1、工厂供电全册配套最完整工厂供电全册配套最完整 精品课件精品课件 工厂供配电技术工厂供配电技术 讲授学时及参考教材讲授学时及参考教材 学时要求学时要求：48学时学时 参考教材参考教材： 1、供配电技术、供配电技术 唐志平唐志平 主编主编 电子工业出版社；电子工业出版社； 2、工厂供电（第三版）、工厂供电（第三版） 刘介才刘介才 编编 机械工业出版社；机械工业出版社； 3、工厂供电（第二版）、工厂供电（第二版） 黄纯华黄纯华 葛少云葛少云 编编 天津大学出版社；天津大学出版社； 本课程主要内容本课程主要内容 本课程主要讲述中小型工厂供配电系统的基本理论知本课程主要讲述中小型工厂供配电系统的基本理论
2、知 识、计算方法、系统运行及管理的相关知识。识、计算方法、系统运行及管理的相关知识。 主要包括：主要包括： 供配电系统和电力系统的基本知识；供配电系统和电力系统的基本知识； 工厂电力负荷的计算；工厂电力负荷的计算； 三相短路分析、短路电流及短路效应的计算；三相短路分析、短路电流及短路效应的计算； 电气主接线及电气主设备；电气主接线及电气主设备； 二次回路、自动装置及继电保护；二次回路、自动装置及继电保护； 防雷与接地；防雷与接地； 第一章第一章 电力系统概论电力系统概论 本章将主要介绍电力系统的基本概念、供配电系统设本章将主要介绍电力系统的基本概念、供配电系统设 计的相关基础知识，主要包括以下
3、几个内容：计的相关基础知识，主要包括以下几个内容： 电力系统和供配电系统概述电力系统和供配电系统概述 q电力系统的基本概念；电力系统的基本概念； q供配电系统的组成；供配电系统的组成； q电力系统的运行特点及运行要求；电力系统的运行特点及运行要求； 电力系统的额定电压电力系统的额定电压 q电力系统的电压分级；电力系统的电压分级； q电力系统中各元件的额定电压规定；电力系统中各元件的额定电压规定； 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 q电力系统中性点运行方式基本概念；电力系统中性点运行方式基本概念； q电力系统中性点各种运行方式特点及适用场合；电力系统中性点各种运行方式特点及适用场
4、合； 第一章第一章 电力系统概论电力系统概论 电能的质量指标电能的质量指标 q电力系统电能质量衡量标准；电力系统电能质量衡量标准； q各指标的具体含义；各指标的具体含义； 供配电系统的组成供配电系统的组成 q供配电系统设计的对象；供配电系统设计的对象； q供配电系统设计的主要内容；供配电系统设计的主要内容； 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 一、电力系统一、电力系统 1、电力系统的定义、电力系统的定义 按对象描述：按对象描述： 发电厂、电力网及用电设备组成的统一整体；发电厂、电力网及用电设备组成的统一整体； 按过程描述：按过程描述： 由发电、变电、输电、供电、配电以及用电等由
5、发电、变电、输电、供电、配电以及用电等 设备和技术组成的一个将一次能源转换成电能设备和技术组成的一个将一次能源转换成电能 的统一系统。的统一系统。 第一章 工厂供电系统的基本概念 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 2、电力系统的组成、电力系统的组成 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 3动力系统动力系统 动力系统动力系统 ：电力系统与：电力系统与“动力部分动力部分”的总和。的总和。 动力系统、电力系统、电力网三部分的关系如下图所示。动力系统、电力系统、电力网三部分的关系如下图所示。 可见电力网是电力系统的组成
6、部分；电力系统是动力系可见电力网是电力系统的组成部分；电力系统是动力系 统的组成部分。统的组成部分。 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 2、要求：、要求： （1）安全、可靠）安全、可靠首要任务；首要任务； （2）保证良好的供电质量（优质）；）保证良好的供电质量（优质）； （3）经济性（高效）；）经济性（高效）； （4）灵活、方便且有冗余；）灵活、方便且有冗余； 二、电力系统运行的特点和要求二、电力系统运行的特点和要求 1、特点：、特点： （1）电能不能大量贮存；）电能不能大量贮存； （2）电力系统电磁暂态过程非常短暂；）电力系统电磁暂态过程非常短暂； （3）电力系统重要性。）
7、电力系统重要性。 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 q额定电压额定电压 ：电气设备正常工作且能获得最佳技术性能 和经济效果的电压。通常是指线电压，在电气设备铭牌 上标出。 一、额定电压规定一、额定电压规定 q电力系统电压是有等级的。电力系统电压是有等级的。 q电压分级的原因分析：电压分级的原因分析： 由于 ，当输送功率S 一定时，U越高，I 越小，导 线等载流部分的截面积越小，投资也就越小； 但电压U越高，对于设备绝缘要求也就越高，变压器、 杆塔、断路器等设备的绝缘投资也就越大， 综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离总会综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离总会
