工厂电力负荷及其计算培训课件

第2章工厂电力负荷及其计算主要内容工厂电力负荷与负荷曲线三相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算尖峰电流及其计算重点、难点了解：•工厂电力负荷与负荷曲线相关概念理解：尖峰电流及其计算掌握：•三相用电设备组计算负荷的确定-----需要系数法•单相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算---逐级计算法重点：三相用电设备组计算负荷的确定工厂计算负荷与年耗电量的计算难点2.1工厂电力负荷与负荷曲线2.1.1负荷分级与可靠性要求

按GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定,根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：

一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；将在政治、经济上造成重大损失。双独立电源供电一级负荷中特别重要的负荷，还须增设应急电源。常用的应急电源有：1)独立于正常电源的发电机组；2)供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；3)蓄电池；4)干电池。二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成重大损失。两回路供电或专用电源供电（一根架空线或两条电缆）三级负荷：不重要的一般负荷。单电源电力负荷(电力负载):用电设备和用户耗用的功率和电流大小。(或耗用电能的用电设备和用户)。

2.1.2工厂常用的用电设备及工作制1.生产加工机械的拖动设备

2．电焊和电镀设备

3．电热设备4．照明设备

连续运行工作制：短时运行工作制：断续周期工作制：是指工作时间较长，连续运行的用电设备。>1~2h是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制。半小时以下。是指有规律性的时而工作、时而停歇，反复运行的用电设备的工作制。周期不超过10分，如：通风机、压缩机、各种电炉、机床、照明等如吊车用电动机、电焊用变压器等。如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降、刀架快速移动装置等）、水闸用电机等。用电设备的工作制可分为：周期性工作，运行时温度达不到允许温升，停止时降不到环境温度，但从长时看可达到允许温升为表征其断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率（FC）表示：式中——工作时间；——停歇时间；——整个周期时间，不应超过10min.生产加工机械的拖动设备是机械加工类工厂的主要用电设备，也是工厂电力负荷的主要组成部分，可分为机床设备和起重运输设备两种：

机床设备:工厂金属切削和金属压力加工的主要设备，这些设备的动力，一般都由异步电动机供给，根据工件加工需要，有的机床上可能有几台甚至十几台电动机，这些电动机一般都要求能长期连续工作，电动机的总功率可以从几百瓦到几十千瓦不等。

起重运输设备:是工厂中起吊和搬运物料、运输客货的重要工具

空压机、通风机、水泵等也是工厂常用的辅助设备，它们的动力都由异步电动机供给，工作方式属于长期连续工作方式，设备的容量可以从几千瓦到几十千瓦，单台设备的功率因数在0.8以上。电焊设备是车辆、锅炉、机床等制造厂的主要用电设备，在中小型机械类工厂中通常只作为辅助加工设备，负荷量不会太大。

电焊:包括1)利用电弧的高温进行焊接的电弧焊;2)利用电流通过金属连接处产生的电阻高温进行焊接的电阻焊（接触焊）;3)利用电流通过熔化焊剂产生的热能进行焊接的电渣焊等。

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，380V单台电焊机功率可达400kVA，三相电焊机功率最大的可达1000kVA以上。3.功率因数很低，电弧焊机的功率因数为0.3～0.35，电阻焊机的功率因数为0.4～0.85。4.一般电焊机的配置不稳定，经常移动。电镀设设备电镀的作用用是防防止腐腐蚀，，增加加美观观，提提高零零件的的耐磨磨性或或导电电性等等，如如镀铜铜、镀镀铬。。另外外，塑塑料、、陶瓷瓷等非非金属属零件件表面面，经经过适适当处处理形形成导导电层层后，，也可可以进进行电电镀。。电镀设设备的的工作作特点点是：：1.工工作作方式式是长期连连续工工作的的。2.供供电电采用用直流流电源源，需需要晶晶闸管管整流流设备备。3.