供电系统负荷计算方法
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供电系统负荷计算方法
1.确定负荷类型:首先需要根据供电系统的实际情况,确定负荷的类型。
一般来说,负荷可以分为三类:恒定负荷、瞬时负荷和逐时变化负荷。
恒定负荷是指功率相对稳定的负荷,如电灯、电机的基本负荷。
瞬时负荷
是指短时间内超载的负荷,如电动机起动时的负荷。
逐时变化负荷是指随
着时间变化而变化的负荷,如空调、电炉等。
2.收集负荷数据:根据负荷类型,需要收集相应的负荷数据。
对于恒
定负荷,可以通过查阅相关资料或者实地测量来获取负荷值。
对于瞬时负
荷和逐时变化负荷,可以通过观察负荷的工作周期和峰值来确定负荷值。
3.计算负荷:根据收集到的负荷数据,进行负荷计算。
对于恒定负荷,可以直接将负荷值相加得到总负荷。
对于瞬时负荷和逐时变化负荷,需要
将负荷按照时间分配,然后计算平均负荷。
此外,还需要考虑负荷的功率
因素,以确保系统的功率平衡。
4.容量规划:根据计算得到的负荷值,进行容量规划。
容量规划是指
确定供电设备的容量,包括变压器、母线、断路器等。
容量规划需要综合
考虑负荷的峰值和根据经验估计的未来负荷增长率,以确保供电设备的容
量能够满足系统的需求。
总的来说,供电系统负荷计算方法是根据负荷类型收集数据,计算负荷,并进行容量规划。
这种方法能够确保供电系统的安全稳定运行,并为
系统的设计和运行提供参考依据。
在实际应用中,还需要结合具体情况进
行调整和优化,以满足不同场景下的实际需求。
总负荷计算公式
负荷计算是供配电系统设计的基础,其目的是为了确定供配电系统的规模和容量。
总负荷计算公式可以根据不同的需求和场合,采用不同的方法来计算。
以下是一些常见的总负荷计算公式:
1. 平均功率乘以时间:总负荷 = 平均功率× 时间
2. 最大功率乘以时间:总负荷 = 最大功率× 时间
3. 功率因数法:总负荷 = 平均功率× 功率因数× 时间
4. 需要系数法:总负荷 = 平均功率× 需要系数× 时间
5. 负载率法:总负荷 = 平均功率× 负载率× 时间
这些公式中,平均功率、最大功率、功率因数、需要系数和负载率等参数需要根据实际情况进行确定。
其中,功率因数和需要系数是两个重要的参数,它们反映了用电设备的效率和负荷分布情况。
负载率则反映了设备的利用情况和负荷的分布情况。
根据实际情况选择合适的参数进行计算,可以获得比较准确的总负荷值。
电力负荷计算公式1.总负荷计算公式:总负荷是指其中一时间段内,所有用电设备的功率需求之和。
总负荷计算公式如下:总负荷=设备1功率+设备2功率+...+设备n功率其中,设备1、设备2...设备n代表不同的用电设备,功率以千瓦(kW)为单位。
2.单位时间内电能需求的计算公式:单位时间内电能需求是指用电设备在一个固定时间段内所需的总电能量。
单位时间内电能需求计算公式如下:电能需求=总负荷×时间其中,总负荷以千瓦(kW)为单位,时间以小时为单位,电能需求以千瓦时(kWh)为单位。
3.设备负荷计算公式:设备负荷是指其中一用电设备在一个固定时间段内所需的电能量。
设备负荷计算公式如下:设备负荷=设备功率×时间其中,设备功率以千瓦(kW)为单位,时间以小时为单位,设备负荷以千瓦时(kWh)为单位。
4.峰值负荷计算公式:峰值负荷是指其中一时间段内,负荷需求最高的时刻。
峰值负荷计算公式如下:峰值负荷=最大设备负荷1+最大设备负荷2+...+最大设备负荷n其中,最大设备负荷1、最大设备负荷2...最大设备负荷n代表不同设备在不同时间段内的最大负荷需求,以千瓦(kW)为单位。
5.用电量计算公式:用电量是指其中一时间段内,电网向用户供应的电能量。
用电量计算公式如下:用电量=电网供应的电能量-系统损耗其中,电网供应的电能量以千瓦时(kWh)为单位,系统损耗以千瓦时(kWh)为单位。
电力负荷计算公式可以应用于各种用电系统的设计和规划,如建筑物、工厂、电网等。
通过计算不同设备的负荷需求,可以合理安排电网的供电能力,确保系统的稳定运行。
同时,根据负荷需求的变化,还可以优化用电设备的配置和运行策略,实现节能减排的目标。
总之,电力负荷计算公式是电力工程中的重要工具,通过合理应用这些公式,可以有效评估用电需求,保障电力系统的正常运行。
负荷计算的目的、方法以及原则,一网打尽!负荷计算目的和意义低压供配电系统的设计中负荷的统计计算是一项重要内容,负荷计算结果对供电容量报装、选择供配电设备及安全经济运行均起决定性的作用。
