项目一负荷计算与无功补偿

1、项目一项目一 负荷计算与无功补偿负荷计算与无功补偿 单相设备等效三相负荷的计算单相设备等效三相负荷的计算 工厂年电能消耗量的计算方法工厂年电能消耗量的计算方法按需要系数法确定计算负荷的方法按需要系数法确定计算负荷的方法 工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定 工厂电力负荷对供电的要求工厂电力负荷对供电的要求工厂供电系统的功率损耗及电能损耗工厂供电系统的功率损耗及电能损耗二项式法确定计算负荷二项式法确定计算负荷掌握无功补偿的方法掌握无功补偿的方法工作任务工作任务：计算一个车间的计算负荷计算一个车间的计算负荷 （一）工厂用电设备的工作制（一）工厂用电设备的工作制连续运行工作制设备连续运行工作制设备短

2、时工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备断续周期工作制设备%100%1000tttTt式中：T工作周期；t 工作周期内的工作时间； t0工作周期内的停歇时间。2.负荷持续率的换算负荷持续率的换算起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。 同一设备在不同暂载率下工作时，其输出功率不同，因此计算设备容量时，必须先转换到一个统一的下。 不同负荷持续率下，功率的换算公式为：通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来 表示负荷持续率 （或称暂载率），其计算公式如下：1.负荷持续率（暂载率）负荷持续率（暂载率）NeNP

3、P225%NeNNNPPPNNePP规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率铭牌容量铭牌容量等效容量等效容量coseNNNNNPPS（二）（二） 负荷曲线负荷曲线 1. 负荷曲线的类型与绘制方法负荷曲线的类型与绘制方法 负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。 负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负荷

4、负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负荷变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按负变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按负荷的功率性质荷的功率性质 可分为有功和无功负荷曲线等。可分为有功和无功负荷曲线等。 日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（024h）变化情况。日）变化情况。日负荷曲线可用测量的方法绘制。负荷曲线可用测量的方法绘制。 以某个监测点为参考点，在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中各个时刻记录有功功率表的读数

5、，逐点绘制成如右图所示折线数，逐点绘制成如右图所示折线形状的折线形负荷曲线。形状的折线形负荷曲线。通过接在供电线路上的电度表，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，再依次将这些的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成如点画在坐标上，把这些点连成如右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲线。线。 负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映负荷的实际变化情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电

6、能情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电能 年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按持续时间（全年按8760h计）的关系。计）的关系。 年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。年最大负荷和年最大负荷利用年最大负荷和年最大负荷利用小时数指全年中负荷最大的工作小时数指全年中负荷最大的工作班内班内30分钟平均功率的最大值，分钟平均功率的最大值，因此年最大

7、负荷有时也称为因此年最大负荷有时也称为30分分钟最大负荷钟最大负荷P30 。 假设企业总是按年最大负荷持假设企业总是按年最大负荷持续工作，经过了时间所消耗的电续工作，经过了时间所消耗的电能，恰好等于企业全年实际所消能，恰好等于企业全年实际所消耗的电能，即右图中虚线与两坐耗的电能，即右图中虚线与两坐标轴所包围的面积等于剖面线部标轴所包围的面积等于剖面线部分的面积。则这个假想时间就称分的面积。则这个假想时间就称为年最大负荷利用小时数。由此为年最大负荷利用小时数。由此可得出可得出 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时数与工厂类型及生产班数与工厂类型及生产班制有较大关系，其数值制有较大关系，其数值可查

8、阅有关参考资料或可查阅有关参考资料或到相同类型的厂矿企业到相同类型的厂矿企业去调查收集。去调查收集。 maxamaxPWT平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数 平均负荷是指电力负荷在一定平均负荷是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值。如在时间内消耗功率的平均值。如在t时间内消耗的电能为时间内消耗的电能为Wt，则，则t时间时间的平均负荷为：的平均负荷为： 利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的

9、面积与剖面线部分的另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的面积相等，则图中就是年平均负荷。面积相等，则图中就是年平均负荷。 年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为：年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为： tWPavtmaxpPkavL负荷曲线分负荷曲线分有哪几种类有哪几种类型？型？ 与负荷曲线有与负荷曲线有关的物理量有关的物理量有哪些？哪些？ 何谓负荷何谓负荷曲线？曲线？ 需要需要系数法系数法二项式二项式系数法系数法需要系数是按照车间以上的需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。变、配电所的负荷计算。二项式系数法考虑了用电设二

