负荷计算与无功功率补偿课件

1、一、电力负荷的分级及对供电电源的要求一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 1 1、电力负荷定义、电力负荷定义电力负荷定义电力负荷定义1 1：电力负荷指用电设备或用电单位所：电力负荷指用电设备或用电单位所 耗用的电功率或电流的大小。耗用的电功率或电流的大小。电力负荷定义电力负荷定义2 2：电力负荷指用电设备或用电单位。：电力负荷指用电设备或用电单位。 2、电力负荷的分级电力负荷的分级 1 1）一级负荷：）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或政治、中断供电将造成人身伤亡者；或政治、经济上将造成重大损失的经济上将造成重大损失的, ,称为一级负荷。称为一级负荷。 特别重要的负荷特别重要的负荷: :是

2、指在中断供电时将发生中毒、爆炸是指在中断供电时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷。断供电的负荷。2 2）二级负荷：）二级负荷： 中断供电将在政治、经济上造成较大中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。损失的负荷。3 3）三级负荷：）三级负荷： 为一般的电力负荷。为一般的电力负荷。1 1一级负荷对供电电源的要求：一级负荷对供电电源的要求： 要求应由要求应由两个独立的两个独立的电源供电电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。同时受到损坏。 对一级负

3、荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。电源外，还要求增设应急电源。 2 2二级负荷对供电电源的要求：二级负荷对供电电源的要求： 要求两要求两回路供电回路供电，供，供电变压器也应有两台。要求做到当其中一回路或一台电电变压器也应有两台。要求做到当其中一回路或一台电力变压器发生故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢力变压器发生故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。复供电。3.3.三级负荷对供电电源的要求：三级负荷对供电电源的要求： 对供电电源无特殊要对供电电源无特殊要求。求。 三、用电设备工作制三、用电设备工作制 1、连续工作

4、制、连续工作制 该类设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使该类设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡之达到热平衡。0100%ttt工作时间工作时间停歇时间停歇时间2. 2. 短时工作制短时工作制 该类设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间相该类设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间相当长的用电设备。当长的用电设备。 3. 3.断续周期工作制断续周期工作制 指有规律性的，时而工作、时而停歇指有规律性的，时而工作、时而停歇, ,反复运行的用电反复运行的用电设备。一般工作周期不超过设备。一般工作周期不超过1010分钟。分钟。 表征其工作特性的物理量表征其工作特性的物理量: :

5、负荷持续率负荷持续率 断续周期工作制的设备当实际的负荷持续率不等于额定负断续周期工作制的设备当实际的负荷持续率不等于额定负荷持续率时荷持续率时, , 即即: : 也就是说也就是说设备的实际输出功率设备的实际输出功率 Nett NNePP NNePP 设备的实际输出功率设备的实际输出功率 一班工作制工厂一班工作制工厂日有功负荷曲线日有功负荷曲线北方北方冬季冬季:200:200天天夏季夏季:165:165天天南方南方冬季冬季: 165: 165天天夏季夏季: 200: 200天天08760年负荷曲线PmPt/hTmax年每日最大负荷曲线：按全年每日最大半小时平均负荷来年每日最大负荷曲线：按全年每日

6、最大半小时平均负荷来绘制的。绘制的。 4)4)年每日最大负荷曲线的绘制年每日最大负荷曲线的绘制用途用途: :确定多台变确定多台变压器的变电所在不压器的变电所在不同时期变压器投入同时期变压器投入运行的台数。运行的台数。 从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷，即大负荷，即 PmaxP30 1、年最大负荷、年最大负荷Pmax 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均 功率。功率。五、与负荷计算

7、有关的物理量五、与负荷计算有关的物理量n就是我们所要估算的工厂的电力负荷的大小就是我们所要估算的工厂的电力负荷的大小,就用这个就用这个负荷来选择工厂电力变压器的容量、导线电缆的截面负荷来选择工厂电力变压器的容量、导线电缆的截面机等。机等。 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数TmaxTmax是假设电力负荷按年最大负荷是假设电力负荷按年最大负荷PmaxPmax持续运持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的电能相同。电能相同。2.2.年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax08760年负荷曲线PmPt

