第二章 供配电的负荷计算.ppt

1、第二章 供配电的负荷计算,如何正确估计电力负荷的大小是一个非常重要的问题。估算的准确程度，影响工厂电力设计的质量。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但如估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。,计算负荷的意义及计算目的,.1 负荷曲线,负荷曲线（load curve）是指用于表达电力负

2、荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。,负荷曲线的分类 按负荷的功率性质分：可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线； 按时间单位分：可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。 按负荷对象分：可分为用户、车间或某类设备负荷曲线。,.1.1 日负荷曲线,日负荷曲线：负荷在一昼夜间（024h）变化情况。 制作：折线形负荷曲线：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数，逐点绘制。阶梯形负荷曲线：每半小时纪录电度表读数，计算半小时平均功率，作负荷曲线,（a）折线形负荷曲线,（b）阶梯形负荷曲线,2.1.2、年负

3、荷曲线 年负荷曲线:反应负荷全年(8760h)的变化情况。分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。 制作： 年运行负荷曲线：根据全年日负荷曲线间接制成 年持续负荷曲线根据典型夏日和冬日负荷曲线绘制 按负荷大小依次排列绘制 夏季和冬季在全年中占的天数要视地理位置和气温情况而定 北方：冬日200天，夏日165天 南方：冬日165天，夏日200天,图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制,夏日负荷曲线 冬日负荷曲线 年负荷持续时间曲线,若该图为南方用户的负荷曲线，则：图中P1在年负荷曲线上所占的时间为,注：日负荷曲线是按时间的先后绘制年负荷曲线是按负荷的大小和累计时间绘制,2.1.3 负荷曲线的有关物理量 1

4、. 年最大负荷和年最大负荷利用小时 (1) 年最大负荷max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23次）消耗电能最大的30分钟的平均功率，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷P30。 (2) 年最大负荷利用小时数max年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax (或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。,一班制工厂Tmax约为18003000h， 两班制工厂Tmax 约为35004800h, 三班制工厂约Tmax为 50007000h， 居民用户Tm

5、ax约为12002800h。,年最大负荷利用小时是反映电力负荷是否均匀的一个重要参数。该值越大，则负荷越平稳。 max与用户的性质和工厂的生产班制有明显的关系。,如图所示，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.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：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：,图2-4 年平均负荷,(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K

6、aL和无功负荷系数KrL，即 有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82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。,对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越接近于1越好。,2.2 用电设备的设备容量,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,2.2.1设备容量的定义在每台用

7、电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，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的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe表示。,2. 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： （1）电焊机和电焊机组 要求统一换算到=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；N为额定负荷持续率（计算中用小数）；100为其值为100%的负荷持续率（计算中用1）；cosN为额定功率因数。,

8、（2）起重机（吊车电动机） 要求统一换算到=25%时的额定功率， 即 式中，PN为额定有功功率；N为额定负荷持续率（用小数计算）；25%为其值为25%的负荷持续率（用0.25计算）。,3.照明设备 （1）不用镇流器的照明设备（如白炽灯、碘钨灯）的设备容量就是指它的额定功率，即Pe=PN （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：Pe=1.1PN （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=S/1000 式中，是建筑物单位面积的照明容量（W/m2）；S为建筑物的面积（m2）。,2.3 负荷计算的方法,计算负荷:是指导体中通过一个等

9、效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动的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。,计算负荷实际上与半小时最大负荷P30（亦即年最大负荷Pmax）是基本相当的。,2.3.1估算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。 1.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=am有功计算负荷为：式中，Tmax为年最大负荷利用小时数。,2. 负荷密度法已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标（kW/m2）时，车间平均负荷为：Pav=S负荷密度指标如表2-1所示，S表示车间面积。

10、车间计算负荷为,2.3.2 需要系数法在所计算的范围内（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。,N为用电设备效率； KL为负荷系数； wL为线路平均效率； K为用电设备组的同时系数。,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；tg为设备功率因数角的正切值。,有功计算负荷（kW）,无功计算负荷（kvar）,视在计算负荷（kVA）,计算电流（A）,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

