第3章負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償供配電技術(shù)第3章負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償3.1負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷3.2用電設(shè)備額定容量的確定3.3負(fù)荷計(jì)算的方法3.4功率損耗與電能損耗3.5變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇3.6功率因數(shù)與無(wú)功功率補(bǔ)償23.1負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷3.1.1負(fù)荷曲線

負(fù)荷曲線（loadcurve）是指用于表達(dá)電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的函數(shù)曲線。在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無(wú)功功率）值，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。

31．負(fù)荷曲線的分類(lèi)按負(fù)荷的功率性質(zhì)分：

可分為有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線；按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分：

可分為日負(fù)荷、月負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。4562．年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（1）年最大負(fù)荷Pmax

年最大負(fù)荷Pmax就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30。（2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax

年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax(或P30)持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。

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下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷，Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。83.平均負(fù)荷Pav

平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能W除以時(shí)間t的值，即Pav=W/t 年平均負(fù)荷為Pav=Wa/8760

93.1.2計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）

通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計(jì)算負(fù)荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。

10規(guī)定取“半小時(shí)平平均負(fù)荷”的原因因：一般中小截面導(dǎo)體體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表表明，中小截面導(dǎo)導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升升所需時(shí)間約為3τ=3×10＝30（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短短暫尖峰負(fù)荷，顯顯然不可能使導(dǎo)線線溫升達(dá)到最高值值，只有持續(xù)時(shí)間間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才才有可能構(gòu)成導(dǎo)線線的最高溫升。113.1.3負(fù)荷計(jì)算的意義和和目的負(fù)荷計(jì)算主要是確確定計(jì)算負(fù)荷，如如前所述，若根據(jù)據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇導(dǎo)導(dǎo)體及電器，則在在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體體及電器的最高溫溫升不會(huì)超過(guò)允許許值。