第2章new 用户供电系统 第1节

1、EXIT内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。能质量控制。EXIT第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算第二节第二节 供电电压与电源的选择供电电压与电源的选择第三节第三节 用户变电所用户变电所第四节第四节 变电所的电气主接线变电所的电气主接线第五节第五节 变电所的二次接线变电所的二次接线 第六节第六节 高低压配电网高低压配电

2、网第七节第七节 用户供电系统的电能损耗与节约用户供电系统的电能损耗与节约第八节第八节 供电系统的方案比较供电系统的方案比较EXIT第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 EXIT学习内容：学习内容：2. 为什么负荷计算？为什么负荷计算？3. 电力负荷的类型电力负荷的类型4. 负荷等级及供电要求负荷等级及供电要求EXIT电力负荷电力负荷又称电力负载，有又称电力负载，有两种含义两种含义：一是指耗用电能的用电：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说

3、轻等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。EXITn供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）供电系统电气设备选择（导线、开关、变压器等）n继电保护整定继电保护整定n选择仪表量程选择仪表量程n安排供电方案及系统运行方式安排供电方案及系统运行方式2. 为什么要进行负荷计算？为什么要进行负荷计算？n用电设备的安装容量是进行电力设计的基本资用电设备的安装容量是进行电力设计的基本资料，负荷估算

4、的准确度直接影响电力设计质量料，负荷估算的准确度直接影响电力设计质量n估计过低：电流过大、加快老化、降低寿命估计过低：电流过大、加快老化、降低寿命n估计过高：浪费有色金属、增加造价估计过高：浪费有色金属、增加造价EXIT按用途可分为：照明负荷和动力负荷按用途可分为：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按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）活负荷（民用电）电力负荷（设备）按工作制的分类电力负荷（设备）按工作制的分类n连续运行工作制连续运行工作制n短时运行工作制短时运行工作制n断续周期工作制断续周期工作制3. 电力负荷的类型电力负荷的类型EXIT生产加工机械的拖

5、动设备；生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电焊、电镀设备；电热设备；电热设备；照明设备。照明设备。 工厂常用用电设备类型工厂常用用电设备类型EXITp 生产机械的拖动设备生产机械的拖动设备 机床设备机床设备起重运输设备起重运输设备功能功能金属切削金属切削金属压力加工金属压力加工功能功能起吊搬运物料起吊搬运物料运输客货运输客货车床车床铣床铣床刨床刨床钻床钻床磨床磨床组合机床组合机床镗床镗床冲床冲床锯床锯床剪床剪床砂轮机砂轮机吊车吊车行车行车输送机输送机电梯电梯自动扶梯自动扶梯生产机械的生产机械的拖动设备拖动设备EXIT4 4 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制 连续运行工作制设备连续

6、运行工作制设备短时运行工作制设备短时运行工作制设备断续周期工作制断续周期工作制设备设备EXITEXITEXITEXITEXIT设备容量的确定设备容量的确定 1）长期工作制和短期工作制的用电设备）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銘牌长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即额定功率，即 Pe=PN 2）断续周期工作制的用电设备）断续周期工作制的用电设备 断续周期工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率断续周期工作制的设备容量是指某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。换算到统一的负荷持续率下的功率。设备安装容量设

7、备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率PE。但。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全和经是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。 EXIT100%ggxtFCtt（21）工作时间工作时间停歇时间停歇时间其中其中tg：运行时间；：运行时间；tx：停歇时间：停歇时间: tg+tx：工作周期（：工作周期（10min）EXIT100%gNgxttt（21）工作时间

8、工作时间停歇时间停歇时间EXIT断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量）断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量） ，是对应于某一标称负荷，是对应于某一标称负荷持续率持续率 的。如果实际运行的负荷持续率的。如果实际运行的负荷持续率 ，则实际容量，则实际容量Pe 应按同应按同一周期内等效发热条件进行换算。由于电流一周期内等效发热条件进行换算。由于电流I 通过电阻为通过电阻为R 的设备在时间的设备在时间t 内产生的热量为内产生的热量为 I2Rt，因此在设备产生相同热量的条件下，因此在设备产生相同热量的条件下， ；而；而在同一电压下，设备容量在同一电压下，设备容量 ；同一周期；同一周期T 的负荷持续率

