供电技术第四版课件第二章用户供电系统1

1、中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件内容提要：内容提要：用户供电系统的电力负荷与负荷计算用户供电系统的电力负荷与负荷计算供电电压以及电源的选择供电电压以及电源的选择变电所的主接线和二次接线变电所的主接线和二次接线配电系统的设计配电系统的设计供电系统的电能节约与电能质量控制供电系统的电能节约与电能质量控制中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算第二节第二节 供电电压与电源的选择供电电压与电源的选择第三节第三节 用户变电所用户变电所第四节第四节 变电所的电气主接线变电所的电气主接线第五节第五节 变电所的二次接线变电所的二次接

2、线 第六节第六节 高低压配电网高低压配电网第七节第七节 用户供电系统的电能损耗与节约用户供电系统的电能损耗与节约第八节第八节 供电系统的方案比较供电系统的方案比较中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件一、关于负荷的基本概念一、关于负荷的基本概念 a)a)连续运行工作制连续运行工作制b)b)短期运行工作制短期运行工作制c)c)断续周期工作制断续周期工作制1. 1. 设备安装容量设备安装容量 设备安装容量设备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工作的用（亦称设备功率）是指连续工作的用电

3、设备铭牌上的标称功率电设备铭牌上的标称功率PE。但是，用电设备往往因工。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件连续运行工作制连续运行工作制短期运行工作制短期运行工作制断续周期工作制断续周期工作制能长期连续运行，每次连续工作时能长期连续运行，每次连续工作时间超过间超过8 8小时，运行时负荷比较稳小时，运行时负荷比较稳定。定。这类设备的工作时间较短，停歇时这类设备的工作

4、时间较短，停歇时间较长。间较长。这类设备的工作呈周期性，时而工这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。间与停歇时间有一定比例。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件断续周期工作制（重复短暂工作制）断续周期工作制（重复短暂工作制） 断续周期工作制的设备，通常用负荷持续率断续周期工作制的设备，通常用负荷持续率(暂载暂载率率)FC表征其工作特征，取一个工作周期内的工表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，记为作时间与工作周期的百分比值，记为FC ：式中式中 tg，tx工作时间与停歇时间，两者

5、之和为工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期工作周期T，工作周期一般不超过，工作周期一般不超过10分钟。分钟。负荷持续率负荷持续率(暂载率暂载率)也可表示为也可表示为100%ggxtFCtt中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件实际负荷持续率下的功率修正公式实际负荷持续率下的功率修正公式NNNNNNNNNNNNNNNNPPPSPPPPPPPPtTttIRtIAIPUIP2%25cos%1001 , 1 1 251002，因此设备容量为对吊车要求统一换算到，因此设备容量为到对电焊机要求统一换算下的功率应该修正为最后在实际负荷持续率则有和额定功率持续率设备一般给出额定负荷因此有在同一周

6、期内负荷持续率量相同时在设备电阻不变而发热热量故在相同电压下功率中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件设备安装容量的确定设备安装容量的确定p 在每台用电设备的铭牌上都有在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率额定功率”PE，但由于各，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的换算为同一工作制下的额定功率额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的下的“额定功率额定功率”称为称为“设备安装容量

7、设备安装容量”，用，用PN.M示。示。p 连续工作制和短时工作制的设备容量连续工作制和短时工作制的设备容量 : PN.M=PE中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件设备安装容量的确定设备安装容量的确定断续周期工作制的设备容量断续周期工作制的设备容量吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备）的设备安装容量统一换算到安装容量统一换算到FC=25%时的额定功率（时的额定功率（kW），若其），若其FCN不等于不等于25%时应进行换算，公式为时应进行换算，公式为:.225%NN MEENFCPPPFC电焊机及电焊变压器的设备安装容量统

8、一换算到电焊机及电焊变压器的设备安装容量统一换算到FC100%时的额定容量。若其铭牌暂载率时的额定容量。若其铭牌暂载率FCN不等于不等于100%时，应进行时，应进行换算，公式为换算，公式为:.cosN MENEENPPFCSFCFCN为与铭牌容量对应的负荷持续率为与铭牌容量对应的负荷持续率中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 （2 2）电焊机的设备安装容量）电焊机的设备安装容量 电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ，所以所以2 2台电焊机的设备容量：台电焊机的设备容量： 100%FC 解：（解：（1 1）金