計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)作為選擇工廠供供配電系統(tǒng)供電線線路的導(dǎo)線截面、、變壓器容量、開(kāi)開(kāi)關(guān)電器及互感器器等的額定參數(shù)的的依據(jù)。正確確定計(jì)算負(fù)荷荷意義重大，是供供電設(shè)計(jì)的前提，，也是實(shí)現(xiàn)供電系系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)運(yùn)行的必要手段。。返回目錄123.2用電設(shè)備額定容量量的確定3.2.1用電設(shè)備的工作方方式用電設(shè)備按其工作作方式可分為三種種：（1）連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制）（2）短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制）（3）斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制制）13連續(xù)運(yùn)行工作制（（長(zhǎng)期工作制）在規(guī)定的環(huán)境溫度度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)設(shè)備任何部分溫升升均不超過(guò)最高允允許值，負(fù)荷比較較穩(wěn)定。如通風(fēng)機(jī)機(jī)水泵、空氣壓縮縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)機(jī)、破碎機(jī)、球磨磨機(jī)、攪拌機(jī)、電電機(jī)車(chē)等機(jī)械的拖拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以及及電爐、電解設(shè)備備、照明燈具等，，均屬連續(xù)運(yùn)行工工作制的用電設(shè)備備。14短時(shí)運(yùn)行工作制（（短暫工作制）用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)時(shí)間短而停歇時(shí)間間長(zhǎng)，在工作時(shí)間間內(nèi)，用電設(shè)備的的溫升尚未達(dá)到該該負(fù)荷下的穩(wěn)定值值即停歇冷卻，在在停歇時(shí)間內(nèi)其溫溫度又降低為周?chē)鷩橘|(zhì)的溫度，這這是短暫工作的特特點(diǎn)。如機(jī)床上的的某些輔助電動(dòng)機(jī)機(jī)（如橫梁升降、、刀架快速移動(dòng)裝裝置的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)）及水閘用電動(dòng)動(dòng)機(jī)等設(shè)備。這類(lèi)類(lèi)設(shè)備的數(shù)量不多多。15斷續(xù)運(yùn)行工作制（（重復(fù)短暫工作制制）用電設(shè)備以斷續(xù)方方式反復(fù)進(jìn)行工作作，其工作時(shí)間（（t）與停歇時(shí)間（t0）相互交替。工作時(shí)時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升升高，停歇時(shí)間溫溫度又下降，若干干周期后，達(dá)到一一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng)狀狀態(tài)。如電焊機(jī)和和吊車(chē)電動(dòng)機(jī)等。。斷續(xù)周期工作制制的設(shè)備，通常用用暫載率ε表征其工作特征，，取一個(gè)工作周期期內(nèi)的工作時(shí)間與與工作周期的百分分比值，即為ε，即：式中t，t0——工作時(shí)間與停歇時(shí)時(shí)間，兩者之和為為工作周期T。163.2.2用電設(shè)備額定容量量的計(jì)算在每臺(tái)用電設(shè)備的的銘牌上都有“額額定功率”P(pán)N，但由于各用電設(shè)備備的額定工作方式式不同，不能簡(jiǎn)單單地將銘牌上規(guī)定定的額定功率直接接相加，必須先將將其換算為同同一工作作制下的的額定功功率，然后才才能相加加。經(jīng)過(guò)過(guò)換算至至統(tǒng)一規(guī)規(guī)定的工工作制下下的“額額定功率率”稱為為“設(shè)備備額定容容量”，，用Pe表示。17（1）長(zhǎng)期工工作制和和短時(shí)工工作制的的設(shè)備容容量Pe=PN（2）重復(fù)短暫暫工作制制的設(shè)備備容量①吊吊車(chē)機(jī)機(jī)組用電電動(dòng)機(jī)（（包括電電葫蘆、、起重機(jī)機(jī)、行車(chē)車(chē)等）的設(shè)備備容量統(tǒng)統(tǒng)一換算算到ε=25%時(shí)的額定定功率（（kW），若其εN不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行行換算，，公式為為:②電焊機(jī)及及電焊變變壓器的的設(shè)備容容量統(tǒng)一一換算到到ε＝100%時(shí)的額定定功率（（kW）。