负荷计算的目的是:(1)计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率,作为选择变压器容量的依据。
(2)计算流过各主要电气设备(断路器、隔离开关、母线、熔断器等)的负荷电流,作为选择设备的依据。
(3)计算流过各条线路(电源进线、高低压配电线路等)的负荷电流,作为选择线路电缆或导线截面的依据。
(4)计算尖峰负荷,用于保护电器的整定计算和校验电动机的启动条件。
负荷计算方法我国目前普遍采用需要系数法和二项式系数法确定用电设备的负荷,其中需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的方法,最为简便;而二项式系数法在确定设备台数较少且各台设备容量差别大的分支干线计算负荷时比较合理;在建筑配电中,还常用负荷密度法和单位指标法统计计算负荷。
在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法。
负荷计算原则进行负荷计算时,应按下列原则计算设备功率:对于不同工作制的用电设备的额定功率应换算为统一的设备功率。
整流器的设备功率是指额定交流输入功率。
成组用电设备的设备功率,不应包括备用设备。
当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切除一般电力、照明负荷计算有功功率,应按未切除的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总的设备功率、计算负荷。
否则计算低压总负荷时,不应考虑消防负荷。
当消防负荷中有与平时兼用的负荷时,该部分负荷也应计入一般电力、照明负荷。
单相负荷应均衡分配到三相上,当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相对称负荷总计算容量的15%时,全部按三相对称负荷计算;当超过15%时,应将单相负荷换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。
举例电线负荷:电力系统中的负荷一般是指的有功功率,而我们口头上长说的电线的负荷,一般是指它能承受的电流值,目前1KW相当于2A的电流。
10KV供配电系统负荷计算方法分析【摘要】供配电系统负荷计算是系统设计过程中的一项重要内容,对电力系统设备的选择以及安全运行有决定性作用。
电力负荷的计算有不同的方法,本文主要就10KV供配电系统电力负荷计算的意义以及几种不同的计算方法进行分析。
【关键词】10KV供配电电力负荷计算方法分析根据我国《实用供配电技术手册》中的介绍,电力负荷根据其重要级别以及中断造成影响的恶劣程度分为三级,分别为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
电力负荷的计算可以为电力系统设备的选择以及线路的布置提供依据,能够确保电力系统设备安全运行,保证电力供应的正常运转,服务人民生活以及国家经济建设。
通常对10KV供配电系统进行负荷计算时,都要涉及对供配电线路上电气设备的用电负荷计算以及包含电气设备的用户组的负荷计算。
1 电力负荷的分级通常依据电力负荷对人民生活以及工厂生产的重要性来将电力负荷分为三个级别,具体如下:一级负荷:最高级别负荷,定义依据为该负荷的中断将造成人员伤亡,另外还会对国家的政治、经济造成重大损失,影响具有重要政治意义与经济意义的关键性单位的正常工作,例如交通枢纽、通信枢纽等。
在供电要求中强调保持持续不间断供电的负荷,假如中断将发生中毒、爆炸等严重事故时。
二级负荷:次一级别负荷,定义依据为该负荷的中断将造成较大的经济、政治损失,比如产品报废、影响较重要单位的连续运转,或者引起人员较多的场所秩序混乱的情况。
三级负荷:其余不包含在一级负荷以及二级负荷情况之内的负荷种类。
电力负荷的分级有利于供配电管理单位针对不同级别负荷确定不同的供配电方案以及电气设备保护方案,确保重点场所、重点设备以及重点科研、外交、经济等单位的顺利运行。
2 10KV供配电系统电力负荷计算方法10KV供配电系统电力负荷的计算单元为系统内电气设备的电力负荷计算,然后依次上升为电气设备组负荷计算、整体系统负荷计算,对于三相电气设备组的电力负荷计算通常有需要系数法、二项式法,系统整体负荷计算的方法有逐级计算法、需要系数法、单位产品耗电量法、负荷密度法、单位用电指标法等方法。
负荷计算及变压计算公式一、负荷计算公式负荷计算是电力系统设计与运行中的重要环节,它是根据用户用电需求来确定供电设备容量和电网规模的过程。
