第2章_電力負荷計算

1、第第2章章電力負荷計算電力負荷計算 本章介紹中小型工廠電力負荷的運用情況、負荷性本章介紹中小型工廠電力負荷的運用情況、負荷性 質(zhì)及其工作制，負荷曲線繪制，重點介紹了確定用電設(shè)質(zhì)及其工作制，負荷曲線繪制，重點介紹了確定用電設(shè) 備組計算負荷的兩種常用方法備組計算負荷的兩種常用方法需要系數(shù)法和二項式需要系數(shù)法和二項式 系數(shù)法。系數(shù)法。 講述了計算負荷的確定方法，采用無功補償?shù)拇胧?。講述了計算負荷的確定方法，采用無功補償?shù)拇胧?簡要介紹了照明負荷的分析計算。簡要介紹了照明負荷的分析計算。 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 2.1電力負荷和負荷預(yù)測電力負荷和負荷預(yù)測 “電力負荷電力負荷”在不同的場合可以有不同的含義，

2、它可在不同的場合可以有不同的含義，它可 以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單 位的功率或電流的大小。位的功率或電流的大小。 工廠常用用電設(shè)備工廠常用用電設(shè)備 生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備； 電焊、電鍍設(shè)備；電焊、電鍍設(shè)備； 電熱設(shè)備；電熱設(shè)備； 照明設(shè)備。照明設(shè)備。 生產(chǎn)機械的拖動設(shè)備 電焊和電鍍設(shè)備 電電 焊焊 設(shè)設(shè) 備備 電鍍電鍍的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或 導電性等，如鍍銅、鍍鉻。導電性等，如鍍銅、鍍鉻。 電電 鍍鍍 設(shè)設(shè) 備備 電焊和電鍍設(shè)備 電

3、熱設(shè)備 電阻加熱爐電阻加熱爐 電弧爐電弧爐 感應(yīng)爐感應(yīng)爐 其它電熱設(shè)備其它電熱設(shè)備 主要用于各種零件的熱處理主要用于各種零件的熱處理 主要用于礦石熔煉、金屬熔煉主要用于礦石熔煉、金屬熔煉 主要用于熔煉和金屬材料熱處理主要用于熔煉和金屬材料熱處理 紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等 序序 號號 車車 間間 用用 電電 設(shè)設(shè) 備備 負荷級別負荷級別 1 1金屬加工車間金屬加工車間 價格昂貴、作用重大，稀有的大型數(shù)控機床價格昂貴、作用重大，稀有的大型數(shù)控機床 一級一級 價格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機床價格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機床 二級二級 2 2鑄造車間鑄造車間

4、 沖天爐、鼓風機、沖天爐、鼓風機、30t30t及以上的澆鑄起重機及以上的澆鑄起重機 三級三級 3 3熱處理車間熱處理車間 井式爐專用淬火起重機、井式爐油槽抽油泵井式爐專用淬火起重機、井式爐油槽抽油泵 二級二級 4 4鍛壓車間鍛壓車間 鍛造專用起重機、水壓機、高壓水泵、油壓機鍛造專用起重機、水壓機、高壓水泵、油壓機 二級二級 5 5電鍍車間電鍍車間 大型電鍍用整流設(shè)備、自動流水作業(yè)生產(chǎn)線大型電鍍用整流設(shè)備、自動流水作業(yè)生產(chǎn)線 二級二級 6 6模具成型車間模具成型車間 隧道窯鼓風機、卷揚機隧道窯鼓風機、卷揚機 二級二級 7 7層壓制品車間層壓制品車間 壓塑機及供熱鍋爐壓塑機及供熱鍋爐 二級二級 8