9、的负荷持续率 。因。因此此 ，即设备容量与负荷持续率的平方根值成反比。由此可见如，即设备容量与负荷持续率的平方根值成反比。由此可见如果设备在果设备在 下的容量为下的容量为 ，则换算到实际，则换算到实际 下的容量下的容量Pe 为为NPNN1/ItPIt1/PNNPNeNPPEXIT 式中式中 与铭牌额定容量对应的负荷持续率与铭牌额定容量对应的负荷持续率( (计算中用小数计算中用小数) )； 其值为其值为100100的负荷持续率的负荷持续率( (计算中用计算中用1)1)； Cos Cos 铭牌规定的功率因数。铭牌规定的功率因数。%100NN 2)2)起重机起重机( (吊车电动机吊车电动机) )要求

10、统一换算到要求统一换算到 2525时的额定功率，即时的额定功率，即NNNNePPP2%25式中式中 其值为其值为2525的负荷持续率的负荷持续率( (用用0.250.25计算计算) )。 %253) 电炉变压器组电炉变压器组设备容量是指在额定功率下的有功功率，即设备容量是指在额定功率下的有功功率，即式中式中 电炉变压器的额定容量；电炉变压器的额定容量；Cos 电炉变压器的额定功率因数。电炉变压器的额定功率因数。 NNeSPcosNSN新版供配电技术中用电设备容量的确定新版供配电技术中用电设备容量的确定 1)电焊设备电焊设备 要求统一换算到要求统一换算到 100时的功率，即时的功率，即NNNNe

11、SPP%100EXIT2. 2. 负荷与负荷曲线负荷与负荷曲线 电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电源取用的电功率，包括有功功率、无功功率和视在功率。在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化的。电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。 图图2-1日负荷曲线与年负荷曲线日负荷曲线与年负荷曲线a)日有功负荷曲线日有功负荷曲线b)年有功负荷曲线年有功负荷曲线EXIT反映了用户用电的特点和规律反映了用户用电的特点和规律,是调度电力系统的电力和进行电是调度电力系统的电力和进行电力系统规划的依据。描述负荷变化趋势的数学手段：可用来预力系统规划的依据。描述负荷

12、变化趋势的数学手段：可用来预测负荷变化趋势测负荷变化趋势确定系统运行方式确定系统运行方式安排供电计划安排供电计划安排设备检修计划安排设备检修计划负荷曲线分类负荷曲线分类: :（1）按负荷性质分）按负荷性质分有功负荷曲线有功负荷曲线无功负荷曲线无功负荷曲线（2)按负荷变动的时间分按负荷变动的时间分日负荷曲线日负荷曲线(24h)年负荷曲线（年负荷曲线（8760h 负荷曲线用途负荷曲线用途: :EXIT日负荷曲线的绘制日负荷曲线的绘制 24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变化小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变化绘制的方法绘制的方法 （1）以某个监测点为参考点，在）以某个监测点为参

13、考点，在24h中各个时刻记录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。负荷曲线。 EXIT（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，隔（一般为半小时）将其读数记录下来， 求出求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些的平均功率，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。点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。EXITl日负荷曲线的绘制日负荷曲线的绘制 负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷负荷

14、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（功率变动时间，纵坐标表示负荷大小（功率kWkW、kvarkvar）。）。日有功负荷曲线日有功负荷曲线依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线梯形负荷曲线梯形负荷曲线EXIT 纵坐标表示最大功耗的百分比。用不同的时间间隔测量，时纵坐标表示最大功耗的百分比。用不同的时间间隔测量，时间间隔越短，功率最大值越大，变化越明显（见图间间隔越短，功率最大值越大，变化越明显（见图b b）。确）。确定时间间隔对计算负荷的有关系数非常重要。定时间间隔对计算负荷的有关系数非常重要。EXIT对于某一个用电设备组，以对于某一个用电设备组，以30min

15、为时间间隔，在最大负为时间间隔，在最大负荷工作班测定的负荷曲线称该用电设备组的典型负荷曲线，其荷工作班测定的负荷曲线称该用电设备组的典型负荷曲线，其最大值定义为最大值定义为P30EXIT3. 3. 平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷 （1）平均负荷Pav 平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力用户的年平均负荷Pav可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：gzaavTWP（2）最大负荷）最大负荷Pmax最大负荷是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出现最大负荷是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出现3次的最大负荷次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大

