供电技术-第2.1-负荷计算及无功补偿

1、用户供电系统用户供电系统 内容提要：内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍 了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单 介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。 第二章第二章 用户供电系统用户供电系统- -第一部分第一部分 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 （重点重点） 用户供电系统的电能损耗与节约用户供电系统的电能损耗与节约 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 一、计算负荷的概念一、计算负荷的

2、概念 电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定 功率之和，这是因为： 1）并非所有设备都同时投入工作。 2）并非所有设备都能工作于额定状态。 3）并非所有设备的功率因数都相同。 4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。 电力设计：电力设计：应准确估算用电设备的容量，其准确程度影响电力设计的质量。 过高：将增加设备容量，使电网复杂，浪费金属，增加初投资和运行管理工作量。 过低：投产后，使供电系统，过热，加速绝缘老化、降低寿命，增大电能损耗。 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 计算负荷概念：计算负荷概念：按发热条件选择电气设备的一个假定（等效负荷） 通过电器及载流

3、导体所产生的热效应应与实际变动负荷在相 同时间内通过产生的最大热效应（最高温升）相等。 或或实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升 ，不超过导体及电气设备的允许温升。（与工作制（与工作制duty-type有有 关）关） 意义意义：供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器 额定参数确定。 一、计算负荷的概念一、计算负荷的概念 1. 根据各类工厂均有其用电存在的规律性，利用已投产工 厂的安装容量与实际用电情况进行统计、分析求出相关系数用于 对相同类型工厂时参考利用。 计算负荷的一些基本观点计算负荷的一些基本观点及相关系数及相关系数 2. 计算负荷与工作制，负荷曲线，负荷性质均有关

4、系。 一、计算负荷的概念一、计算负荷的概念 n二、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求 n“电力负荷”又称电力负载。在不同的场合可以有不同的含义。 n 负荷的两种含义： n 1、用电的用户或设备 2、功率或电流 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 根据用户对供电可靠性要求和中断供电造成的损失或影响 n二、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求 负荷分级负荷分级负荷性质负荷性质供电要求供电要求 一级负荷一级负荷 二级负荷二级负荷 三级负荷三级负荷 中断供电将造成人身伤亡时；中断供电将造成人身伤亡时； 在政治经济上造成重大损失时；在政治经济上造成重大损失时； 影响有重大政治、经济

5、意义的用电单影响有重大政治、经济意义的用电单 位的正常工作。位的正常工作。 特别重要的负荷特别重要的负荷指当中断供电将指当中断供电将 发生中毒爆炸和大灾等情况负荷；发生中毒爆炸和大灾等情况负荷； 特别重要场所的不允许中断供电的负荷特别重要场所的不允许中断供电的负荷 。 中断供电将中断供电将 在政治上、经济上造成较大损失时影在政治上、经济上造成较大损失时影 响重要用电单位的正常工作。响重要用电单位的正常工作。 应由应由两个独立电源两个独立电源供电供电： 来自两个发电厂来自两个发电厂 来自两个地区变电所来自两个地区变电所 1 1路市电自备发电机路市电自备发电机 还应增设还应增设应急电源应急电源：

6、自备发电机组自备发电机组 独立于正常电源的专用馈电线独立于正常电源的专用馈电线 路路 不间断供电装置不间断供电装置UPSUPS（EPS)EPS) 蓄电池及干电池蓄电池及干电池 宜由宜由两回路电源两回路电源供电。供电。 在负荷较小或地区供电条件困难在负荷较小或地区供电条件困难 时，可由一回时，可由一回6 6kVkV及以上专用的及以上专用的 线路供电。线路供电。 对供电方式无特殊要求对供电方式无特殊要求 不属于一、二级负荷者不属于一、二级负荷者 名词解释 n双电源：指两路电源分别来自不同的发电厂；或 一路电源来自发电厂，另一路电源来自区域变电 站；或两路电源均来自不同的区域变电站。 n双回路：指两

7、路电源来自同一变电所的不同的母 线分段。 n二、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求 序序 号号 车车 间间 用用 电电 设设 备备 负荷级别负荷级别 1 1金属加工车间金属加工车间 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床一级一级 价格贵，作用大，数量多的数控机床价格贵，作用大，数量多的数控机床 二级二级 2 2铸造车间铸造车间冲天炉、鼓风机、冲天炉、鼓风机、30t30t及以上的浇铸起重机及以上的浇铸起重机 三级三级 3 3热处理车间热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 二级二级 4 4锻压车间锻压车间锻