若其銘牌牌暫載率率εN不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行換算算，公式式為:18（3）電爐變變壓器的的設(shè)備容容量電爐變壓壓器的設(shè)設(shè)備容量量是指在在額定功功率因數(shù)數(shù)下的額額定功率率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ19（4）照明設(shè)設(shè)備的設(shè)設(shè)備容量量①白熾燈燈、碘鎢鎢燈設(shè)備備容量就就等于燈燈泡上標(biāo)標(biāo)注的額額定功率率（kW）；②熒光燈還還要考慮慮鎮(zhèn)流器器中的功功率損失失（約為為燈管功功率的20%），其設(shè)設(shè)備容量量應(yīng)為燈燈管額定定功率的的1.2倍（kW）；③高壓水銀銀熒光燈燈亦要考考慮鎮(zhèn)流流器中的的功率損損失（約約為燈泡泡功率的的10%），其設(shè)設(shè)備容量量應(yīng)為燈燈泡額定定功率的的1.1倍（kW）；④金屬鹵化化物燈：：采用鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器時(shí)時(shí)亦要考考慮鎮(zhèn)流流器中的的功率損損失（約約為燈泡泡功率的的10%），故其其設(shè)備容容量應(yīng)為為燈泡額額定功率率的1.1倍（kW）。20（5）不對(duì)稱稱單相負(fù)負(fù)荷的設(shè)設(shè)備容量量當(dāng)有多臺(tái)臺(tái)單相用用電設(shè)備備時(shí)，應(yīng)應(yīng)將它們們均勻地地分接到到三相上上，力求求減少三三相負(fù)載載不對(duì)稱稱情況。。設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)程規(guī)定定，在計(jì)計(jì)算范圍圍內(nèi)，單單相用電電設(shè)備的的總?cè)萘苛咳绮怀^(guò)三相相用電設(shè)設(shè)備總?cè)萑萘康?5%時(shí)，可按按三相對(duì)對(duì)稱分配配考慮，，如單相相用電設(shè)設(shè)備不對(duì)對(duì)稱容量量大于三三相用電電設(shè)備總總?cè)萘康牡?5%時(shí)，則設(shè)設(shè)備容量量Pe應(yīng)按三倍倍最大相相負(fù)荷的的原則進(jìn)進(jìn)行換算算。21設(shè)備接于于相電壓壓或線電電壓時(shí)，，設(shè)備容容量Pe的計(jì)算如如下：?jiǎn)蜗嘣O(shè)備備接于相相電壓時(shí)時(shí)Pe＝3Pe·m式中Pe——等效三相相設(shè)備容容量；Pe·m——最大負(fù)荷荷所接的的單相設(shè)設(shè)備容量量。單相設(shè)備備接于線線電壓時(shí)時(shí)式中Pe·l——接于同一一線電壓壓的單相相設(shè)備容容量。返回目錄錄223.3負(fù)荷計(jì)算算的方法法負(fù)荷計(jì)算算的方法法有：需要系數(shù)數(shù)法、二二項(xiàng)式法法、利用用系數(shù)法法、形狀狀系數(shù)法法、附加加系數(shù)法法.需要系數(shù)數(shù)法比較簡(jiǎn)便便因而廣廣泛使用用。這里里僅介紹紹需要系系數(shù)法。。23需要系數(shù)數(shù)需要系數(shù)數(shù)考慮了了以下的的主要因因素：式中K——同時(shí)使用用系數(shù)，，為在最最大負(fù)荷荷工作班班某組工工作著的的用電設(shè)設(shè)備容量量與接于于線路中中全部用用電設(shè)備備總額定定容量之之比；KL——負(fù)荷系數(shù)數(shù)，用電電設(shè)備不不一定滿滿負(fù)荷運(yùn)運(yùn)行，此此系數(shù)表表示工作作著的用用電設(shè)備備實(shí)際所所需功率率與其額額定容量量之比；；ηwl——線路供電電效率；；η——用電設(shè)備備組在實(shí)實(shí)際運(yùn)行行功率時(shí)時(shí)的平均均效率。。24實(shí)際上，，上述系系數(shù)對(duì)于于成組用用電設(shè)備備是很難難確定的的，而且且對(duì)一個(gè)個(gè)生產(chǎn)企企業(yè)或車(chē)車(chē)間來(lái)說(shuō)說(shuō)，生產(chǎn)產(chǎn)性質(zhì),工藝特點(diǎn)點(diǎn)，加工工條件，，技術(shù)管管理和勞勞動(dòng)組織織以及工工人操作作水平等等因素，，都對(duì)Kd有影響。。所以Kd只能靠測(cè)測(cè)量統(tǒng)計(jì)計(jì)確定,見(jiàn)附錄表表3~5。上述各各種因素素可供設(shè)設(shè)計(jì)人員員在變動(dòng)動(dòng)的系數(shù)數(shù)范圍內(nèi)內(nèi)選用時(shí)時(shí)參考。。