负荷计算与无功补偿

1、1、第2章，负荷计算和无功补偿，概述了通过负荷曲线确定负荷，计算峰值电流，确定无功补偿企业的计算负荷，2、第1节概述，1。计算负荷的含义是根据加热条件选择导体和电气设备的假想负荷，计算负荷产生的热效应等于实际可变负荷产生的热效应。计算负荷是选择电气设备的基础。根据计算的负荷，电气设备和导体电缆的最大温升在实际运行中不会超过允许值。计算的负荷也称为半小时最大负荷，即半小时最大负荷，Pc=P30(Q30，S30)。3、2、电气设备的工作制度，1。连续运行工作系统(长期工作系统)绝大多数长工作时间的电气设备都属于这种工作系统。设备的温升接近稳定温升。2。短期运行系统(短期运行系统)工作时间短(短于达

2、到热平衡所需的时间)和停止时间长(长于设备温度冷却至环境温度)的电气设备。3。间歇性周期性工作系统(重复的短期工作系统)电气设备时不时地周期性工作，时不时地停止(不管它是工作还是停止，都不足以达到热平衡)。4、临时负荷率(负荷持续率):表示重复短时工作制的电气设备的繁重工作程度。标准临时负载率：起重机电机：15%、25%、40%、60%，电焊设备：50%、65%、75%、100%、5%。三。设备容量Pe，设备容量的计算，在统一规定的工作制度下转换为额定功率，称为电气设备的设备容量。标在PN铭牌上的功率，即设备在额定工作条件下的输出功率，是设备的额定功率或额定容量。(1)长周期工作制和短周期工作

3、制；(6)间歇周期短周期工作制的设备容量是换算成统一的临时负荷率的额定功率。额定负荷率n额定容量PN标准负荷率设备容量Pe，设备容量按同期等效供热条件换算。7、起重机电机组、电焊机组、(3)照明设备、白炽灯、碘钨灯荧光灯、高压汞荧光灯、金属卤化物灯、8、四相电气设备计算负荷的确定为了使三相线路的导线截面和供电设备的选择经济合理，单相装置应尽可能均匀地分布在三相线路上，三相负荷应尽可能平衡。1.单相负荷计算原理。(2)当三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，需要将单相设备转换成等效的三相设备容量，再加上原三相负荷，从而得到三相线路的总计算负荷。(1)当三相线路单相设备总容量不超过三

4、相总容量的15%时，单相设备可按三相平衡设备计算；在单相设备较多的三相电路中，无论单相设备是接入相电压还是线路电压，只要三相负载不平衡，三倍最大负载的三相有功负载应作为等效三相有功负载，以满足安全运行的要求。10，2。转换原则：(1)单相设备接入相电压时的等效三相负荷计算，(2)单相设备接入线电压时的等效三相负荷计算，(3)单相设备接入相电压和线电压时的等效三相负荷计算，(4)单相设备接入线电压时的等效三相负荷计算，原因：11，(3)单相设备接入相电压和线电压时的等效三相负荷计算，先分别计算各相的设备容量和计算负荷；总等效三相有功负荷等于最大有功负荷相的三倍，等效三相无功负荷等于最大有功负荷相

5、的三倍。12，兑换的方法，分类，负荷属性：有功负荷曲线，无功负荷曲线，负荷持续时间：日负荷曲线，月负荷曲线，年负荷曲线，横坐标：时间纵坐标：功率负荷，负荷对象：工厂负荷曲线，车间负荷曲线，设备负荷曲线，14，2，日负荷曲线逐点描述法，梯形曲线法，日平均负荷：15，16，(2)年负荷持续时间曲线(年时间负荷曲线)，夏季：165天，冬季：200天，年有功功率消耗：17，4，与负荷曲线相关的物理量，1全年最大负荷Pmax全年消耗电能最多的半小时平均功率也称为半小时最大负荷P30。Pc=Pmax=P30，2。年最大负荷利用小时数Tmax是一个假想时间，在此期间，用户在年最大负荷下连续运行所消耗的电能正

