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1、第4章 建筑工程供電 4.1 電力系統(tǒng)概述 4.2 負(fù)荷分級(jí)、供電要求及電能質(zhì)量 4.3 負(fù)荷計(jì)算4.4 變配電所4.5 成套裝置 4.6 預(yù)裝式變電站 4.7 低壓配電線路 4.8 低壓供配電線路的導(dǎo)線選擇 本章小結(jié) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材返回目錄4.1 電力系統(tǒng)概述 建筑用電,差不多都是由電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠供給的。一般的建筑采用低壓供電,而高層建筑常采用10kV甚至35kV供電。建筑工程供電是建筑電氣的重要內(nèi)容。為高好建筑工程供電,必須對(duì)電力系統(tǒng)有所了解。 4.1.1 電力系統(tǒng)的組成 4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓 本節(jié)小結(jié)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)
2、家級(jí)規(guī)劃教材返回目錄4.1.1 電力系統(tǒng)的組成 現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)及整個(gè)社會(huì)生活中所應(yīng)用的電力,絕大部分是由發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的。電力從生產(chǎn)到供給用戶應(yīng)用,通常都要經(jīng)過(guò)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等5個(gè)環(huán)節(jié)。電力從生產(chǎn)到應(yīng)用的全過(guò)程,客觀上就形成了電力系統(tǒng)。嚴(yán)格地說(shuō),由發(fā)電廠的發(fā)電部分、輸配電線路、變配電所及各種用電設(shè)備所組成的整體稱為電力系統(tǒng)。常簡(jiǎn)稱系統(tǒng),其示意如圖41所示。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材下一頁(yè)4.1.1 電力系統(tǒng)的組成主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 在電力系統(tǒng)中,各級(jí)電壓的電力線路及其所聯(lián)系的變電所,稱為電力網(wǎng),簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。它是電力系統(tǒng)的一個(gè)重
3、要組成部分,承擔(dān)了將電力由發(fā)電廠發(fā)出來(lái)之后供給用戶的工作,即擔(dān)負(fù)著輸電、變電與配電的任務(wù)。 電力網(wǎng)按其在電力系統(tǒng)中的作用,分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。 輸電網(wǎng)是以輸電為目的,采用高壓或超高壓將發(fā)電廠、變電所或變電所之間連接起來(lái)的送電網(wǎng)絡(luò),它是電力網(wǎng)中的主網(wǎng)架。 下一頁(yè)4.1.1 電力系統(tǒng)的組成主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 直接將電能送到用戶去的網(wǎng)絡(luò)稱為配電網(wǎng)或配電系統(tǒng),它是以配電為目的。配電網(wǎng)的電壓由系統(tǒng)及用戶的需要而定,因此配電網(wǎng)又分:高壓配電網(wǎng)(通常指35kV及以上的電壓,目前最高為110kV)、中壓配電網(wǎng)(通常指10、6kV和3kV)及低壓配電網(wǎng)(通常指220V、380V
4、)。 電力網(wǎng)按其電壓高低和供電范圍大小分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的范圍大,電壓一般在220kV及以上。地方電網(wǎng)的范圍小,電壓一般在35110kV。建筑供配電系統(tǒng)屬于地方電網(wǎng)的一種。 下一頁(yè)4.1.1 電力系統(tǒng)的組成主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 在電力系統(tǒng)中,電力是由發(fā)電廠生產(chǎn)的,它是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。 發(fā)電廠按所使用的能源不同,可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠以及風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽(yáng)能發(fā)電廠等。 返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.1 電力系統(tǒng)的組成1火力發(fā)電廠 火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠
5、,它是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能來(lái)生產(chǎn)電能的。我國(guó)的火電廠主要是燃煤。煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒,將鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸汽,推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是:鍋爐燃料的化學(xué)能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能下一頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.1 電力系統(tǒng)的組成 火力發(fā)電廠按其作用可分為單純發(fā)電的和既發(fā)電又兼供熱的兩種類型。前者指一般的火力發(fā)電廠,后者指供熱式火力發(fā)電廠,或稱熱電廠。一般火力發(fā)電廠應(yīng)盡量建設(shè)在燃料基地或礦區(qū)附近。將發(fā)出的電,用高壓或超高壓線路送往用電負(fù)荷中心。通常把這種火力發(fā)電廠稱為“坑口電廠”。坑口電廠是當(dāng)前和今
6、后建設(shè)大型火力發(fā)電廠的主要發(fā)展方向。熱電廠的建設(shè)是為了提高熱能的利用效率。由于它要兼供熱,所以必須建設(shè)在大城市或工業(yè)區(qū)的附近。 目前,在世界上的絕大多數(shù)國(guó)家中,火力發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中所占的比重都是較大的。 返回4.1.1 電力系統(tǒng)的組成主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2水力發(fā)電廠 水力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱水電廠或水電站。它是利用水流的位能來(lái)生產(chǎn)電能的。當(dāng)控制水流的閘門打開(kāi)時(shí),水流沿進(jìn)水管進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼室,沖動(dòng)水輪機(jī),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是: 水流位能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能下一頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.1 電力系統(tǒng)的組成 水力發(fā)電廠的容量大
