电力工程基础课件

第二章电力负荷计算电力工程基础湖南工业大学电气学院第二章电力负荷计算电力工程基础湖南工业大学电气学院第二章电力负荷计算2.1电力负荷与负荷曲线2.2计算负荷及有关系数2.3确定计算负荷的方法2.4尖峰电流的计算2.5功率损耗与电能损耗计算2.6企业计算负荷的确定2.7无功功率补偿12/22/20222河北科技大学电气工程系第二章电力负荷计算2.1电力负荷与负荷曲线12/18

一、电力负荷的分级及其对供电的要求

供电方式:由两个独立电源供电。1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。供电方式:由双回路供电。3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式:对供电电源无特殊要求。

2.1电力负荷与负荷曲线12/22/20223河北科技大学电气工程系一、电力负荷的分级及其对供电的要求

二、用电设备的工作制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）3．断续周期工作制（反复短时工作制）暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百分比值，即吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种2.1电力负荷与负荷曲线12/22/20224河北科技大学电气工程系二、用电设备的工作制1．连续运行工作制（长期工作制）

三、负荷曲线1．负荷曲线的分类按性质分：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、月负荷曲线和年负荷曲线2．负荷曲线的绘制2.1电力负荷与负荷曲线日负荷曲线（图2-1）：逐点描绘法、梯形曲线法年负荷曲线：年最大负荷曲线（图2-2）：或称运行年负荷曲线。图2-2年最大负荷曲线12/22/20225河北科技大学电气工程系三、负荷曲线1．负荷曲线的分类按性质分：有功负荷曲线和无图2-1日有功负荷曲线a）折线图b）梯形图2.1电力负荷与负荷曲线12/22/20226河北科技大学电气工程系图2-1日有功负荷曲线2.1电力负荷与负荷曲线12/取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：图2-3全年时间负荷曲线的绘制a）夏季典型日负荷曲线b）冬季典型日负荷曲线c）全年时间负荷曲线2.1电力负荷与负荷曲线全年时间负荷曲线（图2-3）：或称年负荷持续曲线。12/22/20227河北科技大学电气工程系取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：

四、与负荷曲线有关的物理量1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷Pmax：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即年最大负荷利用小时数Tmax：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全年实际消耗的电能，如图2-4所示。可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。图2-4年最大负荷与年最大负荷利用小时数2.1电力负荷与负荷曲线12/22/20228河北科技大学电气工程系四、与负荷曲线有关的物理量1．年最大负荷和年最大负荷利用2．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即负荷系数

KL：平均负荷与最大负荷的比值，即年平均负荷为（图2-5）:KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图2-5年平均负荷2.1电力负荷与负荷曲线12/22/20229河北科技大学电气工程系2．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内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值，称为计算负荷，用Pc（或Qc、Sc、Ic

）表示。

一、计算负荷的意义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2.1电力负荷与负荷曲线一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，而导体通过电流达到稳定温升的时间大约为3τ～4τ，即载流导体大约经半小时（30min）后可达到稳定温升值12/22/202210河北科技大学电气工程系通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择2.1电力负荷与负荷曲线

二、确定计算负荷的系数3．二项式系数b、c。1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用电设备额定功率之比值，即2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设备额定功率之比值，即12/22/202211河北科技大学电气工程系2.1电力负荷与负荷曲线二、确定计算负荷的系数3．二

一、概述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Pe的确定对长期工作制的用电设备：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。2.3确定计算负荷的方法折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。12/22/202212河北科技大学电气工程系一、概述求计算负荷的方法有：需要系数法、二吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即∴2.3确定计算负荷的方法12/22/202213河北科技大学电气工程系吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：指统电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时的额定功率（kW），即 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；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1.2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失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率的1.1倍。2.3确定计算负荷的方法12/22/202214河北科技大学电气工程系电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时的额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：单相设备接于相电压时：

单相设备接于同一线电压时：式中，为等效三相设备容量（kW）；为最大负荷相所接的单相设备容量（kW）。式中，为接于同一线电压的单相设备容量（kW）。2.3确定计算负荷的方法12/22/202215河北科技大学电气工程系单相负荷的设备容量：当单相用电设备的总容量不超过三一般情况：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：A相:B相:C相: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。2.3确定计算负荷的方法12/22/202216河北科技大学电气工程系一般情况：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：对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：3．用电设备组的计算负荷式中，P30、Q30、S30的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需要系数，查书中表2-3。2.3确定计算负荷的方法12/22/202217河北科技大学电气工程系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：对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

