電力負(fù)荷特性和計算分析

電力負(fù)荷特性和計算分析3、工廠供電負(fù)荷的統(tǒng)計計算示例：在變配電系統(tǒng)中，用電設(shè)備不可能同時運(yùn)行，即使同時運(yùn)行也不一定每臺都達(dá)到額定容量，因此不能簡單地把所有用電設(shè)備的容量相加來確定計算負(fù)荷。4、建筑配電負(fù)荷的統(tǒng)計計算示例：民用建筑設(shè)計中常用的負(fù)荷計算方法有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法、需要系數(shù)法和利用系數(shù)法等。5、負(fù)荷預(yù)測簡介：從已知的用電需求出發(fā)，考慮政治、經(jīng)濟(jì)、氣候等相關(guān)因素，對未來的用電需求做出的預(yù)測，包括電力需求預(yù)測和電能需求預(yù)測兩部分內(nèi)容。重點(diǎn)：計算負(fù)荷的意義；負(fù)荷計算的方法；工廠、建筑供電負(fù)荷的統(tǒng)計計算。難點(diǎn)：負(fù)荷計算的方法2電力負(fù)荷特性和計算分析第一節(jié)負(fù)荷曲線與特性分析一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的構(gòu)成系統(tǒng)中千萬個用電設(shè)備消費(fèi)功率的總和。大致分為：異步電動機(jī)、同步電動機(jī)、電熱電爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備等幾大類。3電力負(fù)荷特性和計算分析幾種工業(yè)部門用電設(shè)備比重的統(tǒng)計

注（1）比重按功率計。（2）照明設(shè)備的比重很小，未統(tǒng)計在內(nèi)。4電力負(fù)荷特性和計算分析二、用電設(shè)備的工作制我國低壓電器行業(yè)采用了IEC34－1規(guī)定的八種工作制中的三種，即長期連續(xù)工作制、短時工作制和斷續(xù)周期工作制。5電力負(fù)荷特性和計算分析長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備斷續(xù)周期工作制設(shè)備

在恒定負(fù)載（如額定功率）下連續(xù)運(yùn)行相當(dāng)長，負(fù)荷比較穩(wěn)定。如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電爐和照明等。

設(shè)備的工作時間較短，停歇時間較長。如：金屬切削用的輔助機(jī)械(龍門刨橫梁升降電動機(jī)、刀架快速移動裝置)、水閘用電動機(jī)等。

設(shè)備工作呈周期性，時而工作時而停歇，如此反復(fù)，且工作時間與停歇時間有一定比例。如起重機(jī)、電焊機(jī)、電梯等。用“負(fù)荷持續(xù)率”（又稱暫載率）來表征工作性質(zhì)。6電力負(fù)荷特性和計算分析

負(fù)荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，用表示工作時間停歇時間

起重電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率：15%、25%、40%、60%。電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率：50%、65%、75%、100%。7電力負(fù)荷特性和計算分析

在某一時間段內(nèi)描繪負(fù)荷隨時間的推移而變化的曲線。按負(fù)荷性質(zhì)可繪制有功和無功的負(fù)荷曲線；按負(fù)荷持續(xù)時間可繪制日、月和年的負(fù)荷曲線。三、負(fù)荷曲線（a）鋼鐵工業(yè)（b）食品行業(yè)8電力負(fù)荷特性和計算分析（c）農(nóng)村加工業(yè)（d）市政生活1、日負(fù)荷曲線

表示一天24h內(nèi)負(fù)荷變化的情況，此曲線可用于決定系統(tǒng)的日發(fā)電量。9電力負(fù)荷特性和計算分析

可根據(jù)典型日負(fù)荷曲線間接制成，表示從年初到年終的整個1年內(nèi)的逐月（或逐日）綜合最大負(fù)荷的變化情形。2、年最大負(fù)荷曲線10電力負(fù)荷特性和計算分析

不分日月先后的界限，只按全年的負(fù)荷變化，根據(jù)各個不同的負(fù)荷值在一年中的累計持續(xù)時間而重新排列組成的，反映工廠全年負(fù)荷變動與負(fù)荷持續(xù)時間的關(guān)系。3、年負(fù)荷持續(xù)曲線P1t1年最大負(fù)荷利用小時數(shù)一年內(nèi)消耗的總電量11電力負(fù)荷特性和計算分析（1）年最大負(fù)荷Pmax，負(fù)荷曲線上的最高點(diǎn)；（2）年最小負(fù)荷Pmin，負(fù)荷曲線上的最低點(diǎn)；（3）全年消耗的電量AY為：全日消耗的電量AD為：四、負(fù)荷曲線的特征指標(biāo)分析12電力負(fù)荷特性和計算分析（4）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax（5）平均負(fù)荷Pav（6）負(fù)荷率，平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值有功負(fù)荷率：無功負(fù)荷率：13電力負(fù)荷特性和計算分析

