工厂电力负荷及其计算培训课件

1、2021-12-23第2章 工厂电力负荷及其计算n主要内容 n工厂电力负荷与负荷曲线n三相用电设备组计算负荷的确定n单相用电设备组计算负荷的确定n工厂计算负荷与年耗电量的计算n尖峰电流及其计算2021-12-23重点、重点、难点难点了解了解： 工厂电力负荷与负荷曲线相关概念工厂电力负荷与负荷曲线相关概念理解理解：n尖峰电流及其计算尖峰电流及其计算掌握掌握： 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定-需要系数法需要系数法 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n工厂计算负荷与年耗电量的计算工厂计算负荷与年耗电量的计算-逐级计算法逐级计算法重点：重点：n三相用电设

2、备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定n工厂计算负荷与年耗电量的计算工厂计算负荷与年耗电量的计算难点2021-12-232.1 工厂电力负荷与负荷曲线工厂电力负荷与负荷曲线n2.1.1负荷分级与可靠性要求负荷分级与可靠性要求 按GB50052-1995供配电系统设计规范规定,根据其对供电对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：n 一级负荷一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；将在政治、：中断供电将造成人身伤亡；将在政治、经济上造成重大损失。经济上造成重大损失。双独立电源供电双独立电源供电n一级负荷中特别重要的负荷，还须增设应急

3、电源。 常用的应急电源有：n1) 独立于正常电源的发电机组；2) 供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；3) 蓄电池；4) 干电池。n二级负荷二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成重大损失。：中断供电将在政治、经济上造成重大损失。两回路供电或专用电源供电两回路供电或专用电源供电（一根（一根架空线或两条电缆）架空线或两条电缆）n三级负荷三级负荷：不重要的一般负荷。：不重要的一般负荷。单电源单电源n电力负荷电力负荷( (电力负载电力负载):):用电设备和用户耗用的功率和电流大小。用电设备和用户耗用的功率和电流大小。( (或耗用电能的用电设备和用户或耗用电能的用电设备和用户) )。 2021-12

4、-232.1.2工厂常用的用电设备及工作制1.生产加工机械的拖动设备2电焊和电镀设备3电热设备4照明设备2021-12-23n连续运行工作制：连续运行工作制：n短时运行工作制：短时运行工作制：断续周期工作制：断续周期工作制：n是指工作时间较长，连续运行的用电设备。是指工作时间较长，连续运行的用电设备。12h12hn是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。半小时以下。工作制。半小时以下。n是指有规律性的时而工作、时而停歇，反复运行的是指有规律性的时而工作、时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。周期不超过用电设备的工作制。周期不超过1010分

5、，分，n如：通风机、压缩如：通风机、压缩机、各种电炉、机床、机、各种电炉、机床、照明等照明等n如吊车用电动如吊车用电动机、电焊用变压机、电焊用变压器等。器等。n如金属切削机床用如金属切削机床用的辅助机械（横梁升的辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装降、刀架快速移动装置等）、水闸用电机置等）、水闸用电机等。等。用电设备的工作制可分为：用电设备的工作制可分为：2021-12-23n周期性工作，运行时温度达不到允许温升，停止时周期性工作，运行时温度达不到允许温升，停止时降不到环境温度，但从长时看可达到允许温升降不到环境温度，但从长时看可达到允许温升n为表征其为表征其断续周期断续周期的特点，用整个工作周

6、期里的工的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率（作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率（FCFC）表示：表示：n 式中式中 工作时间；工作时间；n 停歇时间；停歇时间；n 整个周期时间，不应超过整个周期时间，不应超过10min.10min.%100 TttttFCWSWWwtstT2021-12-23生产加工机械的拖动设备是机械加工类工厂的主要用电设备，也是工厂电力负荷的主要组成部分，可分为机床设备机床设备和起重运输设备起重运输设备两种：机床设备机床设备:工厂金属切削和金属压力加工的主要设备，这些设备的动力，一般都由异步电动机供给，根据工件加工需要，有的机床上可能有

7、几台甚至十几台电动机，这些电动机一般都要求能长期连长期连续工作续工作，电动机的总功率可以从几百瓦到几十千瓦不等。2021-12-23n起重运输设备起重运输设备: :是工厂中起吊和搬运物料、运输客货的重要工具n空压机、通风机、水泵空压机、通风机、水泵等也是工厂常用的辅助设备，它们的动力都由异步电动机供给，工作方式属于长期连续工作方式，设备的容量可以从几千瓦到几十千瓦 ，单台设备的功率因数在0.8以上。 2021-12-23电焊设备电焊设备是车辆、锅炉、机床等制造厂的主要用电设备，在中小型机械类工厂中通常只作为辅助加工设备，负荷量不会太大。电焊电焊:包括1)利用电弧的高温进行焊接的电弧焊电弧焊;2

