1、第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 第第2 2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.1 負荷曲線負荷曲線 2.2 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定 2.3 單相用電設備容量的確定單相用電設備容量的確定 2.4 尖峰電流及其計算尖峰電流及其計算 2.5 功率因數(shù)和無功功率補償功率因數(shù)和無功功率補償 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 教學目標教學目標 1 了解工廠的電力負荷曲線及相關物理量了解工廠的電力負荷曲線及相關物理量 2 掌握需要系數(shù)法和二項式法，會用其計算掌握需要系數(shù)法和二項式法，會用其計算用電設備組的電力負荷用電設備組的電力負荷 了解尖峰電流及其計算方法了解尖

2、峰電流及其計算方法 掌握工廠的功率因數(shù)和無功功率補償措施掌握工廠的功率因數(shù)和無功功率補償措施 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.1 負荷曲線負荷曲線 v1.日負荷曲線 2.1.1 負荷曲線負荷曲線 (a) 折線形負荷曲線 (b) 階梯形負荷曲線第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2.年負荷曲線 圖2.2 年負荷持續(xù)時間曲線 圖2.3 年每日負荷最大曲線第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.1.2 負荷曲線有關的物理量負荷曲線有關的物理量 v1.年最大負荷和年最大負荷利用小時 分析負荷曲線可以了解負荷變化的規(guī)律分析負荷曲線可以了解負荷變化的規(guī)律 v年最大負荷年最大負荷 是指全年中

3、負荷最大的工作班內(nèi)消是指全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最多的半小時平均負荷耗電能最多的半小時平均負荷v年最大負荷年最大負荷 又稱為半小時最大負荷又稱為半小時最大負荷 maxPmaxP30P30P第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v年最大負荷利用小時年最大負荷利用小時 v是指負荷以年最大負荷是指負荷以年最大負荷 持續(xù)運行一段時間后，持續(xù)運行一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能，這段時間就是年最大負荷利用小時電能，這段時間就是年最大負荷利用小時 maxTmaxP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2. 平均負荷 和負荷系數(shù)

4、v平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值平均值 v年平均負荷是指電力負荷一年內(nèi)消耗的功率的平均值年平均負荷是指電力負荷一年內(nèi)消耗的功率的平均值 avP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v負荷系數(shù)負荷系數(shù) v負荷系數(shù)又稱負荷率，指平均負荷負荷系數(shù)又稱負荷率，指平均負荷 與最大負荷與最大負荷 的比值的比值 v負荷系數(shù)可表示負荷曲線不平坦的程度，負荷系數(shù)越負荷系數(shù)可表示負荷曲線不平坦的程度，負荷系數(shù)越接近接近1，負荷越平坦，負荷越平坦 LKavPmaxPv對于單個用電設備或用電設備組，負荷系數(shù)就是指設對于單個用電設備或用電設備組，負荷系

5、數(shù)就是指設備的輸出功率備的輸出功率P和設備額定容量和設備額定容量 PN 的比值的比值 v 的含義是指某個用電設備或用電設備組的容量是否的含義是指某個用電設備或用電設備組的容量是否被充分利用被充分利用 LKLK第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.2 三相用電設備組計算負荷的確定三相用電設備組計算負荷的確定 “計算負荷是指用統(tǒng)計計算求出的，按發(fā)熱條件計算負荷是指用統(tǒng)計計算求出的，按發(fā)熱條件選擇和校驗變壓器容量、開關設備和導線載流截面的選擇和校驗變壓器容量、開關設備和導線載流截面的負荷值。同時，它也是選擇儀器儀表、整定繼電保護負荷值。同時，它也是選擇儀器儀表、整定繼電保護的重要依據(jù)的重要依據(jù)

6、根據(jù)計算負荷選擇的電器設備和導線電纜，如果根據(jù)計算負荷選擇的電器設備和導線電纜，如果以計算負荷連續(xù)運行，則導線和用電設備的發(fā)熱溫度以計算負荷連續(xù)運行，則導線和用電設備的發(fā)熱溫度不會超過允許值不會超過允許值.中小截面中小截面(35mm2以下以下)的載流導體，的載流導體，大約經(jīng)大約經(jīng)30min(半小時半小時)后可達到穩(wěn)定溫升值后可達到穩(wěn)定溫升值 “計算負荷通常用計算負荷通常用 、 、 、 分別表示負荷的有分別表示負荷的有功計算負荷、無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流功計算負荷、無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流 30P30Q30S30I第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 負荷計算的主要目的是

7、確定計算負荷，常用的負負荷計算的主要目的是確定計算負荷，常用的負荷計算方法有需要系數(shù)法和二項式法荷計算方法有需要系數(shù)法和二項式法 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.2.1 需要系數(shù)法需要系數(shù)法 v在所計算的范圍內(nèi)在所計算的范圍內(nèi)( (如一條干線、一段母線或一臺如一條干線、一段母線或一臺變壓器變壓器) )，將用電設備按其設備性質不同分成若干，將用電設備按其設備性質不同分成若干組，對每一組選用合適的需要系數(shù)，算出每組用組，對每一組選用合適的需要系數(shù)，算出每組用電的計算負荷，然后由各組計算負荷求出總的計電的計算負荷，然后由各組計算負荷求出總的計算負荷，這種方法就是需要系數(shù)法算負荷，這種方法就