9、属切削机床的设备安装容量）金属切削机床的设备安装容量 金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以2020台金属切削机床的台金属切削机床的总容量为：总容量为： 例例 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共线路上接有金属切削机床共20台（其中台（其中10.5kW-4台，台，7.5kW-8台，台，5kW-8台），车间有台），车间有380V电焊机电焊机2台（每台容量台（每台容量20kVA， , ），车间有吊车），车间有吊车1台台11kW， ），），试计算此车间的设备容量。试计算此车间的设备容量。 65%EFC cos0.5E25%EFC

10、.1N MEiPPkW142585 . 785 .104.22cosN MEEEPSFCkW1 .165 . 065. 0202中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 （3）吊车的设备安装容量）吊车的设备安装容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ，所以所以1台吊车的容量为：台吊车的容量为： (4) 车间的总设备安装容量为：车间的总设备安装容量为：25%FC .32511kWEN MEEFCPPPFC.142 16.1 11 169kWN MP例例 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床

11、共线路上接有金属切削机床共20台（其中台（其中10.5kW-4台，台，7.5kW-8台，台，5kW-8台），车间有台），车间有380V电焊机电焊机2台（每台容量台（每台容量20kVA， , ），车间有吊车），车间有吊车1台台11kW， ），），试计算此车间的设备容量。试计算此车间的设备容量。 65%EFC cos0.5E25%EFC 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件2. 2. 负荷与负荷曲线负荷与负荷曲线电力负荷是指单台用电电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从设备或一组用电设备从电源取用的电功率，包电源取用的电功率，包括有功功率、无功功率括有功功率、无功功率和视在功率。和

12、视在功率。在生产过程中，由于生在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设产过程的变化或用电设备使用上的随机性，实备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而际负荷都是随着时间而变化的。变化的。电力负荷随时间变化的电力负荷随时间变化的曲线称为曲线称为负荷曲线负荷曲线。 图图2-1 日负荷曲线与年负荷曲线日负荷曲线与年负荷曲线a)日有功负荷曲线日有功负荷曲线 b)年有功负荷曲线年有功负荷曲线中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件负荷曲线负荷曲线p 曲线所包围的面积为用电负荷曲线所包围的面积为用电负荷p 为用电决策提供依据为用电决策提供依据p

13、曲线分类有多种曲线分类有多种有功，无功等。有功，无功等。梯形，平滑形。梯形，平滑形。工作班、日、周、季度、年负荷曲线，其中日和年负工作班、日、周、季度、年负荷曲线，其中日和年负荷曲线最常用。荷曲线最常用。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件3. 3. 平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷 （1）平均负荷）平均负荷Pav 平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力用户的年平均负荷平均值。电力用户的年平均负荷Pav可由年电能消耗量与年可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：工作时间之比来计算：gzaavTW

14、P （2）最大负荷）最大负荷Pmax 最大负荷是指一年中典型最大负荷是指一年中典型日负荷曲线日负荷曲线（全年至少出现（全年至少出现3次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大负荷，即最大负荷，即30min内消耗电能最大时的平均负荷，记作内消耗电能最大时的平均负荷，记作Pmax或或P30。（3）有效负荷）有效负荷Pe 有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为作班时间为T）按下式计算所得的）按下式计算所得的有效值有效值：TdtPTP02e1 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件平均负荷与最大负荷平均负荷与最大

15、负荷中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和功率之和，这是因为：，这是因为：1）并非所有设备都同时投入工作。）并非所有设备都同时投入工作。2）并非所有设备都能工作于额定状态。）并非所有设备都能工作于额定状态。3）并非所有设备的功率因数都相同。）并非所有设备的功率因数都相同。4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设备的设备的等效负荷等

16、效负荷。所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。（4）计算负荷）计算负荷Pc中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。通常我国求计算负荷的日负荷曲线时间间隔通常我国求计算负荷的日负荷曲线时间间隔t取取30min。 t选择与导体的发热时间常数选择与导体的发热时间常数有关。

17、中小截面导体的发有关。中小截面导体的发热时间常数一般在热时间常数一般在10min左右，而导体达到稳定温升的温升左右，而导体达到稳定温升的温升需要需要(3-4)，因此选择，因此选择30min是合适的。是合适的。从等效的含义上讲，从等效的含义上讲， “半小时最大平均负荷半小时最大平均负荷”就是等效就是等效负荷即计算负荷。负荷即计算负荷。对于筹建中的电力用户，计算负荷则是根据统计规律按对于筹建中的电力用户，计算负荷则是根据统计规律按照一定的计算方法得到的半小时最大平均负荷的假想值。照一定的计算方法得到的半小时最大平均负荷的假想值。计算负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的依据。计算负荷可以作为供电