8、)利用电流通过金属连接处产生的电阻高温进行焊接的电阻焊电阻焊（接触焊）;3)利用电流通过熔化焊剂产生的热能进行焊接的电渣焊电渣焊等。2021-12-23n电焊机的工作特点是： n1.工作方式呈一定的周期性呈一定的周期性，工作时间和停歇时间相互交替。n2.功率较大，380V单台电焊机功率可达400kVA，三相电焊机功率最大的可达1 000kVA以上。n3.功率因数很低，电弧焊机的功率因数为0.30.35，电阻焊机的功率因数为0.40.85。n4.一般电焊机的配置不稳定，经常移动。2021-12-23电镀设备n电镀电镀的作用是防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。另外，塑料

9、、陶瓷等非金属零件表面，经过适当处理形成导电层后，也可以进行电镀。n电镀设备的工作特点是：n1.工作方式是长期连续工作的长期连续工作的。n2.供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。n3.容量较大，功率从几十千瓦到几百千瓦，功率因数较低，为0.40.62。2021-12-23电热设备按其加热原理和工作特点可分为：电阻加热炉电弧炉感应炉其他加热设备用于各种零件的热处理；用于矿石熔炼、金属熔炼；用于熔炼和金属材料热处理；包括红外线加热设备、微波加热设备和等离子加热设备等。中小型机械类工厂的电热设备一般较简单。n电热设备的工作特点是：n1.工作方式为长期连续工作方式长期连续工作方式。n2.电力装置一般

10、属二级或三级负荷。n3.功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。 2021-12-23照明设备电气照明电气照明:是工厂供电的重要组成部分，合理的照明设计和照明设备的选用是工作场所得到良好的照明环境的保证。常用的照明灯具有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。2021-12-23n照明设备的工作特点：n1.工作方式属长期连续工作方式长期连续工作方式。n2.除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其他类型的灯具功率因数均较低。n3.照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。n4.照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。 2021-12-23工厂用电负荷的分类20

11、21-12-232.1.3 负荷曲线的基本概念负荷曲线的基本概念n负荷曲线负荷曲线 电力负荷随时间变化的曲线。反映用电过程用电电力负荷随时间变化的曲线。反映用电过程用电高峰和低谷。高峰和低谷。负荷曲线分类：按负荷对象分，有工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线；按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线；按负荷 变动的时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线；按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲线， 2021-12-23日负荷曲线日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线n负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。n一、日负荷曲线：日负荷曲线：负荷在一昼夜间（0-24h）变化

12、情况。 n制作：n（1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线形负荷曲线线。n（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。阶梯形负荷曲线。2021-12-23图2-1 日有功负荷曲线a) 依点连成的负荷曲线 b) 依点绘成梯形的负荷曲线2021-12-23 二、持续负荷曲线二、持续负荷曲线n 年负荷曲线年负荷曲线两种:年运行负荷曲线n 年持续负荷曲线。n年运行负荷曲线：年运行负荷曲线：可根据全年日负荷曲线

13、间接制成。n n年持续负荷曲线：年持续负荷曲线：其绘制，要借助一年中有代表性借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。2021-12-23年持续年持续负荷曲线负荷曲线 绘制方法如图2-2所示。图2-2是南方某厂的年负荷曲线，图中P2在年负荷曲线上所占的时间计算为 T2=200t2+165t2，。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。北方：冬季200天，夏季165天南方：夏季200天，冬季165天 图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲线 （c）年负荷持续时间曲线2021-12-23n是按全年每日的最

14、大负荷（通常取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的.三. 年每日最大负荷曲线日期（日/月）Pmax1/131/12 同行业、同规模的企业，负荷曲线相似，可从已建好的企业了解其最大负荷、用电量等参数。可以从中获得一些对设计和运行有用的资料。因此负荷曲线对于从事工厂供电设计和运行的人员来说，都是很必要的。2021-12-232.1.4 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量与负荷曲线和负荷计算有关的物理量n1）年最大负荷年最大负荷(半小时最大负荷半小时最大负荷P30) 年负荷曲线中最大负荷。即全年中负荷最大的工年负荷曲线中最大负荷。即全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的作班内消耗电能最大的30分钟的平均

15、功率分钟的平均功率Pmax 年最大负荷持续运行年最大负荷持续运行Tmax所消耗的电能，恰等于全所消耗的电能，恰等于全年实际消耗电年实际消耗电能。 Tmax称为年最大负荷利用小时。最大负荷利用小时。图2-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时maxmaxaWTPnWa 为年实际消耗的电能量。n Tmax 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与工厂的生产班制有明显的关系2021-12-23n2）平均负荷平均负荷 电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率。内平均消耗的功率。n年平均负荷Pav,如图2-4所示，阴影部n分表示全年实际消耗的电能Wa，则：n3）负荷系数负荷系数

