供配电系统的负荷计算.ppt

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1、内容提要：本章介绍计算负荷的意义及计算目的，介绍几种确定计算负荷的系数，介绍计算负荷的方法等。,第二章 供配电系统的负荷计算,重点：计算负荷的确定,难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。,第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线,一. 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求,二. 工厂用电设备的工作制,三. 负荷曲线及有关物理量,一、负荷的基本概念,学习内容： 1. 什么是负荷？ 为什么负荷计算？ 负荷计算内容 4. 电力负荷的类型,“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。,什么是负荷？,供电系统电气设备选择（导线、开

2、关、变压器等） 继电保护整定 选择仪表量程 安排供电方案及系统运行方式,为什么要进行负荷计算？,所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的基础。,工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷（安装容量）：在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费，应首先计算出全部设备的实际负荷。,3. 负荷计算的主要内容,（1）求计算负荷：即正常工作时的实际最大负荷。 目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。（选择设备）,（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。（校验设

3、备）,（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等。（节能措施）,按用途可分为：照明负荷和动力负荷 按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电） 电力负荷（设备）按工作制的分类 长期连续工作制 短时工作制 （ 这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。） 断续周期工作制,4. 电力负荷的类型,生产加工机械的拖动设备； 电焊、电镀设备； 电热设备； 照明设备。,1、工厂常用用电设备类型,二、工厂用电设备的工作制,生产机械的拖动设备,电焊和电镀设备,电焊设备,电焊机的工作特点是： （1）工作方式呈一定的周期性，工作时间和停歇时间相互交替。 （2）功率较大。

4、 （3）功率因数很低。 （4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。,电镀设备的工作特点是： （1）工作方式是长期连续工作的。 （2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。 （3）容量较大，功率因数较低。,电镀的作用：防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。,电镀设备,电热设备,电热设备的工作特点是： （1）工作方式为长期连续工作方式。 （2）电力装置一般属二级或三级负荷。 （3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。,照明设备,常用照明设备 白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。,照明设备的工作特点： （1）工作方式属长期连续工作方式。 （

5、2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的灯具功率因数均较低。 （3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。,2、工厂用电设备的工作制,长期连续工作制设备,短时工作制设备,断续周期工作制设备,能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。,这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。,这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如起重机、电焊机、电梯等,（21）,起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%

6、、60%四种。 电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。,通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示负荷持续率（或称暂载率）,负荷持续率,工作时间,停歇时间,同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的 下。,断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系,例如某设备在时1的设备容量为P1,那么该设备在2时的设备容量P2为多少呢? 这就需要进行“等效”换算 , 即按同一周期内相同发热条件来进行换算。,三、负荷曲线绘制及有关物理量,1、什么是负荷曲线？ 电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋

7、势的数学手段，可用来预测负荷变化趋势。 2 、负荷曲线用途 确定系统运行方式 安排供电计划 安排设备检修计划,（1）按负荷性质分 有功负荷曲线 无功负荷曲线 （2)按负荷变动的时间分 日负荷曲线(24h)（冬季日负荷曲线、夏季日负荷曲线） 年负荷曲线（8760h） 月负荷曲线 （3）按负荷对象分 工厂的负荷曲线 车间的负荷曲线 某类设备的负荷曲线,3、负荷曲线分类,4、日负荷曲线的绘制,24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变 绘制的方法 （1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。,(2) 通过接在供电线路上的电度表，每

8、隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来， 求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。,意义：日有功曲线与时间轴之间的所围成的面积为一天所消耗的有功电量。,日负荷曲线的绘制,负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kW、kvar）。,日有功负荷曲线,依点连成的负荷曲线,梯形负荷曲线,年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年负荷持续时间曲线。 年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。 年负荷持续时间曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值

9、在年内累计持续时间重新排列组成。需借助一年中具有代表的冬季和夏季日负荷曲线。,5、年负荷曲线：代表用户全年（8760h)内用电负荷变化规律,（又称年每日最大负荷曲线）,年负荷曲线,年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。,年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。,这种曲线的负荷从大到小依次排列,专用来确定经济运行方式用的,图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制 a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年负荷持续时间曲线,绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功率

