电力负荷计算.

1、电力工程基舷电力负荷计算补充电力负荷计算201355201355计算负荷及有关系数 1.1企业计算负荷的确定冃电设备工作制 13确定计篡鱼荷的方法 14尖峰电流的计算201355 1.6无功功率补偿201355201355201355/./用电设备工作制一、用电设备的工作制（工作时间、温升）1. 连续运行工作制（长期工作制）2. 短时运行工作制（短时工作制）（负荷计算时不计）3. 斷续周期工作制（反复短时工作制）暂栽率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百 分比值，即"丄 x 100% = x 100%T+心吊车: 电焊机:标准暂载率有15%. 25%. 40%和60%四种 标

2、准暂裁率有50%、65%、75%和100%四种201355/.2计算负荷与有关系数一、计算负荷的意义通过负荷的统计计算和电气设备的一个假想的头达到稳定温升值一般中小截面导保的发热时间常歟T 为lOmin以上，而导体通过电流达到 稳定溫升的时间大约为即載. 流导体大约经半小时（30min ）后可导体（或0cSc、/c）表示.通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最 大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的 依据，因此201355201355Pc = nux = 302013551.2计算负荷与有关系数二、确定计算负荷的系数1. 需要系数心：负荷曲线中的最大有功计算负荷几狄与全

3、部 用电设备額定功率养之比值，即2. 利用系数K“：负荷曲线中的平均计算负荷仏与全部用电设备额定功率込之比值，即2013-5-562013-5-5#3. 二项式系数爪c.2013-5-5令此工曲次1.3确定计算负荷的方法求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。二、按需要系数确定计算负荷1. 设备容量匕的确定对长期工作制的用电设备：£ =厲»对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率.折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。2013-5-57L3确定计算负荷的方法当6 0 定时，I同一周期的C X匚因此P

4、 0C而 P 0C /,71.3确定计算负荷的方法/吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容 量：指统一换算到£=25%时的额定功率（kW）,即2013-5-5令局工空大mr学仗/电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到*100烷 时的额定功率（kW）,即Pe = PNVnoo =Pn = 'ncos 叶禹7»照明设备的设备容量：“白炽灯.碘鸽灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；/荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20% ）, 其设备容量应为灯管额定功率的12倍；/高压水艮荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的1

5、0%）,其设备容量可取灯管额定功率 的11倍.2013-5-5令屁工理夫学仗82013-5-510L3确定计算负荷的方法J单相负荷的设备容量：当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的 15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15% 时，应将其换算为等效的三相设备容董，再同三相用电设备一 起进行三相负荷计算。换算方法如下：/单相设备接于相电压时：匕=3匕叫式中，为等效三相设备容量(kW);匕心为最大负荷相所 接的单相设备容量(kW)a单相设备接于同一线电压时：P =厲£“9式中，巴.0为接于同一线电压的单相设备容量(kW).2013-5-5仔局工淫夫1.3确定计算负

6、荷的方法/一般情况：应先舟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，换算公式如下：A相： Pa = P ab_aPab + Pca-a caQa =C1 AB-AB + QCA-ACAB相：Pb = P bc-bPbc + Pab-bPabQb 二 qbc-bPbc Qab-babC相： Pc - Pca-cca + Pbc-cbcQc = CA-CCA + QbC-CBC然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的3倍即为总 的等效三相设备容量.2013-5-5#13确定计算负荷的方法2. 单台用电设备的计算负荷»对长期连续工作的单台用电设备：P30 = Pe»

7、对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：Pr = P（13. 用电设备组的计算负荷Pq = K 迄 P.030 = 30 怕n cpS30 = J 氏）+ 0厶 0 = S30 / 3（/ N2013-5-5&展工以只1.3确定计算负荷的方法11式中，匕0、0如S*）的单位分别为kVV> kvar. kVA; 为需 要系数，查书中表232013-5-5仔展工血夫他 r4R1W14确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素：/各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考 虑一个同时使用系数K、;/各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此 应考虑一个负荷系数y各

