负荷计算讲课稿

1、负荷计算 三、负荷曲线三、负荷曲线1负荷曲线的分类负荷曲线的分类按性质分：按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分：日负荷曲线和年负荷曲线按负荷持续时间分：日负荷曲线和年负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 日负荷曲线（日负荷曲线（图图2-1） ：逐点描绘法、梯形曲线法：逐点描绘法、梯形曲线法年负荷曲线：年负荷曲线：年最大负荷曲线（年最大负荷曲线（图图2-2 ）：或称运行年负荷曲线。）：或称运行年负荷曲线。3三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式供电方式:对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊

2、要求。 图图2-1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线a）折线图）折线图 b）梯形图）梯形图图图2-2 年最大负荷曲线年最大负荷曲线取冬季为取冬季为213天，夏季为天，夏季为152天，则图中功率天，则图中功率P1所占时间为：所占时间为： 图图2-3 全年时间负荷曲线的绘制全年时间负荷曲线的绘制a）冬季典型日负荷曲线）冬季典型日负荷曲线 b）夏季典型日负荷曲线）夏季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线）全年时间负荷曲线全年时间负荷曲线（图全年时间负荷曲线（图2-3 ）：或称年负荷持续曲线。）：或称年负荷持续曲线。213)(111ttT 四、与负荷曲线有关的物理量四、与负荷曲线有关的物理量1年最大负荷和

3、年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即功率，即 30maxPP年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax在此时间内，用户以年最大负荷在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图全年实际消耗的电能，如图2-4所所示。示。 max87600maxmaxdPtpPWTa可见：年负荷曲线越平坦，可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。越小。图图2-4 年最大负荷与

4、年最大负荷利用小时数年最大负荷与年最大负荷利用小时数2平均负荷与负荷系数平均负荷与负荷系数平均负荷平均负荷Pav：电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即内平均消耗的功率，即 tWPtav负荷系数负荷系数 KL：平均负荷与最大负荷平均负荷与最大负荷的比值，即的比值，即maxavPPKL年平均负荷为（图年平均负荷为（图2-5）:8760avaWPKL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图图2-5 年平均负荷年平均负荷 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷

5、值，称为计算负荷，用和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc（或（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。）表示。30303030max;IISSQQPPPcccc 通常把根据通常把根据半小时平均负荷半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的所绘制的负荷曲线上的 “最最大负荷大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此依据，因此3计算负荷计算负荷 一、概述一、概述 求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法等。求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法等。 2.2 计算负荷的确定计算负荷的确定 二、用电设备的工作制及设备容量的计

6、算二、用电设备的工作制及设备容量的计算 暂载率（负荷持续率）：暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的指设备工作时间与工作周期的百分比值，即百分比值，即连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制）短时运行工作制（短时工作制）短时运行工作制（短时工作制）断续周期工作制（反复短时工作制）断续周期工作制（反复短时工作制） 1用电设备的工作制用电设备的工作制 2设备容量设备容量Pe的确定的确定对长期工作制的用电设备：对长期工作制的用电设备：NPPe对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统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。一暂载率下的额

7、定功率。 折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。%100%1000tttTt 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容）的设备容量：要求统一换算到量：要求统一换算到=25%时的额定功率（时的额定功率（kW），即），即tIQRRtIQ12一一定定时时，、，当当，同同一一周周期期的的而而tIPNNPPe NN25NN2PPPe1P因因此此 电焊机及电焊变压器的设备容量电焊机及电焊变压器的设备容量：要求统一换算到要求统一换算到=100%时的额定功率（时的额定功率（kW），即），即 NNNNN100NNc

8、osSPPPe照明设备的设备容量：照明设备的设备容量： 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；白炽灯、碘钨灯的设备容量：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其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；倍； 高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率），其设备容量可取灯管额定功率的的1.1倍。倍。 三、单台用电设备的负荷计算三、单台

9、用电设备的负荷计算对长期连续工作的单台用电设备：对长期连续工作的单台用电设备： ePP30对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）： ePP30四、用电设备组的负荷计算四、用电设备组的负荷计算1需要系数法需要系数法确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素：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，因此各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因