10、递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐标最大值为8760h）,年最大负荷Pmax也称为半小时最大负荷P30 年负荷持续时间曲线上的最大负荷， 它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。(不是偶然出现，一年至少2-3次） 年最大负荷利用小时Tmax（假想时间）(用电负荷均衡性标志，越大越好) 假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。,6、与负荷曲线及其计算的物理量,一班制工厂Tmax约为18003000h，两班制工厂Tmax约为35004800h, 三班制工厂Tmax约为50007000h，居民用户

11、Tmax约为12002800h。,它与工厂的生产班制有关,平均负荷Pav和年平均负荷,平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率,年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数。,Wa表示全年实际消耗的电能,时间t内消耗的电能为Wt,负荷系数:,又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL，即,有时也用表示有功负荷系数， 用表示无功负荷系数。 一般工厂=0.70.75，=0.760.82,对于单个用电设备或用电设备组， 负荷系数是指设备的输出功率P和设备额定容量PN之比值，即 它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。,负荷系数用来表征负荷变化规律：

12、其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。,第二节 三相用电设备组计算负荷的确定,计算负荷(calculated load)，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。 计算负荷-等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应相等。 计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷Pmax）作为计算负荷。,负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。,P30 - 负荷的有功计算负荷 (单位kW) Q30 - 负荷的无功计算负荷 (单位kvar) S30

13、 - 负荷的视在计算负荷 (单位kVA) I30 - 负荷的计算电流 (单位A),负荷计算统计方法,一、估算法确定计算负荷,1. 单位产品耗电量法,估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。,工程上依据不同的计算目的，总结出了估算法、需要系数法、 二项式法等负荷计算方法。,已知某车间或企业的年产量A和每一产品的单位耗电量a, 则企业全年电能Wa为： Wa=aA 有功计算负荷为：,需要系数法,需要系数是按照车间以上的负荷情况来 确定的，适用于变、配电所的负荷计算。,二、按需要系数法确定计算负荷,2. 车间生产面积负荷密度法,已知车间生产面积S

14、（m2）和负荷密度指标（kW/m2）时， 车间平均负荷为： Pav=S 负荷密度指标查表，S表示车间面积。,(一) 基本公式 用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，如下图所示。用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量PN 之和，即Pe PN。而设备的额定容量PN 是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身和配电线路还有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为,需要系数法需要系数,需要系数,同时系数K：并非供电范围内的所有用电设备都会同

15、时投入使用,负荷系数KL：并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行,电气设备的平均效率e：电气设备额定功率与输入功率不一定相等,注：工程实际中，很难通过Kd的表达式来求得需要系数，一般都是通过查表求得其经验值,由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数，用Kd表示。,需要系数Kd,需要系数法,需要系数法,需要系数,用电设备组所有设备容量之和,每组用电设备的设备容量,表1 各用电设备组的需要系数Kd及功率因数,需要系数法求解用

16、电设备组的计算负荷,（1）对12台用电设备宜取 (2) 用电设备组的计算负荷 有功计算负荷： 无功计算负荷：,视在计算负荷： 计算电流：,例2-1,解 此机床组电动机的总容量为,例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的三相电动机3kW17台，7.5kW3台，4kW8台，1.5kW10台。试用需要系数法确定其计算负荷。,查表1“小批生产的金属冷加工机床电动机”项得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得,Pe 7.5 kW34 kW83kW171.5kW10,=120.5 kW,通过上例看出： （1）如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际上是该车间的低压进

17、线的计算负荷。 （2）计算某一个设备组设备容量的方法，为多组设备的计算提供基础。,（二）设备容量的计算,1.长期工作制和短期工作制的用电设备 长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的铭牌额定功率之和，即 Pe=PN 2.断续工作制的用电设备 断续工作制的设备容量是指不同负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。,对电焊机设备，应统一换算到=100%，换算公式为：,（3-3）,电焊机设备,设备铭牌额定容量,设备铭牌功率因数,对起重电动机应统一换算到=25%，换算公式为：,（32）,起重电动机(吊车电动机),换算后设备容量,（换算前）设备铭牌额定功率,设备铭牌暂载率,2.需要系数值