8、用电设备的平均效率ne ；/线路的供电效率7就HeVw'L因此，用电设备组的计算负荷为:mgL3确定计算负荷的方法J2.多个用电设备组的计算负荷当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最 大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系数.Ho = K”工马0丿。30 工 030./ S30 = J +。亍0 厶0 = S30/“ .式中，/G为同时系数，查书中表25。2013-5-5仔展工血夫例某机械加工车间380V线路上，接有流水作业的金属切削机床电动机30台共 «5kW (其中校大容量电动机有llkV 1台.7.5kW3台.4kV&台)，通风机3台 共5kW,吊车

9、1台，3kW ( gN =40%) 试用需要系数法确定此线路上的计界负电力负荷计算表序 号用电设备设务农量ZkZCOS>tanp计算盘荷換算值Q/harSSVA51金属切射 机床级3085«50.16031.7313.623.532通风机组35S0.8080.75433吊车组133.79S0.15()31.730.5690.9«4小计349393.79518.16V27.514负荷总计(2 4)163524.7629.6745.12013-5-5仔展工血夫他 r4R1W14L3确定计算负荷的方法二、按二项式系数法确定计算负荷1.对同一工作制的单组用电设备030 = R

10、o tan (p，30 = 530/V3t/ N2013-5-5式中，b、C为二项式系数，查书中2-7； cPx为由x台容量 最大用电设备投入运行时增加的附加负荷（kW） ;为该用电设备组的平均负荷（kW）。2013-5-5& 尺工氏/3确定计算负荷的方法152013-5-52.对不同工作制的多纽用电设备030 = Y工巴）皿加（px +工工）tan（p/30 = S30/ 也U $式中,（CPJ皿 为各用电设备组附加负荷C工P,中的最大 值；工4工£）为各用电设备组平均负荷的总和；仙狄为与（c丫 PJ吋对应的功率因数角的正切值；tan 0为各用电设备组对应的功率因数的正切值

11、.13确定计算负荷的方法例 22 (P37)电力负荷计算袤序 号设备台數设备客量二孑式系載tmup计算负总台大客童0ZkWnewbc!切削机床305853730.140.40.51.7311.94-15=26.92通风机组350.650.250.80.753.25+1 25«4£3吊聿组13 do% ) 3.795(e-25% )().06叱031.730.22«0.759=0.987負荷恵计rw=3O.3«kVV 2M=49-37kviir 5M,=57.97kVA/=««.1 A与例21 ( SJ0=29.67kVA »

12、 /W=45.1A )比较可知，按二项式计算的结果比按需要系数法计算的结果要大.172013-5-5令尺工氏夫学UC1.4尖峰电流的计算2013-5-52013-5-5一、单台用电设备的尖峰电流单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流，即1 pk * st K J n二、多台用电设备的尖峰电流酬=K刀工丿山+/$/.nux 或'冰=30 +（/$厂）nnxf-1式中，人ex和（/“ -匕）皿分别为用电设备中起动电流与额定电流 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；2013-5-5L4尖峰电流的计算为将起动电流与额定电流之差最大的那台设备除外的其/J-l台设备的额定电流之和

13、；K、为”1台设备的同时系数,一般为0.7-1, &为全部设备投入运行时线路的计算电流.三、用电设备同时自起动的尖峰电流如呆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20135-520135-5191.5企业计算负荷的确定式中，为参与自起动的用电设备台数；/心和为分别对应于第诒用电设备的起动电流倍数和额定电流.2013-5-5令此工淫夫row：20135-5一.按逐级计算法确定企业的计算负荷逐级计算法是指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.一般工业企业的供电系统图如图27所示:KE- 宀10何动力柜总降压变扈所至码压川电

