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1、负荷计算与无功功率补偿 第一节 概 述一、计算负荷的概念 计算负荷是根据已知的用电设备容量按一定统计方法确定的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元件的依据。 二、负荷曲线负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。一班制工厂日有功负荷曲线 绘制负荷曲线采用的时间间隔t为30min。 求确定计算负荷的有关系数，一般是依据用电设备组最大负荷工作班的负荷曲线。 三、确定计算负荷的系数 1. 需要系数Kd需要系数定义为：设备容量 Kd值的相关因素：用电设备组中设备的负荷率； 设备的平均效率； 设备的同时利用系数； 电源线路的效率。 Kd值只能靠测量统计确定。 利用系数定义为： 2.
2、 利用系数Ku Ku可查附录表5PePm 续上页3. 附加系数KaKa值与设备容量差别程度、设备台数和利用系数有关。 为便于分析比较，从导体发热的角度出发，不同容量的用电设备需归算为同一容量的用电设备，于是可得到其等效台数neq为： 附加系数定义为： 根据利用系数Ku和等效台数neq查附录表6，可得到附加系数Ka值。 续上页 年最大负荷利用小时数Tmax是假设电力负荷按年最大负荷Pm持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的电能相同。4. 年最大负荷利用小时数第二节节三相用电设备组计电设备组计 算负负荷 的确定 一、单位容量法 在进行供电工程方案设计阶段，可采用单位容
3、量法确定计算负荷。 二、需要系数法 1. 单位产品耗电量法 2. 单位面积负荷密度法（一）一组用电设备的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为 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 解此机床组电动机的总容量为 例1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的三相电动机22kW2台，7.5kW6台，4kW12台，1.5kW6台。试用需要系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。 查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机”项得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得 Pe 22 kW27.5 k
4、W64kW121.5kW6Pc=KdPe0.2146kW=29.2kW =146 kW 在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数K。续上页注意：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。 (二)多组三相用电设备的计算负荷Pc , QcSc , IcPc1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci , Qci 例2 某380V线路上，接有水泵电动机（15kW以下）30台共205kW，另有通风机25台共45kW，电焊机3台共10.5kW（=65%）。试确定线路上总的计算负荷。 例2-2 解先求各组用电设备的计算负
5、荷Q c1 Pc1 tan 164kW0.75=123kvar 1水泵电动机组查附录表1得Kd=0.70.8(取0.8），cos0.8，tan0.75，因此 2. 通风机组 查附录表1得Kd=0.70.8（取0.8），cos=0.8, tan=0.75, 因此 P c2=0.845kW=36kW Q c2=36kW0.75=27kvarPc1= Kd1Pe10.8205kW=164kW续上页 3.电焊机组 查附录表1得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。 P c3=0.358.46kW=2.96kW Pc0.95(164362.96)kW=192.81kW Qc0.97(123
6、+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为 Sc= =246.26kVAIc=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A Q c3=2.96kW2.68=7.94kvar 在100%下的设备容量： Pe=10.5 =8.46kW。第三节 变配电所所址选择 一、选择的一般原则 接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备运输方便等。 二、负荷中心的确定（-）利用负荷圆 在工厂总平面图上，按适当的比例K作出各车间的负荷圆。其圆心一般选在车间的中央，圆半径为 （二）利用负荷功率法 在工厂总平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的x轴和y轴
7、，测出各车间负荷点的坐标位置，例如 等，工厂的负荷中心设在仿照计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： 第四节 无功功率补偿 一、功率因数定义 1瞬时功率因数 监测负荷用。 2平均功率因数 调整电费用。 3最大负荷时的功率因数 确定需要无功补偿容量用。 二、无功补偿容量的确定 QN.C=QcQc Pc(tan-tan) QN.C 稳态无功功率补偿设备，主要有同步补偿机和并联电容器（自愈式）。 三、无功补偿装置的选择 低压并联电容器装置根据负荷变化相应自动循环投切的电容器组数，在无功补偿容量QN.C确定后可根据选定的单组容量qNC来选择： 动态无功功率补偿设备（SVC）用于急剧变动的冲击负荷如炼