18、系统设计和电气设备选择的依据。（4）计算负荷）计算负荷Pc中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件4. 4. 负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数（1）负荷系数）负荷系数 负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。负荷系数常分为有功负荷系数反映了负荷的平稳程度。负荷系数常分为有功负荷系数 和无和无功负荷系数功负荷系数 ： maxmaxavQQPPav（2）利用系数）利用系数 利用系数是针对用电设备组而言的。利用系利用系数是针对用电设备组而言的。利用系数数Kx定义为用电设备组在最大负荷工作班

19、内消耗的平均负荷定义为用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷Pav与该设备组的总安装容量与该设备组的总安装容量 PN之比，即之比，即NavxPPK 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件（3）需要系数）需要系数 需要系数也是针对用电设备组而言的。需需要系数也是针对用电设备组而言的。需要系数要系数Kd定义为用电设备组的最大负荷定义为用电设备组的最大负荷Pmax（或或P30）与该与该设备组的总安装容量设备组的总安装容量 PN之比，即之比，即N30NmaxdPPPPK（4）形状系数）形状系数 形状系数也是针对用电设备组或用户整体形状系数也是针对用电设备组或用户整体而言的。形状系数而言

20、的。形状系数Kz定义为有效负荷定义为有效负荷Pe与平均负荷与平均负荷Pav之比，之比，即即avPPKez 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件5. 5. 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数TmaxTmaxmaxamaxPWT 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax是这样一个假想时间：电是这样一个假想时间：电力负荷按照最大负荷力负荷按照最大负荷Pmax持续运行持续运行Tmax时间所消耗的电能恰时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。 如图如图2-2所示所示,年最大负荷年最大负荷Pmax延伸到延伸到Tmax的横线与两

21、坐的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能所包围的面积，即全年实际消耗的电能Wa，因此年最大负，因此年最大负荷利用小时数为：荷利用小时数为：中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax 下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷，就是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利用小为年最大负荷利用小时数。时数。一班制工厂一班制工厂Tmax=18003000h两班制工厂两班制工厂Tma

22、x=35004800h三班制工厂三班制工厂Tmax=50007000h中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件二、负荷的估算二、负荷的估算 1. 单位产品耗电量法单位产品耗电量法 若已知某企业的产品和产量，若已知某企业的产品和产量，查表查表可得该产品的单位产可得该产品的单位产品耗电量品耗电量和该类工厂的年最大负荷利用小时数和该类工厂的年最大负荷利用小时数Tmax，进而按下式求出企业年电能需要量进而按下式求出企业年电能需要量Wa和计算负荷和计算负荷Pc。maxacaTWPnW2. 负荷密度法负荷密度法 已知建筑面积已知建筑面积A(m2)，并，并查表查表得到同类建筑的负荷密得到同类建筑的

23、负荷密度指标度指标 (W/m2)，则计算负荷，则计算负荷Pc可按下式求得：可按下式求得：APc中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件3. 形状系数法形状系数法iiviviiivPQQPKPPtan.a.aav.N. x.aavavzeavzeQKQQPKPPcc1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量.2）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平均负荷：平均负荷：3）根据负荷的平稳程度，适当选择形状系数）根据负荷的平稳程度，适当选择形状系数Kz的值的值（一般情况下可取（

24、一般情况下可取Kz=1.15），按下式估计计算负荷：），按下式估计计算负荷：中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件三、负荷的计算三、负荷的计算 p 根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量确定计算负荷的工作称为负荷计算。确定计算负荷的工作称为负荷计算。p 其理论依据是相似性原理，即性质相同、功能相近的用电其理论依据是相似性原理，即性质相同、功能相近的用电设备组、生产车间或电力用户，其负荷曲线应相似，其负设备组、生产车间或电力用户，其负荷曲线应相似，其负荷曲线的特征参数值荷曲线的特征参数值(负荷系数、利用系数、需要系数、最负