负荷计算的目的是为了保证供电系统能够满足用户的用电需求,同时避免资源浪费和运行不稳定的问题。
负荷计算的基本公式如下:负荷 = 功率× 使用时间其中,负荷是指特定时间段内的电能需求量,单位通常为千瓦时(kWh)。
功率是指设备在运行过程中消耗的电能速率,单位为千瓦(kW)。
使用时间是指设备运行的时间长度,单位通常为小时(h)。
在实际应用中,负荷计算还需要考虑到用电负荷的变化规律,包括峰值负荷、谷值负荷和平均负荷等。
在进行负荷计算时,需要根据实际情况选择合适的负荷计算方法和公式,并结合电力系统的规划和设计要求进行综合考虑。
二、变压计算公式变压计算是电力系统设计与运行中的另一个重要环节,它是为了满足不同电压等级之间的电能传输需求而进行的计算过程。
变压计算的目的是确定变电站和配电网中各个变压器的容量和参数,以确保电能传输的安全稳定。
变压计算的基本公式如下:变比 = 高压绕组匝数 / 低压绕组匝数其中,变比是指高压绕组与低压绕组之间的电压比值。
高压绕组和低压绕组是指变压器中的两个主要绕组,高压绕组通常用于输电,低压绕组用于配电。
绕组的匝数是指绕组上的线圈匝数,它决定了变压器的变比。
在变压计算中,还需要考虑到负载变化对变压器的影响。
负载变化会导致变压器的损耗和温升增加,因此需要根据实际负载情况选择合适的变压器容量,并结合电力系统的规划和设计要求进行综合考虑。
总结:负荷计算和变压计算是电力系统设计与运行中的重要环节,它们在保证电能供应安全稳定的同时,也是资源利用和运行效率的关键。
负荷计算公式可以根据实际需求进行选择和调整,以确保供电系统能够满足用户的用电需求。
变压计算公式则可以根据不同电压等级之间的电能传输需求进行选择和调整,以确保电能传输的安全稳定。
在进行负荷计算和变压计算时,需要综合考虑电力系统的规划和设计要求,并结合实际情况进行合理的决策和优化。
供配电负荷计算方法详细解答负荷计算的方法有:单位面积功率法、单位指标法、需要系数法和利用系数法等。
1)单位面积功率法和单位指标法:利用负荷密度或者单位用电指标来确定计算负荷的方法。
2)需要系数法:用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。
3)利用系数法:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。
单位面积功率法和单位指标法1、单位面积功率确定计算负荷是已知不同类型的负荷在单位面积上的需求量,乘以建筑面积或使用面积得到的负荷量。
式中 P js——有功计算负荷,KWP eˊ——单位面积功率,或称负荷密度,WM2S——建筑面积,m2单位面积功率法一般在方案阶段使用。
(已知建筑物的使用功能,未知用电设备的数量和额定容量)2、单位指标法确定计算负荷已知不同类型的负荷在单位核算单位上的需求量,乘以单位核算单位得到的负荷量。
式中 Pjs——有功计算负荷,KWPeˊ——单位用电指标,W∕户,W∕人,W∕床N——单位数量,如户数、人数、床位数单位指标法一般在方案阶段使用需要系数法1、需要系数确定计算负荷定义需要系数是表示配电系统中所有用电设备同时使用的程度。
通常其值小于1.用电设备的工作制设备:能长期连续运行,每次连续工作的时间超过8小时,运行时负荷比较稳定。
在计算其设备容量时直接查取其铭牌上的额定容量。
短时工作制设备:这类设备的工作时间较短,停歇时间较长,在计算其设备容量时,直接查取其铭牌上的额定容量。
反复短时工作制设备:这类设备的工作呈周期性,时而工作时而停歇,如此反复,且工作时间与停歇时间有一定比例。
用电设备组的设备功率1.用电设备组的设备功率是指所有单个用电设备的设备功率之和,但不应包括备用设备在内。
2.配电干线计算负荷时,用电设备组应是本配电干线内的单个用电设备的设备功率之和。
3.变压器计算负荷时,用电设备组应是本变压器内的单个用电设备功率之和。
供电系统负荷计算方法供电系统负荷计算是指根据系统用户的用电需求,通过计算和分析得出系统负荷的数值,并作为供电系统设计和运行的依据。
负荷计算的准确性和合理性对于供电系统的可靠性和经济性都具有重要的影响。
目前,供电系统负荷计算主要采用负荷曲线法和负荷测量法两种方法。
一、负荷曲线法负荷曲线法是根据负荷曲线来计算系统负荷的方法。
负荷曲线是指在一段时间内,其中一区域或系统的负荷随时间变化的曲线。
根据这个曲线可以了解负荷的峰谷值、平均负荷等信息。