8、 有一最为合理的线路电压，此时最为经济。有一最为合理的线路电压，此时最为经济。 UIS3 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 q主要分成：主要分成： 220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV; q在电力系统中同一电压等级下，不同的电气设备在电力系统中同一电压等级下，不同的电气设备 具有不同的额定电压规定。用电设备、电力线路、具有不同的额定电压规定。用电设备、电力线路、 发电机以及变压器的额定电压规定分别予以介绍。发电机以及变压器的额定电压规定分别予以介绍。 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 1、用电设备额定电压、用电设
9、备额定电压 铭牌上标出的线电压，没有特殊规定；铭牌上标出的线电压，没有特殊规定； 2、电力线路的额定电压：、电力线路的额定电压： 和所连接的用电设备的额定电压相等，又称网络的额定电和所连接的用电设备的额定电压相等，又称网络的额定电 压；压； 3、发电机的额定电压：、发电机的额定电压： 与网络额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比与网络额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比 网络电压高网络电压高5%；标称值均为空载值。；标称值均为空载值。 4、变压器额定电压：、变压器额定电压： 比较复杂，需视所处位置来确定；比较复杂，需视所处位置来确定； 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电
10、压 变压器一次绕组变压器一次绕组 q与发电机直接相连时，其额定电压与发电机额定电压与发电机直接相连时，其额定电压与发电机额定电压 相等；相等； q不与发电机直接相连时，其额定电压与网络额定电压不与发电机直接相连时，其额定电压与网络额定电压 相等；相等； 变压器二次绕组变压器二次绕组 q与用户直接相连时，其额定电压比网络电压高与用户直接相连时，其额定电压比网络电压高 5%； q与用户不直接相连时，额定电压比网络电压高与用户不直接相连时，额定电压比网络电压高 10%； 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 电力系统电压等级规定总结电力系统电压等级规定总结 第二节第二节 电力系统额定电压电
11、力系统额定电压 例：例：图A为一升压变压器，一次侧接发电机，电 压等级 为10KV；二次侧接输电网，电压等级（网络电压） 为220KV。 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 变压器一次侧额定电压为：变压器一次侧额定电压为： UTn1=10.0*(1+5%)=10.5KV; 变压器二次侧主抽头额定电压为：变压器二次侧主抽头额定电压为： UTn2=220*(1+10%)=242KV; 变压器二次侧变压器二次侧5%抽头额定电压为：抽头额定电压为： UTn2+5%=242*(1+5%)=254KV; （比主触头的额定电压高（比主触头的额定电压高5%） 变压器二次侧变压器二次侧5%抽头额定电
12、压为：抽头额定电压为： UTn25%=242*(15%)=229.9KV; （比主触头的额定电压低（比主触头的额定电压低5%） 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 例：例：图B为一降压变压器，一次侧接输电网，网络额定电压 为220KV；二次侧接配电网，网络额定电压为10KV。 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 变压器一次侧主抽头额定电压为：变压器一次侧主抽头额定电压为： UTn1=Un1=220KV； 一次侧一次侧+5%抽头的额定电压为：抽头的额定电压为： UTn1+5%=220*(1+5%)=231KV； 一次侧一次侧5%抽头的额定电压为：抽头的额定电压为： UTn
13、1-5%=220*(1-5%)=209KV； 二次侧主抽头额定电压为：二次侧主抽头额定电压为： UTn2=10*(1+10%)=11KV； 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 二、各种电压等级的适用范围二、各种电压等级的适用范围 注意对各电压等级对应的输送容量以及输送距离限制！注意对各电压等级对应的输送容量以及输送距离限制！ 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 一电力系统中性点一电力系统中性点 电力系统中性点电力系统中性点 q指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。 意义：意义：电力系统的中性点运行方式是一个综合性