25、荷系数、利用系数、需要系数、最多有功负荷利用时数等多有功负荷利用时数等)应相近。应相近。p 负荷计算就是求计算负荷负荷计算就是求计算负荷Pc,Qc,Sc和和Icp 负荷计算的方法：需要系数法、二项式法、附加系数法等。负荷计算的方法：需要系数法、二项式法、附加系数法等。其中，需要系数法以其计算简单、适用面广、需要系数数其中，需要系数法以其计算简单、适用面广、需要系数数据齐全等特点而被广为应用。据齐全等特点而被广为应用。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件三、负荷的计算三、负荷的计算 考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负

26、荷就取设备的安装容量。算负荷就取设备的安装容量。Ncc2c2ccccNc3tanUSIQPSPQPP 考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M应应按下式计算：按下式计算：MMNMcPP. 1单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷电动机额定功率时的效率电动机额定功率时的效率用电设备铭牌给出的功率用电设备铭牌给出的功率因数角的正切值因数角的正切值中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件当计算配电干线（譬如，第当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，条）上的计算负荷时，首首先将用电设备分组先将用电设备分组，求出各组用电设备

27、的总安装容量，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后然后查表查表得到得到各组用电设备的各组用电设备的需要系数需要系数kd.i及对应的功率及对应的功率因数因数cos i和功率因数正切值和功率因数正切值tan i，则，则2c.2c.c. c. cc.N. d. cc.tanjjjiiijiiijQPSPQQPKPP2用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别不大的场合。若用电设备组的设备不大的场合。若用电设备组的设备台数较少台数较少时，其时，其计计算结果

28、算结果往往往往偏小偏小。 对于设备台数为对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以备功率之和乘以0.9的系数。的系数。 2用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同期系数在各级配电点乘以

29、同期系数K ，即，即2c2cc. cc. ccQPSQKQPKPjj3车间或全厂的计算负荷车间或全厂的计算负荷 求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算cTcT)08. 005. 0()02. 001. 0(SQSP中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件企业负荷确定的步骤从负荷端开始，逐从负荷端开始，逐级上推到电源进线级上推到电源进线端。端。用电设备

30、组用电设备组车间低压变压器车间低压变压器出线出线高压出线高压出线企业变压器出线企业变压器出线企业进线企业进线中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件4单相用电设备计算负荷的确定单相用电设备计算负荷的确定 当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的15时，时，不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算；不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算；若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的15时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算。时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷

31、计算。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件4单相用电设备计算负荷的确定单相用电设备计算负荷的确定 单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法：单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法： 1）单相设备接于相电压时，将三相线路中单相用电）单相设备接于相电压时，将三相线路中单相用电设备容量最大的一相乘以设备容量最大的一相乘以3作为三相等效设备容量。作为三相等效设备容量。 2）单相设备接于线电压时，首先应将接于线电压的）单相设备接于线电压时，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量，然后再分相单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相计算各相的设备容量，取最大负

32、荷相的设备容量的计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的3倍来作倍来作为等效的三相负荷容量。接于线电压的单相设备容量换算为等效的三相负荷容量。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时，换算公式如下：为接于相电压的设备容量时，换算公式如下：BCCBCCACCACBCCBCCACCACABBABBCBBCBABBABBCBBCBCAACAABABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPA中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 例题：某机修车间例题：某机修车间380V380V线路上有如下设备：线路上有如下设备： 对焊机一台：对焊

33、机一台：S SN N=42kVA, =42kVA, N N=60%,cos=60%,cos =0.62=0.62 10 10吨桥式起重机一台：吨桥式起重机一台：P PN N=39.6kW,=39.6kW, N N=40%=40% 金属切削用三相电机：金属切削用三相电机：7.5kW 37.5kW 3台台, 4kW 8, 4kW 8台台;3kW 17;3kW 17台台试求计算负荷。试求计算负荷。思路：思路： 先确定负荷应用范围：小批生产，属于冷加工车间先确定负荷应用范围：小批生产，属于冷加工车间 先分组：对焊机一组；起重机一组；金属切削用电机一组。先分组：对焊机一组；起重机一组；金属切削用电机一组