253.3.1需要系數(shù)數(shù)法由負(fù)荷端端逐級(jí)向向電源端端進(jìn)行計(jì)計(jì)算261．單臺(tái)用用電設(shè)備備的計(jì)算算負(fù)荷（1）有功計(jì)算算負(fù)荷：考慮到單單臺(tái)用電電設(shè)備總總會(huì)有滿滿載運(yùn)行行的時(shí)候候，其計(jì)計(jì)算負(fù)荷荷Pca·1為式中Pe—換算到統(tǒng)一暫載載率下的電動(dòng)機(jī)機(jī)的額定容量；；η—用電設(shè)備在額定定負(fù)載下的的效效率。（2）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qca·1=Pca·1tan式中—用電設(shè)備功率因因數(shù)角。計(jì)算目的：用于于選擇分支線導(dǎo)導(dǎo)線及其上的開(kāi)開(kāi)關(guān)設(shè)備。272.用電設(shè)備組的計(jì)計(jì)算負(fù)荷（1）有功計(jì)算負(fù)荷：Pca·2=Kd∑PeKd—用電設(shè)備組的需需要系數(shù)，見(jiàn)附錄表3；∑Pe—用電設(shè)備組的設(shè)設(shè)備額定容量之之和，但不包括括備用設(shè)備容量量。（2）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qca·2=Pca·2tanwmtanwm值見(jiàn)附錄表3。（3）視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算目的：用于于選擇各組配電電干線及其上的的開(kāi)關(guān)設(shè)備。28當(dāng)Kd值有一定變動(dòng)范范圍時(shí)，取值要要作具體分析。。如臺(tái)數(shù)多時(shí)，，一般取用較小小值，臺(tái)數(shù)少時(shí)時(shí)取用較大值；；設(shè)備使用率高高時(shí)，取用較大大值，使用率低低時(shí)取用較小值值。當(dāng)一條線路路內(nèi)的用電設(shè)備備的臺(tái)數(shù)較?。ǎ╪<3臺(tái)）時(shí)，一般是是將用電設(shè)備額額定容量的總和和作為計(jì)算負(fù)荷荷，或者采用較較大的Kd值(0.85~1)。293．確定車(chē)間配電電干線或車(chē)間變變電所低壓母線線上的計(jì)算負(fù)荷荷（1）總有功計(jì)算負(fù)荷荷：Pca·3＝Ｋ∑ΣPca·2（2）總無(wú)功計(jì)算負(fù)荷荷：Qca·3＝Ｋ∑ΣQca·2（3）總視在計(jì)算負(fù)荷荷：Pca·3、Qca·3、Sca·3－車(chē)間變電所低壓壓母線上的有功功、無(wú)功及視在在計(jì)算負(fù)荷；ΣPca·2、ΣQca·2－各用電設(shè)備組的的有功、無(wú)功計(jì)計(jì)算負(fù)荷的總和和Ｋ∑－最大負(fù)荷時(shí)的的同時(shí)系數(shù)。考考慮各用電設(shè)備備組的最大計(jì)算算負(fù)荷不會(huì)同時(shí)時(shí)出現(xiàn)而引入的的系數(shù)。Ｋ∑的范圍值見(jiàn)附錄錄表6。注意：當(dāng)變電所的低壓壓母線上裝有無(wú)無(wú)功補(bǔ)償用的靜靜電電容器組，，其容量為Qc3,則當(dāng)計(jì)算Qca·3時(shí)，要減去無(wú)功功補(bǔ)償容量，即Qca·3＝Ｋ·ΣQca·2－Qc3計(jì)算目的：用于于選擇車(chē)間配電電干線及其上的的開(kāi)關(guān)設(shè)備，或或者用于低壓母母線的選擇及車(chē)車(chē)間變電所電力力變壓器容量的的選擇。304.確定車(chē)間變電所所中變壓器高壓壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷荷Pca·4＝Pca·3+ΔPTQca·4＝Qca·3+ΔQTPca·４、Qca·４、Sca·４－車(chē)間變電所中變變壓器高壓側(cè)的的有功、無(wú)功及及視在計(jì)算負(fù)荷荷（kW、kvar及kVA）；ΔPT、ΔQT－變壓器的有功損損耗與無(wú)功損耗耗（kW、kvar）。計(jì)算目的：用于于選擇車(chē)間變電電所高壓配電線線及其上的開(kāi)關(guān)關(guān)設(shè)備31在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，，車(chē)間變壓器尚尚未選出，無(wú)法法根據(jù)變壓器的的有功損耗與無(wú)無(wú)功損耗的理論論公式進(jìn)行計(jì)算算，因此一般按按下列經(jīng)驗(yàn)公式式估算：對(duì)SJL1等型電力變壓器器：ΔPT≈0.02Sca·3（kW）ΔQT≈0.08Sca·3（kvar）對(duì)SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力力變壓器：ΔPT≈0.015Sca·3（kW）ΔQT≈0.06Sca·3（kvar）式中Sca·3－變壓器低壓母線線上的計(jì)算負(fù)荷荷（kVA）。325.