第2章建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿ppt课件.ppt

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1、2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 1 页,内容提要：,建筑供配电系统的负荷计算与无功功率补偿是建筑电气设计的基础，是选择电气设备的依据之一。 本章主要讲授建筑用电负荷的特征、计算负荷和无功功率补偿的基本理论，以及这些基本理论在典型建筑负荷计算中的具体应用。,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,第2章 建筑供配电的负荷计算 与无功功率补偿,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 2 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,第2章 建筑供配电的负荷计算 与无功功率补偿,2.1 计算负荷的意义与计算目的 2.2 用电设备的主要特征 2.3 负荷计算的方法 2.4

2、 建筑用电负荷的特征 2.5 建筑供配电系统无功功率的补偿 2.6 典型建筑工程的负荷计算 2.7 供配电系统中的能量损耗,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 3 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,在进行建筑供配电设计时，电气设计人员是根据一个假想负荷-计算负荷，按照允许发热条件选择供配电系统的导线截面、确定变压器容量，制订提高功率因数的措施，选择及整定保护设备。 设计人员根据用电设备原始资料及设备的工作特性，选择适当的计算方法，通过一系列的计算将设计中的设备安装容量变成计算负荷。,2.1 计算负荷的意义与计算目的,实际上，负荷不可能一成不变，它与设备的性能、生产的组

3、织及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。,1. 计算负荷的意义,为什么不用设备额定容量作为计算负荷呢？,计算负荷如何而来？,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 4 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,负荷曲线是反映电力负荷随时间变化情况的曲线。它直观地反映了用户用电的特点和规律。同类型的工厂（或）车间的负荷曲线大致相同。 表示方法：负荷曲线制在直角坐标内，横坐标表示时间，纵坐标表示电力负荷。 曲线种类：有功负荷曲线、无功负荷曲线； 日负荷曲线、年负荷曲线。,2. 负荷曲线,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 5 页,第2章 建筑供配

4、电的负荷计算与无功功率补偿,冬季213天，夏季152天，全年365天，8760h,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 6 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,负荷曲线中的几个物理量：,（1）年最大负荷 Pmax（Qmax、Smax）,（2）最大负荷利用小时数 Tmax,如果用户以年最大负荷（如Pmax）持续运行Tmax小时所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，那么Tmax即为年最大负荷利用小时数。,年最大负荷是负荷曲线上的最高点，指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值，并用符号Pmax、Qmax和Smax分别表示年有功、无功和视在最大负荷。 所谓最大工作班，是指一

5、年中最大负荷月份内最少出现23次的最大负荷工作班，而不是偶然出现的某一个工作班。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 7 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,Tmax=Wp/Pmax (h) Tmax(无功)=Wq/Qmax (h) WP有功电量 ，(kWh)； Wq无功电量 ，(kVarh)。,（3）平均负荷 Pav（Qav、Sav）,t0t小时数， Wp0t消耗的有功电能（kWh）。,Pav=Wp/t (kW),平均负荷是指电力用户在一段时间内消费功率的平均值，记作Pav、Qav、Sav。,（2）最大负荷利用小时数 Tmax,t全年小时数取8760h， Wp是全年消

6、费的总电能。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 8 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,（4）负荷系数 、,负荷系数愈大，则负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。根据一般经验数字，一般工厂负荷系数平均值为,负荷系数也称负荷率，又叫负荷曲线填充系数。它是表征负荷变化规律的一个参数。,（5）需要系数 KX,Pmax(=PC)用电设备组负荷曲线上最大有功负荷（kW） Pe 用电设备组的设备功率（kW）,常用需要系数KX： 见书P1720：表2-2表2-7,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 9 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,用电设备组在最大负荷班内的平