8、/hTmaxmaxmaxPWTaWaWa：为全年消耗的电能：为全年消耗的电能量。量。一班制一班制 Tmax=Tmax= 18003000h18003000h二班制二班制 Tmax=Tmax= 35004800h35004800h三班制三班制 Tmax=Tmax= 50007000h50007000h 年平均负荷年平均负荷PavPav电力负荷在全年时间内平均消耗的电力负荷在全年时间内平均消耗的功率，即功率，即aav8760WP全年时间内耗用的电能全年时间内耗用的电能 3.3.平均负荷平均负荷 电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间T T内平均消耗的功率，即内平均消耗的功率，即负荷系数：亦称负荷曲线

9、填充系数或负荷率，它是用电负负荷系数：亦称负荷曲线填充系数或负荷率，它是用电负荷的平均负荷荷的平均负荷Pav,Pav,与其最大负荷与其最大负荷PmaxPmax的比值，即的比值，即 4.4.负荷系数负荷系数对用电设备来说，就是对用电设备来说，就是设备的输出功率设备的输出功率P P与设备与设备额定容量额定容量P PN N的比值，即的比值，即 3.3.负荷计算的内容负荷计算的内容 * *有功计算负荷有功计算负荷 P30P30 * *无功计算负荷无功计算负荷Q30Q30 * *视在计算负荷视在计算负荷S30S30 * *计算电流计算电流I30I30 4. 4. 求计算负荷的方法求计算负荷的方法 * *

10、 需要系数法需要系数法 * * 二项式系数法二项式系数法K K：为设备组的：为设备组的 同时系数；同时系数；K KL L；设备组的负荷系数；设备组的负荷系数 e e：为设备组的平均效率：为设备组的平均效率 WLWL：为供电线路的平均效率：为供电线路的平均效率eWLeLPKKP30适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷。适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷。1.1.单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷 令令 Kd:Kd:需要系数需要系数 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基

11、本公式 有功计算负荷（有功计算负荷（kWkW）: : 无功计算负荷（无功计算负荷（kvarkvar）: : 视在计算负荷（视在计算负荷（kVAkVA）: : 计算电流（计算电流（A A）: : WLeLdKKK基本公式中各物理量基本公式中各物理量: :Kd:Kd:需要系数需要系数KdKd值的相关因素：用电设备组的工作性质；值的相关因素：用电设备组的工作性质； 用电设备组的设备台数；用电设备组的设备台数； 设备效率；设备效率； 电源线路损耗。电源线路损耗。因此因此KdKd值只能靠实测统计确定。值只能靠实测统计确定。2022年1月30日负荷计算与无功功率补偿22 2.断续周期工作制的设备容量断续周

12、期工作制的设备容量P与其负荷持续率与其负荷持续率密切相关，对供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：密切相关，对供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：设备容量设备容量P Pe e的计算的计算 设备容量设备容量PePe，取所有设备（不含备用设备）的铭牌额取所有设备（不含备用设备）的铭牌额定容量定容量P PN N之和。即之和。即1.1.连续工作制和短时工作制的用电设备组连续工作制和短时工作制的用电设备组NePP 2.2.断续周期工作制的用电设备组断续周期工作制的用电设备组 应按等效发热原理统一换算到规定的负荷持续率应按等效发热原理统一换算到规定的负荷持续率 下功下

13、功率，换算公式为：率，换算公式为：NNePP规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率铭牌容量铭牌容量等效容量等效容量（1 1）电焊机组要求设备容量统一换算到）电焊机组要求设备容量统一换算到 下下, ,则则 100%NeNNNNN100cosPPPS （2 2）吊车电动机组）吊车电动机组 当采用需要系数法计算负荷时，要当采用需要系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到求设备容量统一换算到 下下, ,则则25%NeNNN252PPP 解：此机床组电动机的总容量为解：此机床组电动机的总容量为 例例2-12-1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压已知某机修车间的金属