5、 8線纜車間線纜車間 冷卻水泵、鼓風機、潤滑泵、高壓水泵、水壓機、冷卻水泵、鼓風機、潤滑泵、高壓水泵、水壓機、 真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備 二級二級 9 9空壓站空壓站 單臺單臺60m60m3 3/min/min以上空壓機以上空壓機 二級二級 有高位油箱的離心式壓縮機、潤滑油泵有高位油箱的離心式壓縮機、潤滑油泵 二級二級 離心式壓縮機潤滑油泵離心式壓縮機潤滑油泵 一級一級 表表 小型機械類工廠中常用重要電力負荷的級別分類小型機械類工廠中常用重要電力負荷的級別分類 電氣照明負荷電氣照明負荷 照明設(shè)備類型照明設(shè)備類型: :白熾燈、鹵鎢燈

6、、熒光燈、高壓汞白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞 燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。 照明的基本知識照明的基本知識 電光源及常用燈具 熱輻射光源熱輻射光源:利用物體加熱時發(fā)光的原理所做成的光源，利用物體加熱時發(fā)光的原理所做成的光源， 如白熾燈，鹵鎢燈。如白熾燈，鹵鎢燈。 氣體放電光源氣體放電光源:利用氣體放電發(fā)光的原理所做成的光源，利用氣體放電發(fā)光的原理所做成的光源， 如熒光燈、熒光高壓汞燈。如熒光燈、熒光高壓汞燈。 （1）白熾燈）白熾燈 靠鎢絲通過電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻靠鎢絲通過電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻 射發(fā)光射發(fā)光。 （2）鹵鎢燈）鹵鎢燈

7、它的發(fā)光原理與白熾燈相同，但在白熾燈它的發(fā)光原理與白熾燈相同，但在白熾燈 泡中充入了微量的鹵化物（如碘化物和溴化物），利泡中充入了微量的鹵化物（如碘化物和溴化物），利 用鎢循環(huán)來提高發(fā)光效率。用鎢循環(huán)來提高發(fā)光效率。 （3）熒光燈）熒光燈 利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放 電，發(fā)出少許可見光和大量的紫外線，這些紫外線再電，發(fā)出少許可見光和大量的紫外線，這些紫外線再 激勵燈管內(nèi)壁的熒光粉，產(chǎn)生大量的可見光。激勵燈管內(nèi)壁的熒光粉，產(chǎn)生大量的可見光。 （4）高壓汞燈）高壓汞燈 是熒光燈的改進產(chǎn)品，屬于高氣壓的汞是熒光燈的改進產(chǎn)品，屬于高氣壓的汞 蒸氣放電光源，

8、發(fā)光原理與熒光燈相同。蒸氣放電光源，發(fā)光原理與熒光燈相同。 （5）高壓鈉燈）高壓鈉燈 它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光 （6）金屬鹵化物燈）金屬鹵化物燈 在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物， 靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金 屬蒸氣，金屬原子在電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光屬蒸氣，金屬原子在電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光 譜線。譜線。 （7）管形氙燈）管形氙燈 高壓氙氣放電時能產(chǎn)生很強的白光，接高壓氙氣放電時能產(chǎn)生很強的白光，接 近連續(xù)光譜，和太陽光十分相似，燈的功率大（可達近連續(xù)光譜，和太

9、陽光十分相似，燈的功率大（可達 100kW），亮度高，俗稱），亮度高，俗稱“人造小太陽人造小太陽”。 表表 常用照明電光源的主要特性常用照明電光源的主要特性 光源名稱光源名稱 白熾燈白熾燈 鹵燈鹵燈 熒光燈熒光燈 高壓汞燈高壓汞燈 管形氙燈管形氙燈 高壓鈉燈高壓鈉燈 鹵化物燈鹵化物燈 額定功率范圍額定功率范圍 （W ） 101000 5002000 6125 501000 15001000 00 25 400 4001000 光效光效 6.519 19.521 2567 3050 2037 90100 6080 平均壽命平均壽命/h 1000 1500 2000300 0 25005000 5