11、设备容量为120kW。试求其计算负荷。,解 查附录表1中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得Kd=0.160.2（取0.18计算），cos=0.5，tg=1.73。根据公式（2-19）得：,2.多组用电设备组的计算负荷,式中，n为用电设备组的组数，Kp、Kq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。,应该考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现的因素，对有功、无功负荷分别计入一个同时系数 及,注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以K来计算。,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

12、容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW1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Kp、Kq均为0.9）。 解 查附录表1可得冷加工电动机：Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pc1= Kd1Pe1=0.250=10kWQc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pc2= Kd2Pe2=0.82.4=1.92kWQc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0,车间计算负荷为,适用范围：由于

13、当设备台数较多、总容量足够大、没有特大型用电设备时，需要系数的值才较符合实际，所以它适用于求全厂、大型车间变电所的计算负荷。,2.3.3 二项式法用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的平均负荷，又考虑几台最大用电设备引起的附加负荷，计算公式为： 1. 单组用电设备组的计算负荷 式中，b、c为二项式系数；Pe是该组用电设备组的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量（b、c、x的值可查表A-1），当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe ；tg为设备功率因数角的正切值。,Pe是各用电设备组的设备总容量 (bP

14、e)i为各用电设备组的平均功率 cPx为每组 用电设备组中x台容量较大的设备的附加负荷 (cPx)max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷； tgmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。,2. 多组用电设备的计算负荷,例2-3 用二项式法求例2-2的计算负荷。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，2.2kW1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Kp、Kq均为0.9）。,解: 求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx（） 金属切削机床电动机组查附录表A-1，取b1=0.14

15、，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5， tg1=1.73， 则(bPe)1=0.1450=7kW(cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW,例2-3 用二项式法求例2-2的计算负荷。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Kp、Kq均为0.9）。,（） 通风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75， x2=5，n=22x2，取x2=n/2=1， 则 (bPe)2=

16、0.652.4=1.56kW(cPx)2=0.251.2=0.3kW,（） 电阻炉(bPe)3=2kW (cPx)3=0,显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故 总计算负荷为Pc=(bPe)i+(cPx)1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kWQc=(bPetg)i+(cPx)1tg1 =(71.73+1.560.75+0)+10.08 1.73=30.72kvar,适用范围：适用于求容量差别悬殊分支干线的计算负荷。,三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设

17、备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。1.单相设备组的等效三相设备容量：(1) 单相设备接于相电压时式中,Pem为最大负荷相所接的单相设备容量,单相负荷的计算原则,2.3.4 单相负荷计算法,(2) 单相设备接于线电压时接于同一线电压时式中，Pe为单相设备的容量 接于不同线电压时,将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量,PAB、PBC、PCA为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量； PeA、PeB、PeC为换算为 A、B、C相的有功设备容量；QeA、QeB、QeC为换算为A、B、C相的无功设备容量；pAB-A、qAB-A等为有功和无功换算系数。,（3）有的单相设备接于线

18、电压、有的单相设备接于相电压时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，然后分别计算各相的设备容量。 2. 单相设备组的等效三相计算负荷：第（1）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷，第（2）和第（3）种情况选出最大相有功计算负荷，取其3倍作为等效三相计算负荷，即式中，Pcm为最大有功负荷相的有功计算负荷；Qcm为最大有功负荷相的无功计算负荷。,例2-4 某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C

19、相；对焊机14kW（=100%）3台接于AB相，20kW（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。,解: 1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷查附录表1得 Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷 A相 PcA1=KdPeA=0.7202=28kWB相 PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kWC相 PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW,2.对焊机的各相计算负荷查附录表1得 Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02查表2-4得 cos=0.7时pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8p

20、AB-B=pBC-C=pCA-A=0.2qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8,例2-4 某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW（=100%）3台接于AB相，20kW（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。,例2-4 某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台