7、均负荷。,（6）利用系数 K1,Pav用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均功负荷（k）； Pe 用电设备组的设备功率（k） K1 用电设备组在最大负荷工作班内的利用系数 见表2-8 tg用电设备组功率因数的正切值 见表2-7，表2-8,有功功率,无功功率,(kW),(kVar),2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 10 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,3. 负荷计算的主要内容,（1）设备容量 Pe,设备容量也称安装容量，它是用户安装的所有用电设备的额定容量或额定功率（设备铭牌上的数据）之和，是配电系统设计和负荷计算的基础资料和依据。,计算容量也称为计算负荷、需要负

8、荷或最大负荷。它标志用户的最大用电功率。计算负荷是一个假想的持续性负荷。其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。是配电设计时选择变压器、确定备用电源容量、无功补偿容量和季节性负荷的依据，也是计算配电系统各回路中电流的依据。,（2）计算容量 Pc,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 11 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,（3）计算电流 Ic,计算电流是计算负荷在额定电压下的电流。它是配电系统设计的重要参数，是选择配电变压器、导体、电器、计算电压偏差、功率损耗的依据。也可以作为电能损耗及无功功率的估算依据。,（4）尖峰电流 Ijf,尖峰电流是负荷短时（如

9、电动机启动）最大负荷电流。它是计算电压损失、电压波动和选择导体、电器及保护元件的依据。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 12 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2.2 用电设备的主要特征,（1）长期连续工作制,指工作时间较长，连续运行的用电设备。这类设备长期连续运行，负荷比较稳定。,1. 用电设备的工作制,长期连续工作制的用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的温升。,绝大多数用电设备属于此类工作制。如：通风机、压缩机、机床电动机、电动扶梯、照明灯等。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 13 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,（2

10、）短时工作制,指工作时间很短而停歇时间很长的用电设备。 短时工作制的用电设备，在工作时间内，来不及发热到稳定温升就开始冷却，发热足以在停歇时间内冷却到周围介质的温度。 这类设备较少，如金属切削机床用的辅助机械。求计算负荷是可以不考虑短时工作制的用电设备。,周期性地时而工作、时而停歇、如此反复运行的用电设备，如起重设备、吊车用电动机、电焊用变压器等。 这类设备在工作时间内达不到稳定温升，而且在停歇时间内设备温度也恢复不到周围介质温度。,（3）断续周期工作制,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 14 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,常用暂载率（负荷持续率）来表示该工作制

11、用电设备的工作繁重程度。,T 工作周期； t 为一个工作周期内工作的时间 t0 一个工作周期内的停歇时间,我国国家技术标准规定，额定工作周期为10min。 吊车用电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种 电焊设备的标准暂载率有50%、65%、70%、100%四种,（3）断续周期工作制,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 15 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,一.负荷计算的方法及设备功率的确定,2.3 计算负荷的方法,二.需要系数法确定计算负荷,1. 负荷计算的方法及用途,2. 设备功率的确定,1. 用电设备组的计算负荷及计算电流,2. 多组用电设备组的

12、计算负荷,3. 单相负荷计算,4. 尖峰电流,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 16 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,一.负荷计算的方法及设备功率的确定,1. 负荷计算的方法及用途,（1）需要系数法: 用设备功率乘以需要系数和同时系数（一般K=0.9），直接求出计算负荷。这种方法比较简便。应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。,（2）利用系数法: 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。结果比较接近实际，适用于各种范围的负荷计算，但计算进程稍繁。,（3）二项式法: 将负荷分为基本部分和附加

13、部分，后者考虑一定数量大容量设备影响，适用于机修类用电设备计算，其他各类车间和车间变电所施工设计亦常采用，二项式法计算结果一般偏大。,（4）单位面积功率法/单位指标法/单位产品耗电量法 前两者多用于民用建筑。后者适用于某些工业，用于可行性研究和初步设计阶段电力负荷估算。,（5）对于台数较少（4台及以下）的用电设备 3台及2台用电设备的计算负荷，取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷，取设备功率之和乘以0.9的系数。,需要系数法 利用系数法 二项式法 单位面积功率法等,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 17 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,负荷计算方法选取原则是：