10、001000 3000 2000 顯色指數(shù)顯色指數(shù) 9599 9599 7080 3040 9094 2025 6585 啟動穩(wěn)定時間啟動穩(wěn)定時間 瞬時瞬時 瞬時瞬時 13s 48min 12s 48min 48min 再啟動時間再啟動時間 瞬時瞬時 瞬時瞬時 瞬時瞬時 510min 瞬時瞬時 1020min 1015min 功率因數(shù)功率因數(shù) 1 1 0.330.7 0.440.67 0.40.9 0.44 0.40.61 頻閃效應(yīng)頻閃效應(yīng) 不明顯不明顯 明顯明顯明顯明顯明顯明顯明顯明顯明顯明顯明顯明顯 表面亮度表面亮度 大大 大大 小小較大較大大大 較大較大大大 電壓變化對光電壓變化對光 通

11、量影響通量影響 大大 大大 較大較大較大較大較大較大大大較大較大 環(huán)境溫度對光環(huán)境溫度對光 通量影響通量影響 小小小小大大較小較小小小較小較小較小較小 耐震性能耐震性能 較差較差差差較好較好好好好好較好較好好好 所需附件所需附件 無無無無 鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器 起輝器起輝器 鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器 鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器 觸發(fā)器觸發(fā)器 鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器 鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器 觸發(fā)器觸發(fā)器 電力系統(tǒng)負荷主要由：城市民用負荷電力系統(tǒng)負荷主要由：城市民用負荷 、商業(yè)負荷、商業(yè)負荷、 工業(yè)負荷、農(nóng)村負荷及其他負荷構(gòu)成，工業(yè)負荷、農(nóng)村負荷及其他負荷構(gòu)成，不同類型的負荷 具有不同的特點和規(guī)律，即具有不同的負荷曲線。 1.城鄉(xiāng)居民負荷：主要是家用

12、電器，有逐年增長趨勢、明 顯的季節(jié)性波動，與居民日常生活工作規(guī)律緊密相關(guān)； 2.商業(yè)負荷：主要是商業(yè)部門的照明、空調(diào)、動力等，覆 蓋面大、用電增長平穩(wěn)，具有季節(jié)性特點，在電力負荷 中比重不如工業(yè)和居民用電，但照明和空調(diào)負荷占用電 力系統(tǒng)高峰時段，另外，是節(jié)假日影響電力負荷的主因。 3. 工業(yè)負荷：在用電構(gòu)成中占首位，與工業(yè)用戶的工作方式 （如設(shè)備利用情況、企業(yè)的工作班制等）、和行業(yè)特點、季節(jié) 因素都緊密相關(guān)，一般負荷比較恒定； 4. 農(nóng)村負荷：農(nóng)村居民用電和生產(chǎn)用電，受氣候、季節(jié)等自然 條件影響大，受農(nóng)作物種類和耕作習慣影響。其用電負荷集中 時間與城市工業(yè)負荷高峰時間有差別，有利于提高電網(wǎng)負荷

13、率。 v電力負荷的特點：負荷變化是連續(xù)的過程，一般不會出現(xiàn)大 的躍變，但對季節(jié)、溫度、天氣敏感。該特點決定了電力總負電力總負 荷由四部分組成：荷由四部分組成：基本正常負荷分量基本正常負荷分量、天氣敏感負荷分量天氣敏感負荷分量、特特 別事件負荷分量別事件負荷分量和和隨機負荷分量隨機負荷分量。 金屬加工企業(yè)日的負荷曲線 酒店的日負荷曲線 金屬加工企業(yè)的日負荷曲線酒店的日負荷曲線 夏天的工作日 冬天的工作日 夏天的星期日 冬天的星期日 家庭負荷的日負荷曲線 負荷預(yù)測負荷預(yù)測 電力系統(tǒng)負荷預(yù)測包括：最大負荷功率最大負荷功率、負荷電量負荷電量及負荷曲線負荷曲線 的預(yù)測。 最大負荷功率預(yù)測對于確定電力系統(tǒng)