8、钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。 例3 某用户10kV变电所低压计算负荷为800kW580kvar。若欲使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。例2-3解：（1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数 （2）确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)238.4kvar续上页 （3）选择电容器组数及每组容量初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量qN.C=20kvar。取12组补偿后的视在计算负荷 减少118.8kVA。第五节 电力变压器的选择一、电力变压器的型式选择 电
9、力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。 油浸式 如S9、S9-M、S11型等，一般为自冷式。干 式 如SCB10、SG10型等 ，可带风机冷却。绝缘与冷却方式35110/10.5kV总降压变压器为Y,d11。 10/0.4kV配电变压器一般为 Y,yno或D,yn11。 联结组别 续上页 D,yn11联接的优点：有利于单相接地故障的切除； 有利于抑制零序谐波； 单相负载能力强。Y,yno联接绕组接线图及相量图 D,yn11联接绕组接线图及相量图 二、电力变压器的台数与容量选择 （二）容量的选择 n容
10、量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求。n 一般单台车间变容量不宜大于1250kVA。（一）台数的选择 考虑因素：供电可靠性要求 负荷变化与经济运行 集中负荷容量大小 对单台变压器 满足条件 ： SNTSC （应留有1020余量） 对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件： SNT0.7Sc 且 SNTSc（+ ）n 保证负荷 的正常运行例5-1 例4 某工业企业拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在厂房建筑内。已知总计算负荷为1800kVA，其中一、二级负荷900kVA，COS0.8。试初选其主变压器的型式、台数和容量。 选用SCB10型10/0.4kV电力变压器。无载调压
11、，分接头5%，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP20防护外壳。 每台变压器容量SNT0.71565kVA1096kVA，且SNT783kVA，因此初选每台变压器容量为1000kVA。解 1.选择变压器型式因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。 无功补偿后的总计算负荷 Sc1800kVA0.80.921565kVA，其中Sc（）900kVA0.80.92783kVA。2.选择变压器台数 3.选择每台变压器的容量第六节 供电系统的总计算负荷 一、供电系统的功率损耗 （一）电力线路的功率损耗 有功损耗（kW） 无功损耗（kvar）（二）电力变压器的功率损耗 有功损耗X=
12、x0l R=r0l 无功损耗简化公式： PT0.01Sc ；QT0.05Sc 。 例5 某工厂有一个35/10kV总降压变电所，分别供电给14车间变电所及4台冷却水泵用的高压电动机（PN4300kW、Kd0.8、cos0.8），10kV母线上接有2700kvar无功补偿电容器组。已知14车间变电所10kV侧计算负荷分别为：1为1430 kWj1230kvar；2为1350 kWj1200kvar；3为1260 kWj1030kvar；4为960 kWj750kvar。试计算该总降压变电所35kV侧计算负荷及功率因数大小（取K=0.9）。 例2-4解：（1）求10kV母线计算负荷 1车间变电所
13、Pc11430 kW，Qc11230kvar2车间变电所 Pc21350 kW，Qc21200kvar3车间变电所 Pc31260 kW，Qc31030kvar4车间变电所 Pc4960 kW，Qc4750kvar高压电动机组 Pc5Kd PN =0.84300kW960 kW Qc5Pc5tan=9600.75720 kvar 10kV母线计算负荷 =0.9（1430+1350+1260+960+960）5364 kW如下图，变电所低压母线的视在计算负荷为 变电所高压侧计算负荷为低压母线的计算负荷加上变压器的损耗，即Pc.1= Pc.2 +PT； Qc.1= Qc. 2 +QT二、供电系统的总计算负荷 一般采用逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。 各级计算点的选取，一般为各级配电箱（屏）的出线和进线、变电所低压出线、变压器低压母线、高压进线等处。续上页（2）求35kV侧计算负荷 变压器损耗 PT0.01Sc 0.01563856.38 kW QT0.05Sc 0.055638281.9 kvar0.9(1230+1200+1030+750+720)27001737 kvar35kV侧计算负荷 Pc.1= Pc.2 +PT5364+56.385420.4kW Qc.1= Qc.2 +QT1737+281.92018.9 kvar