34、。 每一组用需用系数法分别计算：容量；查表得每一组用需用系数法分别计算：容量；查表得KdKd和和coscos ；计算；计算 查表得多个组的同时系数，再计算查表得多个组的同时系数，再计算中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件例题详细求解AUSIkVAQPSkPKKQkWPKKPKkPQkWPKPkWPKkPQkWPKPkWPPKkPQkWPKPkWSPKNcacacacacamiiNdisicamiNdisicasicacadcadcacadcaNNdcacadcaNNd7123803100083.46383.465 .3916.25var5 .39)2 .2998.1221. 7(

35、8 . 0)tan(16.25)88.165 . 707. 7(8 . 0)(8 . 0var2 .2973. 188.16tan 88.165 .10516. 05 .105317485 . 7373. 1tan, 5 . 0cos,16. 0 :var98.1273. 15 . 7tan 5 . 75015. 0504 . 06 .392273. 1tan, 5 . 0cos,15. 0 :var21. 702. 107. 7tan 07. 72 .2035. 02 .206 . 062. 042cos02. 1tan, 7 . 0cos,35. 0 :222211取同时系数查表得金属切削

36、电机查表得吊车组查表得对焊机组中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件举例：举例：某机修车间某机修车间380v380v线路上，接有金属切削机床线路上，接有金属切削机床2020台，共台，共50kw50kw，通风机，通风机2 2台共台共3kw3kw，电阻，电阻炉炉1 1台台2kw2kw。试确定此线路上的计算负荷。试确定此线路上的计算负荷。解：解： 先求各用电设备组的计算负荷先求各用电设备组的计算负荷金属切削机床组金属切削机床组 查表查表2-12-1，取，取K Kd d=0.16 =0.16 Cos=0.5 tan=1.73=0.5 tan=1.73 Pca1=Kd Pca1=Kd PN=

37、0.160.1650kw=8kw Qca1=Pca tan=8kw50kw=8kw Qca1=Pca tan=8kw1.73=13.84kvar1.73=13.84kvar 通风机组通风机组 查表查表2-12-1，取，取K Kd d=0.8 =0.8 Cos=0.8 tan=0.75=0.8 tan=0.75有有 Pca2=Kd Pca2=Kd PN=0.8=0.83kw=2.4kw Qca2=Pca tan=2.4kw3kw=2.4kw Qca2=Pca tan=2.4kw0.75=1.8kvar0.75=1.8kvar 电阻炉电阻炉 查表查表2-12-1，取，取K Kd d=0.7 =0.

38、7 Cos=0.98 tan=0.2=0.98 tan=0.2有有 Pca3=Kd Pca3=Kd PN=0.7=0.72kw=1.4kw Qca3=Pca tan=1.4kw2kw=1.4kw Qca3=Pca tan=1.4kw0.2=0.28kvar0.2=0.28kvar 380V 380V线路上的总计算负荷（取线路上的总计算负荷（取K =0.95 =0.95 ） Pca= Pca= K (Pca1+Pca2+Pca3)=0.95(8+2.4+1.4)=11.564kw (Pca1+Pca2+Pca3)=0.95(8+2.4+1.4)=11.564kw Qca= Qca= K (Qca

39、1+Qca2+Qca3)=0.95(13.8+1.4+0.28)=15.17kvar (Qca1+Qca2+Qca3)=0.95(13.8+1.4+0.28)=15.17kvar 07.1917.15564.112222QPScacaca中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 对需用系数法的评价：对需用系数法的评价： 优点：优点： 公式简单，计算方便。公式简单，计算方便。 只用一个原始公式只用一个原始公式 就可以表征普遍的计算就可以表征普遍的计算方法。这个公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电方法。这个公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的计算负荷都可进行计算。站的

40、计算负荷都可进行计算。 对于不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，对于不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，为供电设计经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，为供电设计提供了很好的条件。提供了很好的条件。 缺点：缺点： 没有考虑大容量电动机对整个计算负荷的影响，尤其是当总用没有考虑大容量电动机对整个计算负荷的影响，尤其是当总用电设备较少时，影响更大。这种情况下，采用二项系数法更准电设备较少时，影响更大。这种情况下，采用二项系数法更准确些。确些。 对绝大多数企业，需用系数法，目前仍称得上一种准确而又简对绝大多数企业，需用系数法，

