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1、第二章 负荷计算与无功功率补偿第二章第二章 负荷计算与无功功率补偿负荷计算与无功功率补偿第一节第一节 概述概述 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷确实定三相用电设备组计算负荷确实定第三节第三节 单相用电设备组计算负荷确实定单相用电设备组计算负荷确实定第四节第四节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算第五节第五节 无功功率补偿无功功率补偿第六节第六节 供配电系统的计算负荷供配电系统的计算负荷本章小结本章小结第二章 负荷计算与无功功率补偿第一节第一节 概述概述 主要内容主要内容一、一、计算负荷的概念计算负荷的概念二、用电设备的任务制二、用电设备的任务制三、负荷曲线三、负荷曲线四、确定计算负荷的系数四、确
2、定计算负荷的系数第二章 负荷计算与无功功率补偿一、一、 计算负荷的概念计算负荷的概念统计计算求出来的；统计计算求出来的；供电设计计算的根本根据；供电设计计算的根本根据；力求接近实践。力求接近实践。表示符号：表示符号：Pc：有功计算负荷：有功计算负荷(kW)Qc：无功计算负荷：无功计算负荷(kVar)Sc：视在计算负荷：视在计算负荷(kVA)Ic：计算电流：计算电流(kA)。我们选取一个假想的继续性的负荷，在一定时间间隔和特定效应上与实践负荷相等。这一计算过程就是负荷计算。这一假想的继续性的负荷就称为计算负荷。载流导体温升曲载流导体温升曲线线第二章 负荷计算与无功功率补偿二、用电设备的任务制和设
3、备功率确实定二、用电设备的任务制和设备功率确实定1、延续任务制：在恒定负载下延续运转到达热稳定形状的、延续任务制：在恒定负载下延续运转到达热稳定形状的用电设备；用电设备；2、短时任务制：在未到达热稳定前即停机和断能，其时间、短时任务制：在未到达热稳定前即停机和断能，其时间足以使设备冷却下来的用电设备；足以使设备冷却下来的用电设备；3、断续周期任务制：时而任务，时而停歇的用电设备。、断续周期任务制：时而任务，时而停歇的用电设备。 t 为任务周期内的任务时间；t0 为任务周期内的停歇时间负荷继续率暂载率负荷继续率暂载率铭铭牌上的功率牌上的功率PN是是对应对应于某一特定于某一特定负负荷荷继续继续率率
4、N的的额额定功率。定功率。要要换换算到算到实实践的践的负负荷荷继续继续率率下的功率下的功率 ，应应采用下面的公式：采用下面的公式：留意留意留意留意第二章 负荷计算与无功功率补偿延续任务制的设备组：设备组中的一切设备不包括备用设延续任务制的设备组：设备组中的一切设备不包括备用设备的额定容量之和。备的额定容量之和。周期任务制和短时任务制的设备组：其设备功率应为各设备周期任务制和短时任务制的设备组：其设备功率应为各设备在不同负荷继续率下的铭牌容量换算到一个一致的负荷继续率在不同负荷继续率下的铭牌容量换算到一个一致的负荷继续率下的容量之和。下的容量之和。举例：举例：将将功功率率因因数数和和功功率率类类
5、似似的的设设备备归归为为一一组组，便便于于计计算算。 工工厂厂中的用电设备组见附表中的用电设备组见附表1 1、民用建筑的用电设备组见附表、民用建筑的用电设备组见附表4 4 用电设备组用电设备组设备功率设备功率Pe确实定确实定第二章 负荷计算与无功功率补偿(1) 电焊机组 要求一致换算到=100%(2) 吊车电动机组 要求一致换算到=25%。电葫芦、起重机、行车等均按吊车电动机思索。按负荷对象可分为工厂、车间或设备的负荷曲线。按负荷对象可分为工厂、车间或设备的负荷曲线。按功率性质可分为有功和无功负荷曲线。按功率性质可分为有功和无功负荷曲线。按时间可分为有年、月、日或任务班的负荷曲线。按时间可分为
