电力负荷及其计算

3. 电气主接线的基本形式
主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和进出线路， 母线（又称汇流排）是中间环节，它起着汇集和分配电能的作用。 进、出线之间用母线连接。
电气主接线的基本形式分为：单母线接线、双母线接线和无 母线的接线。
几种开关电气设备比较： 断路器（QF）：断开或接通电路中的正常工作电流及故障电流， 具有完善的熄灭电弧的装置。 负荷开关（QL）：接通或断开电路中的正常工作电流，具有简单 的灭弧装置。 隔离开关（QS）：接通或断开无电流或仅有很小电流的电路，在 检修电气设备时用来隔离电源，以保证检修设备及工作人员的安 全。
（1）长期连续工作制 （2）短时工作制（标准持续时间分为10、30、60、90min） （3）断续周期工作制 T≤10min
每一周期包括一个额定负荷时间和一个停歇时间。标准
的负荷持续率 为15％、25％、40％和60％四种。
3. 用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数
（1）用电设备的额定容量 是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输
➢我国规定的额定电压等级：220/380V, 3kV, 6kV, 10kV, 35kV, 60kV, 110kV, 220kV, 330kV, 500kV, 750kV, 1000kV
➢电力设备的额定电压 (1) 输电线路的额定电压等于我国规定的额定电压等级。 (2) 发电机的额定电压为额定电压等级电压的1.05倍。 (3) 变压器原边额定电压等于与之相连的设备的额定电压；副 边接线路的额定电压等于线路额定电压的110%，直接接设 备的为设备额定
发电机和变压器接成星形绕组的结点称为中性点。 电力系统的中性点运行方式分为：中性点不接地、中性点 经消弧线圈接地、中性点直接接地，前两种也称为小电流接地 ，后两种称为大电流接地。 3~63kV电网采用中性点不接地 ，当接地电流大于一定值 （ 3~10kV大于30A， 20kV以上大于10A）时采用电源中性点经消 弧线圈接地 。110kV以上和 220/380V采用电源中性点直接接地 （大接地 ）。
Tm a x
Wa Pm a x
Tmax是反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数。该值越大，则 负荷越平稳。 Tmax与用户的性质和生产班制有关。例如一班制工 厂Tmax≈1800~3000h；两班制工厂Tmax≈3500~4800h；三班制工厂 Tmax≈5000~7000h。
②平均负荷和负荷曲线填充系数
电力负荷，既可指用电设备或用电单位（用户），也可指 用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流。
电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、 经济上所造成的损失或影响程度，可分为三级负荷。
（1）一级负荷及其对供电电源的要求
符合下列情况之一时，应为一级负荷：①中断供电将造成人身伤 亡时；②中断供电将在政治、经济上造成重大损失时，如重大设备损 坏、大量产品报废、用重要原料生产的产品大量报废以及国民经济中 重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复时；③中断供电 将造成公共场所秩序严重混乱时。
G
M
M
M
+5% UN –5%
用用电电设设备备和和发发电机电的机额的定额电定压电压
3. 允许的电压偏移和电压调整的措施
用电设备允许的电压偏移为其额定电压的5%。 电压调整的措施： （1）正确选择无载调压变压器的分接头或采用有载调压变压器。 （2）合理减小系统阻抗。 （3）使系统三相负荷均衡。 （4）合理改变系统运行方式。 （5）无功功率补偿。
正常工作时一组母线工 作（如WB1），一组母线 备用（如WB2），各回路 中连接在工作母线上的隔离 开关接通，而连接在备用母 线上的隔离开关均断开。
双母线接线图
双母线接线能保证所有出线的供电可靠性， 用于有大量一、二级负荷的大型变配电所。
（4）无母线接线
右图为桥形接线。
电源1
电源2
5.2 电力系统的电压
智能楼宇供配电技术
Power Supply and Distribution Technology of Intelligent Building
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第5章 电力负荷及其计算
参考教材：
《建筑供配电技术》
戴绍基 主编
机械工业出版社
出或耗用的最大功率。 必须指出：对断续周期工作制的设备来说其额定容量是对应
于一定的负荷持续率的。同一设备，在不同的负荷持续率下运行 时，其输出功率是不同的。这应进行“等效”换算，即按同一周 期内不同负荷（P1或P2）下造成相同的热量损耗条件来进行换算。
3. 用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数
Pav
Pmax
5.5 三相用电设备组计算负荷的确定
1. 概述
计算负荷，是通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供 配电系统中各元件的负荷值。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。实际上，负荷的变化 也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织以及能源 供应状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。