;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

;各用电设备的平均效率;

线路的供电效率。

因此，用电设备组的计算负荷为:2.3确定计算负荷的方法12/22/202218河北科技大学电气工程系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2．多个用电设备组的计算负荷式中，为同时系数，查书中表2-5。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。2.3确定计算负荷的方法12/22/202219河北科技大学电气工程系2．多个用电设备组的计算负荷式中，为同时系数，电力负荷计算表序号用电设备名称台数设备容量/kWKdcos

tan计算负荷铭牌值换算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1金属切削机床组3085850.160.51.7313.623.532通风机组3550.80.80.75433吊车组133.7950.150.51.730.5690.984小计349393.79518.16927.514负荷总计（）16.3524.7629.6745.1例2-1（P35）2.3确定计算负荷的方法12/22/202220河北科技大学电气工程系电力负荷计算表用电设备名称台数设备容量/kWKdcost2.3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式中，b、c为二项式系数，查书中表2-7；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）。12/22/202221河北科技大学电气工程系2.3确定计算负荷的方法二、按二项式系数法确定计算2．对不同工作制的多组用电设备式中，为各用电设备组附加负荷中的最大值；为各用电设备组平均负荷的总和；为与对应的功率因数角的正切值；为各用电设备组对应的功率因数的正切值。2.3确定计算负荷的方法12/22/202222河北科技大学电气工程系2．对不同工作制的多组用电设备式中，例2-2（P37）电力负荷计算表与例2-1（S30=29.67kVA，I30=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。序号用电设备名称设备台数设备容量二项式系数costans计算负荷P30/kW总台数大容量台数/kW/kWbc1切削机床3058537.50.140.40.51.7311.9+15=26.92通风机组350.650.250.80.753.25+1.25=4.53吊车组13（ε=40%）3.795(ε=25%）0.060.20.51.730.228+0.759=0.987负荷总计P30=30.38kWQ30=49.37kvarS30=57.97kVAI30=88.1A2.3确定计算负荷的方法12/22/202223河北科技大学电气工程系例2-2（P37）电力负荷计算表与例2-1（S30=29

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

二、多台用电设备的尖峰电流或式中，和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；2.4尖峰电流的计算12/22/202224河北科技大学电气工程系一、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

三、用电设备同时自起动的尖峰电流如果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，即式中，n为参与自起动的用电设备台数；和为分别对应于第i台用电设备的起动电流倍数和额定电流。2.4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它n-1台设备的额定电流之和；为n-1台设备的同时系数，一般为0.7～1，I30为全部设备投入运行时线路的计算电流。12/22/202225河北科技大学电气工程系三、用电设备同时自起动的尖峰电流如果有一组用电设备需

一、功率损耗1．线路的功率损耗２．变压器的功率损耗铁心中的有功功率损耗，即铁损:当外加电压和频率不变时，是固定不变的，与负荷大小无关——不变损耗。

变压器的空载损耗可认为就是铁耗，即变压器的有功功率损耗：2.5功率损耗与电能损耗计算12/22/202226河北科技大学电气工程系一、功率损耗1．线路的功率损耗２．变压器的功率损耗铁心中变压器的短路损耗可认为就是额定负载下的铜耗，则任意负载下的铜耗为：所以式中，为变压器的负荷率；S30为变压器的计算负荷（kVA）；SN为变压器的额定容量（kVA）。2.5功率损耗与电能损耗计算消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗，即铜耗:与负荷电流（或功率）的平方成正比。——可变损耗12/22/202227河北科技大学电气工程系变压器的短路损耗可认为就是额2.5功率损耗与电能损耗计算用来产生主磁通即产生励磁电流的无功功率损耗：只与电网的电压有关，与负荷大小无关，可用来表征。所以变压器的无功功率损耗：消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗：与负荷电流（或功率）的平方成正比，可用来表征。

12/22/202228河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算用来产生主磁通即产生励磁电2.5功率损耗与电能损耗计算所以——额定负载下的损耗任意负载下的损耗为：在负荷估算中，可按下列近似公式进行计算：12/22/202229河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算所以2.5功率损耗与电能损耗计算

