/t 年*均负荷为Pav=Wa/8760 9 3.1.2 计算负荷(calculated load) 通常将以半小时*均负荷为依据所绘制的负荷曲线 上的“最大负荷”称为计算负荷,并把它作为按发热条 件选择电气设备的依据,用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、 S30、I30)表示。 10 规定取“半小时*均负荷”的原因: 一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上, 根据经验表明,中小截面导线达到稳定温升所需时间 约为 3τ=3×10=30(min),如果导线负载为短暂尖 峰负荷,显然不可能使导线温升达到最高值,只有持 续时间在30min以上的负荷时,才有可能构成导线的 最高温升。 11 3.1.3 负荷计算的意义和目的 负荷计算主要是确定计算负荷,如前所述,若根 据计算负荷选择导体及电器,则在实际运行中导体及电 器的最高温升不会超过允许值。 计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线 路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额 定参数的依据。 正确确定计算负荷意义重大,是供电设计的前提, 也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 返回 目录 12 3.2 用电设备额定容量的确定 3.2.1 用电设备的工作方式 用电设备按其工作方式可分为三种: (1)连续运行工作制(长期工作制) (2)短时运行工作制(短暂工作制) (3)断续运行工作制(重复短暂工作制) 13 连续运行工作制(长期工作制) 在规定的环境温度下连续运行,设备任何部分温升 均不超过最高允许值,负荷比较稳定。如通风机水泵、 空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、 电机车等机械的拖动电动机,以及电炉、电解设备、 照明灯具等,均属连续运行工作制的用电设备。 14 短时运行工作制(短暂工作制) 用电设备的运行时间短而停歇时间长,在工作时间 内,用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停 歇冷却,在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温 度,这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动 机(如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机) 及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。 15 断续运行工作制(重复短暂工作制) 用电设备以断续方式反复进行工作,其工作时间 (t)与停歇时间(t0)相互交替。工作时间内设备温 度升高,停歇时间温度又下降,若干周期后,达到一 个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续 周期工作制的设备,通常用暂载率ε表征其工作特征, 取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值, 即为ε ,即: t t 100% T t t0 式中 t,t0——工作时间与停歇时间,两者之和为工作周 期T。 16 3.2.2 用电设备额定容量的计算 在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN, 但由于各用电设备的额定工作方式不同,不能简单地 将铭牌上规定的额定功率直接相加,必须先将其换算 为同一工作制下的额定功率,然后才能相加。经过换 算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备 额定容量”,用Pe表示。 17 (1)长期工作制和短时工作制的设备容量 Pe=PN (2)重复短暂工作制的设备容量 ① 吊车机组用电动机(包括电葫芦、起重机、行车等 ) 的设备容量统一换算到ε=25%时的额定功率(kW), 若其εN不等于25%时应进行换算,公式为: Pe PN N 25% 2PN n ② 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到ε= 100%时的额定功率(kW)。若其铭牌暂载率εN不等 于100%时,应进行换算,公式为: Pe PN N SN cosN N 18 (3)电炉变压器的设备容量 电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额 定功率(kW),即: Pe=PN=SN·cosN 19 (4)照明设备的设备容量 ①白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功 率(kW); ②荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失(约为灯管功率 的20%),其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍 (kW); ③高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失(约为 灯泡功率的10%),其设备容量应为灯泡额定功率的 1.1倍(kW); ④金属卤化物灯:采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功 率损失(约为



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