1、第三章，電力負(fù)荷計(jì)算，常用的計(jì)算方法之一，提出問(wèn)題：圖中各設(shè)備的名稱(chēng)和功能，電力系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的基本要求，安全可靠的絕緣，能夠承受工頻最高工作電壓的長(zhǎng)期影響和內(nèi)外過(guò)電壓的短期影響；有一定的過(guò)載能力；正常加熱不超過(guò)正常加熱的允許溫度；在短路條件下，它具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性；工作性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。本章主要介紹一種常用的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算方法。本文介紹了電力負(fù)荷在中小型工廠中的應(yīng)用，負(fù)荷的性質(zhì)及其工作系統(tǒng)，負(fù)荷曲線的繪制，負(fù)荷計(jì)算的主要參數(shù)。摘要：分析了載流導(dǎo)體工作溫度的計(jì)算，闡述了計(jì)算負(fù)荷的確定方法，介紹了確定電氣設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的常用方法，如需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法。簡(jiǎn)要介紹了照明

2、負(fù)荷的分析和計(jì)算。電力系統(tǒng)供電技術(shù)中的無(wú)功補(bǔ)償措施。本章概述，3.1電力負(fù)荷和負(fù)荷預(yù)測(cè)，“電力負(fù)荷”在不同的場(chǎng)合有不同的含義。它可以指電氣設(shè)備或單元，也可以指電氣設(shè)備或單元的功率或電流。工廠常用的電氣設(shè)備、生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備；電焊和電鍍?cè)O(shè)備；電加熱設(shè)備；照明設(shè)備。生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備、電焊電鍍?cè)O(shè)備、電焊設(shè)備和電焊機(jī)的工作特點(diǎn)如下：(1)工作方式有一定的同步性，工作時(shí)間和停止時(shí)間交替。(2)高功率。(3)功率因數(shù)非常低。(4)一般焊機(jī)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，經(jīng)常移動(dòng)。電鍍?cè)O(shè)備的工作特點(diǎn)如下：(1)工作模式為長(zhǎng)期連續(xù)工作。(2)電源采用DC電源，需要晶閘管整流設(shè)備。(3)大容量、低功率因數(shù)。電鍍的作用：防止

3、腐蝕，增加外觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦?，如鍍銅和鍍鉻。電鍍?cè)O(shè)備、電焊電鍍?cè)O(shè)備、電加熱設(shè)備和電加熱設(shè)備具有以下工作特點(diǎn)：(1)工作模式為長(zhǎng)期連續(xù)工作模式。(2)動(dòng)力裝置一般屬于二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷。(3)功率因數(shù)高，小型電加熱設(shè)備可達(dá)1。表中分類(lèi)了小型機(jī)械廠常用的重要電力負(fù)荷、電氣照明負(fù)荷、照明設(shè)備：型白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鹵化鎢燈和單燈混合燈等。照明設(shè)備的工作特點(diǎn)：(1)工作模式屬于長(zhǎng)期連續(xù)工作模式。(2)除白熾燈和鹵鎢燈外，功率因數(shù)為1，其他類(lèi)型的燈功率因數(shù)較低。(3)照明負(fù)荷為單相負(fù)荷，單臺(tái)照明設(shè)備容量小。(4)照明負(fù)荷占工廠總負(fù)荷的比例通常約為10%。普通燈具的照明、電

4、光源和熱輻射光源的基本知識(shí)：光源是利用物體受熱發(fā)光的原理制成的，如白熾燈和鹵鎢燈。氣體放電光源：是利用氣體放電發(fā)光原理制成的光源，如熒光燈和熒光高壓汞燈。(1)白熾燈依靠鎢絲通過(guò)電流產(chǎn)生高溫，這導(dǎo)致熱輻射和發(fā)光。(2)鹵鎢燈的發(fā)光原理與白熾燈相同，但白熾燈泡中充滿了少量的鹵化物(如碘化物和溴化物)，采用鎢循環(huán)來(lái)提高發(fā)光效率。(3)熒光燈利用汞蒸氣在外加電壓的作用下產(chǎn)生電弧放電，發(fā)出少量的可見(jiàn)光和大量的紫外光，進(jìn)而激發(fā)燈管內(nèi)壁上的熒光粉產(chǎn)生大量的可見(jiàn)光。(4)高壓汞燈是日光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，屬于常用照明電光源的主要特性表、電力負(fù)荷的分類(lèi)、各種負(fù)荷的運(yùn)行特性和重要性不同，對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的要求也

