负荷计算(2007年用)

第二章负荷计算学会计算或估算电力负荷是正确选择供配电系统种导线、电缆、开关电器、变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。本章的内容是分析供配电系统和进行供电设计计算的基础。2/5/20231第二章负荷计算

第一节负荷曲线

第二节用电设备的设备容量

第三节负荷计算的方法

第四节功率损耗和电能损耗

第五节全厂负荷计算

第六节尖峰电流的计算

第七节功率因数及无功功率补偿2/5/202322.1负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形，反映了用户用电的特点和规律。2.1.1日负荷曲线日负荷曲线：负荷在一昼夜间（0~24h）的变化情况。绘制方法：1.以某个监测点为参考点，在24小时中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成的折线形状，称为折线形负荷曲线。2/5/202332.1负荷曲线2.通过接在供电线路上的电度表，每隔一定时间间隔（半小时）将读数记录下来，求出半小时的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的阶梯型负荷曲线。2/5/202342.1负荷曲线特点：1.电力负荷是变化的；2.不等于额定功率；3.电力负荷的变化是有规律的。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日所消耗的电能。

2/5/202352.1负荷曲线2.1.2

年负荷曲线

年负荷曲线反映负荷全年（8760小时）的变化情况。年负荷曲线分为：年运行负荷曲线：根据全年日负荷曲线间接制成。年持续负荷曲线：要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。通常用年持续负荷曲线来表示年负荷曲线。2/5/202362.1负荷曲线根据典型夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，按负荷大小依次排列绘制北方：冬日200天，夏日165天南方：冬日165天，夏日200天2/5/202372.1负荷曲线2.1.3负荷曲线的有关物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时（１）年最大负荷Ｐmax指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷P30。2/5/202382.1负荷曲线（２）年最大负荷利用小时Ｔmax指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。如图2-3所示，阴影部分即为全年实际消耗的电能。如果以Wa表示全年实际消耗的电能，则有：2/5/202392.1负荷曲线一班制工厂Tmax约为：1800～3000h，两班制工厂Tmax约为：3500～4800h,三班制工厂Tmax约为：5000～7000h，居民用户Tmax约为：1200～2800h。Tmax是反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数。Tmax越大，则负荷越平稳。2/5/2023102.1负荷曲线2.平均负荷和负荷系数(1)

平均负荷Pav平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。如在t这段时间内消耗的电能为Wt，则t时间的平均负荷为2/5/2023112.1负荷曲线年平均负荷是指电力负荷在一年内消耗的功率的平均值。如用Wa表示全年实际消耗的电能，则年平均负荷为：

阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，年平均负荷Pav的横线与两坐标轴所包围的矩形面积恰好与之相等。

2/5/2023122.1负荷曲线(2)

负荷系数KL负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，分为有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即负荷系数又称负荷率或负荷填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，负荷系数越接近1，负荷越平坦。2/5/2023132.1负荷曲线有时也用α表示有功负荷系数，用β表示无功负荷系数。一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82对于单个用电设备或用电设备组，负荷系数是指设备的输出功率P和设备额定容量PN之比值，即它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。2/5/2023142.2用电设备的设备容量“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。2/5/2023152.2用电设备的设备容量工厂常用用电设备①生产加工机械的拖动设备；②电焊、电镀设备；③电热设备；④照明设备。

2/5/2023162.2用电设备的设备容量1.生产机械的拖动设备机床设备起重运输设备功能

金属切削金属压力加工功能

起吊搬运物料运输客货车床铣床刨床钻床磨床组合机床镗床冲床锯床剪床砂轮机吊车行车输送机电梯自动扶梯2/5/2023172.2用电设备的设备容量2．电焊和电镀设备

电焊机的工作特点是：（1）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。（2）功率较大。（3）功率因数很低。（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。2/5/2023182.2用电设备的设备容量电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。电镀设备的工作特点是：（1）工作方式是长期连续工作的。（2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。（3）容量较大，功率因数较低。