6、有年、月、日或任务班的负荷曲线。表征电力负荷随时间变动情况的一种图形表征电力负荷随时间变动情况的一种图形1、负荷曲线的绘制与类型、负荷曲线的绘制与类型三、负荷曲线三、负荷曲线第二章 负荷计算与无功功率补偿日有功负荷曲线日有功负荷曲线半小时平均功率半小时平均功率第二章 负荷计算与无功功率补偿年每月日最大负荷曲线：年每月日最大负荷曲线：每年每个月或日最大负荷的变化情况。每年每个月或日最大负荷的变化情况。年每月最大负荷曲线年每月最大负荷曲线第二章 负荷计算与无功功率补偿 年负荷继续时间曲线：根据一年中最大具有代表性的夏日负荷曲线和冬日负荷曲线来绘制。年(按8760h计)每小时负荷按大小排队作出的曲线
7、。图2-2 年负荷继续时间曲线的绘制a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年负荷继续时间曲线第二章 负荷计算与无功功率补偿2、与负荷曲线有关的物理量、与负荷曲线有关的物理量 从发热等效的观念来看，计算负荷实践上与年最大负荷是根本相当的。所以计算负荷也可以以为就是年最大负荷，即Pc=PmP30。 年最大负荷年最大负荷Pm年最大负荷继续时间曲线年最大负荷继续时间曲线第二章 负荷计算与无功功率补偿年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时Tmax：在在此此时时间间内内，电电力力负负荷荷按按年年最最大大负负荷荷Pm继继续续运运转转所所耗耗费费的的电电能能恰恰好好等等于于该该电电力力负负荷荷全全年年实
8、实践践耗耗费费的的电能。电能。产业产业Tmax(h)产业产业Tmax(h)第一产业第一产业20002800第三产业第三产业35004000第二产业第二产业40005500居民产业居民产业25003500各产业的年最大负荷利用小时的取值各产业的年最大负荷利用小时的取值第二章 负荷计算与无功功率补偿第二节第二节 三相用电设备组计算负荷确实定三相用电设备组计算负荷确实定主要内容主要内容一、单位目的法一、单位目的法二、按需求系数法确定计算负荷二、按需求系数法确定计算负荷第二章 负荷计算与无功功率补偿一、单位目的法一、单位目的法1、单位产品耗电量法、单位产品耗电量法(kW)每一单位产品的耗电量，每一单位
9、产品的耗电量，W/台、台、W/吨吨N企业年产量企业年产量2、单位目的法、单位目的法(kW)P0单位面积的功率，单位面积的功率，W/m2，W/户，户，W/人人S建筑面积，建筑面积，m2，户，人户，人P0的选取应综合思索建筑物的性质、负荷的性质等多方面的的选取应综合思索建筑物的性质、负荷的性质等多方面的要素。各类建筑物的单位面积功率见附表要素。各类建筑物的单位面积功率见附表8。第二章 负荷计算与无功功率补偿二、按需求系数法确定计算负荷二、按需求系数法确定计算负荷1、一组用电设备组计算负荷确实定、一组用电设备组计算负荷确实定Kd：需求系数：需求系数Pe：一组用电设备的设备功：一组用电设备的设备功率率
10、MMMPcWLPeKL：负荷率，设备不一定满负荷运转。：负荷率，设备不一定满负荷运转。K：同时系数，一组设备不一定都同时运转。：同时系数，一组设备不一定都同时运转。e：设备组的平均效率。：设备组的平均效率。wL：线路的平均效率，思索线路损耗。：线路的平均效率，思索线路损耗。第二章 负荷计算与无功功率补偿 Qc = Pc tan 或3、多组用电设备组计算负荷确实定 Pc =Kp Pc Qc =Kq QcKp 、Kq为有功同时系数和无功同时系数 P32其他物理量的计算其他物理量的计算思索：思索：Qc=Pctan可以吗？可以吗？第二章 负荷计算与无功功率补偿：第第3.5.2条条方案设计阶段可采用单位
11、目的法；初步设计及施工方案设计阶段可采用单位目的法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需求系数法。图设计阶段，宜采用需求系数法。第第3.5.2条条文阐明：在各类用电负荷尚不够详细或明确的方条条文阐明：在各类用电负荷尚不够详细或明确的方案设计阶段可采用单位目的法。案设计阶段可采用单位目的法。需求系数法计算较为简便适用，所以本规范将需求系数需求系数法计算较为简便适用，所以本规范将需求系数法作为民用建筑电气负荷计算的主要方法。法作为民用建筑电气负荷计算的主要方法。各种计算方法的选用：各种计算方法的选用：第二章 负荷计算与无功功率补偿某消费厂房内有冷加工机床电动机50台共305kW，另有消费用通风机15