21、和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW（=100%）3台接于AB相，20kW（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。,（1）各相的设备容量为,A相 PeA=pAB-APAB+pCA-APCA=0.8143+0.235.63=40.73kWQeA=qAB-APAB+qCA-APCA=0.22143+0.835.63=37.74kvar B相 PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB=0.8202+0.2143=40.4kWQeB=

22、qBC-BPBC+qAB-BPAB=0.22202+0.8143=42.4kvar C相 PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC=0.835.63+0.2202=36.5kWQeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC=0.2235.63+0.8202=39.84kvar,先将接于CA相的46kW（=60%）换算至=100%的设备容量，即,（2）各相的计算负荷为,A相 PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kWQcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvar B相 PcB2=KdPeB=0.3540.4=14.14kWQcB2=KdQeB=0.3542.4=14.8

23、4kvar C相 PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kWQcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar 3.各相总的计算负荷（设同时系数为0.95） A相 PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+14.26）=40.15kWQcA= K（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvar B相 PcB= K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kW QcB= K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.84）=14.10kvar C相 PcC= K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.3

24、9kWQcC= K（QcC1+QcC2）=0.95（0+13.94）=13.24kvar,4.总的等效三相计算负荷因为B相的有功计算负荷最大，所以PC=3Pcm=3 PcB=346.68=140.4kWQC=3Qcm=3QcB=314.10=42.3kvar,2.4 功率损耗和电能损耗,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，故其计算公式式中，Ic 线路的计算电流（A）；RWL 线路每相的电阻（），RWL =R0L，R0为线路单位长度的电阻（/km），L为线路的计算长度（km）。,2.4.1 功率损耗,(2) 无功功率损耗 无功

25、功率损耗是电流流过线路电抗所引起的，故其计算公式为式中，Ic 线路的计算电流（A）；XWL 线路每相的电抗（）， XWL =X0L， X0 为线路单位长度的电抗（/km），一般对架空线路，其值为0.4/km左右，对电缆线路，其值为0.08/km左右，L为线路的计算长度（km）。,几何均距,2.变压器的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。,(1) 估算法PT=0.015Sc QT=0.06 Sc (2) 精确法 有功功率损耗,变压器的有功功率损耗又由两部分组成： 铁损PFe 铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。所以铁损与负荷无关，为常数，通常用空载损耗P0 表示。铜损PCu铜损是

26、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，通常用负载损耗表示PL 。,式中 Sca变压器低压侧的计算负荷，kVA；SN变压器额定容量，kVA；P0变压器空载有功损耗，kW；Pk变压器有功短路损耗，kW。,KL为变压器的负荷系数（ KL = Sc/SN）,变压器的短路损耗Pk可认为就是额定电流下的铜损PCu.N。,无功功率损耗空载无功功率损耗 Q0 负载无功功率损耗 QL 变压器的无功功功率损耗为：,Uk%为变压器的短路电压百分值。,I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。,2.4.2 供配电系统的电能损耗 在供配电系统中，通常利用年最大负荷损

27、耗小时来近似计算线路和变压器的有功电能损耗。年最大负荷损耗小时：当线路或变压器中以最大计算电流Ic流过小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。在cos=1，且线路电压不变时有 1.线路的电能损耗 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：由于铁损引起的电能损耗由于铜损引起的电能损耗因此变压器全年的电能损耗为,2.5 全厂负荷计算,在供电设计中进行设备选择时则应进行较详细的全厂负荷计算，如逐级计算法。根据供配电系统图，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

28、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。,逐级计算法确定用户计算负荷的原则如下： 将用电设备分类，采用需要系数法确定各用电设备组的计算负荷； 根据用户的供配电系统图，从用电设备朝电源方向逐级计算负荷； 在配电点处考虑同时系数； 在变压器安装处计及变压器损耗； 用户的电力线路较短时，可不计电力线路损耗； 在并联电容器安装处计及无功补偿容量。,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：用于选择支线上的开关设备和导线截面。,Pe为单台用电设备的设备容量，N为单台用电设备额定效率，tg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