10、项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的设备，备中几台功率较大的设备，工作时对负荷影响的附加功工作时对负荷影响的附加功率，适用于低压配电支干线率，适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。和配电箱的负荷计算。负荷计负荷计算方法算方法 按照发热条件选择电气设备的一个人为假按照发热条件选择电气设备的一个人为假想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的最大想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的最大热效应相等。热效应相等。 根据计算负荷选择的导体或电器，在运行中的最高温升不根据计算负荷选择的导体或电器，在运行中的最高温升不超过导体或电器的温升允许值。超过导体或电器的温升允许值。（一）计算

11、负荷的概念（一）计算负荷的概念 设有一电阻设有一电阻R的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其最高温升达到最高温升达到 值，如果这一导体在相同时间内通过一个不值，如果这一导体在相同时间内通过一个不变的负荷，最高温升也达到变的负荷，最高温升也达到 值，那么这个不变负荷就称为值，那么这个不变负荷就称为变动负荷的变动负荷的“计算负荷计算负荷”，即，即“计算负荷计算负荷”与实际变动负荷与实际变动负荷的最高温升是等值的。的最高温升是等值的。 工程上为了取值和表达方便，一般把半小时平均负荷所工程上为了取值和表达方便，一般把半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的绘制的负荷曲线

12、上的“最大负荷最大负荷”称为计算负荷。作为按称为计算负荷。作为按发发热条件选择电气设备的依据，即：热条件选择电气设备的依据，即： 线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机的计算负荷公式为：的计算负荷公式为：式中：式中：PN用电设备的额定功率，单位用电设备的额定功率，单位kW； N用电设备额定容量时的效率。用电设备额定容量时的效率。 计算负荷在数值上就等于其额定功率，即：计算负荷在数值上就等于其额定功率，即：NPP30NNPP30（二）（二） 按需要系数法确定计算负荷按需要系数法确定计算负荷 设某组设备有几台电动机，其额定总容量为设某组

13、设备有几台电动机，其额定总容量为PN，由于该组电动，由于该组电动机实际上不一定都同时运行，而且运行的电动机也不可能都满负机实际上不一定都同时运行，而且运行的电动机也不可能都满负荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的有功计算负荷应为有功计算负荷应为 1. 需要系数的含义需要系数的含义eWLNL30PKKP 上式中，上式中，N是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效是指用电设备的输出与输入容量之间具有的平均效率；因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数率；因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数KL；用电；用电设

14、备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率WL；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数K。用电设备的需要系数：用电设备的需要系数：2.2.需要系数的查表方法需要系数的查表方法WLNLe30dKKPPK有功计算负荷为有功计算负荷为3. 三相用电设备三相用电设备计算负荷的基本公式计算负荷的基本公式ed30PKP无功计算负荷为无功计算负荷为视在计算负荷为视在计算负荷为计算电流计算电流tgPQ3030cos/3023023030PQPSN30303/USI设备容量设备容

15、量线电压线电压 单组用电设备组的计算负荷单组用电设备组的计算负荷已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动的电动机机30台，其总的设备容量为台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。试求其计算负荷。 查表查表6-1中的中的“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可项，可得得Kd=0.160.2（取（取0.2计算），计算），cos=0.5，tg=1.73，于是，于是 30de0.2 12024kWPK P303024 1.7341.52kvarQP tg3030/cos41.52/0.583kVASP3030N

16、83/3126.32A30.38ISU 多组用电设备组的计算负荷多组用电设备组的计算负荷 在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数K，其，其中有功同时系数为中有功同时系数为KP，无功同时系数为，无功同时系数为 KQ，应用范围应用范围 KP 确定车间变电所低压线路最确定车间变电所低压线路最大负荷大负荷: :冷加工车间 热加工车间 动力站 确定配电所母线的最大负荷确定配电所母线的最大负荷 负荷小于5000kW

