第2章供配电系统的负荷计算与无功功率补偿ppt课件

1、教学目标：教学目标：掌握供配电系统的负荷计算；掌握供配电系统的负荷计算；掌握供电系统无功功率的补偿；掌握供电系统无功功率的补偿；理解功率损耗与电能需要量的计算。理解功率损耗与电能需要量的计算。 第二章建筑供配电的负荷计算第二章建筑供配电的负荷计算 与无功功率补偿与无功功率补偿1 1、计算负荷、计算负荷: : 将原始资料将原始资料, ,结合考虑因素结合考虑因素, ,变成供配电系变成供配电系统设计所需要的假想负荷。统设计所需要的假想负荷。2 2、原始资料、原始资料: : 用电负荷的产品铭牌数据。用电负荷的产品铭牌数据。第一节供配电系统负荷计算第一节供配电系统负荷计算一、计算负荷的意义及计算目的一、

2、计算负荷的意义及计算目的3 3、考虑因素、考虑因素: : 非同时运行。非同时运行。4 4、意义和目的、意义和目的: :求计算负荷求计算负荷, ,也称需用负荷。也称需用负荷。 (1)(1)作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网 络变压器容量、导体和电气设备的依据。络变压器容量、导体和电气设备的依据。 (2)(2)在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无 功功率补偿的计算依据。功功率补偿的计算依据。(1) (1) 连续工作制连续工作制(2) (2) 短时工作制短时工作制(3) (3) 断续周期工作制：采用负荷

3、持续率又称暂载率表征断续周期工作制：采用负荷持续率又称暂载率表征 其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内工作时间与其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内工作时间与 工作周期的百分比，用工作周期的百分比，用来表示，即来表示，即第二节用电设备的主要特征第二节用电设备的主要特征一、分类：一、分类：( (按工作制分按工作制分) )tgggtttTt%100式中：式中：T - T - 工作周期工作周期 tg -tg -工作周期内的工作时间工作周期内的工作时间 tt -tt -工作周期内的停歇时间工作周期内的停歇时间1 1、连续工作制：连续工作制用电设备的、连续工作制：连续工作制用电设备的PePe等于其铭

4、等于其铭牌额定功率牌额定功率PNPN。对多台设备，设备容量为：。对多台设备，设备容量为： Pe = PNPe = PN对采用电感镇流器的电光源，需要考虑镇流器消耗的对采用电感镇流器的电光源，需要考虑镇流器消耗的功率，此时：功率，此时： Pe = 1.2Pe = 1.2* * PN PN2 2、短时工作制：短时运行工作制用电设备，求计算、短时工作制：短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑。负荷时一般不考虑。二、设备容量二、设备容量 Pe Pe 的确定的确定cosNNNSPPNe?3 3、断续周期工作制：将某一暂载率下的铭牌额定功、断续周期工作制：将某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个

5、标准暂载率的功率。率统一换算到一个标准暂载率的功率。第三节负荷计算的基本概念第三节负荷计算的基本概念一、负荷曲线一、负荷曲线 表示用电设备功率随时间变化关系的图形。可直观表示用电设备功率随时间变化关系的图形。可直观地反映用户用电特点，对同类型的用户，其负荷曲线形地反映用户用电特点，对同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。状大致相同。1.1.按负荷性质分：按负荷性质分： (1) (1) 有功负荷曲线有功负荷曲线 (2) (2) 无功负荷曲线无功负荷曲线2.2.按持续工作时间分：按持续工作时间分： (1) (1) 日负荷曲线日负荷曲线(24h)(24h) (2) (2) 年负荷曲线年负荷曲线876

6、0h8760h30PWPWTqmqm二、与负荷计算相关的物理量二、与负荷计算相关的物理量1 1、年最大负荷和最大负荷利用小时数、年最大负荷和最大负荷利用小时数（1 1年最大负荷年最大负荷 全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。用用 Pm Pm 、 Qm Qm 、 SmSm表示。表示。（2 2年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 一个假想时间，反映用户以年最大负荷一个假想时间，反映用户以年最大负荷PmPm持续持续运行运行 Tm hTm h所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能量。量。tWPtav8760qavWP

7、2 2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数（1 1平均负荷平均负荷 电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。用用 Pav Pav 、 Qav Qav 、 Sav Sav 。（2 2年平均负荷：年平均负荷：30PPPPKavmavL（3 3负荷系数：表征负荷曲线不平坦度的一个物理负荷系数：表征负荷曲线不平坦度的一个物理量量 用电负荷的平均负荷与最大负荷之比。用电负荷的平均负荷与最大负荷之比。3 3、计算负荷的定义、计算负荷的定义 是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取个假想负荷，通常规定取30

8、30分钟平均最大负荷分钟平均最大负荷 P30P30、 Q30Q30和和 S30S30作为该用户的作为该用户的“计算负荷计算负荷”。 其物理意义：其物理意义： 计算负荷持续运行产生的热效计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。等。因而：因而： P30 = PmP30 = Pm Q30 = Qm Q30 = Qm S30 = Sm S30 = Sm三、求计算负荷的方法三、求计算负荷的方法1 1、需要系数法：、需要系数法：设备功率乘以需要系数和同时系数设备功率乘以需要系数和同时系数(K= 0.9 )，直接，直接求出计算负荷

9、。求出计算负荷。rCC2C2CCCCedC3tanUSIQPSPQPKP需要系数法比较简便、应用广泛，尤其适用于配、需要系数法比较简便、应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。变电所的负荷计算。2 2、利用系数法：、利用系数法：结果比较接近实际。结果比较接近实际。适用于各种范围的负荷计算，适用于各种范围的负荷计算，但计算进程稍繁但计算进程稍繁 rCCCCCCexC3costanUSIPSPQPKP求出最大负荷班的平均负荷，考虑设备台数和功求出最大负荷班的平均负荷，考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷得出计算负荷: (

