供配电系统毕业设计电气工程自动化 本科Word文件下载.docx
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1、需要系数法
用设备功率系数和同时系数,直接求出计算负荷。
这种方法比较简便,应用广泛,尤其适用于配、变电所的负荷计算。
当采用需要系数计算负荷时,应将配电干线范围内的用电设备按类型统一划组。
配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数。
变电所或配电所的计算负荷,为各配电干线的计算负荷之和再乘以同时系数。
计算变电所高压侧负荷,应加上变电所的功率损耗。
2、利用系数法
采用利用系数法求出最大负荷和平均负荷,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。
这种方法的理论根据是该伦论和数理统计,因而计算结果比较接近实际。
适用与各种范围的负荷计算,但计算进程稍繁。
3、单位元面积计算法
单位指针对的单位产品消耗电量度法。
前两者多用于民间建筑,后者用于某些工业。
由单位面积耗电量a和建筑面积A计算建筑照明的有功计算负荷(KW),
P30=(1-1)
1.1.2.2需要系数法
(1)用电设备组的计算负荷及计算电流:
有功功率(1-2)
无功功率(1-3)
视在功率(1-4)
计算电流(1-5)
(2)配电干线火车间变电所的计算负荷:
有功功率(1-6)
无功功率(1-7)
视在功率(1-8)
以上式中—用电设备组的设备功率,KW;
——需要系数;
------设备额定电压
——用电设备功率因子的正切值;
、——有功功率、无功功率同时系数,分别取0.8~0.9和0.93~0.97;
——用电设额定电压(线电压),KV。
(3)配电所或总降压变电所的计算负荷
车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数和对配电所的和分别取0.85~1和0.95~1,对总变电所的和分别取0.85~0.8和0.93~0.97。
当简化计算的时,同时系数和都去。
1.1.2.3利用系数法
利用系数法确定计算负荷时,不论计算范围大小,都必须求出该计算范围内用电设备有效台数及最大系数,而后算出结果。
1、用电设备组在最大负荷班内的平均负荷
有功功率(KW)(1-9)
无功功率(KW)(2-1)
式中Pe——用电设备组的设备功率(KW);
Km—用电设备组在最大负荷的利用系数,从设计手册查得;
—用电设备组的功率因数角的正切值。
2、平均利用系数为
(2-2)
式中——各用电设备组平均负荷的有效功率之和,(KW);
——各用电设备组的设备功率之和,(KW)。
3、用电设备组的有功台数,是将不同设备功率和工作制的用电设备台数的换算为相同设备功率和工作制的等效值。
故
(2-3)
式中——单个用电设备的设备功率,KW;
4、计算负荷及计算电流
有功功率(KW)(2-4)
无功功率(Kvar)(2-5)
视在功率(KVA)(2-6)
计算电流(A)(2-7)
式中Un——额定电压,KV;
Km——最大系数,根据有效台数和平均利用系数,从设计手册查得;
3台及以下用电设备的计算有功功率取设备功率总和。
3台以上用电设备,而有效台数小于4时,计算有功功率取设备功率总和,再乘以系数0.9。
1.1.2.4单位面积功率法和单位指标法
1、单位面积功率(或负荷密度)法:
单位面积法计算有功功率的公式为
(KW)(2-8)
式中——单位面积功率(负荷密度),;
S——建筑面积,。
2、单位指标法:
单位指标计算有功功率的公式为
(2-9)
式中——单位用电指标;
N——单位数量。
应用以上方法计算负荷时,还应结合工程具体情况,乘以不同的同时系数。
1.1.2.5单相负荷计算
单相负荷应均衡分配到三相上。
当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的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,等效三相负荷按下列方法计算:
1、只有相负荷时,等效三相负荷取最大相负荷的3倍。
2、只有线间负荷时,等效三相负荷Pe为:
单台时取最大线间负荷的倍
加上次最大线间负荷的(3-)倍,即
(3-1)
当Pab=Pbc时Pbc=3Pab(3-2)
当只有Pab时Pe=Pab(3-3)
式中Pab、Pbc——接于ab,bc线间负荷,KW;
Pe——等效三相负荷,KW。
3、既有线间又有相负荷时,应先将线间负荷换算为相负荷,然后各相负荷分别相加,选取最大相负荷乘3倍作为等效三相负荷。
1.1.2.6尖峰电流的确定
对于不同性质的负荷,其尖峰电流的计算公式是不同的。
1、单台电动机、电弧炉或电焊变压器的支线,其尖峰电流Ijf为
Ijf=Kin(A)(3-4)
式中In——电动机、电弧炉或电焊变压器一次侧额定电流,A;
K——起动电流倍数,即起动电流与额定电流之比。
2、接有多台电动机的配电线路,只考虑一台电动机起动时的尖峰电路为
(A)(3-5)
式中——起动电流为最大的一台电动机的起动电流,A;
——除起动电动机以外的配电线路计算电流,A。
两台以上设备的电动机有可能同时起动时,尖峰电流根据实际情况确定。
3、对于自起动的电动机组,其尖峰电流为所有参与起动的电动机的起动电流之和。
1.1.3年电能损耗和年电能消耗量计算
1.1.3.1功率损耗计算
1、三相线路中有功功率及无功功率损耗:
有功功率损耗(KW)(3-6)
无功功率损耗(Kvar)(3-7)
其中
以上式中R——每相线路电阻,;
X——每相线路电抗,;
Ic——计算相电流,A;
——线路单位长度的交流电阻及电抗,/km.