8、造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 二级二级 5 5电镀车间电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 二级二级 6 6模具成型车间模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机隧道窑鼓风机、卷扬机二级二级 7 7层压制品车间层压制品车间压塑机及供热锅炉压塑机及供热锅炉 二级二级 8 8线缆车间线缆车间 冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压 机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电 加热设备加热设备 二级二级 9 9空压站空压站 单台单台6

9、0m60m3 3/min/min以上空压机以上空压机 二级二级 有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 二级二级 离心式压缩机润滑油泵离心式压缩机润滑油泵 一级一级 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类 n二、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求 载流导体温升曲线载流导体温升曲线 三、用电设备工作制及设备容量的计算三、用电设备工作制及设备容量的计算 1. .长期连续运行工作长期连续运行工作 制制 指工作时间内能达到稳指工作时间内能达到稳 定温升的用电设备。定温升的用电设备。 该类设备不允许过载运该类设备不允许过载运

10、 行（只允许短时过载）。行（只允许短时过载）。 ( (一一) )用电设备工作制用电设备工作制 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 续上页续上页 3.3.断续周期工作制断续周期工作制 指有规律性的，时而工作、时而停歇的用电设备。工作指有规律性的，时而工作、时而停歇的用电设备。工作 时间内也达不到稳定温升，允许过载运行。时间内也达不到稳定温升，允许过载运行。 0 100% t tt 工作时间工作时间 停歇时间停歇时间 指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间 内达不到稳定温升。允许过载运行。内达不到稳定温升。允许过载运行。

11、 用负荷持续率表征其工作特性用负荷持续率表征其工作特性 2. 短时运行工作制短时运行工作制 三、用电设备工作制及设备容量的计算三、用电设备工作制及设备容量的计算 断续周期工作制设备容量断续周期工作制设备容量P与其负荷持续率与其负荷持续率密切相关，对密切相关，对 供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式： ( (二二) )设备容量的计算设备容量的计算 长期连续工作制和短时工作制的设备容量长期连续工作制和短时工作制的设备容量Pe，就取所有就取所有 设备（不含备用设备）的铭牌额定容量设备（不含备用设备）的铭牌额定容量PN之和。之和

12、。 1 P 三、用电设备工作制及设备容量的计算三、用电设备工作制及设备容量的计算 续上页续上页 N N e PP 规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100 铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率 铭牌容量铭牌容量 等效容量等效容量 则得：则得： （1 1）电焊机组要求设备容量统一换算到）电焊机组要求设备容量统一换算到 下下, ,则则 100% N eNNN N N 100 cosPPPS 三、用电设备工作制及设备容量的计算三、用电设备工作制及设备容量的计算 续上页续上页 N N e PP 规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100 铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率 铭牌容量铭牌容量 等效容量等效容量

13、（2）吊车电动机组）吊车电动机组 当采用需要系数法计算负荷时，要当采用需要系数法计算负荷时，要 求设备容量统一换算到求设备容量统一换算到 下下,则则 25% N eNN N 25 2PPP 当采用利用系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到当采用利用系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到 下。下。100% 三、用电设备工作制及设备容量的计算三、用电设备工作制及设备容量的计算 四、负荷曲线四、负荷曲线 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。 0 42 200 400 148610 12181620 22 24 800 600 P/kW t/h一

14、班制工厂一班制工厂 日有功负荷日有功负荷 曲线曲线 绘制负荷曲线采用的时间间隔绘制负荷曲线采用的时间间隔t为为30min。 求确定求确定 计算负荷的计算负荷的 有关系数，有关系数， 一般是依据一般是依据 用电设备组用电设备组 最大负荷工最大负荷工 作班的负荷作班的负荷 曲线。曲线。 第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 续上页续上页 从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷 是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷，是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷， 即即Pc=PmP30。 年负荷曲线年负荷曲线

15、P/kW 87608000600040002000 0 t/h 200 400 600 800 Pm 年最大负荷年最大负荷PmPm全年中有代表性的全年中有代表性的最大负荷班最大负荷班的半小的半小 时最大负荷。时最大负荷。 四、负荷曲线四、负荷曲线 续上页续上页 年平均负荷年平均负荷Pav电力负荷在全年时间内平均耗用的电力负荷在全年时间内平均耗用的 功率，即功率，即 0 8760 年负荷曲线 P t/h Pm Pav a av 8760 W P 全年时间内耗用的电能全年时间内耗用的电能 负荷曲线填充负荷曲线填充 系数，系数，亦称亦称负负 荷率荷率或或负荷系负荷系 数数，即，即 av m P P