8、是需要系數(shù)法 v需要系數(shù)是用電設備組的計算負荷與其設備容量需要系數(shù)是用電設備組的計算負荷與其設備容量的比例系數(shù)的比例系數(shù),即即 dce/KPP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v實際上，用電設備組的設備不一定都同時運行，實際上，用電設備組的設備不一定都同時運行，運行的設備也不太可能都滿負荷，同時設備本身運行的設備也不太可能都滿負荷，同時設備本身還有功率損耗，因此還有功率損耗，因此 LceewLK KPP 令令 LewLd/()K KK 那那么么 c30dePPKP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v1.1.單組用電設備的計算負荷單組用電設備的計算負荷 v用電設備組的需要系數(shù)與其工作性質

9、、設備臺數(shù)、用電設備組的需要系數(shù)與其工作性質、設備臺數(shù)、設備效率及線路損耗等因素有關，附表設備效率及線路損耗等因素有關，附表1 1列出工廠列出工廠各種用電設備組的需要系數(shù)值各種用電設備組的需要系數(shù)值 v由于需要系數(shù)值的類別和工作狀態(tài)有很大關系，因此由于需要系數(shù)值的類別和工作狀態(tài)有很大關系，因此采用需要系數(shù)法計算時，首先要正確判別用電設備的采用需要系數(shù)法計算時，首先要正確判別用電設備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯誤。例如，機修車間類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯誤。例如，機修車間的金屬切削機床電動機應屬小批生產(chǎn)的冷加工機床電的金屬切削機床電動機應屬小批生產(chǎn)的冷加工機床電動機，因為金屬切削就是冷加工，

10、而機修車間不可能動機，因為金屬切削就是冷加工，而機修車間不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機、拉絲機和鍛錘機等應屬熱是大批生產(chǎn)。又如壓塑機、拉絲機和鍛錘機等應屬熱加工機床。至于起重機、行車、電動葫蘆等，則屬于加工機床。至于起重機、行車、電動葫蘆等，則屬于吊車類吊車類 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 有功計算負荷有功計算負荷計算公式計算公式無功計算負荷無功計算負荷視在計算負荷視在計算負荷計算電流計算電流30dePK P3030tanQP3030cosPS3030N3SIU第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 以上公式中的單位如下：有功功率為千瓦以上公式中的單位如下：有功功率為千瓦(kW)，無功功率

11、為千乏無功功率為千乏(kvar)，視在功率為千伏安，視在功率為千伏安(kV.A)，電流為安電流為安(A)，電壓為千伏，電壓為千伏(kV)。為用電設備組的平。為用電設備組的平均功率因數(shù)，為用電設備組的平均阻抗角的正切值均功率因數(shù)，為用電設備組的平均阻抗角的正切值 【例【例2-1】 已知某機修車間的金屬切削機床組擁有已知某機修車間的金屬切削機床組擁有380V的三相電動機的三相電動機22kW 1臺，臺，11kW 2臺，臺，7.5kW 4臺，臺，1.5kW 8臺，臺，0.75kW 10臺。試求其計算負荷臺。試求其計算負荷 解：此機床組電動機的總容量為解：此機床組電動機的總容量為 e22kW 1 11k

12、W 2 7.5kW 4 1.5kW 8 0.75kW 10 93.5kWP 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 查附表查附表1中中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機項，得項，得 (取取0.2)， ， 。 因此可求得因此可求得 d0.160.2K cos0.5tan1.73有功計算負荷有功計算負荷30de0.293.5kW18.7kWPK P無功計算負荷無功計算負荷3030tan18.7kW 1.73 32.35kvarQP視在計算負荷視在計算負荷303018.7kW37.4kV Acos0.5PS計算電流計算電流3030N37.4kV A56.9A330.38kV

13、SIU第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2.2.設備容量設備容量 及其換算及其換算 1) 1) 對于連續(xù)工作制和短時工作制的用電設備組對于連續(xù)工作制和短時工作制的用電設備組 eP設備容量是所有設備的銘牌額定容量之和設備容量是所有設備的銘牌額定容量之和 2) 2) 對于重復短時工作制的用電設備組對于重復短時工作制的用電設備組 設備容量為各設備在不同負荷持續(xù)率設備容量為各設備在不同負荷持續(xù)率( (暫載率暫載率) )下下的銘牌容量換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的容量之和的銘牌容量換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的容量之和 需要系數(shù)法基本公式中的設備容量不含備用設備的容量需要系數(shù)法基本公式中的設備容量不含備用

14、設備的容量 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 (1) (1) 電焊機組的容量換算電焊機組的容量換算 書上公式書上公式2-13） 重復短時工作制的用電設備常用的有電焊機和起重重復短時工作制的用電設備常用的有電焊機和起重機的電動機機的電動機(電動葫蘆、起重機、吊車行車等電動葫蘆、起重機、吊車行車等)，其容量，其容量換算要求如下?lián)Q算要求如下: (2) (2) 起重機的電動機組容量換算起重機的電動機組容量換算 書上公式書上公式2-14）第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 解：起重機的電動機容量要統(tǒng)一換算到解：起重機的電動機容量要統(tǒng)一換算到 ，由式由式(2-14)(2-14)可得可得4 4臺起重機