確定全車(chē)間變電電所中高壓母線線上的計(jì)算負(fù)荷荷Pca·5＝ΣPca·4+P4mQca·5＝ΣQca·4+Q4mP4m、Q4m—車(chē)間高壓用電設(shè)設(shè)備的有功及無(wú)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷。。計(jì)算目的：用于于車(chē)間變電所高高壓母線的選擇擇。336.確定總降壓變電電所出線上的計(jì)計(jì)算負(fù)荷Pca·6=Pca·5+ΔPL≈Pca·5Qca·6=Qca·5+ΔQL≈Qca·5Sca·6≈Sca·5ΔPL、ΔQL—高壓線路功率損損耗，由于一般般工廠范圍不大大，線路功率損損耗小，故可忽忽略不計(jì)。計(jì)算目的：用于于選擇總降壓變變電所出線及其其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備備。347.確定總降壓變電電所低壓側(cè)母線線的計(jì)算負(fù)荷Pca·7＝ＫΣΣPca·６Qca·7＝ＫΣΣQca·６注意：如果在總降壓壓變電所６~10kV二次母線側(cè)采用用高壓電容器進(jìn)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)補(bǔ)償，則在計(jì)算算總無(wú)功功率Qca·7時(shí)，應(yīng)減去補(bǔ)償償設(shè)備的容量Qc7，即Qca·7＝ＫΣΣQca·６-Qc7計(jì)算目的：用于于選擇總降壓變變電所低壓母線線以及選擇總降降壓變電所主變變壓器容量。358．確定全廠總計(jì)計(jì)算負(fù)荷Pca·8＝Pca·7+ΔPTQca·8＝Qca·7+ΔQT計(jì)算目的：全廠廠總計(jì)算負(fù)荷的的數(shù)值可作為向向供電部門(mén)申請(qǐng)請(qǐng)全廠用電的依依據(jù)，并作為原原始資料進(jìn)行高高壓供電線路的的電氣計(jì)算，選選擇高壓進(jìn)線導(dǎo)導(dǎo)線及進(jìn)線開(kāi)關(guān)關(guān)設(shè)備。36例3.3.1一機(jī)修車(chē)間的380V線路上，接有金金屬切削機(jī)床電電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW；另接通風(fēng)機(jī)3臺(tái)共5kW；電葫蘆4個(gè)共6kW（FCN=40%）試求計(jì)算負(fù)荷。。解：冷加工電動(dòng)機(jī)組組：查附錄表表3可得Kd=0.16~0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此Pca(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Qca(1)=Pca(1)tanwm=10×1.73=17.3(kvar)Sca(1)=Pca(1)/coswm=10/0.5=20(kVA)通風(fēng)機(jī)組：查查附錄表3可得Kd=0.7~0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此Pca(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW)Qca(2)=Pca(2)tanwm=4×0.75=3(kvar)Sca(2)=Pca(2)/coswm=4/0.8=5(kVA)37電葫蘆：由于是是單臺(tái)設(shè)備，可可取Kd=1，查附錄表3可得cos=0.5，tan=1.73，因此Pca(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Qca(3)=Pca(3)tanwm=3.79×1.73=6.56(kvar)Sca(3)=Pca(3)/coswm=3.79/0.5=7.58(kVA)取同時(shí)系數(shù)Ｋ∑為0.9，因此總計(jì)算負(fù)荷為 Pca(∑)＝Ｋ∑ΣPca=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Qca(∑)＝Ｋ∑ΣQca=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)38為了使人一目了了然，便于審核核，實(shí)際工程設(shè)設(shè)計(jì)中常采用計(jì)計(jì)算表格形式，，如下表所示。。28.9924.1716.01——?。恕?0.9—26.8617.79————24負(fù)荷總計(jì)7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風(fēng)機(jī)組22017.3101.730.50.25020機(jī)床組1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)計(jì)算負(fù)荷tancosKd設(shè)備容量（kW）臺(tái)數(shù)用電設(shè)備組名稱序號(hào)返回目錄393.4功率損耗與電能能損耗3.4.1供電線路的功率率損耗在實(shí)際工作中，，常根據(jù)計(jì)算負(fù)負(fù)荷來(lái)求線路的的功率損耗，即即最大功率損耗耗，故三相線路路的有功功率損損耗△PL和無(wú)功功率損耗耗△QL可分別按下式計(jì)計(jì)算：式中Ica——線路中的計(jì)算電電流，A；R——線路每相電阻Ω，等于單位長(zhǎng)度的的電阻R0乘以長(zhǎng)度L；X——線路每相電抗Ω，等于單位長(zhǎng)度的的電抗X0乘以長(zhǎng)度L。