14、设备电涯进线351 IOkV諾3换电郴3SO/22OVI-1.- 6702图27负荷计算用供电系俛1.5企业计算负荷的确定J1用电设备组的计算负荷（图27中的1点）ftai = % 伽（ps 如=+ Cfai2.车间变压器低压母线上的计算负荷（图27中的2点）Pg =心a】030.2咖Sg2 = JP晁2 + Q；0.2 J注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器 组，其容量为Qc，则21230.2 =氐工 030.1 ""de20135-5令展工曲夫护row:1.5企业计算负荷的确定3车间变压器高压侧的计算负荷（图27中的3点）吕 03 = 30.2 +1Q3

15、0.3 = 2.W.2 + Qt ' S303 = J 用 3 +Qii3注意：若求计算负荷时车间变压器的容量和型号尚未确定, 变压器的功率损耗可按近似公式进行计算，即对SL7、S9、SC9等低损耗变压器：側 =O.O15S3o.2AQt ® OQ6S3O2对SJL1 等变压器：PT QO.O2S3O220135-51.5企业计算负荷的确定4车间变电所高压母线上的计算负荷（图27中的4点）30.4 =为 303030.4 =为 030.3S3O.4 = J 民.4 +5总降压变电所出线上的计算负荷（图27中的5点）由于工业企业厂区范围不大，高压线路中的功率损耗较小, 在负荷计

16、算中可以忽略不计，所以有2013-5-5& 局工越大1.5企业计算负商的确定2320135-5266总降压变电所低压母线上的计算负荷（图27中的6点）30.530.6 =心30.5 030.6 = K工 Q$30.0 = J 忌.0 +。亍0.620135-526注意：如果在总降压变电所6 - 10kV二次母线侧釆用高压电容器进行无功补偿，其容帛为030.6 »則030.6 = Ky工Q30 5 一 Q 67企业总计算负荷（图27中的7点）30.7 = 30.6 + W 030.7 = 230.6 + Q "A5企业计算负荷的确定J二、按需要系数法确定企业的计算负荷

17、心=心工pe式中，K”为企业的需要系数，查表24;工代为全厂用电设备的总容量(不包括备用设备容量)三、按年产量估算企业的计算负荷将企业年产董A乘以单位产品耗电量°,即可得到企业全年 的耗电量：W(l = Aa 一亠W则企业的有功计算负荷为：PiQ =1 irnx1.6无功功率补偿一.功率因数低的不良形响20135-51. 使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大.因両率因数遽低，在保证输送同样的有功功率47系统中屉的 总电流越大，从而使输电线路上的功率损耗和电能损耗增加.2. 使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质董.由于、u = PR+QX-,当尸、r、X定时，功率因数越低，0越

18、3大，则AU越大.卜由于发电机衣压器都有一走的额定电压和额定电流，在正常情况下不 允许超过额定值，根据P = y/3UIcos(p »功率因数越低，输出的有功 '功率越小，使设备的容童不能得到充分利用，降低了供电能力.当有功功率保持不变时:功率因数越低，无功电流越大，对发电机 转子的去磁效应越大，端电压越低，发电机就达不到预定的出力.20135-526L6无功功率补偿二、功率因数的计算1瞬时功率因数：可由功率因数表（相位表）直接读出，或 由电压表、电流表和功率表在同一时刻的读数按下式求出：瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的变化情况. 2均权功率因数：指某一规定时间内，

19、功率因数的平均值. 其计算公式为：式中，旳为某一时间内消耗的有功电能（kW h ） ; %为同一 时间内消耗的无功电能（kvarh）L6无功功率补偿我国供电部门每月向工业用户收取电费，就是按月均权功 率因数的高低来调整的.并规定：高压供电的用户，其功率因 数不应低于0.9,其他电力用户的功率因数不应低于0.85.若达 不到以上要求，应进行人工补偿，否則要加收电费.3.最大负荷时的功率因数：指在年最大负荷（即计算负荷） 时的功率因数.其计算公式为：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容量.1.6无功功率