17、计算负荷小于00010000kW 计算负荷大于10000kW 0.91.00.850.8 以后作业和考以后作业和考试都取试都取0.9n多组用电设备组的计算负荷确定：3030,13030,12230303030303nPiinqiiNPKPQKQSPQSIUi i的含义：就的含义：就是有不同品是有不同品种的设备。种的设备。各种设备组各种设备组的最大负荷的最大负荷不一定同时不一定同时出现。出现。只能这样求，不只能这样求，不能用求和或能用求和或P30/COS方法方法线电压线电压某机修车间的某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机20台台共共50kW，其中较大容

18、量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。试求。试求计算负荷（设同时系数计算负荷（设同时系数Kp、KQ均为均为0.9）。）。 以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为一组，共分成以下一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。组。先求出各用电设备组的计算负荷。冷加工电动机组。查表冷加工电动机组。查表6-1可得：可得：Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73，因此，因此kW10502 . 011301ed

19、PKPkvar3 .1773. 1101301301tgPQ通风机组。查表通风机组。查表6-1可得：可得：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75因此因此kW92. 14 . 28 . 0e2d2302PKPkvar44. 175. 092. 12302302tgPQ电阻炉，电阻炉， Kd2=0.7，cos2=1，tg2=0 ，即，即 ：3030.72kW=1.4KWP0303Q以车间为范围，已知同时系数以车间为范围，已知同时系数Kp、KQ均为均为0.9，则车间计算，则车间计算总有功计算负荷为总有功计算负荷为 总无功计算负荷为总无功计算负荷为 总视在计算负荷为总视在计算负荷为 总的计

20、算电流为总的计算电流为 用此电流即可选择这条用此电流即可选择这条380V导线的截面及型号。导线的截面及型号。 P149.530P30i0.9 (10 1.92 1.4)11.99kWPKPkvar9 .16)044. 13 .17(9 . 030iQ30QKQkVA02.219 .165 .122223023030QPsA9 .3138. 0732. 102.213N3030USI多组用电设备组例：如图所示例：如图所示220/380V220/380V三相四线制线路上，接有三相四线制线路上，接有380V380V电热干燥箱电热干燥箱4 4台，共台，共50kW.50kW.另有另有380V380V对焊

21、机对焊机4 4台，台，30kW(=60%)30kW(=60%) 。试求此线路的计算负荷。试求此线路的计算负荷。解：解：(1) (1) 电热干燥箱的计算负荷。查表得电热干燥箱的计算负荷。查表得 Kd=0.7 Kd=0.7，coscos=1=1，tan=0tan=0。因此只需计算其有功计算负荷。因此只需计算其有功计算负荷。30,1110.7 5035kWdePK P30,10kvarQ（2 2）先将）先将对焊机对焊机的的30kW(=60%)30kW(=60%)换算至换算至=100%=100%的容量，即的容量，即e22220.630230.35,cos0.7,tan1.02dPKWK查表：30,22

22、20.35 238.05kWdePKP30,230,228.05 1.028.21kvarQPtg同时系数同时系数Kp、KQ均为均为0.9，则，则总有功计算负荷为总有功计算负荷为 总无功计算负荷为总无功计算负荷为 总视在计算负荷为总视在计算负荷为 总的计算电流为总的计算电流为 30P30i0.9 (358.05)43.05kWPKP30Q30i0.9 (8.21 0)8.21kvarQKQ222230303043.058.2143.83kVAsPQ3030N43.8366.59A1.732 0.383SIU为什么不是30KW?4.单相用电设备等效三相计算负荷的方法单相用电设备等效三相计算负荷的

23、方法 (1)常用的负荷种类常用的负荷种类现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三 相两大类。相两大类。单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家用单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家用电器设备。电器设备。电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空调电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空调机、电梯等。机、电梯等。供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然后才能进行对连接有单相用电

24、设备的三相供电系统负荷计后才能进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负荷计算。算。单相负载单相负载三相负载三相负载按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设备功率的比例来制定。备功率的比例来制定。 如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何连接，均可作为三相，则不论单相设备如何连接，均可作为三相平衡负荷对待。平衡负荷对待。 单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量

25、乘以3，便可求得其等效三相设备容量。，便可求得其等效三相设备容量。单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量Pe 单台设备时单台设备时 23台设备时台设备时ee3PPmaxee3PP 单相设备的设备容量单相设备的设备容量 最大负荷单相设最大负荷单相设备的设备容量备的设备容量单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于 线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容 量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总 的等效三相

