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電力系統中所有用電設備所耗用的功率。簡稱負荷。在電力系統中,發電機的發電與負荷用電是一個統一的整體。在維持電力系統的頻率不變(即額定為50赫或60赫)的條件下,每一時刻發電機發出的功率總是與負荷取用的功率和在輸電、變電、配電過程中的功率損耗相平衡的。

1 電力負荷 -簡要介紹

電力系統中所有用電設備所耗用的功率。簡稱負荷。

在電力系統中,發電機的發電與負荷用電是一個統一的整體。在維持電力系統的頻率不變(即額定為50赫或60赫)的條件下,每一時刻發電機發出的功率總是與負荷取用的功率和在輸電、變電、配電過程中的功率損耗相平衡的。如果不平衡,電力系統的頻率就不能維持恆定,接在電力系統中的發電機和電動機就要加速(發電大於用電)或者減速(發電小於用電)。電力系統的負荷是隨時變動的,因此,電力系統必須隨時調整發電機的出力使之相平衡,以保持電力系統頻率不變。

2 電力負荷 -分類方法

負荷因其用途或供電條件等的不同,有各種分類方法。世界各國因管理體制及電價政策上的差別,負荷分類方法也有所不同。中國主要是按產業分類和按用途分類。按產業分類,可分為:①工、礦業負荷;②農業負荷;③交通運輸負荷;④市政及居民負荷(其中包括一般商業負荷)。

按用途分類,可分為:①照明負荷;②電力負荷。電力負荷根據能量轉換的不同,又可分為動力負荷、電熱負荷、電解負荷及整流負荷。此外,在規劃和設計中,按照對供電可靠性的要求不同,還分為一類負荷、二類負荷、三類負荷。其中一類負荷對供電可靠性的要求最嚴格。具體的劃分標準由各國電力管理部門制訂的規程規定。

3 電力負荷 -佔用比例

在某一地區的全部負荷中,各類負荷用電量所佔的比例因產業結構、人口密度等而不同。各類負荷的用電量由全月、全年或某個時段的實際需求量求出,構成在全部負荷用電量中所佔的比例。一般說來,各類負荷的用電量有不同的特點,並受各種條件的影響而發生變化。居民生活用電隨人口增長、變動及生活水平情況而變化;工業、交通運輸及商業負荷則反映經濟發展的情況。美國各類負荷用電量所佔的比例1970年以來的實測值大致為:工業用電佔41%,生活用電佔24%,商業用電佔20%, 其他損耗及雜項佔15%。中國目前居民的家用電器擁有的平均水平還比較低,因此居民生活用電所佔的比例還不到10%。工業用電的比例目前佔70%左右。

4 電力負荷 -特性

各類負荷有不同的特性。按產業分類的各類負荷主要表現在一天之內的用電量分配有較大差別,可以用負荷曲線來表示。按用途分類的各類負荷不僅表現在負荷曲線上有差別,有的負荷主要取用有功功率;有的負荷除取用有功功率外還要取用無功功率。在功率因數上有較大差別。

70年代以來,世界能源短缺,而負荷用電卻不斷增長。如果僅靠增加發電設備來滿足負荷用電增加的需要,必然需要大量的基本建設投資。因此各國都在考慮用經濟的、技術的及行政的手段來控制負荷用電的增長速度,調整負荷的用電時間,以減輕電力供應的緊張狀態。

5 電力負荷 -照明負荷

將電能轉換成光供人們照明使用的負荷。電能轉換成光主要通過輻射過程,以電磁波的形式,輻射和傳播能量。在波長約為380~760nm的範圍內,它可以使人的眼睛產生光亮的感覺。照明負荷的主要形式有白熾燈、熒光燈、各種氣體放電燈及其他光源。

對電力系統來說,照明負荷的光源本身主要取用的是有功功率,光源的輔助設備取用一部分無功功率。因此照明負荷有較高的功率因數。照明負荷的電壓特性較軟,這是指隨著供電電壓的變化所取用的功率有較大變化。對白熾燈來說,電壓的升高將使燈的使用壽命明顯降低,因此要求供電電壓大體維持額定。從負荷曲線來看,除大建築物採用人工採光,白天也需照明外,大部分的照明負荷集中在晚上18:00~22:00時。此外,照明負荷的大小受天氣影響較大。