14、發(fā)電設(shè)備及輸變電設(shè)備的容 量非常重要。 負荷電量預(yù)測用于選擇適當?shù)臋C組類型、合理的電源結(jié)構(gòu)、確定 燃料計劃等。 負荷曲線預(yù)測為研究電力系統(tǒng)的峰值、抽水蓄能電站的容量、發(fā) 輸電設(shè)備的協(xié)調(diào)運行提供數(shù)據(jù)支持。 負荷預(yù)測的分類：負荷預(yù)測的分類： 負荷預(yù)測根據(jù)目的不同可以分為： 超短期負荷預(yù)測指未來1h以內(nèi)的負荷預(yù)測。安全監(jiān)視狀態(tài)， 需要510s或15min的預(yù)測值，預(yù)防性控制和緊急狀態(tài)處理需要 10min至1h的預(yù)測值。 短期負荷預(yù)測指日負荷預(yù)測和周負荷預(yù)測。分別用于安排日 調(diào)度計劃和周調(diào)度計劃，包括確定機組起停、水火電協(xié)調(diào)、聯(lián)絡(luò) 線交換功率、負荷經(jīng)濟分配、水庫調(diào)度和設(shè)備檢修等。 中期負荷預(yù)測指月至年

15、的負荷預(yù)測，主要是確定機組運行方 式和設(shè)備大修計劃等。 長期負荷預(yù)測指未來35年甚至更長時間段內(nèi)的負荷預(yù)測， 主要是電網(wǎng)規(guī)劃部門根據(jù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和對電力負荷的需求， 所作的電網(wǎng)改造和擴建工作的遠景規(guī)劃。 負荷預(yù)測的基本過程：負荷預(yù)測的基本過程： 調(diào)查和選擇歷史負荷數(shù)據(jù)資料包括電力企業(yè)內(nèi)部資料和外部 資料，把眾多資料濃縮到最小量。挑選標準是直接、可靠和最新。 歷史資料的整理由于預(yù)測的質(zhì)量不會超過所用資料的質(zhì)量， 所以要對所收集的與負荷有關(guān)的統(tǒng)計資料進行審核和必要的加工 整理，來保證資料的質(zhì)量，從而保證預(yù)測質(zhì)量。 對負荷數(shù)據(jù)的預(yù)處理在經(jīng)過初步整理之后，還要對所用資料 進行數(shù)據(jù)分析預(yù)處理，即對歷史

16、資料中的異常值的平穩(wěn)化以及缺 失數(shù)據(jù)的補遺，針對異常數(shù)據(jù)，主要采用水平處理、垂直處理方 法。 建立負荷預(yù)測模型負荷預(yù)測模型是統(tǒng)計資料軌跡的概括，預(yù) 測模型是多種多樣的，因此，對于具體資料要選擇恰當?shù)念A(yù)測模 型。 負荷預(yù)測的基本方法：負荷預(yù)測的基本方法： 單耗法：按照預(yù)計的產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)值計劃和用電單耗確定需電量。 方法簡單，但難于反映經(jīng)濟、氣候等影響，適應(yīng)于短期負荷預(yù)測； 趨勢外推法：用合適的函數(shù)曲線反映負荷依時間變化呈現(xiàn)的上升 或下降變化趨勢。預(yù)測只需要少量歷史數(shù)據(jù)，負荷變化時誤差大； 彈性系數(shù)法：根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)總值增長速度和彈性系數(shù)，得到規(guī)劃 期末的總用電量。方法簡單，需做大量的調(diào)研工作； 回