16、负荷，即工作班内的负荷曲线）中的最大负荷，即30min内消耗电能最大时的平均负荷，记作内消耗电能最大时的平均负荷，记作Pmax或或P30。（3）有效负荷Pe 有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为T）按下式计算所得的有效值：TdtPTP02e1EXITn平均负荷平均负荷P Pavav和年平均负荷和年平均负荷 平均负荷就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率tWPtav 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。 8760aavWPEXITn年负荷曲线又分为年负荷曲线又分为年运行负荷曲线年运行负荷曲线和和年持续负荷曲线年持续负荷曲线。n年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。

17、反映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。一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。n年持续负荷曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的年持续负荷曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。组成。4 年负荷曲线年负荷曲线EXIT年负荷曲线年负荷曲线年负荷持续时间曲线，年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时与对应的负荷持续时间（全年按间（全年按8760h计）计）的关系。的关系。年每日最大负荷曲线，年每日最大负荷曲

18、线，反映了全年当中不同反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘半小时平均负荷来绘制的。制的。EXIT图图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制a) 夏日负荷曲线夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线冬日负荷曲线 c) 年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线EXIT年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数TmaxmaxamaxPWT年最大负荷利用小时数Tmax是这样一个假想时间：电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。如图2-2所示,年最大负荷Pmax延

19、伸到Tmax的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能Wa，因此年最大负荷利用小时数为EXITEXIT （4）计算负荷）计算负荷Pc 电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和，这是因为：备额定功率之和，这是因为：1）并非所有设备都同时投入工作。）并非所有设备都同时投入工作。2）并非所有设备都能工作于额定状态。）并非所有设备都能工作于额定状态。3）并非所有设备的功率因数都相同。）并非所有设备的功率因数都相同。4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。）还应考虑用电设备的效率与配电

20、设备的功率损耗。 因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设备的等效负荷。因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设备的等效负荷。所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。生的温升相等。从等效的含义上讲，前述从等效的含义上讲，前述“半小时最大平均负荷半小时最大平均负荷”就是就是等效负荷。等效负荷。等效负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的依据。在等效负荷可以作

21、为供电系统设计和电气设备选择的依据。在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。EXIT5. 5. 负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数 （1）负荷系数 负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。负荷系数常分为有功负荷系数和无功负荷系数： maxmaxavQQPPav（2）利用系数 利用系数是针对用电设备组而言的。利用系数Kx定义为用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷Pav与该设备组的总安装容量PN之比，即NavxPPK EXIT（3）需要系数 需要系数也是针对用电设备组而言的。需要系数Kd

22、定义为用电设备组的最大负荷Pmax（或P30）与该设备组的总安装容量PN之比，即N30NmaxdPPPPK（4）形状系数 形状系数也是针对用电设备组或用户整体而言的。形状系数Kz定义为有效负荷Pe与平均负荷Pav之比，即avPPKez EXIT二、负荷的估算二、负荷的估算 1.单位产品耗电量法单位产品耗电量法 若已知某企业的产品和产量，查表可得该产品的单位产品耗电量和该类工厂的年最大负荷利用小时数Tmax，进而按下式求出企业年电能需要量Wa和计算负荷Pc。maxacaTWPnW2.负荷密度法负荷密度法已知建筑面积A(m2)，并查表得到同类建筑的负荷密度指标(W/m2)，则计算负荷Pc可按下式求

23、得：APcEXIT3.形状系数法形状系数法iiviviiivPQQPKPPtan.a.aav.N. x.aavavzeavzeQKQQPKPPcc1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量.2）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平均负荷：3）根据负荷的平稳程度，适当选择形状系数Kz的值（一般情况下可取Kz=1.15），按下式估计计算负荷：EXIT负荷计算负荷计算: :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。PC-负荷的有功计算负荷负荷的有功计算负荷 QC-负荷的无功计算负荷负荷的无功计算负荷SC-负荷的视在计算负荷负荷的视在计算负荷

24、 IC-负荷的计算电流负荷的计算电流三、负荷的计算三、负荷的计算 EXIT由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需(34)，为发热为发热时间常数。截面在时间常数。截面在16mm2 及以上的导体，其及以上的导体，其10min，因此载流，因此载流导体大约经导体大约经30min（半小时）后可达到稳定温升值（半小时）后可达到稳定温升值。由此可见，。由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（亦（亦即年最大负荷即年最大负荷Pmax）是基本相当的。）是基本相当的。为什么要使用为什么要使用P30EX