16、四、负荷曲线四、负荷曲线 五、相关系数五、相关系数 1. 需要系数需要系数Kd 需要系数定义为：需要系数定义为： Kd值相关因素：设备的同时利用系数；值相关因素：设备的同时利用系数； 用电设备组中设备的负荷率；用电设备组中设备的负荷率； 设备的平均效率；设备的平均效率； 电源线路的效率。电源线路的效率。 Kd值值只能靠只能靠测量统计测量统计确定。确定。 查附录查附录 WLe L d KK K NCd ppK 利用系数定义为：利用系数定义为： 2. 利用系数利用系数Kx Kx可查附录表可查附录表1 Navx ppK 五、相关系数五、相关系数 续上页续上页 3. 附加系数附加系数Kf Kf值与设备

17、容量差别程度、设备台数和利用系数有关。值与设备容量差别程度、设备台数和利用系数有关。 为便于分析比较，从导体发热的角度出发，不同容量的用为便于分析比较，从导体发热的角度出发，不同容量的用 电设备需归算为同一容量的用电设备，于是可得到其等效台数电设备需归算为同一容量的用电设备，于是可得到其等效台数 neq为：为： 2 e.i2 e.ieq eq P Pn n 附加系数定义为：附加系数定义为： 根据利用系数根据利用系数Kx和等效台数和等效台数neq查曲线，可得到附加系数查曲线，可得到附加系数Kf值。值。 2 e.i eq 2 e.i P n P f K av m P P ),( xf KnfK 五

18、、相关系数五、相关系数 续上页续上页 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax是假设电力负荷按年最大负荷是假设电力负荷按年最大负荷 Pm持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负 荷全年实际耗用的电能相同。荷全年实际耗用的电能相同。 4. 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 （假想时间）（假想时间） 0 8760 年负荷曲线 Pm P t/h Tmax max max P W T a l年最大负荷利用小时的大小表明了工厂消耗电能是否均匀，年最大负荷利用小时的大小表明了工厂消耗电能是否均匀，Tmax 越大，则负荷越平稳。

19、它与工厂的生产班制有明显的关系。越大，则负荷越平稳。它与工厂的生产班制有明显的关系。 l屋内照明及生活用电屋内照明及生活用电 2000200030003000 l农业排灌用电农业排灌用电 1000100015001500 l一班制工厂一班制工厂 180018003000h3000h l两班制工厂两班制工厂 350035004800h4800h l三班制工厂三班制工厂 500050007000h7000h l年最大负荷利用小时数是用年耗电量比上所有用电设备的额定功率之和而得。年最大负荷利用小时数是用年耗电量比上所有用电设备的额定功率之和而得。 五、相关系数五、相关系数 三相用电设备组计算负荷的三

20、相用电设备组计算负荷的估算估算 1. 单位产品耗电量法单位产品耗电量法 若已知某企业的产品和产量，查表可得该产品的单位产品耗电量和该类工厂的年 最大负荷利用小时数Tmax，进而按下式求出企业年电能需要量Wa和计算负荷Pc。 max a c a T W P nW 2. 负荷密度法负荷密度法 已知建筑面积A(m2)，并查表得到同类建筑的负荷密度指标(W/m2)，则计算负荷Pc可 按下式求得： AP c 3. 形状系数法（形状系数法（基本保持稳定的车间变电所和总降变电所基本保持稳定的车间变电所和总降变电所T的容量的容量） iiviv iiiv PQQ PKPP tan .a.aav .N. x.aa

21、v avze avze QKQQ PKPP c c 1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量. 2）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平均负荷： 3）根据负荷的平稳程度，适当选择形状系数Kz的值（一般情况 下可取Kz=1.15），按下式估计计算负荷： 三相用电设备组计算负荷的三相用电设备组计算负荷的估算估算 三相用电设备组计算负荷的三相用电设备组计算负荷的确定确定 2 2负荷计算负荷计算 需要系数法需要系数法 二项式法二项式法 需要系数是按照车间以上的负荷情况需要系数是按照车间以上的负荷情况 来确定的，适用于变、配电所的负荷来确定的，适用于变、配电所的负荷 计算。计算。

22、二项式系数法考虑了用电设备中几台二项式系数法考虑了用电设备中几台 功率较大的设备工作时对负荷影响的功率较大的设备工作时对负荷影响的 附加功率，一般适用于低压配电分支附加功率，一般适用于低压配电分支 干线和配电箱的负荷计算干线和配电箱的负荷计算。 负荷计算负荷计算 方法方法 计算负荷的确定计算负荷的确定 三相用电设备组计算负荷的三相用电设备组计算负荷的确定确定 一、需要系数法一、需要系数法 （一）（一）一组用电设备的计算负荷一组用电设备的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为 cc tanPQ cmde PPK P c c