第二節(jié)負(fù)荷計算的方法

計算負(fù)荷：在已知用電設(shè)備性質(zhì)、容量等條件的情況下，按照一定的方法和規(guī)律，通過計算確定的電力負(fù)荷。包括：有功計算負(fù)荷、無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流、尖峰電流等內(nèi)容。求計算負(fù)荷的這項工作稱為負(fù)荷計算。一、計算負(fù)荷的意義

根據(jù)計算負(fù)荷來選擇導(dǎo)線及設(shè)備，在實際運(yùn)行中它們的最高溫升就不會超過容許值。

通常：根據(jù)半小時（30min）的平均負(fù)荷所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”作為“計算負(fù)荷”，并作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。14電力負(fù)荷特性和計算分析

典型的用電設(shè)備組每30min的平均負(fù)荷曲線上的最大負(fù)荷Pmax

與設(shè)備額定功率（容量）的比值：1、需要系數(shù)Kd

二、確定計算負(fù)荷的系數(shù)

同一類型的工業(yè)企業(yè)（或同一類型車間、設(shè)備）的負(fù)荷曲線，均有大致相似的形狀。從中可發(fā)現(xiàn)數(shù)值較相近的系數(shù)。有關(guān)數(shù)據(jù)見表15電力負(fù)荷特性和計算分析2、利用系數(shù)KU3、同時系數(shù)有功同時系數(shù)：

無功同時系數(shù)：

因為干線上各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的；因此求干線上的計算負(fù)荷時，將干線上各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷相加后應(yīng)乘以相應(yīng)的最大負(fù)荷同時系數(shù)（又稱參差系數(shù)、混合系數(shù)）。16電力負(fù)荷特性和計算分析4、形狀系數(shù)KZ

5、附加系數(shù)Kf

17電力負(fù)荷特性和計算分析第三節(jié)工廠供電負(fù)荷的統(tǒng)計計算示例

在作設(shè)計任務(wù)書或初步設(shè)計階段，尤其當(dāng)需要進(jìn)行方案比較時，只需要估算。一、計算負(fù)荷的估算法1、單位產(chǎn)品耗電量法

已知企業(yè)的生產(chǎn)量n及每一單位產(chǎn)品電能消耗量，則企業(yè)年電能需要量Wn：可求得最大有功功率如下：18電力負(fù)荷特性和計算分析2、車間生產(chǎn)面積負(fù)荷密度法

當(dāng)已知車間生產(chǎn)面積負(fù)荷密度指標(biāo)ρ（單位為kW/m2）時，則車間的平均負(fù)荷：車間生產(chǎn)面積二、求計算負(fù)荷的方法（一）對單臺電動機(jī)

供電線路在30min內(nèi)出現(xiàn)的最大平均負(fù)荷即計算負(fù)荷為：電動機(jī)的額定功率效率19電力負(fù)荷特性和計算分析于是：

（二）多組用電設(shè)備的負(fù)荷計算1、需要系數(shù)法步驟：⑴將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總額定容量。⑵查出各組用電設(shè)備相應(yīng)的需要系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)。20電力負(fù)荷特性和計算分析

（3）用需要系數(shù)法求車間或全廠計算負(fù)荷時，需要在各級配電點(diǎn)乘以同期系數(shù)（）。21電力負(fù)荷特性和計算分析⑶由平均負(fù)荷乘以形狀系數(shù)，求計算負(fù)荷的有效值Pca用第2種方法求計算負(fù)荷不需要乘以同期系數(shù)。2、利用系數(shù)法第一組步驟：⑴將用電設(shè)備分組，求出各用電設(shè)備組的總額定容量。⑵查出各組用電設(shè)備的利用系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)，求出平均負(fù)荷。22電力負(fù)荷特性和計算分析例：某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺（其中臺，臺，5kW-8臺），車間有380V電焊機(jī)2臺（每臺容量20kVA，），車間有吊車1臺11kW，），試計算此車間的計算負(fù)荷。解：（1）車間設(shè)備容量金屬切削機(jī)床屬于長期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺金屬切削機(jī)床的總?cè)萘繛椋?/p>

23電力負(fù)荷特性和計算分析

電焊機(jī)屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以2臺電焊機(jī)的設(shè)備容量：

吊車屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以1臺吊車的容量為：車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋?4電力負(fù)荷特性和計算分析（2）車間計算負(fù)荷金屬切削機(jī)床組，查表取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：所以，有25電力負(fù)荷特性和計算分析電焊機(jī)組，查表取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：26電力負(fù)荷特性和計算分析吊車組，查表取需要系數(shù)和功率因數(shù)為27電力負(fù)荷特性和計算分析第四節(jié)建筑配電負(fù)荷的統(tǒng)計計算示例

