发电厂课程设计一负荷计算与无功功率补偿ppt课件

1、负荷计算与无功功率补偿负荷计算与无功功率补偿 第一节第一节 概概 述述一、计算负荷的概念一、计算负荷的概念 计算负荷是根据知的用电设备容量按一定统计方法确定的，计算负荷是根据知的用电设备容量按一定统计方法确定的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元件的根据。件的根据。 二、负荷曲线二、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。042200400148610 12181620 22 24800600P/kWt/h一班制工厂日一班制工厂日有功负荷曲线有功负荷曲线 绘制负荷曲

2、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。 求确定计算负求确定计算负荷的有关系数，普荷的有关系数，普通是根据用电设备通是根据用电设备组最大负荷任务班组最大负荷任务班的负荷曲线。的负荷曲线。 续上页续上页 从发热等效的观念来看，计算负荷实践上与年最大负荷从发热等效的观念来看，计算负荷实践上与年最大负荷是根本相当的。所以计算负荷也可以以为就是年最大负荷，是根本相当的。所以计算负荷也可以以为就是年最大负荷，即即Pc=PmPc=PmP30P30。 年负荷曲线年负荷曲线 P/kW876080006000400020000t/h200400600800Pm 年最大负荷年最大负荷PmPm全

3、年中有代表性的最大负荷班的半小全年中有代表性的最大负荷班的半小时最大负荷。时最大负荷。三、确定计算负荷的系数三、确定计算负荷的系数 1. 需求系数需求系数Kd需求系数定义为：需求系数定义为：mdePKP设备容量设备容量 Kd Kd值的相关要素：用电设备组中设备的负荷率；值的相关要素：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； 设备的同时利用系数；设备的同时利用系数； 电源线路的效率。电源线路的效率。 Kd Kd值只能靠丈量统计确定。值只能靠丈量统计确定。 利用系数定义为：利用系数定义为： 2. 利用系数利用系数Ku avuePKPKu可查附录表5Pe0.38kVMMMPm 续

4、上页续上页3. 附加系数附加系数KamaavPKPKa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neqneq为：为： 2e.i2e.ieqeqPPnn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Ku和等效台数和等效台数neq查附录表查附录表6，可得到附加系，可得到附加系数数Ka值。值。 2e.ieq2e.iPnP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Tm

5、ax是假设电力负荷按年最大负是假设电力负荷按年最大负荷荷Pm继续运转时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电继续运转时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实践耗用的电能一样。力负荷全年实践耗用的电能一样。amaxmWTP4. 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数08760年负荷曲线PmPt/hTmax第二节三相用电设备组计算负荷第二节三相用电设备组计算负荷 确实定确实定 一、单位容量法一、单位容量法 在进展供电工程方案设计阶段，可采用单位容量法确定计在进展供电工程方案设计阶段，可采用单位容量法确定计算负荷。算负荷。 二、需求系数法二、需求系数法 1. 1. 单位产品耗电量法单位

6、产品耗电量法 2. 2. 单位面积负荷密度法单位面积负荷密度法一一组用电设备的计算负荷一一组用电设备的计算负荷 按需求系数法确定三相用电设备组计算负荷的根本公式为按需求系数法确定三相用电设备组计算负荷的根本公式为 cctanPQcmdePPK PcccosPSccN3SIU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 A 例例2-12-1 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知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V380V的的三相电动机三相电动机22kW

7、222kW2台，台，7.5kW67.5kW6台，台，4kW124kW12台，台，1.5kW61.5kW6台。试用台。试用需求系数法确定其计算负荷需求系数法确定其计算负荷PcPc、QcQc、ScSc和和IcIc。 查附录表查附录表1“小批消费的金属冷加工机床电动机项得小批消费的金属冷加工机床电动机项得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得。因此可得 Pe 22 kW27.5 kW64kW121.5kW6N.iPPc=KdPe0.2146kW=29.2kW cctan=29.2kW 1.73=50.52kvarQPcc29.2kW58.4kVAcos0.5PSccN58.4 kVA8

8、8.73A330.38kVSIU=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，可结合详细情况对其有功和无结合详细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KK。续上页续上页cpc.iPKPcqc.iQKQ22cccSPQccN3SIU留意：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留意：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KK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0.38kVPc , QcSc , IcPc