14、切削机床组，拥有电压380V的电动机的电动机22kW2台，台，7.5kW6台，台，4kW12台，台，1.5kW6台。试用需要系数法确定其计算负荷台。试用需要系数法确定其计算负荷P30、Q30、S30和和I30。 查附录表查附录表1“1“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项得项得KdKd0.20.2、 cos cos 0.50.5、tantan1.731.73。因此可得因此可得P30=KdPe0.2146kW=29.2kW kWkwkwkwkwPPNie14665 . 112465 . 7222求多组三相用电设备的计算求多组三相用电设备的计算负荷的基本公式负荷的基本公

15、式: :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或计算电流之和乘以K K来计算。来计算。2.2.多组三相用电设备的计算负荷多组三相用电设备的计算负荷97. 090. 0qK的取值范围的确定的取值范围的确定：（1）求车间干线上的计算负荷）求车间干线上的计算负荷（2）求低压母线上的计算负荷）求低压母线上的计算负荷 由用电设备组计算负荷直接相加来计算时由用电设备组计算负荷直接相加来计算时 由车间干线计算负荷直接相加来计算时由车间干线计算负荷直接相加来计算时95. 085. 0qK95. 085. 0PKPKP

16、KqK 例例2-2 某某380V线路上，接有水泵电动机（线路上，接有水泵电动机（15kW以下）以下）30台共台共205kW，另有通风机另有通风机25台共台共45kW，电焊机电焊机3台共台共10.5kW（=65%）。试确定线路上试确定线路上总的计算负荷。总的计算负荷。 解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷Q 30.1 P30.1 tan 164kW0.75=123kvar 1 1水泵电动机组查附录表水泵电动机组查附录表1 1得得Kd=0.70.8(Kd=0.70.8(取取0.80.8），），coscos0.80.8，tantan0.750.75，因此因此 2. 2. 通风机组

17、查附录表通风机组查附录表1 1得得Kd=0.70.8Kd=0.70.8（取取0.80.8），），cos=0.8, cos=0.8, tan=0.75, tan=0.75, 因此因此 P 30.2=0.845kW=36kW Q30.2=36kW0.75=27kvarP30.1= Kd1Pe10.8205kW=164kW2022-1-30负荷计算与无功功率补偿28 3.3.电焊机组查附录表电焊机组查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。 P 30.3=0.358.46kW=2.96kW P300.95(164362.96)kW=192.81kW Q300.97(123+2

18、7+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为为 S30= =246.26kVAI30=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A 22192.81153.203Q 30.3=2.96kW2.68=7.94kvar65%100% 在在100%下的设备容量：下的设备容量： Pe=10.5 =8.46kW。1.单组用电设备计算负荷的确定单组用电设备计算负荷的确定（1）二相式法基本公式）二相式法基本公式ePxP式中：、为二项式系数式中：、为二项式系数, ,查附录表查附录表1 1：用电设备组的设备容量：用电设备组的设备容量xec

19、PbPP30：x x台大容量的设备总容量台大容量的设备总容量一组设备中一组设备中大用量的设备台数的确定大用量的设备台数的确定（2）二相式法的适用范围）二相式法的适用范围 求设备台数较少，容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。求设备台数较少，容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。 基本负荷基本负荷附加负荷附加负荷 2nx ePP 30（3 3）大容量设备台数）大容量设备台数x x的确定的确定如果用电设备组的总台数如果用电设备组的总台数n2x , xn2x , x为附录表为附录表1 1中的最中的最大容量设备台数。则公式中的大容量设备台数。则公式中的x x取值为附录表取值为附录表1 1中的值。中的值