14、问题，电力系统的中性点运行方式是一个综合性问题， 对于电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有对于电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有 明显的影响：明显的影响： q它与电压等级、单相接地电流、过电压水平、保护配置等有关；它与电压等级、单相接地电流、过电压水平、保护配置等有关； q直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、主变压器和发电直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、主变压器和发电 机的运行安全以及通信线路的抗干扰能力等。机的运行安全以及通信线路的抗干扰能力等。 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 二中性点运行方式及特点二中性点运行方式及特点 第
15、三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 假定条件：假定条件： q三相对称电路：电源、线路和负载均是对称的；三相对称电路：电源、线路和负载均是对称的； q C为相与地之间的总分布电容；为相与地之间的总分布电容； 表示其容抗；表示其容抗；Xc 正常运行时的中性点不接地的电力系统 1中性点不接地的电力系统中性点不接地的电力系统 （1）系统正常时）系统正常时 三相线电压对称三相线电压对称; 三相相电压对称三相相电压对称; 三相对地电容电流对称三相对地电容电流对称; 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 三个对地电容电流平衡分析三个对地电容电流平衡分析 三相对地分
16、布电容电流分别为：三相对地分布电容电流分别为： CC C coC CB B coB CA A coA X U I X U I X U I ; 0 COCCOBCOAo IIII 接地电流为：接地电流为： 结论：结论：系统正常时，系统正常时，虚拟接地点的总电容电流相量和为虚拟接地点的总电容电流相量和为0， 即没有电流在地中流动。即没有电流在地中流动。 正常运行时的中性点不接地 的电力系统 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 （2）系统发生单相接地短路时（如）系统发生单相接地短路时（如C相接地）相接地） 电压特征：电压特征： qC 相对地电压为相对地电压为0；中性点对地电压
17、不为；中性点对地电压不为0； q A相对地电压为：相对地电压为： ；升高为线电压；升高为线电压； q B相对地电压为：相对地电压为： ；升高为线电压；升高为线电压； 电流特征：电流特征： n将接地点作为广义节点，列将接地点作为广义节点，列KCL方程：方程： ACCAA UUUU )( BCCBB UUUU )( 0 . BCACC III )( .BCACC III 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 q由相量图得，相位上：由相量图得，相位上： 超前超前 ； q量值上：量值上： C I 0 90 C U 00 33 3 ,3 CCC C A C A ACACC III
18、X U X U III ，得：且 结论：结论： 一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电 流的流的3倍；倍； 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 （3）中性点不接地系统发生单相接地时特征：）中性点不接地系统发生单相接地时特征： q经故障相流入故障点的电流为正常时本电压等级每相对经故障相流入故障点的电流为正常时本电压等级每相对 地总电容电流的地总电容电流的3倍；倍； q中性点对地电压升高为相电压；中性点对地电压升高为相电压； q非故障相的对地电压升高为线电压；非故障相的对地电压升高为线电压； q线电压与正常时的相同，依然对称
19、；线电压与正常时的相同，依然对称； （4）适用范围：）适用范围： 中性点不接地系统仅仅适用于单相接地电容电流不中性点不接地系统仅仅适用于单相接地电容电流不 大的电网：大的电网： q310kV电网中，单相接地电流：电网中，单相接地电流：Id30A； q3560kV电网中，单相接地电流：电网中，单相接地电流：Id10A； 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 2中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点经消弧线圈接地的电力系统 q上述电路中如果发生单相接地故障时接地电流比较大，上述电路中如果发生单相接地故障时接地电流比较大， 会出现断续电弧，由于电力线路中含有电阻、电感、电会出现断