40上式如用線路的的計(jì)算功率Pca、Qca及Sca表示時(shí)，則式中UN——三相供電線路的的額定電壓，kV。413.4.2變壓器的功率損損耗變壓器的功率損損耗包括有功功功率損耗△PT和無(wú)功功率損耗耗△QT。變壓器的有功功功率損耗由兩部部分組成：一部分是變壓器器在額定電壓UN時(shí)不變的空載損損耗△P0，也就是鐵損△PFe；另一部分是隨負(fù)負(fù)荷而變化的繞繞組損耗，即有有載損耗△Pl，也就是銅損△PCu。變壓器的短路損損耗△Pk可認(rèn)為是額定電電流下的銅損△△PCu·N。42由于有載損耗與與變壓器負(fù)荷電電流的平方成正正比，所以變壓壓器在計(jì)算負(fù)荷荷Sca下的有功功率率損耗△PT為：式中Sca——變壓器低壓側(cè)側(cè)的計(jì)算負(fù)荷荷，kVA；SNT——變壓器額定容容量，kVA；△P0——變壓器空載有有功損耗，kW；△Pk——變壓器有功短短路損耗，kW。43變壓器的無(wú)功功功率損耗也也由兩部分組組成：一部分是變壓壓器空載時(shí)不不變的無(wú)功損損耗△Q0，另一部分是隨隨著變壓器負(fù)負(fù)荷而變化在在繞組中產(chǎn)生生的無(wú)功損耗耗。所以變壓壓器在計(jì)算負(fù)負(fù)荷Sca下的無(wú)功功率率損耗△QT為：式中——變壓器空載時(shí)時(shí)的無(wú)功損耗耗，kvar；——變壓器額定負(fù)負(fù)荷時(shí)的無(wú)功功損耗，kvar；——變壓器空載電電流的百分值值；——變壓器阻抗電電壓的百分值值。443.4.3供電系統(tǒng)的電電能損耗1．供電線路年年電能損耗的的計(jì)算式中——按計(jì)算負(fù)荷求求得的線路最最大功率損耗耗；——年最大負(fù)荷損損耗時(shí)間（小小時(shí)數(shù)）。τ的含義是：線線路連續(xù)通過(guò)過(guò)計(jì)算負(fù)荷所所產(chǎn)生的電能能損耗與實(shí)際際負(fù)荷在全年年內(nèi)所產(chǎn)生的的電能損耗恰恰好相等所需需要的時(shí)間，，稱為年最大大負(fù)荷損耗時(shí)時(shí)間，它與Tmax·a以及功率因數(shù)數(shù)有關(guān)。452.變壓器年電能能損耗的計(jì)算算變壓器空載不不變的功率損損耗所引起的的年電能損耗耗與接電時(shí)間間Ton（近似取8760h）有關(guān)，即：△WT0=△P0Ton隨負(fù)荷而變化化的有載功率率損耗所引起起的年電能損損耗為：變壓器總的年年電能損耗為為：463.4.4企業(yè)年電能需需要量企業(yè)年電能需需要量也就是是企業(yè)在一年年內(nèi)所消耗的的電能，它是是企業(yè)供電設(shè)設(shè)計(jì)的重要指指標(biāo)之一。若若已知企業(yè)的的年負(fù)荷曲線線如圖所示，，則負(fù)荷曲線線下的面積即即為企業(yè)有功功年電能需要要量Wa。但實(shí)際上，負(fù)負(fù)荷隨時(shí)都在在變動(dòng)，通常常用一個(gè)等值值的矩形面積積來(lái)代替負(fù)荷荷曲線下的面面積。返回目錄473.5變電所中變壓器臺(tái)臺(tái)數(shù)與容量的選擇擇3.5.1車(chē)間變電所變壓器器臺(tái)數(shù)與容量的選選擇對(duì)于一般生產(chǎn)車(chē)間間，盡量裝設(shè)一臺(tái)臺(tái)變壓器，其額定定容量應(yīng)大于用電電設(shè)備的總計(jì)算負(fù)負(fù)荷，且應(yīng)有適當(dāng)當(dāng)富裕容量。對(duì)于有一、二級(jí)負(fù)荷的車(chē)間，，要求兩個(gè)電源供供電時(shí)，應(yīng)選用兩兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)臺(tái)變壓器容量應(yīng)能能承擔(dān)全部一、二二級(jí)負(fù)荷的供電。。如果與相鄰車(chē)間間有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，當(dāng)當(dāng)車(chē)間變電所出現(xiàn)現(xiàn)故障時(shí)，其一、、二級(jí)負(fù)荷可通過(guò)過(guò)聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)續(xù)供電，亦可只選選用一臺(tái)變壓器。。