14、,需要系数法:,用于方案设计阶段进行电力负荷估算。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。,单位面积功率法和单位指标法:,用于初步设计及施工图设计阶段的负荷计算。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 18 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2. 设备功率的确定,进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。,（2）短时工作制：,（1）连续工作制：,用电设备的额定功率Pr或额定容量Sr是指铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。,Pr - 用电设备的额定功率 (kW)

15、,Pr - 用电设备的额定功率 (kW),设备功率等于设备额定功率,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 19 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,（3） 断续工作制： （如起重机用电动机、电焊机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。,Pr 负载持续率为r时的电动机的额定功率 (kW) r电动机的额定负载持续率,1）当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，起重机用电动机类的设备功率为统一换算到负载持续率=25%下的有功功率 (kW),2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 20 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2) 当采用需要

16、系数法和二项式法计算负荷时，断续工作制电焊机的设备功率是指将额定容量换算到负载持续率=100%时的有功功率(kW)。,S r 负载持续率为r时的电焊机的额定容量 (kVA) r 电焊机的额定负载持续率 cos电焊机的功率因数,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 21 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,二.需要系数法确定计算负荷,1. 用电设备组的计算负荷及计算电流,有功功率,视在功率,无功功率,计算电流,Pe- 用电设备组的设备功率 kW KX -需要系数，见表2-2 2-5 tg- 用电设备组的功率因数角的正切值 Ur- 用电设备额定电压（线电压）kV,2019年4

17、月15日星期一7时52分21秒,第 22 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例题2-1：已知小型冷加工机床车间0.38kV系统，拥有设备如下： （1）机床35台，总计98.00KW； （Kx1=0.20 cos1=0.5 0 tg1=1.73） （2）通风机4台，总计5.00KW； （Kx2=0.80 cos2=0.80 tg2=0.75） （3）电炉4台，总计10.00KW； （Kx3=0.80 cos3=1.00 tg3=0.00） （4）行车2台，总计5.60KW； （Kx4=0.80 cos4=0.80 tg4=0.75 4=15%） （5）电焊机3台，总计17.50KV

18、A； （Kx5=0.35 cos5=0.60 tg5=1. 33 5 =65%） 试求：每组负荷的计算负荷（Pc、Qc、Sc、Ic）？,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 23 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,解：（1）机床组为连续工作制设备，故,（2）通风机组为连续工作制设备，故,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 24 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,（3）电炉组为连续工作制设备，故,（4）行车组的设备功率为统一换算到负载持续率=25%时的有功功率：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 25 页,第2章 建筑供配电的负荷计

19、算与无功功率补偿,（5）电焊机组的设备功率为统一换算到负载持续率 =100%时的有功功率,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 26 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2. 多组用电设备组的计算负荷,有功功率 (kW),视在功率 (kVA),无功功率 (kVar),计算电流 (A),在配电干线上或在变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但各个用电设备组的最大负荷并非同时出现，因此在求配电干线或变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数（或叫同期系数）K 具体计算如下：,- n组用电设备的计算有功功率之和； - n组用电设备的计算无功功率之和； Kp、Kq-

20、 有功功率、无功功率同时系数，分别取0.81.0和0.931.0。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 27 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例题2-2：已知条件同例题2-1。 当有功功率同时系数 Kp=0.90；无功功率同时系数Kq =0.95时。 试求：车间总的计算负荷Pc、Qc、Sc、Ic。,解：通过上题的计算，已求出 (1) 机床组：Pc1= 19.60kW Qc1=33.91kvar (2) 通风机组：Pc2= 4.00kW Qc2=3.00 kvar (3) 电炉组：Pc3 =8.00 kW Qc3=0.00 kvar (4) 行车组：Pc4=3.47

21、kW Qc4=2.60 kvar (5) 电焊机组：Pc5= 2.96kW Qc5=3.94 kvar,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 28 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,在计算多组用电设备组的计算负荷时应当注意的是：当其中有一组短时工作的设备且容量相对较小时，短时工作的用电设备组的容量不计入总容量。,=0.95（33.91+3+0+2.60+3.94）=41.23 kvar,= 0.90（19.6+4+8+3.47+2.96）= 34.23 kW,=51.64 kVA,=78.46 A,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 29 页,第2章 建筑供