12、台共45kW，点焊机3台共19kW=20%),试确定线路上总的计算负荷。解:先求各组用电设备的计算负荷1.机床电动机组查附录表1得取，Pc.1= Kd.1Pe.10.20305kW=61.0kWQ c.1=61kW1.73=105.5kvar，因此例题例题2-2解题思绪解题思绪解题思绪解题思绪1、先将用、先将用电设备电设备分分组组；2、根据需求系数法求每一、根据需求系数法求每一组组的的计计算算负负荷；荷；3、求、求总总的的 多多组组 计计算算负负荷。荷。留意P32：假设设备台数较少时，那么需求系数值宜适当取大。当只需3台及以下用电设备时，需求系数Kd可取为1。当只需1台电动机时，那么此电动机的
13、计算电流就取其额定电流。第二章 负荷计算与无功功率补偿2.通风机组查附录表1得Kd=0.750.85取Kd=0.8，cos=0.8 ,tg=0.75 ，因此Pc.2=0.845kW=36.0kWQc.2=36kW0.75=27.0kvar3.点焊机组设备台数只需3台，取Kd=1.0， cos=0.6 , tg=1.33，先求出在一致负荷继续率=100%时的设备功率P c.3=1.08.5kW=8.5kWQ c.3=8.5kW1.33=11.3kvar因此，总计算负荷取0.95； 0.97为Pc0.95(61.036.08.5)kW=100.2kWQc0.97(105.5+27.0+11.3)k
14、var=.5kvar 第二章 负荷计算与无功功率补偿作业：作业：P52习题习题2-8第二章 负荷计算与无功功率补偿前提：单相设备接在三相线路中应尽能够平衡分配。前提：单相设备接在三相线路中应尽能够平衡分配。原那么：假设单相负荷应平衡分配到三相上，当单相设备原那么：假设单相负荷应平衡分配到三相上，当单相设备的总功率不超越三相设备总功率的的总功率不超越三相设备总功率的1515时，单相设备可与三时，单相设备可与三相设备综合，按三相平衡负荷计算；假设超越相设备综合，按三相平衡负荷计算；假设超越1515时，应将时，应将单相设备功率换算为等效三相设备功率，再与三相设备功率单相设备功率换算为等效三相设备功率
15、，再与三相设备功率相加。相加。等效公式单相设备接于相电压：等效公式单相设备接于相电压： 第三节第三节 单相用电设备组计算负荷确实定单相用电设备组计算负荷确实定Pe：等效后的三相负荷；：等效后的三相负荷；Pe mph ：最大相负荷。：最大相负荷。第二章 负荷计算与无功功率补偿第四节第四节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流：继续时间尖峰电流：继续时间12秒的短时最大负荷电流。秒的短时最大负荷电流。单台设备尖峰电流的计算：单台设备尖峰电流的计算：kst:设备的起动电流倍数，设备的起动电流倍数，Irm:设备的额定电流设备的额定电流多台设备尖峰电流的计算：多台设备尖峰电流的计算：Istmax：起动电
16、流最大的那台设备的起动电流：起动电流最大的那台设备的起动电流;Ic(n-1)：除起动设备以外的线路的计算电流。：除起动设备以外的线路的计算电流。第二章 负荷计算与无功功率补偿第五节无功功率补偿第五节无功功率补偿主要内容主要内容一、功率因数的定义一、功率因数的定义二、无功补偿的意义二、无功补偿的意义三、无功补偿容量确实定三、无功补偿容量确实定四、无功补偿安装的选择四、无功补偿安装的选择五、无功补偿安装的装设位置五、无功补偿安装的装设位置第二章 负荷计算与无功功率补偿一、功率因数一、功率因数瞬时功率因数瞬时功率因数平均功率因数平均功率因数最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数由由功功率率因因数数表表