5、不同。在我國(guó)，電力負(fù)荷根據(jù)其對(duì)供電可靠性的不同要求分為：一次負(fù)荷、二次負(fù)荷和三次負(fù)荷。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家電力管理部門(mén)制定的規(guī)章規(guī)定。電力負(fù)荷的分類(lèi)主要從安全和經(jīng)濟(jì)損失兩個(gè)方面來(lái)確定，反映了其對(duì)供電可靠性的要求。例如，工廠中一次和二次負(fù)荷點(diǎn)的比例較大(占60%)，因此短期停電造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)大。在掌握了負(fù)荷分類(lèi)及其對(duì)供電可靠性的要求后，在設(shè)計(jì)新建或改建工廠的供電系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行方案的擬定、分析和比較，使供電方案在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上合理，確保安全。一級(jí)負(fù)荷，當(dāng)電源突然中斷時(shí)，一級(jí)負(fù)荷會(huì)造成人身傷害或死亡的危險(xiǎn)，或造成難以修復(fù)的重大設(shè)備損壞，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大損失。主負(fù)載應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電

6、源(雙電源)供電。一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電源點(diǎn)供電(強(qiáng)調(diào)幾個(gè)獨(dú)立的電源來(lái)自不同的地方)。一類(lèi)負(fù)載通常稱(chēng)為安全負(fù)載。為安全負(fù)載提供可靠的應(yīng)急電源，以保證工作電源突然中斷時(shí)工廠的安全關(guān)閉。這種用于安全關(guān)機(jī)的應(yīng)急電源稱(chēng)為安全電源。雙電源：負(fù)載的電源由兩個(gè)獨(dú)立的電路提供。也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，不應(yīng)同時(shí)損壞另一個(gè)電源。同時(shí)，具有以下兩種情況的發(fā)電廠和變電站的不同母線屬于獨(dú)立電源：每條母線的電源來(lái)自不同的發(fā)電機(jī)；母線段之間沒(méi)有連接，或者雖然有連接，但當(dāng)其中一個(gè)母線段出現(xiàn)故障時(shí)，連接可以自動(dòng)斷開(kāi)，而不會(huì)影響其他母線段的供電。一類(lèi)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的供電要求是，除雙電源供電外，還應(yīng)增加應(yīng)

7、急電源，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急電源系統(tǒng)。同時(shí)，設(shè)備電源的切換時(shí)間應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求。一級(jí)負(fù)荷示例： 1)供電中斷將導(dǎo)致人身傷害或死亡。例如，醫(yī)院手術(shù)室、嬰兒保育箱、起搏器和其他單元或設(shè)備的照明和電力負(fù)荷。2)停電會(huì)造成巨大的政治和經(jīng)濟(jì)損失。例如，國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)大廳和從事重大國(guó)家活動(dòng)的場(chǎng)所；供電中斷會(huì)造成重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中斷、需要較長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)的重點(diǎn)企業(yè)、一類(lèi)高層建筑的消防設(shè)備以及其他用電單位或設(shè)備。3)停電將影響電力用戶的正常工作，具有重大的政治和經(jīng)濟(jì)意義。例如：重要的交通樞紐、重要的交通樞紐、不低于四星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的酒店、大型體育場(chǎng)館、大型商場(chǎng)、對(duì)外開(kāi)放的大型餐飲單

8、位、經(jīng)常有大量人員參加國(guó)際活動(dòng)的公共場(chǎng)所等。4)供電中斷將導(dǎo)致特別重要的公共場(chǎng)所出現(xiàn)嚴(yán)重的公共秩序混亂。例如，大型劇院、大型購(gòu)物中心、重要的交通樞紐等。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷是重要的交通樞紐、通信樞紐、國(guó)賓館、承辦重大國(guó)家活動(dòng)的國(guó)家級(jí)大廳、國(guó)家級(jí)大型體育中心、經(jīng)常有大量人員用于重要國(guó)際活動(dòng)的公共場(chǎng)所等。供電中斷會(huì)影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，或在供電中斷時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸、火災(zāi)和嚴(yán)重中毒，尤其是一級(jí)負(fù)荷會(huì)影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行例如，當(dāng)生產(chǎn)裝置的工作電源突然中斷時(shí)，必須保證安全停機(jī)和避免爆炸、火災(zāi)、中毒和人員傷亡的負(fù)荷是一個(gè)特別重要的負(fù)荷；如中壓及以上鍋爐給水泵、大型壓

9、縮機(jī)潤(rùn)滑油泵等。民用建筑大型金融中心的關(guān)鍵電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)，大型國(guó)際比賽場(chǎng)館的計(jì)分系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等?；蛘咭坏┌l(fā)生事故，可以及時(shí)處理，防止事故擴(kuò)大，保證人員的救援和疏散，必須保證的電力負(fù)荷尤為重要。滿足下列條件之一的是二次負(fù)荷：1)切斷電源，這將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如，由于停電，主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中斷，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)，大量重點(diǎn)企業(yè)減產(chǎn)。2)供電中斷將影響更重要用電單位的正常工作負(fù)荷。例如，交通樞紐、通信樞紐等用電單位的重要負(fù)荷，以及大型影劇院、商場(chǎng)等人員較多的重要公共場(chǎng)所停電會(huì)造成秩序混亂的負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電的要求二級(jí)負(fù)荷供電系統(tǒng)應(yīng)由兩路供電