二、电能损耗1．线路的电能损耗：式中，τ为年最大负荷损耗小时数，它与Tmax以及cos有关，如图2-6所示。τ的含义：年最大负荷损耗小时数实际上是一个假想时间，在此时间内，线路持续通过计算电流所（I30）产生的电能损耗与实际负荷电流在全年内所产生的电能损耗恰好相等。图2-6与Tmax关系曲线12/22/202230河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算二、电能损耗1．线路的2．变压器的电能损耗2.5功率损耗与电能损耗计算由变压器铁损引起的电能损耗：由变压器铜损引起的电能损耗：因此，变压器全年的电能损耗为12/22/202231河北科技大学电气工程系2．变压器的电能损耗2.5功率损耗与电能损耗计算由变2.5功率损耗与电能损耗计算

三、线损率的计算1.线损：发电厂发出来的电能，在电力网输送、变压、配电各环节所造成的损耗，称为电力网的电能损耗，简称为线损。包括理论线损和管理线损两部分。2.线损率：指线损电量占电网供电量的百分数，即实际线损率：理论线损率：12/22/202232河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算三、线损率的计算1.2.6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

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2-7所示：图2-7负荷计算用供电系统12/22/202233河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定一、按逐级计算法确定企业的2.6企业计算负荷的确定1.用电设备组的计算负荷（图2-7中的1点）2．车间变压器低压母线上的计算负荷（图2-7中的2点）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，则12/22/202234河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定1.用电设备组的计算负荷（图2.6企业计算负荷的确定3.车间变压器高压侧的计算负荷（图2-7中的3点）

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：对SJL1等变压器：12/22/202235河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定3.车间变压器高压侧的计算负2.6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2-7中的4点）5.总降压变电所出线上的计算负荷（图2-7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，在负荷计算中可以忽略不计，所以有12/22/202236河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定4.车间变电所高压母线上的计2.6企业计算负荷的确定6.总降压变电所低压母线上的计算负荷（图2-7中的6点）注意：如果在总降压变电所6～10kV二次母线侧采用高压电容器进行无功补偿，其容量为，则7.企业总计算负荷（图2-7中的7点）12/22/202237河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定6.总降压变电所低压母线上的2.6企业计算负荷的确定

二、按需要系数法确定企业的计算负荷

式中，Kd为企业的需要系数，查表2-4；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量A乘以单位产品耗电量a，即可得到企业全年的耗电量：则企业的有功计算负荷为：12/22/202238河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定二、按需要系数法确定企业的2.7无功功率补偿一、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。2．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。4．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。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，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。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。

由于，当P、R、X一定时，功率因数越低，Q越大，则越大。12/22/202239河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿一、功率因数低的不良影响1．使供电网2.7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：

