電力負荷

電力系統的總負荷就是系統中所有用電設備消耗總功率的總和；將工業、農業、郵電、交通、市政、商業以及城鄉居民所消耗的功率相加，就得電力系統的綜合用電負荷；綜合用電負荷加網絡損耗的功率就是系統中各發電廠應供應的功率，稱為電力系統的供電負荷（供電量）；供電負荷再加各發電廠本身消耗的功率（即廠用電），就是系統中各發電機應發的功率，稱為系統的發電負荷（發電量）。

電力負荷（electricload）使用電能的用電設備消耗的電功率。電力負荷包括異步電動機、同步電動機、各類電弧爐、整流裝置、電解裝置、製冷制熱設備、電子儀器和照明設施等。它們分屬於工農業、企業、交通運輸、科學研究機構、文化娛樂和人民生活等方面的各種電力用户。 ^[1] 

將電能轉換成熱能的負荷。由於電加熱能得到2000℃以上的高温，能進行徹體加熱，加熱温度易於控制，清潔而無廢氣及殘餘物，因而廣泛用於冶煉、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。

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；乾式冶煉所得的粗金屬純度較差，經電解後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。電能消耗的費用佔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。因此電解工業的佈局也應儘量靠近水力資源，以避免大容量長距離輸電，減少輸電線路投資。還要儘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。

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，異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。

負荷是隨機變化，每當用電設備啓動或停止都會有對應的負荷發生變化，從某種程度上可以發現具有一定規律性。例如某些負荷隨季節（夏、冬）、企業工作制（一班或倒班作業）的不同而出現一定程度的變化。其變化的規律性可用負荷曲線來描述：所謂負荷曲線就是指在某一段時間內用電設備有功、無功負荷隨時間變化的圖形，分別構成有功負荷曲線（P）和無功負荷曲線（Q）。常用的是有功負荷曲線。每類負荷曲線按時間座標軸長短不同，可分為日負荷曲線、年負荷曲線等。按描述的負荷範圍不同還可區分為用户（變電所）負荷曲線、地區負荷曲線和電力系統、發電廠負荷曲線等等。 ^[2] 

負荷曲線對變電所、發電廠和電力系統的運行有重要意義。它是變電所負荷控制，發電廠安排日發電計劃，確定電力系統運行方式和主變壓器、發電機組等設備檢修計劃以及制變電所、發電廠擴建新建規劃的依據。各類電力用户的最大負荷和最小負荷出現的時刻是不盡相同的因此，反映在變電所或發電廠日負荷曲線上的最大負荷P_max總是小於各用户最大負荷之和，而其最小負荷P_min一般均大於各用户最小負荷之和。通過合理地、有計劃地安排種類用户的用電時間，可減小最大負荷和最小負荷的差值，使負荷曲線圖形較為平坦，從而有利於充分利用發電、供電設備（主變壓器等）容量，提高系統運行的經濟性。

電力負荷取用的功率一般隨電力系統運行電壓和頻率的改變而變化。當頻率f保持額定值不變時，以異步電動機為主的工業負荷取用的有功功率P和無功功率Q，隨電壓增大而分別呈非線性特性增加；而電壓減小時P，Q分別按非線性特性遞減。當負荷的端電壓保持不變，而系統頻率f在允許範圍內變動時，工業負荷取用的有功功率P隨頻率f的改變按正比例線性變化；其無功功率Q則隨頻率f的改變按非線性特性呈反比例變化。上述特性稱為負荷的靜態特性。 ^[3] 

電力負荷應根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成損失或影響的程度進行分級，並應符合下列規定：

一、符合下列情況之一時，應為一級負荷：

1．中斷供電將造成人身傷亡時。

2．中斷供電將在政治、經濟上造成重大損失時。例如：重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢、國民經濟中重點企業的連續生產過程被打亂需要長時間才能恢復等。

3．中斷供電將影響有重大政治、經濟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、重要賓館、大型體育場館、經常用於國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。

二、符合下列情況之一時，應為二級負荷：

1．中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失時。例如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業大量減產等。

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、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。

三、不屬於一級和二級負荷者應為三級負荷。

對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。

電力負荷按其工作制可分為三類。

1.連續工作制負荷

連續工作制負荷是指長時間連續工作的用電設備，其特點是負荷比較穩定，連續工作發熱使其達到熱平衡狀態，其温度達到穩定温度，用電設備大都屬於這類設備。如泵類、通風機、壓縮機、電爐、運輸設備、照明設備等。

2.短時工作制負荷

短時工作制負荷是指工作時間短、停歇時間長的用電設備。其運行特點為工作時其温度達不到穩定温度，停歇時其温度降到環境温度，此負荷在用電設備中所佔比例很小。如機牀的橫樑升降、刀架快速移動電動機、閘門電動機等。

3.反覆短時工作制負荷

反覆短時工作制負荷是指時而工作、時而停歇、反覆運行的設備，其運行特點為工作時温度達不到穩定温度，停歇時也達不到環境温度。如起重機、電梯、電焊機等。

反覆短時工作制負荷可用負荷持續率(或暫載率)ε來表示。 ^[4] 

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、噪聲、干擾等，也會引起電容器的損壞，應設法加以抑制。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。