26、有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功的等效三相有功计算负荷就是最大有功负荷相的有功 计算负荷的计算负荷的3倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大倍。总的等效三相无功计算负荷就是最大 无功负荷相的无功计算负荷的无功负荷相的无功计算负荷的3倍。倍。特别注意：特别注意：最大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定最大相的有功计算负荷和最大相的无功计算负荷不一定 在同一相上。在同一相上。三、按二项式法确定计算负荷三、按二项式法确定计算负荷（一）二项式系数的查表法（一）二项式系数的查表法 p应用场合应用场合n在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大

27、的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。p基本公式基本公式xe30cPbPP 式中式中b、c为二项为二项式系数，根据设备式系数，根据设备名称、类型、台数名称、类型、台数查表查表6-1选取。选取。 指用电设备中指用电设备中x台台容量最大的设备容容量最大的设备容量之和。量之和。用电设备组的设用电设备组的设备总容量备总容量 当设备总台数当设备总台数n2x(表表6-1中最大容量设备台数中最大容量设备台数)时，则时，则x取取为为n/2，且按，且按“四舍五入四舍五入”法取整法取整;当只有一台设备时，可认为当只有一台设备时，可认为P30=Pe；tg为设备

28、功率因数角的为设备功率因数角的正切值。正切值。Q30，S30，I30的计算公式与需要系数法的相同。的计算公式与需要系数法的相同。例如设备组共7台，但是表中查的x=5，则x取7/2为4.n对对12台用电设备台用电设备n对用电设备组对用电设备组有功计算负荷的求取直接应用式（有功计算负荷的求取直接应用式（6.17），其余的计），其余的计算负荷与需要系数法相同。算负荷与需要系数法相同。ePP30，0 1cbp对多组用电设备对多组用电设备 要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组各组用电设备中取其中

29、一组最大的附加负荷，再加上各组平均负荷，求出设备组的总计算负荷。平均负荷，求出设备组的总计算负荷。 总的有功计算负荷为总的有功计算负荷为： 总的无功计算负荷为：总的无功计算负荷为： max30)()(xiecPbPPmaxmax30tan)()tan(xiecPbPQ（二）二项式系数法确定车间计算负荷 某机修车间的某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机20台台共共50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。用二用二项式法项式

30、法求计算负荷（设同时系数求计算负荷（设同时系数Kp、KQ均为均为0.9）。）。 金属切削机床电动机组金属切削机床电动机组 查表查表6-1，取，取b1=0.14，c1=0.4，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，现现n=20, 2x n,则则x取取为为5 (bPe)1=0.1450=7kW (cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW通风机组通风机组 查表查表6-1，取，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，表中，表中 x=5 ，n=22x，取，取x2为为n/2=1，则，则 (bPe)2=0.651.22=1.56kW (cPx)2=0

31、.251.21=0.3电阻炉电阻炉 (bPe)3=2kW (cPx)3=0只有一台设备n=2,x=1因为x=5，所以只能选择5台为Px 显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，最大，故总计算负荷为：故总计算负荷为： 比较计算结果，此法的结果比按需要系数法计算的结果大得多。比较计算结果，此法的结果比按需要系数法计算的结果大得多。JGJ/T16-1992JGJ/T16-1992民用建筑设计规范民用建筑设计规范中规定：中规定：“用电设备台数较少，各用电设备台数较少，各台设备容量相差别悬殊时，宜采用二项式法。台设备容量相差别悬殊时，宜采用二项式法。

32、”30max()()(7 1.562) 10.0820.64kWe ixPbPcP30maxmax()() (7 1.73 1.56 0.75 0) 10.08 1.73 30.72kvarxixQbPtgcPtg222230303020.6441.5337.01kVASPQ303037.0156.2A1.732 0.383NSIU 任务二任务二全厂的计算负荷全厂的计算负荷任务二、全厂计算负荷的确定任务二、全厂计算负荷的确定一、用需要系数法计算全厂计算负荷一、用需要系数法计算全厂计算负荷 在已知全厂用电设备总容量在已知全厂用电设备总容量Pe的条件下，乘以一个工厂的需要系的条件下，乘以一个工厂的