指某一规定时间内，功率因数的平均值。其计算公式为：2.均权功率因数：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，Wp为某一时间内消耗的有功电能（kW·h）；Wq为同一时间内消耗的无功电能（kvar·h）。12/22/202240河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿二、功率因数的计算1.瞬时功率因数2.7无功功率补偿指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数。其计算公式为：3.最大负荷时的功率因数：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。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，否则要加收电费。12/22/202241河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿三、提高功率因数的方法2.7无功功率补偿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。用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。正确选用感应电动机的型号和容量。当电动机的负荷系数KL＞70%时，可以不换；当KL＜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。降低感应电动机的端电压就降低了感应电动机的无功功率需要量，从而可提高系统的功率因数。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。12/22/202242河北科技大学电气工程系三、提高功率因数的方法2.7无功功率补偿提高自然功率2.7无功功率补偿定子绕组的匝数不能减少。所以限制感应电动机的空载运行。提高感应电动机的检修质量。变压器的负荷系数在60%以上运行时才较经济，其最佳负荷系数为75%~80%，因此变压器不宜轻载运行。一般当变压器的负荷系数KL＜30%时，才考虑换小容量的变压器。对负荷率不大于0.7及最大负荷不大于90%的绕线式异步电动机，必要时可使其同步化运行。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流励磁，产生转矩把异步电动机牵入同步运行，其运行状态与同步电动机一样，在过励磁下，电动机可向电网送入无功功率，从而达到改善功率因数的目的。气隙δ不能增加。合理使用变压器。感应电动机同步化运行。12/22/202243河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿定子绕组的匝数不能减少。所以限制感应2.7无功功率补偿2．提高功率因数的补偿法采用移相电容器（即静电电容器）采用同步电动机采用同步调相机静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置。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，因而能提高企业的功率因数。同步调相机实质上是空载运行的同步电动机，专门向电网输送无功功率，大容量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率因数和电压质量。12/22/202244河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿2．提高功率因数的补偿法采用移相电容2.7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R和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：当在R、L电路中并联接入电容器C后，如图2-8a）所示，回路电流为：图2-8电容器无功补偿原理图12/22/202245河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿四、电容器并联补偿的工作原理2.7无功功率补偿可见，并联电容器后与之间的夹角变小了，因此，供电回路的功率因数提高了。欠补偿：补偿后电流落后电压，如图2-8b）所示。过补偿：补偿后电流超前电压，如图2-8c）所示。五、电容器的接线方式与装设位置一般都不采用过补偿，因为这将引起变压器二次侧电压的升高，会增大电容器本身的损耗，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。1．电容器的接线方式低压电容器一般接成三角形。高压电容器组宜接成星形，但容量较小（450kvar及以下）时可接成三角形。由于，而，因此电容器接成三角形时的容量为采用星形接线时的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，一相电容器断线，该相将失去无功补偿，造成三相负荷不平衡。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；而采用星形接线时，若一相电容器击穿，短路电流数值相对较小。因此星形接线较之三角形接线安全多了。12/22/202246河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿可见，并联电容器后2.7无功功率补偿2．电容器的装设位置（补偿方式）高压集中补偿：将高压电容器组集中安装在企业或地方总降压变电所6～10kV母线上。低压分组补偿：将低压电容器组分散安装在各车间变电所低压母线上。个别补偿：将电容器组直接安装在需要进行无功补偿的各个用电设备附近。必须指出：电容器从电网上切除后有残余电压，其最高可达电网电压的峰值。所以电容器组应装设放电装置，且其放电回路中不得装设熔断器或开关设备，以免放电回路断开，危及人身安全。对高压电容器，通常利用母线上电压互感器的一次绕组来放电；对分散补偿的低压电容器组，通常采用白炽灯的灯丝电阻来放电；对就地补偿的低压电容器组，通常利用用电设备本身的绕组来放电。12/22/202247河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿2．电容器的装设位置（补偿方式）高压2.7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）:式中，P30为最大有功计算负荷（kW）；和分别为补偿前、后的功率因数角的正切值；称为补偿率或比补偿功率（kvar/kW）。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：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：

图2-9功率因数与无功功率和视在功率的关系12/22/202248河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿六、补偿容量的计算电容器的补偿容量可2.7无功功率补偿在确定了总的补偿容量QC时，就可根据所选电容器的单个容量qC来确定电容器的个数n，即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，则应取3的整数倍，以便三相均衡分配。式中，QＮ为电容器的额定容量（kvar）；为电容器在实际运行电压时的容量（kvar）。12/22/202249河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿在确定了总的补偿容量QC时，就可根据2.7无功功率补偿七、无功补偿的效益分析1.线路损耗下降百分值设补偿前线路电流为I，功率因数为cos，补偿后线路电流降为，功率因数为，由于负荷有功功率不变，故或