6、好等于全年实际消耗的电能。平均负荷Pav平均负荷是指电力负荷在一定时间内消耗的平均功率。负荷系数KL负荷系数是指平均负荷和最大负荷之间的比率。负荷系数，也称为负荷率和负荷曲线填充系数，是一个代表负荷变化规律的参数。对于电气设备，负载系数是设备的输出功率p与设备的额定容量PN之比。第三节电气设备组1计算负荷的确定。计算负荷的确定方法1。方案估算的单位容量法。2.需求系数法计算相对简单，主要用于全厂和大型车间变电站的方案估算、初步设计和施工设计。3.二项式系数法考虑了电气设备和大型设备的数量对计算负荷的影响，一般用于低压配电线路和机械加工行业的设计。4.运用系数法、概率论和数理统计法，计算结果与实

7、际情况接近。22，2，单位容量法1。单位产品耗电量法，Pc有功计算负荷(kW)单位产品耗电量，请参考相关设计手册n企业年生产量2。单位面积荷载密度法，建筑面积(m2)荷载密度(瓦/平方米或伏安/平方米)，23。需求系数法，1。单个电气设备组，需求系数：需求系数表示当电气设备组投入运行时，从电网获得的功率与设备组的设备容量之比。24、计算步骤：1)查表得到所需的系数和功率因数；2)计算电气设备组的设备容量；3)根据公式。例25:据了解，机修车间的金属切削机组有如下380伏的电机负载：7.5千瓦3台、4千瓦8台、3千瓦17台和1.5千瓦10台。计算其计算负荷。解决方案：机床组电机的设备总容量为：查

8、找表显示：26，2。多个电气设备组的计算负载同时工作。由于每个供电设备组的最大负荷不一定同时出现，因此在计算总计算负荷时，有必要包括一个同步系数k。据了解，加工车间的380伏线连接有以下电气设备：30台总功率为85千瓦的金属切削机床电机(包括1台1 1千瓦大容量电机、3台7.5千瓦电机和6台4千瓦电机)、3台5千瓦通风机和1台3千瓦起重机(40%)。计算车间的计算负荷。解决方法：首先计算各组的计算负荷，(2)查通风设备表，(1)查金属切割机表：28，(3)查起重机设备表：取，总计算负荷为：29，4，二项式法，计算负荷，平均负荷：电气设备组平均负荷额外负荷：注明1。单个电气设备组的计算负载30:

9、该电气设备组中所有设备的设备容量之和：具有最大容量的x个电气设备的设备容量之和：该电气设备组的平均负载：当具有最大容量的x个电气设备投入运行时产生的附加负载31。描述：b和c是二项式系数，可从表中找到；x表示最大容量设备的数量，可从表中找到。注：根据二项式法计算负荷时，如果设备总数N小于最大容量设备X的两倍，即n2x，则最大容量设备应适当减少，取x=n/2，并按四舍五入原则四舍五入。如果电气设备组中只有几个设备，可以考虑Px=Pe。据了解，机修车间的金属切削机组有380伏电机负载，具体如下：7.5千瓦3台、4千瓦8台、3千瓦17台和1.5千瓦10台。计算其计算负荷。解：求出，33，2 7.5k

10、W多个电气设备组的计算负荷，每个电气设备组的平均负荷之和，每个电气设备组的附加负荷的最大值，相应功率因数角的正切值，每个电气设备组的相应功率因数角的正切值，例如，34:已知以下电气设备连接到加工车间的380伏线：金属计算车间的计算负荷。解决方案：首先计算各电气设备组的计算负荷，(1)查阅金属切削机床组表，(2)查阅通风设备组表，(3)查阅起重机组表，(3)通过分析结果，我们可以知道：二项式法与需求系数法进行了比较，37，第4节峰值电流计算，1功能：主要用于计算电压波动，选择熔断器和自动空气开关，设置继电保护装置，检查电机自启动情况。38，2。电气设备峰值电流的计算，1。单台电气设备的峰值电流一

11、般为：笼型异步电动机57；DC电动机23；焊接变压器1.52:3或稍大，39，2。多台电气设备的峰值电流、最大差值设备的启动电流、启动电流与额定电流之差，除启动电流与额定电流之差最大的设备外，电气设备中其他n-1台设备的启动电流与额定电流之和以及n-1台设备的同步系数一般取0.71。40，3。电气设备同时自启动的峰值电流。如果一组电气设备需要同时参与自启动，其峰值电流等于所有电气设备的启动电流之和，即41，第5节，无功功率补偿，一.概述，1。无功功率增加带来的不良后果：(1)线路电流增加，供电网络的功率损耗和能量损耗增加；(2)增加供电网络的电压损耗，影响负荷端的电压质量；(3)供配电设备容量