41、目前仍称得上一种准确而又简便的方法，因而在我国设计部门广泛采用。便的方法，因而在我国设计部门广泛采用。PKPNdca中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件二项式法二项式法PPPxNcacb从图所示的日负荷曲线看出，其从图所示的日负荷曲线看出，其最大有功负荷可表示为最大有功负荷可表示为Pmax=Pca=Pav+P式中式中Pav为企业日负荷曲线的平为企业日负荷曲线的平均负荷，均负荷， P则表示日负荷曲线则表示日负荷曲线的尖峰部分。的尖峰部分。大量的考察和统计证明：大量的考察和统计证明：产生企业产生企业“尖峰负荷尖峰负荷”的主要原因是：企业内的主要原因是：企业内X台最大容量的电动台最大容

42、量的电动机在某一生产时间内较密集地处于高负荷运行状态。如果已知机在某一生产时间内较密集地处于高负荷运行状态。如果已知X台台最大容量的电动机总容量为最大容量的电动机总容量为Px，则上式可表示为：，则上式可表示为：PN用电设备组的总额定容量用电设备组的总额定容量PxX台最大容量用电设备的总容量台最大容量用电设备的总容量b、c二项系数二项系数X该用电设备组中取最大用该用电设备组中取最大用电设备的台数电设备的台数中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件四、功率因数及其提高四、功率因数及其提高1）瞬时功率因数）瞬时功率因数 瞬时功率因数由功率因数表或相位表直接读出，或由功瞬时功率因数由功率因数

43、表或相位表直接读出，或由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：率表、电流表和电压表的读数按下式求出：式中：式中：P功率表测出的三相功率读数（功率表测出的三相功率读数（kW）；）； U电压表测出的线电压读数（电压表测出的线电压读数（kV）；）； I电流表测出的相电流读数（电流表测出的相电流读数（A）。）。 瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的变化情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。况。 UIP3cos1工厂的功率因数分类和计算工厂的功率因数分类和计算 瞬时功率因数瞬时功率因数平均功率因数平均功率因数自然功率因数自然功率因数总功率因数总功率因数中国矿业大学信电学院电气工程

44、研究所供电技术电子课件2）平均功率因数）平均功率因数 平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平均值。平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平均值。其计算公式为其计算公式为式中：式中： W某一时间内消耗的有功电能（某一时间内消耗的有功电能（kWh）；由有功）；由有功电度表读出。电度表读出。 V某一时间内消耗的无功电能（某一时间内消耗的无功电能（kvarh）；由无）；由无功电度表读出。功电度表读出。 我国电业部门每月向工业用户收取电费，规定电费要按我国电业部门每月向工业用户收取电费，规定电费要按月平均功率因数来调整。上式用以计算已投入生产的工月平均功率因数来调整。上式用以计算已投入生产的工业企

45、业的功率因数。业企业的功率因数。222)(11cosWVVWW中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件3 3）自然功率因数）自然功率因数 未装设人工补偿装置时的功率因数。未装设人工补偿装置时的功率因数。4 4）总功率因数）总功率因数 设置人工补偿装置后的功率因数。设置人工补偿装置后的功率因数。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件（1）系统中输送的）系统中输送的总电流增加总电流增加，使得供电系统中的电气元，使得供电系统中的电气元件，容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量件，容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而仪表等规格尺寸增大，因而增

46、大了初投资费用增大了初投资费用。（2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。（3）线路的电压损耗增大线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机及其。影响负荷端的异步电动机及其它用电设备的正常运行。它用电设备的正常运行。（4）发动机出力相对降低发动机出力相对降低。2功率因数对供电系统的影响功率因数对供电系统的影响中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件3功率因数的提高功率因数的提高 高压高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到装置的电力用户，功率因数应达到0.

47、90.9以上，以上，其他用其他用户户功率因数应在功率因数应在0.850.85以上。以上。 人工补偿无功功率人工补偿无功功率提高自然功率因数提高自然功率因数提高功率因数提高功率因数中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件1）提高自然功率因数）提高自然功率因数提高自然功率因数的方法，即采用降低各用电设备所需的无功功提高自然功率因数的方法，即采用降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，主要有：率以改善其功率因数的措施，主要有： 正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行； 更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线；更

48、换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线； 电力变压器不宜轻载运行；电力变压器不宜轻载运行； 合理安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行状况，限合理安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行状况，限制电焊机、机床电动机等设备的空载运转；制电焊机、机床电动机等设备的空载运转； 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件2）人工补偿无功功率当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到率因数仍不能达到供用电规则供用电规则所要求的数值所要求的数值时，就需要设置专门的无功补偿电源，人工补偿时，就需要设置专门的无功补偿电源，人工补偿无功功率。

