负荷计算与无功补偿

1、负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿1第第2 2章章 电力负荷计算电力负荷计算概述概述负荷曲线负荷曲线用电设备组计算负荷的确定用电设备组计算负荷的确定尖峰电流的计算尖峰电流的计算无功功率补偿无功功率补偿企业计算负荷的确定企业计算负荷的确定负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿2第第1 1节节 概述概述一、计算负荷的意义一、计算负荷的意义计算负荷是按发热条件选择导体和电气设备的一个计算负荷是按发热条件选择导体和电气设备的一个假想负荷。假想负荷。 计算负荷是选择电气设备的依据。根据计算负荷选计算负荷是选择电气设备的依据。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，在实际运行中其最高温升择的电气设备和导线电

2、缆，在实际运行中其最高温升不会超过允许值不会超过允许值 。计算负荷也称为半小时最大负荷，即半小时的最大计算负荷也称为半小时最大负荷，即半小时的最大负荷，负荷，Pc=P30。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿3二、用电设备的工作制二、用电设备的工作制1. 1. 连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制） 工作时间较长，连续运行的用电设备，绝大多数工作时间较长，连续运行的用电设备，绝大多数用电设备属于此类工作制。该设备温升趋近于稳定温用电设备属于此类工作制。该设备温升趋近于稳定温升。升。2. 2. 短时运行工作制（短时工作制）短时运行工作制（短时工作制） 工作时间很短（短于达到热平

3、衡所需的时间），停工作时间很短（短于达到热平衡所需的时间），停歇时间很长（长于设备温度冷却到周围环境温度）的用歇时间很长（长于设备温度冷却到周围环境温度）的用电设备电设备。3. 3. 断续周期工作制（反复短时工作制）断续周期工作制（反复短时工作制） 周期性的时而工作，时而停歇（无论工作、停歇均周期性的时而工作，时而停歇（无论工作、停歇均不足以达到热平衡）的用电设备。不足以达到热平衡）的用电设备。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿4暂载率（负荷持续率）暂载率（负荷持续率）： 表示反复短时工作制用电设备的工作繁重程度。表示反复短时工作制用电设备的工作繁重程度。%100%1000tttTtmin1

4、0NT标准暂载率：标准暂载率： 吊车用电机：吊车用电机：15%15%、25%25%、40%40%、60%60% 电焊设备：电焊设备：50%50%、65%65%、75%75%、100%100%负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿5三、设备容量三、设备容量Pe设备容量的计算设备容量的计算NePP 设备容量设备容量 Pe 经过换算至统一规定的工作制下的额定功率，经过换算至统一规定的工作制下的额定功率，称为用电设备的设备容量。称为用电设备的设备容量。额定容量额定容量 PN 铭牌上标出的功率，也就是设备在额定工作条铭牌上标出的功率，也就是设备在额定工作条件下输出的功率，便是设备的额定功率或者额定容件下输

5、出的功率，便是设备的额定功率或者额定容量。量。（1 1）长期工作制和短时工作制）长期工作制和短时工作制负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿6（2 2）断续周期短时工作制）断续周期短时工作制 设备容量便是换算到统一暂载率下的额定功率。设备容量便是换算到统一暂载率下的额定功率。额定暂载率额定暂载率N额定容量额定容量 PN标准暂载率标准暂载率设备容量设备容量Pe 设备容量是按照同一周期内等效发热条件进设备容量是按照同一周期内等效发热条件进行换算的。行换算的。tIRtIQ121PtIPNNePP 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿7吊车电动机组：吊车电动机组： %25NNNNNNePPPP225.

6、025电焊机组：电焊机组： %100NNNNNNePPPP1100（3 3）照明设备）照明设备： 白炽灯、碘钨灯白炽灯、碘钨灯荧光灯荧光灯高压水银荧光灯、金属卤化物灯高压水银荧光灯、金属卤化物灯NePP Ne2 . 1 PP Ne1 . 1 PP 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿8四、单相用电设备计算负荷的确定四、单相用电设备计算负荷的确定 为使得三相线路导线截面和供电设备选择经济合为使得三相线路导线截面和供电设备选择经济合理，单相设应尽量均衡的分配到三相线路上，三相负理，单相设应尽量均衡的分配到三相线路上，三相负荷尽可能平衡。荷尽可能平衡。1.1.单相负荷计算原则单相负荷计算原则eCeB

7、eAePPPP（2 2）三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的）三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%15%时，需要把单相设备换算为等效三相设备容量，时，需要把单相设备换算为等效三相设备容量，再加上原有的三相负荷，从而得到总的三相电路的计再加上原有的三相负荷，从而得到总的三相电路的计算负荷算负荷。（1 1）三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量）三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的的15%15%时，单相设备可按照三相平衡设备进行计算；时，单相设备可按照三相平衡设备进行计算；负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿9（3 3）在接有较多单相设备的三相电路中，无论单相设）在接