33、需要系数数Kd即可求得全厂的有功计算负荷，即：即可求得全厂的有功计算负荷，即：P30=KdPe ，其中，其中Kd是全厂是全厂需要系数值。需要系数值。 表表6-3 6-3 全厂负荷的需要系数及功率因数全厂负荷的需要系数及功率因数工厂类别工厂类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos工厂类别工厂类别需要系数需要系数Kd功率因数功率因数cos汽轮机制造厂汽轮机制造厂0.380.88石油机械制造厂石油机械制造厂0.450.78锅炉制造厂锅炉制造厂0.270.73电线电缆制造厂电线电缆制造厂0.350.73柴油机制造厂柴油机制造厂0.320.74开关电器制造厂开关电器制造厂0.350.75重型机床制

34、厂重型机床制厂0.320.71橡胶厂橡胶厂0.50.72仪器仪表制造厂仪器仪表制造厂0.370.81通用机械厂通用机械厂0.40.72电机制造厂电机制造厂0.330.81已知某开关电器制造厂用电设备总容量为已知某开关电器制造厂用电设备总容量为4500kW，试，试估算该厂的计算负荷。估算该厂的计算负荷。 查表查表6-3取取Kd为为0.35，cos=0.75，则，则tan=0.882，得，得 P30=KdPe=0.354500=1575kW Q30=P30tan=15750.8821386kvar kVA2098138615752223023030QPSA318838. 0732. 1209833

35、030NUSI二用逐级推算法计算全厂的计算负荷二用逐级推算法计算全厂的计算负荷从负荷端设备开始，从负荷端设备开始，逐级上推到电源进线逐级上推到电源进线端。端。用电设备组用电设备组车间低压变车间低压变压器出线压器出线车间低压变车间低压变压器高压侧压器高压侧工厂变压工厂变压器出线器出线工厂输电工厂输电进线端进线端二用逐级推算法计算全厂的计算负荷二用逐级推算法计算全厂的计算负荷P305是设备计算负荷是设备计算负荷P306等之和，再乘上同时等之和，再乘上同时系数系数K；P304考虑线路考虑线路WL2的损耗后的的损耗后的P304= P305+PWL2；P303由由P304等几条高压配电线路上计算负荷之等

36、几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数和乘以一个同时系数K而得；而得；P302考虑变压器的损耗，因此考虑变压器的损耗，因此 P302=P303+PWL1 +PT；P301由由 P302等几条高压配电线路上计算负荷等几条高压配电线路上计算负荷之和乘以一个同时系数之和乘以一个同时系数K而得。而得。 对中小型工厂来说，对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路厂内高低压配电线路一般不长，其功率损耗可略去不计。一般不长，其功率损耗可略去不计。 供配电系统中产生损耗较大的设备是变压器和输电线路。供配电系统中产生损耗较大的设备是变压器和输电线路。这这部分功率损耗也是由变配电系统提供的。因此，要计入其计部

37、分功率损耗也是由变配电系统提供的。因此，要计入其计算负荷中。算负荷中。（一）线路的电能损耗（一）线路的电能损耗线路上全年的电能损耗计算公式为：线路上全年的电能损耗计算公式为： 式中电流是通过线路的计算电流；式中电流是通过线路的计算电流；RWL是线路每相的电阻是线路每相的电阻值；值；是一个假想的时间，与是一个假想的时间，与Tmax和和cos有关。有关。wL2303RIWa当当cos=1，且线路电压不变时，全年的电能损耗为，且线路电压不变时，全年的电能损耗为 ：876032maxwL230TRIWa（二）（二） 变压器的电能损耗变压器的电能损耗变压器的电能损耗包括两个部分：变压器的电能损耗包括两个

38、部分：一是由铁损引起的电能损耗：一是由铁损引起的电能损耗：876087600Fe1PPWa 上式表明：上式表明：只要外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗只要外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗也固定不变，且近似于空载损耗也固定不变，且近似于空载损耗P0。 二是由铜损引起的电能损耗：二是由铜损引起的电能损耗：2k2cu2PPWa 由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率的平方成正比，且近似于短路损耗的平方成正比，且近似于短路损耗(负载损耗）负载损耗）Pk。 因此，因此，变压器全年的电能损耗为：变压器全年的电能损耗为：20a2