48對(duì)于隨季節(jié)變動(dòng)較較大的負(fù)荷，為了了使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，減減少變壓器空載損損耗，也宜采用兩兩臺(tái)變壓器，以便便在低谷負(fù)荷時(shí)，，切除一臺(tái)。凡選用兩臺(tái)變壓器器的變電所，任一一臺(tái)變壓器單獨(dú)投投入運(yùn)行時(shí)，必須須能滿足變電所總總計(jì)算負(fù)荷70%的需要和一、二級(jí)級(jí)負(fù)荷的需要。493.5.2企業(yè)總降變電所主主變壓器的選擇對(duì)第三級(jí)負(fù)荷供電電的總降變電所，，或者有少量一、、二級(jí)負(fù)荷，但可可由鄰近企業(yè)取得得備用電源時(shí)，可可只裝設(shè)一臺(tái)主變變壓器；其額定容容量應(yīng)大于企業(yè)全全部車(chē)間變電所計(jì)計(jì)算負(fù)荷的總和，，并考慮15%～25%的富裕。當(dāng)企業(yè)中一、二級(jí)級(jí)負(fù)荷占全部負(fù)荷荷比重較大時(shí)，應(yīng)應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓壓器，兩臺(tái)主變壓壓器之間互為備用用。當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)事事故或檢修時(shí)，另另一臺(tái)能承擔(dān)全部部一、二級(jí)負(fù)荷。。503.5.3變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行所謂變壓器的經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行，是指變壓壓器在功率損耗最最小的情況下的運(yùn)運(yùn)行方式。這樣使使電能損耗最小，，運(yùn)行費(fèi)用最低。。如果把無(wú)功損耗歸歸算為有功損耗，，則變壓器在實(shí)際際負(fù)荷S下，其總的功率損損耗可由下式求得得：式中Kr為無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)當(dāng)量。它的意義是是指供電系統(tǒng)中每每增加1kvar的無(wú)功損耗，相當(dāng)當(dāng)于有功損耗增加加的千瓦數(shù)，此值值通常取0.06～0.1kW/kvar。51現(xiàn)假設(shè)變電所有兩兩臺(tái)同型號(hào)同容量量的變壓器，當(dāng)其其中一臺(tái)變壓器運(yùn)運(yùn)行時(shí)，它承擔(dān)所所有的負(fù)荷S；當(dāng)兩臺(tái)變壓器同時(shí)時(shí)并列運(yùn)行時(shí)，每每臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷S/2。求出兩種運(yùn)行方案案歸算以后的功率率損耗，并分別繪繪出隨負(fù)荷而變化化的曲線。52兩條曲線交于n點(diǎn)，它所對(duì)應(yīng)的負(fù)負(fù)荷稱為變壓器經(jīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)負(fù)荷Scr。53同理，如果變電所所裝設(shè)同容量多臺(tái)臺(tái)變壓器，根據(jù)n臺(tái)和n+1臺(tái)兩種運(yùn)行方式總總有功損耗相等的的原則，可求出其其臨界負(fù)荷值：顯然，實(shí)際負(fù)荷小小于Scr應(yīng)取n臺(tái)運(yùn)行，大于Scr則取n+1臺(tái)運(yùn)行。返回目錄543.6功率因數(shù)與無(wú)功功功率補(bǔ)償3.6.1功率因數(shù)的計(jì)算（1）瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)由功功率因數(shù)表或相位位表直接讀出，或或由功率表、電流流表和電壓表的讀讀數(shù)按下式求出：：式中：P——功率表測(cè)出的三相相功率讀數(shù)（kW）；U——電壓表測(cè)出的線電電壓讀數(shù)（kV）；I——電流表測(cè)出的相電電流讀數(shù)（A）。瞬時(shí)功率因數(shù)值代代表某一瞬間狀態(tài)態(tài)的無(wú)功功率的變變化情況。55（2）平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)指某某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，，功率因數(shù)的平均均值。其計(jì)算公式式為式中：Wa----某一時(shí)間內(nèi)消耗的的有功電能（kW·h）；由有功電度表讀出出。Wr----某一時(shí)間內(nèi)消耗的的無(wú)功電能（kvar·h）；由無(wú)功電度表讀出出。我國(guó)電業(yè)部門(mén)每月月向工業(yè)用戶收取取電費(fèi)，就規(guī)定電電費(fèi)要按月平均功功率因數(shù)來(lái)調(diào)整。。