10、理论依据：概率论语数理统计理论依据：概率论语数理统计)3 3、二项式法：、二项式法：将负荷分为：基本部分将负荷分为：基本部分 + 附加部分，附加部分考附加部分，附加部分考虑一定数量大容量设备影响。虑一定数量大容量设备影响。适用于机修类用电设备计算，其他各类车间和车间适用于机修类用电设备计算，其他各类车间和车间变电所施工设计亦常采用，二项式法计算结果一般变电所施工设计亦常采用，二项式法计算结果一般偏大。偏大。rCCCCCCxNC3costanUSIPSPQcPbPPbPN：用电设备组的平均负荷，：用电设备组的平均负荷，PN是用电设备组的总容量，是电动机铭是用电设备组的总容量，是电动机铭牌功率的总

11、和。牌功率的总和。cPx：用电设备组中：用电设备组中X台容量最大的设备投入运行时，增加的附加负荷，台容量最大的设备投入运行时，增加的附加负荷，Px是是X台容量最大的设备总容量。台容量最大的设备总容量。4 4、估算法：、估算法：单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法。单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法。Sc KN1000式中式中: Sc计算的视在功率计算的视在功率(kVA)； K单位指标单位指标(Wm2)； N建筑面积建筑面积(m2)。 用于可行性研究和初步设计阶段电力负荷估算。用于可行性研究和初步设计阶段电力负荷估算。 照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定照明负荷的用电设备容量应根据

12、所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。 用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。电设备容量不列入总设备容量。注注1：进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理： 季节性用电设备季节性用电设备( (如制冷设备和采暖设备如制冷设备和采暖设备)

13、)应择其应择其大者计入总设备容量。大者计入总设备容量。 反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为续率为2525的设备功率。的设备功率。 单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的总容量小于计算范围内负荷的总容量的1515时，时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的称容量大于三相用电设备总容量的1515时，则设时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。备容量应按三倍最大相负荷计算。 注注2：住宅负荷

14、的计算：住宅负荷的计算：每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在一般可在4一一12kw范围选取。范围选取。高级公寓的每户建筑面积在高级公寓的每户建筑面积在l00200m2时用时用电标准可为电标准可为10一一15kw。 对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷

15、分别相加求得。应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。 配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数的计算负荷之和再乘以同时系数K，一般取，一般取为为0.80.9。 当不同类别的建筑当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼如办公楼和宿舍楼)共用一共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。台变压器时，其同时系数可适当减小。计算负荷小结：（总负荷计算）计算负荷小结：（总负荷计算）NststpkIKII第四节尖峰电流的计算第四节尖峰电流的计算用电设备的额定电流；用电设备的额定电流；用电设备的起动电流；用电设备的起动电流；用电设备的起动倍数：笼型

16、电动机为用电设备的起动倍数：笼型电动机为 ： 57； 绕线型电动机为：绕线型电动机为：23； 直流电动直流电动 机为机为 ：1.7。一、单台用电设备一、单台用电设备尖峰电流：指持续尖峰电流：指持续 12 s 的短时最大负荷电流。用来计算的短时最大负荷电流。用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。检验电动机自起动条件等。 NIstIstKmax,st11,NpkIIInii二、多台用电设备二、多台用电设备三、自起动电动机组三、自起动电动机组niiII1,Npk第五节无功功率补偿第五节无功功率补偿一、什

17、么是无功功率一、什么是无功功率有功功率：电能转化为其他形式能量有功功率：电能转化为其他形式能量( (机械能、光能、热能机械能、光能、热能) )。无功功率：建立和维持旋转磁场。无功功率：建立和维持旋转磁场。无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1) (1) 降低发电机有功功率的输出。降低发电机有功功率的输出。 (2) (2) 降低输、变电设备的供电能力。降低输、变电设备的供电能力。 (3) (3) 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4) (4) 造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备

18、容量得造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得 不到充分发挥。不到充分发挥。二、无功功率补偿装置类型及位置二、无功功率补偿装置类型及位置1 1、类型：、类型： 并联电容器补偿装置：无功功率变化速度较慢或无并联电容器补偿装置：无功功率变化速度较慢或无 功功率需求较恒定的场合。功功率需求较恒定的场合。2 2、补偿方式：高压集中补偿；、补偿方式：高压集中补偿； 低压集中补偿；低压集中补偿； 低压就地补偿低压就地补偿)tan(tan21ccPQ三、补偿容量计算三、补偿容量计算电容器的补偿容量为：电容器的补偿容量为：电容器的个数为：电容器的个数为：ccqQn 电容器的电容大小为：（单位：电容器的电

19、容大小为：（单位：F）622110)tan(tanUPCc11：补偿前的相角；：补偿前的相角；22：补偿后的相角：补偿后的相角四、无功补偿后的计算负荷四、无功补偿后的计算负荷优点：主变压器容量减少；优点：主变压器容量减少； 降低初投资；降低初投资； 降低电费开支。降低电费开支。计算负荷为：计算负荷为：cQQQ303023023030)(cQQPS一、供电线路的功率损耗一、供电线路的功率损耗(kvar) 103(kw) 10332L32LXIQRIPcc式中：式中：R -R -线路每相电阻；线路每相电阻；X -X -线路每相电抗线路每相电抗lxXlrR00式中：式中：r0 -线路交流电阻；线路交流电阻；x 0 -线路交流电抗线路交流电抗 l -线路每相计算长度线路每相计算长度第六节功