25、IT需要系数法需要系数法二项式系数法二项式系数法需要系数是按照车间以上的负荷需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。所的负荷计算。二项式系数法考虑了用电设备中二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的设备工作时对负几台功率较大的设备工作时对负荷影响的附加功率，一般适用于荷影响的附加功率，一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷低压配电支干线和配电箱的负荷计算。计算。负荷计负荷计算方法算方法n负荷计算统计方法负荷计算统计方法EXIT 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

26、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。 n 需要系数需要系数K Kd d 定义：定义：Kd=Pc/PN=负荷曲线的计算负荷负荷曲线的计算负荷用电设备组总额定容量用电设备组总额定容量需要系数的意义：根据不同的用电设备组或工矿企业应该的需要系数和测定的负荷曲线需要系数的意义：根据不同的用电设备组或工矿企业应该的需要系数和测定的负荷曲线来选择用电设备组总额定容量。来选择用电设备组总额定容量。EXITn（1）对）对12台用电设备宜取台用电设备宜取n (2) 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 有功计算负荷：有功计算负荷：

27、 无功计算负荷：无功计算负荷： 1dKedcPKPtanccPQ 1单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷EXIT视在计算负荷：视在计算负荷： 计算电流：计算电流： 22cccQPSNccUSI3EXIT考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。Ncc2c2ccccNc3tanUSIQPSPQPP考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M应按下式计算：MMNMcPP. EXIT表表 各用电设备组的需要系数各用电设备组的需要系数K Kd d及功率因数及功率因数 用电设备组名称 需要系数Kd 二项式系数 最大容量设备台数 功率因数ab小批量生产金属冷

28、加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床 0.30.35 40.26 0.5 5555 0.65 1.731.731.331.17 通风机、水泵、空压机 0.70.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75 非联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械50.7 0.40.6 0.20.2 55 0.750.75 0.880.88 锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车铸造车间吊车50.25 0.060.09 0.20.3 33

29、 0.50.5 1.731.73 costanEXIT自动装料电阻炉非自动装料电阻炉小型电阻炉、干燥箱0.750.80.650.750.7 0.30.3 22 0.950.951.0 0.330.330 高频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）电弧熔炉 0.60.350.87 1.332.680.57 点焊机、缝焊机对焊机0.350.35 31.02 自动弧焊变压器单头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器0.50.350.4 0.40.350.35 2.292.682.68 厂房、办公室、实验室照明变配电室、仓库照明生活照明室外照明0

30、.80.81 1.01.01.01.0 0000 EXIT例例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机的电动机30台，其总台，其总的设备容的设备容量为量为120kW。试求其计算负荷。试求其计算负荷。edPKP30kWkW241202 . 0tgPQ3030var52.4173. 124kkWcos/3030PSAkVkW485 . 0/24)3/(3030NUSIAkVAkV93.72)38. 03/(48解解 查附录表查附录表1中的中的“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，可得项，

31、可得 = 0.160.2(取取 0.2计算计算)， 0.5， 1.73。tgcosdKEXIT当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数kd.i及对应的功率因数cosi和功率因数正切值tani，则2c.2c.c. c. cc.N. d. cc.tanjjjiiijiiijQPSPQQPKPP对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以0.9的系数。 2用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷EXIT车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备

32、组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同期系数K，即2c2cc. cc. ccQPSQKQPKPjj3车间或全厂的计算负荷车间或全厂的计算负荷求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算cTcT)08. 005. 0()02. 001. 0(SQSPEXIT同时系数同时系数l0.930.97l0.900.95l直接相加l0.850.95l0.800.90l直接相加l低压母线l0.900.97l0.850.95l车间干线l应用范围pKqK 例例2-2一机修车间的

33、一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机20台台共共50kW；另接通风机；另接通风机2台共台共3kW；电阻炉；电阻炉1台台2kW。试求计算负荷。试求计算负荷(设有功同时系数为设有功同时系数为0.95，无功同时系数为，无功同时系数为0.97)。EXIT 解解 冷加工电动机查附录表冷加工电动机查附录表1，取，取 通风机查附录表通风机查附录表1，取，取 0.2,cos0.5,tan1.73dK30(1)0.2 5010PkWkW30(1)101.7317.3 varQkWk0.8,cos0.8,tan0.75dK30(2)0.8 32.4PkWkW30(2)2