10、此应考虑一个负荷系数应考虑一个负荷系数 ; ;LK 各用电设备各用电设备的平均效率的平均效率 ; e 线路的供电效率线路的供电效率 。 WLWLeLdKKK因此，一个用电设备组的需要系数可表示为因此，一个用电设备组的需要系数可表示为 单组用电设备计算负荷的确定单组用电设备计算负荷的确定说明：说明：P30 、 Q30、 S30的单位分的单位分别为别为kW、kvar、kVA2NedUSIPSPQPKP3costan30303030303030 附录表附录表1 用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数参考值用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数参考值 2.680.350.8工频感应电炉(未带无

11、功补偿装置)1.330.60.8高频感应电炉(未带无功补偿装置)0.570.870.9电弧熔炉01.000.7 0.7实验室用小型电热设备(电阻炉、干燥箱等)1.330.60.35点焊机、缝焊机1.730.550.8自动连续装料的电阻炉设备1.730.530.30.090.15-0.25铸造车间的吊车( )1.730.530.20.06 0.10.15锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车( )0.880.7550.7连锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械0.880.7550.40.4 0.50.6非连锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械0.750.850.

12、250.65 0.70.8通风机、水泵、空压机及电动发电机组电动机 1.170.6550.50.260.30.35大批生产的金属热加工机床电动机1.330.650.3小批生产的金属热加工机床电动机1.730.580.25大批生产的金属冷加工机床电动机1.730.5 60.2小批生产的金属冷加工机床电动机最大容量设备台数 二项式系数需要系数 用 电 设 组 备 名 称25%25%dKbtancoscx下页接续下页接续 附录表附录表1 用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数参考值用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数参考值

13、（续）（续）01.01室外照明、应急照明 01.00.6-0.8宿舍、生活区照明 01.0 0.5-0.7变配电所、仓库照明 01.00.8-1生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明 0.880.750.7多头弧焊电动发电机组1.330.60.35单头弧焊电动发电机组2.680.350.4多头手动弧焊变压器2.680.350.35单头手动弧焊变压器2.290.4 0.5自动弧焊变压器 1.02 0.70.35对焊机、铆钉加热机最大容量设备台数 二项式系数需要系数 用 电 设 组 备 名 称dKbtancoscx注：注：如果用电设备组的设备总台数 时，则最大容量设备台数取 且按“四舍五入”修约规则

14、取整数。 例如某机床电动机组 ，故取 。 这里的 和 值均为白炽灯照明数据。如为荧光灯照明，则 ；如为高压汞灯、钠 灯等照明，则 。2nx/2,xn722 510nx 7/24x costancos0.9,tan0.48cos0.5,tan1.73例例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW 3台，4kW 8台，3kW 17台，1.5kW 10台。 ,试求其计算负荷。 解：解：此机床组电动机的总容量为 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 73. 1tan, 5 . 0cos, 2 . 0dK7.5348 317 1.510120.5ePk

15、WkWkWkWkW 300.2 120.524.1PkWkW3024.11.7341.7 varQkWk30kWSkVA3048.273.230.38kVAIAkV多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定NiqipUSIQPSQKQPKP3303023023030.3030.3030qpKK,式中，式中， 分别为有功和无功的同时系数分别为有功和无功的同时系数 ，一般取，一般取0.850.97 。 当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最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，此时应计入一个大负荷不同时出现，此时应计入一个同

16、时系数同时系数。 例例2-2 某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW (其中较大容量电动机有7.5kW1台， 4kW3台，2.2 kW7台)， 通风机2台共3kW， 电阻炉1台2kW。 试确定此线路上的计算负荷。 解：解：先求各组的计算负荷 (1) 金属切削机床组 (2) 通风机组 0.2,cos0.5,tan1.73dK0.7,cos1,tan0dK0.8,cos0.8,tan0.75dK30(1)0.2 5010PkWkWvar3 .1773. 110) 1 (30kkWQ30(2)0.8 32.4PkWkW30(2)2.40.75 1.8 varQkWk (3)

17、 电阻炉 30(3)0.721.4PkWkW30(3)0Q 因此总的计算负荷为 （取 ）0.95,0.97pqKK300.95 (10 2.4 1.4)13.1PkWkW300.97 (17.3 1.8) var 18.5 varQkk223013.118.522.7SkVAkVA3022.734.53 0.38kVAIAkV34.522.718.513.1 取19.113.85523车间总计01.4010.721电阻炉50.80.832通风机217.3101.730.50.25020切削机床1计 算 负 荷 需要系数容 量 台数n设备名称 序号kWPe/dKcostank

