【正文】 第 3章 常用計(jì)算之一 ——電力負(fù)荷計(jì)算 提問： 說出圖中各設(shè)備的名稱及其功能 電力系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的基本要求 ?絕緣安全可靠，能夠承受工頻最高工作電壓的長期作用、內(nèi)外過電壓的短時(shí)作用； ?有一定的過載能力； ?正常發(fā)熱不超過正常發(fā)熱的允許溫度； ?短路情況下，有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性； ?工作性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 本章主要介紹常用計(jì)算之一 —— 負(fù)荷計(jì)算部分。 介紹中小型工廠電力負(fù)荷的運(yùn)用情況、負(fù)荷性質(zhì)及其工作制，負(fù)荷曲線繪制，及負(fù)荷計(jì)算的主要參數(shù) ——計(jì)算負(fù)荷。 分析了載流導(dǎo)體運(yùn)行溫度計(jì)算，講述了計(jì)算負(fù)荷的確定方法，介紹了確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的常用方法 —— 需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法等。簡要介紹了照明負(fù)荷的分析計(jì)算。 電力系統(tǒng)供電技術(shù)中的無功補(bǔ)償措施。 本章內(nèi)容提要 電力負(fù)荷和負(fù)荷預(yù)測(cè) “電力負(fù)荷”在不同的場(chǎng)合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。 工廠常用用電設(shè)備 ①生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備； ②電焊、電鍍?cè)O(shè)備； ③電熱設(shè)備； ④照明設(shè)備。 生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備 電焊和電鍍?cè)O(shè)備 電焊設(shè)備 電焊機(jī)的工作特點(diǎn)是： （ 1） 工作方式呈一定的同期性 ， 工作時(shí)間和停歇時(shí)間相互交替 。 （ 2） 功率較大 。 （ 3） 功率因數(shù)很低 。 （ 4） 一般電焊機(jī)的配置不穩(wěn)定 ， 經(jīng)常移動(dòng) 。 電鍍?cè)O(shè)備的工作特點(diǎn)是： （ 1） 工作方式是長期連續(xù)工作的 。 （ 2） 供電采用直流電源 ， 需要晶閘管整流設(shè)備 。 （ 3）容量較大，功率因數(shù)較低。 電鍍 的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻。 電鍍?cè)O(shè)備 電焊和電鍍?cè)O(shè)備 電熱設(shè)備 電熱設(shè)備的工作特點(diǎn)是： （ 1） 工作方式為長期連續(xù)工作方式 。 （ 2） 電力裝置一般屬二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷 。 （ 3） 功率因數(shù)都較高 ， 小型的電熱設(shè)備可達(dá)到 1。 電阻加熱爐 電弧爐 感應(yīng)爐 其它電熱設(shè)備 主要用于各種零件的熱處理 主要用于礦石熔煉、金屬熔煉 主要用于熔煉和金屬材料熱處理 紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等 序 號(hào) 車 間 用 電 設(shè) 備 負(fù)荷級(jí)別 1 金屬加工車間 價(jià)格昂貴 、 作用重大 ， 稀有的大型數(shù)控機(jī)床 一級(jí) 價(jià)格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機(jī)床 二級(jí) 2 鑄造車間 沖天爐、鼓風(fēng)機(jī)、 30t及以上的澆鑄起重機(jī) 三級(jí) 3 熱處理車間 井式爐專用淬火起重機(jī)、井式爐油槽抽油泵 二級(jí) 4 鍛壓車間 鍛造專用起重機(jī)、水壓機(jī)、高壓水泵、油壓機(jī) 二級(jí) 5 電鍍車間 大型電鍍用整流設(shè)備、自動(dòng)流水作業(yè)生產(chǎn)線 二級(jí) 6 模具成型車間 隧道窯鼓風(fēng)機(jī)、卷揚(yáng)機(jī) 二級(jí) 7 層壓制品車間 壓塑機(jī)及供熱鍋爐 二級(jí) 8 線纜車間 冷卻水泵、鼓風(fēng)機(jī)、潤滑泵、高壓水泵、水壓機(jī)、真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備 二級(jí) 9 空壓站 單臺(tái) 60m3/min以上空壓機(jī) 二級(jí) 有高位油箱的離心式壓縮機(jī)、潤滑油泵 二級(jí) 離心式壓縮機(jī)潤滑油泵 一級(jí) 表 小型機(jī)械類工廠中常用重要電力負(fù)荷的級(jí)別分類 電氣照明負(fù)荷 照明設(shè)備類型 :白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。 照明設(shè)備的工作特點(diǎn)： （ 1） 工作方式屬長期連續(xù)工作方式 。 （ 2） 除白熾燈 、 鹵鎢燈的功率因數(shù)為 1外 ， 其它類型的燈具功率因數(shù)均較低 。 （ 3） 照明負(fù)荷為單相負(fù)荷 ， 單個(gè)照明設(shè)備容量較小 。 （ 4）照明負(fù)荷在工廠總負(fù)荷中所占比例通常在 10%左右。 照明的基本知識(shí) 電光源及常用燈具 ? 熱輻射光源 :利用物體加熱時(shí)發(fā)光的原理所做成的光源，如白熾燈，鹵鎢燈。 ? 氣體放電光源 :利用氣體放電發(fā)光的原理所做成的光源，如熒光燈、熒光高壓汞燈。 （ 1）白熾燈 靠鎢絲通過電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻射發(fā)光。 （ 2）鹵鎢燈 它的發(fā)光原理與白熾燈相同，但在白熾燈泡中充入了微量的鹵化物（如碘化物和溴化物），利用鎢循環(huán)來提高發(fā)光效率。 （ 3）熒光燈 利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電，發(fā)出少許可見光和大量的紫外線，這些紫外線再激勵(lì)燈管內(nèi)壁的熒光粉，產(chǎn)生大量的可見光。 （ 4）高壓汞燈 是熒光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，屬于高氣壓的汞蒸氣放電光源，發(fā)光原理與熒光燈相同。 （ 5）高壓鈉燈 它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光 （ 6）金屬鹵化物燈 在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金屬蒸氣，金屬原子在電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光譜線。 （ 7）管形氙燈 高壓氙氣放電時(shí)能產(chǎn)生很強(qiáng)的白光，接近連續(xù)光譜，和太陽光十分相似，燈的功率大（可達(dá) 100kW），亮度高，俗稱 “ 人造小太陽 ” 。 常用照明電光源的主要特性表 光源名稱 白熾燈 鹵燈 熒光燈 高壓汞燈 管形氙燈 高壓鈉燈 鹵化物燈 額定功率范圍 （ W ） 10~1000 500~2000 6~125 50~1000 1500~100000 25 ~400 400~1000 光效 ~19 ~21 25~67 30~50 20~37 90~100 60~80 平均壽命 /h 1000 1500 2022~3000 2500~5000 500~1000 3000 2022 顯色指數(shù) 95~99 95~99 70~80 30~40 90~94 20~25 65~85 啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間 瞬時(shí) 瞬時(shí) 1~3s 4~8min 1~2s 4~8min 4~8min 再啟動(dòng)時(shí)間 瞬時(shí) 瞬時(shí) 瞬時(shí) 5~10min 瞬時(shí) 10~20min 10~15min 功率因數(shù) 1 1 ~ ~ ~ ~ 頻閃效應(yīng) 不明顯 明顯 明顯 明顯 明顯 明顯 明顯 表面亮度 大 大 小 較大 大 較大 大 電壓變化對(duì)光通量影響 大 大 較大 較大 較大 大 較大 環(huán)境溫度對(duì)光通量影響 小 小 大 較小 小 較小 較小 耐震性能 較差 差 較好 好 好 較好 好 所需附件 無 無 鎮(zhèn)流器 起輝器 鎮(zhèn)流器 鎮(zhèn)流器 觸發(fā)器 鎮(zhèn)流器 鎮(zhèn)流器 觸發(fā)器 用電負(fù)荷的分類 各類負(fù)荷的運(yùn)行特點(diǎn)和重要性不一樣，它們對(duì)供電的可靠性和電能品質(zhì)的要求不同。我國將電力負(fù)荷按其對(duì)供電可靠性要求的不同劃分為 : 一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷 具體的劃分標(biāo)準(zhǔn)由國家電力管理部門制訂的規(guī)程規(guī)定 . 用電負(fù)荷分級(jí)主要是從 安全和經(jīng)濟(jì)損失 兩個(gè)方面來確定，反映它對(duì)供電可靠性要求。如工廠中一、二級(jí)負(fù)荷點(diǎn)的比例較大（占 60%～ 80%），因此即便是短時(shí)停電造成的經(jīng)濟(jì)損失都很可觀。掌握了負(fù)荷分級(jí)及其對(duì)供電可靠性的要求后，在設(shè)計(jì)新建或改造工廠的供電系統(tǒng)時(shí)可以按照實(shí)際情況進(jìn)行方案擬定和分析比較，使供電方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)最合理，并保證安全性。 一級(jí)負(fù)荷 （ First Grade Load） 一級(jí)負(fù)荷在供電突然中斷時(shí)將造成人身傷亡的危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟(jì)帶來極大損失。 一級(jí)負(fù)荷應(yīng)要求由兩個(gè) 獨(dú)立電源（雙重電源） 供電。