容容量量较大大，功功率从从几十十千瓦瓦到几几百千千瓦，，功率率因数数较低低，为为0.4～～0.62。电热设设备按其加加热原原理和和工作作特点点可分分为：：电阻加加热炉电弧炉炉感应炉炉其他加加热设设备用于各各种零零件的的热处处理；；用于矿矿石熔熔炼、、金属属熔炼炼；用于熔熔炼和和金属属材料料热处处理；；包括红红外线线加热热设备备、微微波加加热设设备和和等离离子加加热设设备等等。中小型型机械械类工工厂的的电热热设备备一般般较简简单。。电热设设备的的工作作特点点是：：1.工工作作方式式为长期连连续工工作方方式。2.电电力力装置置一般般属二二级或或三级级负荷荷。3.功功率率因数数都较较高，，小型型的电电热设设备可可达到到1。。照明设设备电气照照明:是工厂厂供电电的重重要组组成部部分，，合理理的照照明设设计和和照明明设备备的选选用是是工作作场所所得到到良好好的照照明环环境的的保证证。常用的的照明明灯具具有：：白炽炽灯、、卤钨钨灯、、荧光光灯、、高压压汞灯灯、高高压钠钠灯、、钨卤卤化物物灯和和单灯灯混光光灯等等。照明设备的的工作特点点：1.工作作方式属长期连续工工作方式。2.除白白炽灯、卤卤钨灯的功功率因数为为1外，其其他类型的的灯具功率率因数均较较低。3.照明明负荷为单单相负荷，，单个照明明设备容量量较小。4.照明明负荷在工工厂总负荷荷中所占比比例通常在在10%左左右。工厂用电负负荷的分类类2.1.3负荷曲曲线的基本本概念负荷曲线电力负荷随随时间变化化的曲线。。反映用电电过程用电电高峰和低低谷。负荷曲线分分类：按负荷对象分，有工厂厂的、车间间的或某台台设备的负负荷曲线；；按负荷的功率率性质分，有有功功和无功负负荷曲线；；按负荷变动动的时间分，有年的的、月的、、日的和工工作班的负负荷曲线；；按绘制方式分，有依点点连成的负负荷曲线和和梯形负荷荷曲线，日负荷曲线线、月负荷曲曲线、年负负荷曲线负荷曲线是是电力负荷荷随时间变变化的图形形。一、日负荷曲线线：负荷在一昼昼夜间（0-24h）变化情情况。制作：（1）以某某个监测点点为参考点点，在24h中各个个时刻记录录有功功率率表的读数数，逐点绘绘制而成折折线形状，，称折线形负荷曲曲线。（2）通过过接在供电电线路上的的电度表，，每隔一定定的时间间间隔（一般般为半小时时）将其读读数记录下下来，求出出0.5h的平均功功率，再依依次将这些些点画在坐坐标上，把把这些点连连成阶梯状状的是阶梯形负荷荷曲线。图2-1日有功负荷荷曲线a)依点连成的的负荷曲线线b)依点绘成梯梯形的负荷荷曲线二、持续负负荷曲线年负荷曲线线两种:年运运行负荷曲曲线年持续负荷荷曲线。年运行负荷荷曲线：可根据全年年日负荷曲曲线间接制制成。年持续负荷荷曲线：其绘制，要要借助一年中中有代表性性的冬季日日负荷曲线线和夏季日日负荷曲线线。年持续负荷曲线绘制方法如如图2-2所示。图2-2是南南方某厂的的年负荷曲曲线，图中中P2在年年负荷曲线线上所占的的时间计算算为T2=200t2+165t2，。其中夏季季和冬季在在全年中占占的天数视视地理位置置和气温情情况核定。。北方：冬季季200天，夏季165天南方：夏季季200天，冬季165天图2-2年负荷持续续时间曲线线的绘制（a）夏季日负负荷曲线（（b）冬季日负负荷曲线（（c）年负荷持持续时间曲曲线是按全年每每日的最大大负荷（通通常取每日日的最大负负荷半小时时平均值））绘制的.三.年每每日最大负负荷曲线日期（日/月）Pmax1/131/12同行业、同同规模的企企业，负荷荷曲线相似似，可从已已建好的企企业了解其其最大负荷荷、用电量量等参数。。可以从中获获得一些对对设计和运运行有用的的资料。因因此负荷曲曲线对于从从事工厂供供电设计和和运行的人人员来说，，都是很必必要的。2.1.4与负荷荷曲线和负负荷计算有有关的物理理量1）年最大负荷荷(半小时最大大负荷P30)年负荷曲线线中最大负负荷。即全全年中负荷荷最大的工工作班内消消耗电能最最大的30分钟的平平均功率Pmax年最大负荷荷持续运行行Tmax所消耗的电电能，恰等等于全年实实际消耗电电能。Tmax称为年最大负荷利利用小时。。图2-4年最大负荷荷和年最大大负荷利用用小时Wa为年实际消消耗的电能能量。Tmax年最大负荷荷利用小时时是反映电电力负荷特特征的一个个重要参数数，与工厂厂的生产班班制有明显显的关系2）平均负荷电力负荷在在一定时间间t内平均均消耗的功功率。年平均负荷荷Pav,如图2-4所示，阴阴影部分表示全年年实际消耗耗的电能Wa，则：3）负荷系数年平均负荷荷与年最大大负荷的比比值。图2-4年年平均均负荷（2）负荷系数KL负荷系数是是指平均负负荷与最大大负荷的比比值，有功功负荷系数数KaL和无功负荷荷系数KrL，即有时也用用α表示有功功负荷系系数，用用β表示无功功负荷系系数。