34、.40.751.8 varQkWkEXIT电阻炉电阻炉查附录表查附录表1，取，取 0.7,cos1,tan0dK30(3)0Q30(3)0.7 21.4PkWkW 因此总的计算负荷为因此总的计算负荷为 0.95,0.97pqKK300.95 (102.4 1.4)13.1PkWkW300.97 (17.3 1.8) var18.5 varQkk223013.118.522.7SkVAkVA3022.734.530.38kVAIAkVEXIT在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格在实际工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如下表所示。的形

35、式，如下表所示。 EXIT2 二项式法二项式法（了解）（了解）用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台最大用电设备引起的大于平均负荷的附加负荷。最大用电设备引起的大于平均负荷的附加负荷。单组用电设备组的计算负荷单组用电设备组的计算负荷 式中式中 b、c二项式系数；二项式系数；B 用电设备组的平均功率，其中用电设备组的平均功率，其中 是该用电设备组的设备总容是该用电设备组的设备总容量；量；C 为每组用电设备组中为每组用电设备组中x台容量较大的设备投入运行时增加的附加负台容量较大的设备投入运行时增加的附加负

36、荷，其中是荷，其中是x台容量最大设备的总容量台容量最大设备的总容量(b、c、x的值可查附录表的值可查附录表1)。xecPbPP30ePxPePEXIT4单相用电设备计算负荷的确定单相用电设备计算负荷的确定 当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的15时，不论单相时，不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算；设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算；若单相用电设备的总若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的容量大于三相用电设备总容量的15时，则需将其换算成三相等效负时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算荷后，再参与负荷计算。 由

37、于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的设备和导线由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的设备和导线（包括电缆），使线路上的设备和导线在通过计算电流时不致过热（包括电缆），使线路上的设备和导线在通过计算电流时不致过热或烧毁，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接或烧毁，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是接于线电压，于相电压还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。，以满足安全运行的要求。EXIT单相用电设备换算

38、为三相等效设备容量的方法如下：单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法如下： 1）单相设备）单相设备接于相电压时接于相电压时，将三相线路中单相用电设备容量最，将三相线路中单相用电设备容量最大的一相乘以大的一相乘以3作为三相等效设备容量。作为三相等效设备容量。 2）单相设备）单相设备接于线电压时接于线电压时，首先应将接于线电压的单相设备容，首先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，然后再分相计算各相的设备容量，量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的取最大负荷相的设备容量的3倍来作为等效的三相负荷容量。接于线倍来作为等效的三相负荷容量

39、。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时，换算公式如电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量时，换算公式如下：下：BCCBCCACCACBCCBCCACCACABBABBCBBCBABBABBCBBCBCAACAABABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPAEXIT某机修车间，拥有冷加工机床某机修车间，拥有冷加工机床52台，共台，共200kW；行车；行车1台，共台，共5.1kW( =15%)；通风机通风机4台，共台，共5kW；点焊机；点焊机3台，共台，共10.5kW( =65%)。车间采用。车间采用220/380V三相三相四线制

40、（四线制（TN-C系统）配电。试确定该车间的计算负荷系统）配电。试确定该车间的计算负荷 (Pc,Qc,Sc,Ic).取有功同时取有功同时系数为系数为0.9，无功同时系数为，无功同时系数为0.95.习习题题EXITEXIT某机修车间，拥有冷加工机床某机修车间，拥有冷加工机床52台，共台，共200kW；行车；行车1台，共台，共5.1kW( =15%)；通风机通风机4台，共台，共5kW；点焊机；点焊机3台，共台，共10.5kW( =65%)。车间采用。车间采用220/380V三相三相四线制（四线制（TN-C系统）配电。试确定该车间的计算负荷系统）配电。试确定该车间的计算负荷 (Pc,Qc,Sc,Ic

41、).取有功同时取有功同时系数为系数为0.9，无功同时系数为，无功同时系数为0.95.习习题题EXIT功率因数表示用电设备有功功率功率因数表示用电设备有功功率P占视在功率占视在功率S的比率的比率。其中隐含着无功功率其中隐含着无功功率Q占视在功率的比率。占视在功率的比率。有功功率有功功率P是电能转换为动能，光能的那部分。是电能转换为动能，光能的那部分。无功功率无功功率Q理论上是电抗元件上储备部分，并没有消耗。理论上是电抗元件上储备部分，并没有消耗。在一定的有功功率在一定的有功功率P，伴随着无功功率，伴随着无功功率Q的提高，则该用电设备的的提高，则该用电设备的正常运行要求电网提供的视在功率正常运行要