29、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气设备。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）； tg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。,3 车间干线或多组用电设备组的计算负荷确定（如图中处） Kp为有功负荷的同时系数（0.850.95） Kq为无功负荷的同时系数(0.90.97) 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。,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Kp取0.900.95 ； Kq取0.930.97 P

30、c3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。,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。,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。,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:,7.总降变电所高压侧的计算负荷的确定（如图

31、中7处） 此时所得到结果即为全厂的总计算负荷。,供电系统负荷计算示例,某用户供电系统结构和负荷数据如图所示，按照需要系数法，求出各级计算负荷。,负荷计算示例图,(1)通风机 通风机：Pe=29kW，查表得Kd0.85和tan=0.75，于是,（2）高频加热设备 高频加热设备：Pe=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是,1. 用电设备组的负荷计算,（3）机加工车间 冷加工机床：Pe=50kW，查表得Kd=0.16和tan=1.73； 热加工机床：Pe=92kW，查表得Kd=0.25和tan=1.33；于是,（4）点焊机 点焊机：Pe=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.3

32、3，于是,取1变电所各组负荷的同期系数为：K =0.90，于是,2. 1变电所低压侧计算负荷,采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数为cos=0.93，则,补偿后变压器低压侧计算负荷为108kW+j30kvar，Sc=112kVA。,3. 低压集中补偿容量的计算,1变电所变压器损耗按下式估算：,1变电所高压侧计算负荷为：,4. 变电所高压侧计算负荷,取全厂负荷的同期系数为：K =0.90，于是,5.全厂总计算负荷,例2-5 试计算全厂的计算负荷,尖峰电流Ipk：指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的

33、多。 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Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst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57，对绕线型电动机一般为23，对直流电动机一般为1.7，对电焊变压器一般为3或稍大）。,2.6 尖峰电流的计算,2. 给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。(IstIN)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,例2-6 计算某380V供电干线的尖峰电流，该

34、干线向3台机床供电，已知3台机床电动机的额定电流和启动电流倍数分别为 IN1 =5A，,Kst1=7; IN2 =4A，Kst2=4;IN3 =10A，Kst3=3。,解（1）计算启动电流与额定电流之差 （Kst1-1）IN1=（7-1） 5=30A（Kst2-1） IN2=（4-1） 4=12A（Kst3-1） IN3= （3-1）10=20A可见，第1台用电设备电动机的启动电流与额定电流之差最大。 （2）计算供电线路的尖峰电流Ipk= IC+（Ist-IN）max=KdIN+（ Ist-IN ）max=0.15（5+4+10）+30=32.85A,2.7 功率因数及无功功率补偿,2.7.1

35、 功率因数的计算 1.瞬时功率因数式中，P为功率表测出的三相功率读数(kW)；U为电压表测出的线电压的读数(kV)；I为电流表测出的线电流读数（A）。,监测无功功率的变化情况,研究是否需要和如何进行无功补偿的问题。,2.平均功率因数 （1）由消耗的电能计算，计算公式如下：Wa为某一时间内消耗的有功电能（可由有功电度表读出）；Wr为某一时间内消耗的无功电能（可由无功电度表读出）。,调整电费电价用。,若用户在电费计量点装设感性和容性的无功电度表来分别计量感性无功电能（WaL）和容性无功电能（Wrc），按以下公式计算：,（2）由计算负荷计算KaL为有功负荷系数（一般为0.70.75）；KrL为无功负

36、荷系数（一般为0.760.82）。,3.最大负荷时的功率因数,最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷（计算负荷）时的功率因数，计算公式为,确定需要无功补偿容量用。,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 1.功率因数对供配电系统的影响 （1）电能损耗增加。,（2）电压损失增大,可见，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。,(电能损耗增加),(3) 电源设备的容量不能充分利用,若用户： 则电源可发出的有功功率为：,若用户： 则电源可发出的有功功率为：,而需提供的无功功率为:,所以 提高 可使发电设备的容量得以充分利用,无需提供的无功功率。,(1) 提高自然功