15、的電動機的總容量為臺起重機的電動機的總容量為 【例【例2-2】 某裝配車間某裝配車間380V線路供電給線路供電給4臺起重機的電臺起重機的電動機，其中動機，其中2臺臺11kW( )，2臺臺3kW( )。試求起重機的電動機總容量試求起重機的電動機總容量 60%15%25%e(2 2 11 0.6 2 2 3 0.15)kW 38.7kWP 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v3.3.多組用電設備的計算負荷多組用電設備的計算負荷 計算多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上計算多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備的最大負荷不同時的計算負荷時，應考慮各組用電

16、設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。對有功出現(xiàn)的因素。對有功/無功負荷分別計入一個同時系數(shù)無功負荷分別計入一個同時系數(shù) 對車間干線對車間干線p0.850.95Kq0.900.97K對低壓母線對低壓母線由用電設備組計算負荷直接相加來計算時由用電設備組計算負荷直接相加來計算時 p0.850.90Kq0.850.95K由計算車間干線計算負荷直接相加來計算時由計算車間干線計算負荷直接相加來計算時 p0.900.95Kq0.930.97K第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 總的有功計算負荷總的有功計算負荷計算公式計算公式總的計算電流總的計算電流3030N3SIU30p30.iPKP30q30.iQKQ總的

17、無功計算負荷總的無功計算負荷總的視在計算負荷總的視在計算負荷22303030SPQ第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 【例【例2-32-3】 某機修車間某機修車間380V380V線路上接有金屬切削機床電線路上接有金屬切削機床電動機動機2020臺共臺共50kW(50kW(其中較大容量電動機有其中較大容量電動機有7.5kW 17.5kW 1臺，臺，4kW 34kW 3臺，臺，2.2kW 72.2kW 7臺臺) )，通風機，通風機2 2臺共臺共3kW3kW，電阻爐，電阻爐1 1臺臺2kW2kW。試求此線路上的計算負荷。試求此線路上的計算負荷 (2) 通風機組通風機組 解：先求各組的計算負荷解：先求

18、各組的計算負荷(1)金屬切削機床組金屬切削機床組查附表查附表1，取，取 則有則有 d0.2K cos0.5tan1.73 30.1de0.250kW10kWPK P30.130.1tan10kW 1.7317.3kvarQP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 (2) 通風機組通風機組 查附表查附表1，取，取 則有則有 d0.8K cos0.8tan0.7530.2de0.83kW2.4kWPK P30.230.2tan2.4kW0.751.8kvarQP (3) 電阻爐電阻爐 查附表查附表1，取，取 則有則有 d0.7K cos1tan030.3de0.72kW1.4kWPK P30.330

19、.3tan0QP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 因此總的計算負荷為因此總的計算負荷為( (取取 ， ) ) p0.95Kq0.97K30p30.0.95(102.41.4)kW13.1kWiPKP30q30.0.97(17.31.80)kvar18.5kvariQKQ222230303013.118.5 kV A22.7kV ASPQ3 03 0N2 2 .7 k VA3 4 .5 A330 .3 8 k VSIU第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v從上面的基本公式和應用舉例可以看出，用需要系從上面的基本公式和應用舉例可以看出，用需要系數(shù)法求計算負荷，其特點是簡單方便，計算結果較數(shù)法

20、求計算負荷，其特點是簡單方便，計算結果較符合實際，而且長期使用已經(jīng)積累了各種設備的需符合實際，而且長期使用已經(jīng)積累了各種設備的需要系數(shù)，因此是世界各國均普遍采用的基本方法要系數(shù)，因此是世界各國均普遍采用的基本方法 v實際上，只有當設備臺數(shù)較多，總容量足夠大，沒實際上，只有當設備臺數(shù)較多，總容量足夠大，沒有特大型用電設備時，附表有特大型用電設備時，附表1中的需要系數(shù)值才較中的需要系數(shù)值才較符合實際符合實際 v需要系數(shù)法普遍應用于求用戶、全廠和大型車間變需要系數(shù)法普遍應用于求用戶、全廠和大型車間變電所的計算負荷。而在確定設備臺數(shù)較少而容量差電所的計算負荷。而在確定設備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干

21、線的計算負荷時，則一般采用二項別懸殊的分支干線的計算負荷時，則一般采用二項式法式法 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.2.2 二項式法二項式法 v用二項式法進行負荷計算時，既考慮了用電設備用二項式法進行負荷計算時，既考慮了用電設備組的平均負荷，又考慮了幾臺最大用電設備引起組的平均負荷，又考慮了幾臺最大用電設備引起的附加負荷的附加負荷第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v1.1.單組用電設備的計算負荷單組用電設備的計算負荷 二項式法確定有功計算負荷的基本公式為：二項式法確定有功計算負荷的基本公式為： 30exPbPcP 附表附表1 1中也列有部分用電設備組的二項式系數(shù)中也列有部分用電設

