负荷计算与无功功率补偿

1、第二章负荷计算和无功功率补偿，第一节概括第二节三相用电气设备组计算负荷的确定第三节单相用电气设备组计算负荷的确定第四节峰值电流的计算第五节无功功率补偿第六节配电系统的计算负荷第七节配电系统的电力节约本章总结，第一、计算负荷概念、电力系统中各种电气设备从配电系统吸取的电力(电流)视为电力负荷。 实际的负荷通常是随机变动的。 我们选择的虚拟持续负载在一定时间间隔和特定效果下等于实际负载。 这个计算过程是负荷计算。 这个虚拟的持续负荷称为计算负荷。 计算负载是根据发热条件选择配电系统各要素的依据。 负荷计算也只能接近实际。通电传导体温上升曲线、第一节的概要、第二、电气设备的动作控制和设备电力的计算通

2、电导体的发热和电气设备的动作控制的关系大，不同的动作控制下通电导体发热的条件不同。 (1)使用电气设备的作业制1 .连续作业制连续作业制设备在没有规定期限的长时间内以一定的作业制，以一定的负荷连续运转，成为热稳定的状态。 2 .短时间劳动制短时间劳动制设备以一定的负荷在规定的时间运行，到热稳定为止停止和切断能不足，该时间足以将电动机和冷却器冷却到与最终冷却介质温度的差在2K以内。 3、周期工作制周期工作制设备以一系列相同的工作周期运行，各周期由一定的负载运行时间和一定的停止和能量切断时间组成，但各周期运行时间短，不足以达到热稳定，各周期的启动电流对温度上升没有显着的影响。 用工作时间、休止时间

3、、负载持续率来表现其工作特性：工作周期，(二)设备功率的计算1 .连续工作制的设备功率、设备功率Pe，一般取所有设备(不包括备用设备)的铭牌额定功率Pr之和。 照明器的设备电力是光源的额定电力和附属设备(稳定器等)的消耗电力。 2 .周期动作控制和短时间动作控制的设备电力在电流通过导体时的发热与定电流的发热不同。 我们必须把这些设备的额定功率换算成等效的连续运转制的设备功率(有效功率)，并增加到其他负载上。 在发热量相等的原则上，设备电力与负载持续率的平方根值成反比，即，设备电力一律换算的情况下，使用需求系数法计算负载的情况下，起重机的设备电力应该如下地换算，即，是历史习惯形成的唯一特例。 如

4、果用系数法计算负载，起重机的设备功率就换算成。 三、负载曲线负载曲线是表示电力负载的时间变动的曲线图。 1班制工厂的日有效负荷曲线、描绘负荷曲线的时间间隔t为30min。 计算负荷的相关系数一般根据电气设备群的最大负荷上班班的负荷曲线来求出。 从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷大致相等。 因而，计算负载可被视为一年中最大负载，即，Pc=PmP30。 年负荷曲线，年最大负荷Pm年有代表性的最大负荷等级的30分钟的最大负荷。 年平均负载Pav电力负载在年间平均消耗的电力，即年间消耗的电力，也称为负载曲线填充系数的负载率或负载系数，即4，决定计算负载的系数，1 .必要系数Kd需求系数，

5、设备容量，Kd值的相关因素：电气设备组中设备的负载率设备的平均效率设备的同时利用系数电源线的Kd值只能通过测量统计来确定。利用系数为：2 .利用系数Ku，Ku可以查看附录表5，Pe，年最大负载利用时间Tmax与电力负载在年最大负载Pm下持续运行时，该时间内电力负载所消耗的电量与电力负载一年内实际消耗的电量相同。 3 .年最大负荷利用时间数、一、单位指标法、一.单位产品消耗功率法单位产品消耗功率法用于工业企业的工程。 有效计算负荷的计算公式是：2.单位面积功率法、综合单位指标法、单位面积功率法和综合单位指标法主要用于民间建筑工程。 有效计算负荷的计算公式为Pc=或Pc=、第二节三相用电气设备组的

6、计算负荷的确定、二、需求系数法、(一)一组电气设备的计算负荷、利用需求系数法确定三相用电气设备组的计算负荷的基本公式为有效计算负荷(kW )、无效计算负荷(kVAr )，根据计算负荷(kva )而定设备只有4台时，Kd计算为0.9。 只有3台以下的电气设备时，系数Kd最好为1。 在只有一台电动机的情况下，该电动机的计算电流作为其额定电流。 已知解该机床组电动机的总电力为例2-1某机械修理厂的金属切削机床组、具有电压380V的三相电动机22kW2台、7.5kW6台、4kW12台、1.5kW6台. 试用需要系数法，决定其计算负荷Pc、Qc、Sc、Ic。 在附录表1“少量生产的金属冷加工机电机”项中