23、cos P S c c N 3 S I U 有功计算负荷有功计算负荷（kW） 无功计算负荷无功计算负荷（kvar） 视在计算负荷视在计算负荷（kVA） 计算电流计算电流（A） 解此机床组电动机的总容量为解此机床组电动机的总容量为 例例1 1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V 的三相电动机的三相电动机22kW2台，台，7.5kW6台，台，4kW12台，台，1.5kW6台。台。 试用需要系数法确定其计算负荷试用需要系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc和和Ic。 查附录表查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项

24、得项得Kd 0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得因此可得 Pe 22 kW27.5 kW64kW121.5kW6 N.i P Pc=KdPe0.2146kW=29.2kW cc tan=29.2kW 1.73=50.52kvarQP c c 29.2kW 58.4kVA cos0.5 P S c c N 58.4 kVA 88.73A 330.38kV S I U =146 kW 在确定低压干线上或低在确定低压干线上或低 压母线上的计算负荷时，可压母线上的计算负荷时，可 结合具体情况对其有功和无结合具体情况对其有功和无 功计算负荷计入一个同时系功计算负荷计入一个同时系 数数K。 c

25、pc.i PKP cqc.i QKQ 22 ccc SPQ c c N 3 S I U 注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷 或计算电流之和乘以或计算电流之和乘以K来计算。来计算。 (二二)多组三相用电设备的计算负荷多组三相用电设备的计算负荷 0.38kV Pc , Qc Sc , Ic Pc1 , Qc1 Pc2 , Qc2 Pci , Qci 三相用电设备组计算负荷的三相用电设备组计算负荷的确定确定 应用范围应用范围 K 确定车间变电所低压线路最大负荷 冷加工车间 热加工车间 动力站 0.70.8 0.70.9 0

26、.81.0 确定配电所母线的最大负荷 负荷小于5000kW 计算负荷小于500010000kW 计算负荷大于10000kW 0.91.0 0.85 0.8 方便计算，在保证工程要求的前提下， Kp和Kq取一样的 值，即K，可按下表取值： 例例2 某某380V线路上，接有水泵电动机（线路上，接有水泵电动机（15kW以下）以下）30台台 共共205kW，另有通风机另有通风机25台共台共45kW，电焊机电焊机3台共台共10.5kW（ =65%）。试确定线路上总的计算负荷。试确定线路上总的计算负荷。 解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷 Q c1 Pc1 tan 164kW0.75

27、=123kvar 1水泵电动机组查附录表水泵电动机组查附录表1得得Kd=0.70.8(取取0.8），）， cos0.8，tan0.75，因此因此 2. 通风机组查附录表通风机组查附录表1得得Kd=0.70.8（取取0.8），）， cos=0.8, tan=0.75, 因此因此 P c2=0.845kW=36kW Q c2=36kW0.75=27kvar Pc1= Kd1Pe10.8205kW=164kW 3.电焊机组查附录表电焊机组查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.35， tan=2.68。 P c3=0.358.46kW=2.96kW Pc0.95(164362.96)kW=192.

28、81kW Qc0.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar 总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为为 Sc= =246.26kVA Ic=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A 22 192.81153.20 3 Q c3=2.96kW2.68=7.94kvar 65% 100% 在在 1 0 0 % 下 的 设 备 容 量 ：下 的 设 备 容 量 ： P N = 1 0 . 5 =8.46kW。 三相用电设备组计算负荷的三相用电设备组计算负荷的确定确定 二、二项式法二、二项式法 在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的低压

29、车间干在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的低压车间干 线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为：线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为： nxc PbPcP 22 ccc cc QPS tgPQ 22 max max )()( )( ccc xnxxc nxc QPS tgPbtgPcQ PbPcP 总和该组平均负荷及多组的 者及诸附加负荷中的最大 均 按大小选按 利用系数 : 负荷的一个附加负荷使计计算负荷大于平:Pc 一般 实际运行经验确定 的容量之和 台容量最大用电容量x该组中: )( x n x x n xd Pb Px Kb P P KKc 单相用

30、电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 如果单相设备容量超过三相设备容量如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，则应将单时，则应将单 相设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。相设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。 1.接于相电压的单相设备容量换算接于相电压的单相设备容量换算 ee.m 3PP 2.接于接于同一同一线电压的单相设备容量换算线电压的单相设备容量换算 ee. 3PP 3.单相设备接于单相设备接于不同不同线电压时的负荷计算线电压时的负荷计算 应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量；应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量

31、； 分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷；分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷； 总的等效三相计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的总的等效三相计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的3 3倍。倍。 4.单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 e12 = 3 +(3- 3)P PP e1122 = 3tan(3- 3) tanQPP 例： 如下图所示220 /380V三相四线制线路上，接有220V单相电热干燥箱 4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，1台20kW接于C相。此外 接有380V单相对焊机4台