7、小決定于上下游的水位差(簡(jiǎn)稱水頭)和流量的大小。因此,水力發(fā)電廠往往需要修建攔河大壩等水工建筑物以形成集中的水位差,并依靠大壩形成具有一定容積的水庫(kù)以調(diào)節(jié)河水流量。根據(jù)地形、地質(zhì)、水能資源特點(diǎn)的不同,水力發(fā)電廠可分為壩式水電站、引水式水電站、混合式水電站。壩式水電站的水頭是由擋水大壩抬高上游水位而形成的。若廠房布置在壩后,稱之為壩后式水電站。若廠房起擋水壩的作用,承受上游水的壓力,稱之為河床式水電站。引水式水電站的水頭由引水道形成。這類水電站的特點(diǎn)是具有較長(zhǎng)的引水道。混合式水電站的水頭由壩和引水道共同形成。這類水電站除壩具有一定高度外,其余與引水式水電站相同。 返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育
8、“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.1 電力系統(tǒng)的組成3核能發(fā)電廠 核能發(fā)電廠又稱為原子能發(fā)電廠,簡(jiǎn)稱為核電廠或核電站。它主要是利用原子核的裂變能來(lái)生產(chǎn)電能。它的生產(chǎn)過(guò)程與火電廠基本相同,主要區(qū)別是以核反應(yīng)堆(俗稱原子鍋爐)代替了燃煤鍋爐,以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是: 反應(yīng)堆核裂變能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能下一頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.1 電力系統(tǒng)的組成 核電站具有節(jié)省燃料,燃燒時(shí)不需要空氣助燃、無(wú)污染、緩解交通等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以,目前世界上許多國(guó)家都很重視核能發(fā)電廠的建設(shè)。有16%的電力是核能發(fā)電產(chǎn)生的。我國(guó)已建成浙江秦山核電站和廣東大
9、亞灣核電站。尚有許多在建以及計(jì)劃建設(shè)的核電站。 返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓 內(nèi)容:額定電壓標(biāo)準(zhǔn)、電壓偏差、電壓波動(dòng)、諧波、三相電壓不平衡度技術(shù)指標(biāo)等。1額定電壓 所謂額定電壓,就是指能使各類電氣設(shè)備處在設(shè)計(jì)要求的額定或最佳運(yùn)行狀態(tài)的工作電壓。 我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15693標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定的電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的額定電壓標(biāo)準(zhǔn)如表41所示。(1)電網(wǎng)(電力線路)的額定電壓: 電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平,經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析研究后確定的。它是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。 下一頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十
10、一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓表41 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 分 類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓(kV)發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)電力變壓器額定電壓(kV)一次繞組二次繞組低壓0.220.380.660.230.400.690.220.380.660.23、0.400.69高 壓3、6、1035、63、110220、330、5003.15、6.310.5、3.8,15.75、18、203及3.15、6及6.3、10及10.513.8,15.75、18、20、35、63、110、220、330、5003.15及3.36.3及6.610.5及11、38.5、69、12
11、1、242、363550返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓(2)用電設(shè)備的額定電壓: 由于用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)線路上要產(chǎn)生電壓降,所以線路上各點(diǎn)的電壓都略有不同,如圖42中虛線所示。但是成批生產(chǎn)的用電設(shè)備,其額定電壓不可能按使用處的實(shí)際電壓來(lái)制造,而只能按線路首端與未端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓UN來(lái)制造,以利于大批量生產(chǎn)。所以用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與其接入電網(wǎng)的額定電壓相同。 下一頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓(3)發(fā)電機(jī)的額定電壓: 由于同一電壓的線路一般允許的電壓偏差是5%,即整個(gè)線路允許有10%
12、的電壓損耗值,因此為了維持線路的平均電壓在額定值,線路首端(即電源端)的電壓應(yīng)較電網(wǎng)額定電壓高5%,而線路未端則可較電網(wǎng)額定電壓低5%,如圖42所示。所以發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5%。 下一頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓(4)變壓器的額定電壓: 當(dāng)變壓器的一次繞組與發(fā)電機(jī)直接連接時(shí),其一次繞組的額定電壓等于發(fā)電機(jī)額定電壓,即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5%。當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相連,而是連接在線路上時(shí),則可把它看作用電設(shè)備,其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。 變壓器二次繞組的額定電壓也分兩種情況。這里,我們首先來(lái)看看變壓器二次繞組的額
13、定電壓是如何定義的。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 變壓器二次繞組的額定電壓,是指變壓器一次繞組加上額定電壓而二次繞組開(kāi)路的電壓即空載電壓。在滿載時(shí),二次繞組內(nèi)約有5%的電壓降,因此當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí),變壓器二次繞組的額定電壓應(yīng)高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓10%,一方面補(bǔ)償變壓器滿載時(shí)內(nèi)部5%的電壓降,另一方面要考慮變壓器滿載時(shí)輸出的二次電壓還要高于電網(wǎng)額定電壓的5%,以補(bǔ)償線路上的電壓降。當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不長(zhǎng)時(shí),如采用低壓配電或直接供給用電設(shè)備,則變壓器二次繞組的額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓5%,僅考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部5%的電壓降
14、。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2電壓偏差 (1)基本定義與規(guī)定:當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式和負(fù)荷緩慢地變化時(shí),供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之變化,各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差U稱為電壓偏差。電壓偏差U也常用與系統(tǒng)額定電壓的比值,以百分?jǐn)?shù)表示,即 100NNUUU(41) 式中 U電壓偏差; U用電設(shè)備的實(shí)際電壓; UN用電設(shè)備的額定電壓; 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范,在正常運(yùn)行情況下,用電設(shè)備端子上電壓偏差允許值如下: 1) 電