16、年平均负荷与年最大负荷的比值。年平均负荷与年最大负荷的比值。tavWPtmaxPPKavL 图2-4 年平均负荷 2021-12-23（2）负荷系数负荷系数 KLKL 负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负荷系数功负荷系数K KaLaL和无功负荷系数和无功负荷系数K KrLrL，即即有时也用有时也用表示有功负荷系数，用表示有功负荷系数，用表示无功负荷表示无功负荷系数。一般工厂系数。一般工厂=0.70.75=0.70.75，=0.760.82 =0.760.82 注意：对单个用电设备或用电设备组，有：注意：对单个用电设备或用电设备组，有： LNPKP

17、2021-12-232.2计算负荷的确定 要保证供电系统安全可靠的工作，实要保证供电系统安全可靠的工作，实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。用期间内长期工作的允许温升。2021-12-23负荷计算目的 求计算负荷的这项工作称为负荷计算。求计算负荷的这项工作称为负荷计算。n负荷计算的内容负荷计算的内容n求计算负荷求计算负荷-选择变压器、开关电器等选择变压器、开关电器等n求尖峰电流求尖峰电流-校验电压波动和选择保护电器校验电压波动和选择保护电器n求一、二

18、级负荷求一、二级负荷-确定备用电源或应急电源确定备用电源或应急电源n求季节性负荷求季节性负荷-确定变压器台数和经济运行方式确定变压器台数和经济运行方式n计算目的计算目的: 为了正确的选择线路的导线截面、变压器的容量、开关为了正确的选择线路的导线截面、变压器的容量、开关电器、互感器等设备的额定参数。继电保护装置整定，运电器、互感器等设备的额定参数。继电保护装置整定，运行方式的确定。行方式的确定。 2021-12-23负荷计算目的：主要是确定确定“计算负荷计算负荷”，常用方法：1、单位产品耗电法2、利用系数法3、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附加功率，计算结果往

19、往偏大，一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。4、需要系数法-重点掌握。需要系数法比较简便，使用广泛。因该系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，故适用于变配电所的负荷计算。2021-12-23n计算负荷计算负荷 根据发热条件确定导体或设备的假想的根据发热条件确定导体或设备的假想的负荷称为计算负荷。（即持续负荷称为计算负荷。（即持续3030分钟的负荷，可分钟的负荷，可使导体达到稳定温升）使导体达到稳定温升） “计算负荷计算负荷”通常用通常用P P3030、Q Q3030、S S3030、I I3030分别表分别表示负荷的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负示负荷的有功计算负荷、无功计算负

20、荷、视在计算负荷和计算电流。荷和计算电流。 2021-12-23单位产品耗电法n1）已知单位产品耗电a（可查手册），又知道工厂年产量A。则可估算工厂年耗电量。n2）利用系数法 利用系数 附加系数aAPPPC 30max nNiavXPPK1avcadpPK NNiXadavadPKKPKP130例如：汽车厂每生产一辆汽车例如：汽车厂每生产一辆汽车耗电量为耗电量为0.5kw0.5kw，年产，年产1010万辆，万辆，该厂年最大负荷为该厂年最大负荷为50000kw50000kw2021-12-232.2.1 需要系数法需要系数法n一、需要系数一、需要系数 是计算负荷与设备总的额定负荷比值。是计算负荷

21、与设备总的额定负荷比值。n为什么计算负荷不能用额定负荷，而要考虑需要为什么计算负荷不能用额定负荷，而要考虑需要系数呢？系数呢？ 所有设备，工作方式不同，设备发热不同，所所有设备，工作方式不同，设备发热不同，所有设备不一定同时工作，不都满负荷，设备有损有设备不一定同时工作，不都满负荷，设备有损耗耗-效率，线路有损耗，因此，其消耗的功率效率，线路有损耗，因此，其消耗的功率不是额定值。不是额定值。niiNniiNdPPPPK1.301.max niiNdPKP1.max2021-12-23需要系数需要系数n需要系数的物理意义n需要系数考虑了以下的主要因素：需要系数考虑了以下的主要因素： 式中式中 同

22、时使用系数，为在最大负荷工作班同时使用系数，为在最大负荷工作班工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备容量之比；容量之比； 负荷系数，表示工作着的用电设备实际负荷系数，表示工作着的用电设备实际所需功率与全部用电设备投入容量之比；所需功率与全部用电设备投入容量之比； 线路效率线路效率； 用电设备在实际运行时的效率用电设备在实际运行时的效率。n考虑上述影响用一综合系数来表示。查手册附表考虑上述影响用一综合系数来表示。查手册附表1wleLdKKK KLKwle2021-12-23二、设备容量的确定二、设备容量的确定n连续运行工作制连续运行工作制 n短时