2/5/2023192.2用电设备的设备容量3．电热设备电阻加热炉电弧炉感应炉其它电热设备主要用于各种零件的热处理主要用于矿石熔炼、金属熔炼主要用于熔炼和金属材料热处理红外线加热、微波加热和等离子加热等电热设备的工作特点是：（1）工作方式为长期连续工作方式。（2）电力装置一般属二级或三级负荷。（3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。2/5/2023202.2用电设备的设备容量4．照明设备白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。

白炽灯2/5/2023212.2用电设备的设备容量卤钨灯1-石英玻璃泡2-金属支架3-灯丝4-散热罩5-电极2/5/2023222.2用电设备的设备容量高压汞灯2/5/2023232.2用电设备的设备容量高压钠灯它利用高压的钠蒸气放电发光1-主电极2-陶瓷放电管理3-外玻壳4-消气剂5-灯头

2/5/2023242.2用电设备的设备容量金属卤化物灯在高压汞灯内添加某些金属卤化物，靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金属蒸气，金属原子在电弧激发而辐射该金属的特征光谱线。

1-主电极2-放电管3-保温罩4-石英玻管5-消气剂6-触发极7-限流电阻

2/5/2023252.2.1设备容量的定义经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe表示。2.2.2设备容量的确定1.长期工作制和短时工作制的用电设备其设备容量为该设备的铭牌额定功率，即

Pe=PN

（2–6）

2.2用电设备的设备容量

2/5/2023262.反复短时工作制的用电设备其设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。常用设备的换算要求如下：2.2用电设备的设备容量2/5/202327（1）电焊机和电焊机组要求统一换算到ε=100%时的功率，即

式中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；εN为额定负荷持续率（计算中用小数）；ε100％为其值为100%的负荷持续率（计算中用1）；cosφN为额定功率因数。2.2用电设备的设备容量2/5/202328（2）起重机（吊车电动机）要求统一换算到ε=25%时的额定功率，即

式中，PN为额定有功功率；εN为额定负荷持续率（用小数计算）；ε25%为其值为25%的负荷持续率（用0.25计算）。2.2用电设备的设备容量2/5/2023293.电炉变压器组指在额定视在功率下的有功功率，即

Pe=SNcosφN（2–9）

式中，SN是电炉变压器的额定容量；cosφN是电炉变压器的额定功率因数。4.照明设备（1）不用镇流器的照明设备（如白炽灯、碘钨灯）的设备容量是指灯头的额定功率，即Pe=PN（2–10）

2.2用电设备的设备容量2/5/202330（2）用镇流器的照明设备（如荧光灯、高压水银灯）的设备容量要包括镇流器中的功率损失：荧光灯：Pe=1.2PN（2–11）高压水银灯、金属卤化物灯：Pe=1.1PN（2–12）（3）

照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：Pe=ωS/1000（2–13）式中，ω是建筑物单位面积的照明容量（W/m2）；S为建筑物的面积（m2）。

2.2用电设备的设备容量2/5/202331为了使供配电系统正常条件下可靠地运行，必须正确选择电力变压器、开关设备以及导线、电缆等，这就需要对电力负荷进行计算。计算负荷：是指导体中通过一个等效负荷时，导体中的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。发热时间常数：导体中通过电流达到稳定温升的时间大约为（3～4）τ，τ为发热时间常数。2.3负荷计算的方法

2/5/202332计算负荷Pc实际上与30min最大负荷（年最大负荷）基本是相当的。因此，有：Pc=Pmax=P30(有功功率)Qc=Qmax=Q30(无功功率)Sc=Smax=S30(视在功率)Ic=Imax=I30

(电流)2.3负荷计算的方法2/5/202333工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算等负荷计算方法。