8、有较多单相设备的三相电路中，无论单相设备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡，就备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负应以最大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。荷，以满足安全运行的要求。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿102.2.换算原则换算原则（1 1）单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算meePP.3meP.：最大负荷相所接单相设备容量：最大负荷相所接单相设备容量（2 2）单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算.3eePP

9、 . eP：接于线电压的单相设备容量：接于线电压的单相设备容量)cos/(UPIe原因：原因：)cos3/(UPIe负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿11（3 3）单相设备接于相电压与线电压时的等效三相负单相设备接于相电压与线电压时的等效三相负荷计算荷计算 首先将接于线电压的单相设备换算为接于相电压首先将接于线电压的单相设备换算为接于相电压的设备容量；的设备容量； 分相计算各相的设备容量和计算负荷；分相计算各相的设备容量和计算负荷； 总的等效三相有功计算负荷等于最大有功计算负总的等效三相有功计算负荷等于最大有功计算负荷相的有功计算负荷的三倍，等效三相无功计算荷相的有功计算负荷的三倍，等效三相

10、无功计算负荷等于最大有功计算负荷相的无功计算负荷的负荷等于最大有功计算负荷相的无功计算负荷的三倍，三倍，mmQQPP.3030.303033负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿12 将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压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的方法：的设备容量的方法：BCcBCCACCACBCcBCCACCACABBABBCBBCBABBABBCBBCBCAACAABAABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPA A相：相：B B相：相：C C相：相：负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿13第第2 2节节 负荷曲线

11、负荷曲线一、介绍一、介绍 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。图形。分类分类负荷性质：有功负荷曲线、无功负荷曲线负荷性质：有功负荷曲线、无功负荷曲线负荷持续时间：日负荷曲线、月负荷曲线、负荷持续时间：日负荷曲线、月负荷曲线、 年负荷曲线年负荷曲线横坐标：时间横坐标：时间 纵坐标：电力负荷纵坐标：电力负荷负荷对象：工厂负荷曲线、车间负荷曲线、负荷对象：工厂负荷曲线、车间负荷曲线、 设备负荷曲线设备负荷曲线负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿14二、日负荷曲线二、日负荷曲线 逐点描绘法、梯形曲线法逐点描绘法、梯形曲线法240PdtWd24024

12、124PdtWPdav日平均负荷：日平均负荷：负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿15三、年负荷曲线三、年负荷曲线（1 1）年最大负荷曲线（运行年负荷曲线）年最大负荷曲线（运行年负荷曲线） 按照全年每日最大负荷绘制，表示一年中，每按照全年每日最大负荷绘制，表示一年中，每日最大负荷的变动情况。日最大负荷的变动情况。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿16（2 2）年负荷持续曲线（全年时间负荷曲线）年负荷持续曲线（全年时间负荷曲线）夏天：夏天：213213天天 冬天：冬天：152152天天213)(111ttT152213222ttT全年消耗有功电能：全年消耗有功电能：87600at pdW负荷计

13、算与无功补偿负荷计算与无功补偿17四、与负荷曲线相关物理量四、与负荷曲线相关物理量1. 1. 年最大负荷年最大负荷 Pmax 全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，也全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，也称为半小时最大负荷称为半小时最大负荷P30 。 Pc=Pmax=P302. 2. 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 Tmax 是一个假想时间，在此时间内，用户以年最大是一个假想时间，在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能电能 。max87600maxamaxd PtpPWT负荷计算与无功补偿负荷计算与无

14、功补偿18负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿193. 3. 平均负荷平均负荷 Pav 平均负荷指电力负荷在一定时间平均负荷指电力负荷在一定时间t t内平均消耗的内平均消耗的功率。功率。 tWP/tav年平均负荷年平均负荷Pav：8760/aavWP负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿204. 4. 负荷系数负荷系数 KL 负荷系数指平均负荷与最大负荷之间的比值。负荷系数指平均负荷与最大负荷之间的比值。 maxavLPPK 负荷系数也称为负荷率、负荷曲线填充系数，表征负荷系数也称为负荷率、负荷曲线填充系数，表征负荷变化规律的一个参数。负荷变化规律的一个参数。 对于用电设备来说，负荷系数就是设备