22、備組的二項式系數(shù)b b、c c和最大容量的設備臺數(shù)和最大容量的設備臺數(shù)x x值值 v由于二項式法不僅考慮了用電設備組最大負荷時的由于二項式法不僅考慮了用電設備組最大負荷時的平均負荷，而且考慮了少數(shù)容量最大的設備投入運平均負荷，而且考慮了少數(shù)容量最大的設備投入運行時對總計算負荷的額外影響，所以二項式法比較行時對總計算負荷的額外影響，所以二項式法比較適合于確定設備臺數(shù)較少而容量差別較大的低壓干適合于確定設備臺數(shù)較少而容量差別較大的低壓干線和分支線的計算負荷線和分支線的計算負荷 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 【例【例2-42-4】試用二項式法確定例】試用二項式法確定例2-12-1所述機修車間

23、金屬切所述機修車間金屬切削機床組的計算負荷削機床組的計算負荷 因此，按式因此，按式(2-19)(2-19)可求得其有功計算負荷為可求得其有功計算負荷為 解：由附表解：由附表1查得查得 0.14b 0.4c 5x cos0.5tan1.73 而設備總容量為而設備總容量為 (見例見例2-1)。那么。那么 臺最大容臺最大容量的設備容量為量的設備容量為 e93.5kWP x522kW111kW27.5kW259kWxPP 30e0.14 93.5kW 0.4 59kW36.7kWxPbPcP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 按式按式(2-10)(2-10)可求得其無功計算負荷為可求得其無功計算負荷

24、為 3030tan36.7kW 1.7363.5kvarQP按式按式(2-11)(2-11)可求得其視在計算負荷為可求得其視在計算負荷為 303036.7kW73.4kV Acos0.5PS按式按式(2-12)(2-12)可求得其計算電流為可求得其計算電流為 3030N73.4kV A111.5A330.38kVSIU第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v比較例比較例2-12-1和例和例2-42-4的計算結果可以看出，按二項式的計算結果可以看出，按二項式法計算的結果比按需要系數(shù)法計算的結果要大。我法計算的結果比按需要系數(shù)法計算的結果要大。我國國 和供配電設計的經(jīng)驗都和供配電設計的經(jīng)驗都表明：

25、表明：“用電設備臺數(shù)較少，各臺設備容量相差懸用電設備臺數(shù)較少，各臺設備容量相差懸殊時，適宜采用二項式法殊時，適宜采用二項式法” ” 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2.2.多組用電設備的計算負荷多組用電設備的計算負荷 采用二項式法確定多組用電設備總的計算負荷時，也應考采用二項式法確定多組用電設備總的計算負荷時，也應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。但不是計入一慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。但不是計入一個同時系數(shù)，而是在各組用電設備中取其中一組最大的附加負個同時系數(shù)，而是在各組用電設備中取其中一組最大的附加負荷荷 ，再加上各組的平均負荷，再加上各組的平均負荷 ，由此

26、求得其總的有功計算，由此求得其總的有功計算負荷為負荷為 max()xcPebP30emax()()ixPbPcP總的無功計算負荷為總的無功計算負荷為 30emaxmax(tan )()tanixQbPcP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 【例【例2-52-5】試用二項式法確定例】試用二項式法確定例2-32-3所述機修車間所述機修車間380V380V線線路的計算負荷路的計算負荷 那那么么 解：先求各組的解：先求各組的 和和 ebPxcP(1) (1) 金屬切削機床組金屬切削機床組 查附表查附表1 1得得 0.14b 0.4c 5x cos0.5tan1.73 e 1()0.14 50kW7k

27、WbP1()0.4 (1 7.5kW 3 4kW 1 2.2kW) 8.68kWxcP 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 那那么么 (2) (2) 通風機組通風機組 查附表查附表1 1得得 0.65b 0.25c 5x cos0.8tan0.75 e2()0.653kW1.95kWbP2()0.253kW0.75kWxcP (3) (3) 電阻爐電阻爐 查附表查附表1 1得得 0.7b 0c 0 x cos1tan0那那么么 e3()0.72kW1.4kWbP3()0 xcP第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 以上各組設備中，附加負荷以以上各組設備中，附加負荷以 為最大，因此總為最大，因

28、此總的計算負荷為的計算負荷為 1()xcP30emax30emaxmax()()(7 1.95 1.4)kW 8.68kW 19kW(tan )()tan(7 1.73 1.95 0.75 0)kvar 8.68 1.73kvar 28.6kvarixixPbPcPQbPcP 22223030301928.6 kV A34.3kV ASPQ3030N34.3kV A52.1A330.38kVSIU第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v比較例比較例2-32-3和例和例2-52-5的計算結果，同樣得出按二項式的計算結果，同樣得出按二項式法計算的結果較之按需要系數(shù)法計算的結果要大許法計算的結果較之

29、按需要系數(shù)法計算的結果要大許多，這是比較合理的多，這是比較合理的 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.3 單相用電設備容量的確定單相用電設備容量的確定 v2.3.1 單相負荷的計算原則單相負荷的計算原則 (1) (1)如果三相線路中單相設備的總容量不超過三相如果三相線路中單相設備的總容量不超過三相總容量的總容量的15%15%時，則不論單相設備如何分配，單相時，則不論單相設備如何分配，單相設備可與三相設備綜合按三相負荷平衡計算設備可與三相設備綜合按三相負荷平衡計算 (2) (2)如果三相線路中單相設備的總容量超過三相總如果三相線路中單相設備的總容量超過三相總容量的容量的15%15%，則應將