18、WP /30var/30kQkVAS /30AI/300.95,0.97pqKK表表2-1 例例2-2的电力负荷计算表的电力负荷计算表（按需要系数法） 在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。 2. 二项式系数法二项式系数法单组用电设备计算负荷的确定单组用电设备计算负荷的确定 由由x台容量最大用台容量最大用电设备投入运行时电设备投入运行时增加的附加负荷增加的附加负荷用电设备组用电设备组的平均负荷的平均负荷NxeUSIPSPQcPbPP3cos/tan30303030303030例例2-3 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相

19、电动机7.5kW 3台，4kW 8台，3kW 17台，1.5kW 10台。 ,试用二项式法求其计算负荷。 73. 1tan, 5 . 0cos, 2 . 0dK解：解：由附录表1得： 设备总容量(见例2-1)为 X 台最大容量的设备容量为 因此可求得其有功计算负荷为 0.14,0.4,5,cos0.5,tan1.73bcx120.5ePkW57.534230.5xPPkWkWkW 300.14 120.50.4 30.529.1PkWkWkW可求得其无功计算负荷为 可求得其视在计算负荷为 可求得其计算电流为30kWSkVA3029.11.7350.3 varQkWk305

20、8.288.43 0.38kVAIAkV多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定各用电设备组附加各用电设备组附加负荷中的最大值负荷中的最大值各用电设备组平各用电设备组平均负荷的总和均负荷的总和NxiexieUSIQPScPbPQcPbPP3tan)()tan()(303023023030maxmax30max30）（ 当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的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量，再同三相用电设备一时，应将其换算

21、为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一起进行三相负荷计算。换算方法如下：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：单相设备接于相电压时： meePP.3 单相设备接于单相设备接于同一线电压时：同一线电压时：.3eePP ePmeP.式中，为等效三相设备容量式中，为等效三相设备容量（kW）；为最大负荷相所为最大负荷相所接的单相设备容量（接的单相设备容量（kW）。）。式中，为式中，为接于同一线电压的单相设备容量接于同一线电压的单相设备容量 （kW）。）。. eP2.3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 一般情况：应先将接于线电压的单相设备容量换算为接于一般情况：

22、应先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，换算公式如下：相电压的设备容量，换算公式如下： A相相:CAACAABAABAPpPpPCAACAABAABAPqPqQB相相:ABBABBCBBCBPpPpPABBABBCBBCBPqPqQC相相:BCCBCCACCACPpPpPBCCBCCACCACPqPqQ 然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的3倍即为总倍即为总的等效三相设备容量。的等效三相设备容量。式中PAB、PBC、PCA 分别为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量； PA、PB、PC分别为换算为A、B、C相的有功设备容量；Q

23、A、QB、QC分别为换算为A、B、C相的无功设备容量； pAB-A、qAB-A.分别是接于AB、等相间的设备容量换算为A、等相设备容量的有功和无功功率换算系数，如表2-3所列。0.290.530.670.80.880.961.161.441.63-0.29-0.050.08 0.580.861.050.50.360.210-0.17-0.270.50.640.720.80.840.891.01.171.271.00.60.35负 荷 功 率 因 数功率换算系数,ABABCBCA Cppp,ABBBCCCAAppp

24、,AB ABC BCA Cqqq,AB BBC CCA Aqqq表表2-3 相间负荷换算为相负荷的功率换算系数相间负荷换算为相负荷的功率换算系数 例例2-4 如图所示220 /380V三相四线制线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，1台20kW接于C相。此外接有380V单相对焊机4台，其中2台14kW（=100）接于AB相间，1台20kW（=100）接于BC间，1台30kW（ =60）接于CA相间。试求此线路的计算负荷。 解：解： (1) 电热干燥箱的各相计算负荷 查附录表1得 因此只需计算其有功计算负荷：A相 B相C相 (2) 对焊机的各相计

25、算负荷 先将接于CA相间的30kW（=60%）换算至=100% 的容量，即 查附录表1得0.7,cos1,tan0,dK30.(1).0.721014Ade APK PkWkW30.(1).0.713021Bde BPK PkWkW 30.(1).0.712014Cde CPK PkWkW 0.63023CAPkWkW0.35,cos0.7,tan1.02;dK再由表2-3查得 时的功率换算系数 因此各相的有功和无功设备容量为 A相 B相 C相cos0.70.8,0.2,ABABCBCA CAB BBC CCA Apppppp0.22,0.8AB ABC BCA CAB BBC CCA Aqq