15、的输出功率对于用电设备来说，负荷系数就是设备的输出功率P与设备额定容量与设备额定容量PN之间的比值。之间的比值。NLPPK 负荷系数通常以百分值表示。负荷系数的符号，有负荷系数通常以百分值表示。负荷系数的符号，有时用时用；也有的有功负荷用；也有的有功负荷用，无功负荷用，无功负荷用。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿21五、确定计算负荷的系数五、确定计算负荷的系数1. 需要系数需要系数 Kd 负荷曲线中的最大有功计算负荷负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用与全部用电设备额定功率电设备额定功率PN之比值。之比值。max30dNNPPKPP2. 利用系数利用系数Ku 负荷曲线中的平均负荷负

16、荷曲线中的平均负荷Pav与全部用电设备额定与全部用电设备额定功率功率PN之比值之比值 avuNPKP负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿22第第3节节 用电设备组计算负荷的确定用电设备组计算负荷的确定 一、确定计算负荷的方法一、确定计算负荷的方法1. 单位容量法单位容量法 用于方案估算。用于方案估算。2. 需要系数法需要系数法 计算比较简单，多用于方案估算、初步设计和全厂、计算比较简单，多用于方案估算、初步设计和全厂、大型车间变电所的施工设计。大型车间变电所的施工设计。3. 二项式系数法二项式系数法 考虑用电设备数量和大型设备对计算负荷的影响，考虑用电设备数量和大型设备对计算负荷的影响，一般用

17、于低压配电线、机械加工业的设计。一般用于低压配电线、机械加工业的设计。4. 利用系数法利用系数法 利用概率论与数理统计，计算结果较接近实际情况。利用概率论与数理统计，计算结果较接近实际情况。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿23二、单位容量法二、单位容量法1. 单位产品耗电量法单位产品耗电量法maxcNPTPc有功计算负荷（有功计算负荷（kW） 每一单位产品电能消耗量，可查有关设计手册每一单位产品电能消耗量，可查有关设计手册 N每一单位产品电能消耗量，可查有关设计手册每一单位产品电能消耗量，可查有关设计手册 2. .单位面积负荷密度法单位面积负荷密度法1000cAPA建筑面积（建筑面积（m2

18、）负荷密度（负荷密度（W/m2或或VA/m2） 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿24三三. .需要系数法需要系数法1. 1. 单个用电设备组的计算负荷单个用电设备组的计算负荷 用电设备组：一组工艺性质、功率因数相近的用用电设备组：一组工艺性质、功率因数相近的用电设备。电设备。NePPP30edPPK/30需要系数：需要系数：niiededPKPKP130 需要系数表示用电设备组投入运行时，从电网中需要系数表示用电设备组投入运行时，从电网中获得的功率与设备组设备容量之比。获得的功率与设备组设备容量之比。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿25N303030230230303030ed303c

19、ostanU/SI/PQPSPQPKP计算步骤：计算步骤： 1 1）查表获得需要系数、功率因数；）查表获得需要系数、功率因数；2 2）计算该用电设备组的设备容量；）计算该用电设备组的设备容量；3 3）根据公式计算）根据公式计算 。30303030ISQP、负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿26例：已知某机修车间的金属切削机床组，拥有例：已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V380V电电机负荷情况如下：机负荷情况如下：7.5kW37.5kW3台，台，4kW84kW8台，台， 3kW173kW17台，台， 1.5kW101.5kW10台。求其计算负荷。台。求其计算负荷。解：解： 机床组电动

20、机的设备总容量为：机床组电动机的设备总容量为：10kW5 . 117kW38kW43kW5 . 7ePkW5 .12073. 1tan5 . 0cos16. 0，dK查表得：查表得：kW28.1930edPKP有有功功计计算算负负荷荷：kvar35.33tan3030PQ无无功功计计算算负负荷荷：kVA56.38cos3030/PS视在计算负荷视在计算负荷A6 .583N3030U/SI计算电流计算电流负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿272. . 多个用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷 多个用电设备同时工作，由于各供电设备组的多个用电设备同时工作，由于各供电设备组的最大负荷不一定

21、同时出现，因此在求总计算负荷时，最大负荷不一定同时出现，因此在求总计算负荷时，需要计入一个同时系数需要计入一个同时系数K。N303023023030303030303U/SIQPSQKQPKPii注：有功负荷和无功负荷可取相同的同时系数注：有功负荷和无功负荷可取相同的同时系数负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿28例：已知某机加工车间例：已知某机加工车间380V380V线路接有以下用电设备：金线路接有以下用电设备：金属切削机床电动机属切削机床电动机3030台共台共85kW85kW（其中较大容量的（其中较大容量的11kW11kW电电机机1 1台，台，7.5kW7.5kW电机电机3 3台，台，4k

