負(fù)荷計算方法無功功率補償.doc

1 第二章第二章 高壓供電系統(tǒng)設(shè)計高壓供電系統(tǒng)設(shè)計 2 1 負(fù)荷計算 為了確定供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷的大小 以便正確地選擇供電系統(tǒng)中 的各個元件 包括電力變壓器 導(dǎo)線 電纜等 對電力負(fù)荷進行統(tǒng)計計算成為必要 通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中組成元件的負(fù)荷值稱為 計算負(fù)荷 計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù) 計算負(fù)荷確定的是否正確合理 將直 接影響到電器和導(dǎo)線選擇是否經(jīng)濟合理 如計算負(fù)荷確定過大 將使電器和導(dǎo)線選得過 大 造成投資和有色金屬的浪費 反之 又將使電器和導(dǎo)線運行時增加電能損耗 并產(chǎn) 生過熱引起絕緣過早老化 甚至燒毀現(xiàn)象 以致發(fā)生事故 同樣給國家財產(chǎn)造成損失 由此可見 正確確定負(fù)荷具有重要意義 2 1 1 確定計算負(fù)荷的方法 我國目前采用的確定計算負(fù)荷的方法有 需要系數(shù)法 二項式法 以概率論為理論 基礎(chǔ)的利用系數(shù)法 和我國設(shè)計部門提出的 ABC 等 下面簡單介紹各種方法的特點 1 按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷 按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷 需要系數(shù)它與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù) 同時運 30 fZt X elSb KK P K P fZ K 行系數(shù) 電動機的平均加權(quán)效率以及網(wǎng)路供電效率等系數(shù)有關(guān) 且值 t K Sb l X K 恒小于 1 1 單臺用電設(shè)備計算負(fù)荷 計算負(fù)荷 電動機的額定容量 ed jS P P jS P ed P 電動機額定負(fù)荷時的效率 對于單個設(shè)備如白熾燈 電熱器 電爐等 設(shè)備容量 Psb Pjs Psb 2 成組用電設(shè)備的負(fù)荷計算 計算負(fù)荷表達(dá)式 exjS PKP jSjS QP tg 計算負(fù)荷有功功率 無功功率 Kx 需要系數(shù) jS P jS Q 功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值tg 2 3 多組用電設(shè)備的負(fù)荷計算 公式 11 m xe m jS KPKP 11 mm jSxe QKK P tg 同期系數(shù) 對于車間干線 可取 對于低壓母線 由用電 K19 0 K 設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時 8 09 0 K 2 二項式法確定計算負(fù)荷 二項式法確定計算負(fù)荷 二項式法是用兩個系數(shù)表征負(fù)荷變化規(guī)律的方法 1 對于一組用電設(shè)備 公式 Pjs CPx bPe C b 系數(shù) 見 P23表 1 8 Px 組中 X 臺容量 最大的用電設(shè)備的總額定容量 kw Pe 該組中所有用電設(shè)備的總額定容 量 kw 計算電流時 C1 b1不同工作制的不同類用電設(shè) exjS PbPCI 11 備 規(guī)定取用大容量設(shè)備的數(shù)量 X 不同 金切機床采用 X 5 反復(fù)短時工作制 采用 X 3 加熱爐 X 2 電焊設(shè)備 X 1 等 2 對于不同類用電設(shè)備組 m 組 其二項式表達(dá)式為 有功功率 m ex m jS bPCPP 1 max 式中 各用電設(shè)備組算術(shù)中第一項 CPx的最大值 max x CP 所有用電設(shè)備組算式中第二項總和 m e P 1 無功功率 1 max 1 m jSxe m QCPtgbP tg 式中 與相應(yīng)的功率因數(shù)正切值 1 tg max x CP 與各組設(shè)備相應(yīng)的功率因數(shù)正切值 tg e bP 3 ABC 3 ABC 法法 ABC 計算負(fù)荷的特點是 1 運用概率論的基本原理找出計算負(fù)荷與設(shè)備容量 之間的關(guān)系 2 利用單元功率的概念和 ABC 列表法 將繁雜的功率運算簡化為 臺數(shù)的運算 使運算簡單準(zhǔn)確 利用 ABC 法計算公式為 BACADKP Ljs 2 3 D 單臺等值功率 KW 一般容量 小于 50KW 的機床 取 D 3KW 對 于電爐等 取 D 9KW 該組用電設(shè)備的利用系數(shù) 見 P24表 1 9 L k 該組用電設(shè)備中某一單臺設(shè)備額定功率 i m i i knA 1 D P K ei i ei P KW 對應(yīng)于該功率設(shè)備的臺數(shù) i n i m i i nKB 1321 1 1 1 5 1 L k C 無功功率 jSjs QP tg 4 利用系數(shù)法 同濟大學(xué) 利用系數(shù)法 同濟大學(xué) 公式 其中 Pjs PKP max PjS QKQ max 22 jjj QPS Kmax 最大負(fù)荷班內(nèi)的半小時最大平均有功負(fù)荷 P30 等于 Pj 與總平均負(fù)荷 之比 其值接近于負(fù)荷系數(shù)的倒數(shù) P