15、動(dòng)機(jī)為5%。 2)照明:在一般工作場(chǎng)所為5%;對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所,難以滿足上述要求時(shí),可為+5%、-10%;應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%、-10%。 3)其他用電設(shè)備,當(dāng)無(wú)特殊規(guī)定時(shí)為5%。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 (2)危害:如果用電設(shè)備的端電壓與其額定電壓有偏差,則用電設(shè)備的工作性能和使用壽命將受到影響,總的經(jīng)濟(jì)效果將會(huì)下降。電壓偏差對(duì)不同用電設(shè)備的影響如下。 1)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響 由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與其端電壓的平方成正比,因此當(dāng)電動(dòng)機(jī)的端電壓比其額定電壓低10%時(shí),其實(shí)際轉(zhuǎn)矩將只有額定轉(zhuǎn)矩的81%,而負(fù)
16、荷電流將增大5%10%以上,溫升將提高10%15%以上,絕緣老化程度將比規(guī)定增加1倍以上,從而明顯地縮短電機(jī)的使用壽命。而且電于轉(zhuǎn)矩減小,轉(zhuǎn)速下降,不僅會(huì)降低生產(chǎn)效率,減少產(chǎn)量,而且還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,增加廢次品。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材當(dāng)其端電壓偏高時(shí),負(fù)荷電流和溫升一般也要增加,絕緣也要受損,對(duì)電機(jī)也是不利的,但不像電壓偏低時(shí)那么嚴(yán)重。 2)對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的端電壓偏高或偏低時(shí),轉(zhuǎn)矩也要按電壓平方成正比變化。因此同步電動(dòng)機(jī)的端電壓偏差,除了還會(huì)影響其轉(zhuǎn)速外,其他如對(duì)轉(zhuǎn)矩、電流和溫升等的影響,是與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同的。
17、下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 3)對(duì)照明的影響 電壓偏差對(duì)白熾燈的影響最為顯著。當(dāng)白熾燈的端電壓較其額定電壓降低10%時(shí),燈泡的使用壽命將延長(zhǎng)23倍,但其發(fā)光效率將下降30%以上,燈光明顯變暗,照度降低,嚴(yán)重影響人的視力健康,降低工作效率,還可能增加事故發(fā)生率。當(dāng)其端電壓較其額定電壓升高10%時(shí),發(fā)光效率將提高1/3。電壓偏差對(duì)熒光燈等氣體放電燈的影響不像對(duì)白熾燈那么明顯,但也有一定的影響。當(dāng)其端電壓偏低時(shí),燈管不易起燃。如果多次反復(fù)起燃,則燈管壽命將大受影響。而且電壓降低時(shí),照度下降,影響視力及工作。當(dāng)其電壓偏高時(shí),燈管壽命又要縮短。
18、下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3電壓波動(dòng) (1)基本定義與規(guī)定:供配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)主要是由于系統(tǒng)中的沖擊負(fù)荷引起的。沖擊負(fù)荷引起的電壓對(duì)工頻來(lái)說(shuō)是調(diào)幅波(即交流電壓波的包絡(luò)線)性質(zhì)的。為了表征電壓波動(dòng)的大小,用電壓調(diào)幅波中相鄰兩個(gè)極值(極大和極?。╇妷壕礁抵睿║max-Umin)對(duì)額定電壓UN的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示,即 100minmax%NUUUU(42) 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 為了區(qū)別電壓波動(dòng)(電壓的快變化)和電壓偏差(電壓的慢變化),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1232690電能質(zhì)量電壓
19、允許波動(dòng)和閃變中規(guī)定,電壓波動(dòng)的變化速度應(yīng)不低于每秒0.2%。 電壓閃變反映了電壓波動(dòng)引起的燈光閃爍對(duì)人視覺(jué)產(chǎn)生影響的效應(yīng)。引起照度閃變的電壓波動(dòng)現(xiàn)象稱為電壓閃變。因燈光照度急劇變化使人眼感到不適的電壓,稱為閃變電壓。下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1232690中規(guī)定了電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn)由沖擊性負(fù)荷產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變的允許值,如表42和表43所示。表42 電壓波動(dòng)允許值 注:衡量點(diǎn)為電網(wǎng)公共連接點(diǎn),取實(shí)測(cè)95%概率值。 下一頁(yè)電網(wǎng)額定電壓(kV)電壓波動(dòng)允許值(%)10及以下35110220及以上2.521.64.1.2 電
20、力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材表43 閃變電壓 允許值 10注:衡量點(diǎn)為電網(wǎng)公共連接點(diǎn),取實(shí)測(cè)95%概率值。 下一頁(yè)應(yīng)用場(chǎng)合允許值(%)要求較高的照明負(fù)荷一般照明負(fù)荷0.4(推薦值)0.6(推薦值)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材(2)電壓波動(dòng)和閃變的危害: 1)引起照明燈光閃爍,使人的視覺(jué)容易疲勞和不適,從而降低工作效率。 2)電視機(jī)畫面亮度發(fā)生變化,垂直和水平幅度搖動(dòng)。 3)影響電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng),甚至無(wú)法啟動(dòng);導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻,危及本身的安全運(yùn)行,同時(shí)影響產(chǎn)品質(zhì)量。例如使造紙、制絲不均勻,降低精加工機(jī)床制品的
21、光潔度,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生廢品等。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 4)使電子儀器設(shè)備(例如示波器、X光機(jī))、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制設(shè)備工作不正常。 5)使硅整流器的出力波動(dòng),導(dǎo)致?lián)Q流失敗等。 6)影響對(duì)電壓波動(dòng)較敏感的工藝或試驗(yàn)結(jié)果。例如,使光電比色儀工作不正常,使化驗(yàn)結(jié)果出差錯(cuò)。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4諧波 (1)基本定義與規(guī)定:國(guó)際上公認(rèn)的諧波含義為: “諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整倍數(shù)”。由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍,也常稱它為高次諧波。 諧波將引起供配