22、配电的负荷计算与无功功率补偿,3. 单相负荷计算,在计算过程中，当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15%，且三相明显不对称时，则应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一起进行三相负荷计算。,单相负荷应均衡的分配到三相上。当无法使三相完全平衡时，且最大相与最小相负荷之差大于三相总负荷的10%时，应取最大相负荷的三倍作为等效三相负荷计算。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 30 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,单相负荷的设备容量计算,1）单相设备接于相电压时,最大负荷相所接的单相设备容量（kW

23、）,2）单相设备接于同一线电压上,接于同一线电压的单相设备容量（kW）,3）一般情况：既有接在相电压上又有接在线电压上,首先将接在线电压上的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量。,然后分相计算各相的设备容量，找出最大负荷相的单项设备容量，取其3倍即为总的等效三相设备容量。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 31 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,换算公式,分别接于AB、BC、CA相间的单相用电设备容量,A相,B相,C相,换算为A、B、C相上的有功设备容量（kW）,有功、无功功率换算系数,相间负荷换算为相负荷的功率换算系数表,2019年4月15日星期一7时52分21

24、秒,第 32 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例题2-3：七层住宅中的一个单元，一梯二户，每户容量按6kW计，每相供电负荷分配如下：L1供一、二、三层；L2供四、五层；L3供六、七层，照明系统图如下(P26图2-4)。 求此单元的计算负荷？,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 33 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,解：本单元的设备总容量： 层数每层户数每户容量 每相容量： 供电层数每层户数每户容量 最大相与最小相负荷之差： 最大相与最小相负荷之差与总负荷之比：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 34 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无

25、功功率补偿,故本单元的设备等效总容量： 查表2-5（P18）可知：KX=0.8 cos=0.9 tg=0.48 有功功率 无功功率 视在功率 计算电流,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 35 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,4. 尖峰电流,尖峰电流是指单台或多台用电设备持续12s的短时最大负荷电流，尖峰电流一般出现在电动机起动过程中。,（1）单台电动机的尖峰电流,Ijf 尖峰电流（A）； K 启动电流倍数，在电动机产品样本中可以查取； IrM电动机的额定电流（A）。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 36 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补

26、偿,4. 尖峰电流,（2）多台电动机供电回路的尖峰电流,是最大一台电动机的起动电流与其余电动机的计算电流之和。,Ijf 尖峰电流（A）； (KIrM)max 最大容量电动机的启动电流（A）； Ic除最大容量电动机之外的其余电动机计算电流之和（A）。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 37 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,4. 尖峰电流,（3）自起动电动机组的尖峰电流,是所有参与自起动电动机的起动电流之和。,n参与自启动的电动机台数； Ijf 尖峰电流（A）； Ijfi第i 台电动机的启动电流（A）。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 38 页,第2章

27、 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例2-4：有一台0.38kV配电支线，给电动机供电，已知，K1=5，IrM1=4A；K2=4，IrM2=4A； K3=3，IrM3=10A； K4=2.8，IrM4=5A。 求该配电线路的尖峰电流。,解：由已知条件，第三台电动机起动时的起动电流最大，故配电线路尖峰电流应为：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 39 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,5. 进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行处理,（1）单台设备的功率一般取铭牌上的额定功率。 （2）连续工作的电动机的设备容量即铭牌上的额定功率，是轴输出功率，未计入电动机本身的损耗

28、。 （3）照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率应加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。 （4）低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。 （5）用电设备组的设备容量不应包括备用设备。非火灾时使用的消防设备容量应列入总设备容量。 （6）消防时的最大负荷与非火灾时使用的最大负荷应择其大者计入总容量。 （7）季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备)应择其大者计入总设备容量。 （8）住宅的设备容量采用每户的用电指标之和。（P28，表2-9）,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 40 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,6.