20、续电弧，由于电力线路中含有电阻、电感、电 容，因此在单相弧光接地时，可能会形成串联谐振，出容，因此在单相弧光接地时，可能会形成串联谐振，出 现过电压（正常时的现过电压（正常时的2.5-3倍），导致线路上绝缘薄弱地倍），导致线路上绝缘薄弱地 点出现绝缘击穿；在此单相接地电容电流大于一定值的点出现绝缘击穿；在此单相接地电容电流大于一定值的 系统中，电源中性点经消弧线圈接地。系统中，电源中性点经消弧线圈接地。 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 q发生单相接地故障时，流过中性点的电流时接地电容与发生单相接地故障时，流过中性点的电流时接地电容与 流过消弧线圈的电感电流之和；流过
21、消弧线圈的电感电流之和； 超前超前 90 900 0，而，而 滞滞 后后 90900 0，所以在接地点相互补偿。，所以在接地点相互补偿。当与的量值差小于当与的量值差小于 发生电弧的最小电流（最小生弧电流），电弧不会发生，发生电弧的最小电流（最小生弧电流），电弧不会发生， 不会出现串联谐振过电压现象。不会出现串联谐振过电压现象。 C I C U L I C U 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 （1）特点：）特点： 中性点对地电压升高为相电压；中性点对地电压升高为相电压； 非故障相的对地电压升高为线电压；非故障相的对地电压升高为线电压； 线电压与正常时的相同，依然对称；
22、线电压与正常时的相同，依然对称； 消弧线圈有消减小了接地电流，允许在单相接地故障时继消弧线圈有消减小了接地电流，允许在单相接地故障时继 续运行（续运行（2小时），在此时间内查找故障。小时），在此时间内查找故障。 （2）适用场合：）适用场合： 规定在中性点不接地系统中的规定在中性点不接地系统中的360kV系统中，当电容系统中，当电容 电流超过规定数值时，需要采用消弧线圈接地：电流超过规定数值时，需要采用消弧线圈接地： 36kV的系统，的系统， 大于大于30A; 10kV的系统的系统, 大于大于20A; 3560kV的系统的系统, 大于大于10A; 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性
23、点运行方式 3中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统 单相接地故障时，形成单相短路，短路电流比正常时单相接地故障时，形成单相短路，短路电流比正常时 大的多，立即跳闸；大的多，立即跳闸； 解决的问题：解决的问题： q（1）.高压灭弧困难：高压灭弧困难：220kV及以上的电压电网，除存及以上的电压电网，除存 在对地电容外，还存在较大的电晕损耗和泄漏损耗，因在对地电容外，还存在较大的电晕损耗和泄漏损耗，因 而在接地电流中既有有功分量又有无功分量，而消弧线而在接地电流中既有有功分量又有无功分量，而消弧线 圈只能补偿无功分量，接地点仍有较大的有功电流流过；圈只能补偿无功分量，接地点仍有较大的有
24、功电流流过； 电压等级越高，该值越大：电压等级越高，该值越大：100A200A之上；致使电弧之上；致使电弧 无法熄灭；无法熄灭； 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 q（2）高压绝缘投资大：在中）高压绝缘投资大：在中 性点直接接地系统中，发生单性点直接接地系统中，发生单 相接地故障后，中性点电位不相接地故障后，中性点电位不 变化，致使非故障相对地电压变化，致使非故障相对地电压 即相电压基本不变化，所以可即相电压基本不变化，所以可 以有效克服线路以及高压设备以有效克服线路以及高压设备 高压绝缘投资问题；高压绝缘投资问题； q（3）低压单相设备运行需要：）低压单相设备运行需
25、要： 在在380V/220V系统中，为了设系统中，为了设 备可靠接地以及单相设备的工备可靠接地以及单相设备的工 作需要，也通常采用中性点直作需要，也通常采用中性点直 接接地运行方式。接接地运行方式。 第四节第四节 电能的质量指标电能的质量指标 衡量电能质量的三个指标：电压、频率、供电可靠性衡量电能质量的三个指标：电压、频率、供电可靠性; 一、电压一、电压 电压质量是以电压偏离额定电压的幅度（电压偏差）、电压质量是以电压偏离额定电压的幅度（电压偏差）、 电压波动与闪变和电压波形来衡量。电压波动与闪变和电压波形来衡量。 1、电压偏差、电压偏差 电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分电压偏差
26、是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分 数表示，即：数表示，即： 式中：式中：V%为电压偏差百分数，为电压偏差百分数， U为实际电压，为实际电压，UN为额定电压。为额定电压。 %100% N N U UU V 第四节第四节 电能的质量指标电能的质量指标 2、 电压波动电压波动 电压波动是指电压的急剧变化。电压波动是指电压的急剧变化。 电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示， 即：即： 式中式中， 为电压波动；为电压波动； 为电压波动百分数；为电压波动百分数； 为电压波动的最大值和最小值（为电压波动的最大值和最小值（kV）；）； 为