由于线路的功率损耗与电流平方成正比，所以补偿后功率损耗下降百分数为（补偿前为100%）12/22/202250河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿七、无功补偿的效益分析1.线路损耗2.7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I时，变压器铜耗的百分值为（相对额定电流而言）则补偿后变压器的铜耗下降百分值为：12/22/202251河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿2.变压器铜耗下降百分值2.7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，故补偿后存在所以八、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，适用于负荷比较稳定，无功负荷变化有规律的场合。12/22/202252河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿3.减少变压器容量值由于负荷有功2.7无功功率补偿2.按母线电压的高低进行控制3.按无功功率的大小进行控制4．按功率因数的大小进行控制起动元件采用低电压和过电压两个继电器，当母线电压低于低电压继电器的整定值时，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，电容器自动切除。起动元件是一个无功功率检测器，当无功检测器测出的无功功率值大于上限给定值时，电容器自动投入；反之，当无功检测器测出的无功功率值小于下限给定值时，电容器自动切除。起动元件是一个相位检测器，通过检测一个线电压和一个线电流的相位来得出系统当前的功率因数值，若此功率因数值小于下限给定值，电容器自动投入；反之，若此功率因数值大于上限给定值，则电容器自动切除。12/22/202253河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿2.按母线电压的高低进行控制3.2.7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动投切。相控式无功功率自动补偿装置适用于三相不平衡负载，它分别测量各相的功率因数，并分别控制各相电力电容器的投切。图2-10为SG-91型相控式无功功率自动补偿装置的电路图。静止无功补偿器（SVC）是由可控硅控制的可调电抗器与电容器并联组成的无功功率自动补偿装置。调节性能好，响应速度快，补偿效率高，噪声小，损耗低，不仅可以作为一般的无功补偿装置，而且可用于急剧变动的冲击性负荷的无功补偿。12/22/202254河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿九、无功功率自动补偿装置无功功率自动例2-3某丝绸炼染厂电气负荷统计计算示例。序号车间或设备名称设备容量/kWKdcostan计算负荷P30/kWQ30/kvarS30//kVA1234567891011锅炉房染丝车间烘房整理车间染炼车间金丝绒车间机修车间曝气池仓库食堂、托儿所综合楼20415250850808250562030520.750.650.80.80.650.80.30.80.30.60.90.80.80.80.80.80.80.50.80.50.60.980.750.750.750.750.750.751.730.751.731.330.215398.8406805265.61544.861846.8114.7574.1305103949.225.9533.610.3823.949.36合计1220920全厂低压侧总负荷（）10988281375变压器损耗13.256.6考虑变压器损耗后全厂总负荷1111.2884.61420.3无功补偿容量（补偿到0.9）-360补偿后全厂总计算负荷1111.2524.6122912/22/202255河北科技大学电气工程系例2-3某丝绸炼染厂电气负荷统计计算示例。序号车间或设备A相：C1～C3B相：C4～C6C相：C7～C9共有三组电容器：三个电容器的容量分别为5kvar、10kvar、20kvar。不同的负荷无功功率应投入的电容器如表2-9所示。具有测量、调节、延时以及手动操作和参数显示等功能。可分别检测各相的电压和电流，计算各相的无功功率，控制各中间继电器K1～K9的吸合或释放。12/22/202256河北科技大学电气工程系A相：C1～C3共有三组电容器：三个电容器表2-9A相不同无功负荷时投入的电容器无功负荷功率QL/kvar5＜QL10＜QL＜1515＜QL＜2020＜QL＜2525＜QL＜3030＜QL＜3535＜QL电容器代号C1C2C1+C2C3C3+C1C3+C2C3+C2+C112/22/202257河北科技大学电气工程系表2-9A相不同无功负荷时投入的电容器无功负荷功率QL第二章电力负荷计算电力工程基础湖南工业大学电气学院第二章电力负荷计算电力工程基础湖南工业大学电气学院第二章电力负荷计算2.1电力负荷与负荷曲线2.2计算负荷及有关系数2.3确定计算负荷的方法2.4尖峰电流的计算2.5功率损耗与电能损耗计算2.6企业计算负荷的确定2.7无功功率补偿12/22/202259河北科技大学电气工程系第二章电力负荷计算2.1电力负荷与负荷曲线12/18

一、电力负荷的分级及其对供电的要求

供电方式:由两个独立电源供电。1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。供电方式:由双回路供电。3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式:对供电电源无特殊要求。

2.1电力负荷与负荷曲线12/22/202260河北科技大学电气工程系一、电力负荷的分级及其对供电的要求

二、用电设备的工作制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）3．断续周期工作制（反复短时工作制）暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的百分比值，即吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种2.1电力负荷与负荷曲线12/22/202261河北科技大学电气工程系二、用电设备的工作制1．连续运行工作制（长期工作制）

三、负荷曲线1．负荷曲线的分类按性质分：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、月负荷曲线和年负荷曲线2．负荷曲线的绘制2.1电力负荷与负荷曲线日负荷曲线（图2-1）：逐点描绘法、梯形曲线法年负荷曲线：年最大负荷曲线（图2-2）：或称运行年负荷曲线。图2-2年最大负荷曲线12/22/202262河北科技大学电气工程系三、负荷曲线1．负荷曲线的分类按性质分：有功负荷曲线和无图2-1日有功负荷曲线a）折线图b）梯形图2.1电力负荷与负荷曲线12/22/202263河北科技大学电气工程系图2-1日有功负荷曲线2.1电力负荷与负荷曲线12/取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：图2-3全年时间负荷曲线的绘制a）夏季典型日负荷曲线b）冬季典型日负荷曲线c）全年时间负荷曲线2.1电力负荷与负荷曲线全年时间负荷曲线（图2-3）：或称年负荷持续曲线。12/22/202264河北科技大学电气工程系取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：