一一般工厂厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82注意：对对单个用用电设备备或用电电设备组组，有：：2.2计计算负荷荷的确定定要保证供供电系统统安全可可靠的工工作，实实际负荷荷电流通通过系统统各个元元件产生生的热量量引起的的温升应应不超过过导体和和电气设设备在规规定使用用期间内内长期工工作的允允许温升升。负荷计算算目的求计算负负荷的这这项工作作称为负负荷计算算。负荷计算算的内容容求计算负负荷-----选择择变压器器、开关关电器等等求尖峰电电流-----校验电电压波动动和选择择保护电电器求一、二二级负荷荷------确定备备用电源源或应急急电源求季节性性负荷-----确定定变压器器台数和和经济运运行方式式计算目的的:为了正确确的选择择线路的的导线截截面、变变压器的的容量、、开关电电器、互互感器等等设备的的额定参参数。继继电保护护装置整整定，运运行方式式的确定定。负荷计算算目的：主要是确定“计计算负荷荷”，常用方法法：1、单位产产品耗电电法2、利用系系数法3、二项式式系数法法：考虑虑了用电电设备中中几台功功率较大大的设备备工作时时对负荷荷影响的的附加功功率，计计算结果果往往偏偏大，一一般适用用于低压压配电支支干线和和配电箱箱的负荷荷计算。。4、需要系数数法------重点掌握握。需要系系数法比比较简便便，使用用广泛。。因该系系数是按按照车间间以上的的负荷情情况来确确定的，，故适用用于变配配电所的的负荷计计算。计算负荷荷根据发热热条件确确定导体体或设备备的假想想的负荷荷称为计计算负荷荷。（即即持续30分钟的负负荷，可可使导体体达到稳稳定温升升）“计算负负荷”通通常用P30、Q30、S30、I30分别表示示负荷的的有功计计算负荷荷、无功功计算负负荷、视视在计算算负荷和和计算电电流。单位位产产品品耗耗电电法法1））已知知单单位位产产品品耗耗电电a（（可可查查手手册册）），，又又知知道道工工厂厂年年产产量量A。。则则可可估估算算工工厂厂年年耗耗电电量量。。2））利用用系系数数法法利用用系系数数附加加系系数数例如如：：汽汽车车厂厂每每生生产产一一辆辆汽汽车车耗耗电电量量为为0.5kw，年年产产10万辆辆，，该该厂厂年年最最大大负负荷荷为为50000kw2.2.1需需要要系系数数法法一、、需需要要系系数数是计计算算负负荷荷与与设设备备总总的的额额定定负负荷荷比比值值。。为什什么么计计算算负负荷荷不不能能用用额额定定负负荷荷，，而而要要考考虑虑需需要要系系数数呢呢？？所有有设设备备，，工工作作方方式式不不同同，，设设备备发发热热不不同同，，所所有有设设备备不不一一定定同同时时工工作作，，不不都都满满负负荷荷，，设设备备有有损损耗耗----效效率率，，线线路路有有损损耗耗，，因因此此，，其其消消耗耗的的功功率率不不是是额额定定值值。。需要要系系数数需要要系系数数的的物物理理意意义义需要要系系数数考考虑虑了了以以下下的的主主要要因因素素：：式中中————同同时时使使用用系系数数，，为为在在最最大大负负荷荷工工作作班班工工作作着着的的用用电电设设备备容容量量与与接接于于线线路路中中全全部部用用电电设设备备容容量量之之比比；；———负负荷荷系系数数，，表表示示工工作作着着的的用用电电设设备备实实际际所所需需功功率率与与全全部部用用电电设设备备投投入入容容量量之之比比；；———线线路路效效率率；———用电电设设备备在在实实际际运运行行时时的的效效率率。考虑虑上上述述影影响响用用一一综综合合系系数数来来表表示示。。查查手手册册附附表表1二、、设设备备容容量量的的确确定定连续续运运行行工工作作制制短时时运运行行工工作作制制断续续周周期期工工作作制制在参参与与负负荷荷计计算算时时，，从从发发热热的的观观点点看看，，需需将将铭铭牌牌功功率率按按上上式式换换算算统统一一规规定定的的负负荷荷持持续续率率下下的的功功率率：：对于于起起重重机机换换算算到到=25%对于于电电焊焊机机换换算算到到=100%式中中————名名牌牌负负荷荷持持续续率率；；———换换算算前前铭铭牌牌额额定定功功率率，，单单位位为为KW。。2.2.2三相相计计算算负负荷荷的的确确定定单台台设设备备成组组多组组查附附表表1PQS的取取值值对车车间间干干线线取取对低低压压母母线线由用用电电设设备备组组计计算算负负荷荷直直接接相相加加来来计计算算由车车间间干干线线计计算算负负荷荷直直接接相相加加来来计计算算例题题某机机修修车车间间380V线线路路，，接接有有金金属属冷冷加加工工机机床床用用电电动动机机7.5KW1台台，，5KW电电动动机机2台台，，3.5KW电电动动机机7台台；；通通风风机机7.5KW2台台，，5KW电电动动机机7台台；；非非连连锁锁的的运运输输机机械械5KW电电动动机机2台台，，3.5KW电电动动机机4台台，，求求各各用用电电设设备备组组和和低低压压干干线线上上总总计计算算负负荷荷。。