32、，其中2台14kW（=100）接于AB相间，1台 20kW（=100）接于BC间，1台30kW（ =60）接于CA相间。试求此 线路的计算负荷。 解： (1) 电热干燥箱组的各相计算负荷 查附录表1得 因此只需计算其有功计算负荷： A相 B相 C相 (2) 对焊机组的各相计算负荷 先将接于CA相间的30kW（=60%）换算至=100% 的容量， 即 查附表得 再由系数表查得 时的功率换算系数 0.7,cos1,tan0, d K 30. (1). 0.7 2 1014 Ade A PK PkWkW 30. (1). 0.7 1 3021 Bde B PK PkWkW 30. (1). 0.7

33、1 2014 CdeC PK PkWkW 0 .63 02 3 C A PkWkW 0.35,cos0.7,tan1.02; d K cos0.7 0.8,0.2, AB ABC BCA CAB BBC CCA A pppppp 0.22,0.8 AB ABC BCA CAB BBC CCA A qqqqqq 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 对焊机组对焊机组各相的有功和无功设备容量为各相的有功和无功设备容量为 A相相 B相相 C相相 0.8 2 140.2 2327 A PkWkWkW 0.22 2 14 var 0.8 23 var24.6 var A Qkkk 0

34、.8 200.2 2 1421.6 B PkWkWkW 0.22 20 var 0.8 2 14 var 26.8 var B Qkkk 0.8 230.2 2022.4 C PkWkWkW 0.22 23 var 0.8 20 var21.1 var C Qkkk 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 对焊机组对焊机组各相的有功和无功计算负荷为各相的有功和无功计算负荷为 A相相 B相相 C相相 30.(2) 0.35279.45 A PkWkW 30. (2) 0.35 24.6 var8.61 var A Qkk 30. (2) 0.3521.67.56 B PkWkW

35、 30. (2) 0.35 26.8 var9.38 var B Qkk 30.(2) 0.3522.47.84 C PkWkW 30. (2) 0.35 21.1 var7.39 var C Qkk 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 对焊机组对焊机组各相的有功和无功计算负荷为各相的有功和无功计算负荷为 A相相 B相相 C相相 30.(2) 0.35279.45 A PkWkW 30. (2) 0.35 24.6 var8.61 var A Qkk 30. (2) 0.3521.67.56 B PkWkW 30. (2) 0.35 26.8 var9.38 var B

36、Qkk 30.(2) 0.3522.47.84 C PkWkW 30. (2) 0.35 21.1 var7.39 var C Qkk 单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定 (4) 总的等效三相计算负荷总的等效三相计算负荷 因因B相的有功计算负荷最大，故取相的有功计算负荷最大，故取B相计算其等效三相计算负荷，由此可得相计算其等效三相计算负荷，由此可得 以上计算也可列成单相负荷计算表以上计算也可列成单相负荷计算表 3030. 3328.685.8 B PPkWkW 22 30 85.828.190.3SkVAkVA 3 0 9 0 .3 1 3 7 30 .3 8 kV A

37、IA kV 3030. 339.38var28.1 var B QQkk 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 1用需要系数法计算全厂计算负荷 在已知全厂用电设备总容量的条件下，乘以一个工厂在已知全厂用电设备总容量的条件下，乘以一个工厂 的需要系数即可求得全厂的有功计算负荷，即的需要系数即可求得全厂的有功计算负荷，即 式中式中 全厂的需要系数值，全厂的需要系数值，查表选取查表选取 。 （全）全 N )( C PKP d d K tan CC PQ cos C C P S N U S I 3 C C 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 工厂类别工厂类别 需要系数需要系数 功率因数功率因

38、数 汽轮机制造厂汽轮机制造厂 0.38 0.88 锅炉制造厂锅炉制造厂 0.27 0.73 柴油机制造厂柴油机制造厂 0.32 0.74 重型机床制造厂重型机床制造厂 0.32 0.71 仪器仪表制造厂仪器仪表制造厂 0.37 0.81 电机制造厂电机制造厂 0.33 0.81 石油机械制造厂石油机械制造厂 0.45 0.78 电线电缆制造厂电线电缆制造厂 0.35 0.73 电器开关制造厂电器开关制造厂 0.35 0.75 橡胶厂橡胶厂 0.5 0.72 通用机械厂通用机械厂 0.4 0.72 部分工厂的需要系数和功率因素表 2按逐级计算法确定工厂总计算负荷按逐级计算法确定工厂总计算负荷 由