7、调查了Kd0.16、cos 0.5、tan1.73。 因此，得到了Pe 22 kW27.5 kW64kW121.5kW6，Pc=KdPe0.16146kW=23.36kW，=146 kW，在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可以根据具体情况将该有效和无效的计算负荷计算在一个同时系数k中。 注意：综合视在计算负荷和计算电流不能用各组视在计算负荷或计算电流之和乘以k来计算。 (2)多组三相用电气设备的计算负荷，例2-2某生产现场冷加工机床的电动机50台为305kW，生产用通风机15台为45kW，点焊机3台为19kW (，)。 试着确认线路上的合计计算负荷。 解：首先求出各组电气设备的计算负荷

8、，1 .机床的电动机组查阅附录表1而取得，因此2 .通风机组查阅附录表1而获得KD=0.750.85(KD=0.8)，cos，=0.8 tan，PC.2=0. 845 kw=36.0 因为=0.75，所以3 .点焊机组的设备台数只有3台，设Kd=1.0、cos、=0.60、=1.33，首先求出了统一负载持续率、设备电力Pe=19、=8.5kW。 因此，在tan、100%下，由于PC.3=1. 08.5 kw=8.5 kwqc.3=8.5 kw 1.33=11.3 kvar，所以总计算负荷(取为0.95； 0.97 )表示PC0. 95 (61.036.08.5 ) kw=100.2 kwqc0

9、. 97 (105.527.0.11.3 ) kvar=139.5 kvar，Ic=171.8kVA/(，0.38kV)=270.0A，sc=170 将最大负载Pm (即计算负载)分为平均负载和附加差值的后者依赖于负载及其平均值的均方根差，用最大系数中大于1的部分来表现。 最大系数Km为：在通用的利用系数法中，最大系数Km是平均利用系数和电气设备的有效台数的函数。 前者反映了设备的连接率后者反映了设备台数和各设备间的电力差。 (1)求最大负载等级内各电气设备组的平均负载：无效功率、有效功率，(2)求平均利用系数：(3)求电气设备的有效台数neq，从导体发热的观点来看，不同容量的电气设备需要换算

10、成同容量的电气设备，因此其等效台数neq为：Ku.av和ne (4)求计算负荷和计算电流：例2-3某机械修理厂的金属切削机床集团已知有具有电压380V的三相电动机22kW2台、7.5kW6台、4kW12台、1.5kW6台。 试着用系数法确定了机床群的计算负荷。解1用电气设备组在最大负荷班的平均负荷、Q av Pav tan、机床马达调查附录表Ku=0.12、tan=1.73，因此2 .平均利用系数因为只有一组电气设备，所以Ku.avKu0.12、Pav=K u Pe、3用电气设备的有效台数是(0.12146 kw=17.52kw 1.73=30.34 kvar，计算4负载和计算电流，用Ku.a

11、v=0.12和neq=14调查附录表6，通过插值求出Km。217.52 kW 35.04kW、230.34 kvar60.68kvar、系数法的计算结果比必要的系数法的计算结果(70.98A )大，设备台数越少则差异越大。 第三节单相用电气设备群的计算负荷的确定、一、计算原则、一.相电压之后的单相设备的电力换算、二.线电压之后的单相设备的电力换算、三相线路中单相设备的总电力不超过三相设备总电力的15%的情况下，无论单相设备的分配如何，单相设备和三相设备都可以用三相负载平衡来计算。 单相设备电力超过三相设备电力的15%时，将单相设备电力换算为等效三相设备电力，并与三相设备电力相加。 二、单相设备

12、组的等效三相负载的计算，三.单相设备连接到不同的线间电压的情况下的计算，必须将连接到线间电压的单相设备的电力换算成连接到相电压的设备的电力，分相计算各相的设备电力，用必要的系数法计算负载整体的等效三相计算负载，其最大有效负载相的计算4、单相设备分别与线间电压和相电压连接时的负载计算、第四节峰值电流的计算、峰值电流为仅持续12s的短时间最大负载电流，计算电压降、电压变动、选择保护电气设备和保护元件等的依据。 单体的电气设备(例如电机)的峰值电流Ipk，在其启动电流Ist、即连接有多台电气设备的线路中，仅考虑1台设备启动时的峰值电流，通过下式计算，ipkistjir.m，通过上式计算的峰值电流仅为