四、与负荷曲线有关的物理量1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷Pmax：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即年最大负荷利用小时数Tmax：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全年实际消耗的电能，如图2-4所示。可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。图2-4年最大负荷与年最大负荷利用小时数2.1电力负荷与负荷曲线12/22/202265河北科技大学电气工程系四、与负荷曲线有关的物理量1．年最大负荷和年最大负荷利用2．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即负荷系数

KL：平均负荷与最大负荷的比值，即年平均负荷为（图2-5）:KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图2-5年平均负荷2.1电力负荷与负荷曲线12/22/202266河北科技大学电气工程系2．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内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值，称为计算负荷，用Pc（或Qc、Sc、Ic

）表示。

一、计算负荷的意义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2.1电力负荷与负荷曲线一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，而导体通过电流达到稳定温升的时间大约为3τ～4τ，即载流导体大约经半小时（30min）后可达到稳定温升值12/22/202267河北科技大学电气工程系通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择2.1电力负荷与负荷曲线

二、确定计算负荷的系数3．二项式系数b、c。1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用电设备额定功率之比值，即2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设备额定功率之比值，即12/22/202268河北科技大学电气工程系2.1电力负荷与负荷曲线二、确定计算负荷的系数3．二

一、概述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Pe的确定对长期工作制的用电设备：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。2.3确定计算负荷的方法折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。12/22/202269河北科技大学电气工程系一、概述求计算负荷的方法有：需要系数法、二吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即∴2.3确定计算负荷的方法12/22/202270河北科技大学电气工程系吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量：指统电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时的额定功率（kW），即 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；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1.2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失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率的1.1倍。2.3确定计算负荷的方法12/22/202271河北科技大学电气工程系电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时的额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：单相设备接于相电压时：

单相设备接于同一线电压时：式中，为等效三相设备容量（kW）；为最大负荷相所接的单相设备容量（kW）。式中，为接于同一线电压的单相设备容量（kW）。2.3确定计算负荷的方法12/22/202272河北科技大学电气工程系单相负荷的设备容量：当单相用电设备的总容量不超过三一般情况：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：A相:B相:C相: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。2.3确定计算负荷的方法12/22/202273河北科技大学电气工程系一般情况：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：对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：3．用电设备组的计算负荷式中，P30、Q30、S30的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需要系数，查书中表2-3。2.3确定计算负荷的方法12/22/202274河北科技大学电气工程系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：对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

;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

;各用电设备的平均效率;

线路的供电效率。

因此，用电设备组的计算负荷为:2.3确定计算负荷的方法12/22/202275河北科技大学电气工程系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2．多个用电设备组的计算负荷式中，为同时系数，查书中表2-5。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。2.3确定计算负荷的方法12/22/202276河北科技大学电气工程系2．多个用电设备组的计算负荷式中，为同时系数，电力负荷计算表序号用电设备名称台数设备容量/kWKdcos

tan计算负荷铭牌值换算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1金属切削机床组3085850.160.51.7313.623.532通风机组3550.80.80.75433吊车组133.7950.150.51.730.5690.984小计349393.79518.16927.514负荷总计（）16.3524.7629.6745.1例2-1（P35）2.3确定计算负荷的方法12/22/202277河北科技大学电气工程系电力负荷计算表用电设备名称台数设备容量/kWKdcost2.3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式中，b、c为二项式系数，查书中表2-7；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）。12/22/202278河北科技大学电气工程系2.3确定计算负荷的方法二、按二项式系数法确定计算2．对不同工作制的多组用电设备式中，为各用电设备组附加负荷中的最大值；为各用电设备组平均负荷的总和；为与对应的功率因数角的正切值；为各用电设备组对应的功率因数的正切值。2.3确定计算负荷的方法12/22/202279河北科技大学电气工程系2．对不同工作制的多组用电设备式中，例2-2（P37）电力负荷计算表与例2-1（S30=29.67kVA，I30=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。序号用电设备名称设备台数设备容量二项式系数costans计算负荷P30/kW总台数大容量台数/kW/kWbc1切削机床3058537.50.140.40.51.7311.9+15=26.92通风机组350.650.250.80.753.25+1.25=4.53吊车组13（ε=40%）3.795(ε=25%）0.060.20.51.730.228+0.759=0.987负荷总计P30=30.38kWQ30=49.37kvarS30=57.97kVAI30=88.1A2.3确定计算负荷的方法12/22/202280河北科技大学电气工程系例2-2（P37）电力负荷计算表与例2-1（S30=29