22、電系統(tǒng)正弦波形畸變,為了表示畸變波形偏離正弦波形的程度,最常用的特征量有諧波總含量、總畸變率和h次諧波的含有率。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材1)諧波總含量 所謂諧波總含量,就是各次諧波的平方和開(kāi)方。諧波電壓總含量為 22hhHUU(4-3) 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2)電壓總諧波畸變率電壓總諧波畸變率THDu按式(4-4)計(jì)算為%1001UUTHDHu(4-4) 式中 U1基波電壓均方根值; UH諧波電壓總含量。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十
23、一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3)諧波含有率 第h次諧波電壓含有率HRUh,按式(4-5)計(jì)算為 1UUHRUhh(4-5) 式中 U h第h次諧波電壓均方根值。 下一頁(yè)公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)極限見(jiàn)表4-4。 4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材表44公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值 電網(wǎng)額定電壓(kV)電壓總諧波畸變率(%)各次諧波電壓含有率(%)奇 次偶 次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8返回4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材(2) 諧波產(chǎn)生的原
24、因: 在電能的生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)產(chǎn)生諧波。 在供配電系統(tǒng)中,諧波產(chǎn)生的主要原因是系統(tǒng)中存在具有非線性特性的電氣設(shè)備,主要有: 1)具有鐵磁飽和特性的鐵芯設(shè)備,如變壓器、電抗器等。 2)以具有強(qiáng)烈非線性特性的電弧為工作介質(zhì)的設(shè)備,如氣體放電燈、交流弧焊機(jī)、煉鋼電弧爐等。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3)以電力電子元件為基礎(chǔ)的開(kāi)關(guān)電源設(shè)備或裝置,如各種電力交流設(shè)備(整流器、逆變器、變頻器)、相控調(diào)速和調(diào)壓裝置、大容量的電力晶閘管可控開(kāi)關(guān)設(shè)備等。它們大量的用于化工、電氣鐵道、冶金、礦山等工礦企業(yè)以及各式各樣的家用電器中。 下
25、一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 上述非線性電氣設(shè)備的顯著特點(diǎn)是從供配電系統(tǒng)中取用非正弦電流,也就是說(shuō),即使電源電壓是正弦波形,但由于負(fù)荷具有其電流不隨著電壓同步變化的非線性的電壓電流特性,使得流過(guò)負(fù)荷的電流是非正弦波形,它由基波及其整數(shù)倍的諧波組成。產(chǎn)生的諧波使供配電系統(tǒng)電壓嚴(yán)重失真。這些向供配電系統(tǒng)注入諧波電流的非線性電氣設(shè)備通稱為諧波源。在電力電子裝置普及以前,變壓器是主要諧波源,目前各種電力電子裝置已成為主要諧波源。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材(3)諧波的危害: 目前,國(guó)際上公認(rèn)
26、諧波“污染”是供配電系統(tǒng)的公害,其具體危害有以下幾個(gè)方面。 1)諧波會(huì)大大增加供配電系統(tǒng)發(fā)生諧波的可能,從而造成很高的過(guò)電流或過(guò)電壓而引發(fā)事故的危險(xiǎn)性。 2)諧波電壓可使變壓器的磁滯及渦流損耗增加,使絕緣材料承受的電氣應(yīng)力加大,而諧波電流使變壓器的銅耗增加,從而使鐵芯過(guò)熱,加速絕緣老化,縮短變壓器使用壽命。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 3)諧波電流可能使電容器過(guò)負(fù)荷和出現(xiàn)不允許的溫升,可使線路電能損耗增加,還可能使供配電系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振,損壞設(shè)備絕緣。 4)諧波電流流過(guò)供配電線路時(shí),可使其電能損耗增加,導(dǎo)致電纜過(guò)熱損壞。 5)諧波電流可
27、使電動(dòng)機(jī)鐵損明顯增加,并使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象,嚴(yán)重影響機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量。 6)諧波可使計(jì)費(fèi)的感應(yīng)式、電子式電能表的計(jì)量不準(zhǔn)。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 7)諧波影響設(shè)備正常工作,可使繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng),可使計(jì)算機(jī)失控、電子設(shè)備誤觸發(fā)、電子元件的測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。 8)諧波可干擾通信系統(tǒng),降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量,破壞信號(hào)的正常傳遞,甚至損壞通信設(shè)備。 對(duì)高次諧波的抑制,科學(xué)工作者已采用許多措施,但迄今不能達(dá)到人們所期望的目的。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材5三相電壓不平
28、衡度(1)基本定義與規(guī)定:電壓不平衡度 ,是衡量多相系統(tǒng)負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo),用電壓負(fù)序分量的均方根值U2與電壓正序分量的均方根值U1的百分比來(lái)表示,即 U%10012UUU(4-6) 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T155431995電能質(zhì)量三相電壓不平衡度規(guī)定: 1)電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn),正常時(shí)三相電壓不平衡度允許值為2%,短時(shí)不超過(guò)4%。 2)接于系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶,三相電壓不平衡度一般不得超過(guò)1.3%。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 (2)危害:三相電壓不平衡
29、度偏高,說(shuō)明電壓的負(fù)序分量偏大。電壓負(fù)序分量的存在,將對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。例如,電壓負(fù)序分量可使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)一個(gè)反向轉(zhuǎn)矩,削弱電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,降低電動(dòng)機(jī)的效率,同時(shí)使電動(dòng)機(jī)繞組電流增大,溫度增高,加速絕緣老化,縮短使用壽命。三相電壓不平衡,還會(huì)影響多相整流設(shè)備觸發(fā)脈沖的對(duì)稱性,出現(xiàn)更多的高次諧波,進(jìn)一步影響電能質(zhì)量。 下一頁(yè)4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材(3)降低不平衡度的措施:由于造成三相電壓不平衡的主要原因是單相負(fù)荷在三相系統(tǒng)中的容量分配和接入位置不合理、不均衡。因此在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中,應(yīng)采取如下措施: 下一頁(yè)4.1.2