27、额定电压（为额定电压（kV）。）。 minmax UUU %100% minmax N U UU U U %U minmax,U U N U 第四节第四节 电能的质量指标电能的质量指标 3、波形、波形 波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。 在理想情况下，电压波形为正弦波，但电力系统中有大量在理想情况下，电压波形为正弦波，但电力系统中有大量 非线性负荷，使电压波形发生畸变，除基波外，还有各项非线性负荷，使电压波形发生畸变，除基波外，还有各项 谐波，电力系统中主要以谐波，电力系统中主要以3次、次、5次等奇次谐波为主次等奇次谐波为主。 二、频率二、频率
28、 频率的质量是以频率偏差来衡量。频率的质量是以频率偏差来衡量。 第四节第四节 电能的质量指标电能的质量指标 三、供电的可靠性三、供电的可靠性 供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。 通常采用供电可靠率表示供电可靠性，即实际供电时间与通常采用供电可靠率表示供电可靠性，即实际供电时间与 统计期全部时间的比值的百分数表示：统计期全部时间的比值的百分数表示： 式中：式中：Ty为统计期实际供电时间之和（为统计期实际供电时间之和（h）；）； Ts为统计期全部时间（为统计期全部时间（h）；）； Tt为统计期内停电时间之和（为统计期内停电时间之和（h）；）；
29、ti为统计期内每次停电时间（为统计期内每次停电时间（h）；）； %100 1 n i iC tK tsy TTT n i it tT 1 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 2003年底，我国发电机装机容量年底，我国发电机装机容量3 8450万千瓦，发万千瓦，发 电量达电量达1 9080亿度（亿度（kWh），居世界第二位。工业用），居世界第二位。工业用 户占据户占据50%70%，供配电系统的任务就是用户电能的，供配电系统的任务就是用户电能的 供应和分配，是电力系统的主要组成部分；对于工厂供应和分配，是电力系统的主要组成部分；对于工厂 供配电系统进行研究和设计很有必要。供配电
30、系统进行研究和设计很有必要。 一、工厂供配电系统研究对象一、工厂供配电系统研究对象 从供电角度，工厂规模的分类：从供电角度，工厂规模的分类： 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 本科程主要介绍中小型工厂内部供配电系统的设计问本科程主要介绍中小型工厂内部供配电系统的设计问 题，设计整个工厂（企业）内部接受、变换、分配、消费题，设计整个工厂（企业）内部接受、变换、分配、消费 电能的总电路；初步掌握中小型工厂的供电系统和电气照电能的总电路；初步掌握中小型工厂的供电系统和电气照 明系统的维护和设计的基本知识。明系统的维护和设计的基本知识。 二工厂供配电系统总体构成：二工厂供配电系统
31、总体构成： q电源系统电源系统+变配电系统变配电系统 1电源系统电源系统外部供电系统；外部供电系统； 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 2变配电系统变配电系统内部变配电系统内部变配电系统 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 总降压变电所总降压变电所接受、变压、分配；接受、变压、分配； 由降压变压器、高压配电装置、低压配电装置等组成。负由降压变压器、高压配电装置、低压配电装置等组成。负 责将责将35KV110KV电压等级降至电压等级降至6KV10KV，并由配电装，并由配电装 置将电能送出。置将电能送出。 高压配电所高压配电所接受、分配电能；接受、分配电能
32、； 为减少电能损失，在负荷中心，对为减少电能损失，在负荷中心，对6KV10KV电压等电压等 级的电能进行重新分配，送至个车间变电所或者高压用电级的电能进行重新分配，送至个车间变电所或者高压用电 设备，即厂内电能中转站。设备，即厂内电能中转站。 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 车间变电所车间变电所 将将6KV10KV电压等级电能降至电压等级电能降至380/220V电压，并通过电压，并通过 低压配电盘送至各个用电设备。低压配电盘送至各个用电设备。 第五节第五节 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 高压配电线路（高