23、运行工作制短时运行工作制n断续周期工作制断续周期工作制n在参与负荷计算时，从发热的观点看，需将铭牌功在参与负荷计算时，从发热的观点看，需将铭牌功率按上式换算统一规定的负荷持续率率按上式换算统一规定的负荷持续率 下的功率：下的功率： n对于起重机对于起重机 换算到换算到 =25%n对于电焊机对于电焊机 换算到换算到 =100%n式中式中 名牌负荷持续率；名牌负荷持续率；n 换算前铭牌额定功率，单位为换算前铭牌额定功率，单位为KW。NePP NePP SNNePP NNPSSS2021-12-232.2.2 三相计算负荷的确定n单台设备n成组n多组 kvaQPSSktgPQQkwPKPPCCCCC

24、NdC22303030var kvaQPSSktgPQQkwPKPPCCCCCniNidC223030130var NniiqniipUSIkvaQPSkQKQkwPKP3var3030230230301303013030 查附表1PQS2021-12-23的取值pKqKn对车间干线取n对低压母线n由用电设备组计算负荷直接相加来计算由用电设备组计算负荷直接相加来计算n由车间干线计算负荷直接相加来计算由车间干线计算负荷直接相加来计算97. 09 . 095. 085. 0 qpKK95. 085. 090. 080. 0 qpKK97. 093. 095. 090. 0 qpKK2021-12-

25、23例题n某机修车间某机修车间380V线路，接有金属冷加工机床用电动机线路，接有金属冷加工机床用电动机7.5KW1台，台，5KW电动机电动机2台，台，3.5KW电动机电动机7台；通风机台；通风机7.5KW2台，台，5KW电动机电动机7台；非连锁的运输机械台；非连锁的运输机械5KW电动电动机机2台，台，3.5KW电动机电动机4台，求各用电设备组和低压干线上台，求各用电设备组和低压干线上总计算负荷。总计算负荷。n解解(1)查表可得查表可得 冷加工机床冷加工机床 Kd=0.16 cos =0.5 tg =1.73 通风机通风机 Kd=0.75 cos =0.8 tg =0.75 运输机械运输机械 K

26、d=0.6 cos = 0.75 tg =0.88 (2)计算负荷计算负荷2021-12-23n冷加工机床冷加工机床n通风机通风机n运输机械运输机械 var6256.1173. 172. 672. 675 . 3255 . 716. 03030130ktgPQkWPKPniNid var125.2875. 05 .375 .377525 . 775. 03030130ktgPQkWPKPniNid var672.1288. 04 .144 .1445 . 3256 . 03030130ktgPQkWPKPniNid 2021-12-23n(3)低压干线 AUSIkvaQPSkQKQkwPKPN

27、niiqniip58.11438. 03412.753412.75849.50689.55var849.50672.12125.286256.1197. 0689.554 .145 .3772. 695. 0303022230230301303013030 2021-12-23解 : (1) 冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73 Pc1= Kd1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pc2= Kd2Pe2=0.82.4=1.92kW Qc2=Pc

28、2tg2=1.920.75=1.44kvar例2-3 一机修车间的一机修车间的380V380V线路上，接有金属切削机床电动线路上，接有金属切削机床电动机机2020台共台共50kW50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW27.5kW2台，台，4kW24kW2台，台，2.2kW82.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW21.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1 1台台2kW2kW。试求计。试求计算负荷（设同时系数算负荷（设同时系数K Kpp、K Kqq均为均为0.90.9）。）。2021-12-23(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pc3=Pe3=2kW

29、Qc3=0 (4)车间计算负荷：2021-12-23n由负荷曲线由负荷曲线max11,1NavXNixNNixxPPPKPcPbPcPbcPx， 为二项式系数 可查手册或附录表， 台容量最大的电机容量之和平均负荷大容量电机起动产生的冲击负荷2.2.3 二项式法 2021-12-23(1)单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷 式中，式中，b b、c c为二项式系数；为二项式系数；P Pee是该组用电设备组的设备总容量；是该组用电设备组的设备总容量；P Px x为为x x台最大设备的总容量台最大设备的总容量; ;当用电设备组的设备总台数当用电设备组的设备总台数n n2x2x时，则最大容量设