39、18760kaaPPWWW二用逐级推算法计算全厂的计算负荷二用逐级推算法计算全厂的计算负荷电力变压器的功率损耗，在一般电力变压器的功率损耗，在一般的负荷计算中，可采用简化公式的负荷计算中，可采用简化公式来近似计算，如：来近似计算，如：有功功率损耗：有功功率损耗：无功功率损耗：无功功率损耗： 式中式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择变压器的基本依据。变压器的基本依据。30T015. 0SP 30T06. 0SQ 三、按年产量和年产值估算全厂的计算负荷三、按年产量和年产值估算全厂的计算负荷 已知全厂的年产量已知全厂的年产量A或年产值或年产值B，就可

40、根据全厂的单，就可根据全厂的单位产量耗电量位产量耗电量a或单位产值耗电量或单位产值耗电量b，求出全厂的全年耗，求出全厂的全年耗电量电量 Wa=Aa=Bb 求出全年耗电量后，即可根据下式求出全厂的有功计求出全年耗电量后，即可根据下式求出全厂的有功计算负荷为算负荷为 式中的式中的Tmax是工厂的年最大负荷利用小时。是工厂的年最大负荷利用小时。max30TWPa确定计算负荷的需要系数法确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？各适用哪些场合？ 什么叫计算负荷？什么叫计算负荷？为什么计算负荷通为什么计算负荷通常采用半小时最大常采用半小时最大负荷？正确确定计

41、负荷？正确确定计算负荷有何意义？算负荷有何意义？ 如何将单相负如何将单相负荷简便地换算荷简便地换算为三相负荷？为三相负荷？ 需要系数需要系数的含义是什的含义是什么？么？ 5已知线电压为已知线电压为380V的三相供电线路供电给的三相供电线路供电给35台小批台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较，其中较大容量的电动机有大容量的电动机有7.5kW1台，台，4kW3台，台，3kW12台。试台。试分别分别 用需要系数法确定其计算负荷。用需要系数法确定其计算负荷。P149.6有一个机修车间，有冷加工机床有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量为台，

42、设备总容量为150kW，电焊机，电焊机5台，共台，共15.5kW，利用率只有，利用率只有65%，通，通风机风机4台，共台，共4.8kW，车间采用，车间采用380/220V线路供电，试线路供电，试确定该车间的计算负荷。确定该车间的计算负荷。一、工厂的功率因数一、工厂的功率因数1.工厂的功率因数工厂的功率因数瞬时功率因数瞬时功率因数 瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：UIP3cos平均功率因数平均功率因数平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式

43、计算：平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：2pq2q2PP)(11cosWWWWW式中式中WP是某一时间内消耗的有功电能；是某一时间内消耗的有功电能；Wq是某一时间内消耗的无功是某一时间内消耗的无功电能。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要按月平均电能。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要按月平均功率因数的高低来调整。功率因数的高低来调整。最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计算：算：3030cosSP2. 功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统

44、的影响一般交流供电线路中，一般交流供电线路中，大多数为电感性负载大多数为电感性负载，致使功率因数偏低。，致使功率因数偏低。当有功功率为一定值时，当有功功率为一定值时，cos 愈小（愈小（ 角愈大），其视在功率就愈角愈大），其视在功率就愈大，因而供电线路中的电流大，线路的损失（电压和有效功率损大，因而供电线路中的电流大，线路的损失（电压和有效功率损耗）随之增大，不经济。耗）随之增大，不经济。供电设备（电源）的供电能力（容量）是用视在功率供电设备（电源）的供电能力（容量）是用视在功率S来表示的。来表示的。当供电设备的容量一定时，如果用户负载的功率因数过低，其无当供电设备的容量一定时，如果用户负载的

45、功率因数过低，其无功功率就会过大，致使供电设备输出的有功功率减少，于是降低功功率就会过大，致使供电设备输出的有功功率减少，于是降低了供电设备的供电能力。了供电设备的供电能力。2. 功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响 当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈低，当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈低，其供电线路其供电线路的电流愈大，线路的电力损耗随之增加的电流愈大，线路的电力损耗随之增加。 功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，从而从而影响用电设备的正常运转影响用电设备的正常运转。 发电机发出的功率是有限的，