30、單相設備容量換算為等效三相，則應將單相設備容量換算為等效三相設備，再與三相設備的容量相加設備，再與三相設備的容量相加 (3) (3)只要三相負荷不平衡，就應以最大負荷相有功只要三相負荷不平衡，就應以最大負荷相有功負荷的負荷的3 3倍作為等效三相有功負荷，以滿足線路安倍作為等效三相有功負荷，以滿足線路安全運行的要求全運行的要求 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2.3.2 單相設備組等效三相負荷的計算單相設備組等效三相負荷的計算 v1單相設備接于相電壓時的負荷計算 ee.m3PPv2單相設備接于線電壓時的負荷計算 ee.3PPv3單相設備分別接于線電壓和相電壓時的負荷計算 首先應將接于線電

31、壓的單相設備容量換算為接于首先應將接于線電壓的單相設備容量換算為接于相電壓的設備容量，然后分相計算各相的設備容量相電壓的設備容量，然后分相計算各相的設備容量 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.4 尖峰電流及其計算尖峰電流及其計算 v1 概述概述 尖峰電流尖峰電流(Peak Current)是指持續(xù)時間是指持續(xù)時間12s的短的短時最大負荷電流；尖峰電流主要用于選擇熔斷器和低時最大負荷電流；尖峰電流主要用于選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護及檢驗電動機自啟動條件等壓斷路器、整定繼電保護及檢驗電動機自啟動條件等 v2 單臺用電設備尖峰電流的計算單臺用電設備尖峰電流的計算 單臺用電設備的尖峰

32、電流就是其啟動電流，單臺用電設備的尖峰電流就是其啟動電流，因此尖峰電流為因此尖峰電流為 pkststNIIK I第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v3 多臺用電設備多臺用電設備(線路線路)尖峰電流的計算尖峰電流的計算 多臺用電設備的線路上的尖峰電流按下式計算多臺用電設備的線路上的尖峰電流按下式計算 1pkN.st.max1niiIKII或或 pk30stNmax()IIII第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 【例【例2-62-6】有一】有一380V380V三相線路，給表三相線路，給表2.12.1所示所示4 4臺電動機臺電動機供電。試計算該線路的尖峰電流供電。試計算該線路的尖峰電流. .

33、解：由表解：由表2.1可知，電動機可知，電動機M4 為最大，因此按式為最大，因此按式(2-27)計算計算(因設備臺數(shù)較少，因設備臺數(shù)較少，故故 取稍大值取稍大值)得線路的尖峰電流為得線路的尖峰電流為 stN7 27.6A 27.6A 165.6AII 0.95Kpk0.95(5.8535.8)A193.2A237.5AI第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.5 功率因數(shù)和無功功率補償功率因數(shù)和無功功率補償 v 反映了無功功率消耗量在系統(tǒng)總容量中所占的比重，也反映了無功功率消耗量在系統(tǒng)總容量中所占的比重，也反映了供配電系統(tǒng)的供電能力反映了供配電系統(tǒng)的供電能力v 有功功率是在用電設備中真正做功

34、和消耗的功率有功功率是在用電設備中真正做功和消耗的功率v 視在功率是電源所提供的電壓和電流的乘積視在功率是電源所提供的電壓和電流的乘積v 有功功率小于視在功率，說明在電源向用電設備供電的電有功功率小于視在功率，說明在電源向用電設備供電的電流中存在著并不做功的成分，稱為無功電流。無功電流只流中存在著并不做功的成分，稱為無功電流。無功電流只是在電源和用電設備間起著能量交換的作用。無功電流的是在電源和用電設備間起著能量交換的作用。無功電流的存在增加了電源的負擔存在增加了電源的負擔第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.5.1 功率因數(shù)的計算功率因數(shù)的計算 v1瞬時功率因數(shù) v 瞬時功率因數(shù)是指某一

35、時刻的功率因數(shù)，是隨設備的類型、瞬時功率因數(shù)是指某一時刻的功率因數(shù)，是隨設備的類型、運行方式、電源電壓的波動而隨時變化的，可由功率因數(shù)運行方式、電源電壓的波動而隨時變化的，可由功率因數(shù)表表(相位表相位表)直接測量，也可以根據(jù)電流表、電壓表、有功功直接測量，也可以根據(jù)電流表、電壓表、有功功率表在同一瞬間的讀數(shù)通過下式計算率表在同一瞬間的讀數(shù)通過下式計算(間接測量間接測量)cos3PU Iv 瞬時功率因數(shù)用于反映瞬時的無功功率變化情況，以確定瞬時功率因數(shù)用于反映瞬時的無功功率變化情況，以確定是否需要和如何進行無功補償是否需要和如何進行無功補償 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2平均功率因數(shù)