39、用电设备组开始，逐级向电由用电设备组开始，逐级向电 源方向推算的方法，在经过变源方向推算的方法，在经过变 压器和较长的线路时，应加上压器和较长的线路时，应加上 变压器和线路的损耗变压器和线路的损耗。 （1）对）对12台用电设备宜取台用电设备宜取 (2) 一组用电设备组的计算负荷一组用电设备组的计算负荷 有功计算负荷：有功计算负荷： 无功计算负荷：无功计算负荷： 视在计算负荷：视在计算负荷： 计算电流：计算电流： (3) 多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷 总的有功计算负荷：总的有功计算负荷： 总的无功计算负荷：总的无功计算负荷： 总的视在计算负荷：总的视在计算负荷： 总的计算电流：总

40、的计算电流： 1 1K K d d NC P PK KP P d d tantanP PQ Q CC 2 22 2 Q QP PS S CCC N N U U3 3 S S I I C C CiCipp P PK KP PC i iqq Q QK KQ Q CC 2 22 2 Q QP PS S CCC N N U U3 3 S S I I C C 确定确定用电设备组计算负荷的相关公式复习用电设备组计算负荷的相关公式复习 n（）单台用电设备的计算负荷（）单台用电设备的计算负荷 n1） 有功计算负荷有功计算负荷： n 考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候， n其计算负荷PC(6)为 n式中 P

41、N换算到统一暂载率下的电动机的额定容量； n 用电设备在额定负载下的的效率。 n2）无功计算负荷无功计算负荷：QC(6)=PC(6)tan n式中 用电设备功率因数角。 n n计算目的：用于选择分支线导线及其上的开关设备用于选择分支线导线及其上的开关设备。 N )6(C P P n2. 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 n（1）有功计算负荷有功计算负荷：PC(6)=KdPN n Kd用电设备组的需要系数； n PN用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备 容量。 n（2）无功计算负荷无功计算负荷：QC(6)=PC(6)tanwm n（3）视在计算负荷视在计算负荷： n计算目的：用

42、于选择各组配电干线及其上的开关设备。 2 6C 2 6C)6(C）（）（ QPS 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 n3确定车间配电干线确定车间配电干线、车间变电所低压母线上的计算负荷车间变电所低压母线上的计算负荷 n（1）总有功计算负荷总有功计算负荷：PC(5)PC(6)+PWL2 n（2）总无功计算负荷总无功计算负荷：QC(5)QC(5) n（3）总视在计算负荷总视在计算负荷： n n计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备，或者用于 低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择。 2 )5(C 2 )5(C)5(C QPS 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 n4.

43、 确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷 nPC(3)PC(3)+PT nQC(3) QC(3) +QT n PC(3) 、QC(3)车间变电所中变压器高压侧的有功、无功计 算负荷（kW、kvar）； n PT、QT变压器的有功损耗与无功损耗（kW、kvar）。 n计算目的：用于选择车间变电所高压配电线及其上 的开关设备 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 n在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变 压器的有功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，因此 一般按下列经验公式估算： n对SJL1等型电力变压器： nPT0.02SC （kW） nQT0.0

44、8SC （kvar） n对SL7、S7、S9、S10等低损耗型电力变压器： nPT0.015SC （kW） nQT0.06S3C （kvar） n式中 SC变压器低压母线上的计算负荷（kVA）。 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 n5. 确定总降压变电所出线上的计算负荷确定总降压变电所出线上的计算负荷 nPC(2)= PC(3) +PWL1PC(3) nQC(2) = QC(3) +QWL1 QC(3) nSC(2)SC(3) nPWL1、QWL1高压线路功率损耗，由于一般工厂范围不大 ，线路功率损耗小，故可忽略不计。 n计算目的：用于选择总降压变电所出线及其上 的开关设备。 工厂总计

45、算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 n6. 确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷 nPC(1)PC(2) nQC(1)QC(2) n n计算目的：用于选择总降压变电所低压母线以及 选择总降压变电所主变压器容量。 2 )1 (C 2 )1 (C)1 (C QPS 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 （例）（例） 某用户供电系统结构和负荷数据如图2-4所示，按照需要系数法，各级负荷计算如下。 例例 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 （例）（例） kvar19kvar75. 025tan kW25kW2985. 0 1 . c1 . c Nd1 . c

46、 PQ PKP (1)通风机 通风机：PN=29kW，查表得Kd0.85和tan=0.75，于是 （2）高频加热设备 高频加热设备：PN=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是 kvar49kvar02. 148tan kW48kW806 . 0 2 . c2 . c Nd2 . c PQ PKP （3）机加工车间 冷加工机床：PN=50kW，查表得Kd=0.16和tan=1.73； 热加工机床：PN=92kW，查表得Kd=0.25和tan=1.33；于是 kvar23kvar33. 1773. 18tan kW15kW2825. 05016. 0 c3 . c Nd3 . c

47、PQ PKP 1. 用电设备组的负荷计算 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 （例）（例） （4）点焊机 点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是 kvar42kvar33. 132tan kW32kW9035. 0 4 . c4 . c Nd4 . c PQ PKP 取1变电所各组负荷的同期系数为：K =0.90，于是 66 . 0 163 108 cos AkV163AkV120108 kvar120kvar422349199 . 0 kW108kW321548259 . 0 1LV. c 1LV. c 1 222 1LV. c 2 1LV. c1LV.