30、 電力系統(tǒng)的電壓主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 1)均衡負(fù)荷 對(duì)單相負(fù)荷應(yīng)將其均衡地分配在三相系統(tǒng)中,同時(shí)要考慮用電設(shè)備的功率因數(shù)不同,盡量使有功功率和無(wú)功功率在三相系統(tǒng)中均衡分配。在低壓供配電系統(tǒng)中,各相之間的容量之差不宜超過(guò)15%。 2)正確接入照明負(fù)荷 由地區(qū)公共低壓供配電系統(tǒng)供電的220V照明負(fù)荷,線路電流小于或等于30A時(shí),可采用220V單相供電;大于30A時(shí),宜以220/380V三相四線制供電。 返回目錄主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓圖41 電力系統(tǒng)示意圖 返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材
31、4.1.2 電力系統(tǒng)的電壓圖42 用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)的額定電壓 返回UN 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.1 電力系統(tǒng)概述 4.1 電力系統(tǒng)概述 小結(jié)1、電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 由發(fā)電廠的發(fā)電部分、輸配電線路、變配電所及各種用電設(shè)備所組成的整體稱為電力系統(tǒng)。 發(fā)電廠按所使用的能源不同,可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠以及風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽(yáng)能發(fā)電廠等。2、電力系統(tǒng)的電壓 額定電壓標(biāo)準(zhǔn);以及電壓偏差、電壓波動(dòng)、諧波、三相電壓不平衡度技術(shù)指標(biāo)等。返回目錄4.2 負(fù)荷分級(jí)、供電要求及電能質(zhì)量 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.2.1 電力負(fù)荷的
32、分級(jí) 4.2.2 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 4.2.3 電能質(zhì)量 返回目錄 本節(jié)小結(jié) 4.2.1 電力負(fù)荷的分級(jí) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材按照供電負(fù)荷的重要性分為: 一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷1一級(jí)負(fù)荷 符合下列情況之一時(shí),應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷。 (1)中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。 (2)中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如:重大設(shè)備破壞、重要產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。下一頁(yè)4.2.1 電力負(fù)荷的分級(jí)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 (3)中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電
33、單位的正常工作。例如:重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。 在一級(jí)負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷,以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷,視為特別重要的負(fù)荷。 下一頁(yè)4.2.1 電力負(fù)荷的分級(jí)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2.二級(jí)負(fù)荷 符合下列情況之一時(shí),應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷。 (1)中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。例如:主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù),重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。 (2)中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如:交通樞紐、通
34、信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷,以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。3.三級(jí)負(fù)荷 不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。 民用及工業(yè)建筑的負(fù)荷分級(jí)列表分類如表4-5所示。返回4.2.1 電力負(fù)荷的分級(jí)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材下面對(duì)民用及工業(yè)建筑的負(fù)荷分級(jí)列表分類,如表4-5所示(下表)。 建筑類別建 筑 物 名 稱用電設(shè)備及部位負(fù)荷級(jí)別住宅建筑高層普通住宅電梯、照明二級(jí)旅館建筑高級(jí)旅館宣傳廳、新聞攝影、高級(jí)客房、電梯等一級(jí)普通旅館主要照明二級(jí)辦公建筑省、市部級(jí)辦公樓會(huì)議室、總值班室、電梯、檔案室、主要照明一級(jí)銀行主要業(yè)務(wù)用計(jì)
35、算機(jī)及外部設(shè)備電源、防盜信號(hào)電源一級(jí)教學(xué)建筑教學(xué)樓教室及其它照明二級(jí)重要實(shí)驗(yàn)室 一級(jí)科研建筑科研所重要實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算中心、氣象臺(tái)主要用電設(shè)備一級(jí)電梯二級(jí)下一頁(yè)4.2.1 電力負(fù)荷的分級(jí)主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材建筑類別建 筑 物 名 稱用電設(shè)備及部位負(fù)荷級(jí)別文娛建筑大型劇院舞臺(tái)、電聲、貴賓室、廣播及電視轉(zhuǎn)播、化裝照明一級(jí)醫(yī)療建筑縣級(jí)及以上醫(yī)院手術(shù)室,分娩室,急診室,嬰兒室,理療室,廣場(chǎng)照明一級(jí)細(xì)菌培養(yǎng)室、電梯等二級(jí)商業(yè)建筑省轄市及以上百貨大樓營(yíng)業(yè)廳主要照明一級(jí)其它附屬照明二級(jí)博物建筑省、市、自治區(qū)級(jí)及以上博物館、展覽館珍貴展品展室的照明、防盜信號(hào)電源一級(jí)商品展覽用電二級(jí)
36、商業(yè)倉(cāng)庫(kù)建筑冷庫(kù)大形冷庫(kù)、有特殊要求的冷庫(kù)壓縮機(jī)及附屬設(shè)備、電梯、庫(kù)內(nèi)照明二級(jí)司法建筑監(jiān)獄警衛(wèi)信號(hào)一級(jí)續(xù)表(4-5)返回4.2.2 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材1一級(jí)負(fù)荷 (1)由兩個(gè)電源供電:一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電,當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。 (2)兩個(gè)電源與應(yīng)急電源供電:對(duì)一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷,除由兩個(gè)電源供電外,尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。 下一頁(yè)4.2.2 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 應(yīng)急電源是與電網(wǎng)在電氣上獨(dú)立的各式電源??梢宰鳛閼?yīng)