解(1)查表表可可得得冷加加工工机机床床Kd=0.16cos=0.5tg=1.73通风风机机Kd=0.75cos=0.8tg=0.75运输输机机械械Kd=0.6cos=0.75tg=0.88(2)计计算算负负荷荷冷加加工工机机床床通风风机机运输输机机械械(3)低低压压干干线线解:(1)冷加加工工机机床床：：查查附附录录表表1可得得Kd1=0.2，cosφφ1=0.5，tgφφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2××50=10kWQc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8××2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar例2-3一机修修车间间的380V线路上上，接接有金金属切切削机机床电电动机机20台共50kW，其中中较大大容量量电动动机有有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另另接通通风机机1.2kW2台；电电阻炉炉1台2kW。试求求计算算负荷荷（设设同时时系数数K∑p、K∑q均为0.9）。(3)电阻炉炉：因因只1台，故故其计计算负负荷等等于设设备容容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0(4)车间计计算负负荷：：由负荷荷曲线线平均负负荷大容量量电机机起动动产生生的冲冲击负负荷2.2.3二二项式式法(1)单组用用电设设备的的计算算负荷荷式中，，b、c为二项项式系系数；；Pe∑是该组组用电电设备备组的的设备备总容容量；；Px为x台最大大设备备的总总容量量;当用电电设备备组的的设备备总台台数n＜2x时，则则最大大容量量设备备台数数取x=n/2，且按按“四四舍五五入””法取取整，，当只只有一一台设设备时时，可可认为为Pc=Pe；tgφ为设备功率率因数角的的正切值。。(2)多组用电设设备的计算算负荷式中，（bPe∑）i为各用电设设备组的平平均功率Pe∑是各用电设设备组的设设备总容量量；cPx为每组用电电设备组中中x台容量较大大的设备的的附加负荷荷；（cPx）max为附加负荷最最大的一组组设备的附附加负荷；tgφmax为最大附加加负荷设备备组的功率率因数角的的正切值。。解:求出各组的的平均功率率bPe和附加负荷荷cPx（１）金属属切削机床床电动机组组查附录表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，x=5，则(bPe∑)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5××2+4××2+2.2×1)=10.08kW例2-3试用二项式式法来确定定一机修车间间的380V线路上，接有金属切切削机床电电动机20台共50kW，其中较大大容量电动动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算算负荷.（２）通风风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75，n=2＜2x，取x2=n/2=1，则(bPe∑)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25××1.2=0.3kW（３）电阻炉(bPe∑)3=2kW(cPx)3=0显然，三组组用电设备备中，第一一组的附加加负荷(cPx)1最大，故总总计算负荷荷为：Pc=∑（bPe∑）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW比较例2-2和例2-3的计算结果果可知，按按二项式法法计算的结结果比按需需要系数法法计算的结结果大得多多。可见二项式式法更适用用于容量差差别悬殊的的用电设备备的负荷计计算。Qc=∑（bPe∑tgφ）i+（cPx）tgφ1=(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar2.3单相设备计计算负荷的的确定企业也有单单相负荷，，如电焊机机、电热器器、电炉、、电灯等。。2.3.1单相设备计计算负荷的的确定方法法当单相设备备总容量小于三相总负荷荷15%时，，单相负荷荷就看成三三相负荷，，直接加；；当单相设备备总容量大于三相总负荷荷15%，，则应将单单相设备容容量换算成成三相容量量，再与三三相负荷相相加；2.3.2单相负荷换换算成三相相负荷有三种情况况1)单相设设备接相电电压2)单相设设备接线电电压只有一台单单相设备三相都有单单相设备当当当时时当时时3)单相设设备有接相相电压，有有接线电压压也可近似为为三倍最大大相负荷单相设备有有接相电压压，有接线线电压步骤：（1）线线—相折算算。