42、求电网提供的视在功率S就增加，电网负担增加，电网就增加，电网负担增加，电网为用户服务的数量减少。为用户服务的数量减少。另外，无功功率另外，无功功率Q在交替能量转换过程中，电流在导线上的热阻现在交替能量转换过程中，电流在导线上的热阻现象又额外产生热损。象又额外产生热损。什么是功率因数什么是功率因数SPcos2222)(cosLRRZiRi四、功率因数及其提高四、功率因数及其提高 EXIT 无功功率无功功率(p)是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，功率。无功功率比较

43、抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备在电气设备(电路系统电路系统)中建立和维护磁场的功率。它不表现对外做功，由电中建立和维护磁场的功率。它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁能转化为电能，周而复始，并无能量损耗。特别指出能转化为磁能，又由磁能转化为电能，周而复始，并无能量损耗。特别指出的是的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。能量，作用却十分重要。 电机电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了旋转的运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护

44、的，有了旋转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。变压器变压器也需要无功功率，才也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压。能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压。凡是有电磁线圈的电气设备凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。因此

45、供电系统动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。设备将无法运行。 无功功率的作用无功功率的作用船与水船与水EXIT系统总的无功电源包括发电机的无功功率和各种系统总的无功电源包括发电机的无功功率和各种无功补偿设备的无功功率，无功电源与电压的关无功补偿设备的无功功率，无功电源与电压的关系曲线如上图所示，系曲线如上图所示，1，3是系统（无功电源）的是系统（无功电源）的无功电压曲线，无功电压曲线，2，4是负荷的无功电压曲线。是负荷

46、的无功电压曲线。 如果此时系统的无功功率是平衡的，那么曲线如果此时系统的无功功率是平衡的，那么曲线1与曲线与曲线2的交点的交点a，即为额定电，即为额定电压下的无功平衡点，对应的电压就是额定电压压下的无功平衡点，对应的电压就是额定电压Ue。当负荷无功增加时，负荷的。当负荷无功增加时，负荷的无功无功电压特性如曲线电压特性如曲线4，如果此时系统的无功没有相应的增加，电源的电，如果此时系统的无功没有相应的增加，电源的电压压无功特性曲线仍为曲线无功特性曲线仍为曲线1，这时曲线，这时曲线1与曲线与曲线4的交点的交点c就代表了新的无功就代表了新的无功平衡点，并由此决定了负荷电压为平衡点，并由此决定了负荷电压

47、为Ua，显然，显然 UaUe，这说明负荷无功增加后，这说明负荷无功增加后，系统的无功总电源已不能满足在额定电压系统的无功总电源已不能满足在额定电压Ue下无功平衡的需要，因此，只好降下无功平衡的需要，因此，只好降低电压运行，以取得在较低电压低电压运行，以取得在较低电压Ua下的无功功率平衡。下的无功功率平衡。如果此时系统内发电如果此时系统内发电机又无充足的无功备用，我们只有通过投入无功补偿电容器，使系统的无功机又无充足的无功备用，我们只有通过投入无功补偿电容器，使系统的无功电压特性曲线上移到接近曲线电压特性曲线上移到接近曲线3，从而使曲线，从而使曲线3与曲线与曲线4的交点的交点b所确定的电压所确定

48、的电压接近额定电压接近额定电压Ue。无功功率与电压水平无功功率与电压水平EXIT2提高功率因数的意义提高功率因数的意义工厂供电系统中大多数用电设备均属于感性负荷，这些用工厂供电系统中大多数用电设备均属于感性负荷，这些用电设备运行时除了从供电系统取用有功功率电设备运行时除了从供电系统取用有功功率P外，还取用相外，还取用相当的无功功率当的无功功率Q。 cos=1，负荷只吸收有功功率，负荷只吸收有功功率P，电能没有损耗；，电能没有损耗；cos=0.9低压供电用户：低压供电用户： cos=0.85.EXIT1工厂的功率因数分类和计算 最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数指配电系统运行在年最大负荷时指配