36、 v 平均功率因數(shù)是指在某一時間內(nèi)的功率因數(shù)，也稱加權平平均功率因數(shù)是指在某一時間內(nèi)的功率因數(shù)，也稱加權平均功率因數(shù)，按下式計算：均功率因數(shù)，按下式計算：v 為某一時間內(nèi)消耗的有功電能為某一時間內(nèi)消耗的有功電能(kWh，由有功電度表，由有功電度表讀數(shù)求出讀數(shù)求出) p22pqcosWWWpWv 為某一時間內(nèi)消耗的無功電能為某一時間內(nèi)消耗的無功電能(kvarh，由無功電度表，由無功電度表讀數(shù)求出讀數(shù)求出) qW第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v3最大負荷時的功率因數(shù) v 最大負荷時的功率因數(shù)是指在年最大負荷最大負荷時的功率因數(shù)是指在年最大負荷(計算負荷計算負荷)時的功時的功率因數(shù)，計算公式

37、為率因數(shù)，計算公式為 v 為工廠的有功計算負荷為工廠的有功計算負荷(kW) 3030cos/PS30Pv 為工廠的視在計算負荷為工廠的視在計算負荷(kV.A) 30S第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.5.2 功率因數(shù)的作用及提高功率因數(shù)的方法功率因數(shù)的作用及提高功率因數(shù)的方法 v1功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的作用 v 感性用電設備都需要從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率，從而感性用電設備都需要從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率，從而降低功率因數(shù)。功率因數(shù)太低將會給供配電系統(tǒng)帶來電能降低功率因數(shù)。功率因數(shù)太低將會給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加、電壓損失增大和供電設備利用率降低等不良影損耗增加、電壓損失增大和供電

38、設備利用率降低等不良影響。因此，要求電力用戶功率因數(shù)必須達到一定數(shù)值響。因此，要求電力用戶功率因數(shù)必須達到一定數(shù)值0.9以上，低于某一定值時就必須進行補償以上，低于某一定值時就必須進行補償 v 為鼓勵用戶提高功率因數(shù)，我國的供電企業(yè)每月向工廠收取為鼓勵用戶提高功率因數(shù)，我國的供電企業(yè)每月向工廠收取電費，規(guī)定按月平均功率因數(shù)進行調(diào)整，月平均功率因數(shù)高電費，規(guī)定按月平均功率因數(shù)進行調(diào)整，月平均功率因數(shù)高于規(guī)定值，可減收電費；而低于規(guī)定值，則要加收電費于規(guī)定值，可減收電費；而低于規(guī)定值，則要加收電費 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v提高功率因數(shù)的意義主要體現(xiàn)在以下提高功率因數(shù)的意義主要體現(xiàn)在

39、以下4個方面：個方面： v減少線路的有功損耗減少線路的有功損耗 v提高設備的利用率，提高電網(wǎng)的輸送能力提高設備的利用率，提高電網(wǎng)的輸送能力 v可使發(fā)電機按照額定容量最佳經(jīng)濟狀態(tài)輸出可使發(fā)電機按照額定容量最佳經(jīng)濟狀態(tài)輸出v改善電壓質量改善電壓質量 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2提高功率因數(shù)的方法 v 提高功率因數(shù)的實質，就是解決無功電源問題提高功率因數(shù)的實質，就是解決無功電源問題 v 采用供應無功功率的設備以補償用電設備所需的無功功率，采用供應無功功率的設備以補償用電設備所需的無功功率，以提高其功率因數(shù)的方法，稱為提高功率因數(shù)的補償法以提高其功率因數(shù)的方法，稱為提高功率因數(shù)的補償法

40、v 采用降低各用電設備所需的無功功率改善其功率因數(shù)的采用降低各用電設備所需的無功功率改善其功率因數(shù)的方法，稱為提高自然功率因數(shù)法方法，稱為提高自然功率因數(shù)法 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.5.3 功率三角形及人工補償計算功率三角形及人工補償計算 v1功率三角形及人工補償計算 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 由教材圖由教材圖2.6可知，要使功率因數(shù)由可知，要使功率因數(shù)由 提高提高到到 ，必須裝設無功補償裝置，必須裝設無功補償裝置(并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器)，其容量為，其容量為 coscos C303030(tantan)QQQP或或CC30Qq P Ctantanq稱為無功補償率稱

41、為無功補償率 coscos 表征表征1kW的有功功率由的有功功率由提高到提高到所需要的無功補償容量所需要的無功補償容量kvar值值 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 附表附表2列出了并聯(lián)電容器的無功補償率，可利用補償前列出了并聯(lián)電容器的無功補償率，可利用補償前和補償后的功率因數(shù)直接查出。確定了總的無功補償容量和補償后的功率因數(shù)直接查出。確定了總的無功補償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量 來確定電容器來確定電容器的數(shù)量，即的數(shù)量，即 CqCC=/n Qq常用的并聯(lián)電容器的主要技術數(shù)據(jù)可查閱附表常用的并聯(lián)電容器的主要技術數(shù)據(jù)可查閱附表3 在負荷計算中

42、，電力變壓器的功率損耗按簡化公式求解在負荷計算中，電力變壓器的功率損耗按簡化公式求解有功損耗為有功損耗為 無功損耗為無功損耗為 T300.015PST300.06QS第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2無功補償后的工廠計算負荷及功率因數(shù) 工廠工廠(或車間或車間)裝設了并聯(lián)電容器裝設了并聯(lián)電容器(無功補償設備無功補償設備)后，在計算后，在計算并聯(lián)電容器裝設地點前的總計算負荷時，應減去無功補償?shù)娜萘?，并?lián)電容器裝設地點前的總計算負荷時，應減去無功補償?shù)娜萘?，則補償后總的無功計算負荷為則補償后總的無功計算負荷為 3030C=QQQ補償后總的視在計算負荷為補償后總的視在計算負荷為22303030