（2）各相相相加。（3）最大大相乘以3。线—相折算算公式有功功率无无功功率率PABP’AP’BA相B相A相B相功率换算系系数相间负荷换换算为相负负荷的功率率换算系数数例题如图示220/380V线路路上，接有有220V单相电热热干燥箱4台，其中中2台10KW接于于A相，1台30KW接于B相，1台台20KW接于C相相，另有380V单单相对焊机机4台，其其中2台14KW（（e=60%）接于于AB相，，1台20KW（（e=60%）接于于BC相，，1台30KW（（e=60%）接于于CA相，，试求线路路的计算负负荷。图2-7例2-5的电路分析：有接相电压压，有接线线电压，因因此应先将将线折算为为相，各相相相加，最最大相乘3解1）电热热箱各相计计算负荷查附表1各相计算负负荷2）对焊机机的各相计计算负荷由于对焊机机是短时重重复工作制制，应将对对焊机的容容量换算到到100%负载持续续率。所以，查需要系数数查表2-3有功计算负负荷无功计算负负荷3）各相总总计算负荷荷最大相4）总的等等效三相负负荷2.4工工厂计算负负荷及年耗耗电量计算算2.4.1工厂供供电系统的的功率损耗耗2.4.1.1线线路损耗(补充)有功损耗RWL线路电阻无功损耗XWL线路阻抗2.4.1.2变变压器的的损耗(补充)有功损耗无无功功损耗变压器技术术参数见附附录表5,P370变压器功率率损耗近似似计算2.4.1.3工厂厂计算负荷荷的确定(一)按按需要系数数法确定工工厂计算负负荷将全厂用电电设备的总总容量Pe（不计备用用设备容量量）乘上一一个需要系系数Kd，即得全厂厂的有功计计算负荷，，即全厂的无功功计算负荷荷、视在计计算负荷和和计算电流流，可分别别按式(2-11)、式(2-12)和式(2-13)计算。(二)按按年产量估估算工厂计计算负荷将工厂年产产量A乘上单位产产品耗电量量，就可得到到工厂全年年耗电量在求得工厂厂的年耗电电量Wα后，除以工工厂的年最最大负荷利利用小时Tmax，就就可求出工工厂的有功功计算负荷荷其他计算负负荷Q30、S30和I30的计计算，与上上述需要系系数法相同同。(三)按逐级计算算法确定工工厂计算负负荷⑴P305应为为其所有出出线上的计计算负荷P306等之之和，再乘乘上同时系系数K。⑵P304要考考虑线路WL2的损损耗，因此此P304=P305+PWL2⑶P303由P304等几几条干线上上计算负荷荷之和乘以以一个同时时系数K而得。⑷P302还要要考虑虑变压压器的的损耗耗，因因此P302=P303+PT+PWL1。⑸P301由P302等几几条高高压配配电线线路上上计算算负荷荷之和和乘以以一个个同时时系数数K而得。。对中小小型工工厂来来说，，厂内内高低低压配配电线线路一一般不不长，，其功功率损损耗可可略去去不计计。2.4.2无无功功功率率补偿偿2.4.2.1功功率因因数2.4.2.2提提高高功率率因数数意义义可减小小功率率损耗耗可减小小电压压损耗耗可提高高电力力系统统的供供电能能力降低成成本《供电电营业业规则则》规规定：：COSφφ大于于等于于0.9奖奖，低低于此此值罚罚。PSQ2.4.2.3工工厂的的功率率因数数功率因因数是是供用用电系系统的的一项项重要要的技技术经经济指指标，，它反反映了了供用用电系系统中中无功功功率率消耗耗量在在系统统总容容量中中所占占的比比重，，反映映了供供用电电系统统的供供电能能力。。分类：：概念：：瞬时功功率因因数平均功功率因因数最大负负荷时时的功功率因因数自然功功率因因数总的功功率因因数工厂的的功率率因数数计算算1)瞬时功功率因因数运行中中的工工厂供供用电电系统统在某某一时时刻的的功率率因数数值2)平均功功率因因数某一一规规定定时时间间段段内功功率率因因数数的的平平均均值值3)最大大负负荷荷时时的的功功率率因因数数配配电电系系统统运运行行在年年最最大大负负荷荷时时的的功功率率因因数数我国国供供电电企企业业每每月月向向用用户户计计取取电电费费，，就就规规定定电费费要要按按月月平平均均功功率率因因数数的的高高低低进进行行调调整整。。如果果平平均均功功率率因因数数高高于于规规定定值值，，可可减减收收电电费费；；而而低低于于规规定定值值，，则则要要加加收收电电费费，，以以鼓鼓励励用用户户积积极极设设法法提提高高功功率率因因数数，，降降低低电电能能损损耗耗。。《供电电营营业业规规则则》规定定：：“用用户户在在当当地地供供电电企企业业规规定定的的电电网网高高峰峰负负荷荷时时的的功功率率因因数数应应达达到到下下列列规规定定：：100kVA及以以上上高高压压供供电电的的用用户户功功率率因因数数为为0.90以上上。。