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

二、多台用电设备的尖峰电流或式中，和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；2.4尖峰电流的计算12/22/202281河北科技大学电气工程系一、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

三、用电设备同时自起动的尖峰电流如果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，即式中，n为参与自起动的用电设备台数；和为分别对应于第i台用电设备的起动电流倍数和额定电流。2.4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它n-1台设备的额定电流之和；为n-1台设备的同时系数，一般为0.7～1，I30为全部设备投入运行时线路的计算电流。12/22/202282河北科技大学电气工程系三、用电设备同时自起动的尖峰电流如果有一组用电设备需

一、功率损耗1．线路的功率损耗２．变压器的功率损耗铁心中的有功功率损耗，即铁损:当外加电压和频率不变时，是固定不变的，与负荷大小无关——不变损耗。

变压器的空载损耗可认为就是铁耗，即变压器的有功功率损耗：2.5功率损耗与电能损耗计算12/22/202283河北科技大学电气工程系一、功率损耗1．线路的功率损耗２．变压器的功率损耗铁心中变压器的短路损耗可认为就是额定负载下的铜耗，则任意负载下的铜耗为：所以式中，为变压器的负荷率；S30为变压器的计算负荷（kVA）；SN为变压器的额定容量（kVA）。2.5功率损耗与电能损耗计算消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗，即铜耗:与负荷电流（或功率）的平方成正比。——可变损耗12/22/202284河北科技大学电气工程系变压器的短路损耗可认为就是额2.5功率损耗与电能损耗计算用来产生主磁通即产生励磁电流的无功功率损耗：只与电网的电压有关，与负荷大小无关，可用来表征。所以变压器的无功功率损耗：消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗：与负荷电流（或功率）的平方成正比，可用来表征。

12/22/202285河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算用来产生主磁通即产生励磁电2.5功率损耗与电能损耗计算所以——额定负载下的损耗任意负载下的损耗为：在负荷估算中，可按下列近似公式进行计算：12/22/202286河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算所以2.5功率损耗与电能损耗计算

二、电能损耗1．线路的电能损耗：式中，τ为年最大负荷损耗小时数，它与Tmax以及cos有关，如图2-6所示。τ的含义：年最大负荷损耗小时数实际上是一个假想时间，在此时间内，线路持续通过计算电流所（I30）产生的电能损耗与实际负荷电流在全年内所产生的电能损耗恰好相等。图2-6与Tmax关系曲线12/22/202287河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算二、电能损耗1．线路的2．变压器的电能损耗2.5功率损耗与电能损耗计算由变压器铁损引起的电能损耗：由变压器铜损引起的电能损耗：因此，变压器全年的电能损耗为12/22/202288河北科技大学电气工程系2．变压器的电能损耗2.5功率损耗与电能损耗计算由变2.5功率损耗与电能损耗计算

三、线损率的计算1.线损：发电厂发出来的电能，在电力网输送、变压、配电各环节所造成的损耗，称为电力网的电能损耗，简称为线损。包括理论线损和管理线损两部分。2.线损率：指线损电量占电网供电量的百分数，即实际线损率：理论线损率：12/22/202289河北科技大学电气工程系2.5功率损耗与电能损耗计算三、线损率的计算1.2.6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

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2-7所示：图2-7负荷计算用供电系统12/22/202290河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定一、按逐级计算法确定企业的2.6企业计算负荷的确定1.用电设备组的计算负荷（图2-7中的1点）2．车间变压器低压母线上的计算负荷（图2-7中的2点）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，则12/22/202291河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定1.用电设备组的计算负荷（图2.6企业计算负荷的确定3.车间变压器高压侧的计算负荷（图2-7中的3点）

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：对SJL1等变压器：12/22/202292河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定3.车间变压器高压侧的计算负2.6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2-7中的4点）5.总降压变电所出线上的计算负荷（图2-7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，在负荷计算中可以忽略不计，所以有12/22/202293河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定4.车间变电所高压母线上的计2.6企业计算负荷的确定6.总降压变电所低压母线上的计算负荷（图2-7中的6点）注意：如果在总降压变电所6～10kV二次母线侧采用高压电容器进行无功补偿，其容量为，则7.企业总计算负荷（图2-7中的7点）12/22/202294河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定6.总降压变电所低压母线上的2.6企业计算负荷的确定