37、率因数 合理选择电动机的规格、型号 防止电动机空载运行 保证电动机的检修质量 合理选择变压器的容量 交流接触器的节电运行,(2) 人工补偿功率因数并联电容器人工补偿 同步电动机补偿动态无功功率补偿,2.提高功率因数的方法,首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿,2.7.3 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. 补偿容量和电容器台数的确定 （1）采用固定补偿即补偿电容器不随负荷变化投入或切除Qcc为补偿

38、容量； Pav为平均有功负荷， tgav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgav1 -tgav2 称为补偿率，可用qc表示。,在变电所610kV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿,（2）采用自动补偿,在变电所0.38kV母线上进行补偿时，一般采用自动补偿，即根据cos测量值按功率因数设定值,自动投入或切除电容器。,电容器台数的确定,QcN为单个电容器的额定容量（kvar）,电容器若为单相，n为3的整数倍 电容器若为三相，n为整数,n取相近偏大的整数：,例2-8 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

39、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3040=1200kvar，此时的实际平均功率因数为,满足要求。,相同的电容器，接成三角形接线，因电容器上所加电压为线电压，所补偿的无功容量则是星形接线的三倍。若是补偿容量相同，采用三角形接线比星形接线可节约电容值三分二，因此在实际工作中，电容器组多接成三角形接线。 三相电容器，通常在其内部接成三角形。 高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时(450kvar)宜接成三角形；低压电容器组就接成三

40、角形。,2.7.4 并联电容器的装设与控制 1. 并联电容器的结线: 不同的接线方法其补偿的总容量不同：,2. 并联电容器的装设地点 并联电力电容器在工厂供配电系统中的装设位置有三种，即高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿（个别补偿）。,(1) 高压集中补偿高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变电所的610kV母线上。,补偿范围最小，经济效果较差。但装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。,在大中型企业中应用相当普遍。,(2) 低压集中补偿低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。低压电容器补偿屏安装在低压配电室。补偿范围比高压集中补偿大，比较经济，运行

41、维护安全方便。在用户中应用相当普遍。 (3) 单独就地补偿 单独就地补偿（个别补偿或分散补偿）是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。,补偿范围最大，效果最好。 但投资较大，电容器的利用率较低。适用于长期稳定运行，无功功率需要量又较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿的场合。,(1) 按功率因数进行控制。(2) 按负荷电流进行控制。(3) 按受电端的无功功率进行控制,3.并联电容器的控制方式,并联电容器的控制方式就是控制并联电容器的投切。,固定控制方式：投切方式不随负荷的变化而变化,自动控制方式：投切方式随负荷的变化而变化，而且以某个参量进行分组投切控制的,循环投切(先投先切，后投后

42、切),编码投切,2.7.5补偿后用户的负荷计算和功率因数计算 1.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，则还要考虑变压器的损耗：其中PT、QT为考虑了补偿容量Qcc后的变压器的有功功率和无功功率损耗。 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（2）自动补偿 一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后功率因数为,例2-7 有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率Sc1为800kVA，无功计算负荷Qc1为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.

43、9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？ 解 （1）补偿前低压侧的有功计算负荷 低压侧的功率因数 cos1=590.25/800=0.74变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）PT=0.015Sc=0.015800=12kWQT=0.06Sc=0.06800=48kvar变电所高压侧总的计算负荷为Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kWQc2=Qc1+Q T=540+48=588kvar 变电所高压侧的功率因数为,(2)确定补偿容量 现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧

44、补偿后的功率因数为0.92，来计算需补偿的容量查附录表2选BW0.4141型电容器，需要的个数为 n=285.03/14=20.3621个 实际补偿容量为Qcc =2114=294kvar (3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷此时变压器的功率损耗,变电所高压侧总的计算负荷S =841.7663.84=177.86kVA 变电所高压侧的功率因数符合要求。如果结果小于0.9，则需重新计算，同时把一开始的设定值0.92取大一点，到cos的值满足要求为止。 通过上述计算可得：需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了177.86kVA。补偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA，补偿后选800kVA即满足要求。,