P PjP PPPPK 30max QP 每一用電設(shè)備組在最大負(fù)荷班內(nèi)的平均有功負(fù)荷和平均無功負(fù)荷 P P 按利用系數(shù)法確定計算負(fù)荷時 不論計算范圍大小 設(shè)備類型多少 都必須先將 各類用電設(shè)備組的平均有功負(fù)荷 PP和平均無功負(fù)荷 QP分別代數(shù)相加 求得和 P P 再依次去求利用系數(shù) KLP nyx 有效臺數(shù) Kmax各值 求計算負(fù)荷時 只 P Q 需最后乘一次 Kmax值即得 不需再乘同期系數(shù) 不必按供電范圍逐級求得 Pj Qj SJ之后 又求得 再乘以同期系數(shù) 因用利用系數(shù)求得的 Pj j P j Q j S 是各類負(fù)荷最大值的總和 二者在概念上是有區(qū)別的 縱觀上述四種計算負(fù)荷的方法 各有特點 1 需要系數(shù)法是當(dāng)前通用的求計算負(fù)荷的方法 公式簡單計算方便 為設(shè)計人員 普遍接受 需要系數(shù)法的數(shù)值來源于大量的測定值和統(tǒng)計 這個公式對于單臺設(shè)備 用電設(shè)備組 一個車間甚至一個工廠的計算負(fù)荷均可進行計算 這對于初步設(shè)計時估 算全車間或全廠的計算負(fù)荷顯得尤為方便 其缺點是沒有考慮大容量電動機的運行特 性 如起動和過載等 對整個計算負(fù)荷 P30 Q30的影響 尤其是當(dāng)總用電設(shè)備臺數(shù)少 時 其影響較大 但當(dāng)設(shè)備臺數(shù)足夠多容量足夠大 其影響是微弱的 2 二項式法計算負(fù)荷時 考慮了電動機臺數(shù)和大容量電動機對計算負(fù)荷的影響 4 一般被用來計算車間干線 支干線的負(fù)荷 其缺點是 x 的取值仍缺乏足夠的理論依據(jù) 沒有考慮 x 值隨電動機臺數(shù)的變化而變化 并且由于過分突出 x 臺大型設(shè)備對電氣負(fù) 荷的影響 其計算結(jié)果要比用需要系數(shù)法算出的結(jié)果大一些 3 ABC 法也把計算負(fù)荷看作是平均負(fù)荷 PPj與計算負(fù)荷對平均負(fù)荷參差值的 疊加 但它對這個參數(shù)的估計是由設(shè)備容量的總平方根表征的 該方根隨 m i eii Pn 1 設(shè)備臺數(shù)和設(shè)備容量而變化 容量值越大 對方根的影響越大 i n ei P ABC 法適應(yīng)于連續(xù)工作制 短時工作制 反復(fù)短時工作制類設(shè)備 其另一特 點就是它的基本計算系數(shù)是最大負(fù)荷班的平均利用系數(shù) 該系數(shù)的數(shù)值穩(wěn)定 易于通過 實測取得 因而本方法具有實用價值 通過以上三種方法的綜合分析 從而充分熟悉了各種方法的優(yōu)點 缺點和適用范圍 根 據(jù)本次負(fù)荷的特點和性質(zhì)和鑒于指導(dǎo)老師的意見 本設(shè)計對于車間總的負(fù)荷計算則采用需 要系數(shù)法 2 1 2 各車間負(fù)荷計算 根據(jù)下列公式 1 單個設(shè)備的容量計算 計算負(fù)荷表達(dá)式 exjS PKP jSjS QP tg 計算負(fù)荷有功功率 無功功率 Kx 需要系數(shù) jS P jS Q 功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值tg 2 整個車間的負(fù)荷計算 計算負(fù)荷表達(dá)式 11 m xe m jS KPKP 11 mm jSxe QKK P tg m jsjsjs QPS 1 22 同期系數(shù) 同時率 對于車間干線 可取 取 0 9 K19 0 K 對于低壓母線 由于用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時 8 09 0 K 各車間變電所的計算負(fù)荷計算結(jié)果如下表 各車間變電所的計算負(fù)荷計算結(jié)果如下表 5 序車間或用電設(shè)備容量 需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量 號設(shè)備組名稱 KW Kx cos 正切 tg 有功 Pjs 千瓦 無功 Qjs 千乏 視在 Sjs 千伏安 臺數(shù) 千伏安 1 1 1 1 變電所變電所 1 薄膜車間 16800 60 61 331008 00 1340 64 1677 311677 31 2 原料庫 3100 250 51 7377 50 134 08 154 86154 86 3 生活間 2900 811 33232 00 308 56 386 05386 05 4 成品庫一 3050 30 51 7391 50 158 30 182 84182 84 5 成品庫二 3040 30 51 7391 20 157 78 182 24182 24 6 包裝材料庫 3000 30 51 7390 00 155 70 179 84179 84 7 小計小計318931891590 20 2255 05 2759 342759 34 K 0 9 時 0 9 1590 20 1431 18 KW 11 m xe m jS KPKP 0 9 2255 05 2029 545KVAR 11 mm jSxe QKK P tg m jsjsjs QPS 1 22 41 2483545 202918 1431 22 KVA 查手冊選 1 變電所變壓器型號 SG10 1600KVA 10KV 0 4KV 短路阻抗 UK 4 D yn11 序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量 號設(shè)備組名稱 KW Kxcos 正切 