6 電力負荷 -電熱負荷

將電能轉換成熱能的負荷。由於電加熱能得到2000℃以上的高溫,能進行徹體加熱,加熱溫度易於控制,清潔而無廢氣及殘餘物,因而廣泛用於冶鍊、熔化、熱處理、食品加工、纖維製品及油漆乾燥等工業領域,也廣泛用於民用炊事、取暖、空調等方面。電加熱方式主要有電阻加熱、電弧加熱、感應加熱、介質加熱、紅外線加熱及其他特殊加熱方法。

除電阻加熱、紅外線加熱主要取用有功功率外,電弧加熱、感應加熱等都要取用無功功率。電弧加熱取用的無功功率隨弧電流的大小有較大的變化。鍊鋼電弧爐由於電弧長度不斷變動,電弧電流的大小也隨時間不斷發生不規則的變動,這將引起供電電壓較大的不規則變動。如果由同一變電所母線同時供電弧爐和一般用戶的照明用電,則將引起照明的閃變,必須採取補償措施。

食品加工、民用取暖和電熱水器等大都採用單相電源。三相負荷分配不均勻時將對電力系統引起不均衡負荷。用電加熱水耗電量大,但可以儲存,一般用電價政策鼓勵人們在系統低谷負荷(見系統綜合負荷曲線)時使用。

7 電力負荷 -電解負荷

用電解化學反應方法進行工業生產所需的負荷。電解水能得到純氧及氫,氫的最大用途是作為合成氨的原料;電解食鹽水是製造氯、氫及鹼的重要方法;乾式冶鍊所得的粗金屬純度較差,經電解后可得到高純度的金屬與貴金屬;鋁、鎂、鈉等金屬的生產也主要靠電解。所以電解是工業生產的一個不可缺少的方面。
電解工業是耗電量極大的工業。電能消耗的費用占產品成本的很大比重。電解槽本身的能量轉換效率較低,往往只有25~50%。因此使用廉價的電能是發展電解工業的關鍵問題。世界各國的電解工業平均有50%以上是依靠廉價的水力資源發出的電能。因此電解工業的布局也應盡量靠近水力資源,以避免大容量長距離輸電,減少輸電線路投資。還要盡量利用水力資源的季節性電能,在豐水期多生產,在枯水期少生產甚至停產。

8 電力負荷 -整流負荷

主要指經可控整流器(包括汞弧整流器、大功率晶閘管等)整流以供電力傳動等方面應用的大功率負荷。用於直流調壓和直流電機傳動的斬波控制,交流調壓調功,非同步電動機定子電壓控制,可逆運轉切換控制,無換向器電動機及穩壓穩頻裝置等。

由於採用可控整流,交流側電壓與電流不同,因此整流負荷的功率因數較低而且是變動的。當控制角α 大時,功率因數很低,需由系統提供大量的無功功率,必須就地進行補償,以避免在配電線路中大量傳送無功功率。另外整流負荷取用的交流電流為非正弦波,其中含有大量的諧波,這些諧波在電力系統的設備中引起附加的發熱、振動、雜訊、干擾等,也會引起電容器的損壞,應設法加以抑制(見高次諧波抑制)。直流側諧波還對通信線路產生干擾,應增加整流相數或裝設直流濾波器加以防止。晶閘管的開關時間為數微秒以下,為此產生無線電頻帶(0.6~1.6MHz)內的干擾波, 也應採取抑制措施。

一級負荷

一律應由兩個獨立電源供電。


二級負荷

 較重要的電力負荷對該類負荷供電的中斷,將造成工農業大量減產、工礦交通運輸停頓、生產率下降以及市人民正常生活和業務活動遭受重大影響等。一般大型工廠企業、科研院校等都屬於二級負荷。

三級負荷

不屬於上述一、二級的其他電力負荷,如附屬企業、附屬車間和某些非生產性場所中不重要的電力負荷等。

9 電力負荷 -配圖

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