26、qqqq0.8 2 140.2 2327APkWkWkW 0.22 2 14 var 0.8 23 var24.6 varAQkkk 0.8 200.22 1421.6BPkWkWkW 0.2220 var0.82 14 var26.8 varBQkkk0.8230.22022.4CPkWkWkW0.2223 var0.820 var21.1 varCQkkk 各相的有功和无功计算负荷为 A相 B相C相(3) 各相总的有功和无功计算负荷A相B相C相 3 0 .( 2 )0 .3 52 79 .4 5APk Wk W30.( 2 )0.3524.6var8.61varAQkk3 0 .( 2 )

27、0 .3 52 1 .67 .5 6BPkWkW30.( 2 )0.3526.8var9.38varBQkk30.( 2 )0.3522.47.84CPkWkW30.( 2 )0.3521.1var7.39varCQkk30.30.(1)30.(2)149.4523.5AAAPPPkWkWkW30.30.(1)30.(2)08.61var8.61varAAAQQQkk30.30.(1)30.(2)217.5628.6BBBPPPkWkWkW30.30.(1)30.(2)09.38var9.38varBBBQQQkk30.30.(1)30.(2)147.8421.8CCCPPPkWkWkW30.

28、30.(1)30.(2)07.39 var7.39 varCCCQQQkk (4) 总的等效三相计算负荷 因B相的有功计算负荷最大，故取B相计算其等效三相计算负荷，由此可得3030.33 28.685.8BPPkWkW223085.828.190.3SkVAkVA3090.313730.38kVAIAkV3030.33 9.38 var28.1 varBQQkk 2.4 企业计算负荷的确定企业计算负荷的确定 一、按逐级计算法确定企业的计算负荷一、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

29、负荷为止。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一般工业企业的供电系统图如图2-8所示：所示： 图图2-8 负荷计算用供电系统负荷计算用供电系统1. 用电设备组的计算负荷（用电设备组的计算负荷（图图2-8中的中的1点点）2车间变压器低压母线上的计算负荷（车间变压器低压母线上的计算负荷（图图2-8中的中的2点点） 22 .3022 .302 .301 .3012 .301 .3012 .30QPSQKQPKP21 .3021 .301 .301 .301 .301 .30tanQPSPQPKPed注意：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当变电所的低压母线上装有

30、无功补偿用的静电电容器组，其容量为组，其容量为 ，则，则2CQ21 .3012 .30CQQKQ3. 车间变压器高压侧的计算负荷（车间变压器高压侧的计算负荷（图图2-8中的中的3点点）23 .3023 .303 .302 .303 .302 .303 .30QPSQQQPPPTT 注意：注意：若求计算负荷时车间变压器的容量和型号尚未确定，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，即变压器的功率损耗可按近似公式进行计算，即 2 .302 .3005. 001. 0SQSPTT对对SL7、S9、SC9等低损耗变压器：等低损耗变压器：4. 车间车间变电所高压

31、母线上的计算负荷变电所高压母线上的计算负荷（图图2-8中的中的4点点）24 .3024 .304 .303 .304 .303 .304 .30QPSQQPP5. 总降压变电所出线上的计算负荷总降压变电所出线上的计算负荷 （图图2-8中的中的5点点） 由于工业企业厂区范围不大，高压线路中的功率损耗较小，由于工业企业厂区范围不大，高压线路中的功率损耗较小，在负荷计算中可以忽略不计，所以有在负荷计算中可以忽略不计，所以有 4 .305 .304 .305 .304 .305 .30SSQQPP6. 总降压变电所低压母线上的计算负荷总降压变电所低压母线上的计算负荷 （图图2-8中的中的6点点）26

32、.3026 .306 .305 .3026 .305 .3026 .30QPSQKQPKP注意：注意：如果在总降压变电所如果在总降压变电所610kV二次母线侧采用高压电容二次母线侧采用高压电容器进行无功补偿，其容量为器进行无功补偿，其容量为 ，则，则6 .30Q65 .3026 .30CQQKQ7. 企业总计算负荷企业总计算负荷 （图图2-8中的中的7点点）27 .3027 .307 .306 .307 .306 .307 .30QPSQQQPPPTT 二、按需要系数法确定企业的计算负荷二、按需要系数法确定企业的计算负荷 edPKP30式中，式中，Kd为企业的需要系数，查附录为企业的需要系数，