而對(duì)一級(jí)負(fù)荷中的 特別重要負(fù)荷 （ Vital Load in First Grade Load），應(yīng)由兩個(gè) 獨(dú)立電源點(diǎn) （強(qiáng)調(diào)幾個(gè)獨(dú)立電源來自不同的地點(diǎn) ）供電。 一級(jí)負(fù)荷通常又叫保安負(fù)荷。對(duì)保安負(fù)荷須備有應(yīng)急使用的可靠電源，當(dāng)工作電源突然中斷時(shí)，保證工廠安全停產(chǎn)。這種為安全停產(chǎn)而應(yīng)急使用的電源稱為保安電源。 ? 雙重電源：一個(gè)負(fù)荷的電源由兩個(gè)互相獨(dú)立的電路提供。即當(dāng)一電源發(fā)生故障時(shí)，另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。 ? 同時(shí)具備下列兩個(gè)條件的發(fā)電廠、變電站的不同母線均屬獨(dú)立電源： ? 每段母線的電源來自不同的發(fā)電機(jī)； ? 母線段之間無聯(lián)系，或雖有聯(lián)系，但當(dāng)其中一段母線發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)斷開聯(lián)系，不影響其余母線段繼續(xù)供電。 ? 一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷對(duì)電源的要求 除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。同時(shí)，設(shè)備的供電電源切換時(shí)間，應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求。 一級(jí)負(fù)荷舉例 : 1） 中斷供電將造成人身傷亡。 例如醫(yī)院手術(shù)室的照明及電力負(fù)荷、嬰兒恒溫箱、心臟起搏器等單位或設(shè)備。 2） 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。 例如國賓館、國家級(jí)會(huì)堂以及用于承擔(dān)重大國事活動(dòng)的場(chǎng)所 。 中斷供電將造成重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時(shí)間才能恢復(fù) 的重點(diǎn)企業(yè)、一類高層建筑的消防設(shè)備等用電單位或設(shè)備。 3） 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。 例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、不低于四星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的賓館、大型體育場(chǎng)館、大型商場(chǎng)、大型對(duì)外營業(yè)的餐飲單位以及經(jīng)常用于國際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等重要用電單位或設(shè)備。 4） 中斷供電將造成公共秩序嚴(yán)重混亂的特別重要公共場(chǎng)所。 例如大型劇院、大型商場(chǎng)、重要交通樞紐等 一級(jí)負(fù)荷中的 特別重要負(fù)荷 對(duì)于重要的交通樞紐、通信樞紐、國賓館、國家級(jí)及承擔(dān)重大國事活動(dòng)的會(huì)堂、國家級(jí)大型體育中心、經(jīng)常用于重要國際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等 ,中斷供電將影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常工作 ,或者中斷供電將會(huì)發(fā)生爆炸、火災(zāi)、嚴(yán)重中毒 ,以及特別重要場(chǎng)所中不允許中斷供電的一級(jí)負(fù)荷為 特別重要負(fù)荷。 ? 如：當(dāng)生產(chǎn)裝置工作電源突然中斷時(shí)，為確保安全停車，避免引起爆炸、火災(zāi)、中毒、人員傷亡，而必須保證的負(fù)荷，為特別重要負(fù)荷； ? 如 中壓及以上的鍋爐給水泵，大型壓縮機(jī)的潤滑油泵等； ? 民用建筑中大型金融中心的關(guān)鍵電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)、大型國際比賽場(chǎng)館的記分系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等； ? 或事故一旦發(fā)生能及時(shí)處理，防止事故擴(kuò)大，保證工作人員搶救和撤離，而必須保證的用電負(fù)荷，為特別重要負(fù)荷。 ? 符合下列條件之一即為二級(jí)負(fù)荷： 1）中斷供電，將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷。 如：由于停電，使主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等的負(fù)荷。 2）中斷供電，將影響較重要用電單位正常工作的負(fù)荷。如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要負(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