18、与用电设备的类别和工作状态关系极大, 因此,计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。 例如机修车间的代表性金属切削机床电动机，应属小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，而机修不可能是大批生产。又如压塑机，拉丝机和锻锤等，应属于热加工机床。再如起重机，行车，电葫芦，卷扬机等，实际上都属于吊车类。,注意点：,1.需要系数一般比较低，宜适当取大。,3.设备容量不含备用设备的容量，而且此容量的计算 与设备工作制有关。,在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数 。,(三) 多组用电设备计算负荷的确定,对车间干线，

19、取 ，,对低压母线，分两种情况 (1) 由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时，取 (2) 由车间干线的计算负荷直接相加来计算时，取,表2 需要系数法的同时系数K 值,总的有功计算负荷： 总的无功计算负荷：,总的视在计算负荷： 总的计算电流：,多组用电设备的计算负荷,注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以K来计算。,例 2-3,某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA， ），车间有吊车1台11kW， ），试计算此车间的计算负荷。,解：（1）金

20、属切削机床组的计算负荷 查表1取需要系数和功率因数为：,所以，有,Pe 10.5 kW47.5 kW85kW8142kW,（2）电焊机组的计算负荷 查表1取需要系数和功率因数为：,（3）吊车组的计算负荷 查表取需要系数和功率因数为,（4）全车间的总计算负荷 根据表2-8，取同时系数 ，所以全车间的计算负荷为：,一机修车间的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7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。,例 2-4(练习),解 : (1) 冷加工机床：查表1可得Kd

21、1=0.2，cos1=0.5， tg1=1.73 Pca1= Kd1Pe1=0.250=10kW Qca1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar (2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 Pca2= Kd2Pe2=0.82.4=1.92kW Qca2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar,(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量 Pca3=Pe3=2kW Qca3=0 (4)车间计算负荷： Pca=Kp(Pca1 +Pca2 +Pca3) =0.9(10+1.92+2) =12.53,例2-5 某380V线路上，接有水泵电动机（15kW以下）

22、30台共205kW，另有通风机25台共45kW，电焊机3台共10.5kW（=65%）。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,Q 301 P301 tan 164kW0.75=123kvar,1水泵电动机组 查表1得Kd=0.70.8(取0.8），cos0.8，tan0.75，因此,2. 通风机组 查表1得Kd=0.70.8（取0.8），cos=0.8, tan=0.75, 因此,P 302=0.845kW=36kW Q 302=36kW0.75=27kvar,P30(1)= Kd1Pe10.8205kW=164kW,3.电焊机组 查表1得Kd=0.35，cos=0.35，

23、tan=2.68。,P 303=0.358.46kW=2.96kW,P300.95(164362.96)kW=192.81kW Q300.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar,总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为,S30= =246.26kVA I30=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A,Q 303=2.96kW2.68=7.94kvar,在100%下的设备容量： Pe=10.5 =8.46kW。,三. 按二项式法确定计算负荷,例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的三相电动机3kW17台，7.5kW3台，4kW8台

24、，1.5kW10台。试用需要系数法确定其计算负荷。,例2-2 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台， 4kW3台，2.2 kW7台)， 通风机2台共3kW， 电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。,民用建筑负荷计算 Civil Buildings load calculated ）普通中小学负荷计算 （需要系数法，插座100W/个，kd取0.6-0.9） ）多层住宅的负荷计算 （需要系数法，插座100W/个，负荷不平衡时按最大相3倍计算，k：20户以下，取0.6以上；20-50户，取0.5-0.6;50-100户，0.4-