48、c 4 . c3c.2 . c1 . c1LV. c 4 . c3 . c2 . c1 . c1LV. c S P QPS QQQQKQ PPPPKP 2. 1变电所低压侧计算负荷 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 （例）（例） 采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数为cos=0.93，则 kvar90kvar40. 023. 1108tantan 211LV. c1B PQ 补偿后变压器低压侧计算负荷为108kW+j30kvar，Sc=112kVA。 kvar6kvar11205. 005. 0 kW1kW11201. 001. 0 c1T c1T SQ SP k

49、var36kvar690120 kW109kW1108 T1B1c.LV11c.HV 1T1LV. c1HV. c QQQQ PPP 1变电所变压器损耗按下式估算： 1变电所高压侧计算负荷为： 3. 低压集中补偿容量的计算 4. 变电所高压侧计算负荷 工厂总计算负荷的确定工厂总计算负荷的确定 （例）（例） 取全厂负荷的同期系数为：K =0.90，于是 93. 0 930 868 cos AkV930AkV335868 kvar335kvar136200369 . 0 kW868kW3204391099 . 0 c c 222 c 2 cc c.HV3c.HV2c.HV1c c.HV3c.HV2

50、c.HV1c S P QPS QQQKQ PPPKP 5.全厂总计算负荷 第第1.2节节 尖峰电流与无功补偿尖峰电流与无功补偿 尖峰电流尖峰电流 尖峰电流尖峰电流是指只持续是指只持续12s的短时最大负荷电流，它用来计的短时最大负荷电流，它用来计 算电压波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。算电压波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。 单台用电设备（如电动机）的尖峰电流单台用电设备（如电动机）的尖峰电流Ipk，就是其起动电就是其起动电 流流Ist，即即 接有多台用电设备的线路，只考虑一台设备起动时的尖峰接有多台用电设备的线路，只考虑一台设备起动时的尖峰 电流，按下列公式计

51、算电流，按下列公式计算 式中，式中，Ist.max为起动电流最大的一台设备的起动电流；为起动电流最大的一台设备的起动电流；Ic(n-1) 为除起动设备以外的线路计算电流。为除起动设备以外的线路计算电流。 IpkIstkstIN.M pkst.maxc(n-1) III 无功功率补偿无功功率补偿 功率因数一定要满足供电部门的要求。 功因高低：涉及电能损耗、供电质量、运行经济效益 全国供用电规则：无功应就地平衡，随负荷、电 压变动投切，防无功倒送，用电高峰时功率因数应达 到规定。 高压用户及高压侧带负荷调压装置的用户 0.9以上 其它100Kva及以上用户： 0.85以上 趸售农电 0.8 达不到

52、者可拒绝接电。 一、几种功率因数定义：一、几种功率因数定义： 1工厂的功率因数分类和计算 瞬时功率因数瞬时功率因数平均功率因数平均功率因数 最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数 自然功率因数自然功率因数 总功率因数总功率因数 指运行中的工厂供用电系指运行中的工厂供用电系 统在某一时刻的功率因数值统在某一时刻的功率因数值 UI P 3 cos P 功率表测出的三相有功功率 读数； U电压表测出的线电压读数； I 电流表测出的线电流读数。 指某一规定时间段内指某一规定时间段内 功率因数的平均值功率因数的平均值 指配电系统运行在年最大负荷指配电系统运行在年最大负荷 时（计算负荷）的功率因数时（计算负

53、荷）的功率因数 22 cos qP P WW W WP有功电度表读数； Wq无功电度表读数。 P30工厂的有功计算负荷； S30工厂的视在计算负荷。 指用电设备或工厂在没有安指用电设备或工厂在没有安 装人工补偿装置时的功率因数装人工补偿装置时的功率因数 指用电设备或工厂设置了人工指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数补偿后的功率因数 无功功率补偿无功功率补偿 2 22 30 30 )(1 1 )()( cos ca ca caca ca P Q QP P S P 功率因数对供电系统的影响功率因数对供电系统的影响 由于在工厂中大量使用感应电动机、变压器、电焊机、电弧炉等感 性负载，得功率因