负荷曲线法的基本步骤如下:1.收集负荷曲线数据:收集历史负荷曲线数据,可以是其中一区域或系统的历史负荷数据,也可以是类似区域或系统的负荷数据。
2.处理负荷曲线数据:对收集到的负荷曲线数据进行处理和分析,确定负荷的峰谷值、平均负荷等参数。
可以使用统计学方法,如平均值、标准差等。
3.形成负荷曲线:根据处理后的数据,绘制负荷曲线。
一般负荷曲线以时间为横轴,负荷值为纵轴。
4.解析负荷曲线:根据负荷曲线,分析负荷的特征和规律。
可以确定负荷的峰谷值、平均负荷等参数。
5.计算负荷:根据负荷曲线的特征和规律,计算负荷。
可以采用数学模型或计算公式。
6.制定负荷预测:根据负荷曲线和其他因素,制定负荷的预测,包括短期负荷预测和长期负荷预测。
二、负荷测量法负荷测量法是通过在供电系统中安装负荷测量仪器,直接测量负荷值来计算系统负荷的方法。
负荷测量法的基本步骤如下:1.安装负荷测量仪器:在供电系统中选择适当的位置,安装负荷测量仪器,如电能表、电力仪表等。
2.进行负荷测量:通过负荷测量仪器,进行负荷值的测量。
可以根据需要设置不同的测量时间间隔,如每小时、每日、每月等。
3.处理负荷测量数据:对测量到的负荷数据进行处理和分析,确定负荷的峰谷值、平均负荷等参数。
可以使用统计学方法,如平均值、标准差等。
4.计算负荷:根据处理后的数据,计算负荷。
可以采用数学模型或计算公式。
5.制定负荷预测:根据负荷测量数据和其他因素,制定负荷的预测,包括短期负荷预测和长期负荷预测。
负荷计算公式一. 三相用电设备组计算负荷的确定:1. 单组用电设备负荷计算: P30=KdPe Q30=P30tanφS30=P30/cosφI30=S3 0/(1.732UN)2. 多组用电设备负荷计算: P30=K∑p∑P30,i Q30=K∑q∑Q30,i S30= (P²30+Q²30)½ I30=S30/(1.732UN)注: 对车间干线取K∑p=0.85~0.95 K∑q=0.85~0.97对低压母线①由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取K∑p=0.80~0.90 K∑q=0.85~0.95②由车间干线计算负荷直接相加来计算时取K∑p=0.90~0.95 K∑q=0.93~0.973. 对断续周期工作制的用电设备组①电焊机组要求统一换算到ε=100﹪, Pe=PN(εN)½=Sncosφ(εN)½(PN.SN为电焊机的铭牌容量;εN为与铭牌容量对应的负荷持续率;cosφ为铭牌规定的功率因数. )②吊车电动机组要求统一换算到ε=25﹪, Pe=2PN(εN)½二. 单相用电设备组计算负荷的确定:单相设备接在三相线路中,应尽可能地均衡分配,使三相负荷尽可能的平衡.如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15﹪,则不论单相设备容量如何分配,单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算.如果单相设备容量超过三相设备容量15﹪时,则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量,再与三相设备容量相加.1. 单相设备接于相电压时等效三相负荷的计算: Pe=3Pe.mφ( Pe.mφ最大单相设备所接的容量)2. 单相设备接于线电压时等效三相负荷的计算: ①接与同一线电压时Pe=1.732Pe.φ②接与不同线电压时 Pe=1.732P1+(3-1.732)P2Qe=1.732P1tanφ1+(3-1.732)P2 tanφ2设P1>P2>P3,且cosφ1≠cosφ2≠cosφ3,P1接与UAB,P2接与UBC,P3接与UCA.③单相设备分别接与线电压和相电压时的负荷计算首先应将接与线电压的单相设备容量换算为接与相电压的设备容量,然后分相计算各相的设备容量和计算负荷.而总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷P30.mφ的3倍.即P30=3P30.mφQ 30=3Q30.mφ5施工用电准备现场临时供电按《工业与民用供电系统设计规范》和《施工现场临时用电安全技术规范》设计并组织施工,供配电采用TN—S接零保护系统,按三级配电两级保护设计施工,PE线与N 线严格分开使用。
供电系统的电力负荷计算供电系统所需要的电能,通常是经过总降压变电所从电力系统中获得。
因此,合理地选用变电所中的变压器、主要电气设备以及配电导线等是保证供电系统安全可靠供电的重要前提。