25、0.5） ）)高层住宅的负荷计算 （需要系数法和负荷密度法， kd取0.6-0.7, 负荷密度：50-100V.A/m2） 大酒店80V.A/m2，空调旅游宾馆100V.A/m2，豪华型旅游宾馆150V.A/m2,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,一、概述 单相负荷应均衡的分配到三相上。 当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15时，全部按三相对称负荷计算； 如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。,负荷的不平衡度,1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算,按最大负荷相所接单相设备的3倍计算：,2、单相设备接于线电压时的等效三相负

26、荷计算,3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算,先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备容量和计算负荷，计算公式如下：,二、单相设备组等效三相负荷的计算,等换算系数可查相间负荷换算为相负荷表,总的等效三相计算负荷为为其最大有功负荷相的计算负荷的3倍：,其中 ，,例2-5 某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。 其在线路上的连接情况为： 电热干燥箱2台20kW接于A相，1台30kW接于B相，3台10kW接于C相； 电加热器2台20kW分别接于B相和C相； 对焊机3台14kW（=10

27、0%）接于AB相，2台20kW（=100%）接于BC相，1台46kW（=60%）接于CA相。 试求该线路的计算负荷。,解 1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查表2得Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷 A相 P30.A1=KdPeA=0.7202=28kW B相 P30.B1=KdPeB=0.7(301+201)=35kW C相 P30.C1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW,2.对焊机的各相计算负荷 查表2得Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02 查相间功率换算表得cos=0.7时 pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8 pAB-B=p

28、BC-C=pCA-A=0.2 qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22 qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8,先将接于CA相的46kW（=60%）换算至=100%的设备容量，即,各相的设备容量为 A相 PeA=pAB-APAB+pCA-APCA=0.8143+0.235.63=40.73kW QeA=qAB-APAB+qCA-APCA=0.22143+0.835.63=37.74kvar B相 PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB=0.8202+0.2143=40.4kW QeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB=0.22202+0.8143=42.4kvar C相 PeC=

29、pCA-CPCA+pBC-CPBC=0.835.63+0.2202=36.5kW QeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC=0.2235.63+0.8202=39.84kvar 各相的计算负荷为,A相 P30.A2=KdPeA=0.3540.73=14.26kW Q30.A2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvar B相 P30.B2=KdPeB=0.3540.4=14.14kW Q30.B2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvar C相 P30.C2=KdPeC=0.3536.5=12.78kW Q30.C2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar 2.各

30、相总的计算负荷为（设同时系数为0.95） A相 P30.A=K（P30.A1+P30.A2）=0.95（28+14.26）=40.15kW Q30.A= K（Q30.A1+Q30.A2）=0.95（0+13.21）=12.55kvar B相 P30.B= K（P30.B1+P30.B2）=0.95（35+14.14）=46.68kW Q30.B= K（Q30.B1+Q30.B2）=0.95（0+14.84）=14.10kvar C相 P30.C= K（P30.C1+P30.C2）=0.95（35+12.78）=45.39kW Q30.C= K（Q30.C1+Q30.C2）=0.95（0+13.

31、94）=13.24kvar,3.总的等效三相计算负荷为 因为B相的有功计算负荷最大，所以 P30m= P30B=46.68kW Q30m=Q30B=14.10kvar P30=3P30m=346.68=140.04kW Q30=3Q30m=314.10=42.3kvar,小结： 单相用电设备组计算负荷的求解步骤,1、分组计算各相用电设备的计算负荷；（若有接于线的又有接于相的，则先将接于线的换算到相来计算容量，再算其计算负荷）,2、求各相的总的有功负荷和无功负荷,3、总的等效三相计算负荷,第四节 供配电系统的负荷计算,一、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主要电气设备包括主变压

32、器的基本依据，也是计算工厂功率因数和无功补偿容量的基本依据。 (一) 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,(二) 按年产量估算工厂计算负荷（见第2节）,(三) 按逐级计算法确定工厂计算负荷,逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。 各级计算点的选取，一般为各级配电箱（屏）的出线和进线、变电所低压出线、变压器低压母线、高压进线等处。,逐级计算法计算全厂计算负荷的求解步骤,1、用电设备组的计算负荷 （如图中P30(6)）,目的：用于选择车间配电干线以及干线上的电气设备,2、车间变电所二次侧的计算负荷（如图