17、直直接接测测得得，以以确确定定能能否否进进展无功补偿展无功补偿供电部门收取电费的根据供电部门收取电费的根据Wp:有功电度表读取的一月内耗费的有功有功电度表读取的一月内耗费的有功电能电能Wq:无功电度表读取的一月内耗费的无功无功电度表读取的一月内耗费的无功电能电能在供电系统设计时，进展无功补在供电系统设计时，进展无功补偿的根据。偿的根据。规定：用户在当地供电企业规定的电网顶峰负荷时的功率规定：用户在当地供电企业规定的电网顶峰负荷时的功率因数，因数，100kVA及以上高压供电的用户，不得低于及以上高压供电的用户，不得低于0.90；其他电力用户，不得；其他电力用户，不得低于低于0.85。凡功率因数不
18、能到达上述规定的新用户，供电企业可回绝供电。凡功率因数不能到达上述规定的新用户，供电企业可回绝供电。在周期形状下，有功功率在周期形状下，有功功率P的的绝对值与视在功率绝对值与视在功率S的比值。的比值。第二章 负荷计算与无功功率补偿二、无功功率补偿的意义二、无功功率补偿的意义假假设设功功率率因因数数由由cos提提高高到到，这这时时在在有有功功不不变变的的情情况况下下，无无功功功功率率将将由由Qc减减小小到到，那那么么Sc和和Ic也也相相应应地地减减小小，这这使使得得系系统统的的电电能能损损耗耗和和电电压压损损耗耗降降低低，既既节节约约了了电电能能，又又提提高高了了电电压压质质量量，而而且且，可可
19、选选择择较较小小容容量量的的供供电电设设备备和和导导线线电电缆缆，因因此此提提供供功功率率因因数数对对电电力力系系统统大大有益处。有益处。MP Q意义意义QIcos0.9第二章 负荷计算与无功功率补偿三、无功补偿容量确实定三、无功补偿容量确实定要要使使功功率率因因数数由由提提高高到到，必必需需装装设设的的无无功功补补偿偿设设备备的容量为：的容量为：补偿后的计算负荷为：补偿后的计算负荷为：第二章 负荷计算与无功功率补偿四、无功补偿安装的选择四、无功补偿安装的选择并联电容器、同步伐相机、静止无功补偿器并联电容器、同步伐相机、静止无功补偿器(SVC)ABCABC(1)、 接接线时线时的容量的容量为为
20、同一同一电电路中接成路中接成Y形形时时容量的容量的3倍；倍；(2)、任一、任一边电边电容器断容器断线时线时，三相，三相线线路仍能得到路仍能得到补偿补偿；(3)、但是、但是接接线时线时，任一相，任一相击击穿短路穿短路时时，短路，短路电电流很大，能流很大，能够够引起爆炸，引起爆炸，所以要接有熔断器所以要接有熔断器维护维护。 接线的优缺陷：接线的优缺陷：接线的优缺陷：接线的优缺陷：并联电容器的接线并联电容器的接线第二章 负荷计算与无功功率补偿规定：高压电规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时450kvar及以及以下宜接成三角形，低压电容器组应接成
21、三角形。下宜接成三角形，低压电容器组应接成三角形。运用：运用：运用：运用：手动投切手动投切自动调理自动调理自动无功补偿屏自动无功补偿屏图图10-9并联电容器的控制并联电容器的控制第二章 负荷计算与无功功率补偿五、并联电容器的装设位置补偿方式五、并联电容器的装设位置补偿方式高压集中补偿高压集中补偿低压集中补偿低压集中补偿分散就地补偿个别补偿分散就地补偿个别补偿第二章 负荷计算与无功功率补偿装设地点装设地点优点优点缺陷缺陷适用场所适用场所高压集高压集中补偿中补偿变配电所的变配电所的610kV母线母线初投资少，运转维初投资少，运转维护方便护方便母线后的厂内线路母线后的厂内线路得不到补偿。得不到补偿。
22、大中型工厂大中型工厂低压集低压集中补偿中补偿车间变电所的低车间变电所的低压母线上压母线上补偿范围较广，可补偿范围较广，可减小变压器容量，减小变压器容量，较经济较经济工程中运用普工程中运用普遍遍分散就分散就地补偿地补偿用电设备旁边用电设备旁边补偿范围最大，效补偿范围最大，效果最好果最好投资大，利用率较投资大，利用率较低。低。负荷平稳、长负荷平稳、长期运转的设备期运转的设备并联电容器的三种装设位置的比较并联电容器的三种装设位置的比较第二章 负荷计算与无功功率补偿例题例题2-4 某用户10kV变电所低压计算负荷为800kW580kvar。假设欲使低压侧功率因数到达0.92，那么需在低压侧进展补偿的并