20、。如果用电设备组的总台数如果用电设备组的总台数n2x , xn2x , x为附录表为附录表1 1中的最中的最大容量设备台数。则公式中的大容量设备台数。则公式中的x x取值为：取值为： 如果用电设备组总台数如果用电设备组总台数nn，则，则 单台电动机单台电动机: :ePP30X X四舍五入取整四舍五入取整2022-1-30负荷计算与无功功率补偿3114. 0b4 . 0c5x例例2-3 2-3 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V380V的三的三相电动机相电动机7.5KW7.5KW的的3 3台台,4KW,4KW的的8 8台台,3KW,3KW

21、的的1717台台,1.5KW,1.5KW的的1010台。试台。试用二项系数法求计算负荷。用二项系数法求计算负荷。解：查附录表解：查附录表1 1得得 73. 1tan5 . 0cos设备总容量为：设备总容量为：kwPe5 .120105 . 1317485 . 73X台最大容量的设备容量为：台最大容量的设备容量为：kwkwkwPPx5 .302435 . 752022-1-30负荷计算与无功功率补偿32kwcPbPPxe1 .295 .304 . 05 .12014. 030var3 .5073. 11 .29tan3030kkWPQAkVkWPS2 .585 . 01 .29cos3030利用

22、二项式公式利用二项式公式: :AkVAkVUSIN4 .8838. 032 .58330302022-1-30负荷计算与无功功率补偿33max30 xiecPbPPmaxmax30tantanxiecPbPQebP2.2.多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定（1 1）基本公式）基本公式：各组的平均负荷各组的平均负荷maxxcP：其中一组最大的附加负荷其中一组最大的附加负荷maxxcPmaxtan：最大附加负荷最大附加负荷 的设备组的平均功率因数角的正切值的设备组的平均功率因数角的正切值2022-1-30负荷计算与无功功率补偿3414.0b4 . 0c5x例例2-42-4 某机修

23、车间某机修车间380V380V的线路上，接有金属切削机床电动机的线路上，接有金属切削机床电动机2020台，台，共共50KW50KW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5KW17.5KW1台、台、4KW4KW的的3 3台、台、2.2KW2.2KW的的7 7台。通风机台。通风机2 2台共台共3KW3KW，电阻炉，电阻炉1 1台台2KW2KW。试用二项式法确定此线路。试用二项式法确定此线路上的计算负荷。上的计算负荷。 （1 1）金属切削机床组）金属切削机床组查附录表查附录表1 1得得5 . 0cos73. 1tan kWkWbPe75014. 01 kWkWkWkWcPx68. 8) 1

24、2 . 23415 . 7(4 . 01（2 2）通风机组）通风机组查附录表查附录表1 1得得65. 0b25. 0c5x8 . 0cos75. 0tan kWkWbPe95. 1365. 02 kWkWcPx75. 0325. 022022-1-30负荷计算与无功功率补偿35（3 3）电阻炉）电阻炉查附录表查附录表1 1得得7 . 0b0 x1cos0tan0c kWkWbPe4 . 127 . 03 03xcP以上各组中。附加负荷以为以上各组中。附加负荷以为 最大，因此总计算负荷为最大，因此总计算负荷为 1xcPkWkWkWcPbPPxie1968. 8)4 . 195. 17(max30

25、var6 .28var73. 168. 8var)04 . 175. 095. 173. 17(tantanmaxmax30kkkcPbPQxieAkVAkVS3 .346 .28192230AkVAkVI1 .5238. 033 .3430 如果单相设备容量超过三相设备容量如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，则应将单相设备容量换时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。 1.单相设备接于相电压时的等效三相负荷单相设备接于相电压时的等效三相负荷: : ee.m3PP 2.2.单相设备接于同一线电压时的等效三相负荷单相设备接于同一线

26、电压时的等效三相负荷: :ee.3PP应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量；应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量；分相计算各相的计算负荷；分相计算各相的计算负荷；总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的3 3倍。倍。总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷的总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷的3 3倍。倍。 3.3.单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相计算负荷单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相计算负荷2022-1-30负荷计算与无功功率补偿38