9、1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci , Qci 例例2 2 某某380V380V线路上，接有水泵电动机线路上，接有水泵电动机15kW15kW以下以下3030台共台共205kW205kW，另有通风机，另有通风机2525台共台共45kW45kW，电焊机，电焊机3 3台共台共10.5kW10.5kW=65%=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。 例例2-22-2 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=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，

10、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=27kvarPc1= Kd1Pe10.8205kW=164kW续上页续上页 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=192.81kW Qc0.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷取总计算负荷取KpKp0. 95

11、0. 95， Kq Kq0. 97 0. 97 为为 Sc= =246.26kVAIc=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A 22192.81153.203Q c3=2.96kW2.68=7.94kvar65%100% 在在100%下的设备容量：下的设备容量： Pe=10.5 =8.46kW。第三节第三节 变配电所所址选择变配电所所址选择 2(/)kW mm一、选择的普通原那么一、选择的普通原那么 接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备运输方便等。设备运输方便等。 二、负荷中心确实定二、负荷中心确实定- -利用负荷圆利用负荷圆 在工厂总

12、平面图上，按适当的比例在工厂总平面图上，按适当的比例K K作出各车间的负荷圆。其圆心普通选在车间的中作出各车间的负荷圆。其圆心普通选在车间的中央，圆半径为央，圆半径为 30PrK111222333( ,),(,),(,)P x yP xyP xy( , )P x y二利用负荷功率法二利用负荷功率法 在工厂总平面图的下边和左侧，任作不断角在工厂总平面图的下边和左侧，任作不断角坐标的坐标的x x轴和轴和y y轴，测出各车间负荷点的坐标位置，轴，测出各车间负荷点的坐标位置，例如例如 等，工等，工厂的负荷中心设在厂的负荷中心设在仿照计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：仿照计算重心的力矩方程，可得负

13、荷中心的坐标： 1 12233123112233123()()iiiiiiPxP xPxPxxPPPPPyP yP yPyyPPPP第四节第四节 无功功率补偿无功功率补偿 一、功率因数定义一、功率因数定义 1瞬时功率因数瞬时功率因数 监测负荷用。监测负荷用。 cos3PPSUI 2平均功率因数平均功率因数 调整电费用。调整电费用。 pav22pqcosWWW 3最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 确定需求无功补偿容量用。确定需求无功补偿容量用。 cccosPSSCSCPCQCQC二、无功补偿容量确实定二、无功补偿容量确实定 QN.C=Qc QN.C=QcQcQc Pc(tan-tanPc

14、(tan-tan) ) QN.C 稳态无功功率补偿设备，主要稳态无功功率补偿设备，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、无功补偿安装的选择三、无功补偿安装的选择 低压并联电容器安装根据负荷低压并联电容器安装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.CN.CQnq 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荷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。如炼钢电弧炉、轧钢机等的无

15、功补偿。 例例3 某用户某用户10kV变电所低压计算负荷为变电所低压计算负荷为800kW580kvar。假。假设欲使低压侧功率因数到达设欲使低压侧功率因数到达0.92，那么需在低压侧进展补偿的并联，那么需在低压侧进展补偿的并联电容器无功自动补偿安装容量是多少？并选择电容器组数及每组电容器无功自动补偿安装容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。容量。例例2-32-3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确定无功补偿容量确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)2222ccc800580 kVA988.1kVASP

16、Qcc800kWcos0.810988.1kVAPSN Cc(tantan)QP238.4kvar续上页续上页 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 CN C238.4kvar11.9220kvarQnq取取12组组2222cccN 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。第五节第五节 电力变压器的选择电力变压器的选择一、电力变压器的型式选择一、电力变压器的型式选择 电力变压器型式选择是指

17、确定变压器的相数、调压方式、电力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组型式、绝缘及冷却方式、结合组别等，并应优先选用技术绕组型式、绝缘及冷却方式、结合组别等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。先进、高效节能、免维护的新产品。 油浸式油浸式 如如S9、S9-M、S11型等，普通为自冷式。型等，普通为自冷式。干干 式式 如如SCB10、SG10型等型等 ，可带风机冷却。，可带风机冷却。绝缘与绝缘与冷却方式冷却方式35110/10.5kV总降压变压器为Y,d11。 10/0.4kV配电变压器普通为 Y,yno或D,yn11。 结合结合组别组别 续上页续上页 D,yn11联接