在民用建筑設(shè)計中常用的負(fù)荷計算方法有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法、需要系數(shù)法和利用系數(shù)法等?！睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計規(guī)范》對負(fù)荷計算方法的選取原則做了如下規(guī)定：

（1）在做方案階段可采用單位指標(biāo)法；在初步設(shè)計及施工圖階段，宜采用需要系數(shù)法。對于住宅，在設(shè)計的各個階段均可采用單位指標(biāo)法。（2）用電設(shè)備臺數(shù)較多，各臺設(shè)備用電容量相差不懸殊時，宜采用需要系數(shù)法。一般用于干線、配電所的負(fù)荷計算。（3）用電設(shè)備臺數(shù)較少，各臺設(shè)備用電容量相差懸殊時，宜采用利用系數(shù)法。一般用于支干線、配電屏（箱）的負(fù)荷計算。28電力負(fù)荷特性和計算分析

負(fù)荷密度法就是根據(jù)國家的電力政策、建筑物的性質(zhì)、負(fù)載的性質(zhì)等多方面的因素，使用對歷史工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計后確定的單位面積功率（負(fù)荷密度）數(shù)據(jù)，對所設(shè)計系統(tǒng)的計算負(fù)荷進(jìn)行估算的一種方法。式中P0—單位面積功率（負(fù)荷密度），W/m2；

S—建筑面積，m2。一、計算負(fù)荷的估算1、負(fù)荷密度法29電力負(fù)荷特性和計算分析

單位指標(biāo)法與負(fù)荷密度法基本相同，是根據(jù)已有的單位用電指標(biāo)來估算計算負(fù)荷。其有功計算負(fù)荷的計算公式為：式中Pe—單位用電指標(biāo)，如W/戶，W/人，W/床；

N—單位數(shù)量，如戶數(shù)，人數(shù)，床數(shù)。2、單位指標(biāo)法30電力負(fù)荷特性和計算分析有功計算負(fù)荷：無功計算負(fù)荷：視在功率計算負(fù)荷：計算電流：二、按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷1、按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷的公式31電力負(fù)荷特性和計算分析2、三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定（1）用電設(shè)備分組

若某組用電設(shè)備的臺數(shù)少于等于三臺時，計算負(fù)荷等于其設(shè)備功率的總和，而不再考慮需要系數(shù)；若用電設(shè)備在三臺以上時，其計算負(fù)荷應(yīng)通過計算確定，即要考慮需要系數(shù)。（2）單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定32電力負(fù)荷特性和計算分析（3）單相用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：“單相負(fù)荷應(yīng)均勻分配到三相上”。

當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谟嬎惴秶鷥?nèi)三相對稱負(fù)荷總?cè)萘康?5％時，全部按三相對稱負(fù)荷計算；

當(dāng)超過15％時，應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷，再與三相對稱負(fù)荷相加。換算方法如下：33電力負(fù)荷特性和計算分析1）只有相負(fù)荷時，等效三相負(fù)荷取最大相負(fù)荷的3倍。

2）只有線間負(fù)荷時（如接A、B兩相的負(fù)荷），單臺時等效三相負(fù)荷取線間負(fù)荷的倍；多臺時等效三相負(fù)荷取最大線間負(fù)荷的倍，加上次線間最大負(fù)荷的（）倍。

3）既有線間負(fù)荷又有相間負(fù)荷時，應(yīng)先將線間負(fù)荷換算為相間負(fù)荷，然后各相負(fù)荷分別相加，選取最大相負(fù)荷乘3倍作為等效三相負(fù)荷。34電力負(fù)荷特性和計算分析式中：Pcai—第i組用電設(shè)備的計算負(fù)荷；

tanψi—第i組用電設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。3、多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定要計入一個同時系數(shù)35電力負(fù)荷特性和計算分析第五節(jié)負(fù)荷預(yù)測簡介**

負(fù)荷預(yù)測是從已知的用電需求出發(fā)，考慮政治、經(jīng)濟(jì)、氣候等相關(guān)因素，對未來的用電需求做出的預(yù)測，包括電力需求預(yù)測和電能需求預(yù)測兩部分內(nèi)容。對系統(tǒng)規(guī)劃而言，電力需求預(yù)測決定發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)新增容量的大??；電能預(yù)測決定發(fā)電設(shè)備的類型(如調(diào)峰機(jī)組、基荷機(jī)組等)。對系統(tǒng)運(yùn)行而言，負(fù)荷預(yù)測用來合理安排機(jī)組啟停、檢修、以及確定系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量。

36電力負(fù)荷特性和計算分析第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)和居民用電4大類；一、負(fù)荷及負(fù)荷預(yù)測的種類