22、W4kW电机电机6 6台），通风机台），通风机3 3台共台共5kW5kW，吊车，吊车1 1台台3kW3kW（ =40%=40%）。求该车间计算负荷。）。求该车间计算负荷。解：先求各组的计算负荷解：先求各组的计算负荷73. 1tan, 5 . 0cos，16. 0111dKvar53.23tan6 .131)1 (30)1 (30)1 (1)1 (30kPQkWPKPed（2 2）通风机组）通风机组 查表得：查表得：75. 0tan, 8 . 0cos，8 . 0222dKvar3tan42)2(30)2(30)2(2)2(30kPQkWPKPed（1 1）金属切削机床）金属切削机床 查表得：查

23、表得：负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿29（3 3）吊车组）吊车组 查表得：查表得：73. 1tan, 5 . 0cos，15. 0333dKvar984. 0tan569. 03)3(30)3(30)3(3)3(30kPQkWPKPedkWPPNe795. 32)3(取取 ，可得总计算负荷为：，可得总计算负荷为：9 . 0KAU/SIkVAQPSkQQQKQkWPPPKP1 .45367.29var76.24)(35.16)(N303023023030)3(30)2(30)1 (3030)3(30)2(30)1 (3030负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿30四、二项式法四、二项式法计

24、算负荷计算负荷平均负荷：用电设备组的平均负荷平均负荷：用电设备组的平均负荷附加负荷：表示用电设备组中，容量最附加负荷：表示用电设备组中，容量最大的数台设备投入运行时，产生的附加大的数台设备投入运行时，产生的附加负荷负荷xePcPbP30基本公式：基本公式：1. . 单个用电设备组的计算负荷单个用电设备组的计算负荷 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿31N3030230230303030303tanU/SIQPSPQPcPbPxeePxPePbxPc：该用电设备组所有设备的设备容量之和：该用电设备组所有设备的设备容量之和：x台容量最大的用电设备的设备容量之和台容量最大的用电设备的设备容量之和：

25、该用电设备组的平均负荷：该用电设备组的平均负荷：x台容量最大的用电设备投入运行时，产生台容量最大的用电设备投入运行时，产生的附加负荷的附加负荷负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿32说明：说明： b、c为二项式系数，可以从表中查出；为二项式系数，可以从表中查出； x表示最大容量设备的台数，可以从表中查出。表示最大容量设备的台数，可以从表中查出。注意：按照二项式法确定计算负荷时，如果设备总注意：按照二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数台数n小于最大容量设备台数小于最大容量设备台数x的两倍，即的两倍，即n2x，那，那么最大容量设备台数应适当减小，取为么最大容量设备台数应适当减小，取为x=n/2，

26、并按，并按照四舍五入原则进行取整。如果用电设备组只有很照四舍五入原则进行取整。如果用电设备组只有很少几台设备，可以认为少几台设备，可以认为Px=Pe。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿33例：已知某机修车间的金属切削机床组，拥有例：已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V电电机负荷情况如下：机负荷情况如下：7.5kW3台，台，4kW8台，台， 3kW17台，台， 1.5kW10台。求其计算负荷。台。求其计算负荷。解：查得解：查得73. 1tan, 5 . 0cos, 5, 4 . 0,14. 0 xcb105 . 11738435 . 7kWkWkWkWPekW5 .120kWPcPbP

27、xe1 .2930kWPbe87.165 .12014. 0kWPcPcx2 .12)2435 . 7(4 . 05AUSIN4 .883/3030kVAPS2 .58cos/3030var3 .50tan3030kPQ负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿342. 2. 多个用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷 xxexePcPbQPcPbPtan)(tan)()()(max30max30 tantan)()(maxxxePcPb ：各用电设备组平均负荷之和：各用电设备组平均负荷之和：各用电设备组附加负荷中的最大值：各用电设备组附加负荷中的最大值：与：与 相对应的功率因数角的正切值相对

28、应的功率因数角的正切值：各用电设备组对应的功率因数角的正切值：各用电设备组对应的功率因数角的正切值max)(xPc负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿35例：已知某机加工车间例：已知某机加工车间380V380V线路接有以下用电设备：金线路接有以下用电设备：金属切削机床电动机属切削机床电动机3030台共台共85kW85kW（其中较大容量的（其中较大容量的11kW11kW电电机机1 1台，台，7.5kW7.5kW电机电机3 3台，台，4kW4kW电机电机6 6台），通风机台），通风机3 3台共台共5kW5kW，吊车，吊车1 1台台3kW3kW（ =40%=40%）。求该车间计算负荷。）。求该车间计