tg 有功 Pjs 千瓦 無功 Qjs 千乏 視在 Sjs 千伏安 臺數(shù) 千伏安 2 2 2 2 變電所變電所 1 單絲車間 16850 60 61 31011 001314 30 1658 16 2 水泵房及其附 屬設(shè)備 3200 650 80 75208 00156 00 260 00 3 小計小計200520051219 001470 301909 91 K 0 9 時 0 9 1219 00 1097 1 KW 11 m xe m jS KPKP 0 9 1470 30 1323 27 KVAR 11 mm jSxe QKK P tg 6 m jsjsjs QPS 1 22 92 171827 13231 1097 22 KVA 查手冊選 2 變電所變壓器型號 SG10 1250KVA 10KV 0 4KV 短路阻抗 UK 4 D yn11 序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量 號設(shè)備組名稱 KW Kx cos 正切 tg 有功 Pjs 千瓦 無功 Qjs 千乏 視在 Sjs 千伏安 臺數(shù) 千伏安 3 3 3 3 變電所變電所 1 注塑車間 1890 40 61 3375 60 100 55 125 80 1 臺 2 管材車間 8800 350 61 33308 00 409 64 512 51 SG10 800KV 10KV 0 4KV 3 小計小計10691069 383 60 510 19 638 31 K 0 9 時 0 9 608 60 365 16 KW 11 m xe m jS KPKP 0 9 809 44 728 496 KVAR 11 mm jSxe QKK P tg m jsjsjs QPS 1 22 48 57417 45924 365 22 KVA 查手冊選 3 變電所變壓器型號 SG10 800KVA 10KV 0 4KV 短路阻抗 UK 4 D yn11 序車間或用電 設(shè)備容 量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量 號設(shè)備組名稱 KW Kx cos 正切 tg 有功 Pjs 千瓦 無功 Qjs 千乏 視在 Sjs 千伏安 臺數(shù) 千伏安 4 4 4 4 變電所變電所 1 備料復(fù)制車間 1380 60 51 7382 80 143 24 165 45 1 臺 2 生活間 100 81 8 00 0 00 8 00 SG10 500KVA 3 浴室 30 81 2 40 0 00 2 40 4 鍛工車間 300 30 651 179 00 10 53 13 85 5 原料 生活間 150 81 12 00 0 00 12 00 6 倉庫 150 80 51 1712 00 14 04 18 47 7 機修模具車間 1000 250 651 7325 00 43 25 49 96 8 熱處理車間 1500 60 71 0290 00 91 80 128 56 9 鉚焊車間 1800 30 51 7354 00 93 42 107 90 10 小計小計641641 295 20 396 28 494 15 K 0 9 時 7 0 9 1870 20 1683 18 KW 11 m xe m jS KPKP 0 9 1562 83 1406 547 KVAR 11 mm jSxe QKK P tg m jsjsjs QPS 1 22 73 44465 35668 265 22 KVA 查手冊選 4 變電所變壓器型號 SG10 500KVA 10KV 0 4KV 短路阻抗 UK 4 D yn11 序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量 號設(shè)備組名稱 KW Kx cos 正切 tg 有功 Pjs 千瓦 無功 Qjs 千乏 視在 Sjs 千伏安 臺數(shù) 千伏安 5 5 5 5 變電所變電所 1 鍋爐房 5000 70 750 88350 00308 00 466 22 2 試驗室 4250 250 51 73106 25183 81 212 31 3 輔助材料庫 4100 20 51 7382 00141 86 163 85 4 油泵房 3150 650 80 75204 75153 56 255 94 5 加油站 3100 650 80 75201 50151 13 251 88 6 辦公室 招待所 食堂 3150 60 61 33189 00251 37 314 50 7 小計 227522751133 501189 73 1643 25 8 全廠合計 96189618 6421 507287 35 9712 93 K 0 9 時 0 9 1133 50 1020 15 KW 11 m xe m jS KPKP 0 9 1189 73 1070 757 KVAR 11 mm jSxe QKK P tg m jsjsjs QPS 1 22 22 1567757 107015 1020 22 KVA 查手冊選 5 變電所變壓器型號 SG10 315KVA 10KV 0 4KV 短路阻抗 UK 4 D yn11 2 2 無功功率補償 2 2 1 無功補償?shù)囊饬x 8 電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行研究的一個重要 組成部分 通過對電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對無功負(fù)荷的最佳補償 不僅可以維 持電壓水平和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 而且可以降低有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損 