二、按需要系数法确定企业的计算负荷

式中，Kd为企业的需要系数，查表2-4；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量A乘以单位产品耗电量a，即可得到企业全年的耗电量：则企业的有功计算负荷为：12/22/202295河北科技大学电气工程系2.6企业计算负荷的确定二、按需要系数法确定企业的2.7无功功率补偿一、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。2．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。4．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。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，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。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。

由于，当P、R、X一定时，功率因数越低，Q越大，则越大。12/22/202296河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿一、功率因数低的不良影响1．使供电网2.7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：

指某一规定时间内，功率因数的平均值。其计算公式为：2.均权功率因数：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，Wp为某一时间内消耗的有功电能（kW·h）；Wq为同一时间内消耗的无功电能（kvar·h）。12/22/202297河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿二、功率因数的计算1.瞬时功率因数2.7无功功率补偿指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数。其计算公式为：3.最大负荷时的功率因数：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。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，否则要加收电费。12/22/202298河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿三、提高功率因数的方法2.7无功功率补偿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。用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。正确选用感应电动机的型号和容量。当电动机的负荷系数KL＞70%时，可以不换；当KL＜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。降低感应电动机的端电压就降低了感应电动机的无功功率需要量，从而可提高系统的功率因数。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。12/22/202299河北科技大学电气工程系三、提高功率因数的方法2.7无功功率补偿提高自然功率2.7无功功率补偿定子绕组的匝数不能减少。所以限制感应电动机的空载运行。提高感应电动机的检修质量。变压器的负荷系数在60%以上运行时才较经济，其最佳负荷系数为75%~80%，因此变压器不宜轻载运行。一般当变压器的负荷系数KL＜30%时，才考虑换小容量的变压器。对负荷率不大于0.7及最大负荷不大于90%的绕线式异步电动机，必要时可使其同步化运行。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流励磁，产生转矩把异步电动机牵入同步运行，其运行状态与同步电动机一样，在过励磁下，电动机可向电网送入无功功率，从而达到改善功率因数的目的。气隙δ不能增加。合理使用变压器。感应电动机同步化运行。12/22/2022100河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿定子绕组的匝数不能减少。所以限制感应2.7无功功率补偿2．提高功率因数的补偿法采用移相电容器（即静电电容器）采用同步电动机采用同步调相机静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置。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，因而能提高企业的功率因数。同步调相机实质上是空载运行的同步电动机，专门向电网输送无功功率，大容量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率因数和电压质量。12/22/2022101河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿2．提高功率因数的补偿法采用移相电容2.7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R和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：当在R、L电路中并联接入电容器C后，如图2-8a）所示，回路电流为：图2-8电容器无功补偿原理图12/22/2022102河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿四、电容器并联补偿的工作原理2.7无功功率补偿可见，并联电容器后与之间的夹角变小了，因此，供电回路的功率因数提高了。欠补偿：补偿后电流落后电压，如图2-8b）所示。过补偿：补偿后电流超前电压，如图2-8c）所示。五、电容器的接线方式与装设位置一般都不采用过补偿，因为这将引起变压器二次侧电压的升高，会增大电容器本身的损耗，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。1．电容器的接线方式低压电容器一般接成三角形。高压电容器组宜接成星形，但容量较小（450kvar及以下）时可接成三角形。由于，而，因此电容器接成三角形时的容量为采用星形接线时的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，一相电容器断线，该相将失去无功补偿，造成三相负荷不平衡。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；而采用星形接线时，若一相电容器击穿，短路电流数值相对较小。因此星形接线较之三角形接线安全多了。12/22/2022103河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿可见，并联电容器后2.7无功功率补偿2．电容器的装设位置（补偿方式）高压集中补偿：将高压电容器组集中安装在企业或地方总降压变电所6～10kV母线上。低压分组补偿：将低压电容器组分散安装在各车间变电所低压母线上。个别补偿：将电容器组直接安装在需要进行无功补偿的各个用电设备附近。必须指出：电容器从电网上切除后有残余电压，其最高可达电网电压的峰值。所以电容器组应装设放电装置，且其放电回路中不得装设熔断器或开关设备，以免放电回路断开，危及人身安全。对高压电容器，通常利用母线上电压互感器的一次绕组来放电；对分散补偿的低压电容器组，通常采用白炽灯的灯丝电阻来放电；对就地补偿的低压电容器组，通常利用用电设备本身的绕组来放电。12/22/2022104河北科技大学电气工程系2.7无功功率补偿2．电容器的装设位置（补偿方式）高压2.7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）:式中，P30为最大有功计算负荷（kW）；