33、查附录2；为；为全厂用电设全厂用电设备的总容量（不包括备用设备容量）。备的总容量（不包括备用设备容量）。 eP 三、按年产量估算企业的计算负荷三、按年产量估算企业的计算负荷 将企业年产量将企业年产量A乘以单位产品耗电量乘以单位产品耗电量a，即可得到企业全年，即可得到企业全年的耗电量：的耗电量：AaWamax30TWPa则企业的有功计算负荷为：则企业的有功计算负荷为： 附录表附录表2 部分工厂的需要系数、功率因数及年最大有功负荷利用小时参考值部分工厂的需要系数、功率因数及年最大有功负荷利用小时参考值5800 0.70 0.28滚珠轴承制造厂3500 0.81 0.37仪器仪表制造厂3500 0.

34、73 0.35电线电缆制造厂3400 0.75 0.35电器开关制造厂3000 0.65 0.33电机制造厂3800 0.65 0.34工具制造厂3800 0.60 0.26量具刃具制造厂3500 0.78 0.45石油机械制造厂3200 0.65 0.2机床制造厂3700 0.71 0.32重型机床制造厂3700 0.79 0.35重型机械制造厂4500 0.74 0.32柴油机制造厂4500 0.73 0.27锅炉制造厂5000 0.88 0.38汽轮机制造厂年最大有功负荷利用小时 功率因数 需要系数工 厂 类 别dKcosmaxT2.5 无功功率补偿无功功率补偿一、功率因数低的不良影响一

35、、功率因数低的不良影响1使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大。使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大。2使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量。使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量。3使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。4使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。因为功率因数越低，在保证输送同样的有功功率时，系统中输送的因为功率因数越低，在保证输送同样的有功功率时，系统中输送的总电流越大，从而使输电线路上的功率损耗和电能损耗增加。总电流越大，从而使输

36、电线路上的功率损耗和电能损耗增加。 由于发电机、变压器都有一定的额定电压和额定电流，在正常情况下不由于发电机、变压器都有一定的额定电压和额定电流，在正常情况下不允许超过额定值，根据允许超过额定值，根据 ，功率因数越低，输出的有功，功率因数越低，输出的有功功率越小，使设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。功率越小，使设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。cos3UIP 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。转子的去磁效应越大，端电压越低，发电机就达不

37、到预定的出力。 由于由于 ，当，当P、R、X 一定时，功率因数越低，一定时，功率因数越低，Q越越大，则大，则 越大。越大。 UNUQXPRU二、功率因数的计算二、功率因数的计算1. 瞬时功率因数：瞬时功率因数： 可由功率因数表（相位表）直接读出，或可由功率因数表（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：由电压表、电流表和功率表在同一时刻的读数按下式求出： UIP3cos指某一规定时间内，功率因数的平均值。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：2. 均权功率因数：均权功率因数： 22cosqpPavWWW瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无

38、功功率的变化情况。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。 式中，式中， Wp为某一时间内消耗的有功电能（为某一时间内消耗的有功电能（kWh）；）；Wq为同一为同一时间内消耗的无功电能（时间内消耗的无功电能（kvarh）。）。 指在年最大负荷（即计算负荷）指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数。其计算公式为：时的功率因数。其计算公式为：3. 最大负荷时的功率因数：最大负荷时的功率因数： 3030cosSP注意：注意：在供电设计中考虑无功补偿时，严格地讲，应按均权功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，常按率因数否满足要求来计算，但为

39、简便起见，常按最大负荷时的最大负荷时的功率因数功率因数来计算补偿容量。来计算补偿容量。 我国供电部门每月向工业用户收取电费，就是按月均权功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数不应低于0.9，其他电力用户的功率因数不应低于其他电力用户的功率因数不应低于0.85。若达若达不到以上要求，应进行人工补偿，否则要加收电费。不到以上要求，应进行人工补偿，否则要加收电费。三、提高功率因数的方法三、提高功率因数的方法 提高自然功率因数的方法提高自然功率因数的方法 不加任何补偿设