估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。2.3.1计算负荷的估算法2/5/2023341.单位产品耗电量法已知某车间或企业的年产量m和每一产品的单位耗电量a,则企业全年电能Wa为：Wa=a·m有功计算负荷为：式中，Tmax为年最大负荷利用小时数。

2.3.1计算负荷的估算法2/5/2023352.负荷密度法已知车间生产面积S(m2)和负荷密度指标ρ（kW/m2）时，车间平均负荷为：Pav=ρ·S(2–16)

车间计算负荷为:KaL是有功负荷系数将式中的车间密度指标和车间面积改为全厂的密度指标和全厂的面积，就可以计算出整个企业的用电负荷。2.3.1计算负荷的估算法2/5/202336在所计算的范围内（如一条干线、一段母线或一台变压器），所有用电设备的设备容量并不等于其计算负荷，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念，即式中，Kd即为需要系数；PC为计算负荷；Pe为设备容量。

2.3.2需要系数法

2/5/2023372.3.2需要系数法形成Kd系数的原因：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一个平均效率ηN；用电设备不一定都满负荷运行，因此引入负荷系数KL；用电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ηWL；所有用电设备不一定同时运行，故引入一个同时系数K∑。通过查表A-1确定Kd。2/5/2023382.3.2需要系数法1.单组用电设备组的计算负荷

式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tgφ为设备功率因数角的正切值。2/5/2023392.3.2需要系数法例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。解:查A-1表(P334)中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得Kd=0.16~0.2（取0.18计算），cosφ=0.5，tanφ=1.73。Pc=KdPe=0.18×120=21.6kWQc=Pctanφ=21.6×1.73=37.37kvarSc=Pc/cosφ=21.6/0.5=43.2kVA

2/5/2023402.3.2需要系数法2.多组用电设备组的计算负荷因为各用电设备组的最大负荷不一定同时出现，需要计入各用电设备组的同时系数。式中，n为用电设备组的组数，K∑p、K∑q分别为有功、无功同时系数，Pci，Qci为各用电设备组的计算负荷。

2/5/2023412.3.2需要系数法例2-2一机修车间的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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机2台共2.4kW；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数K∑p、K∑q均为0.9）。解：查表A-1可得冷加工电动机：Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tanφ1=10×1.73=17.3kvar

2/5/2023422.3.2需要系数法通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×1.2×2=1.92kWQc2=Pc2tanφ2=1.92×0.75=1.44kvar电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kW因为：查表tanφ3＝0，所以Qc3=Pc3tanφ3＝02/5/2023432.3.2需要系数法车间计算负荷为：

2/5/2023442.3.2需要系数法需要系数法中的需要系数与用电设备的类别和工作状态有关，计算时一定要正确判断。（1）机修车间的金属切削机床电动机属于小批生产的冷加工机床电动机；（2）各种锻造设备属于热加工机床；（3）起重机、行车或电葫芦属于吊车。用需要系数法求计算负荷，其特点是简单方便，计算结果较符合实际，因此在世界各国均普遍采用。2/5/202345电流流过电力线路时，要引起功率和电能的损耗。在进行用户或全厂负荷计算时，应计入这部分损耗。2.4.1线路的功率损耗包括有功和无功两部分。(1)

有功功率损耗有功功率损耗是电流流过线路电阻所引起的，故其计算公式为2.4功率损耗和电能损耗2/5/202346△PWL=3Ic2RWL×103(2–31)式中，Ic为线路的计算电流(A)；RWL为线路每相的电阻(Ω)，RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻(Ω/km)，L为线路的计算长度(km)。2.4功率损耗和电能损耗2/5/202347(2)

无功功率损耗无功功率损耗是电流流过线路电抗所引起的，故其计算公式为△QWL=3Ic2XWL×103（2–32）式中，Ic为线路的计算电流(A)；XWL为线路每相的电抗(Ω)，XWL=X0L，X0为线路单位长度的电抗(Ω/km)，一般对架空线路，其值为0.4Ω/km左右，对电缆线路，其值为0.08Ω/km左右，L为线路的计算长度(km)。2.4功率损耗和电能损耗2/5/2023482.变压器的功率损耗因为变压器同样具有电阻和电抗，所以其功率损耗也包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。(1)