两路电源同时工 作互为备用（又称暗 备用）时，分段断路 器则断开运行。任一 电源故障，分段断路 器可自动投入。
电源1
QF1 QF3
QS1 WB1
QS
QF
电源2
QF2
QS2 WB2 QS QF
出线1 出线2 出线3
出线4 出线5 出线6
供一级负 荷
单母线分段接线图
（3）双母线接线
双母线接线与单母线接 线相比，从结构上而言多设 置了一组母线，同时每个回 路经断路器和两组隔离开关 分别接到两组母线WB1、 WB2上，两组母线之间可 通过母线联络断路器QF3连 接起来。
一级负荷属于重要负荷，应由两个独立电源供电。当一个电源发 生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，以维持继续供电。即两个 电源应来自不同的变配电所或者来自同一变配电所的不同母线。
一级负荷中“特别重要的负荷”除由两个独立电源供电外，还应 增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。可作为应急电 源的电源有：①独立于正常电源的发电机组；②供电网络中独立于正 常电源的专用的馈电线路；③蓄电池；④干电池。
（2）用电设备的负荷系数 用电设备的负荷系数（或称“负荷率”）为设备在最大负荷
时输出或耗用的功率P与设备额定容量PN的比值，即
KL P / PN
负荷系数的大小表征了设备容量的利用程度。
4. 负荷曲线的有关概念
（1）负荷曲线的绘制与类型
负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘 制在直角坐标上。
电源中性点不同接线方式的故障量与允许故障时间比较
接地类型
非故障相电压 中性点电流 单相故障后允 （单相接地） （单相接地） 许运行时间
电源中性点不
接地
3U N
0
2h
电源中性点经
消弧线圈接地
3U N
IL
2h
电源中性点直 接接地
UN
Ik(1) 故障电流
不允许
5.4 电力负荷与负荷曲线
1.电力负荷的分级及对供电电源的要求
1. 概述
电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 我国规定工频 50Hz±0.5Hz（电力系统容量3000MW以上的 为±0.2Hz）为允许的频率范围。 电气设备的额定电压是保证设备正常运行且获得最佳经济 效果的电压 ；电压的偏移 、波动和高次谐波对设备运行影响很 大 ，必须抑制 。
2. 额定电压及电压调整
b) 年每日最大负荷曲线
4. 负荷曲线的有关概念
（2）与负荷曲线有关的物理量 ① 年最大负荷和年最大负荷利用小时
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 多的半小时平均负荷。
年最大负荷利用小时Tmax，是假设电力负荷按年最大负荷Pmax 持续运行时，在此Tmax时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷 全年实际所耗用的电能Wa相等。即
5.1 工厂供电系统概述
以图示工厂供电 系统为例，采用了： 双路进线 、高压单母 线分段、高压深入负 荷中心的直配方式 、 低压联络线、无功功 率补偿(电容C) 。
变电所和配电所 的功能：变电所接受 电能 、变换电压 、分 配电能 ，配电所接受 电能 、分配电能。
电气主接线
1. 定义：电气主接线是指发电厂及变电所汇集和分配电能的电路， 它由几种电气设备及连接线所组成。又称一次接线，一般绘制成 单线图。
确定主接线的形式对发电厂及变电所电气设备的选择、配电 装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修以及经济性等都起 着决定性作用。
2. 对电气主接线的基本要求： （1）根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和供电质量； （2）主接线应力求简单、明了，运行灵活，操作方便； （3）保证维护及检修时的安全、方便； （4）在满足上述要求的条件下，力求投资及运行费用低； （5）满足扩建的要求。
负荷曲线按负荷对象分，有工厂（企业）的、车间的或某台 设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线 。按所表示的负荷变动时间分，有年的、月的、日的和工作班的 负荷曲线。按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲 线。
a) 折线法
b) 阶梯法
日有功负荷曲线
a) 年负荷持续时间曲线
第二种形式的年负荷曲线，是按全年每日的最大负荷（通 常取每日最大负荷的半小时平均值）绘制的，称为年每日最大 负荷曲线，如下图所示。这种年最大负荷曲线，可用来确定拥 有多台电力变压器的变电所在一年的不同时期宜于投入几台运 行，即所谓“经济运行方式”，以降低电能损耗，提高供配电 系统运行的经济性。
（1）单母线接线 优点是简单、清晰、设备少，但可靠性与灵活性不高。 一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。
图a 一路电源
图b 两路电源一用一备
（2）单母线分段接线 母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。