49、无功功率。人工补偿无功功率的方法主要有以下三种：人工补偿无功功率的方法主要有以下三种： 并联电容器补偿并联电容器补偿 同步电动机补偿同步电动机补偿 动态无功功率补偿动态无功功率补偿 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件并联电容器原理并联电容器原理p原理：原理：电感性负载电流滞后电网电压，而电容电感性负载电流滞后电网电压，而电容器的电流超前电网电压，这样就可以完全或部器的电流超前电网电压，这样就可以完全或部分抵消。减小功率因数角，提高功率因数。分抵消。减小功率因数角，提高功率因数。p方法：方法：并联静电电容器并联静电电容器p用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器）用静电电容器（或

50、称移相电容器、电力电容器）作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业内广泛应用的一种补偿装置。内广泛应用的一种补偿装置。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件并联电容器提高功率因数的原理并联电容器提高功率因数的原理。为补偿后的功率因数角，为补偿前的功率因数角式中总的补偿容量为)tan(tan/tantantan tan22avCavCRCRCLRLRLPQPQRUCURUCUIIIIIIIII中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电容器的补偿方式电容器的补偿方式无功补偿应本着无功补偿应本着就近平衡就近平衡的原则，低压设备的无的原则，

51、低压设备的无功功率宜在低压侧补偿，高压设备的无功功率应功功率宜在低压侧补偿，高压设备的无功功率应在高压侧补偿。在高压侧补偿。补偿装置应尽量靠近无功负荷。补偿装置应尽量靠近无功负荷。按照补偿电容器安装的位置，分为按照补偿电容器安装的位置，分为就地补偿就地补偿和和集集中补偿中补偿。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件图图2-3 补偿电容器的布置方式补偿电容器的布置方式中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电容器的补偿方式电容器的补偿方式-就地补偿就地补偿 就地补偿：就地补偿：即对于容量较大、负荷平稳的用电设备，在其即对于容量较大、负荷平稳的用电设备，在其附近按照其本身无功

52、功率的需要装设电容器。附近按照其本身无功功率的需要装设电容器。 优点：优点：补偿效果最好补偿效果最好。能最大限度减少系统中流过的。能最大限度减少系统中流过的无功，使供电线路功率及能量损耗降低；线路的截面无功，使供电线路功率及能量损耗降低；线路的截面积减小；开关设备和变压器容量降低。积减小；开关设备和变压器容量降低。 缺点：电容器将随着用电设备一同工作和停止，所以缺点：电容器将随着用电设备一同工作和停止，所以利用率较低、投资大、管理不方便；易受机械振动及利用率较低、投资大、管理不方便；易受机械振动及其他环节条件的影响。其他环节条件的影响。 对大容量感应电动机而言，补偿容量应按照轻负荷时电机对大容

53、量感应电动机而言，补偿容量应按照轻负荷时电机所需要的无功功率计算，以免轻负荷时出现过补偿。所需要的无功功率计算，以免轻负荷时出现过补偿。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件电容器的补偿方式电容器的补偿方式-集中补偿集中补偿 集中补偿：集中补偿：将电容器集中装设在变电所的母线上，以专用的将电容器集中装设在变电所的母线上，以专用的开关控制。开关控制。 优点：和就地补偿相比，所需电容器总容量较少，即电优点：和就地补偿相比，所需电容器总容量较少，即电容器的利用率较高。容器的利用率较高。 缺点：缺点：补偿效果稍差补偿效果稍差。 具体分为：分组集中补偿、低压集中补偿和高压集中补偿。具体分为：

54、分组集中补偿、低压集中补偿和高压集中补偿。 低压集中补偿：补偿低压集中补偿：补偿6(10)kV变压器低压侧的无功功率。变压器低压侧的无功功率。 高压集中补偿：主要补偿高压用电设备的无功功率和高压集中补偿：主要补偿高压用电设备的无功功率和6(10)kV变压器的无功损耗。变压器的无功损耗。 但从提高电源进线的功率因数来看，仅在高压侧补偿也能满但从提高电源进线的功率因数来看，仅在高压侧补偿也能满足要求，但足要求，但高压侧补偿只能节约电源至高压侧补偿只能节约电源至6(10)kV 变电所的导变电所的导体截面体截面，而设置在，而设置在低压侧低压侧除具有上述优点外，还能除具有上述优点外，还能提高提高6(10