43、=()SPQ第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 從計算公式及補償示意圖可以看出，在變電所低壓側裝設了從計算公式及補償示意圖可以看出，在變電所低壓側裝設了并聯(lián)電容器以后，由于低壓側補償后總的視在計算負荷減小了，并聯(lián)電容器以后，由于低壓側補償后總的視在計算負荷減小了，則變電所主變壓器的容量可相應選小一些，這不僅可降低變電所則變電所主變壓器的容量可相應選小一些，這不僅可降低變電所的初投資，而且可減少工廠的電費開支的初投資，而且可減少工廠的電費開支 兩部電費制：一部分電費稱為基本電費，是按所裝用的主變壓兩部電費制：一部分電費稱為基本電費，是按所裝用的主變壓器容量大小計費的；另一部分電費稱為電能電費，

44、是按每月實際器容量大小計費的；另一部分電費稱為電能電費，是按每月實際所用有功電能的數(shù)量計費的所用有功電能的數(shù)量計費的 凡月平均功率因數(shù)高于規(guī)定值的，可按一定百分率減收電費，凡月平均功率因數(shù)高于規(guī)定值的，可按一定百分率減收電費，以資鼓勵；而低于規(guī)定值時，則要按一定百分率加收電費，以資鼓勵；而低于規(guī)定值時，則要按一定百分率加收電費，以示懲罰以示懲罰 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 【例【例2-72-7】某小型機械廠擬建造一個降壓變電所，裝設】某小型機械廠擬建造一個降壓變電所，裝設一臺低損耗變壓器。已經(jīng)計算出變電所低壓側有功計算一臺低損耗變壓器。已經(jīng)計算出變電所低壓側有功計算負荷為負荷為650

45、kW650kW，無功計算負荷為，無功計算負荷為800kvar800kvar。按規(guī)定，工廠。按規(guī)定，工廠( (變電所高壓側變電所高壓側) )的功率因數(shù)不得低于的功率因數(shù)不得低于0.90.9。如果在低壓。如果在低壓側裝設并聯(lián)電容器進行補償側裝設并聯(lián)電容器進行補償( (見圖見圖2.6)2.6)，需裝設多少補，需裝設多少補償容量？補償前后總的視在計算負荷有何變化？所選主償容量？補償前后總的視在計算負荷有何變化？所選主變壓器的容量又有何變化？變壓器的容量又有何變化？ 解：解：(1) (1) 補償前的變壓器容量和功率因數(shù)補償前的變壓器容量和功率因數(shù) 變電所低壓側的視在計算負荷為變電所低壓側的視在計算負荷為

46、 22230(2)30(2)30(2)650800kV A1031kV ASPQ第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 此時變電所低壓側的功率因數(shù)為此時變電所低壓側的功率因數(shù)為主變壓器的功率損耗為主變壓器的功率損耗為 (2)30(2)30(2)cos/650/10310.63PST30(2)0.0150.015 1031kW15.5kWPST30(2)0.060.06 1031kvar61.9kvarQS第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 變電所高壓側的計算負荷為變電所高壓側的計算負荷為工廠的功率因數(shù)為工廠的功率因數(shù)為 30(1)30(2)T650kW15.5kW665.5kWPPP 30(1

47、)30(2)T800kvar61.9kvar861.9kvarQQQ 222230(1)30(1)30(1)665.5861.9 kV A1088kV ASPQ 30(1)30(1)cos/665.5/10880.61PS第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 主變壓器容量選擇條件為主變壓器容量選擇條件為 N.TS30(2)1031kV AS 因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為1250kV A(2) 無功補償容量無功補償容量 由于要求工廠由于要求工廠(變電所高壓側變電所高壓側)的功率因數(shù)的功率因數(shù)cos而目前只有而目前只有0.61，因此需進行無功功率

48、的人工補償，因此需進行無功功率的人工補償 不得低于不得低于0.9，C30(2)30(2)650 (tanarccos0.63 tanarccos0.92)kvar525kvarQQQ取取 C530kvarQ 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 (3) 補償后的變壓器容量和功率因數(shù)補償后的變壓器容量和功率因數(shù) 變電所低壓側的視在計算負荷為變電所低壓側的視在計算負荷為 222230(20)30(2)30()650(800530) kV A704kV ASPQ因此主變壓器容量可改選為因此主變壓器容量可改選為800kVA(查附表查附表4) 則新選擇的主變壓器的功率損耗為則新選擇的主變壓器的功率損耗為

49、 T30(20)0.0150.015 704kW10.6kWPST30(2)0.060.06 704kvar42.2kvarQS第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 變電所高壓側的計算負荷為變電所高壓側的計算負荷為 30(1)30(2)T650kW10.6kW661kWPPP30(1)30(2)T(800 530)kvar42.2kvar312kvarQQQ222230(1)30(1)30(1)()()661312 kV A731kV ASPQ 無功補償后，工廠的功率因數(shù)為無功補償后，工廠的功率因數(shù)為 30(1)30(1)cos/661/7310.9PS這一功率因數(shù)正好滿足要求這一功率因數(shù)正好