40、备，采取措施减少供电系统中无功功率不加任何补偿设备，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。的需要量，称为提高自然功率因数。用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。n 正确选用感应电动机的型号和容量。正确选用感应电动机的型号和容量。 当电动机的负荷系数当电动机的负荷系数 KL70%时，可以不换；当时，可以不换；当 KL40%时，必须换小电机；当时，必须换小电机；当40% KL 70%时，则需经过技术经时，则需经过技术经济比较后再进行更换。济比较后再进行更换。 n 限制感应电动机的空载运行限制感应电动机的空载运行当变压器的负荷

41、系数当变压器的负荷系数 KL30%时，应考虑换小容量的变压器。时，应考虑换小容量的变压器。n 合理使用变压器。合理使用变压器。n 感应电动机同步化运行感应电动机同步化运行 。同步电动机过励磁下可向电网送入无功功率，从而改善功率因数。同步电动机过励磁下可向电网送入无功功率，从而改善功率因数。2提高功率因数的补偿法提高功率因数的补偿法n稳态无功功率补偿设备稳态无功功率补偿设备 采用并联电容器采用并联电容器无功自动补偿装置无功自动补偿装置 采用同步补偿机采用同步补偿机 优点：与同步补偿机相比，因无旋转部分，具有安装简单、运行维护方便、有功优点：与同步补偿机相比，因无旋转部分，具有安装简单、运行维护方

42、便、有功功率损耗小及组装灵活、扩充方便等优点，因此是目前工业企业中应用最广泛的功率损耗小及组装灵活、扩充方便等优点，因此是目前工业企业中应用最广泛的无功补偿设备。无功补偿设备。实质上是空载运行的同步电动机，通过调节其励磁电流可以起到补偿系统无功实质上是空载运行的同步电动机，通过调节其励磁电流可以起到补偿系统无功功率的作用。由于它为旋转机械，安装和运行维修都相当复杂，所以在企业供功率的作用。由于它为旋转机械，安装和运行维修都相当复杂，所以在企业供配电系统中很少应用。配电系统中很少应用。 按昼夜时间划分进行控制按昼夜时间划分进行控制 根据全天根据全天24小时无功负荷的变化曲线，按时间程序投入或切除

43、补偿电容器。其小时无功负荷的变化曲线，按时间程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，并可以防止无功功率倒送向电网，适用于负特点是控制设备简单、操作方便，并可以防止无功功率倒送向电网，适用于负荷比较稳定，无功负荷变化有规律的场合。荷比较稳定，无功负荷变化有规律的场合。四、补偿容量的计算四、补偿容量的计算30303030)tan(tanPqPQQQcC电容器的补偿容量可用下式确定（图电容器的补偿容量可用下式确定（图2-11）:式中，式中，P30为最大有功计算负荷（为最大有功计算负荷（kW）；）； 和和 分别为补偿前、后的功率因分别为补偿前、后的功率因数角的正切值；数角的正切值；

44、称为无功称为无功补偿率或比补偿功率（补偿率或比补偿功率（kvar/kW） 。tantan)tan(tancq图图2-11 功率因数与无功功功率因数与无功功率和视在功率的关系率和视在功率的关系附录表附录表3列出了并联电容器的无功补偿率，可利用补偿前和补列出了并联电容器的无功补偿率，可利用补偿前和补偿后的功率因数直接查出。偿后的功率因数直接查出。 附录表附录表3 并联电容器的无功补偿率并联电容器的无功补偿率 0.480.260.000.900.540.310.060.000.880.590.390.3010.050.000.86

45、0.620.420.330.280.030.000.850.650.440.350.210.050.030.840.700.490.400.330.200.080.820.750.550.460.390.320.230.800.800.600.510.440.380.320.280.850.650.560.490.430.370.310.260.230.760.910.710.620.540.480.420.370.310.290.740.960.760.670.600.54

46、0.480.420.370.340.721.020.820.730.660.590.540.480.430.400.701.080.880.790.710.650.590.540.480.460.681.140.940.850.780.710.650.600.550.520.661.201.000.910.840.770.720.660.610.580.641.271.060.980.900.840.780.730.670.650.621.331.131.040.970.910.850.790.740.710.601.000.980.960.940.920.900.880.860.85补 偿