23、联电容器无功自动补偿安装容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。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第二章 负荷计算与无功功率补偿 3选择电容器组数及每组容量 选择BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量qr.C=20kvar。补偿后的视在计算负荷 减少118.8kVA。 假设选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为12组。那么需求安装的电容器单组容量为功率因数 满足要求。作业：作业：P52习题习题2-12无功功率改为无功功率改为620kvar第二章 负荷计算与无功功率补偿第
24、六节第六节 供配电系统的计算负荷供配电系统的计算负荷主要内容主要内容一、供配电系统的功率损耗一、供配电系统的功率损耗二、供配电系统计算负荷确实定二、供配电系统计算负荷确实定第二章 负荷计算与无功功率补偿一、供配电系统的功率损耗一、供配电系统的功率损耗一电力线路的功率损耗一电力线路的功率损耗 1 1、线路的有功功率损耗、线路的有功功率损耗 2 2、线路的无功功率损耗、线路的无功功率损耗 x0x0与导线类型、导线截面和线间几何均距与导线类型、导线截面和线间几何均距aavaav有关。有关。RWL：线路每相电阻：线路每相电阻 RWL =r0 LXWL：线路每相电抗：线路每相电抗 XWL =x0 Lr0
25、取值见附录表取值见附录表13x0取值见附录表取值见附录表13线路的功率损耗线路的功率损耗变压器的功率损耗变压器的功率损耗第二章 负荷计算与无功功率补偿二变压器的功率损耗二变压器的功率损耗1、变压器的有功功率损耗、变压器的有功功率损耗Sc:变压器低压侧的视在计算负荷；变压器低压侧的视在计算负荷；SrT:变压器的额定容变压器的额定容量量2、变压器的无功功率损耗、变压器的无功功率损耗=，变压器的负荷率变压器的负荷率P0、Pk、I0%、Uk%等参数取值见附表等参数取值见附表14、15空载电流空载电流阻抗电压百分比阻抗电压百分比第二章 负荷计算与无功功率补偿二、供配电系统计算负荷确实定二、供配电系统计算
26、负荷确实定负荷计算中变压器的损耗通常采用以下阅历公式：负荷计算中变压器的损耗通常采用以下阅历公式：普通采用逐级计算法由用电设备处逐渐向电源进线侧计算。普通采用逐级计算法由用电设备处逐渐向电源进线侧计算。 一个民用建筑供配电系统如图2-8所示，其负荷数据列于表2-2中，求系统中AG各点的计算负荷。例题例题2-5第二章 负荷计算与无功功率补偿电梯商场照明办公照明客房照明冷冻机组冷冻水泵冷却水泵冷却塔第二章 负荷计算与无功功率补偿第二章第二章 小结小结1 1、掌握用电设备的任务制、设备功率的计算；、掌握用电设备的任务制、设备功率的计算； P28 P28 2 2、掌握用需求系数法确定计算负荷；、掌握用
27、需求系数法确定计算负荷；P3133P31333 3、了解几种常用的功率因数的用途及无功补偿的意、了解几种常用的功率因数的用途及无功补偿的意义；义； P37 P37 4 4、掌握无功补偿容量确实定；、掌握无功补偿容量确实定； P38 41 P38 415 5、掌握无功补偿安装的装设位置及其优缺陷。、掌握无功补偿安装的装设位置及其优缺陷。P39 P39 40406 6、了解供配电系统的功率损耗线路、变压器；、了解供配电系统的功率损耗线路、变压器； P41 42P41 42 7 7、确定供配电系统计算负荷的步骤。、确定供配电系统计算负荷的步骤。P43P43第二章 负荷计算与无功功率补偿自动无功补偿控制器自动无功补偿控制器 自自动动无功无功补偿补偿控制器可按控制器可按负负荷荷的的变变化及瞬化及瞬时时功率因数的高低，功率因数的高低，以一定的以一定的时间间时间间隔隔 10-15s ，自，自动动控制各控制各组电组电容器回路中接触器容器回路中接触器KM的投切，使的投切，使电电网的无功功率网的无功功率自自动动得到得到补偿补偿，坚坚持功率因数在持功率因数在0.9以上而又不致以上而又不致过补偿过补偿。原理原理原理原理