29、算负荷。解：先求各用电设备组的计算负荷解：先求各用电设备组的计算负荷（1）金属切削机床组）金属切削机床组 查表得：查表得：73. 1tan, 5 . 0cos, 5, 4 . 0,14. 0 xcbkWPcPckWPbxe15) 1435 . 7111(4 . 09 .118514. 05（2）通风机组）通风机组 查表得：查表得：75. 0tan, 8 . 0cos, 5,25. 0,65. 0 xcbkWPcPckWPbxe25. 1525. 025. 3565. 03负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿36（3）吊车组）吊车组 查表得：查表得：73. 1tan, 5 . 0cos, 3,

30、2 . 0,06. 0 xcbkWPcPckWPbkWPPxeNe759. 0795. 32 . 0228. 0795. 306. 0795. 321通过分析所得结果，可知：通过分析所得结果，可知：kWPcx15)(maxvar37.49 73. 115)73. 1228. 075. 025. 373. 19 .11( tan)(tan)(38.3015)228. 025. 39 .11( )()(max30max30KPcPbQkWPcPbPxxexe 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿37AU/SIkVAQPS1 .88397.57N303023023030负荷计算与无功补偿负荷计算与无

31、功补偿38第第4 4节节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算一、概述一、概述定义：持续定义：持续1 12s2s的短时最大负荷电流的短时最大负荷电流pkI原因：主要是由于大容量电动机起动以及电压原因：主要是由于大容量电动机起动以及电压波动引起来的。波动引起来的。作用：主要用来计算电压波动、选择熔断器和作用：主要用来计算电压波动、选择熔断器和自动空气开关、整定继电保护装置和校验电机自自动空气开关、整定继电保护装置和校验电机自启动条件。启动条件。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿39二、用电设备尖峰电流的计算二、用电设备尖峰电流的计算1. 1. 单台用电设备的尖峰电流单台用电设备的尖峰电流Nststpk

32、IKIIstK对于笼型异步电动机一般为：对于笼型异步电动机一般为：5 57 7对于绕线型电动机一般为：对于绕线型电动机一般为：2 23 3对于直流电动机一般为：对于直流电动机一般为：1.51.52 2对于电焊变压器一般为：对于电焊变压器一般为：3 3或者稍大或者稍大负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿402. 2. 多台用电设备的尖峰电流多台用电设备的尖峰电流max30max11)(NstpkstniiNpkIIIIIIKImaxmax)(NststIII和之差最大的那台设备的起动电流及其起动电流与额定电之差最大的那台设备的起动电流及其起动电流与额定电流之差流之差11niiNI：起动电流与额定

33、电流之差最大的那台设备除外：起动电流与额定电流之差最大的那台设备除外：用电设备中起动电流与额定电流：用电设备中起动电流与额定电流的其他的其他n-1设备的额定电流之和设备的额定电流之和负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿413. 3. 用电设备同时自起动的尖峰电流用电设备同时自起动的尖峰电流niiNistpkIKI1)(如果有一组用电设备需同时参与自起动，则其尖如果有一组用电设备需同时参与自起动，则其尖峰电流等于所有用电设备的起动电流之和，即峰电流等于所有用电设备的起动电流之和，即负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿42第第5 5节节 无功功率补偿无功功率补偿 一、概述一、概述1. 1. 无功功

34、率增大带来的不良后果无功功率增大带来的不良后果（1 1）引起线路电流增大，使供电网络的功率损耗）引起线路电流增大，使供电网络的功率损耗和电能损耗增大；和电能损耗增大；（2 2）使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的）使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量；电压质量；（3 3）使供配电设备的容量不能得到充分利用，影）使供配电设备的容量不能得到充分利用，影响了供电能力；响了供电能力；（4 4）使发电机的输出能力下降，发电设备效率降）使发电机的输出能力下降，发电设备效率降低，发电成本增高。低，发电成本增高。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿432. 2. 对功率因数的要求对功率因数的要求（

35、1 1）高压供电用户，其功率因数不得低于）高压供电用户，其功率因数不得低于0.90.9；（2 2）其他供电用户，功率因数不得低于）其他供电用户，功率因数不得低于0.850.85；（3 3）如果达不到上述要求，应加装必要的无功功）如果达不到上述要求，应加装必要的无功功率补偿设备，否则要加收电费；率补偿设备，否则要加收电费；（4 4）如果功率因数小于）如果功率因数小于0.70.7，供电局不予供电。，供电局不予供电。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿44二、功率因数的计算二、功率因数的计算1. 1. 瞬时功率因数瞬时功率因数 某一瞬间的功率因数，可由功率因数表直接某一瞬间的功率因数，可由功率因数表