37、急電源的電源如下: 1)獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。 2)供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用的饋電線路。 3)蓄電池。 4)干電池。下一頁(yè)4.2.2 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 應(yīng)急電源可根據(jù)允許中斷供電的時(shí)間進(jìn)行選擇: 1)允許中斷供電時(shí)間為15s以上的供電,可選用快速自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組。 2)自動(dòng)裝置的動(dòng)作時(shí)間能滿足允許中斷供電時(shí)間的,可選用帶有自動(dòng)投入裝置的獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路。 3)允許中斷供電時(shí)間為毫秒級(jí)的供電,可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置、蓄電池機(jī)械儲(chǔ)能電機(jī)型不間斷供電裝置或柴油機(jī)不間斷供電裝置 下一頁(yè)4.2.2 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電
38、電源的要求主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 2二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷的供配電系統(tǒng),宜采用兩回線路供電。供電變壓器亦應(yīng)有兩臺(tái)(兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所)。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見(jiàn)故障時(shí),二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電,或中斷后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí),才允許由一回6kV及以上的專用架空線從電。這主要考慮電纜發(fā)生故障后,有時(shí)檢查故障點(diǎn)和修復(fù)需時(shí)較長(zhǎng),而一般架空線路修復(fù)方便。當(dāng)線路自配電所引出采用電纜線路時(shí),必須要采用兩根電纜組成的電纜線路,其每根電纜應(yīng)能承受的二級(jí)負(fù)荷100%,且互為熱備用,即同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)。 下一頁(yè)4.2.2 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要
39、求主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 3三級(jí)負(fù)荷: 三級(jí)負(fù)荷供電可靠性要求較低,對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。但在條件許可時(shí),應(yīng)盡量提高供電的可靠性和連續(xù)性。 返回4.2.3 電能質(zhì)量 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 電能質(zhì)量也即用電點(diǎn)的供電質(zhì)量,主要由以下四個(gè)方面(安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì))來(lái)決定。 1供電安全 把人身觸電事故和設(shè)備損壞事故降低到最低的限度。 2供電可靠 即供電的不間斷性。 3優(yōu)質(zhì)供電 主要是指電壓和頻率偏差要在允許的范圍之內(nèi)。 4供電經(jīng)濟(jì) 是指供電系統(tǒng)的投資要少,運(yùn)行費(fèi)用要低,減少金屬材料的消耗等。 返回4.2 負(fù)荷分級(jí)、供電要求及電能質(zhì)量 小
40、結(jié)1、電力負(fù)荷分為三級(jí),各級(jí)負(fù)荷供電要求有所不同。2、供電質(zhì)量安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。 返回普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.2 負(fù)荷分級(jí)、供電要求及電能質(zhì)量 主要內(nèi)容主要內(nèi)容4.3 負(fù)荷計(jì)算 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4.3.1 用電設(shè)備的工作制 4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法 4.3.3 用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 返回目錄本節(jié)小結(jié) 4.3.1 用電設(shè)備的工作制主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 現(xiàn)代建筑的用電設(shè)備種類繁多,用途各異,工作方式不同,按其工作制可分以下三類(連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)周期)。1長(zhǎng)期連續(xù)工作制或長(zhǎng)期工作制 是指電氣設(shè)備在運(yùn)行工
41、作中能夠達(dá)到穩(wěn)定的溫升,能在規(guī)定環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行,設(shè)備任何部分的溫度和溫升均不超過(guò)允許值。 例如通風(fēng)機(jī)、水泵、電動(dòng)發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)、照明燈具、電熱設(shè)備等負(fù)荷比較穩(wěn)定,它們?cè)诠ぷ髦袝r(shí)間較長(zhǎng),溫度穩(wěn)定。 下一頁(yè)4.3.1 用電設(shè)備的工作制主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2短時(shí)工作制 短時(shí)運(yùn)行工作制是指運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長(zhǎng),設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量不足以達(dá)到穩(wěn)定溫升,而在間歇時(shí)間內(nèi)能夠冷卻到環(huán)境溫度,例如車床上的進(jìn)給電動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)在停車時(shí)間內(nèi),溫度能降回到環(huán)境溫度。 下一頁(yè)4.3.1 用電設(shè)備的工作制主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材3斷續(xù)周期工作制 即
42、斷續(xù)運(yùn)行工作制或稱反復(fù)短時(shí)工作制,該設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作,工作時(shí)間與停歇時(shí)間相互代替重復(fù),周期性地工作或是經(jīng)常停,反復(fù)運(yùn)行。一個(gè)周期一般不超過(guò)10min,例如起重電動(dòng)機(jī)。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備用暫載率(或負(fù)荷持續(xù)率)來(lái)表示其工作特性,計(jì)算公式如下下一頁(yè)4.3.1 用電設(shè)備的工作制主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材%100%100otttTt(4-7) 式中 暫載率; t 工作周期內(nèi)的工作時(shí)間; T工作周期; t0工作周期內(nèi)的間歇時(shí)間。 下一頁(yè)4.3.1 用電設(shè)備的工作制主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 工作時(shí)間加停歇時(shí)間稱為工作周期。根據(jù)中國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
