1、第九章 电力系统的负荷蔡学敬电力系统的负荷与负荷曲线电力系统的负荷与负荷曲线 负荷特性负荷特性重点重点:负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用;最 大负荷利用时间的物理意义最 大负荷利用时间的物理意义,负荷特性负荷特性难点难点:负荷特性负荷特性9-1 负荷概述负荷概述1、负荷的组成、负荷的组成电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）电力系统负荷（电力系统综合用电负荷）电力系统供电负荷电力系统供电负荷电力系统发电负荷电力系统发电负荷2、负荷的单位、负荷的单位 W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配过程中损失外，全部供给
2、了用户，所有用户所使用的功率(有功功率与无功功率)叫做电力系统负荷。3、负荷的分类负荷的分类按用电设备按用电设备-异步电动机、同步电动机、异步电动机、同步电动机、电热装置、整流装置、照明设备等电热装置、整流装置、照明设备等 按用户性质按用户性质-工业负荷、农业负荷、交通工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷、市政及生活用电等运输业负荷、市政及生活用电等按用户的重要程度按用户的重要程度-一级负荷、二级负一级负荷、二级负荷、三级负荷荷、三级负荷按负荷的工作特点按负荷的工作特点-连续性负荷、间断性连续性负荷、间断性负荷、冲击负荷等负荷、冲击负荷等 按负荷的构成范围按负荷的构成范围-电网负荷、地区性负电网
3、负荷、地区性负荷、小区负荷、单个负荷等荷、小区负荷、单个负荷等4、工业用电典型负荷比重、工业用电典型负荷比重（%）9-2 负荷的描述负荷的描述-负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线:系统负荷随时间变化的趋势系统负荷随时间变化的趋势日负荷曲线日负荷曲线:描述一天描述一天 24 小时内负荷的变化情况小时内负荷的变化情况年（最大）负荷曲线年（最大）负荷曲线:一年内每月一年内每月(或每日或每日)最大最大有功功率负荷变化情况有功功率负荷变化情况.年持续负荷曲线年持续负荷曲线1、典型日负荷曲线、典型日负荷曲线2、负荷曲线的描述、负荷曲线的描述 日负荷曲线日负荷曲线 峰荷峰荷-Pmax 谷荷谷荷-Pmin 平均
4、负荷平均负荷-Pav 年负荷曲线年负荷曲线 总耗电量总耗电量-W 负荷率负荷率-km 最小负荷系数最小负荷系数-以日负荷曲线为例说明：以日负荷曲线为例说明：t/h t/月00PP(kw)(kw)242016128412108642BA装机容量新增容量机组检修 Pmax Pmin谷荷峰荷dtPWPdav24024124maxPPkavmmaxminPPdtPWd240日负荷曲线日负荷曲线-是安排日发电计划和确定是安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据系统运行方式的重要依据年负荷曲线:描述一年内每月(或每日)最大有功功率负荷变化的情况,主要有来安排发电设备的检修计划,同时也未指定发电机组或发电
5、厂扩建或新建计划提供依据.3、各类负荷年最大负荷利用小时数、各类负荷年最大负荷利用小时数（Tmax）负荷类型 Tmax/h户内照明及生活用电一班制企业用电二班制企业用电三班制企业用电农灌用电 20003000 15002200 30004500 60007000 100015009-3、负荷特性与负荷模型、负荷特性与负荷模型1、负荷特性、负荷特性 综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电压与频率）的变化而变化，反映这种变化规律压与频率）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含动态的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含动态特性与静态特性
6、。静态特性又分为静态电压特特性与静态特性。静态特性又分为静态电压特性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷的静态特性曲线。的静态特性曲线。某综合负荷的静态特性曲线。某综合负荷的静态特性曲线。负荷的静态特性负荷的静态特性()(),PqPFU fQF U f=负荷的动态特性负荷的动态特性 计及运行状态从一种状态变化到另一种计及运行状态从一种状态变化到另一种状态时负荷急剧变化的中间过程状态时负荷急剧变化的中间过程。()(),pqdfdUdUPU fdtdtdfdfdUdUQU fd
7、tdtdfjj=LL异步电动机负荷特性异步电动机负荷特性*aJaemPdTMMMdtww=-sKMm11电力系统综合负荷电力系统综合负荷 电力系统综合负荷可以简单地表示为一电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合。电动机的组合。二、负荷综合特性模型二、负荷综合特性模型-对负荷对负荷特性的物理模拟或数学描述特性的物理模拟或数学描述1 恒定阻抗模型恒定阻抗模型 2 多项式模型多项式模型 3 幂函数模型幂函数模型1.恒定阻抗模型恒定阻抗模型模型简单，结果与真实情况有较大差模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时注意场合。别，
8、使用时注意场合。一般用在负荷端电压变化不大、负荷容一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、且精度要求不高的场合量小、且精度要求不高的场合2 多项式模型多项式模型2211pppqqqpppqqqPa Ub UcQa Ub Ucabcabc=+=+=+=电压的静态特性常用二次项表示：电压的静态特性常用二次项表示：P=PN ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp Q=QNaq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq 其中，其中，VN 为额定电压，为额定电压，PN、QN 为为额定电压下的有功功率与无功功率，各系数由额定电压下的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特性用最小二乘法拟合得到。实际的
9、电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且有：并且有：ap+bp+cp=1 aq+bq+cq=1 当电压与频率都在当电压与频率都在额定值额定值附近微小变化附近微小变化时，可以作线性化处理。时，可以作线性化处理。P=PN(1+kpvV)或 或 P=PN(1+kpf f)Q=QN(1+kqvV)或 或 Q=QN(1+kqf f)同时考虑电压和频率变化时可以采用 同时考虑电压和频率变化时可以采用 P=PN(1+kpvV)(1+kpf f)Q=QN(1+kqvV)(1+kqf f)其中其中 V=（V-VN）/VN f =（f-fN）/f N3 幂函数模型幂函数模型uuppqqppufufPUQUddppd