其其他他电电力力用用户户和和大大、、中中型型电电力力企企业业，，功功率率因因数数为为0.85以上上。。””并并规规定定，，凡凡功功率率因因数数未未达达到到上上述述规规定定的的，，应应增增添添无无功功补补偿偿装装置置，，通通常常采采用用并并联联电电容容器器进进行行补补偿偿。。这这里里所所指指功功率率因因数数，，即即为为最最大大负负荷荷时时功功率率因因数数。。无功功功功率率补补偿偿工厂厂中中的的用用电电设设备备多多为为感感性性负负载载，，在在运运行行过过程程中中，，除除了了消消耗耗有有功功功功率率外外，，还还需需要要大大量量的的无无功功功功率率在在电电源源至至负负荷荷之之间间交交换换，，导导致致功功率率因因数数降降低低，，给给工工厂厂供供配配电电系系统统造造成成不不利利影影响响。。4)自然然功功率率因因数数用电电设设备备或或工工厂厂在在没没有有安安装装人人工工补补偿偿装装置置时时的的功功率率因因数数5)总的的功功率率因因数数用电电设设备备或或工工厂厂设设置置了了人人工工补补偿偿后后的的功功率率因因数数2.4.2.4提高高功功率率因因数数的的方方法法1、、提提高高负负荷荷的的自自然然功功率率因因数数：：1））正正确确的的选选择择、、合合理理的的使使用用电电动动机机和和变变压压器器。。尽量选择择鼠笼型型电动机机。避免免：空载载、轻载载运行。。2）更换换设备为为节能设设备，对对大容量量，长时时工作的的设备采采用同步步电动机机，使其其工作在在过激状状态。2、人工工补偿提提高功率率因数当COSφ＜0.9时时，采用用人工补补偿法来来提高功功率因数数，广泛泛采用并并联电容容器进行行补偿。。2.4.2.5电容器的的选择电容器无无功容量量的计算算图图电容器（（柜）台台数的确确定需电容器器台数：：每相所需需电容器器台数：：取其相等等或稍大大的偶数数，因为为变电所所采用单单母线分分段式结结线。QC图2-9功率率因数提提高与无功功功率、视视在功率率变化的关关系(2-42)或(2-43)补偿容量量和补偿偿后计算算负荷的的计算补偿容量量的计算算补偿后计计算负荷荷的计算算总的无功功计算负负荷补偿后的的视在计计算负荷荷总的有功功计算负负荷P30不变变在变电所所低压侧侧装设了了无功补补偿装置置以后，，由于低低压侧总总的视在在负荷减减小，从从而可使使变电所所主变压压器容量量选得小小一些，，一是可可降低变电电所的初初投资，二是可减少工厂厂的电费费开支.因为我国国供电企企业对工工业用户户是实行行的“两部电电费制”：一是基本电费费:按所装设设的主变变压器容容量来计计费，规定每月月按kVA容量大小小交纳电电费，容量越越大，交交纳的电电费也越越多，容容量减小小了，交交纳的电电费就减减少了。。二是电能电费费，按每月实实际耗用用的电能能kW•h来计算电电费，并且要根据月月平均功功率因数数的高低低乘一个个调整系系数。凡月平均均功率因因数高于于规定值值的，可可减交一一定百分分率的电电费。由由此可见见，提高高工厂功功率因数数不仅对对整个电电力系统统大有好好处，而而且对工工厂本身身也是有有一定经经济实惠惠的并联电容容器的补补偿方式式单独就地地补偿方方式：优点：补补偿范围围大，补补偿效果果最好缺点：投投资大，，利用率率低。适适用经常常运转而而容量大大的感性性用电设设备。低压分组组补偿方方式：优点：补补偿范围围较大，，补偿效效果较好好适用：车车间变电电所。工工厂广泛泛采用。。高压集中补补偿方式：：优点：初期期投资少，，便于集中中管理，利利用率高。。缺点：补偿偿效果差适用对象：：6～10kV大大中型工厂厂采用补偿偿方式并联电容器器的型号并联电容器器的型号由由文字和数数字两部分分组成，型型号各部分分所表示的的意义如下下：□□□□□□─□─□□─□□□│││││││││││└└─R——内有熔丝丝；TH——湿热型│││││││││└└────W—户户外型；无无标记—户户内型││││││││└───────相数：1—单相；；3—三相相││││││└└────────标标称容量（（kvar）││││└└───────────额定定电压（kV）││└└──────固固体介质：：F—纸薄薄膜复合；；M—全聚聚丙烯薄膜膜；无标记记—全电容容纸│└─────────────────液体介质质：Y—矿矿物油；W—十二烷烷基苯；G—苯甲基基硅油；F—二芳基基乙烷；B—异丙基基联苯└──────────────────电电容器类别别：B—并并联电容器器例如：BW0.4-12-1型即为单单相户内型型十二烷基基苯浸渍的的并联电容容器，额定定电压为0.4kV、容量为为12kvar。电容器的联联接方式①三角形接接法：优点：1））经济2）断线仍仍有补偿，，只是减少少缺点：击穿穿时造成两两相短路，，易引起电电容器爆炸炸。②星形接法法：优点：击穿穿时，电流流较小，较较安全。