上式用以計(jì)算已已投入生產(chǎn)的工業(yè)業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)數(shù)。56對(duì)于正在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)的工業(yè)企業(yè)則采采用下述的計(jì)算方方法：式中：Pca----全企業(yè)的有功功率率計(jì)算負(fù)荷，kW；Qca----全企業(yè)的無(wú)功功率率計(jì)算負(fù)荷，kvar；α----有功負(fù)荷系數(shù)，一一般為0.7~0.75；β----無(wú)功負(fù)荷系數(shù)，一一般為0.76~0.82。57（3）最大負(fù)荷時(shí)的功率率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率率因數(shù)指在年最大大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)負(fù)荷）時(shí)的功率因因數(shù)。根據(jù)功率因因數(shù)的定義可以分分別寫(xiě)出：式中：Pca——全企業(yè)的有功功率率計(jì)算負(fù)荷，kW；Qca——全企業(yè)的無(wú)功功率率計(jì)算負(fù)荷，kvar；Sca——全企業(yè)的視在計(jì)算算負(fù)荷，kVA。583.6.2功率因數(shù)對(duì)供電系系統(tǒng)的影響（1）系統(tǒng)中輸送的總總電流增加，使得得供電系統(tǒng)中的電電氣元件，容量增增大，從而使工廠廠內(nèi)部的啟動(dòng)控制制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表表等規(guī)格尺寸增大大，因而增大了初投資費(fèi)用用。（2）增加電力網(wǎng)中輸電電線路上的有功功功率損耗和電能損損耗。（3）線路的電壓損耗增增大。影響負(fù)荷端的異異步電動(dòng)機(jī)及其它它用電設(shè)備的正常常運(yùn)行。（4）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電電氣設(shè)備容量不能能充分利用。綜上可知,電力系統(tǒng)功率因數(shù)數(shù)的高低是十分重重要的問(wèn)題，因此此，必須設(shè)法提高高電力網(wǎng)中各種有有關(guān)部分的功率因因數(shù)。目前供電部部門(mén)實(shí)行按功率因因數(shù)征收電費(fèi)，因因此功率因數(shù)的高高低也是供電系統(tǒng)統(tǒng)的一項(xiàng)重要的經(jīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。593.6.3功率因數(shù)的改善（1）提高自然功率因數(shù)數(shù)提高自然功率因數(shù)數(shù)的方法，即采用用降低各用電設(shè)備備所需的無(wú)功功率率以改善其功率因因數(shù)的措施，主要要有：①正確選用感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量量，使其接近滿載載運(yùn)行；②更換輕負(fù)荷感應(yīng)電電動(dòng)機(jī)或者改變輕輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的接接線；③電力變壓器不宜輕輕載運(yùn)行；④合理安排和調(diào)整工工藝流程，改善電電氣設(shè)備的運(yùn)行狀狀況，限制電焊機(jī)機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)等等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；⑤使用無(wú)電壓運(yùn)行的的電磁開(kāi)關(guān)。60（2）人工補(bǔ)償無(wú)功功率率當(dāng)采用提高用電設(shè)設(shè)備自然功率因數(shù)數(shù)的方法后，功率率因數(shù)仍不能達(dá)到到《供用電規(guī)則》所要求的數(shù)值時(shí)，，就需要設(shè)置專門(mén)門(mén)的無(wú)功補(bǔ)償電源源，人工補(bǔ)償無(wú)功功功率。人工補(bǔ)償無(wú)功功率率的方法主要有以以下三種：并聯(lián)電容器補(bǔ)償同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償償61用靜電電容器（或稱移相電容器器、電力電容器））作無(wú)功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種種補(bǔ)償裝置。電力電容器的補(bǔ)償償容量可用下式確確定Qc=Pav（tan1-tan2）=αPca（tan1-tan2）式中：Pca——最大有功計(jì)算負(fù)荷荷，kW；α——月平均有功負(fù)荷系系數(shù)；tan1、tan