10、dwwww=负荷模型的简化处理负荷模型的简化处理本章小结补充：负荷预测概述补充：负荷预测概述-电力部门一项十分重要的基础工作电力部门一项十分重要的基础工作长期负荷预测长期负荷预测 中、短期负荷预测中、短期负荷预测超短期负荷预测超短期负荷预测 负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神经网络、模糊数学等。经网络、模糊数学等。负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、气候条件、人们生活习惯、电价政策等等。气候条件、人们生活习惯、电价政策等等。补
11、充补充:工业及民用负荷配电系统工业及民用负荷配电系统 配电系统配电系统分为分为:TN,IT,TT 系统三系统三种。种。负荷在电网中如何接入？负荷在电网中如何接入？TN 系统。系统。电源有一点（通常是中性点）直接电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷側的建筑物电气装置的外露导接地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电部分通过保护线与该接地点连接的系统电部分通过保护线与该接地点连接的系统。1、几种配电方式、几种配电方式a)TN-S 系统。整个系统中保护线系统。整个系统中保护线PE 与中性线与中性线 N 是分开的，见下图是分开的，见下图电源接地极N3L2L1LPE 外露导电部分 外露导电部分三相负荷中
12、性线（地线、零线）保护接地变压器的“地”“三相五线制”b)TN-C 系统。整个系统中保护线系统。整个系统中保护线PE 与中性线与中性线 N 是合一的，见下图。是合一的，见下图。PENL32L1LN PEPE电源接地极 外露导电部分 外露导电部分单相负荷“三相四线制”c)TNCS 系统。整个系统中有一部系统。整个系统中有一部分保护线分保护线 PE 与中性线与中性线 N 是合一的，见是合一的，见下图。下图。外露导电部分电源接地极PENPEN3L2L1LPEN 外露导电部分 TT 系统系统电源有一点（通常是中性点）直接接地，装电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外露导电部分接至电气上与电源接地
13、点置的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极的系统。见下图。无关的接地极的系统。见下图。L1L2L3N电源接地极PE 外露导电部分 IT 系统系统电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电部分则接地的系统。如图。外露导电部分则接地的系统。如图。电源接地极L1L2L3 外露导电部分PE阻抗“三相三线制”2、各种配电系统的适用范围、各种配电系统的适用范围在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负责的工业厂房，可采用责的工业厂房，可采用 TN-C 系统。系统。单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研单相试验负荷较大和有可控硅负荷
14、的科研试验单位，宜采用试验单位，宜采用 TN-S 系统。系统。附设有或附近有变电所的高层建筑采用附设有或附近有变电所的高层建筑采用TN-S 系统。系统。计算机房或电子设备厂房，当设备本身未计算机房或电子设备厂房，当设备本身未指定接地形式时，宜指定接地形式时，宜 TN-S、TN-C 或或 TT系统。系统。负荷小而分散的农村低压电网宜采用负荷小而分散的农村低压电网宜采用 TT 系系统。统。在火灾和爆炸危险厂房宜采用在火灾和爆炸危险厂房宜采用 TT、IT 或或TN-S 系统。系统。本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用TN-C-S 系统。系统。对不间断供电要求的
15、场所，如矿山、井下对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。宜采用等。宜采用 IT 系统。系统。3 接地系统的接地装置接地系统的接地装置 接地装置、跨步电压与接触电压接地装置、跨步电压与接触电压 接地装置。埋入地中的导体（如角接地装置。埋入地中的导体（如角钢、钢管等）称为接地装置，与总接地钢、钢管等）称为接地装置，与总接地端子或接地母线、接地线构成接地系端子或接地母线、接地线构成接地系统。当有故障电流或雷电流流过接地装统。当有故障电流或雷电流流过接地装置时，接地电流在地中的扩散如图。置时，接地电流在地中的扩散如图。I 跨步电压。人体两脚间的电压，如图中跨步电压。人体两脚间的电压，如图中Ukb。接
16、触电压。人体单手触摸处电压，如图中接触电压。人体单手触摸处电压，如图中Ujc。当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当它高到超过接地物体（如变压器的外高，当它高到超过接地物体（如变压器的外壳）的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及壳）的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及人身安全（跨步电压与接触电压增大）。因人身安全（跨步电压与接触电压增大）。因此，只有降低接地电阻，才能降低危险电此，只有降低接地电阻，才能降低危险电压。压。接地装置的接地电阻要求接地装置的接地电阻要求 按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允许值如下。允许值如
17、下。接地电阻最大允许值接地电阻最大允许值 335KV 配变电所高、低压共用接地系统配变电所高、低压共用接地系统4；335KV 线路杆、塔在居民区的接地系统线路杆、塔在居民区的接地系统30；PE 或或 PEN 线的重复接地线的重复接地 10；电子设备信号接地电子设备信号接地 4（与防雷共用时为（与防雷共用时为1）；）；屏蔽体、高频电炉及屏蔽体、高频电炉及 10100KV 试验试验设备等的接地设备等的接地 4；静电接地静电接地 100 建筑物防直击雷冲击接地建筑物防直击雷冲击接地电阻电阻 10（第一、第二类）（第一、第二类）30（第三（第三类）；类）；建筑物防雷电感应工频接地电阻建筑物防雷电感应工频接地电阻10（第一类）；（第一类）；建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻10（第一、第二类）（第一、第二类）30（第三类）（第三类）