55、)kV 变压器的负荷能力变压器的负荷能力。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件5补偿容量和补偿后计算负荷的计算补偿容量和补偿后计算负荷的计算 （1 1）补偿容量的计算）补偿容量的计算 (2) (2) 补偿后计算负荷的计算补偿后计算负荷的计算 )tantan2130（PQCcCqQn 确定电容器的个数确定电容器的个数 CQQQ30/30补偿后总的无功计算负荷为补偿后总的无功计算负荷为 2302302/30230/30)(CQQPQPS补偿后的视在计算负荷为补偿后的视在计算负荷为 补偿前后对应的功率因数角正切值补偿前后对应的功率因数角正切值 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术

56、电子课件电容器的接线方式 接线方式分为三角形接线和星形接线接线方式分为三角形接线和星形接线q三角形接线：当电容器额定电压按电网的线电压选择三角形接线：当电容器额定电压按电网的线电压选择时，应采用三角形接线。时，应采用三角形接线。q星形接线：当电容器额定电压低于电网的线电压时，星形接线：当电容器额定电压低于电网的线电压时，应采用星形接线。应采用星形接线。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 三角形接线的电容器直接承受线间电压，任何一台电容器因故障被击穿时，就形成两相短路，故障电流很大，如果故障不能迅速切除，故障电流和电弧将使绝缘介质分解产生气体，使油箱爆炸，并波及邻近的电容器。因此

57、这种接线已经很少在10kV系统中使用，只是在380V配电系统中有少量使用。 星形接线电容器的极间电压是电网的相电压，绝缘承受的电压较低，电容器的制造设计可以选择较低的工作场强。 当电容器组中有一台电容器因故障击穿短路时，由于其余两健全相的阻抗限制，故障电流将减小到一定范围，并使故障影响减轻。 星形接线的最大优点是可以选择多种保护方式。少数电容器故障击穿短路后，单台的保护熔丝可以将故障电容器迅速切除，不致造成电容器爆炸。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件三角形和星形接线的比较 若某一电容器内部击穿若某一电容器内部击穿: 三角形接线时，就形成了相间短路故障，有可能三角形接线时，就

58、形成了相间短路故障，有可能引起电容器膨胀、爆炸、使事故扩大；引起电容器膨胀、爆炸、使事故扩大； 星形接线，不形成相间短路故障。星形接线，不形成相间短路故障。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件三角形和星形接线的比较 三角形接线比星形接线能节约电容三角形接线比星形接线能节约电容23。cclcccXcUXUXUQ3)3(QQ222，中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 电容器的接线还有双三角形和双星形之分。 双星形接线，是将电容器平均分为两个电容相等或相近的星形接线电容器组，并联到电网母线，两组电容器的中性点之间经过一台低变比的电流互感器连接起来。 利用其中性点连接的电

59、流保护装置，当电容器故障击穿切除后，会产生不平衡电流，使保护装置动作将电源断开，这种保护方式简单有效，不受系统电压不平衡或接地故障的影响。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 电容器一次侧接有串联电抗器和并联放电线圈。 放电线圈的作用是将断开电源后的电容器上的电荷迅速、可靠地释放掉。 和电容器并联，形成感容并联谐振电路，使电能在谐振中消耗掉。放电线圈应能在电容器断开电源5s内将电容器端电压下降到50V。 串联电抗器是为了限制合闸涌流和限制谐波 在电容器回路中串联一定数值的电抗器，即造成一个对n次谐波的滤波回路 对于3次谐波：3XL = （1/3） XC，则XL = （1/9） X

60、C = 0.11XC；对于5次谐波：5XL = （1/5） XC，则XL = （1/25） XC = 0.04XC。 普遍采有在回路中串联12%电抗构成3次谐波滤波器，12%电抗率的含义是指串联电抗器的感抗值为该回路电容器容抗值的12%,而用串联6%电抗构成5次谐波滤波器。不正好采用11%和4%，而是稍大一点，目的是使电容器回路阻抗呈感性，避免完全谐振时电容器过电流。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电子课件 在电业部门以单星形接线最多，在工矿企业却大量存在三角形接线电容器组。 1985年以后，电业部门执行统一的部颁设计标准，新(扩)建电容器组均未采用三角形接线。 工矿企业与民用部门