46、当无功功率增加时，有功功率发电机发出的功率是有限的，当无功功率增加时，有功功率下降，下降，发电机的效率降低发电机的效率降低。 国家标准国家标准GB/T3485-1998评价企业合理用电技术导则评价企业合理用电技术导则中中规定：规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功集中与就地无功补偿设备补偿设备”。采用采用“高奖低罚高奖低罚”的原则。的原则。 3. 补偿用电力电容器补偿用电力电容器 电力电容器在电力系统中的作用电力电容器在电力系统中的作用利用电

47、容与电感的能量互补，起到无功补偿作用，这就是电力电利用电容与电感的能量互补，起到无功补偿作用，这就是电力电容器在电力系统中的主要作用。容器在电力系统中的主要作用。在电力线路两端并联上移相电容器，线路上就可避免无功电力的在电力线路两端并联上移相电容器，线路上就可避免无功电力的输送，以达到减少线路能量损耗、减小线路电压降，提高系统有输送，以达到减少线路能量损耗、减小线路电压降，提高系统有功出力的效益，因此，移相电容器是提高电力系统功率因数的一功出力的效益，因此，移相电容器是提高电力系统功率因数的一种重要的电力设备。种重要的电力设备。 电力电容器部分型号表示电力电容器部分型号表示表表6-4 6-4

48、电力电容器部分型号表示电力电容器部分型号表示第一位第一位字母字母含义含义第二位第二位字母字母含义含义第三位第三位字母字母含义含义B标准标准D充氮单相充氮单相F复合介质复合介质Y移相用移相用 WW户外式户外式C串联用串联用Y油浸油浸S水冷水冷J均压均压T可调可调O耦合耦合L氯化联苯浸渍氯化联苯浸渍C冲击放电冲击放电L滤波用滤波用B薄膜薄膜M脉冲用脉冲用D一般接地一般接地F防护用防护用R电容式电容式R电热电热4.4. 调相机调相机调相机在调相机在电力系统中的作用电力系统中的作用*在电网的受电端装设一些同步调相机，用于改善电网的功率因在电网的受电端装设一些同步调相机，用于改善电网的功率因数。根据电网

49、负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电流，可数。根据电网负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电流，可改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于1。*在输电线的受电端装一台调相机，在电网负载加重时，让其过在输电线的受电端装一台调相机，在电网负载加重时，让其过励运行，减少输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压励运行，减少输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压降；降；*在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。流，可

50、防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。 调相机与电容器的比较调相机与电容器的比较a. a. 静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量的量的0.3%0.3%0.5%0.5%，调相机的有功功率损耗为额定容量的，调相机的有功功率损耗为额定容量的1.5%1.5%5.5%5.5%。b. b. 电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。

51、大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。c. c. 补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以集中使用，又可以分散使用。以集中使用，又可以分散使用。d. d. 调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压降低时输出功率急剧下降，。压降低时输出功率急剧下降，。e. e. 调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，调相机装有自动励磁装置，在

52、故障时能保持电力系统的电压，从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起作用。作用。f. f. 调相机维护工作量大，电容器维护量小。调相机维护工作量大，电容器维护量小。二、无功补偿方法二、无功补偿方法提高自然功率因数提高自然功率因数a.合理选择电动机的容量，使其接近满载运转。合理选择电动机的容量，使其接近满载运转。b.对实际负载不超过额定容量对实际负载不超过额定容量40的电动机，应更换为小容的电动机，应更换为小容量的电动机。量的电动机。c.合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，限合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，限制感应电动机空载运转。制感应电动机空载运转。 d.正确选择变压器容量，提高变压器的负载率（一般为正确选择变压器容量，提高变压器的负载率（一般为7580比较合适）。对于负载率低于比较合适）。对于负载率低于30变压器，应予以变压器，应予以更换。更换。e.对于负荷率在对于负荷率在0.60.9的绕线式电动机，必要时可以使其同的绕线式电动机，必要时可以使其同步化，这时电动机可以向电力系统输送出无功功率。步化，这时电动机可以向电力系统输送出无功功率。 人工补偿法人工补偿法使用同步电动机在过激磁方式呈现容性时运转，其功率因使用同步电动机在过激磁方式呈现容性时运转，其