33、中P30(3)）-多组用电设备的计算负荷 目的：选择变压器容量和台数,3、车间变压器一次侧的计算负荷 （如图中P30(2)）-考虑变压器损耗,目的：选择高压配电线及其上的电气设备（开关、熔断器等）,4、配电所进线的计算负荷 （如图中P30(1) 目的:选择配电所进线和相应的电气设备,1.求各用电设备的设备容量用需要系数法逐级计算; 2.在配电点要考虑同时系数; 3.在变压器的安装处要考虑变压器的损耗,线路中的损耗原则可不考虑; 新型低损耗电力变压器如S9、SC9等的功率损耗可按下列简化公式近似计算 4. 在并联电容安装处，要考虑补偿容量。,有功损耗,无功损耗,注意点：,如下图，变电所低压母线的

34、视在计算负荷为,变电所高压侧计算负荷为低压母线的计算负荷加上变压器的损耗，即,P30.(1)= P30.(2) +PT； Q30.(1)= Q30. (2) +QT,P30.(1),P30.(2),例2-6 某工厂有一个35/10kV总降压变电所，分别供电给14车间变电所及4台冷却水泵用的高压电动机（PN4300kW、Kd0.8、cos0.8），10kV母线上接有2700kvar无功补偿电容器组。已知14车间变电所10kV侧计算负荷分别为：1为1430 kWj1230kvar；2为1350 kWj1200kvar；3为1260 kWj1030kvar；4为960 kWj750kvar。试计算该

35、总降压变电所35kV侧计算负荷及功率因数大小（取K=0.9）。,解：（1）求10kV母线计算负荷,1车间变电所 P3011430 kW，Q3011230kvar 2车间变电所 P3021350 kW，Q3021200kvar 3车间变电所 P3031260 kW，Q3031030kvar 4车间变电所 P304960 kW，Q304750kvar,高压电动机组 P305Kd PN =0.84300kW960 kW Q305P305tan=9600.75720 kvar,10kV母线计算负荷 =0.9（1430+1350+1260+960+960）5364 kW,0.9(1230+1200+10

36、30+750+720)27001737 kvar,（2）求35kV侧计算负荷,变压器损耗 PT0.01S30 0.01563856.38 kW QT0.05S30 0.055638281.9 kvar,35kV侧计算负荷 P30.1= P30.2 +PT5364+56.385420.4kW Q30.1= Q30.2 +QT1737+281.92018.9 kvar,某用户供电系统结构和负荷数据如下图所示，按照需要系数法，各级负荷计算如下。,图2-4 负荷计算示例图,例2-7,(1)通风机 通风机：PN=29kW，查表得Kd0.85和tan=0.75，于是,（2）高频加热设备 高频加热设备：PN

37、=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是,（3）机加工车间 冷加工机床：PN=50kW，查表得Kd=0.16和tan=1.73； 热加工机床：PN=92kW，查表得Kd=0.25和tan=1.33；于是,1. 用电设备组的负荷计算,（4）点焊机 点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是,取1变电所各组负荷的同期系数为：K =0.90，于是,2. 1变电所低压侧计算负荷,采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数cos=0.93，则,补偿后变压器低压侧计算负荷为108kW+j30kvar，S30=112kVA。,1变电所变压器损耗按下式估

38、算：,1变电所高压侧计算负荷为：,3. 低压集中补偿容量的计算,4. 变电所高压侧计算负荷,取全厂负荷的同期系数为：K =0.90，于是,5.全厂总计算负荷,监测负荷用。,(2)平均功率因数,调整电费用。,(3)最大负荷时的功率因数,确定需要无功补偿容量用。,(1)瞬时功率因数,(四) 工厂的功率因数、无功补偿及补偿后工厂的计算负荷,1、工厂的功率因数, 功率因数降低后，无功功率增加，将带来以下不良后果： 增加输电线路上的电能损耗 设备容量不能充分利用 线路电压损耗增大。, 国家相关规定： 我国有关规程规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，其它工厂则不得低于0.85。若达不