20、补偿三、提高功率因数的方法1 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功功率 的需要量，称为提高自然功率因数。正确选用感应电动机的型号和容量.»用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机.当电动机的负荷系数>70%时，可以不换；当K, < 40% 时，必须换小电机；当40% <Kl <70%时，则需经过技术经 济比较后再进行更换。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 数降低感应电动机的端电压就降低了感应电动机的无功功車需要量， 从而可提高系统的功率因数.2013-5-51.6无功功率补偿限制感应电动机的空载运行.提高感应电

21、动机的检修质量.A定子绕组的匝数不能减少。U = 4.44./WS 必所以W|减小->增加> /（）增加 T COS0率低A气隙孑不能增加.潞加T 增加（八皿下降）T X,” =降低-> /0 « #-增加t COS0降低合理使用变压器. 1畜锌啟釦養鶴詹除法曲J时才较经济，其最佳负荷系數为75%80%, 員晨层邮毎進变压券的负荷系敷K, < 3（际时，才考虑换，丄 对负荷準不大于0.7及最大負荷不大于90%的绕线式异步电动机，必要时町使其同 步化运行。即当绕线式异步电动机起动完毕后，向转子三相绕组中送入直滅励硝, 产生转矩把异步电动机牵入同步运行，其运行状态

22、与同步电动机一样，在过励磁 下，电动机可向电网送入无功功丰，从而达到改善功率因敷的目的.1.6无功功率补偿2.提高功率因数的补偿法罗釆用移相电容器（即静电电容器）铮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，是目前工业企业中应用最广泛的无功补偿装暨。»采用同步电动机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，因而能提高企业的坊率因数.A采用同步调相机同步调相机实质上是空戟运行的同步电动机，专门向电网输送无功功率， 大容査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，用于提高该地区的功

23、率因数和电压质量.2013-5-5令展工淫只护1.6无功功率补偿四、电容器并联补偿的工作原理在工业企业中，绝大部分电气设备的等值电路可视为电阻 人和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：一R 一 丿当在K、工电路中并联接入电容器倨，如图2-8a）所示,图2“电容器无功补偿斥理图回路电流为:20135-5一般都不采用过补偿.因为这将引起变压可见 器二次侧电压的升乱 会增大电容器本身 变小了，因此,供电回路百的極耗，使温升增大，电容器寿命降低.'同时还会使线路上的电能损耗增加.»欠补偿疗乙一亦i落后电压，匸图28b ）所示.A过补偿：补偿后电流/超前电压，如图28c）所示.五、电

24、容器的接线方式与装设位置L电容器的接线方式由于0 =ajCU：t而/4 =因此电容器接成三角形时的容量Qc为采用星形挟线时的3倍.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，一相电容器斯线，该相将失去无功补褛，适成三相负荷不平衡.但是，电容器采用三角形接线时，任一电容器击穿将造成两相短路，有可能发生 电容器爆炸；而采用星形按线时，若一相电容器击穿，短略电沆数值相对较小. 因此星形接线较之三角形接线安全多了.7.6无功功率补偿2.电容器的装设位置（补偿方式）步高压集中才M尝：将高压电容器组集中安装在企业或地方总 降压变电、:H氐压分对高压电容器，通常利用

25、母线上电压互感主各车间变电所'器的一次绕组来放电；对分徵补偿的低压彳氐压母线电零爲组，通常采用白炽灯的灯丝电阻来»个别补，放电；对就地补偿的低压电容器组，通常亍无功补偿的各 ,利用用电设备本身的绕组来放电.个用电设尙IN必须指出：电容器从电网上切除后有如、压，其最高可达 电网电压的峰值.所以电容器组应装设放狂置，且其放电 回路中不得装设熔斷器或开关设备，以免放电回路靳开，危 及人身安全.20135-51.6无功功率补偿六.补偿容量的计算电容器的补偿容量可用下式确定（图2-9）: Qc = 030 - Q；o =心（tan 0 - tan <pf） = qcP3Q 式中，