33、压配电线路（6KV10KV） 低压配电线路（低压配电线路（380/220V） 注意：注意：上述为一般工厂供配电系统的组成，现实中，按上述为一般工厂供配电系统的组成，现实中，按 照现场的实际进行增减设备和环节。照现场的实际进行增减设备和环节。 本章小结本章小结 本章主要介绍了电力系统及供配电系统设计本章主要介绍了电力系统及供配电系统设计 的相关基础知识，主要包括以下几个内容：的相关基础知识，主要包括以下几个内容： 电力系统的基本概念，包括电力系统的组成，运行特点以电力系统的基本概念，包括电力系统的组成，运行特点以 及运行要求；及运行要求； 电力系统的电压分级以及各元件的额定电压规定；电力系统的电
34、压分级以及各元件的额定电压规定； 电力系统的中性点运行方式、各自特点及适用场合；电力系统的中性点运行方式、各自特点及适用场合； 电力系统电能质量衡量标准；电力系统电能质量衡量标准； 供配电系统的组成；供配电系统的组成； 第二章第二章 电力负荷的计算电力负荷的计算 内容提要内容提要 电力负荷的计算是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、 变压器等电气设备基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少 的环节。本章是分析工厂供配电系统和进行供电设计计算的基础。 本章主要学习以下几个内容：本章主要学习以下几个内容： q电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 n电力负荷的基本概念；电力负荷的基本概念；
35、 n负荷计算的内容及目的；负荷计算的内容及目的； q负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 n负荷曲线的基本概念、作用及分类负荷曲线的基本概念、作用及分类 n负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 n与负荷计算相关的几个物理量与负荷计算相关的几个物理量 第二章第二章 电力负荷的计算电力负荷的计算 q计算负荷的实用计算方法计算负荷的实用计算方法 n设备容量的计算方法；设备容量的计算方法； n需要系数法求解计算负荷；需要系数法求解计算负荷； n二项式法求解计算负荷；二项式法求解计算负荷； q单相负荷的计算单相负荷的计算 q尖峰电流计算尖峰电流计算 n尖峰电流的基本概念尖峰电流的基本概念 n尖峰电流的计算方法尖
36、峰电流的计算方法 q功率损耗与电能损耗的计算功率损耗与电能损耗的计算 n线路的功率损耗计算线路的功率损耗计算 n变压器的功率损耗计算变压器的功率损耗计算 n电能损耗计算电能损耗计算 q全厂负荷计算全厂负荷计算 n逐级计算方法逐级计算方法 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 一电力负荷与电量一电力负荷与电量 1电力负荷电力负荷 ( electric power load) 用电设备需用的电功率用电设备需用的电功率 简称负荷或功率。简称负荷或功率。 区别：区别：负荷与负载负荷与负载 q负荷是功率；负荷是功率； q负载耗电设备（耗电并能完成某种任务的装置、器件负载耗电设备（耗电并能完
37、成某种任务的装置、器件 等）；等）； 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 2电量电量 用电设备所需用的电能数量，即功率在一段时间内的累用电设备所需用的电能数量，即功率在一段时间内的累 积；积； 二、负荷计算的目的和内容二、负荷计算的目的和内容 1、负荷计算的目的、负荷计算的目的 工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定 负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时，如果直负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时，如果直 接采用额定容量进行设计势必会造成浪费；应首先计算接采用额定容量进行设计势必会造成浪费；应首先计算 出全部设备的实际负
38、荷。出全部设备的实际负荷。 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 2、负荷计算的主要内容、负荷计算的主要内容 （1）求计算负荷（需用负荷，假想负荷）：即正常工作）求计算负荷（需用负荷，假想负荷）：即正常工作 时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压 器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常最大器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常最大 工作电流时不至过热而损坏。工作电流时不至过热而损坏。（选择设备）（选择设备） （2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失， 选择熔