30、备台数时，则最大容量设备台数取取x=n/2x=n/2，且按，且按“四舍五入四舍五入”法取整，当只有一台设备时，法取整，当只有一台设备时，可认为可认为P Pc c=P=Pe e；tgtg为设备功率因数角的正切值。为设备功率因数角的正切值。2021-12-23(2)(2)多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷 式中，（式中，（bPbPee）i i为各为各用电设备组的平均功率用电设备组的平均功率P Pee是各用电设备组的设备总容量；是各用电设备组的设备总容量；cPcPx x为每组用电设备组中为每组用电设备组中x x台容量较大的设备的附加负荷；台容量较大的设备的附加负荷；（cPcPx x）max

31、max为为附加负荷最大的一组设备的附加负荷附加负荷最大的一组设备的附加负荷； tgtgmaxmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。2021-12-23解: 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx （）金属切削机床电动机组 查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则 (bPe)1=0.1450=7kW (cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW n例例2-3 2-3 试用二项式法来确定试用二项式法来确定一机修车间的一机修车间的380V380V线路上，线路上，n接有

32、金属切削机床电动机接有金属切削机床电动机2020台共台共50kW50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有n7.5kW27.5kW2台，台，4kW24kW2台，台，2.2kW82.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW21.2kW2台；电阻台；电阻n炉炉1 1台台2kW2kW。试求计算负荷。试求计算负荷. .2021-12-23（）通风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取x2=n/2=1，则 (bPe)2=0.652.4=1.56kW (cPx)2=0.251.2=0.3kW（） 电阻炉 (bPe)3=2kW (

33、cPx)3=0显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为 ：Pc=（bPe）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW2021-12-23比较例2-2和例2-3的计算结果可知，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。 可见二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。Qc=（bPetg）i+（cPx） tg1 =(71.73+1.560.75+0)+10.081.73=30.72kvar2021-12-232.3 单相设备计算负荷的确定n企业也有单相负荷，如电焊机、电热器、电企业也有单相负荷，如电焊机、电热器、电炉、电灯等。炉

34、、电灯等。n.1单相设备计算负荷的确定方法单相设备计算负荷的确定方法n当单相设备总容量当单相设备总容量小于小于三相总负荷三相总负荷15%15%时，时，单相负荷就看成三相负荷，直接加；单相负荷就看成三相负荷，直接加；n当单相设备总容量当单相设备总容量大于大于三相总负荷三相总负荷15%15%，则，则应将单相设备容量换算成三相容量，再与应将单相设备容量换算成三相容量，再与三相负荷相加；三相负荷相加；2021-12-232.3.2单相负荷换算成三相负荷单相负荷换算成三相负荷n有三种情况n1)单相设备接相电压单相设备接相电压n2)单相设备接线电压单相设备接线电压n只有一台单相设备只有一台

35、单相设备n三相都有单相设备当三相都有单相设备当 n当当 时时n 当当 时时n3)单相设备有接相电压，有接线电压单相设备有接相电压，有接线电压max.303PP abPP330 bcabPPP 5 . 130abPP330 cabcabPPP abbcPP15. 0 abbcPP15. 0 也可近似为三倍最大相负荷也可近似为三倍最大相负荷2021-12-23单相设备有接相电压，有接线电压单相设备有接相电压，有接线电压n步骤：步骤：n（1） 线线相折算。相折算。n（2）各相相加。）各相相加。n（3）最大相乘以）最大相乘以3。n线线相折算公式相折算公式有功功率有功功率 无功功率无功功率CACCABC

36、CBCCBCBBCABBABBCAACAABAABAPpPpPPpPpPPpPpP CACCABCCBCCBCBBCABBABBCAACAABAABAQqQqQQqQqQQqQqQ PABPAPBA相B相A相B相功率换算系数2021-12-23相间负荷换算为相负荷的功率换算系数相间负荷换算为相负荷的功率换算系数2021-12-23例题n如图示220/380V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，另有380V单相对焊机4台，其中2台14KW（e=60%）接于AB相，1台20KW （e=60%）接于BC相，1台30KW （e=

37、60%）接于CA相，试求线路的计算负荷。图2-7 例2-5的电路2021-12-23分析：有接相电压，有接线电压，因此应先将线折算为相，各有接相电压，有接线电压，因此应先将线折算为相，各相相加，最大相乘相相加，最大相乘3解解1）电热箱各相计算负荷）电热箱各相计算负荷 查附表查附表1各相计算负荷各相计算负荷0,142017 . 00,213017 . 00,141027 . 00tan, 1cos, 7 . 0)1(.30)1(.30)1(.30)1(.30)1(.30)1(.30 CCBBAAdQKWPQKWPQKWPK2021-12-232）对焊机的各相计算负荷）对焊机的各相计算负荷由于对焊

38、机是短时重复工作制，应将对焊机的容量由于对焊机是短时重复工作制，应将对焊机的容量换算到换算到100%负载持续率。负载持续率。所以，所以，查需要系数查需要系数KWPCA23306 . 0 8 . 022. 02 . 08 . 07 . 0cos02. 1tan, 7 . 0cos,35. 0 ACACBCBABCCABBCAABACACBCBABCCABBCAABdqqqqqqppppppK时，n查表2-32021-12-23 KWPKWPKWPCBA84. 7)202 . 0238 . 0(35. 056. 7)1422 . 0208 . 0(35. 045. 9)232 . 01428 .