18、的优点：有利于单相接地缺点的切除； 有利于抑制零序谐波； 单相负载才干强。bancBACUcUbUaUabUCUBUAUA BY,yno联接绕组接线图及相量图联接绕组接线图及相量图 acbnUCUA BUA=UBUabUaUbUcD,yn11联接绕组接线图及相量图联接绕组接线图及相量图 二、电力变压器的台数与容量选择二、电力变压器的台数与容量选择 二容量的选择二容量的选择 n容量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求。容量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求。n 普通单台车间变容量不宜大于普通单台车间变容量不宜大于1250kVA。一台数的选择一台数的选择 思索要素：供电可靠性要求思索

19、要素：供电可靠性要求 负荷变化与经济运转负荷变化与经济运转 集中负荷容量大小集中负荷容量大小 对单台变压器对单台变压器 满足条件满足条件 ： SNTSC 应留有应留有1020余量余量 对两台变压器普通为等容量，互为备用满足条件：对两台变压器普通为等容量，互为备用满足条件： SNT0.7Sc 且且 SNTSc+ n 保证负荷保证负荷 的正常运转的正常运转例例5-1 5-1 例例4 某工业企业拟建造一座某工业企业拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在厂房变电所，所址设在厂房建筑内。知总计算负荷为建筑内。知总计算负荷为1800kVA，其中一、二级负荷，其中一、二级负荷900kVA，COS0.8

20、。试初选其主变压器的型式、台数和容量。试初选其主变压器的型式、台数和容量。 选用选用SCB10型型10/0.4kV电力变压器。无载调压，分接头电力变压器。无载调压，分接头5%，联接组别联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP20防防护外壳。护外壳。 每台变压器容量每台变压器容量SNT0.71565kVA1096kVA，且，且SNT783kVA，因此初选每台变压器容量为，因此初选每台变压器容量为1000kVA。解解 1. 1.选择变压器型式选择变压器型式因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。

21、无功补偿后的总计算负荷无功补偿后的总计算负荷 Sc1800kVA0.80.921565kVA，其中，其中Sc900kVA0.80.92783kVA。2.2.选择变压器台数选择变压器台数 3.3.选择每台变压器的容量选择每台变压器的容量第六节第六节 供电系统的总计算负荷供电系统的总计算负荷 一、供电系统的功率损耗一、供电系统的功率损耗 一电力线路的功率损耗一电力线路的功率损耗 有功损耗有功损耗kW 无功损耗无功损耗kvar二电力变压器的功率损耗二电力变压器的功率损耗 有功损耗有功损耗23WL310cPI R23WL310cQI XX=x0l R=r0l 22ccTFecu.N0kN.TN.TSS

22、PPPPPSS 无功损耗无功损耗22c0ckT0NN.TN.TN.T%100100SISUQQQSSS 简化公式：简化公式： PT0.01Sc ；QT0.05Sc 。 例例5 5 某工厂有一个某工厂有一个35/10kV35/10kV总降压变电所，分别供电给总降压变电所，分别供电给1 14 4车间变电所及车间变电所及4 4台冷却水泵用的高压电动机台冷却水泵用的高压电动机PNPN4 4300kW300kW、KdKd0.80.8、coscos0.80.8，10kV10kV母线上接有母线上接有2700kvar2700kvar无无功补偿电容器组。知功补偿电容器组。知1 14 4车间变电所车间变电所10k

23、V10kV侧计算负荷分别为侧计算负荷分别为：1 1为为1430 kW1430 kWj1230kvarj1230kvar；2 2为为0 kW0 kWj1200kvarj1200kvar；3 3为为1260 kW1260 kWj1030kvarj1030kvar；4 4为为960 kW960 kWj750kvarj750kvar。试计算该总降。试计算该总降压变电所压变电所35kV35kV侧计算负荷及功率因数大小取侧计算负荷及功率因数大小取K=0.9K=0.9。 例例2-42-4解：解：1求求10kV母线计算负荷母线计算负荷 1车间变电所 Pc11430 kW，Qc11230kvar2车间变电所 Pc20 kW，Qc21200kvar3车间变电所 Pc31260 kW，Qc31030kvar4车间变电所 Pc4960 kW，Qc4750kvar高压电动机组高压电动机组 Pc5Kd PN =0.84300kW960 kW Qc5Pc5tan=9600.75720 kvar 10kV