農(nóng)林牧漁水利業(yè)、工業(yè)、地質(zhì)普查和勘探業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸郵電通訊業(yè)、商業(yè)飲食物資供銷倉儲業(yè)、居民用電和其它。按照行業(yè)類別將負(fù)荷細(xì)分為8類：按照全社會用電情況分為：37電力負(fù)荷特性和計算分析分類之一：根據(jù)負(fù)荷預(yù)測的周期

長期負(fù)荷預(yù)測(數(shù)年－數(shù)十年的負(fù)荷預(yù)測)；中期負(fù)荷預(yù)測(1月－1年的負(fù)荷預(yù)測，用于水庫調(diào)度、機(jī)組檢修、交換計劃、燃料計劃等長期運(yùn)行計劃的編制)；短期負(fù)荷預(yù)測(1日－1周的負(fù)荷預(yù)測，用于編制調(diào)度計劃)；超短期負(fù)荷預(yù)測(未來1h以內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測，其中5－10s的負(fù)荷預(yù)測用于質(zhì)量控制；1－5min的負(fù)荷預(yù)測，用于安全監(jiān)視；10－60min的負(fù)荷預(yù)測用于預(yù)防控制和緊急狀態(tài)處理)。38電力負(fù)荷特性和計算分析長期負(fù)荷預(yù)測(20年以上)；年負(fù)荷預(yù)測；月負(fù)荷預(yù)測；日負(fù)荷預(yù)測；周負(fù)荷預(yù)測；短期負(fù)荷預(yù)測(10－60min)；超短期負(fù)荷預(yù)測(5－10s或1－5min)。分類之二：更短的時間周期39電力負(fù)荷特性和計算分析按全社會用電或行業(yè)類別可分為：城市民用負(fù)荷預(yù)測或商業(yè)負(fù)荷預(yù)測；農(nóng)村負(fù)荷預(yù)測；工業(yè)負(fù)荷預(yù)測等。按被預(yù)測負(fù)荷的特性可分為：最大負(fù)荷預(yù)測、最小負(fù)荷預(yù)測、平均負(fù)荷預(yù)測、峰谷差預(yù)測、高峰負(fù)荷平均預(yù)測、低谷負(fù)荷平均預(yù)測、母線負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷率預(yù)測等。40電力負(fù)荷特性和計算分析

即不準(zhǔn)確性或不完全準(zhǔn)確性、條件性、時間性和同一時間不同條件下的多方案性。負(fù)荷預(yù)測的機(jī)理：

負(fù)荷預(yù)測主要基于可知性原理、可能性原理、連續(xù)性原理、相似性原理、反饋性原理和系統(tǒng)性原理。負(fù)荷預(yù)測具有以下幾個特點(diǎn)：

顯然，不可能存在某種方法，它在任何時候、任何地點(diǎn)、對任何對象，都具有普遍的適用性。41電力負(fù)荷特性和計算分析(1)明確負(fù)荷預(yù)測的內(nèi)容和要求。

(2)調(diào)查并搜集資料。

(3)基礎(chǔ)資料分析。

(4)經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測。

(5)選取預(yù)測模型、確定模型的參數(shù)。

(6)負(fù)荷預(yù)測。

(7)結(jié)果審核。

(8)準(zhǔn)備滾動負(fù)荷預(yù)測。

二、負(fù)荷預(yù)測的步驟42電力負(fù)荷特性和計算分析1、常規(guī)單一的負(fù)荷預(yù)測方法：

(1)專家預(yù)測法

(2)類比法對具有相似研究特征的事件進(jìn)行對比分析和預(yù)測，如新開發(fā)區(qū)的建設(shè)，無歷史經(jīng)驗可以借鑒，此時可用類比法預(yù)測負(fù)荷的發(fā)展。

(3)主觀概率預(yù)測法對不能做實驗或?qū)嶒灣杀咎摺o法接受的方案，請若干專家估計特定事件發(fā)生的主觀概率，然后綜合得出該事件的概率。

三、負(fù)荷預(yù)測的方法43電力負(fù)荷特性和計算分析(4)單耗法該方法需做大量細(xì)致的調(diào)研工作，對短期負(fù)荷預(yù)測效果較好。(5)負(fù)荷密度法已知某地區(qū)的總?cè)丝?總建筑面積或土地面積)，按每人平均用電量(即用電密度)計算該地區(qū)的年用電量。(6)比例系數(shù)增長法假定負(fù)荷按過去比例增長，預(yù)測未來的發(fā)展。(7)彈性系數(shù)法44電力負(fù)荷特性和計算分析2、負(fù)荷預(yù)測的新技術(shù)

(1)趨勢外推預(yù)測技術(shù)能夠得到較理想的結(jié)果。有線性趨勢預(yù)測、對數(shù)趨勢預(yù)測、二次曲線趨勢預(yù)測、多項式趨勢預(yù)測、季節(jié)型預(yù)測和累計預(yù)測等方法。