39、0(35. 0)2(.302.302.30 n有功计算负荷有功计算负荷n无功计算负荷无功计算负荷KWQKWQKWQCBA39. 7)208 . 02322. 0(35. 038. 9)1428 . 02022. 0(35. 061. 8)238 . 014222. 0(35. 0)2(.30)2(.30)2(.30 2021-12-23n3）各相总计算负荷）各相总计算负荷var39. 7var36. 9var61. 88 .216 .285 .23)2(.30)1(.30.30)2(.30)1(.30.30)2(.30)1(.30.30)2(.30)1(.30.30)2(.30)1(.30.3

40、0)2(.30)1(.30.30KQQQKQQQKQQQKWPPPKWPPPKWPPPCCCBBBAAACCCBBBAAA n最大相2021-12-23n4）总的等效三相负荷）总的等效三相负荷AUSIkVAQPSkQQkWPPNBB13733 .90var1 .2838. 9338 .856 .2833303023023030.3030.3030 2021-12-232.4 工厂计算负荷及年耗电量计算2.4.1 工厂供电系统的功率损耗工厂供电系统的功率损耗 线路损耗线路损耗(补充补充)有功损耗有功损耗 RWL线路电阻线路电阻无功损耗无功损耗 XWL线路阻抗线路阻抗 WLNWLNW

41、LNWLWLRUPRUQPRUSRIP2223022302302230230cos333 WLNWLNWLNWLWLXUQXUQPXUSXIQ2223022302302230230sin333 2021-12- 变压器的损耗变压器的损耗(补充补充)有功损耗有功损耗 无功损耗无功损耗2300 NKTSSQQQ2300 NKTSSPPP变压器技术参数见附录表5 , P370NSIQ100%00 NKKSUQ100% 变压器功率损耗近似计算30300.010.05TTPSQS2021-12-工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定n(一一) 按需要系数法确定工厂计算负

42、荷按需要系数法确定工厂计算负荷n 将全厂用电设备的总容量Pe（不计备用设备容量）乘上一个需要系数Kd，即得全厂的有功计算负荷，即 全厂的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流，可分别按式(2-11)、式(2-12)和式(2-13)计算。n(二二) 按年产量估算工厂计算负荷按年产量估算工厂计算负荷n 将工厂年产量A乘上单位产品耗电量 ，就可得到工厂全年耗电量n在求得工厂的年耗电量W后，除以工厂的年最大负荷利用小时Tmax，就可求出工厂的有功计算负荷n 其他计算负荷Q30 、S30 和I30 的计算，与上述需要系数法相同。aWAa30dePK P30maxaWPT2021-12-23 (三三) 按逐

43、级计算法确定工厂计算负荷按逐级计算法确定工厂计算负荷nP305应为其所有出线上的计算负荷P306等之和，再乘上同时系数K 。nP304要考虑线路WL2的损耗，因此P304=P305+PWL2nP303由P304等几条干线上计算负荷之和乘以一个同时系数K而得。nP302还要考虑变压器的损耗，因此P302=P303+PT+PWL1。nP301由P302等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数K而得。n对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路一般不长，其功率损耗可略去不计。2021-12-232.4.2 无功功率补偿 功率因数功率因数 提高功率因数意义提高功率因数意义

44、n可减小功率损耗可减小功率损耗n可减小电压损耗可减小电压损耗n可提高电力系统的供电能力可提高电力系统的供电能力n降低成本降低成本n供电营业规则供电营业规则规定：规定：COS大于等于大于等于0.9 奖，低于此值奖，低于此值罚。罚。SPIUPN 3cosPSQ2021-12-工厂的功率因数功率因数是供用电系统的一项重要的技术经济指标，它反映了供用电系统中无功功率消耗量在系统总容量中所占的比重，反映了供用电系统的供电能力。分类：概念：瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时的功率因数自然功率因数总的功率因数2021-12-23工厂的功率因数计算UIP3cos2q2ppcosWWW3030

45、cosSP1)瞬时功率因数瞬时功率因数运行中的工厂供用电系统在某一时刻的运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功功 率因数值率因数值2)平均功率因数平均功率因数某一规定时间段某一规定时间段内功率因数的平均值内功率因数的平均值3)最大负荷时的功率因数配电系统运行最大负荷时的功率因数配电系统运行在年最大负荷时的功率因数在年最大负荷时的功率因数 我国供电企业每月向用户计取电费，就规定我国供电企业每月向用户计取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高电费要按月平均功率因数的高低进行调整。低进行调整。如果平均功率因数高于规定值，可减收电费；而低于规定值，则要加收电费，以鼓励用户积极设法提高功率因数，降低电能损