29、单位面积功率法和负荷密度法确定计算负荷,Pe单位面积功率（负荷密度） W/m2 S建筑面积（m2）,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 41 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2.4 建筑用电负荷的特征,1. 给排水动力负荷,消防负荷：消防泵、喷淋泵。供电等级为本建筑物的最高负荷等级，正常情况下不使用； 生活水泵：供电等级为本建筑物的最高负荷等级。,2. 冷冻机组动力负荷,3. 电梯负荷,一般为三级。锅炉等设备为二级或三级。,非消防电梯：一般为二、三级负荷； 消防电梯：为本建筑物的最高负荷等级。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 42 页,第2章 建筑供

30、配电的负荷计算与无功功率补偿,4. 照明负荷,5. 风机负荷,6. 弱电设备负荷,一般按建筑物的最高负荷等级供电。,应急照明及消防设备用房照明：一般为本建筑物的最高负荷等级； 普通照明：可分为一、二、三级，火灾时切除电源。,非消防风机：新风风机 消防风机：分为一或二级负荷，且与消防中心实行联动控制。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 43 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2.5 建筑供配电系统无功功率的补偿,1. 功率因数要求值,应满足当地供电部门的要求，当无明确要求时，应满足如下值： （1）高压用户的功率因数应为0.9以上。 （2）低压用户的功率因数应为0.85

31、以上。,2. 无功补偿措施,（1）提高自然功率因数 1）正确选择变压器容量。 2）正确选择变压器台数，可切除季节性负荷用变压器。 3）减少供电线路感抗。 4）有条件时尽量采用同步电动机。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 44 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,（2） 采用电力电容器补偿 并联电容器（移相电容器），提高功率因数。 1）低压侧集中补偿方式。 2）设备附近就地补偿。,3. 补偿的容量,QC补偿容量（kvar）； PC计算负荷（kW）； 1、2补偿前后的功率因数角。,（1）在供电系统的方案设计时，无功补偿容量可按变压器容量的15%25%估算。 （2）在施工

32、图设计时应进行无功功率计算。 电容器的补偿容量为：,qC：补偿率，可查表得，P32 表2-10,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 45 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,qC单个电容器的容量,确定电容器个数：,（3）采用自动调节补偿方式时，补偿电容器的安装容量宜留有适当余量。,对于单相电容器，应取3的倍数，以便三相均衡分配。部分常用并联电容器的主要技术数据可查表（P33 表2-11）。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 46 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例题2-5：某用户为两班制生产，最大负荷月的有用用电能为25000kWh，无功用

33、电能为18540kvarh。问： （1）该用户的月平均功率因数是多少？ （2）将功率因数提高到0.9，须装电容器的总容量？,解：（1）根据月无功和月有功用电能求出功率因数,（2）根据 ，查表2-10，得,因用户为两班制生产：,有功功率：,用户无功补偿容量应为：,查表2-11，可选并联电容器BCMJ0.4-15-3个数：1个,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 47 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例题2-6：某高层商业建筑，每层建筑面积6000m2共6层 。其中一般照明（光源为荧光灯）容量640kW；应急照明（兼做一般照明光源为白炽灯 ）容量56kW；垂直消防电梯（

34、交流兼做普通客梯）8台，每台15kW；扶梯（交流）30台，每台7.5kW；冷冻机3台，每台248kW；防排烟风机 10台，每台15kW；通风机12台，每台11kW；消防水泵2台（一用一备），每台37kW；喷淋泵2台（一用一备），每台 22kW；生活水泵2台（一用一备），每台22kW。 若欲将整个建筑低压0.38kV系统的功率因数提高到0.92以上，试问该采取何种措施。,2.6 典型建筑工程的负荷计算,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 48 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,解决问题的思路：,1、提高功率因数的方法?,提高自身功率因数(自然功率因数),进行无功补偿,2