有功功率损耗变压器的有功功率损耗又由两部分组成：①铁损△PFe

铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。2.4功率损耗和电能损耗2/5/202349变压器空载时的损耗为空载损耗，由铁损和一次绕组中的有功损耗产生，因空载电流I0很小，在一次绕组中产生的有功功率损耗也很小，可忽略不计，故空载损耗△P0可以认为就是铁损，所以，铁损又称为空载损耗。变压器主磁通只与外加电压有关。当外加电压和频率恒定时，铁损与负荷无关，是定值。2.4功率损耗和电能损耗2/5/202350②铜损△PCu铜损是变压器负荷电流在一次、二次绕组的电阻中产生的有功损耗，其值与负荷电流（或功率）的平方成正比。变压器负载试验时，一次侧施加的电压Uk很小，铁心中的主磁通很小，在铁心中产生的有功功率损耗可忽略不计，故变压器的负载损耗△Pk可认为就是额定电流下的铜损△PCu。△PT≈△P0+△Pkβ2(2–34）式中:β=Sc/SN；SN为变压器的额定容量；Sc为变压器的计算负荷；β为变压器的负荷率2.4功率损耗和电能损耗2/5/202351(2)

无功功率损耗变压器的无功功率损耗也由两部分组成：①△Q0，是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成的。与绕组电压有关，与负荷无关。其值与励磁电流成正比式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。2.4功率损耗和电能损耗2/5/202352②△Q，是变压器负荷电流在一次、二次绕组电抗上所产生的无功功率损耗，其值也与电流的平方成正比。因为变压器绕组的电抗远大于电阻，故可认为其在额定电流时的值与阻抗电压成正比，即

式中，Uk%为变压器的短路电压百分值。

2.4功率损耗和电能损耗2/5/202353因此，变压器的无功功率损耗为

或

以上各式中，△P0、△Pk、I0%和Uk%均可由变压器产品目录和附录表3中查得。2.4功率损耗和电能损耗2/5/202354在供配电系统中，通常利用年最大负荷损耗小时τ来近似计算线路和变压器的有功电能损耗。τ的物理意义：当线路或变压器中以最大计算电流Ic流过τ小时后产生的电能损耗，恰与全年流过实际变化的电流时产生的电能损耗相等。是一个假想时间，它与年最大负荷利用小时Tmax和负荷功率因数有一定关系。在cosφ=1，且线路电压不变时有2.4.2供配电系统的电能损耗2/5/2023551.线路的电能损耗△Wa.WL=3Ic2RWLτ×103（2–40）式中，Ic为通过线路的计算电流；RWL为线路每相的电阻。2.变压器的电能损耗包括两部分：①由于铁损引起的电能损耗△Wa1=△PFe×8760≈△P0×8760（2–41）2.4.2供配电系统的电能损耗2/5/202356②由于铜损引起的电能损耗△Wa2=△PCu.Nβ2τ≈△Pkβ2τ（2–42）因此，变压器全年的电能损耗为△Wa=Wa1+△Wa2≈△P0×8760+△Pkβ2τ（2–43）2.4.2供配电系统的电能损耗2/5/2023572.5用户负荷计算在供电设计中进行设备选择时则应进行较详细的用户负荷计算，如逐级计算法。下面讨论按逐级计算法确定用户计算负荷。根据用户的供配电系统图，从用电设备开始，朝电源方向逐级计算，最后求出总的计算负荷的方法称为逐级计算法。以需要系数法来陈述逐级计算法确定全厂计算负荷的步骤。以下图为例来求图中各点的计算负荷。2/5/2023582.5用户负荷计算确定用户总计算负荷的供配电系统示意图2/5/2023592.5用户负荷计算1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1点处）