43、規(guī)定工作周期以10min為計(jì)算依據(jù)。吊車電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率分為15%、25%、40%、60%四種;電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率分為50%、65%、75%、100%四種。其中100%為自動(dòng)電焊機(jī)的暫載率。在建筑工程中通常按100%考慮。 返回目錄4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法 主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 設(shè)備容量是把設(shè)備額定功率(用PN表示)換算到統(tǒng)一工作制下的額定功率,用Pe表示,有時(shí)也稱為設(shè)備的計(jì)算容量。對(duì)不同工作制的用電設(shè)備,其設(shè)備容量可按如下方法確定。 電氣設(shè)備的容量等于銘牌標(biāo)明的“額定功率”(kW)。計(jì)算設(shè)備的容量不打折扣,即設(shè)備容量Pe與設(shè)備額定功率相等。 1長(zhǎng)期工作
44、制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 反復(fù)短時(shí)工作制下設(shè)備的工作時(shí)間較短。按規(guī)定應(yīng)該把反復(fù)短時(shí)(或稱斷續(xù)周期)工作制下的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率(kW)。若不等于25%時(shí),如吊車類設(shè)備。 NNePpp225(4-8) 式中:Pe 換算到=25%時(shí)電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量(kW); 銘牌暫載率,以百分值代入公式; PN電動(dòng)機(jī)銘牌額定功率(kW)。 短時(shí)工作制下設(shè)備容量的換算也可以采用公式(4-8)2反復(fù)短時(shí)(或稱斷續(xù)周期)工作制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)
45、劃教材例例1 某化工廠有吊車共20kW,銘牌暫載率為40%,求換算到為25%時(shí)設(shè)備的容量是多少?NNPPPe225解解 kW30.252025. 04 . 0下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 規(guī)定要求應(yīng)統(tǒng)一換算到=100%時(shí)的額定功率(kW)。若不等于100%時(shí),應(yīng)按下式換算到=100%,即(4-9) cos100NNSPPePe換算到100=100%后電焊機(jī)的設(shè)備容量(kW);PN銘牌額定功率(直流焊機(jī))(kW);SN銘牌額定視在功率(交流焊機(jī))(kVA); 銘牌額定功率因數(shù); 是同SN或PN相對(duì)應(yīng)的銘牌暫載率,用百分值代入公式計(jì)算。 c
46、os式中3電焊設(shè)備的設(shè)備容量(斷續(xù)運(yùn)行)下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材例例2 某建筑工程工地有電焊機(jī),銘牌功率共40kVA, 為0.6。銘牌為40%,自動(dòng)電焊機(jī)按換算到=100%計(jì)算,求設(shè)備的容量是多少? cos解解: 6.040%100%40cos/100NePPkW18.156 . 030.25 例題表明把暫載率小的設(shè)備換算為長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行(=100%)下的容量,則計(jì)算容量變小。 下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材總之,在實(shí)用中動(dòng)力設(shè)備容量的計(jì)算有三種情況: 長(zhǎng)期運(yùn)行的電氣設(shè)備暫載率按1
47、00%計(jì)算,即長(zhǎng)期運(yùn)行電器設(shè)備的銘牌額定功率。多臺(tái)電氣設(shè)備的容量為多臺(tái)電氣設(shè)備容量之和,就等于折合后的電氣設(shè)備容量Pe。如電動(dòng)水泵、自動(dòng)電焊機(jī)等。 斷續(xù)運(yùn)行的電氣設(shè)備暫載率按100%計(jì)算,如起重電氣設(shè)備等。銘牌上標(biāo)注的暫載率不一定是65%。如果小于65%,經(jīng)過(guò)折算后設(shè)備容量將小于銘牌上標(biāo)定的額定功率,如例42所得結(jié)果。 短時(shí)運(yùn)行的電氣設(shè)備暫載率按25%計(jì)算。如吊車、電動(dòng)門、機(jī)床架升降等。若銘牌標(biāo)定的暫載率大于25%,則折合后的設(shè)備容量將大于銘牌功率。下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材4電爐變壓器和安全照明變壓器的容量 因?yàn)楦鞣N變壓器的容量是用
48、視在功率SN表示的,故應(yīng)統(tǒng)一換算到額定功率因數(shù)時(shí)的額定功率(kW),即 NNeSPcos(4-11) 5380V單相電氣設(shè)備折算為三相計(jì)算負(fù)荷 首先將暫載率折合到所需要的情況,平均分配到三相電源,一般為三角形聯(lián)結(jié),求出每相的計(jì)算負(fù)荷,再找出相鄰兩相計(jì)算容量平均最大的,而后乘以3即為三相計(jì)算容量。下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材6照明設(shè)備的容量1) 白熾燈、古碘鎢燈的設(shè)備等于燈泡的額定功率(kW)。 NePP (4-12) 2) 熒光燈的設(shè)備容量等于燈管額定功率的1.2倍(考慮鎮(zhèn)流器中功率損失約為燈管額定功率的20%)。 NNePPcos2
49、. 1(4-13) 3)高壓汞燈、金屬鹵化物燈的設(shè)備容量等于燈泡額定燈率的1.1倍(考慮鎮(zhèn)流器功率損失約為燈泡額定功率的10% NNeSPcos1 . 1(4-14) 下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材7不對(duì)稱單相負(fù)載的設(shè)備容量 對(duì)多臺(tái)單相設(shè)備應(yīng)盡可能平均地接在三相上,若單相設(shè)備不平衡度(即偏離三相平均值的大?。┡c三相平均值之比小于15%時(shí),按三相平衡分配計(jì)算,見(jiàn)式(4-15)。當(dāng)單相設(shè)備不平衡度與三相平均值之比大于15%時(shí),按單相最大功率的三倍計(jì)算,見(jiàn)式(4-16)。偶爾在短時(shí)工作制小容量設(shè)備的設(shè)備容量一般按零考慮,如電磁閥等可以忽略不計(jì)。
50、 WVUePPPPmax3PPe(416)不平衡度之比大于15%(415)不平衡度之比小于15%下一頁(yè)4.3.2 設(shè)備容量計(jì)算方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材例3 新建辦公樓照明設(shè)計(jì)用白熾燈U相3.6kW,V相4kW,W相5kW,求設(shè)備容量 是多少?如果改為U相3.8kW,求設(shè)備容量是多少? 解解 三相平均容量為(3.6+4+5)/3=12.6/3=4.2 kW 三相負(fù)載不平衡容量占三相平均容量的百分率(即不平衡度)為 (5-4.2)/4.2=0.8/4.2=0.19=19%,大于15% 所以Pe=3 Pmax=35=15 kW 改善后:( 4.8-4.2)/(4.2)