缺点：经济济性差断线后没有有补偿10kv设设计规范：：高压电容容器宜接成成中点不接接地星形，，容量较小小时（450kvar）接三三角形低压电容器器接三角形形。电容器运行行维护变配电所停停电，应切切除电容器器，以免来来电时，母母线电压过过高；高压电容器器放电时间间不小于5min，，低压放电电不小于1min。。残压50V以下。。电容器放电电回路中不不得装设熔熔断器或开开关，以免免放电回路路断开，危危及人身安安全。检修时，切切除电容器器后应用短短接导线使使其放电；；1000V以上的电电容器应采采用电压互互感器放电电。例2-6有有一工厂厂修建10/0.4kV的车车间变电所所，已知车车间变电所所低压侧的的视在功率率Sc1为800kVA，无无功计算负负荷Qc1为540kvar，，现要求车车间变电所所高压侧功功率因数不不低于0.9，如果果在低压侧侧装设自动动补偿电容容器，问补补偿容量需需多少？补补偿后车间间总的视在在计算负荷荷（高压侧侧）降低了了多少？解（1）补偿前前低压侧的有有功计算负负荷低压侧的功功率因数cosφ1=590.25/800=0.74变压器的功功率损耗（（设选低损损耗变压器器）△PT=0.015Sc=0.015×800=12kW△QT=0.06Sc=0.06×800=48kvar变电所高压压侧总的计计算负荷为为Pc2=Pc1+△PT=590.25+12=602.25kWQc2=Qc1+△QT=540+48=588kvar变电所高压压侧的功率率因数为cosφ=602.25/841.7=0.716(2)确定补偿容容量现要求在高高压侧不低低于0.9，而补偿在在低压侧进进行，所以以我们考虑虑到变压器器损耗，可可设低压侧侧补偿后的的功率因数数为0.92，来计算需需补偿的容容量Qcc=Pc1（tgφ1–tgφ2）=590.25×（tgarccos0.74－tgarccos0.92）=285.03kvar查附录表2选BW0.4–14––1型电容器，，需要的个个数为n=285.03/14=21个实际补偿容容量为Qcc=21×14=294kvar(3)补偿后变电所低压压侧视在计计算负荷此时变压器器的功率损损耗变电所高压压侧总的计计算负荷△S=841.7–663.84=177.86kVA变电所高压压侧的功率率因数符合要求。。如果结果果小于0.9，则需重新新计算，同同时把一开开始的设定定值0.92取大一点，，到cosφ＇的值满足足要求为止止。通过上述计计算可得：：需补偿的的容量为294kvar，补偿后车车间变电所所高压侧功功率因数达达到0.904，高压侧的的总视在功功率减少了了177.86kVA。补偿前车车间变电所所变压器容容量应选1000kVA，补偿后选选800kVA即满足要求求。2.4.3工厂年电电能消耗量量计算年有功电能能消耗量年无功电能能消耗量举例某煤矿企业业主要设备备布置如图图所示，负负荷大小及及电压见负负荷统计表表。要求设设计变电所所，向所有有设备供电电。压风机房10kv,250kw,380v,70kw副提升机10kv,550kw，380v,30kw主提升机10kv,800kw，380v,80kw下井10kv1500kw锅炉房380v,70kw办公楼380v,10kw机修厂380v,175kw矸石山380v,60kw通风机10kv，580kw生产系统380v，270kw总降压变电电所中压线路低压线路电源高压线线路建立负荷统统计表----逐级级计算由设备布置置和电压可可画出供电电图负荷统计表表主井提升副井提升通风机压风机下井机修厂10kv35/10kv10/0.4kv10/0.4kv收集资料时时将统计的的负荷列表表查需要系数数表用需要系数数法计算无功功率率补偿电容器台台数线路损耗耗若若电源源为95mm2的架空线线全厂总计计算负荷荷P=3285.3kwQ=2087.1kvarS=3892.2kva2.5尖尖峰电电流的计计算尖峰电流流Ipk是指单台台或多台台用电设设备持续续1~2秒的短时时最大负负荷电流流。原因:是由于电电动机起起动、电电压波动动等原因因引起的的，尖峰峰电流比比计算电电流大的的多。计算尖峰峰电流的的目的:是选择熔熔断器、、整定低低压断路路器和继继电保护护装置、、计算电电压波动动及检验验电动机机自起动动条件等等。1、单台台用电设设备供电电的支线线尖峰电电流计算算尖峰电流流就是用用电设备备的起动动电流，，即Ipk=Ist=KstIN式中，Ist为为用电设设备的起起动电流流；IN为用电设设备的额额定电流流；Kst为为用电设设备的起起动电流流倍数。。2、给多台台用电设设备供电电的干线线尖峰电电流计算算计算公式式为：或式中，Istmax为用电设设备组中中起动电电流与额额定电流流之差为为最大的的那台设设备的起起动电流流；（Ist－IN）max为用电设设备组中中起动电电流与额额定电流流之差为为最大的的那台设设备的起起动电流流与额定定电流电电流之和和；K∑为上上述述n––1台设设备备的的同同时时系系数数，，其其值值按按台台数数多多少少选选取取，，一一般般为为0.7-1；Ic为全全部部设设备备投投入入运运行行时时线线路路的的计计算算电电流流。。