26、匕。为最大有功计算负荷（kW）;tan©和Uin0分别为补偿前、后的功率因 数.角的正切值;= （tan （p - t<in 为补偿 率或比补偿功率（kvar/kW ）.图2少功卓因敦与无功功 率和祝在功率的关系在计算补偿用电容器的容量和个数时，应考虑以下两个问题： 厂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 际补偿容量应按下式进行换算：2013-5-51.6无功功率补偿式中，Qn为电容器的额定容量（kvar） ; 为电容器在实际 运彳亍电压时的容量（kvar）在确定了总的补偿容童0c时，就可根据所选电容器的单个容 量来确定电容器的个数"，即2013-5-

27、5由上式计算所得的数值对三相电容器应取相近偏大的整数; 对单相电容器，則应取3的整数倍，以便三相均衡分配.L6无功功率补偿弋七、无功补偿的效益分析1.线路损耗下降百分值设才唯前线路电流为人 功率因数为cosp ,补偿后线路电 流降为厂，功率因数为 cosy? ;由于负荷有功功率不变，故/ 、1 COS(P = r COS(P 或 I，= 1 CQS,由于线路的功率损耗与电流平方成正比，所以木母后功 率损耗下降百分数为（补偿前为100%）f2 _f2（ COS'i2xl（X）% =1驚0 丿卩/2xl ()()% =cos<7>COS0X 1(X)%2013-5-52013-

28、5-52013.5.5L6无功功率补偿2.变压器铜耗下降百分值设额定电流时的铜耗为100%,在补偿前通过电流/时, 变压器铜耗的百分值为（相对额定电流而言）（月 X 100%则补偿后变压器的铜耗下降百分值为：、COS0COS 0 丿xlOO%16无功功率补偿3减少变压器容量值由于负荷有功功率不变，故补偿后存在 S' = S竺兰 COS（P ） 所以S = S-S，= $1-竺迟、 cos（P 丿八. 静电电容器的控制方式1.按昼夜时间划分进行控制根据全天24小时无坊负荷的变化曲线，按时间租序投入或切除补偿电容器.其 特点是控制设备简单、操作方便，并可以防止无功功準倒送向电网，适用于负

29、荷比校稳定，无功负荷变化有规律的场合.2013-5-5仔此工淫夫1.6无功功率补偿2013-5-52013-5-52.按母线电压的高低进行控制起动元件采用低电压和过电压两个继电番，当母线电压低于低电压健电器的 整定值时，电容器自动投入；当母线电压高于过电压继电器的整定值时，电 容爲自动切除.3按无功功率的大小进行控制起动元件是一个无功功半检测器，当无功检测器测出的无功功卒值大于上限 给定值时，电客器自动投入；反之，当无功检测器测出的无功功半值小于下 限给定值时，电容容自动切除.4.按功率因数的大小进行控制起动元件是一个相住检测器，通过检测一个钱电压和一个线电流的相住来得 出系统当前的功牟因数值，若此功率因数值小于下限给定值，电客器自动投 入；反之，若此功率因就值大于上限给定值，则电容器自动切除.2013-5-5L6无功功率补偿九. 无功功率自动补偿装置无功功率自动补偿装置采用静电电容器作为补偿元件.普通的功率因数自动调节装置适用于三相平衡负载，通过 检测一个线电压和一个线电流，实现对三相电力电容器的联调节性能好，响应速度快，补偿效率 1高，噪声小，损耗低，不仅可以作为 | 一般的无功乃卜偿装置，而且可用于急 :剧变动的冲击性负荷的无功补偿.K平衡负載，它 电力电容器的投 ，补偿装置的电路动投切.相控式无刁分别测董各切.图210图.静