46、耗。 供电营业规则规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：数应达到下列规定：100kVA100kVA及以上高压供电的用户功率因数为及以上高压供电的用户功率因数为0.900.90以上。其他电力用以上。其他电力用户和大、中型电力企业，功率因数为户和大、中型电力企业，功率因数为0.850.85以上。以上。”并规定，凡功率因数未达到上述规并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即为最大负荷时

47、功率因数。为最大负荷时功率因数。2021-12-23无功功率补偿无功功率补偿工厂中的用电设备多为感性负载，在运行过程中，除了消耗有功功率外，还需要大量的无功功率在电源至负荷之间交换，导致功率因数降低，给工厂供配电系统造成不利影响。4)自然功率因数自然功率因数用电设备或工厂在没有安装人工补偿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置时的功率因数5)总的功率因数总的功率因数用电设备或工厂设置了人工补偿后用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数的功率因数2021-12- 提高功率因数的方法提高功率因数的方法1、提高负荷的自然功率因数：、提高负荷的自然功率因数： 1）正确的

48、选择、合理的使用电动机和变压器。 尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。 2）更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的设备采用同步电动机，使其工作在过激状态。2、人工补偿提高功率因数、人工补偿提高功率因数 当当COS0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。广泛采用并联电容器进行补偿。 2021-12-电容器的选择电容器的选择n电容器无功容量的计算电容器无功容量的计算 图图n电容器（柜）台数的确定电容器（柜）台数的确定n需电容器台数：需电容器台数： n每相所需电容器台数：每相所需电容器台数： 取其相等或稍大的偶

49、数，因为变电所采取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。用单母线分段式结线。QC2NCWnccUUqQN3Nn 图2-9 功率因数提高与无功功率、视在功率变化的关系303030(tantan)CQQQP(2-42)或 (2-43)30CCQq P 2021-12-23补偿容量和补偿后计算负荷的计算补偿容量的计算)tantan2130C （PQ补偿后计算负荷的计算总的无功计算负荷 C3030QQQ补偿后的视在计算负荷 2C3023023023030)(QQPQPS总的有功计算负荷P30不变2021-12-23n 在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧在变电所低压侧装设了无

50、功补偿装置以后，由于低压侧总的视在负荷减小，从而可使变电所主变压器容量选得小总的视在负荷减小，从而可使变电所主变压器容量选得小一些，一是可一些，一是可降低变电所的初投资降低变电所的初投资，n二是可二是可减少工厂的电费开支减少工厂的电费开支.n因为我国供电企业对工业用户是实行的因为我国供电企业对工业用户是实行的“两部电费制两部电费制”：n一是一是基本电费基本电费:按所装设的主变压器容量来计费按所装设的主变压器容量来计费，规定每月规定每月按按kVA容量大小交纳电费容量大小交纳电费，容量越大，交纳的电费也越多，容量越大，交纳的电费也越多，容量减小了，交纳的电费就减少了。容量减小了，交纳的电费就减少了

51、。n二是二是电能电费电能电费，按每月实际耗用的电能按每月实际耗用的电能kWh来计算电费来计算电费，并且并且要根据月平均功率因数的高低乘一个调整系数。要根据月平均功率因数的高低乘一个调整系数。凡月凡月平均功率因数高于规定值的，可减交一定百分率的电费。平均功率因数高于规定值的，可减交一定百分率的电费。由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本身也是有一定经济实惠的处，而且对工厂本身也是有一定经济实惠的2021-12-23并联电容器的补偿方式n单独就地补偿方式：单独就地补偿方式： 优点：补偿范围大，补偿效果最好优点：补偿范围大

52、，补偿效果最好 缺点：投资大，利用率低。适用经常运转而容量大的感性用缺点：投资大，利用率低。适用经常运转而容量大的感性用电设备。电设备。n低压分组补偿方式：低压分组补偿方式： 优点：补偿范围较大，补偿效果较好优点：补偿范围较大，补偿效果较好 适用：车间变电所。工厂广泛采用。适用：车间变电所。工厂广泛采用。n高压集中补偿方式：高压集中补偿方式： 优点：初期投资少，便于集中管理，利用率高。优点：初期投资少，便于集中管理，利用率高。 缺点：补偿效果差缺点：补偿效果差适用对象：适用对象：610kV 大中型工厂采用补偿方式大中型工厂采用补偿方式2021-12-23n并联电容器的型号并联电容器的型号n并联

