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1、工厂供电第二章电力负荷及其计算第五节工厂的计算负荷和年电能消耗量指导老师：庞清乐主讲人：唐嘉松学号：10055308电气103班 第三小组Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.式中P 为功率表测出的三相功率（kW）；U 为电压表测出的线电压（kV）；I 为电流表测出的电流（A）。 其他计算负荷Q30、S30和I30 的计算，与上述需要系数法相同。 二二. 工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷工厂的
2、功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷 (一). 工厂的功率因数 1. 瞬时功率因数 它可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、电压表和电流表间接测量，再按下式求出 各类工厂的单位产品耗电量可由有关设计手册或根据实测资料确定。 在求出年需电量W后，将它除以工厂的年最大负荷利用小时Tmax，就可求出工厂的有功计算负荷 附录表2列出部分工厂的需要系数值，供参考。 全厂的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流，则按式（2-11）式（2-13）计算。 (三). 按年产量估算工厂计算负荷 将工厂年产量A乘上单位产品耗电量 ，就可得到工厂全年的需电量第五节第五节 工厂的计算负荷与年耗电量工厂的计算负荷与年耗
3、电量 一一. 工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定 工厂计算负荷是选择工厂电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是计算工厂功率因数和工厂需电容量的基本依据。确定工厂计算负荷的方法很多，可按具体情况选用。 (一). 按逐级计算法确定工厂计算负荷 如前面图2-9所示，工厂的计算负荷P30(1)，应该是高压母线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。高压配电线的计算负荷P30(2)，应该是该线路所供车间变电所低压侧的计算负荷P30(3) ，加上变压器损耗PT 和高压配电线损耗PWL1 .，如此逐级计算。但对一般中小工厂来说，因其配电线路不长,在确定计算负荷时其损耗往往略去不计。 (二).
4、按需要系数法确定工厂计算负荷 将全厂用电设备的总容量Pe（不计备用设备容量）乘上一个需要系数Kd，即得全厂的有功计算负荷，即 （2-53）（2-55）（2-54）（2-56）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在运行中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。 2. 平均功率因数 亦称加权平均功率因数，按下式计算（2-56）式中 Wp 为某一段时间（通常为一月）内
5、消耗的有功电能，由有功电能表读取；Wq为同一段时间内消耗的无功电能，由无功电能表读取。 我国供电企业每月向用户计收电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。平均功率因数低于规定标准时，要增收一定比例的电费，而高于规定标准时，可适当减收一定比例的电费。 3. 最大负荷时的功率因数 它就是负荷计算中按有功计算负荷P30和视在计算负荷S30计算而得的功率因数，即（2-58） 供电营业规则规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售企业，功率因数为0.85以上。农业用电
6、，功率因数为 0.80。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电企业可拒绝接电。对已送电的用户，供电企业应督促和帮助用户采取措施，提高功率因数。对在规定期限内仍未采取措施达到上述要求的用户，供电企业可终止或限制供电。”这里所指的功率因数，从供电设计考虑，应视为最大负荷时功率因数。 (二). 无功功率补偿 工厂中由于有大量的感应电动机 、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如果在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求时，则需要考虑人工的无功功率补偿。Evaluation only.Created with Aspose.S
7、lides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.图2-12 功率因数的提高与无功功率、视在功率的变化 图2-12表示功率因数的提高与无功功率和视在功率变化的关系。假设功率因数 由 提高到 ，这时在负荷需要的有功功率P30不变的条件下，无功功率将由Q30减小到Q30，视在功率将由S30减小到S30 ，相应地负荷电流I30也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选择较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对电力系统大有好处。 由图2-12
8、可知，要使功率因数 由提高到 ，必须装设的无功补偿装置（通常采用并联电容器）容量为（2-59）或 （2-60）式中 ，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是表示要使1kW的有功功率由 提高到 所需要的无功补偿容量 kvar值，其单位为“kvar/kW”。在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC 来确定电容器个数：（2-61） 部分常用的并联电容器的主要技术数据，如附录表10所列。 由上式计算所得的电容器个数n，对于单相电容器（电容器全型号后面标“1”者）来说，应取3的倍数，以便三相均衡分配。 (三). 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，
9、则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷为（2-62）因此补偿后总的视在计算负荷为（2-63）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且减少了工厂的电费开支。由于我国供电企业对工业用户是实行“两部电费制”：一部分为
10、基本电费，按所装用的主变压器容量来计费，另一部分为电度电费，按每月实际耗用的电能来计费，因此主变压器容量的减小，可以减少基本电费的开支，而且功率因数提高了，又按国家规定的功率因数调整电费办法，可以减少电度电费的开支，从而使工厂获得一定的经济实惠。 例例2-6 某厂拟建一座降压变电所，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，如果在低压侧装设并联电容器补偿时，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什么变化？ 解：解：(1). 补偿前应选变压器的容量及功率因数值 变电所低压侧的视在
11、计算负荷为 变电所容量选择应满足的条件为SNTS30(2)，因此在未进行无功补偿时，变压器容量应选为1250kVA（参看附录表8）。 这时变电所低压侧的功率因数为 (2). 无功补偿容量 按规定变电所高压侧的 ，考虑到变压器的无功功率损耗QT 远大于有功功率损耗PT ，一般 ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略大于高压侧补偿后的功率因数0.90，这里取 。 为使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量应为 取Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Prof