35、、如何得出电容器的补偿容量和确定电容器的数量?,3、如何进行负荷计算?,进行负荷计算时，应注意用电设备容量的计算方法,计算负荷选择要考虑的问题,并联电容器,查表,?,PC?,cos1,cos2,?,查表,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 49 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,解：根据用电负荷的使用性质和功能进行分组 1、消防负荷 ： （1）消防电梯 （2）通风机组 （3）消防水泵(一用一备)，计算负荷时不计备用容量，故1台。 （4）喷淋泵(同上) （5）应急照明 消防总负荷 ：PC(消防)=（1）+（2）+ （3）+（4）+ （5） =385.0 kW QC(消防

36、)=（1）+（2）+ （3）+（4）+ （5） = 279.15 kvar SC(消防)=475.55 kVA,KX、cos 、 tg可查P18表2-5获得,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 50 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2、非消防负荷 ： （1）一般照明 （2）扶梯 （3）冷冻机 （4）通风机 （5）生活水泵（不计备用） 非消防总负荷 ： PC(非消防)= （1）+（2）+ （3）+（4）+ （5） =1378 kW QC(非消防)= （1）+（2）+ （3）+（4）+ （5） = 926.58 kvar,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第

37、51 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,平时工作总负荷应由非消防负荷和平时工作的消防负荷组成，即非消防负荷、垂直消防电梯负荷和应急照明负荷。 PC(平时)=PC(非消防)+PC(电梯)+PC(应急照明) =(1378+120+56)kW=1554 kW QC(平时)= 1048.98 kvar SC=1874.9 kVA,因多数消防负荷平时不工作 （兼做普通客梯的消防电梯除外），而火灾后启动工作，同时火灾后切断大容量的非消防电源，此时应选取消防负荷和平时工作负荷（包括非消防负荷和平时工作的消防负荷）中容量大者计为该建筑物的总负荷。平时不工作的消防负荷不计入总负荷。所以该建筑物的总

38、负荷： PC总= 1554 kW QC(补前)= 1048.98 kvar SC=1874.9 kVA,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 52 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,补偿前的功率因数：cos1 = Pc/Sc =0.82 补偿后的功率因数：cos2 =0.92 查表得补偿率qc=0.27 所以，用户总的预计无功补偿容量为： Qc= Pc. qc=15540.27kvar =419.58kvar Sc=1874.9 kVA 根据无功补偿容量，选择电容器个数。 选择BCMJ0.4-30-3 的三相电容器 14个 校验功率因数： cos实际 = 0.93,20

39、19年4月15日星期一7时52分21秒,第 53 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2.7 供配电系统中的能量损耗,一.变压器的功率损耗,当电流流过供配电线路和变压器时，引起的功率和电能损耗也要由电力系统供给 。,1. 有功功率损耗,PT 变压器的有功功率损耗（kW）； P0 变压器的空载有功功率损耗（kW），可在产品手册查出；Pk变压器在满载有功功率损耗（kW），可在产品手册查出；SC计算负荷的视在容量（kVA）； Sr变压器的额定容量（kVA）； 变压器负荷率。,有功功率损耗PT 和无功功率损耗QT。,有功功率损耗由空载损耗（铁损）和短路损耗（铜损）两部分组成。,2019年4

40、月15日星期一7时52分21秒,第 54 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,由变压器的空载无功损耗和额定负载下无功损耗两部分组成。,2. 无功功率损耗,QT 变压器无功功率损耗（kvar） Q0 变压器的空载无功功率损失（kvar）； Qk 变压器满载无功功率损失(kvar) I0% 变压器空载电流占额定电流百分数，可在产品手册查出； uk% 变压器阻抗电压占额定电压百分数，可在产品手册查出。 变压器负荷率,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 55 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,在负荷计算中，SL7、S7、S9、SC9型低损耗变压器，负荷率不大于85

41、%时，功率损耗也可近似计算：,例2-7: 某S9-1000/10型电力变压器额定容量为1000kVA，一次电压为10kV，二次电压0.4kV，低压侧有功计算负荷662kW，无功计算负荷为450kvar。求变压器的有功损耗和无功损耗。,解: 查资料得S9型变压器规格：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 56 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,故变压器有功损耗：,变压器的无功损耗：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 57 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,二.供电线路的功率损耗,三相供电线路的有功功率损耗PL：,式中: l 线路每相计算长度(