27、线电压的单相设备容量转换成接于相电压的设备容量线电压的单相设备容量转换成接于相电压的设备容量的换算公式的换算公式 BCCBCCACCACBCCBCCACCACABBABBCBBCBABBABBCBBCBCAACAABAABACAACAABAABAQqQqQPpPpPQqQqQPpPpPQqQqQPpPpPAaWa换算系数换算系数2022-1-30负荷计算与无功功率补偿40第四节第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算工厂的计算负荷及年耗电量的计算 dKedPKP30eP一、工厂的计算负荷的确定一、工厂的计算负荷的确定 1 1. .按需要系数法确定工厂计算负荷按需要系数法确定工厂计算负荷: :全厂

28、的需要系数全厂的需要系数, ,附录附录2 2可查。可查。: :全厂用电设备的总容量。全厂用电设备的总容量。tan3030PQcos3030PSNUSI330302022-1-30负荷计算与无功功率补偿412 2、按年产量估算法确定工厂的计算负荷按年产量估算法确定工厂的计算负荷AaWamaxTmax30TWPaA：年产量年产量a：单位产量所消耗的电能，实测出，可查相关手册单位产量所消耗的电能，实测出，可查相关手册一班制生产一班制生产二班制生产二班制生产三班制生产三班制生产hT30001800maxhT48003500maxhT70005000max3 3、逐级法确定工厂的计算负荷逐级法确定工厂的

29、计算负荷P30(1)高压配电所高压配电所P30(2)WL1 PWL1T PT车间变电所车间变电所P30(3)P30(4)WL2 PWL2P30(5)M1M2M3用电设备组用电设备组二、供电系统的功率损耗二、供电系统的功率损耗 （一）电力线路的功率损耗（一）电力线路的功率损耗 有功损耗（有功损耗（kWkW） 无功损耗（无功损耗（kvarkvar）R R0 0: :单位长度电阻，可查附录表单位长度电阻，可查附录表6 6，导线温度一，导线温度一定，截面一定，定，截面一定，R R0 0为一定值。为一定值。X X0 0: :单位长度电抗，可查附录表单位长度电抗，可查附录表6 6 ，X X0 0除了与导除

30、了与导线的截面有关，还与线距有关。线的截面有关，还与线距有关。XWL=X0l RWL=R0l （二（二）电力变压器的功率损耗电力变压器的功率损耗 有功损耗有功损耗无功损耗无功损耗电力变压器电力变压器的功率损耗的功率损耗 磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗铁耗铁耗 PFe铜耗铜耗 Qcu：变压器负载电流在一、二次变压器负载电流在一、二次 绕组电阻上产生的损耗绕组电阻上产生的损耗产生励磁电流的损耗产生励磁电流的损耗 Q Q0 0一、二次绕组电抗上产生的损耗一、二次绕组电抗上产生的损耗 Q QN N2022-1-30负荷计算与无功功率补偿45302002300023003020230006.0100%

31、100%100%100%015.0SUISSSUISSSQQQSPPSSPPPPPNNNNNTkNkCuFeT（二（二）电力变压器的功率损耗电力变压器的功率损耗 有功损耗有功损耗: :无功损耗无功损耗: :S S3030: :变压器二次侧的视在计算负荷变压器二次侧的视在计算负荷 : :变压器的负荷率变压器的负荷率记住记住记住记住2022-1-30负荷计算与无功功率补偿46三、工厂的功率因数、三、工厂的功率因数、 无功功率补偿及补偿后的工厂计算负荷无功功率补偿及补偿后的工厂计算负荷 cos3PPSUI pav22pqcosWWW 3030cosSP（二）无功（二）无功功率对供电系统的影响功率对供

32、电系统的影响1 1）增加供电系统的设备容量和投资）增加供电系统的设备容量和投资2 2）增大线路和变压器的功率损耗）增大线路和变压器的功率损耗3 3）线路和变压器电压损失增大，电压质量下降）线路和变压器电压损失增大，电压质量下降2022-1-30负荷计算与无功功率补偿48（三）无功补偿容量的确定（三）无功补偿容量的确定 coscosccqQn 补偿容量为补偿容量为: : Q.C=Q30Q30P30(tan-tan) = qcP30qc= tan-tan 称为无功补偿率称为无功补偿率, ,查附录表查附录表3 3补偿装置中并联电容的个数为补偿装置中并联电容的个数为: :1.1.提高功率因数的途径提高