10、。當(dāng)負(fù)荷小或區(qū)域供電條件困難時(shí)，二次負(fù)荷可由6kV及以上的專(zhuān)用架空線路供電。二次負(fù)載的“雙回線電源”要求不同于一次負(fù)載的“雙電源”，它強(qiáng)調(diào)電源的相對(duì)獨(dú)立性。當(dāng)使用架空線時(shí)，可以為一條架空線供電。這主要是由于架空線常見(jiàn)故障維修周期短，而不是電纜故障率高。事實(shí)上，電纜的故障率低于架空線。二次負(fù)荷的例子1)電力供應(yīng)的中斷將引起巨大的政治影響。例如，省部級(jí)辦公樓、民用機(jī)場(chǎng)尤為重要，電力負(fù)荷不同于普通一級(jí)負(fù)荷等。2)供電中斷會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如，供電中斷會(huì)造成重大設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品會(huì)報(bào)廢。企業(yè)、中型百貨商店、二類(lèi)高層建筑消防設(shè)備、四星級(jí)酒店及客房照明等。3)供電中斷會(huì)影響重要用電單位或正常工作的設(shè)

11、備。例如，小銀行(儲(chǔ)蓄所)、通信樞紐、電視臺(tái)的電視演播室等。4)電力供應(yīng)中斷將導(dǎo)致更多人集中的公共場(chǎng)所出現(xiàn)公共秩序混亂。例如丙類(lèi)電影院和劇院、中型百貨商店、交通樞紐等。三級(jí)負(fù)荷，所有不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的電能用戶都屬于三級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許長(zhǎng)期停電，可采用單回路供電。供電無(wú)特殊要求，允許長(zhǎng)期停電，可采用單回路供電。發(fā)電廠輔助負(fù)荷分類(lèi)，一級(jí)輔助負(fù)荷，二級(jí)輔助負(fù)荷，三級(jí)輔助負(fù)荷，事故安全負(fù)荷DC安全負(fù)荷0二級(jí)負(fù)荷交流安全負(fù)荷0三級(jí)負(fù)荷，不間斷供電負(fù)荷(0I級(jí)負(fù)荷)，短期停電會(huì)造成主輔設(shè)備損壞，危及人身安全，停機(jī)主機(jī)，影響大量出力。允許短期停電(幾秒到幾分鐘)，恢復(fù)供電后不會(huì)造成生

12、產(chǎn)混亂。長(zhǎng)時(shí)間停電不會(huì)直接影響生產(chǎn)，只會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)不便。在200兆瓦及以上的大容量電廠中，要求在緊急停機(jī)期間和停機(jī)后一段時(shí)間內(nèi)必須保證供電，否則可能會(huì)造成主設(shè)備損壞、重要自動(dòng)控制失靈或危及人身安全。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，正常或緊急停機(jī)，甚至停機(jī)后，需要連續(xù)供電的恒頻恒壓負(fù)載。根據(jù)廠用電負(fù)荷在電廠運(yùn)行中的作用以及供電中斷對(duì)pe的影響程度2)一級(jí)廠用負(fù)荷：如火力發(fā)電廠的工業(yè)泵、排水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學(xué)水處理設(shè)備；水電廠大多數(shù)輔助電機(jī)的負(fù)荷。3)一級(jí)廠用負(fù)荷：如實(shí)驗(yàn)室、中心修理廠和油處理室的負(fù)荷。4)0級(jí)負(fù)載(不間斷負(fù)載)。例如，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)要求停電時(shí)間不得超過(guò)5毫秒，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失或生

13、產(chǎn)設(shè)備失控。電源采用專(zhuān)用不間斷電源。電廠的輔助電力負(fù)荷類(lèi)型示例，5)0級(jí)負(fù)荷(DC安全負(fù)荷)。例如，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、信號(hào)設(shè)備、控制設(shè)備、汽輪機(jī)和給水泵的DC潤(rùn)滑油泵、發(fā)電機(jī)的DC氫密封油泵都是DC系統(tǒng)供電的DC負(fù)荷，稱(chēng)為DC安全負(fù)荷或0級(jí)負(fù)荷。這種負(fù)載需要由獨(dú)立、穩(wěn)定、可靠的電池組或整流裝置供電。6)0級(jí)負(fù)載(交流安全負(fù)載)。如盤(pán)車(chē)電機(jī)、交流潤(rùn)滑油泵、交流氫密封油泵、消防水泵等。柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)組或可靠的外部獨(dú)立電源通常用作電源。電力系統(tǒng)負(fù)荷按使用區(qū)域類(lèi)型劃分，主要包括城市民用負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷、農(nóng)村負(fù)荷和其他負(fù)荷。不同類(lèi)型的載荷有不同的特點(diǎn)和規(guī)律，即它們有不同的載荷曲線。1)城