13、启动电流的周期成分2台以上的设备有可能同时起动时，峰值电流根据情况而定。 第五节无功功率补偿采用无功功率补偿，功率因数从cos提高到cos时，无功功率Qc和可视功率Sc分别减少到Qc和Sc(Pc不变条件)，负载电流相应地减少。 它选择了能够降低配电系统电力损失和电压损失的小容量电力变压器、开关设备和小截面电线，减少投资，节省有色金属。 另一方面，功率因数定义、功率因数为周期状态，有效功率p的绝对值与视在功率s之比。 在正弦周期电路中，功率因数等于电压和电流相位差的馀弦值(效率)。 2平均功率因数(例如，一个月内)用于供电部门调整用户的电费。 计算1负载时的功率因数，确定需要无效补偿的最大容量。

14、 Qr.C=QcQcPc(tan-tan )、二、无效补偿容量的确定，用这个式计算的无效补偿容量是最大负载时所需的容量，负载减少的情况下，补偿容量也必须相应地减少，不成为过补偿。 稳态无功功率补偿设备主要有同步补偿机和并联电容器(自治愈式)。 三、无功补偿装置的选择，低压并联电容器装置根据负载的变化而自动循环的电容器组的数量，无功补偿容量Qr.C确定后，根据所选定的组的数量，一组容量qrC :动态无功功率补偿设备(SVC )急剧变动，冲击负载，例如炼钢电弧炉、轧机等用户的电力供给系统有高压集中补偿、低压集中补偿和分散现场补偿(个别补偿)三种方式。 四、无功补偿装置的安装场所，例23某用户的10

15、kV变电站低压计算负荷为800kW580kvar。 如果要将低压侧功率因数设为0.92，在低压侧补偿的并联电容器无效自动补偿装置的容量是多少？选择电容器组的数量和每组的容量。解： (1)在要求补偿前的视野中计算负载和功率因数，(2)决定无效补偿容量，选择800 (tan arccos 0.810 tan arccos 0.92 )、238.4kvar、(3)电容器组数和组容量，BSMJ0.4-20-3型自治愈式并行科补偿后的视差计算负荷，减少了118.8kVA。 选择并联电容器面板组，可以实现的电容器组数为12组。 安装的电容器的一组容量，满足，功率因数，要求。 第六节配电系统的计算负荷，第一

16、，配电系统的电力损失，(一)电力线路的电力损失，有效损失(kW )，无效损失(kvar )、电力线路的每单位长度的电阻：三相导体的几何平均距离，导体的几何平均距离或等效半径，(二)电力变压器的电力损失，有效损失QT0.05Sc。励磁消耗无效、绕组电抗消耗无效、二、配电系统计算负荷的确定、(一)配电变电站高压侧计算负荷的确定、变电站低压母线的目视计算负荷，变电站高压侧计算负荷是低压母线的计算负荷加上变压器的损失而得到的，即Pc.1=Pc.2 PT； Qc.1=Qc. 2 QT一般采用阶段性的算法，用电气设备阶段性地向电源供给侧计算。 (二)配电站或总降压变电站计算负荷的确定，方法与配电变电站计算

17、负荷的确定相同。 同时系数的取法有差异。 例2-5民间建筑的配电系统如图2-8所示，其负荷数据如表2-2所示，求出系统中的AG各点的计算负荷。 教材P44，第七节配电系统的电力节约，第一，年电力需求量的计算，年有效电力消耗量(kWh) Wp=PcTa为0.700.75，第二，配电系统的电力损失，变压器年电力损失为Wa=Wa1 Wa2 P08760 Pkc2年无效电力消耗量(kvarh ) Wq=QcTa取0.760.82，线路上的年功率损失为Wa=3I2c RW，在年最大负载损失小的情况下，与年最大负载利用时间Tmax有一定的关系。 三、节约电力的技术措施，一.变压器的节能措施是合理选择变压器容量和台数，使变压器在高效率负载率附近运行。 选择符合国家标准能效指标的高效节能型变压器，有条件时选择卷铁心变压器或非晶合金变压器。 加强运行管理，根据负载的变化，及时调整变压器出货量，实现变压器的经济运行。 (1)节约电力的一般措施，2 .配电线路的节能措施合理设计配电系统，选择配电电压，减少配电级数。 变电站尽量靠近负载中心，缩短低压供电半径。 根据经济电流密度合理选择导线电缆截面。 提高功率因数，减少线路和变压器的