供电系统电力负荷计算的主要目的就是为合理地选择变压器容量、各种电气设备及配电导线等提供科学的依据。
(一)额定功率的换算由于各种设备的运行情况不同,在负荷计算之前,需要把所计算设备的额定功率(P e)折算成计算功率(P j)。
如果设备是连续运行的,我们称它的连续负载率(暂载率)为100%,这种设备的计算功率就是它的额定功率,即P j=Pe 如果设备是不连续运行的,如起重机、电焊机,它们的连续运载率不是100%,这些设备功率要用下面的公式:起重机Pj=2Pe(JC的开方)电焊机Pj=Se(JC的开方)式中JC是设备连续负载率的百分值,起重机的连续负载率(按40%考虑)JC=0.4,电焊机JC=0.65.连续负载率标在设备名牌上。
(二)需要系数所有的设备一般不会同时运行,也不会都是满载运行,也就是说实际的总用电量小于设备总容量,在计算负荷时,要把这个因素考虑进去,否则,设计出来的供电系统容量过大,造成物资浪费。
需要系数是一个小于1的系数,用Kx表示。
建筑施工用电设备的需要系数及功率因素见表。
表建筑施工用电设备的需要系数和功率因数(三)用需要系数法计算负荷电力负荷的计算方法有多种,其中需要系数法是最简单、最实用的方法,像建筑施工用电这样的简单供电系统,多用此法进行计算。
1、同种用电设备的计算负荷:有功功率连续运行Pj =KxPe起重机Pj =2Kx Pe(JC的开方)电焊机Pj=KxSe(JC的开方)cos¢无功功率Qj=Pjtg¢视在功率Sj=(Pj2+Qj2)开方式中P e是同种设备总功率。
2照明设备的计算负荷:白炽灯Pj=Kx Pe荧光灯Pj=1.2Kx Pe高压汞灯Pj=1.1Kx Pe3配电干线或变配电所的计算负荷有功功率Pj=KΣPΣ(Kx Pe)无功功率Qj=KΣQΣ(Kx Petg¢)视在功率Sj=(Pj2+Qj2)开方式中KΣP和KΣQ是有功、无功功率的同时系数(考虑各组设备不同时运行),均取0.9。
新宏煤业有限公司供电系统负荷计算及整定校验编制:孙法银新宏煤业有限公司机电科二00九年六月十日中央变电所低压系统的整定一、负荷统计:二、供电系统图的短路点的短路电流的计算:1、短路电流的计算:已知系统电抗X x =0.0095,6KV 电缆L g =0.03,可知R 0=0.116Ω/Km X 0=0.06Ω/Km ,高压电缆电阻、电抗:则Rg =0.116×0.03=0.0348 Xg =0.06×0.03=0.0018 变压器的电阻、电抗: R b1=0.0158 X b1=0.0538 ΣR =12b bg R K R +=27.80348.0+0.0185=0.163ΩΣX =Xx +12b bg R K R +=0.0095+27.80018.0+0.0583=0.0679Ω①移动变压器二次出口端的短路电流I d0 I d0=22)()(2X R U e∑+∑=220679.0016.02690+=4940A②入仓皮带机电机短路电流I d1: R 1=0.315×0.16=0.0504 X 1=0.078×0.16=0.0125 则:ΣR =0.0163+0.0504=0.0667ΣX =0.0679+0.0125=0.0804 I d0=22)()(2X R U e∑+∑=3303A③二部机电机处短路电流I d1: R 1=0.315×0.45=0.1418 X 1=0.078×0.45=0.0351则:ΣR =0.0163+0.1418=0.1581ΣX =0.0679+0.0351=0.1030 I d0=22)()(2X R U e∑+∑=1828A④运搬溜子电机处短路电流I d1: R 1=0.315×0.6=0.189 X 1=0.078×0.6=0.0468则:ΣR =0.0163+0.189=0.2053ΣX =0.0679+0.0468=0.1147 I d0=22)()(2X R U e∑+∑=1467A⑤采区泵房电机处短路电流I d1: R 1=0.315×0.5=0.1575 X 1=0.078×0.5=0.0390则:ΣR =0.0163+0.1575=0.1738ΣX =0.0679+0.0390=0.1069 I d0=22)()(2X R U e∑+∑=1690A2、电气设备的整定值及其校验: 1)2号开关的整定:①过负荷的整定:I ea =150A②短路保护的整定I z1=150×8=1200A ③灵敏度校验:K=12000d I =12003303=2.7>1.22)5号开关的整定:①过负荷的整定:I ea =90A②短路保护的整定I z2=90×8=720A 取800A ③灵敏度校验:K=21z d I I =8001828=2.2>1.23)5号开关的整定:①过负荷的整定:I ea =45A②短路保护的整定I z2=45×8=360A 取400A ③灵敏度校验:K=21z d I I =4001467=3.6>1.24)03号开关的整定:①过负荷的整定:I ea =90A②短路保护的整定I z2=90×8=720A 取800A ③灵敏度校验:K=21z d I I =8001690=2.1>1.2二、KS9-500/6供电系统图的各短路点的短路电流 1、短路电流的计算:已知系统电抗X x =0.0095,6KV 电缆L g =0.04K m ,可知R 0=0.116Ω/Km X 0=0.06Ω/Km ,高压电缆电阻、电抗:则Rg =0.116×0.04=0.0046 Xg =0.06×0.04=0.0024 变压器的电阻、电抗: R b1=0.0093 X b1=0.0369 ΣR =12b bg R K R +=27.80046.0+0.0093=0.0093ΩΣX =Xx +12b bg R K R +=0.0095+27.80024.0+0.0369=0.0464Ω① 入仓二部皮带机电机短路电流I d1: R 1=0.315×0.72=0.2268 X 1=0.078×0.72=0.0125 则:ΣR =0.0163+0.0504=0.0667ΣX =0.0679+0.0125=0.0562 I d0=22)()(2X R U e∑+∑=3691A②35号开关的整定:①过负荷的整定:I ea =65A②短路保护的整定I z2=65×8=520A 取600A ③灵敏度校验:K=21z d I I =6003691=6.1>1.2中央泵房高压系统整定一、供电系统图的设备布置:二、高压柜(04#、13#、06#)的整定:1、保护器为PA-150:(1)过负荷保护:A I Z 1.57.375/5085.015.1=⨯⨯=∴动作电流值的整定值取5A 。
供电系统负荷计算方法供电系统负荷计算方法计算负荷是供电系统设计计算的基础,为选择变压器台数和容量,选择电气设备,确定测量仪表的量程,选择继电保护装置等提供重要的计算依据。
所以负荷计算准确与否直接影响着供电设计的质量。
对于各种类型的用户,由于其供电系统设计的基本原理和方法都是相同的,所以在工程实践中根据不同的计算目的,针对不同类型的负荷,总结出的各种负荷的计算方法具有普遍的意义。
因此,本章以工矿企业用户为例来论述计算负荷的意义及求计算负荷的方法。
一、负荷的基本概念工厂供电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。
这是因为用电设备不可能全部同时运行,每台设备也不可能全部满负荷,各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。
因此,工厂供电系统在设计过程中,必须找出这些用电设备的等效负荷。
所谓等效是指这些用电设备在实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等,产生的最大温升与等效负荷产生的最高温升相等。
我们按照等效负荷,从满足用电设备发热的条件来选择用电设备,用以计算的负荷功率或负荷电流称为“计算负荷”。
通常规定取30分钟(min)平均最大负荷30P 、30Q 和30S 作为该用户的“计算负荷”,并用js P 、JS Q 和js S 分别表示其有功、无功和现在计算负荷。
为什么取用“30分钟平均最大负荷”呢? 这是考虑:对于中、小截面的导体,发热时间常数(即表示发热过程进行快慢的时间数值)大约为10min 左右,在短暂的时间内通过尖峰负荷时,导体温度来不及升高到相应伍而尖峰负荷就消失了,所以尖峰负荷虽比30P ,30Q 和30S 大,但不是造成导体达到最高温升的主要原因。
实验表明,导体达到稳定温升的时间约为3T 一4T ,所以对于中、小截面导体达到稳定温升的时间可近似为3T ≈30min ;对于较大截面导体,发热时间常数大多大于10min ,因而在30 min 时间内,一般达不到稳定温升,取30min 平均最大负荷为计算负荷偏于保守,但为选择计算的方便和一致性,如上规定还是合理的。