33、功率因数的途径1 1）提高自然功率因数）提高自然功率因数2 2）功率因数人工补偿）功率因数人工补偿2.2.补偿容量的确定补偿容量的确定补偿前功率因数为：补偿前功率因数为：补偿后功率因数为：补偿后功率因数为：Qccos2022-1-30负荷计算与无功功率补偿49（四）补偿后的计算负荷（四）补偿后的计算负荷P30P30不变不变CQQQ303023023030)(CQQPSNUSI330302022-1-30负荷计算与无功功率补偿50（四）无功补偿装置的装设位置（四）无功补偿装置的装设位置 M1C分散就地补偿2C3C610kV0.38kV高压集中补偿高压集中补偿的补偿区低压集中补偿的补偿区分散就地补

34、偿的补偿区未补偿区未补偿区未补偿区低压集中补偿 例例2 25 5 某用户某用户10kV变电所低压计算负荷为变电所低压计算负荷为800kWj580kvar。若欲使低压侧功率因数达到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，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容联电容器无功补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。量。解：（解：（1 1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数）求补偿前的视在计算负荷及功率因数 （2 2）确定无功补偿容量）确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)238.4kvar

35、（3 3）选择电容器组数及每组容量）选择电容器组数及每组容量初选初选BKMJ0.4-20-3BKMJ0.4-20-3型电容器，每组容量型电容器，每组容量q qC C=20kvar=20kvar。取取1212组组补偿后的视在计算负荷补偿后的视在计算负荷 减少减少118.8118.8kVAkVA。2022-1-30负荷计算与无功功率补偿53例例2-6 2-6 某工厂拟建一降压变电所某工厂拟建一降压变电所, ,装一台主变压器装一台主变压器. .已知变电所低压侧有功计算负已知变电所低压侧有功计算负荷为荷为650KW,650KW,无功计算负荷为无功计算负荷为800kvar.800kvar.为使工厂为使工

36、厂( (变电所高压侧变电所高压侧) )功率因数不低于功率因数不低于0.9,0.9,如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿, ,需装设多少补偿容量需装设多少补偿容量? ?补偿前后工厂变补偿前后工厂变电所所选主变压器容量如何变化电所所选主变压器容量如何变化? ?AkVS103180065022)2(30)2(30SSTN63. 01031650cos)2(变压器的选择条件为变压器的选择条件为，参看附录表参看附录表5 5，选择主变压器，选择主变压器的额定容量为的额定容量为1250kVA1250kVA变压器低压侧的功率因数为变压器低压侧的功率因数为（2 2）无功补

37、偿容量）无功补偿容量 根据题目要求，使变压器高压侧的功率因数不低于根据题目要求，使变压器高压侧的功率因数不低于0.9,0.9,如在低如在低压侧补偿，低压侧补偿后的功率因数应略高于压侧补偿，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9,0.9,取取92. 0cos低压侧装设的并联电容容量为低压侧装设的并联电容容量为var525var)92. 0arccostan63. 0arccos(tan650kkQC取取Q QC C=530kvar=530kvar2022-1-30负荷计算与无功功率补偿54 （3）补偿后的变压器容量和功率因数）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补偿后变电

38、所低压侧的视在计算负荷为AkVAkVS704)530800(65022)30(kWkWkWP6616 .10650)30(var312var2 .42var)530800()30(kkkQ)2(30SSTN变压器的选择条件为变压器的选择条件为，参看附录表参看附录表5，选择主变压器，选择主变压器的额定容量为的额定容量为800kVA,比补偿前容量减少了比补偿前容量减少了450kVA。变压器的功率损耗为变压器的功率损耗为 PT0.015S30 =0.015704kVA=10.6kW QT0.06S30 =0.06704kVA=42.2kvar变电所高压侧的计算负荷为变电所高压侧的计算负荷为AkVAk