39、到要求，则要提高功率因数。,（并联电容器）,目前，供电部门征收电费，将用户的功率因数高低作为一项重要的经济指标,2、无功功率补偿,图2-9 功率因数的提高与无功功率和视在功率变化的关系。,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。 附录表3列出了并联电容器的无功补偿率，可利用补偿前和补偿后的功率因数直接查得。,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：,要使功率因数 由提高到 ，其容量为,无功功率补偿 Atone for reactive power 无功功率补偿装置类型及

40、装设 Equipments of reactive power compensations type and fix ）无功功率补偿装置类型 并联电容器补偿装置 同步补偿机 SVC静态无功功率补偿装置 ）并联电容器组的装设位置（补偿方式） 高压集中补偿 低压集中补偿、低压就地补偿,高压集中补偿,低压集中补偿,低压就地补偿,高压集中补偿的补偿区,未补偿区,低压集中补偿的补偿区,未补偿区,低压就地补偿的补偿区,未补偿区,并联电容器在工厂供电系统中的装设位置和补偿效果,高压集中补偿电容器组的接线,低压集中补偿电容器组的接线,感应电动机旁就地补偿的低,压集中补偿电容器组的接线,例 某用户10kV变电所

41、低压计算负荷为800kW580kvar。若欲使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功自动补偿装置容量是多少？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,（3）选择电容器组数及每组容量,初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量qN.30=20kvar。,取12组,补偿后的视在计算负荷,减少118.8kVA。,(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改选为800k

42、VA，比补偿前容量减少450kVA。 变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数为 ，满足要求。 由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使工厂取得可观的经济效果。,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，如前面式（2-35）所示。 工厂年耗电量较精确的计算，可利用工厂的有功和无功计算负荷P30与Q30，即 年有功电能消耗量 年无功电能消耗量 式中为年平均有功负荷系数，一般取0.70.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82；T 为年实际工作小时数，按每周五个工作日计，一班制可取2000h，两班制可取4000h，三班制可取6000h 。 例

43、2-7 假设例2-6所示工厂为两班制生产，试计算其年电能消耗量。 解：按式（2-47）和式（2-48）计算，取 可得 工厂年有功耗电量为 工厂年无功耗电量为,二. 工厂年耗电量的计算,尖峰电流（peak current）是指持续时间12s的短时最大电流。 尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自启动条件等。 用电设备尖峰电流的计算 (一) 单台用电设备尖峰电流的计算 单台用电设备的尖峰电流就是其启动电流（starting current），因此尖峰电流为 式中 IN 为用电设的备额定电流；Ist 为用电设备的启动电流；Kst 为用电设备的启动电流倍数，笼型电动机为

44、Kst 57，绕线转子电动机Kst 23，直流电动机Kst =1.7，电焊变压器Kst 3。,第五节 尖峰电流及其计算,(二) 多台用电设备尖峰电流的计算 引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算： 或 式中 和 (Ist-IN )max 分别为用电设备中启动电流与额定电流之差为最大的那台设备的启动电流及其启动电流与额定电流之差； 为将启动电流与额定电流之差为最大的那台设备除外的其他n-1台设备的额定电流之和； K为上述n-1台设备的同时系数，按台数多少选取，一般取0.71； I30 为全部设备投入运行时线路的计算电流。,例2-8 有一380V三相线路，供电给表2-4所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。,M4,M3,M2,M1,193.2,197,35,40.6,启动电流 Ist /A,27.6,35.8,5,5.8,额定电流 IN /A,电动机,参数,解:由表2-4可知，电动机M4的IstIN 193.2A27.6A165.6A 为最大，因此按式(2-50)计算(取K=0.9)得线路的尖峰电流,表2-4 例2-8 的负荷资料,作业： P34 2-1， 2-3,