计算目的：用于选择其开关设备和导线截面。因为是给一台设备供电，故同时系数K∑=1，又因为线路长度较短，所以线路效率ηWL＝1；负荷系数KL=1,此时Kd=1/ηe则

2/5/2023602.5用户负荷计算式中，Pe为单台用电设备的设备容量，ηe为单台用电设备额定效率，tanφ为单台用电设备的额定功率因数角的正切值。2.用电设备组计算负荷的确定（如图中2处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电器设备。用电设备组是指用电设备性质相同的一组设备（2台以上）。其计算负荷按下式计算：2/5/2023612.5用户负荷计算式中，Pe∑为该用电设备组各设备的设备容量总和(kW)；UN为用电设备的额定线电压(kV)；tanφ为该用电设备组的功率因数正切值；Kd为该用电设备组的需要系数。2/5/2023622.5用户负荷计算3车间干线或多组用电设备组的计算负荷确定（如图中3点）

式中，K∑p为有功负荷的同时系数（0.85~0.95）；K∑q为无功负荷的同时系数(0.9~0.97)；∑Pc2为各组用电设备的有功计算负荷之和；∑Qc2为各组用电设备的无功计算负荷之和。2/5/2023632.5用户负荷计算4.车间变电所低压母线的计算负荷的确定（如图中4处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量

此时K∑p取0.90~0.95；K∑q取0.93~0.97；∑Pc3为各干线上的有功计算负荷之和；∑Qc3为各干线上的无功计算负荷之和。2/5/2023642.5用户负荷计算5.车间变电所高压母线的计算负荷的确定（如图中5处）计算目的：以此选择高压配电线及其上的电器设备。

2/5/2023652.5用户负荷计算但因为变压器尚未选出，所以变压器损耗按如下方法估算：

式中,Sc4为变压器低压侧(即图中4处)的视在计算负荷。2/5/2023662.5用户负荷计算6.总降变电所二次侧的计算负荷确定(如图中6处)总降变电所二次侧的计算负荷根据其二次侧各出线的计算负荷计算。因为总降变电所到车间的距离一般较长,所以应该考虑线路的功率损耗，其功率损耗△PWL、△QWL可按照式（2-31）和式（2-32）计算。

企业总降变电所二次侧的计算负荷:2/5/2023672.5用户负荷计算7.总降变电所高压侧的计算负荷的确定（如图中7处）

此时所得到结果即为用户的总计算负荷。

2/5/202368尖峰电流Ipk：指单台或多台用电设备持续1~2秒的短时最大负荷电流。计算尖峰电流的目的：选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压

波动及检验电动机自起动条件等。1.

给单台用电设备供电的支线尖峰电流计算Ipk=Ist=KstIN

（2–52）式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；2.6尖峰电流的计算2/5/202369Kst为用电设备的起动电流倍数(可查样本或铭牌，对笼型电动机一般为5~7，对绕线型电动机一般为2~3，对直流电动机一般为1.7，对电焊变压器一般为3或稍大)。2.

给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算

或Ipk=Ic+(Ist–IN)max

（2–54）

2.6尖峰电流的计算2/5/202370Istmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；(Ist－IN)max为起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流之差；为除了起动电流与额定电流之差为最大的那台设备外，其它n-1台设备的额定电流之和；K∑为上述n–1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为

0.7~1；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。2.6尖峰电流的计算2/5/202371

例2-5有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。解：Ist1–IN1=35–5=30A

Ist2

–IN2=16–4=12AIst3–IN3=Kst3IN3–IN3=3×10–10=20A可见，(Ist–IN)max=30A，则Istmax=35A，取K∑=0.9，因此该线路的尖峰电流为