12、ile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (3). 补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 因此补偿后变压器容量可选为800kVA（参看附录表8）。 变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 无功补偿后，工厂的功率因数（最大负荷时）为 这一功率因数值满足规定（0.9）的要求。 (4). 无功补偿前后比较 变电所主变压器在无功补偿后减少容量为 这不仅会减少基本电费开支，而且由于提高了功率因数，还会减少电度电费开支。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NE
13、T 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 三三. 工厂年耗工厂年耗电量的量的计算算 工厂的年耗电量可用工厂的年产量和单位产品耗电量进行估算，如式（2-54）所示。 工厂年耗电量的较精确的计算，可用工厂的有功和无功计算负荷P30和Q30按下列公式计算： 年有功耗电量 （2-64）年无功耗电量 （2-65）式中为年平均有功负荷系数，一般取为年平均无功负荷系数，一般取0.70.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82；Ta 为年实际工作小时数，按每周5个工作日计，一班制可取2000h，两班制可取4000
14、h，三班制可取6000h 。 例例2-7 假设例2-6所示工厂为两班制生产。试计算其年耗电量。 解：解：按式（2-64）和式（2-65）计算。取 则工厂年有功耗电量为工厂年无功耗电量为Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第二章复习思考题第二章复习思考题2-1 电力负荷按重要性分哪几级?各级电力负荷对供电电源有什么要求?2-2 工厂用电设备的工作制分哪几类?各有哪些特点?2-3 什么叫负荷持续率? 它表征哪
15、一类工作制设备的工作特性?2-4 什么叫最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？2-5 什么叫计算负荷？为什么计算负荷采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？2-6 确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？2-7 在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别直接相加？为什么？应如何正确计算？2-8 在接有单相用电设备的三相线路中，什么情况下可将单相设备直接与三相设备综合按三相负荷的计算方法来确定计算负荷？而在什么情况下应先将单相设备容量换算为等效三相设备容量然后与三相设备混合进行计算负荷的计算？2-
16、9 电力线路的电阻和电抗各如何计算？什么叫线间几何均距？如何计算？2-10 电力变压器的有功和无功功率损耗各如何计算？其中哪些损耗与负荷无关？哪些损耗与负荷有关？2-11 什么叫年最大负荷损耗小时？它与年最大负荷利用小时有什么区别和关系？2-12 进行无功功率补偿、提高功率因数有什么意义？如何确定无功功率补偿容量？2-13 什么叫尖峰电流？如何计算供多台用电设备的线路尖峰电流？Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty
17、Ltd.表表2-5 习题习题2-5的负荷资料的负荷资料第二章第二章习题 2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有额定电压380V的三相电动机15kW1台，11kW3台，7.5kW8台,4kW15台,其他更小容量电动机容量共35kW。试分别用需要系数法和二项式法计算其P30、Q30、S30 和 I30。 2-2 某380V线路供电给1台132kW Y型电动机，其效率91，功率因数 。试求该线路的计算负荷P30、Q30、S30 和 I30。 2-3 某机械加工车间的380V线路上，接有流水作业的金属切削机床组电动机30台共85kW(其中较大容量电动机有11kW1台，7.5kW3台,4kW6台,
18、其他为更小容量电动机)。另外有通风机3台，共5kW；电葫芦1个，3kW（40）。试分别按需要系数法和二项式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷P30、Q30、S30 和 I30 。 2-4 现有9台220V单相电阻炉，其中4台4kW，3台1.5kW, 2台2kW。试合理分配上列各电阻炉于220/380V的TN-C线路上，并计算其计算负荷P30、Q30、S30 和 I30 。 2-5 某220/380V线路上，接有如表2-5所列的用电设备。试确定该线路的计算负荷P30、Q30、S30和I30 。 2-6 有一条长2km的10kV高压线路供电给两台并列运行的电力变压器。高压线路采用LJ-70铝绞线，
19、等距水平架设，线距1m。两台变压器均为S9-800/10型， Dyn11联结，总的计算负荷为900kW， ，T max4500h。试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损耗和年电能损耗。 4.5kW6kW3kW10.3kVA(=50)17kVA(=100)21kVA(=65)单台设备容量112211设备台数CBACABCAB 接入相序220V电热箱380V单头手动弧焊机 设备名称 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pt
20、y Ltd.练习题1、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数?最大负荷利用小时：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。年度最大负荷P：max全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。2、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合?计算负
21、荷的方法：需要系数法：确定计算负荷的基本方法,常用。二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用需要系数法求其计算负荷。解：此机床组电动机的总容量为Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.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
22、台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。试用二项式法来确定机床组的计算负荷。4、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，
23、4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试用二项式法来确定机修车间380V线路的计算负荷。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.5、如图所示220/380
24、V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，台30kW接于B相，台20kW接于C相。11另有380V单相对地焊机4台，其中2台14kW（=100%）接于AB相间，1台20kw（=100%）接于BC相间，1台30kW（=60%）接于CA相间。试求此线路的计算负荷。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.谢谢大家！Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