36、直接读出，或由电压表、电流表和功率表读数计算出。读出，或由电压表、电流表和功率表读数计算出。UIP3cos2. 2. 均权功率因数均权功率因数 某一规定时间内功率因数的平均值，可根据某一规定时间内功率因数的平均值，可根据有功电能表和无功电能表的读数计算。有功电能表和无功电能表的读数计算。22cosqppWWW负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿453. 3. 最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数 指在负荷计算中，按照有功计算负荷指在负荷计算中，按照有功计算负荷P30和视和视在计算负荷在计算负荷S30计算而得到的功率因数。计算而得到的功率因数。3030cosSP注意：在供电设计中考虑无功补偿时，

37、严格地讲，注意：在供电设计中考虑无功补偿时，严格地讲，应按均权功率因数是否满足要求来计算，但为简应按均权功率因数是否满足要求来计算，但为简便起见，常按最大负荷时的功率因数来计算补偿便起见，常按最大负荷时的功率因数来计算补偿容量。容量。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿46三、提高功率因数的方法三、提高功率因数的方法1.1.提高自然功率因数的方法提高自然功率因数的方法 不加任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无不加任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无功功率的需要量，称为提高自然功率因数。功功率的需要量，称为提高自然功率因数。（1 1）正确选用感应电机的型号和容量）正确选用感应电机的型号和容量

38、用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。对负荷不足的电动机可用降低外加电压的办法提对负荷不足的电动机可用降低外加电压的办法提高功率因数。高功率因数。（2 2）限制感应电动机的空载运行）限制感应电动机的空载运行 工业企业消耗的无功，感应电机占工业企业消耗的无功，感应电机占70%70%，变压器，变压器占占20%20%。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿47（3）提高感应电动机的检修质量）提高感应电动机的检修质量（4）合理使用变压器）合理使用变压器 变压器的负荷系数在变压器的负荷系数在60%以上运行时才较经济，以上运行时才较经济，其最佳负荷系数为其最

39、佳负荷系数为75%80%，因此，变压器不宜轻载，因此，变压器不宜轻载运行。一般当变压器的负荷系数运行。一般当变压器的负荷系数KL30%时，才考虑换时，才考虑换小容量的变压器。小容量的变压器。 （5）感应电动机同步化运行）感应电动机同步化运行 对负荷率不大于对负荷率不大于0.7及最大负荷不大于及最大负荷不大于90%的绕线的绕线式异步电动机，必要时可使其同步化运行。此时，电式异步电动机，必要时可使其同步化运行。此时，电动机可向电网送入无功功率，从而达到改善功率因数动机可向电网送入无功功率，从而达到改善功率因数的目的。的目的。 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿482 2提高功率因数的补偿法提高功

40、率因数的补偿法（1）采用移相电容器（即静电电容器）采用移相电容器（即静电电容器） （2）采用同步电动机）采用同步电动机 静电电容器具有重量轻、安装方便、投资小、故静电电容器具有重量轻、安装方便、投资小、故障范围小、有功功率损耗小、易于维护等优点，是目障范围小、有功功率损耗小、易于维护等优点，是目前工业企业中应用最广泛的无功补偿装置。前工业企业中应用最广泛的无功补偿装置。 调节同步电动机的励磁电流，使其在超前功率因调节同步电动机的励磁电流，使其在超前功率因数下运行，就能向电网输送无功功率，因而能提高企数下运行，就能向电网输送无功功率，因而能提高企业的功率因数。因此在条件允许下，使用同步电机代业的

41、功率因数。因此在条件允许下，使用同步电机代替感应电机，是提高功率因数的经济方法。替感应电机，是提高功率因数的经济方法。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿49（3 3）采用同步调相机）采用同步调相机 同步调相机实质上是空载运行的同步电动机，专门同步调相机实质上是空载运行的同步电动机，专门向电网输送无功功率，大容量的同步调相机主要装设在向电网输送无功功率，大容量的同步调相机主要装设在电力系统的区域性变电所，作为该地区的无功补偿电源，电力系统的区域性变电所，作为该地区的无功补偿电源，用于提高该地区的功率因数和电压质量。工业企业一般用于提高该地区的功率因数和电压质量。工业企业一般不采用同步调相机。不

42、采用同步调相机。（4）采用动态无功功率补偿器）采用动态无功功率补偿器 动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。 动态无功补偿设备又称为动态无功补偿设备又称为“静止型无功功率自动补偿装静止型无功功率自动补偿装置置”（SVC），具有响应快（可小于），具有响应快（可小于10ms），平滑调节），平滑调节性能好，补偿效率高，维修方便及谐波、噪声、损耗均性能好，补偿效率高，维修方便及谐波、噪声、损耗均小等优点，因此得到越来越广泛的应用。小等优点，因此得到越来越广泛的应用。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿50四、电容器补偿的工作原理四、电容器补偿的工作原理