42、km)； r0、x0线路单位长度的交流电阻和电抗 见P38 表2-12，表2-13，表2-14,无功功率损耗QL：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 58 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,则此三相线路的线间几何均距：,线间几何均距是指三相线路间距离的几何平均值。 假设A、B两相的线间距离为a1，B、C两相的线间距离为a2，C、A两相的线间距离为a3。,a0为相邻线间距离(km)。,如三相线路为等边三角形排列，则,如三相线路为水平等距离排列，则,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 59 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,例2-8：有10kV

43、送电线路，线路长30km，采用LJ-70型铝铰线，导线几何均距为1.25m，输送的计算功率为1000kVA，试求该线路的有功和无功功率损耗。,解：查表2-13，可得LJ-70型铝铰线电阻r0=0.46/km， 当aav=1.25m时，x0=0.358/km，所以,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 60 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,三.供配电系统年电能损耗,-最大负荷损失小时数。 其物理意义为：当线路和变压器中以最大负荷电流IC流过小时后所产生的电能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗。与年最大负荷利用小时数Tm和负荷功率因数cos有关。,PL三相线路中有功功率损

44、耗（kW）,供配电系统中通常用最大负荷损耗时间（ ），近似计算线路和变压器用功电能损耗。,1. 线路年电能损耗,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 61 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,t 变压器全年实际运行小时数； P0变压器空载有功功率损耗(kW)； Pk变压器满载有功功率损耗(kW)； 最大负荷损耗小时数；可按最大负荷利用小时数Tmax及功率因数cos，从P41(图2-5)的关系曲线查得。 SC 变压器计算负荷(kVA)； Sr 变压器额定容量(kVA)。,2. 变压器年电能损耗,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 62 页,第2章 建筑供配电的负

45、荷计算与无功功率补偿,四.线损率和年电能需要量计算,供电系统线损率； WL线路全年损失电量(kWh)； WT变压器全年损失电量 (kWh)； W 供电系统全年总供电量 (kWh)。,1. 线损率计算,通常采用一定时间（1个月或1年）内损失的电能和所对应的总的供电量之比。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 63 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,Pc、Qc企业的计算有功功率、计算无功功率(kW; kvar)； Tn 年实际运行小时数：一班制为1860h， 二班制为3720h，三班制为5580h； avav年平均有功、无功负荷系数。,2. 年电能需要量计算,工厂一年内消

46、耗的电能为年平均负荷与全年实际运行小时数的乘积，即：,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 64 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,五.企业计算负荷的确定(补充内容),企业计算负荷是选择企业电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是企业功率因数和企业年电能需要量的基本依据。,方法： 可采用逐级计算结合需要系数法进行计算。 从企业的用电端开始，逐级上推，直至求出电源进线端的计算负荷为止。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 65 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,企业负荷计算用供电系统,P30.7 Q30.7 S30.7,?,2019年4月15日星

47、期一7时52分21秒,第 66 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,1. 求用电设备组的计算负荷,（1）将车间用电设备按工作制不同分成若干组，求出各用电设备组的设备容量Pe； （2）采用需要系数确定各用电设备组的计算负荷。 如图中点的（P30.1 、Q30.1、 S30.1）。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 67 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,2. 确定车间变压器低压母线上的计算负荷,进行无功补偿,S30.2用于选择车间变压器的容量和低压导线截面,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 68 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿

48、,3. 确定车间变电器高压侧的计算负荷,S30.3用于选择车间变压器的高压侧的进线的导线截面。,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 69 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,4. 确定车间变电所高压母线上的计算负荷,S30.4用于选择高压进线,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 70 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,5. 确定总降压变电所出线上的计算负荷,由于距离较近,2019年4月15日星期一7时52分21秒,第 71 页,第2章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿,6. 确定总降压变电所低压母线上的计算负荷,在总降压变电所610kV二次母线侧采用高压电容器进行无功功率补偿:,S30.6用于选择总