39、VS73131266122)1(30补偿后工厂的功率因数为补偿后工厂的功率因数为904. 0731661cos)1(30)1(30SP满足题目要求。满足题目要求。年有功电能消耗量年有功电能消耗量(kWh) Wp.a=P30Ta :年平均有功负荷系数年平均有功负荷系数 取取0.70.75 Ta :为年实际工作小时，取值为为年实际工作小时，取值为： 一班制一班制 Ta=2000h 二班制二班制 Ta=4000h 三班制三班制 Ta=6000h 年无功电能消耗量年无功电能消耗量(kvarh) Wq.a=Q30Ta :年平均无功负荷系数年平均无功负荷系数 取取0.760.82 2022-1-30负荷计

40、算与无功功率补偿56第五节第五节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 max.111stniNpkIIKImax)(NstIImax.stI 尖峰电流尖峰电流: :是指只持续是指只持续12s的短时最大负荷电流。的短时最大负荷电流。 单单台用电设备（如电动机）的尖峰电流的计算公式台用电设备（如电动机）的尖峰电流的计算公式: : 多多台用电设备尖峰电流的计算公式台用电设备尖峰电流的计算公式: :IpkIstkstIN 或或max30)(NstpkIIII和和:分别为启动电流与额定电流之差为最大的分别为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的最大值。那台设备的启动电流及

41、其启动电流与额定电流之差的最大值。K K 为同时系数为同时系数, ,取取0.7-10.7-1I30:为全部设备投入运行时的计算电流。为全部设备投入运行时的计算电流。 本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。 本章首先简介了负荷计算的有关基本知识本章首先简介了负荷计算的有关基本知识; ;然后着重讲述了用电设备组然后着重讲述了用电设备组计算负荷的确定方法，介绍线路尖峰电流的计算计算负荷的确定方法，介绍线路尖峰电流的计算; ;接着讲述了供电系统无功接着讲述了供电系统无功补偿、总计算负荷的确定及电能节约。补偿、总计算负荷的确定及电能节约。 本章重点：本章

42、重点：三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。算负荷确定方法。 本章难点：本章难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。 教学基本要求：了解单相用电设备组计算负荷的确定方法、电能节约的教学基本要求：了解单相用电设备组计算负荷的确定方法、电能节约的技术措施；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；技术措施；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；掌

43、握三相用电设备掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。 2-1 提示：参见教材提示：参见教材P18。 2-2 提示：参见教材提示：参见教材P19。 2-3 提示：参见教材提示：参见教材P18和和P21 P22。 2-4 提示：参见教材提示：参见教材P26。 2-5 提示：参见教材提示：参见教材P28和和P18 。 2-6 提示：参见教材提示：参见教材P31。 2-7 提示：参见教材

44、提示：参见教材P39。 2-8 提示：第一步求各组用电设备的计算负荷，对行车，要求设备容量提示：第一步求各组用电设备的计算负荷，对行车，要求设备容量统一换算到统一换算到 ，对点焊机，要求设备容量统一换算到对点焊机，要求设备容量统一换算到 ；第二步计算总计算负荷（可取第二步计算总计算负荷（可取Kp0. 95， Kq0. 97 ）。100%25% 2-9 提提示：示：采采用用利利用用系系数数法法（步步骤骤参参见见例例2-3）分分别别计计算算两两组组用用电电设设备备的的计计算算负负荷，荷，然然后后进进行行比比较，较，从从而而说说明明设设备备容容量量组组成成不不同同对对最最大大负负荷荷的的影影响。响。