43、 一般采用在电路中并联电容器的方式提高功率一般采用在电路中并联电容器的方式提高功率因数。因数。SPQPPXRRL2222cosRLCIII欠补偿：电流滞后于电压欠补偿：电流滞后于电压 过补偿：电流超前于电压过补偿：电流超前于电压负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿51五、补偿量的计算五、补偿量的计算 有功负荷有功负荷P30保持不变，要保持不变，要使功率因数从使功率因数从coscos30303030 )tan(tan PqPQQQCCCq：补偿率：补偿率/比补偿功率（比补偿功率（kvar/kWkvar/kW），表示），表示1kW1kW有功负荷需要补偿的无功功率。有功负荷需要补偿的无功功率。负荷计

44、算与无功补偿负荷计算与无功补偿52需注意的两个问题：需注意的两个问题：（1 1）当电容器的额定电压与实际运行电压不相符）当电容器的额定电压与实际运行电压不相符时，电容器的实际补偿量应进行换算。时，电容器的实际补偿量应进行换算。2)(NNNUUQQ（2 2）在确定总补偿量）在确定总补偿量QC后，就可根据所选电容器后，就可根据所选电容器的单个容量的单个容量qC来确定电容器的个数来确定电容器的个数n，且，且n应为应为3 3的的倍数，即：倍数，即：CCqQn 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿53六、六、电容器的接线方式与装设位置电容器的接线方式与装设位置1 1电容器的接线方式电容器的接线方式 低压

45、电容器一般接成三角形；高压电容器组宜接低压电容器一般接成三角形；高压电容器组宜接成星形，但容量较小（成星形，但容量较小（450kvar450kvar及以下）时可接成三及以下）时可接成三角形。角形。 电容器接成三角形时的容量为采用星形接线时的电容器接成三角形时的容量为采用星形接线时的3 3倍。倍。若电容器采用三角形接线，一电容器断线时，三相线若电容器采用三角形接线，一电容器断线时，三相线路仍能得到无功补偿；而采用星形接线时，一相电容路仍能得到无功补偿；而采用星形接线时，一相电容器断线，该相将失去无功补偿，造成三相负荷不平衡。器断线，该相将失去无功补偿，造成三相负荷不平衡。但是星形接线较之三角形接

46、线安全。但是星形接线较之三角形接线安全。 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿542 2电容器的装设位置（补偿方式）电容器的装设位置（补偿方式）高压集中补偿：将高压电容器组集中安装在企业高压集中补偿：将高压电容器组集中安装在企业或地方总降压变电所或地方总降压变电所6 610kV10kV母线上。母线上。低压分组补偿：将低压电容器组分散安装在各车低压分组补偿：将低压电容器组分散安装在各车间变电所低压母线上。间变电所低压母线上。就地补偿（个别补偿）：将电容器组直接安装在就地补偿（个别补偿）：将电容器组直接安装在需要进行无功补偿的各个用电设备附近。补偿效果需要进行无功补偿的各个用电设备附近。补偿效果最

47、好，但利用率低。最好，但利用率低。 对于补偿容量相当大的工厂，宜采用高压集中对于补偿容量相当大的工厂，宜采用高压集中补偿和低压分组补偿相结合的方式；对于用电负荷补偿和低压分组补偿相结合的方式；对于用电负荷分散，补偿量较小的工厂，一般采用低压补偿。分散，补偿量较小的工厂，一般采用低压补偿。负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿55例：某用户例：某用户10kV变电所低压侧的计算负荷为变电所低压侧的计算负荷为800kW+580kvar。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，无功自动补偿并联电容器装则需在低压侧进行补偿，无功自动补偿并联电容器装置的容量应是多少

48、？并选择电容器组数及每组容量。置的容量应是多少？并选择电容器组数及每组容量。解：（解：（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 视在计算负荷：视在计算负荷： 功率因数功率因数 ：（2）确定无功补偿容量）确定无功补偿容量kVA1 .98822cccQPS800kWcos0.810988.1kV AccPS.(tantan)800 tan(arccos0.810)tan(arccos0.92)238.4kvarN CcQP负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿56（3）选择电容器组及每组容量）选择电容器组及每组容量 根据设计手册，初选根据设计手册，初选BSMJ0.4-