12、不能充分利用，影响供电能力；(4)降低了发电机的输出容量，降低了发电设备的效率，增加了发电成本。42，2。功率因数要求：(1)高压供电用户的功率因数不得低于0.9；(2)对于其他供电用户，功率因数不得低于0.85；(3)如果不满足上述要求，应安装必要的无功补偿设备，否则将收取电费；(4)如果功率因数小于0.7，供电局将不供电。2.功率因数1的计算。瞬时功率因数某一时刻的功率因数可由功率因数表直接读出，或由电压表、电流表和功率表的读数计算出来。，2。平均功率因数根据有功和无功电能表的读数，可以计算出特定时间内功率因数的平均值。44，3。最大负载时的功率因数是指在负载计算中根据有功计算负载P30和

13、视在计算负载S30计算的功率因数。在电源设计中考虑无功补偿时，补偿容量通常是根据最大负荷时的功率因数来计算的。3.提高功率因数的方法1。提高自然功率因数的方法在没有任何补偿设备的情况下，采取措施降低供电系统中的无功需求，称为提高自然功率因数。(1)正确选择感应电动机的型号和容量，用小容量代替大容量电动机。对于负载不足的电机，可以通过降低施加的电压来提高功率因数。(2)限制感应电机空载运行，工业企业消耗的无功功率占感应电机的70%，变压器的20%。(3)提高感应电动机的维护质量(4)变压器的合理使用变压器的负载系数在60%以上时更经济，最佳负载系数为75%，因此变压器不应在轻负载下运行。一般情况

14、下，当变压器的负载系数为KL30%时，只考虑更换小容量的变压器。(5)感应电动机的同步运行对于负载率不大于0.7、最大负载不大于90%的绕线式异步电动机，必要时可进行同步运行。在过励磁的情况下，电机可以向电网输送无功功率，从而提高功率因数。47，2提高功率因数的补偿方法：(1)移相电容器(即静电电容器)和(2)同步电动机。静电电容器具有重量轻、安装方便、投资小、故障范围小、有功损耗低、维护方便等优点，是目前工业企业中应用最广泛的无功补偿装置。通过调整同步电机的励磁电流，使其在先进的功率因数下运行，无功功率可以传输到电网，从而提高企业的功率因数。因此，在条件允许的情况下，用同步电机代替感应电机是

15、一种提高功率因数的经济方法。48，(3)同步调谐器本质上是一个空载运行的同步电机，专门用于向电网传输无功功率。大容量同步调谐器主要安装在电力系统的区域变电站，作为该区域的无功补偿源，提高该区域的功率因数和电压质量。工业企业一般不采用同步摄像机。(4)动态无功补偿器动态无功补偿设备用于快速变化的冲击负荷。动态无功补偿设备又称“静态无功自动补偿装置”(SVC)，具有响应速度快(小于10ms)、调节平稳性好、补偿效率高、维护方便、谐波、噪声和损耗小等优点。所以它被广泛使用。无功补偿容量的确定一般采用并联电容器的方式来提高功率因数。欠补偿：电流滞后于电压，过补偿：电流超前电压50，有功负荷P30保持不

16、变，功率因数应从：补偿率/比补偿功率(kvar/kW)改变，表示1kW有功负荷需要补偿的无功功率。51，需要注意的两个问题：(1)当电容器的额定电压与实际工作电压不一致时，应换算电容器的实际补偿量。(2)在确定总补偿量qC之后，可以根据所选电容器的单容量QC确定电容器的数量N，并且N应该是3的倍数，即：52，5。无功补偿的谐波放大分析，53。串联谐振的特性：外部等效于短路；放大的电压是在交流和直流上获得的.并联谐振的特点：外部等效于开路；放大的电流是在左和右获得的.54，6，电容器连接方式和安装位置，1电容器连接方式，低压电容器一般连接成三角形；高压电容器组应该连接成星形，但也可以连接成三角形如果电容器用三角形连接，当电容器损坏时，三相线仍能得到无功补偿；采用星形接线时，一相电容断开，将失去