2、电力变压器的有功功率及无功功率损耗:
有功功率损耗(KW)(3.8)
无功功率损耗(Kvar)(3.7)
以上式中Sc——变压器计算负荷,KVA;
Sn——变压器额定容量,KVA;
——变压器空载有功损耗,KW;
——变压器满载有功损耗,KW;
——变压器空载无功损耗,Kvar;
——变压器空载电流占额定电流的百分数;
——变压器满载无功损耗,Kvar;
——变压器阻抗电压占额定电压的百分数。
当变压器负荷率不大于85%时,其功率损耗可以概略计算如下
(3-8)
(3-9)
3、高压电动机的有功功率及无功功率损耗:
有功功率损耗(KW)(4-1)
无功功率损耗(Kvar)(4-2)
以上式中Pn——电动机额定功率,KW;
——电动机效率;
——电动机额定功率因数角的正切值。
1.1.3.2年电能损耗计算
(1)供电线路年有功电能损耗为
(kWh)(4-3)
式中——三相线路中有功功率损耗,KW;
——最大负荷年损耗小时数(Tmax)
(2)变压器年有功电能损耗为
(kWh)(4-4
式中t——变压器全年投运小时数,可取8760h.
1.1.4用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数
1.负荷持续率
负荷持续率,又称“暂载率”或“相对工作时间”,符号为ε,其定义为一个工作周期内的工作时间t与工作周期T的百分比,即
ε===(4-5)
式中,T为工作周期(s);
t为工作周期内的工作时间(s);
t0为工作周期内的停歇时间(s)。
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。
例如某设备在ε1的设备容量是P1,那么该设备在ε2的设备容量是P2是多少呢?
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。
假设设备的内阻为R,则电流I通过设备在t时间内产生的热量为I2Rt。
因此在R不变而产生的热量相同的条件下,I∝1/。
又电压相同时,设备容量
P∝I。
而由前面式(1-1)可知,同一周期内的负荷持续率ε∝t。
由此可得
P∝1/,即设备容量与负荷持续率的二次方根成反比关系,因此
P2==P1(4-6)
2、用电设备的额定容量
用电设备的额定容量,是指用电设备在额定电压下的总输出功率。
(1)对电机、电灯和电炉等设备,额定容量均用有功功率PN表示,单位为瓦(W)或千瓦(KW)。
(2)对变压器、互感器和电焊机等设备,额定容量一般用视在功率表示,单位为伏安(VA)或千伏安(kV·
A)。
(3)对电容器类设备,其额定容量则用无功功率表示,单位为乏(var)或千乏(kvar)。
3、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。
KL=(4-7)
负荷系数表征了设备容量的利用程度。
负荷系数的符号有时也用β表示。
第二节设备组计算负荷的确定
1.2.1概述
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
是根据统计计算得出,如果计算负荷确定过大,将使设备和导线选择偏大,造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定过小,又将使设备和导线选择偏小,造成设备和导线运行时过热,增加电能损耗和电压损耗,甚至使设备和导线烧毁,造成事故。
因此正确确定计算负荷具有重要的意义。
实际上,负荷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很多因素有关,因此负荷计算只能力求接近实际。
目前,我国确定用电设备组计算负荷的方法,一般有需要系数法和二项式法。
需要系数法是世界普遍采用的确定计算负荷的基本方法,简单方便。
而二项式法应用的局限性较大,但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时,采用二项式法较之采用需要系数法合理,而计算也较简便。
应此本论文采用的是需要系数法确定计算负荷
1.2.2需要系数法的基本计算公式
需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为:
P30=Kd·
Pe(4-8)
式中Pe——为用电设备组所有设备(但不含备用设备)的额定容量之和。
Kd——需要系数(设计手册查得)。
这里必须指出:
对断续周期工作制的用电设备组,其设备容量应为各设备容量在不同负荷持续率下的铭牌容量换算到一个统一的负
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