因此,计算负荷是按发热条件选择导线和电器设备的依据,并有如下关系:30max jS P P P ==30max jS Q Q Q ==30max jS S S S ==二、负荷计算的方法计算负荷的确定是工厂供电设计中很重要的一环,汁算负荷的确定是否合理,直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。
如果汁算负荷确定的过大,将使电气设备选得过大,造成投资利有色金属的浪费;而计算负荷确定的过小,则电气设备运行时电能损耗增加,并产生过热,使其绝缘过于老化,甚至烧毁、造成经济损失。
因此,在供电设计中,应根据不同的情况,选择正确的计算入法来确定汁算负荷。
1、 设备容量的确定用电设备铭牌上都标有设备的额定功率.用“N P ”表示。
但是由于备用电设备的额定工作条件不同,如有长期工作的、有短时工作的,因而在进行负荷计算时,不能把这些铭牌上的额定功率简单直接地相加,必须首先换算成统一规定的工作制下的额定功率,把这个额定功率称作“设备容量”,用“Pe ”表示。
(1) 长期工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌额定功率,即e N P P =(2)断续周期工作制的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。
2、需用系数法用电设备组的计算负荷,是指用电设备级从供电系统中取用的半小时最大负荷ca P C P ,Kd 假设用电设备组的设备容量为e P ,它指用电设备组所有设备(不含备用设备)的额定容量之和。
由于用电设备组的设备实际上不一定都同时运行,运行的设备也不可能都同时满负荷,同时设备本身存在有功率损耗,因此,用电设备组的有功计算负荷应为:e 1/ca L P K K P =∑ηη其中,K ∑为设备组的同时系数,即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比;L K 为设备的负荷系数,即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比:η为设备组的平均效率,即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比;l η为配电线的平均效率,即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。
令K ∑L K /ηl η=Kd ,Kd 称为需要系数(1)单组设备计算负荷当分组后同一组中设备台数>3台时,计算负荷应考虑其需要系数,即:d i 1c nN i P K P ==∑ c S =c =ctan Q P φ c cI 式中 ΣP N —— 总设备功率,单位kWK d ——需用系数c P ——计算有功功率,单位为kWc Q ——计算无功功率,单位kvar c S ——计算视在功率,单位kV Atan φ ——功率因数角的正切值r U ——电气设备额定电压,单位kVc I ——计算电流,单位A当每组电气设备台数≤3时,考虑其同时使用率非常高,将需用系数取为1,其余计算与上式公式相同(2)多组设备的计算负荷当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时,先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现,以一个同时系数来表达这种不同时率,因此其计算负荷为:d i 1c p n N i P K K P ==∑∑ d i 1c p nN i P K K P ==∑∑c S = c cI 式中 p K ∑——有功同时系数,对于配电干线所供范围的计算负荷,p K ∑ 取值范围一般都在0.8~0.9;对于变电站总计算负荷,p K ∑取值范围一般在0.85~1K ∑q ——无功同时系数,对于配电干线所供范围的计算负荷,K ∑q 取值范围一般都在0.93~0.97;对于变电站总计算负荷,K ∑q 取值范围一般在0.95~13、二项式法(1)二项式系数二项式系数认为计算负荷由两部分组成,一部分是由所有设备运行时产生的平均负荷b N P ∑,另一部分是由于大型设备的投入产生的负荷cpx ,x 为容量最大设备的台数其中,b ,c 称为二项式系数。
二项式系数也是通过统计得到的(2)负荷计算的二项式法 用二项式法进行负荷计算时的步骤与需用系数法相同,是用二项式系数时计算公式如下:1) 单组用电设备组中设备台数≥3台时的计算负荷为:i 1c =b cpx nN i P P =+∑2) 多组用电设备组的计算负荷为:m j ij j 11c =b nN i P P ==∑∑max ()+(cpx)mj ij j max j 11c =b tan tan n N i Q P ==∑∑(φ)+(cpx)φ式中 j ——用电设备组序号,j=1,2,3…..,mcpx ——各组中该部分最大值4、利用系数法利用系数是求平均负荷的系数。