17、歸分析法：用統(tǒng)計學的回歸分析法對變量的觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計 分析，實現(xiàn)負荷預(yù)測。預(yù)測精度較高，適用中短期負荷預(yù)測； 時間序列法：根據(jù)歷史負荷進行數(shù)據(jù)擬合。所需歷史數(shù)據(jù)少，但 對負荷規(guī)律處理不足，適應(yīng)于負荷變化較均勻的短期預(yù)測； 灰色模型法：以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的灰色預(yù)測技術(shù)，在數(shù)據(jù)不 多的情況下找出規(guī)律，建立預(yù)測模型。數(shù)據(jù)離散程度越大，預(yù)測 精度越差，適用短期預(yù)測； 負荷預(yù)測的基本方法：負荷預(yù)測的基本方法： 德爾菲法：專家調(diào)查法，根據(jù)專家直接經(jīng)驗，對問題進行判斷預(yù) 測。在歷史資料不足或不可預(yù)測因素較多時適用，但對分地區(qū)負 荷預(yù)測可能不可靠，專家意見可能不完整，適用于長期預(yù)測； 專家系統(tǒng)法：建立大量

18、數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，匯集專家預(yù)測知識，提取 有關(guān)規(guī)則進行預(yù)測?？紤]因素較全面，預(yù)測結(jié)果較正確，但受數(shù) 據(jù)庫存放的知識總量限制，對突發(fā)事件和變化的條件適應(yīng)性差； 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法：模仿人腦建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進行智能化處理，對非結(jié) 構(gòu)性、非確定性規(guī)律具有自適應(yīng)功能。學習過程較慢，對突發(fā)事 件適應(yīng)性差，適用短期負荷預(yù)測； 其他預(yù)測方法如：優(yōu)選組合預(yù)測法；小波分析預(yù)測技術(shù)；負荷密 度法；人均用電量指標法等。 2.22.2工廠電力負荷和負荷曲線工廠電力負荷和負荷曲線 負荷曲線是表示電力負荷隨時間變動情況的曲線。負荷曲線 按負荷對象分，有工廠的、車間的或某臺設(shè)備的負荷曲線；按負 荷的功率性質(zhì)分，有有功和無功負荷曲線；按表

19、示的時間分，有 年的、月的、日的和工作班的負荷曲線；按繪制方式分，有依點 連成的負荷曲線(折線形負荷曲線)和梯形負荷曲線， 1負荷曲線的繪制 負荷曲線通常都繪制在直角坐標上，橫坐標表示負荷變動時間， 縱坐標表示負荷大?。üβ蔾W、kVar）。 日負荷曲線繪制日負荷曲線繪制 日負荷曲線是以一晝夜24h為時間范圍繪制的，日負荷曲線的 繪制方法有： 根據(jù)某一監(jiān)測點24h內(nèi)各個時刻的功率表中顯示的數(shù)據(jù)，逐點繪制 而成的平滑曲線，這樣得到的負荷曲線最為準確。 工程上，為了表達和計算 簡單起見，往往將負荷曲 線用等效的階梯形曲線來 代替，與精確的負荷曲線 之間會有一定的誤差，但 這種誤差是可以允許的。 最

20、為常見的負荷曲線是以 半小時為時間間隔半小時為時間間隔所繪制 的曲線。 日負荷曲線的特征參數(shù)日負荷曲線的特征參數(shù) 日電能耗量Wd(kWh)： 最大功率Pmax(kW) 平均功率Pav(kW)： P(kW) t(h) Pmax Pav Pav 24 0 ( ) d WP t dt 24 d av W P 日負荷曲線的特征參數(shù) 同一負荷，其有功功率日負荷曲線一般均與無功功率日負荷曲線 的變化規(guī)律不同，這是因為當有功功率增加或減少時，無功功率 并不是呈比例地增加或減少，且無功功率曲線一般比相應(yīng)的有功 功率曲線平緩。 不同性質(zhì)用戶有不同的日負荷曲線，相同性質(zhì)用戶在不同時間和 季節(jié)也有不同的日負荷曲線。