47、后 的 功 率 因 数补偿前的功率因数1cos2cos在确定了总的补偿容量在确定了总的补偿容量QC后，就可根据所选电容器的单个容量后，就可根据所选电容器的单个容量 qC来确定电容器的个数来确定电容器的个数n，即，即 CCqQn 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；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；对对单相单相电容器，则应取电容器，则应取3的整数倍的整数倍，以便三相均衡分配。，以便三相均衡分配。常用的并联电容器的主要技术数据，如附录表常用的并联电容器的主要技术数据，如附录表4所列所列 附录表4 部分并联电容器的主要技术数据66991982302983984985

48、9827931839849815000.4620.7220.8661.1551.442.893.3510121520253014162025751625304050100BGMJ 0.4-3.3-3BGMJ 0.4-5-3BGMJ 0.4-10-3BGMJ 0.4-12-3BGMJ 0.4-15-3BGMJ 0.4-20-3BGMJ 0.4-25-3BGMJ 0.4-30-3BWF 0.4-14-1/3BWF 0.4-16-1/3BWF 0.4-20-1/3BWF 0.4-25-1/3BWF 0.4-75-1/3BWF 10.5-16-1BWF 10.5-25-1BWF 10.5-30-1BW

49、F 10.5-40-1BWF 10.5-50-1BWF 10.5-100-1801001602003004005006008001000120150180240300400500600800554581015202530405067.591215202530402.5BCMJ 0.4-4-3BCMJ 0.4-5-3BCMJ 0.4-8-3BCMJ 0.4-10-3BCMJ 0.4-15-3BCMJ 0.4-20-3BCMJ 0.4-25-3BCMJ 0.4-30-3BCMJ 0.4-40-3BCMJ 0.4-50-3BKMJ 0.4-6-1/3BKMJ 0.4-7.5-1/3BKMJ 0.4-

50、9-1/3BKMJ 0.4-12-1/3BKMJ 0.4-15-1/3BKMJ 0.4-20-1/3BKMJ 0.4-25-1/3BKMJ 0.4-30-1/3BKMJ 0.4-40-1/3BGMJ 0.4-2.5-3额定电容/F额定容量/kvar型 号额定电容/F额定容量/kvar型 号四、无功补偿后的工厂计算负荷四、无功补偿后的工厂计算负荷工厂（或车间）装设了无功补偿装置以后，总的计算负荷工厂（或车间）装设了无功补偿装置以后，总的计算负荷P30 不变，而总的无功计算负荷应扣除无功补偿容量，即不变，而总的无功计算负荷应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷为总的无功计算负荷为3030CQQQ总

51、的视在计算负荷为总的视在计算负荷为22303030()CSPQQ由前面的计算可以看出：在变电所低压侧装设了无功补偿装置由前面的计算可以看出：在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在负荷减小，从而可使变电所主变压以后，由于低压侧总的视在负荷减小，从而可使变电所主变压器容量选得小一些，这不仅可降低变电所的初投资，而且可减器容量选得小一些，这不仅可降低变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支，因为我国供电企业对工业用户是实行的少工厂的电费开支，因为我国供电企业对工业用户是实行的“两部电费制两部电费制”：一部分叫基本电费，按所装设的主变压器容：一部分叫基本电费，按所装设的主变压器容量来

52、计费，规定每月按量来计费，规定每月按kVA容量大小交纳电费，容量越大，交容量大小交纳电费，容量越大，交纳的电费也越多，容量减小了，交纳的电费就减少了。另一部纳的电费也越多，容量减小了，交纳的电费就减少了。另一部分叫电能电费，按每月实际耗用的电能分叫电能电费，按每月实际耗用的电能kWh来计算电费，并且来计算电费，并且要根据月平均功率因数的高低乘一个调整系数。凡月平均功率要根据月平均功率因数的高低乘一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定值的，可减交一定百分率的电费。由此可见，提因数高于规定值的，可减交一定百分率的电费。由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本高工厂功率因数

53、不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本身也是有一定经济实惠的。身也是有一定经济实惠的。例例2-6 某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800 kvar。为了使工厂变电所高压侧的功率因数不低于0.9，如在低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后工厂变电所所选主变压器容量有何变化？ 解：解：(1) 补偿前应选变压器的容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为 这时变电所低压侧的功率因数为主变压器容量的选择条件为SNT S30(2)，因此在未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250kVAkVAkVAS103180065022230）（(2)cos650/10310.63 (2) 无功补偿容量 按规定变电所高