49、20-3型自愈式并联型自愈式并联电容器，每组容量。故选择成套并联电容器屏，可安电容器，每组容量。故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为装的电容器组数为12组，总容量为。实际最大负荷时组，总容量为。实际最大负荷时的补偿容量为。补偿后的视在计算负荷及功率因数为的补偿容量为。补偿后的视在计算负荷及功率因数为视在计算负荷：视在计算负荷： 功率因数功率因数 满足要求满足要求kVA3 .869)(2.2CNcccQQPS800kWcos0.920869.3kV AccPS负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿57六、无功补偿的效益分析六、无功补偿的效益分析1. 1. 线路损耗下降百分值线路损耗下降百分

50、值 设补偿前线路电流为设补偿前线路电流为I I，功率因数为，功率因数为coscos ，补偿，补偿后线路电流降为后线路电流降为 ，功率因数为，功率因数为 ，由于负荷，由于负荷有功功率不变，故有功功率不变，故 IcoscoscosII或或coscosII 由于线路的功率损耗与电流平方成正比，所以由于线路的功率损耗与电流平方成正比，所以补偿后功率损耗下降百分数为补偿后功率损耗下降百分数为 （补偿前为（补偿前为100%100%）%100coscos1%100coscos%10022222222IIIIII负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿582. 2. 变压器铜耗下降百分值变压器铜耗下降百分值 设额

51、定电流时的铜耗为设额定电流时的铜耗为100%，在补偿前通过电，在补偿前通过电流流I时，变压器铜耗的百分值为（相对额定电流而言）时，变压器铜耗的百分值为（相对额定电流而言）%1002NII则补偿后变压器的铜耗下降百分值为：则补偿后变压器的铜耗下降百分值为：%100coscos122NII负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿593.3.减少变压器容量值减少变压器容量值 由于负荷有功功率不变，故补偿后存在由于负荷有功功率不变，故补偿后存在coscosSScoscos1SSSS所以所以S：补偿后减少的变压器使用容量值（：补偿后减少的变压器使用容量值（kVA） ：补偿前后负荷所使用变压器容量（：补偿前后

52、负荷所使用变压器容量（kVA）SS、负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿60第第6 6节节 企业计算负荷的确定企业计算负荷的确定一、功率损耗一、功率损耗有功功率损耗：有功功率损耗：无功功率损耗：无功功率损耗：32303230103103XIQRIPWLWL1111xlxXrlrR：线路单位长度电阻：线路单位长度电阻：线路单位长度电抗：线路单位长度电抗1.1.线路功率损耗线路功率损耗负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿612. 2. 变压器功率损耗变压器功率损耗（1 1）变压器有功功率损耗）变压器有功功率损耗铁耗铁耗 与外加电压有关，而与负荷大小无关，在数值上与外加电压有关，而与负荷大小无关，在

53、数值上近似等于空载损耗近似等于空载损耗FeP0P铜耗铜耗 与负荷电流（功率）的平方成正比，可根据短路与负荷电流（功率）的平方成正比，可根据短路损耗计算损耗计算CuPkCuPP2kCuFeTPPPPP20TPNSS/30：变压器的负荷率：变压器的负荷率0PPFe负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿62（2 2）变压器无功功率损耗）变压器无功功率损耗产生励磁电流的无功功率损耗产生励磁电流的无功功率损耗 与外加电压有关，而与负荷大小无关，可根据空与外加电压有关，而与负荷大小无关，可根据空载电流和额定容量进行计算载电流和额定容量进行计算0Q绕组电抗所产生的无功功率损耗绕组电抗所产生的无功功率损耗 与负

54、荷电流（功率）的平方成正比，可根据短路与负荷电流（功率）的平方成正比，可根据短路电压和额定容量计算电压和额定容量计算LQNkLSUQ2100%TQNSIQ100%00负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿63变压器的无功功率损耗为：变压器的无功功率损耗为：%)%(100 100%100%20200kNNkNLTUISSUSIQQQ（3 3）变压器功率损耗估算公式）变压器功率损耗估算公式303006. 0015. 0SQSPTT负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿64二、企业计算负荷的确定二、企业计算负荷的确定 企业计算负荷是选择企业电源进线及其一、二次企业计算负荷是选择企业电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是计算企业功率因数和企业年电设备的基本依据，也是计算企业功率因数和企业年电能需要量的基本依据。能需要量的基本依据。逐级计算法：从企业的用电端开始，逐级上推，直至逐级计算法：从企业的用电端开始，逐级上推，直至求出电源进线端的计算负荷为止。求出电源进线端的计算负荷为止。 负荷计算用供电系统负荷计算用供电系统 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿651.1.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷)1 (30)1 (30 QP按需要系数法确定企业的计算负荷按需要系数法确定企业的计算负荷 30dePKP按年产量估算企业的计算负荷按年产量估算企业的计算负荷（1）将