Ipk=K∑（IN2+IN3）+Istmax=0.9×（4+10）+35=47.6A2.6尖峰电流的计算2/5/202372用户中绝大数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于1。而功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。2.7.1功率因数的计算功率因数是随着负荷和电源电压的变动而变动的。2.7功率因数及无功功率补偿2/5/2023732.7功率因数及无功功率补偿瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数总功率因数指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值

P——功率表测出的三相有功功率读数；U——电压表测出的线电压读数；I——电流表测出的线电流读数。指某一规定时间段内功率因数的平均值

指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数WP——有功电度表读数；Wq——无功电度表读数。

P30——工厂的有功计算负荷；S30——工厂的视在计算负荷。

指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数

指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数

2/5/2023741.功率因数对供配电系统的影响（1）电能损耗增加△P=3I2R可知，电流的增加会使有功损耗增加，从而电能损耗增加。（2）电压损失增大

功率因数越低，即Q越大，Q越大则△U也越大。从而影响供电质量。2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法

2/5/202375（3）供电设备利用率降低无功电流增加后，供电设备的温升会超过规定范围。为控制设备温升，所以工作电流也受到控制，根据公式

在功率因数降低后，不得不降低输送的有功功率P来控制电流I的值，这样就降低了供电设备的供电能力。2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/2023762.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2.提高功率因数的方法人工补偿无功功率提高自然功率因数提高功率因数2/5/2023772.提高功率因数的方法(1)

提高自然功率因数①合理选择电动机的规格、型号②防止电动机空载运行③保证电动机的检修质量④合理选择变压器的容量⑤交流接触器的节电运行(2)

人工补偿功率因数①并联电容器人工补偿

②同步电动机补偿

③动态无功功率补偿2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/202378并联电容器补偿1.

并联电容器的型号并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意义如下：例如：BW0.4-12-1型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为0.4kV、容量为12kvar。

2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/2023792.

补偿容量和电容器台数的确定（1）采用固定补偿在变电所6～10kV高压母线上进行人工补偿时，采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷的变化投入或切除。补偿容量按下式计算：

Qcc=Pav（tanφav1－tanφav2）式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav=KaLPc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，KaL为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能；2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/202380tanφav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tanφav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tanφav1－tanφav2称为补偿率，可用△qc表示。（2）采用自动补偿在变电所0.38kV母线上进行补偿时，都采用自动补偿。即根据cosφ测量值按功率因数设定值，自动投入或切除电容器，即Qcc=Pc（tanφ1－tanφ2）

2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/202381在确定并联电容器的容量后，根据产品目录（附表A－2）就可以选择并联电容器的型号规格，并确定并联电容器的数量为式中，QcN为单个电容器的额定容量（kvar）对于计算的n值，应取相近偏大的整数，如果是单相电容器，还应取为3的倍数，在实际工程中，都选用成套电容器补偿柜。2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/202382例2-6如某一工厂的计算负荷为2400kW，平均功率因数为0.67。要使其平均功率因数提高到0.9（在10kV侧固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果采用BWF-10.5-40-1型电容器，需装设多少个？解tanφav1=tan(arccos0.67)=1.1080tanφav2=tan(arccos0.9)=0.4843Qcc=Pav（tanφav1－tanφav2）=0.75×2400×(1.1080-0.4843)＝1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28个2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/202383考虑三相均衡分配，应装设30个，每相10个，此时并联电容器的实际值为30×40=1200kvar，此时的实际平均功率因数为满足要求。

2.7.2功率因数对供配电系统的影响

及提高功率因数的方法2/5/2023841.负荷计算若补偿装置装设地点在变压器一次侧，计算负荷为：

若补偿装置装设地点在变压器二次侧，如图2-11所示，则还要考虑变压器的损耗：2.7.5补偿后用户的负荷计算

和功率因数计算2/5/202385补偿后总的视在计算负荷为2.功率因数计算（1）固定补偿一般计算其平均功率因数，补偿后平均功率因数