例2-5有一一380V配配电电干干线线，，给给三三台台电电动动机机供供电电，，已已知知IN1=5A，，IN2=4A，，IN3=10A，，Ist1=35A，，Ist2=16A，，Kst3=3，，求求该该配配电电线线路路的的尖尖峰峰电电流流。。解：：Ist1–IN1=35––5=30AIst2–IN2=16––4=12AIst3–IN3=Kst3IN3–IN3=3××10––10=20A可见见，，（（Ist–IN）max=30A，则则Istmax=35A，取取K∑=0.9，因此此该线线路的的尖峰峰电流流为Ipk=K∑（IN2+IN3）+Istmax=0.9××（4+10）+35=47.6A本章小小结了解负负荷计计算的的相关关概念念，如如计算算负荷荷、年年最大大负荷荷、年年最大大负荷荷利用用小时时等。。掌握计计算负负荷的的计算算-------需要系系数法法掌握工工厂计计算负负荷的的确定定负荷统统计表表-----逐级级计算算法无功补补偿例2-4某220/380V三相四四线制制线路路上，，装有有220V单相电电热干干燥箱箱6台、单单相电电加热热器2台和380V单相对对焊机机6台。电电热干干燥箱箱20kW2台接于于A相，30kW1台接于于B相，10kW3台接于于C相；电电加热热器20kW2台分别别接于于B相和C相；对对焊机机14kW（ε=100%）3台接于于AB相，20kW（ε=100%）2台接于于BC相，46kW（ε=60%）1台接于于CA相。试试求该该线路路的计计算负负荷。。解:1.电热干干燥箱箱及电电加热热器的的各相相计算算负荷荷查附录录表1得Kd=0.7，cosφ=1，tgφ=0，因此此只要要计算算有功功计算算负荷荷A相PcA1=KdPeA=0.7××20×2=28kWB相PcB1=KdPeB=0.7×(30×1+20×1)=35kWC相PcC1=KdPeC=0.7×(10×3+20×1)=35kW2.对焊机的的各相计计算负荷荷查附录表表1得Kd=0.35，cosφφ=0.7，tgφ=1.02查表2-4得cosφφ=0.7时pAB-A=pBC-B=pCA-C=0.8pAB-B=pBC-C=pCA-A=0.2qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8先将接于于CA相的46kW（ε=60%）换算至至ε=100%的设备容容量，即即（1）各相的的设备容容量为A相PeA=pAB-APAB+pCA-APCA=0.8×14×3+0.2×35.63=40.73kWQeA=qAB-APAB+qCA-APCA=0.22×14×3+0.8×35.63=37.74kvarB相PeB=pBC-BPBC+pAB-BPAB=0.8×20×2+0.2×14×3=40.4kWQeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB=0.22×20×2+0.8×14×3=42.4kvarC相PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBC=0.8×35.63+0.2×20×2=36.5kWQeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC=0.22×35.63+­­­0.8×20×2=39.84kvar（2）各相的的计算负负荷为A相PcA2=KdPeA=0.35×40.73=14.26kWQcA2=KdQeA=0.35×37.74=13.21kvarB相PcB2=KdPeB=0.35×40.4=14.14kWQcB2=KdQeB=0.35×42.4=14.84kvarC相PcC2=KdPeC=0.35×36.5=12.78kWQcC2=KdQeC=0.35×39.84=13.94kvar3.各相总的的计算负负荷（设设同时系系数为0.95）A相PcA=K∑（PcA1+PcA2）=0.95×（28+14.26）=40.15kWQcA=K∑（QcA1+QcA2）=0.95×（0+13.21）=12.55kvarB相PcB=K∑（PcB1+PcB2）=0.95×（35+14.14）=46.68kWQcB=K∑（QcB1+QcB2）=0.95×（0+14.84）=14.10kvar第二章章复复习思思考题题2-1电力负负荷按按重要要程度度分哪哪几级级？各各级负负荷对对供电电电源源有什什么要要求？？2-2工厂用用电设设备按按其工工作制制分哪哪几类类?什么叫叫负荷荷