通过利用系数x K ,平均利用系数xav K ,有效台数cq n ,附加系数等可确定计算负荷。
(1)利用系数利用系数x K 定义为:avx i1 =n N i P P=∑K 一般情况下,当用电设备组确定后,其最大日负荷曲线也就确定了,要得到利用系数非常容易。
(2)附加系数附加系数定义为ad avc P K P =ad K 表达了同类型、同容量用电设备组在负荷曲线上计算负荷与平均负荷差异的幅度。
为了便于比较,从发热角度出发,不同容量的用电设备需归算为同一容量的用电设备,于是可得其等效台数eq n 2i 121()n N i eq n Nii P n P===∑∑式中 N P ——用电设备组中每台用电设备的额定功率,单位Kw(3)利用系数法的计算步骤1)单组用电设备组中设备台数≥3台时的计算负荷先由利用系数求平均负荷为:av X i 1=K nN i P P =∑ av tan av Q P =φ式中 X K ——利用系数再由附加系数求计算负荷。
附加系数有设备等效台数eq n 和利用系数x K 得到:d i 1c p nN i P K K P ==∑∑ c =ctan Q P φc S =c c I 2)多组用电设备组的计算负荷当供电范围内有多个性质不同的设备组时,设备等效台数cq n 为所有设备的等效台数;利用系数x K 以各组设备组的加权利用系数xav K 替换,同样使用附加系数表可以查得ad K 。
有功功率计算公式为:m nxav ij m 1n 1c=ad N P K P ==∑∑K加权利用系数为m avj m 1xav m n ijm 1n 1=N P P===∑∑∑K 式中m avj m 1P =∑——各组设备平均功率之和(kW )m n ij m 1n 1N P==∑∑——各组设备额定功率之和5、利用各种用电指标的负荷计算方法当用电设备台数与容量尚未确定,但需作初步的负荷计算时,如供配电系统处于规划阶段时具体设备尚未明确;处于初步设计阶段时,部分主要的、大容量的用电设备已经清楚,但某些分散的、小容量用电设备并未确定。
这是,均需借助用电指标进行计算。
常见的有的电能用户,对其设计供配电系统时,始终无法得知每个住户的实际用电设备台数及容量,只能借助用电指标进行负荷计算。
常见方法有负荷密度法,单位指标法和住宅用电量指标法(1)负荷密度法 负荷密度法的计算公式如下:c =P ρS式中 c P ——计算负荷,单位KwS ——计算范围使用面积,单位m 2ρ——负荷密度指标,单位kW/ m 2(2)单位指标法 单位指标法的计算公式如下:c =P N α式中 α——单位用电指标,单位为kW/人、Kw/床、kW 产品等;N ——单位数量,单位为人数、床数、产品数等(3)住宅用电量指标法 对于住宅,由于无法知道其具体用电设备,一般都采用住宅用电量指标进行负荷计算。
计算公式如下:c =P K ∑βN 式中β——住宅用电量指标,单位为kW/户 N ——供电范围内的住宅户数K∑——住宅用电同时系数6、各种计算方法的特点(1)指标法中除了住宅用电量指标法外的其他方法一般只用作供配电系统的前期负荷估算(2)需用系数法计算简单,是最为常用的一种计算方法,适合用电设备数量较多,且容量相差不大的情况组成需用系数的同时系数和负荷系数都是平均的概念,若一个用电设备组中设备容量相差过于悬殊,大容量设备的投入对计算负荷起决定性的作用,这时需用系数计算的结果很可能与大容量设备投入时的实际情况不符,出现不合理的结果。
影响需用系数的因素非常多对于运行经验不多的用电设备,很难找出较为准确的需用系数值(3)二项式法考虑问题的出发点就是大容量设备的作用,因此当用电设备组中设备容量相差悬殊时,使用二项式法可以得到较为准确的结果(4)利用系数法是通过平均负荷来计算负荷,这种方法的理论依据是概率论与数理统计,因此是一种较为准确的计算方法,但利用系数法的计算过程相对繁琐(5)目前民用建筑用电负荷的二项式系数和利用系数经验值尚不完善,这两种方法主要用于工业企业的负荷计算(6)根据负荷计算方法得出的计算结果往往偏大,这是因为:1)负荷计算的基础数据偏大,在选择电气设备时,一般都是按最不利的负荷情况选择,常常还在次基础上加保险系数,使得设备容量偏大。