53、电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意义如下：义如下：n n RR内有熔丝；内有熔丝；THTH湿热型湿热型n WW户外型；无标记户外型；无标记户内型户内型n 相数：相数：11单相；单相；33三相三相n 标称容量（标称容量（kvarkvar）n 额定电压（额定电压（kVkV） n 固体介质：固体介质：FF纸薄膜复合；纸薄膜复合；MM全聚丙烯薄膜；全聚丙烯薄膜；无标记无标记全电容纸全电容纸n 液体介质：液体介质：YY矿物油；矿物油；n W W十二烷基苯；十二烷基苯；GG苯甲基硅油；苯甲基硅油；FF二芳基乙烷；二芳基乙烷；

54、BB异丙基联苯异丙基联苯n电容器类别：电容器类别：BB并联电容器并联电容器n例如：例如：BW0.4-12-1BW0.4-12-1型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为额定电压为0.40.4kVkV、容量为容量为1212kvarkvar。2021-12-23电容器的联接方式三角形接法：三角形接法： 优点：1）经济 2）断线仍有补偿，只是减少 缺点：击穿时造成两相短路，易引起电容器爆炸。星形接法：星形接法： 优点：击穿时，电流较小，较安全。 缺点：经济性差 断线后没有补偿10kv设计规范：高压电容器宜接成中点不接地星形，容量较设计规范：高

55、压电容器宜接成中点不接地星形，容量较小时（小时（450kvar）接三角形）接三角形 低压电容器接三角形。低压电容器接三角形。CYCCYCQQUCCUQCUQ3333,3222 2021-12-23电容器运行维护n 变配电所停电，应切除电容器，以免来电时，母线电压过高；n 高压电容器放电时间不小于5min，低压放电不小于1min。残压50V以下 。n 电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。n 检修时，切除电容器后应用短接导线使其放电；n 1000V以上的电容器应采用电压互感器放电。 2021-12-23例2-6 有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变

56、电所低压侧的视在功率Sc1为800kVA，无功计算负荷Qc1为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？解 （1）补偿前低压侧的有功计算负荷 2021-12-23低压侧的功率因数 cos1=590.25/800=0.74 变压器的功率损耗（设选低损耗变压器） PT=0.015Sc=0.015800=12kW QT=0.06Sc=0.06800=48kvar 变电所高压侧总的计算负荷为 Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kW Qc2=Qc1+Q T=540+48

57、=588kvar 2021-12-23变电所高压侧的功率因数为 cos=602.25/841.7=0.716(2)确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92，来计算需补偿的容量 Qcc=Pc1（tg1tg2） =590.25（tgarccos0.74tgarccos0.92） =285.03kvar查附录表2选BW0.4141型电容器，需要的个数为 n=285.03/14=21个实际补偿容量为Qcc =2114=294kvar2021-12-23(3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷 此时变压器的功率损耗 变电所高压

58、侧总的计算负荷 2021-12-23S=841.7663.84=177.86kVA 变电所高压侧的功率因数 符合要求。如果结果小于0.9，则需重新计算，同时把一开始的设定值0.92取大一点，到cos的值满足要求为止。 通过上述计算可得：需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了177.86kVA。补偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA，补偿后选800kVA即满足要求。2021-12-232.4.3工厂年电能消耗量计算n年有功电能消耗量n年无功电能消耗量年平均有功负荷系数 max30.TPWaP年平均无功负荷系数 max30.TQW

59、aq2021-12-23举例n某煤矿企业主要设备布置如图所示，负荷大小及电压见负荷统计表。要求设计变电所，向所有设备供电。压风机房10kv,250kw,380v,70kw副提升机10kv,550kw，380v,30kw主提升机10kv,800kw，380v,80kw下井10kv1500kw锅炉房380v,70kw办公楼380v,10kw机修厂380v,175kw矸石山380v,60kw通风机10kv，580kw生产系统380v，270kw总降压变电所中压线路 低压线路电源高压线路2021-12-23建立负荷统计表-逐级计算n由设备布置和电压可画出供电图n负荷统计表主井提升副井提升通风机压风机下

60、井机修厂10kv35/10kv10/0.4kv10/0.4kv2021-12-23n收集资料时将统计的负荷列表n查需要系数表n用需要系数法计算2021-12-23n无功功率补偿无功功率补偿电容器台数电容器台数n线路损耗线路损耗 若电源为若电源为95mm2的架空线的架空线n全厂总计算负荷全厂总计算负荷nP=3285.3kw Q=2087.1kvar S=3892.2kva台取18, 2 .175 .1010408 .6232 N kwRUSRIPWLNWLWL419. 9105 . 2303. 03539 .390233333222230230 var2587.105 . 233. 03539