39、断器和保护元件等。选择熔断器和保护元件等。（校验设备）（校验设备） （3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损 耗以及选择无功补偿容量等；耗以及选择无功补偿容量等；（节能措施）（节能措施） 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 一、负荷曲线一、负荷曲线 ( load curve) 1、负荷曲线、负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间的变化图形。表示一组用电设备的功率随时间的变化图形。 纵轴为功率，横轴为时间。纵轴为功率，横轴为时间。 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 2、负荷曲线的作用、负荷曲线的作用 负荷曲
40、线能够直观的反映出用户的用电特点和规律；负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和规律； n对于设计人员，获取资料有助于设计分析；对于设计人员，获取资料有助于设计分析； n对于运行人员而言，可以合理地、有计划地安排用户、对于运行人员而言，可以合理地、有计划地安排用户、 车间、班次或者大容量设备的用电时间等，从而降低车间、班次或者大容量设备的用电时间等，从而降低 负荷高峰，填补负荷低谷，这种负荷高峰，填补负荷低谷，这种“消峰填谷消峰填谷”的办法的办法 可以使得负荷曲线比较平坦，有利于节电。可以使得负荷曲线比较平坦，有利于节电。 3、特点：、特点： q电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗
41、功率；电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率； q负荷曲线是有规律的；负荷曲线是有规律的； 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 4、负荷曲线分类、负荷曲线分类 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 5、负荷曲线绘制、负荷曲线绘制 （1）日有功负荷曲线的绘制及意义）日有功负荷曲线的绘制及意义 q主要采用描点和阶梯形绘制方法；主要采用描点和阶梯形绘制方法； q意义：日有功曲线与时间轴之间所围成的面积为一天意义：日有功曲线与时间轴之间所围成的面积为一天 所消耗的有功电量。所消耗的有功电量。 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 （2）年持续负
42、荷曲线的绘制）年持续负荷曲线的绘制 q根据日负荷曲线在全年的变化趋势特点，为了分析方根据日负荷曲线在全年的变化趋势特点，为了分析方 便一般将其分为具有代表性两个类型：便一般将其分为具有代表性两个类型： n具有冬季日负荷特点的曲线具有冬季日负荷特点的曲线冬季日负荷曲线；冬季日负荷曲线； n具有夏季日负荷特点的曲线具有夏季日负荷特点的曲线夏季日负荷曲线；夏季日负荷曲线； q年持续负荷曲线的绘制需要借助于一年中具有代表性年持续负荷曲线的绘制需要借助于一年中具有代表性 的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线；的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线； n夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而夏季和冬季在全
43、年中占的天数视地理位置和气温情况而 定：定： 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 q年持续负荷曲线的绘制方法：年持续负荷曲线的绘制方法： n绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负 荷的坐标系（注意横坐标最大值为荷的坐标系（注意横坐标最大值为365*24=8760 h）；）； n从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始， 以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中：以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中： 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷
44、曲线与计算负荷 n假定假定P1在（在（a）上有）上有t1小时，则全年以小时，则全年以P1运行的总小时数为：运行的总小时数为： T1=200*t1； n若某一功率同时出现冬季、夏季日负荷曲线上，则二者换算若某一功率同时出现冬季、夏季日负荷曲线上，则二者换算 后的时间相加。图中的后的时间相加。图中的P5同时出现在冬季、夏季日负荷曲线同时出现在冬季、夏季日负荷曲线 中。则换算之后的总时间为：中。则换算之后的总时间为：T5=(t5+t5 )*200+t5*165（h） q最后将对应的功率和时间绘制到年持续负荷曲线中。最后将对应的功率和时间绘制到年持续负荷曲线中。 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲
45、线与计算负荷 （3）年持续负荷曲线的意义）年持续负荷曲线的意义 年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表了用户全年年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表了用户全年 消耗的总电能。消耗的总电能。 （4）注意日负荷曲线与年负荷曲线绘制的区别）注意日负荷曲线与年负荷曲线绘制的区别 q日负荷曲线是按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线是日负荷曲线是按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线是 按照负荷的大小和累计时间来绘制的。按照负荷的大小和累计时间来绘制的。 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 二、与负荷计算相关的几个物理量二、与负荷计算相关的几个物理量 1、年最大负荷和最大负荷利用小时数、年最大负荷
46、和最大负荷利用小时数 q负荷最大工作班：负荷最大工作班： 一年中最大负荷月份内最少出现一年中最大负荷月份内最少出现23次的最大负荷工作班次的最大负荷工作班 （防止偶然性）。（防止偶然性）。 q年最大负荷：年最大负荷： 全年中最大工作班内，半小时平均功率的最大值，也称为全年中最大工作班内，半小时平均功率的最大值，也称为 30分钟最大负荷；分钟最大负荷； 表示为：表示为： 或者或者 maxmaxmax ,SQP 303030 ,SQP 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 q年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 物理意义：用户以全年最大负荷持续工作运行物理意义：用户以全年最大负荷
47、持续工作运行 小时小时 所消耗的电能等于全年实际消耗的电能。所消耗的电能等于全年实际消耗的电能。 n即：有功即：有功 n 无功无功 q 用电负荷的均衡性的标志，越大越均衡；用电负荷的均衡性的标志，越大越均衡； max T max T maxmax / PWT p maxmax /QWT Q max T 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数 平均负荷平均负荷 (average load) q 电力用户一段时间内消耗功率的平均值；电力用户一段时间内消耗功率的平均值； q表示为：表示为： ； q全年的平均有功负荷为：全年的平均有功负荷为： ；
48、 负荷系数负荷系数 （load coefficient） q最大工作班内平均负荷与最大负荷之比，又称负荷率、最大工作班内平均负荷与最大负荷之比，又称负荷率、 负荷曲线填充系数负荷曲线填充系数; tWP tav / avavav SQP, 8760/WPav 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 q负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越 平坦，负荷波动越小；平坦，负荷波动越小； q一般：一般： ； 3、 需用系数和利用系数需用系数和利用系数 q需用系数：需用系数：；（按最大值进行准备）；（按最大值进行准备） q利用系数：利用系数
49、： ；（按实际需要值进行评价）；（按实际需要值进行评价） q对于相同类型的工厂或车间具有相近的负荷系数、需对于相同类型的工厂或车间具有相近的负荷系数、需 用系数和利用系数，可以查表获得典型值。用系数和利用系数，可以查表获得典型值。 82. 076. 0;75. 07 . 0 nd PPK/ max navl PPK/ 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 4、尖峰负荷和低谷负荷、尖峰负荷和低谷负荷 q尖峰负荷尖峰负荷在一昼夜间（连续在一昼夜间（连续24 h内）用户出现的内）用户出现的 最大负荷（最大负荷（1h内平均值的最大值）；内平均值的最大值）； q低谷负荷低谷负荷在一昼夜间（
50、连续在一昼夜间（连续24 h内）用户出现的内）用户出现的 最小负荷（最小负荷（1h内平均值的最小值）；内平均值的最小值）； 尖峰负荷与低谷负荷的出现时间与具体行业有关，并尖峰负荷与低谷负荷的出现时间与具体行业有关，并 呈现一定的规律性。呈现一定的规律性。 第二节第二节 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷 三、计算负荷三、计算负荷 (calculated load) q计算负荷计算负荷等效负荷；按此负荷持续运行所产生的等效负荷；按此负荷持续运行所产生的 热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大 热效应相等。热效应相等。 q表示为：表示为： 1