14、鄉(xiāng)居民負(fù)荷：以家用電器為主，呈逐年上升趨勢(shì)，季節(jié)性波動(dòng)明顯，與居民的日常生活和工作規(guī)律密切相關(guān)；2)商業(yè)負(fù)荷：主要是照明、空調(diào)、電力等。在商業(yè)領(lǐng)域，由于覆蓋面大、用電量穩(wěn)定增長(zhǎng)和季節(jié)性特點(diǎn)，其在電力負(fù)荷中的比重不如工業(yè)和居民高，但照明和空調(diào)負(fù)荷占用了電力系統(tǒng)的高峰時(shí)段，是節(jié)假日影響電力負(fù)荷的主要原因。3)工業(yè)負(fù)荷：在用電量構(gòu)成中占第一位，與工業(yè)用戶的工作方式(如設(shè)備利用、企業(yè)輪班制等)密切相關(guān)。)，行業(yè)特點(diǎn)和季節(jié)因素，且一般負(fù)荷相對(duì)恒定；4)農(nóng)村負(fù)荷：農(nóng)村居民的用電量和生產(chǎn)量受氣候、季節(jié)等自然條件的影響很大，并受作物種類(lèi)和耕作習(xí)慣的影響。電力負(fù)荷集中時(shí)間與城市工業(yè)負(fù)荷高峰時(shí)間存在差異，有利于提

15、高電網(wǎng)負(fù)荷率。電力負(fù)荷的特點(diǎn)：負(fù)荷變化是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，一般沒(méi)有大的跳躍，但對(duì)季節(jié)、溫度和天氣很敏感。這一特性決定了總電力負(fù)荷由四部分組成：基本正常負(fù)荷分量、天氣敏感負(fù)荷分量、特殊事件負(fù)荷分量和隨機(jī)負(fù)荷分量。金屬加工企業(yè)日負(fù)荷曲線、酒店日負(fù)荷曲線、夏季工作日和冬季周日日家庭負(fù)荷日負(fù)荷曲線、3.2電力負(fù)荷和工廠負(fù)荷曲線，負(fù)荷曲線是表示電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象劃分，包括工廠、車(chē)間或某些設(shè)備的負(fù)荷曲線；根據(jù)負(fù)載的功率特性，有有功和無(wú)功負(fù)載曲線；根據(jù)表示的時(shí)間點(diǎn)，有年、月、日和工作班次負(fù)荷曲線；根據(jù)繪圖方法，有由點(diǎn)連接的載荷曲線(虛線載荷曲線)和梯形載荷曲線。負(fù)荷曲線通常繪制在直角

16、坐標(biāo)上，橫坐標(biāo)代表負(fù)荷變化時(shí)間，縱坐標(biāo)代表負(fù)荷大小(功率千瓦，千伏安)。日負(fù)荷曲線是在晝夜24小時(shí)的時(shí)間范圍內(nèi)繪制的。日負(fù)荷曲線的繪制方法是：根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)24小時(shí)內(nèi)每次電能表顯示的數(shù)據(jù)，逐點(diǎn)繪制平滑曲線，使得到的負(fù)荷曲線最準(zhǔn)確。在工程中，為了簡(jiǎn)化表達(dá)和計(jì)算，荷載曲線往往被等效階躍曲線代替，這與精確的荷載曲線會(huì)有一定的誤差，但這種誤差是允許的。最常見(jiàn)的負(fù)荷曲線是每隔半小時(shí)畫(huà)一次。負(fù)荷曲線： 1)日負(fù)荷曲線：負(fù)荷在一晝夜(024小時(shí))內(nèi)變化。2)年負(fù)荷曲線分為年運(yùn)行負(fù)荷曲線和年連續(xù)負(fù)荷曲線。年運(yùn)行負(fù)荷曲線可以根據(jù)年日負(fù)荷曲線間接制作。年連續(xù)負(fù)荷曲線應(yīng)借助冬季和夏季有代表性的日負(fù)荷曲線來(lái)繪制。繪圖方法如圖所示。下圖為華南某工廠年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線中所占時(shí)間計(jì)算為t1=200t165t2。一年中夏季和冬季的天數(shù)是根據(jù)地理位置和溫度確定的。它表明：一般在北方，冬季約200天，夏季約165天；在南方，冬天大約165天，夏天大約200天。繪制年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線(a)夏季日負(fù)荷曲線(b)冬季日負(fù)荷曲線(c)年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線。