54、数降低，当有功功率为一定值时，cos愈小（角 愈大），其视在功率就愈大，因而会造成： （1）系统中输送的）系统中输送的总电流增加总电流增加。 （2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。 （3）线路的电压损耗增大线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机及其它用电设备。影响负荷端的异步电动机及其它用电设备 的正常运行。的正常运行。 （4）电动机出力相对降低电动机出力相对降低。 （5 5）高额电费等高额电费等 无功功率补偿无功功率补偿 提高功率因数通常有两种途径： 1. 一种提高自然功率因数，即提高自然功率因数，即在不添置任何附加补偿设备

55、的前提下，合 理选择和使用电气设备，改善它们的运行方式，如： 合理选择电动机的容量：合理选择电动机的容量： 减少电动机的空载或轻载运行的措施减少电动机的空载或轻载运行的措施 变压器的容量和实际负荷差别不应太大，合理确定经济负载率变压器的容量和实际负荷差别不应太大，合理确定经济负载率 从而提高自然功率因数，但提高往往很有限。 2.另一种人工补偿，即是采用人工补偿装置来提高功率因数，人工补偿 装置可采用同步电动机或并联静电电容器。 SC SC PC QC QC 二、无功补偿容量的确定二、无功补偿容量的确定 QN.C=QcQc Pc(tan-tan) QN.C 稳态无功功率补偿设备，主要稳态无功功率

56、补偿设备，主要 有同步补偿机和并联电容器（自愈有同步补偿机和并联电容器（自愈 式）。式）。 三、无功补偿装置的选择三、无功补偿装置的选择 低压并联电容器装置根据负荷低压并联电容器装置根据负荷 变化相应自动循环投切的电容器组数变化相应自动循环投切的电容器组数 ，在无功补偿容量，在无功补偿容量QN.C确定后可根据确定后可根据 选定的单组容量选定的单组容量qNC来选择：来选择： N.C N.C Q n q 动态无功功率补偿设备动态无功功率补偿设备（SVC）用于急剧变动的冲击负用于急剧变动的冲击负 荷如炼钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。荷如炼钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。 电容器相关问题电容器相关问题

57、2 )( CN s BC U U Q 2 )( CN s BC f f Q 1. 设计和运行时须注意： 空气极限温度：4040 实际与额定输出 考虑容量同时，应考虑其容抗与系统阻抗的配合（防谐振 ） 断开时，电容器的放电问题： 2. 补偿电容器的接线： 三角形和星形接法： 3.功率调节：功率调节： 容量的不连续性： 两组及以上电容器工作时应注意防止暂态过程中的冲击电流。 容性电流虽较短路为低，电弧能量使油（吹弧用）气化，吹弧压力低，重燃，容性电流虽较短路为低，电弧能量使油（吹弧用）气化，吹弧压力低，重燃， 恢复电压远远大于介质恢复电压，易造成过电压。一般并联电阻抵制。恢复电压远远大于介质恢复电

58、压，易造成过电压。一般并联电阻抵制。 投切应考虑工厂无功的平衡，可与调节电动机励磁配合； 不能倒送无功功率（有双电源的前提下）； 投切忌太频繁。开关磨损大。 四、无功补偿装置的装设位置四、无功补偿装置的装设位置 在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集 中补偿和分散就地补偿（个别补偿）。中补偿和分散就地补偿（个别补偿）。 M 1C 分散就地补偿 2C 3C 610kV 0.38kV 高压集中补偿 高压集中补偿的 补偿区 低压集中补偿的补偿区 分散就地补偿的补偿区 未补偿区 未补偿区 未补偿区 低压集中补偿 例例1 某用户某用户10kV

59、变电所低压计算负荷为变电所低压计算负荷为800kW580kvar。 若欲使低压侧功率因数达到若欲使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联，则需在低压侧进行补偿的并联 电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组 容量。容量。 解：（解：（1 1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数）求补偿前的视在计算负荷及功率因数 （2 2）确定无功补偿容量）确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92) 2222 ccc 800580 kVA988.1kVASPQ c c 800kW cos0

60、.810 988.1kVA P S N Cc (tantan)QP 238.4kvar （3 3）选择电容器组数及每组容量）选择电容器组数及每组容量 初选初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量型自愈式并联电容器，每组容量 qN.C=20kvar。 N C N C 238.4kvar 11.92 20kvar Q n q 取取12组组 2222 cccN C ()800(580240)869.3kVASPQQ 补偿后的视在计算负荷补偿后的视在计算负荷 减少减少118.8kVA。 C T 0.38kV 低压集中补偿 10kV 如下图，变电所低压母线的视在计算负荷如下图，变电所低压