45、 2-10 提提示：示：先先将将各各相相所所接接的的单单相相设设备备容容量量大大致致相相同同（不不能能只只接接在在一一相相上）上），然然后后将将其其等等效效成成1台台三三相相设设备备进进行行负负荷荷计计算。算。 2-11 提提示：示：计计算算单单元元和和整整栋栋楼楼的的计计算算负负荷荷时，时，都都将将其其当当成成一一组组用用电电设设备，备，然然后后按按附附录录表表3选选取取Kd值，值， 。 2-12 提提示：示：（1）确确定定补补偿偿容容量量时，时，采采用用低低压压侧侧计计算算负负荷荷代代入入公公式式计计算，算，取取 。（2）确确定定高高压压侧侧计计算算负负荷荷时，时，变变压压器器损损耗耗可可

46、按按经经验验公公式式估估算。算。 2-13 提示：根据教材提示：根据教材P39图图2-9查出查出值，代入公式计算即可。值，代入公式计算即可。 一、填空题一、填空题 1计算电流是指线路中持续时间计算电流是指线路中持续时间 的最大负荷电流，而尖峰电的最大负荷电流，而尖峰电流是指线路中持续时间流是指线路中持续时间 的最大负荷电流。按发热条件选择供电系统的最大负荷电流。按发热条件选择供电系统各元件应采用各元件应采用 ，而整定过电流保护动作电流则采用，而整定过电流保护动作电流则采用 。 2并联电容器的补偿方式分为三种并联电容器的补偿方式分为三种: 、 、和、和 。 3计算负荷是根据已知用电设备组计算负荷

47、是根据已知用电设备组 确定的，预期不变确定的，预期不变的的 假想负荷。用来作为按假想负荷。用来作为按 条件选择供电系统元件的依据。条件选择供电系统元件的依据。 二、计算题二、计算题 1某用户某用户10/0.38kV变电所供电给变电所供电给5个回路：个回路：1回路回路PN=230kW，Kd=0.2，cos0.6；2回路回路PN=800kW，Kd=0.4，cos0.7；3回路回路PN=720kW，Kd=0.5，cos0.8；4回路回路PN=540kW，Kd=0.5，cos0.7；5回路计算负荷回路计算负荷150kW+j120kvar。 （1）试求低压母线总计算负荷）试求低压母线总计算负荷P30、Q

48、30、S30、I30（K0.9）；）； （2）为使功率因数不小于）为使功率因数不小于0.9，则需在低压侧进行补偿的无功容量是多，则需在低压侧进行补偿的无功容量是多少？少？ 2某用户某用户10/0.38kV变电所设有一台变压器，已知低压侧计算负荷为变电所设有一台变压器，已知低压侧计算负荷为650kW+j800kvar。按规定，高压侧功率因数不得低于。按规定，高压侧功率因数不得低于0.9。 （1）求补偿前高压侧总计算负荷）求补偿前高压侧总计算负荷P30、Q30、S30、I30、cos？ （2）求在低压侧装设的无功补偿容量）求在低压侧装设的无功补偿容量Q30有多大？有多大？ （3）所选变压器容量）所

49、选变压器容量SN有何变化？有何变化？ 3某车间某车间380V线路上接有如下设备：冷加工机床电动机线路上接有如下设备：冷加工机床电动机7.5kW3台、台、4kW8台、台、3kW17台、台、1.5kW10台（台（Kd0.2、cos0.5）；吊车电）；吊车电动机动机18kW1台，台，15（Kd0.7、cos0.7）；通风机组）；通风机组1.5kW2台台（Kd0.8、cos0.8）；试）；试 （1）求线路上的计算负荷）求线路上的计算负荷P30、Q30、S30、I30（取（取K=0.93）。）。 （2）若将线路上功率因数提高到）若将线路上功率因数提高到0.9，则应安装的无功补偿容量有多，则应安装的无功补偿容量有多大？大？ 4某工厂某工厂10kV高压配电所供电给高压配电所供电给4个个10/0.4kV车间变电所。已知车间变电所。已知车间车间1设备容量设备容量PN1500kW、Kd0.6、cos0.8；车间；车间2设备容量设备容量PN900kW、Kd0.7、cos0.75；车间；车间3设备容量设备容量PN700kW、Kd0.5、cos0.9；车间；车间4设备容量设备容量PN500kW、Kd0.6、cos0.8