50、滿足要求 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 (4) 補償前后比較補償前后比較 工廠視在計算負荷在補償后減少的數(shù)值為工廠視在計算負荷在補償后減少的數(shù)值為 30(1)30(1)1088kV A731kV A357kV ASS因改選主變壓器，其額定容量在補償后減少的數(shù)值為因改選主變壓器，其額定容量在補償后減少的數(shù)值為 N.TN.T1250kV A800kV A450kV ASS 由此例可以看出，采用并聯(lián)電容器無功補償來提高功率因數(shù)由此例可以看出，采用并聯(lián)電容器無功補償來提高功率因數(shù)能使工廠取得可觀的經(jīng)濟效果能使工廠取得可觀的經(jīng)濟效果 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.5.4 并聯(lián)電容器的

51、裝設位置并聯(lián)電容器的裝設位置 按并聯(lián)電容器在用戶供配電系統(tǒng)中的裝設位置，并聯(lián)電容按并聯(lián)電容器在用戶供配電系統(tǒng)中的裝設位置，并聯(lián)電容器的補償方式可分為低壓就地補償、低壓集中補償和高壓集中器的補償方式可分為低壓就地補償、低壓集中補償和高壓集中補償，具體如下圖所示補償，具體如下圖所示 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v1低壓就地補償 將補償電容器組裝設在需將補償電容器組裝設在需要運行無功補償?shù)母鱾€用電設要運行無功補償?shù)母鱾€用電設備附近。這種補償方式能夠補備附近。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓償安裝部位以前的所有高低壓線路和變壓器中的無功功率，線路和變壓器中的無功功率，其補償范圍最

52、大，補償效果最其補償范圍最大，補償效果最好，優(yōu)先采用好，優(yōu)先采用 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v2低壓集中補償 電容器采用電容器采用形接法，一形接法，一般利用般利用220V、1525W的白的白熾燈的燈絲電阻放電熾燈的燈絲電阻放電(也可以也可以用專門的放電電阻用專門的放電電阻)，這些白，這些白熾燈同時也作為電容器組運行熾燈同時也作為電容器組運行的指示燈的指示燈 這種補償能使車間主變壓這種補償能使車間主變壓器的視在功率減小，從而可器的視在功率減小，從而可選較小容量的主變壓器，因選較小容量的主變壓器，因而比較經(jīng)濟而比較經(jīng)濟 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 v3高壓集中補償 電容器采用

53、電容器采用形接法，并選用成套的高壓電容器柜。熔斷形接法，并選用成套的高壓電容器柜。熔斷器器FU用于保護電容器擊穿時引起的相間短路用于保護電容器擊穿時引起的相間短路 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 由于電容器從電網(wǎng)上切除時有殘余電壓，其值最高可達電網(wǎng)由于電容器從電網(wǎng)上切除時有殘余電壓，其值最高可達電網(wǎng)電壓的峰值，這對人身是很危險的，因此高壓電容器組必須裝設電壓的峰值，這對人身是很危險的，因此高壓電容器組必須裝設放電裝置。一般用電壓互感器放電裝置。一般用電壓互感器TV作為電容器的放電裝置。電壓互作為電容器的放電裝置。電壓互感器與電容器裝在同型的高壓柜內(nèi)。為了確?？煽糠烹?，電容器感器與電容器裝

54、在同型的高壓柜內(nèi)。為了確保可靠放電，電容器的放電回路中不得裝設熔斷器或開關設備，以免放電回路斷開，的放電回路中不得裝設熔斷器或開關設備，以免放電回路斷開，危及人身安全危及人身安全 高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的的610kV母線上。這種補償方式只能補償母線上。這種補償方式只能補償610kV母線前所母線前所有線路上的無功功率有線路上的無功功率 高壓集中補償方式在一些大中型工廠中應用比較普遍高壓集中補償方式在一些大中型工廠中應用比較普遍 第第2章章 電力負荷計算電力負荷計算 2.5.5 并聯(lián)電容器的接線、控制與運行維護并聯(lián)電容器

55、的接線、控制與運行維護 v1并聯(lián)電容器的接線 并聯(lián)補償?shù)碾娏﹄娙萜鞔蠖嗖捎貌⒙?lián)補償?shù)碾娏﹄娙萜鞔蠖嗖捎眯谓泳€，廠商一般已將形接線，廠商一般已將低壓低壓(0.5kV以下以下)并聯(lián)電容器做成三相，其內(nèi)部接成并聯(lián)電容器做成三相，其內(nèi)部接成形。形。少數(shù)大容量高壓電容器采用少數(shù)大容量高壓電容器采用Y形接線形接線 但是，當電容器采用但是，當電容器采用形接線時，任一電容器擊穿短路時，形接線時，任一電容器擊穿短路時，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸，這對高壓電容器特別危險。而電容器采用容器爆炸，這對高壓電容器特別危險。而電容器采用Y形形接線時，當任一相電容器擊穿短路時，其短路電流僅為正常接線時，當任一相電容器擊穿短路時，其短路電流僅為正常工作電流的工作電流的3倍，運行相對比