51、=0.6/4.2=0.1429=14.29%,小于15%。kWPPPPWVUe6 .128 . 446 . 3小于15 kW,計(jì)算容量減少了,可見(jiàn)設(shè)計(jì)三相負(fù)荷時(shí)越接近平衡越好。可見(jiàn)設(shè)計(jì)三相負(fù)荷時(shí)越接近平衡越好。 返回目錄4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 1計(jì)算負(fù)荷的概念 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷,它是作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。我們用半小時(shí)(30min)最大負(fù)荷P30來(lái)表示有功計(jì)算負(fù)荷,其余Q30、S30、I30分別表示無(wú)功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。 下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)
52、算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)基本依據(jù)。 計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理,直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大,將使電器和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大,造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小,又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行,增加電能損耗,產(chǎn)生過(guò)熱,導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燒毀,同樣要造成損失。由此可見(jiàn),正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。 下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2需要系數(shù)的含義 以一組用電設(shè)備來(lái)分析需要系數(shù)的含義,如圖4-3所示。該組設(shè)備有幾臺(tái)電動(dòng)機(jī),其額定
53、容量為Pe。由于該組電動(dòng)機(jī)實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行,而且運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)也不可能都滿負(fù)荷,同時(shí)設(shè)備本身及配電線路也有功率損耗,因此該組電動(dòng)機(jī)的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為eWLeLPKKP30(417) 下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材式(4-17)中 K設(shè)備組的同時(shí)系數(shù),即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之和的比值。 KL設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù),即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行設(shè)備容量之比。 WL配電線路的平均效率,即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的未端功率(設(shè)備組的取用功率)和首端功率(計(jì)算負(fù)荷)之比。 ,/XWLeLKKK令令這里的 KX稱為需
54、要系數(shù)。KX = P30 / Pe (418) 式中 Pe經(jīng)過(guò)折算后的設(shè)備容量。下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 用電設(shè)備組的需要系數(shù)就是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值,一般小于1。 由此可得按需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的有功功率的基本公式為 P 30 = KX Pe (419) 實(shí)際上,需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān),而且和操作工人的熟練程度和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān),因此應(yīng)盡量通過(guò)實(shí)際測(cè)量分析測(cè)定,以保證接近實(shí)際。 從表46中可查出不同用電設(shè)備的需要系數(shù)。 下一頁(yè)4
55、.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 表46所列出的需要系數(shù)值是按照車間范圍內(nèi)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多的情況下確定的,所以取用的需要系數(shù)值都比較低。它適用于比車間配電規(guī)模大配電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷。如果用需要系數(shù)法計(jì)算干線或分支線上的用電設(shè)備組,系數(shù)可適當(dāng)取大。當(dāng)用電設(shè)備的總量不多時(shí),可以認(rèn)為KX =1。 需要系數(shù)與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有極大的關(guān)系。在計(jì)算時(shí)首先要正確判斷用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài),否則將造成錯(cuò)誤。 下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 求出有功計(jì)算負(fù)荷P30后,可以按照下式求出其余的計(jì)算負(fù)
56、荷,即tgPQ3030cos/3030PSNUSI3/3030無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 視在計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算電流 (4-20) tgcoscos式中 對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值; 用電設(shè)備組的平均功率因數(shù);UN 用電設(shè)備組的額定線電壓。 下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 如果只有一臺(tái)三相電動(dòng)機(jī),其計(jì)算電流就取其額定電流,即)cos3/(30NNNUPII(4-21) 負(fù)荷計(jì)算中常見(jiàn)的單位是:有功功率為kW,無(wú)功功率為kvar,視在功率為kVA,電流為A,電壓為kV。 下一頁(yè)4.3.3用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容主要內(nèi)容普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 例例4 4 已知某建筑工地的臨時(shí)用電設(shè)備,有電壓為380V的三相電機(jī)7.5kW 3臺(tái),4kW 8臺(tái),1.5kW10臺(tái),1kW51臺(tái)。求其計(jì)算負(fù)荷。 解解 此建筑工地各類用電設(shè)備的總?cè)萘繛?Pe=7.5kW3+4kW8+1.5kW10+1 kW51=120.5 kW 取KX=0.2, 73. 1, 5 . 0costg有功計(jì)算負(fù)荷 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 視在計(jì)算負(fù)荷 kWPKPeXe1 .245 .1202 . 0var7 .4
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