49、电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数（计算负荷）的功率因数 3030cosSP P30工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。 总功率因数总功率因数指用电设备或工厂设置了人工指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数补偿后的功率因数 自然功率因数自然功率因数没有安装人工补偿装置时没有安装人工补偿装置时的功率因数的功率因数 瞬时功率因数瞬时功率因数指运行中的工厂供用电系指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值统在某一时刻的功率因数值 UIP3cosP 功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；I 电流表测出的线电流读数。 瞬时功率因数用来了解和分析瞬时功率因数

50、用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。的变化情况，以便采取适当的补偿措施。平均功率因数平均功率因数指某一规定时间段内指某一规定时间段内功率因数的平均值功率因数的平均值 22cosqPPWWWWP有功电度表读数；Wq无功电度表读数。 我国电业部门每月向工业用户收取电费我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。的高低来调整。EXIT2功率因数的提高 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户

51、，功率因数应达到功率因数应达到0.90.9以上，其他用户功率因数应在以上，其他用户功率因数应在0.850.85以上。以上。 人工补偿无功功率人工补偿无功功率提高自然功率因数提高自然功率因数提高功率因数提高功率因数无功功率补偿无功功率补偿 如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求时，则需考虑人工无功功率补偿。尚达不到规定的功率因数要求时，则需考虑人工无功功率补偿。功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系如下图所示。功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系如下图所示。选择合

52、适电机选择合适电机 减少电机空载，减少电机空载， 保证电机检修保证电机检修EXITl静电电容器的补偿方法和安装位置l个别补偿:l以末端补偿为主.可以最大限度减少无功功率.有利于减少能量损耗,减少导线截面,减少有色金属材料. 缺点:电容器利用率低,受环境影响大,不便于管理. 对个别电动机的补偿,一般以空载补偿到功率因数到1为准.满载运行时,则功率因数1.EXITl分组补偿:l把用电设备组成若干组,每一组安排一个电容器作功率因数补偿.l优点:电容器利用率高,所需的电容器总容量也会少一些.EXITl集中补偿:l把电容器设置在车间变电所变压器的低压侧或高压侧.EXIT 无功功率补偿原理图3无功补偿后的

53、总计算负荷确定 供配电系统在装设了无功补偿装置后在确定补偿装置装设地点的总计算负荷时，应先扣除无功补偿的容量，即补偿后的总的无功计算负荷为：EXIT由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少用户的电费开支。降低了变电所的初投资，而且可减少用户的电费开支。对于低压配电网的无功补偿，通常采用负荷侧集中补偿方式，即在低压系统对于低压配电网的无功补偿，

54、通常采用负荷侧集中补偿方式，即在低压系统( (如变压器的低压侧如变压器的低压侧) )利用自动功率因数调整装置，随着负荷的变化，自动地利用自动功率因数调整装置，随着负荷的变化，自动地投入或切除电容器的部分或全部容量。投入或切除电容器的部分或全部容量。 补偿后的总的视在计算负荷应为：。补偿后的总的视在计算负荷应为：。 CQQQ303023023030)(CQQPSEXIT五、供电系统负荷计算示例五、供电系统负荷计算示例 某用户供电系统结构和负荷数据如图2-4所示，按照需要系数法，各级负荷计算如下。例例图2-4 负荷计算示例图EXIT解解kvar19kvar75. 025tankW25kW2985.

55、 01 . c1 . cNd1 . cPQPKP(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=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是kvar49kvar02. 148tankW48kW806 . 02 . c2 . cNd2 . cPQPKP（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=28kW，查表得Kd=0.25和tan =1.33；于是kvar23kvar33. 1773. 18tankW15kW2825. 05016. 0c3 . cNd3 .

56、cPQPKP1. 用电设备组的负荷计算EXIT（4）点焊机点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是kvar42kvar33. 132tankW32kW9035. 04 . c4 . cNd4 . cPQPKP取1变电所各组负荷的同期系数为：K =0.90，于是66. 0163108cosAkV163AkV120108kvar120kvar422349199 . 0kW108kW321548259 . 01LV. c1LV. c12221LV. c21LV. c1LV. c4 . c3c.2 . c1 . c1LV. c4 . c3 . c2 . c1 . c1LV. cSPQPSQQQQKQPPPPKP2. 1变电所低压侧计算负荷EXIT采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数为cos=0.93，则kvar90kvar40. 02