使電力 系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟運行 無功優(yōu)化計算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負(fù)荷給定的情況下 通過調(diào)節(jié)控制變量 發(fā) 電機的無功出力和機端電壓水平 電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調(diào)節(jié) 使系 統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小 通過無功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近運 行 而且能取得可觀的經(jīng)濟效益 使電能質(zhì)量 系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性完美的結(jié)合 在一起 無功補償可看作是無功優(yōu)化的一個子部分 即它通過調(diào)節(jié)電容器的安裝位置和 電容器的容量 使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小 2 2 2 無功補償?shù)姆N類 對于企業(yè)及大負(fù)荷用電單位 按照無功補償?shù)姆N類又分為高壓集中補償 低壓 集中補償和低壓就地補償 在補償容量相等的情況下 低壓就地補償減低的線損最大 因而經(jīng)濟效益最佳 這是可以理解的 由于低壓就地補償了負(fù)荷的感性部分 使流經(jīng)線 路和變壓器上的無功電流大大減小 顯然此種方法所取得的經(jīng)濟效益最佳 2 2 3 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計的一般要求 1 高壓并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)的設(shè)計 應(yīng)按全面規(guī)劃 合理布局 分級補償 就地平衡的原則確定最優(yōu)補償容量和分布方式 2 變電所里的電容器安裝容量 應(yīng)根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)無功規(guī)劃以及國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則 和 全國供用電規(guī)則 的規(guī)定計算后確定 當(dāng)不 具備設(shè)計計算條件時 電容器安裝容量可按變壓器容量的 10 30 確定 3 電容器分組容量 應(yīng)根據(jù)加大單組容量 減少組數(shù)的原則確定 4 當(dāng)分組電容器按各種容量組合運行時 不得發(fā)生諧振 且變壓器各側(cè)母線的 任何一次諧波電壓含量不應(yīng)超過現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn) 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波 的有關(guān)規(guī) 定 5 高壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)裝設(shè)在變壓器的主要負(fù)荷側(cè) 當(dāng)不具備條件時 可裝 設(shè)在三繞組變壓器的低壓側(cè) 6 當(dāng)配電所中無高壓負(fù)荷時 不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置 低壓并聯(lián)電 容器裝置的安裝地點和裝設(shè)容量 應(yīng)根據(jù)分散補償和降低線損的原則設(shè)置 補償后的功 9 率因數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 全國供用電規(guī)則 的規(guī)定 2 2 4 并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝的一般規(guī)定 1 高壓并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝設(shè)計 應(yīng)利于分期擴建 通風(fēng)散熱 運 行巡視 便于維護檢修和更換設(shè)備 2 高壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式 應(yīng)根據(jù)安裝地點的環(huán)境條件 設(shè)備性能 和當(dāng)?shù)貙嵺`經(jīng)驗 選擇屋外布置或屋內(nèi)布置 一般地區(qū)宜采用屋外布置 嚴(yán)寒 濕熱 風(fēng)沙等特殊地區(qū)和污穢 易燃易爆等特殊環(huán)境宜采用屋內(nèi)布置 屋內(nèi)布置的并聯(lián)電容器 裝置 應(yīng)設(shè)置防止凝露引起污閃事故的措施 3 低壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式 應(yīng)根據(jù)設(shè)備適用的環(huán)境條件確定采用屋內(nèi) 布置或屋外布置 4 屋內(nèi)高壓并聯(lián)電容器裝置和供電線路的開關(guān)柜 不宜同室布置 5 低壓電容器柜和低壓配電屏可同室布置 但宜將電容器柜布置在同列屏柜的 端部 2 3 無功補償容量的計算 初步計算總功率 788 58 759 6 345 24 265 68 196 65 2355 75 KW 5 1 jS P 1058 967 981