21、其相應(yīng)特征參數(shù)有很大差異。 負荷曲線: 1) 日負荷曲線：負荷在一晝夜間（024h）變化情況。 2) 年負荷曲線又分為年運行負荷曲線和年持續(xù)負荷曲線。 年運行負荷曲線可根據(jù)全年日負荷曲線間接制成。 年持續(xù)負荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的 冬季日負荷曲線和夏季日負荷曲線。 繪制方法如圖所示。下圖是南方某廠的年負荷曲線， 圖中P1在年負荷曲線上所占的時間計算為 T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視 地理位置和氣溫情況核定。 說明: 一般在北方，近似認為冬季200天，夏季165天； 在南方，近似認為冬季165天，夏季200天。 圖 年負荷持續(xù)時間曲線的繪制 （a）夏季

22、日負荷曲線 （b）冬季日負荷曲線 （c）年負荷持續(xù)時間曲線 年負荷曲線的特征參數(shù) o年電能耗量Wa(kW h)：全年實際消耗的電能 o最大負荷Pmax(kW)：年最大負 荷是指全年中負荷最大的工作班 內(nèi)30分鐘平均功率的最大值。 o年平均負荷Pav(kW)：平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗 的功率的平均值。 Pav=Wa8760 0 1095 2190 3285 4380 5475 6570 7665 8760 t(h) P(kW) 100 80 60 40 20 0 Pmax Pav Tmax 8760 0 ( ) a WP t dt 年負荷曲線的特征參數(shù) o年最大負荷利用小時數(shù)Tma

23、x(h)：若用戶以年最大負荷Pmax持續(xù)運 行Tmax小時即可消耗掉全年實際消耗的電能，則Tmax稱為年最大負 荷利用小時數(shù)。 Tmax=Wa/Pmax 0 1095 2190 3285 4380 5475 6570 7665 8760 t(h) P(kW) 100 80 60 40 20 0 Pmax Pav Tmax Tmax的大小反映了變配電設(shè)備 利用率的大小和用戶負荷平穩(wěn) 的程度。對于同類型的用戶盡 管Pmax可能差別很大，但Tmax 卻很接近；對于不同工作性質(zhì) 的用戶，Tmax差別可能很大。 負荷系數(shù) KL 負荷系數(shù)是指平均負荷與最大負荷的比值，有功負 荷系數(shù)KaL和無功負荷系數(shù)Kr

24、L，有時也用表示有功負荷 系數(shù)，表示無功負荷系數(shù)。 一般工廠=0.70.75， =0.760.82 負荷系數(shù)的大小標志著負荷曲線的陡緩程度，負荷系數(shù)越負荷系數(shù)的大小標志著負荷曲線的陡緩程度，負荷系數(shù)越 接近于，說明曲線的峰谷差異越小，即曲線越平緩。接近于，說明曲線的峰谷差異越小，即曲線越平緩。 負荷的工作制 電氣設(shè)備的老化和損壞速度與其所承受的負荷大小有關(guān)，在正 常運行情況下，要保證設(shè)備安全可靠地工作，必須使其工作時的 發(fā)熱所引起的溫度升高在允許范圍內(nèi)（即處于允許的穩(wěn)定工作溫 度）；電氣設(shè)備發(fā)熱量的大小與載流導體上通過的電流有關(guān)，而 載流導體通過持續(xù)電流和通過非持續(xù)電流所導致的發(fā)熱量是不相 同

25、的，即用電設(shè)備的持續(xù)工作特性（工作制）直接影響電氣設(shè)備 的工作狀態(tài)。 2.3工廠用電設(shè)備容量的確定 2.32.3工廠用電設(shè)備容量的確定工廠用電設(shè)備容量的確定 用電設(shè)備的銘牌上都有一個“額定功率”，但是由于 各用電設(shè)備的額定工作條件不同，如有的是長期工作制， 有的是短時工作制。因此這些銘牌上規(guī)定的額定功率不能 直接相加來作為全廠的電力負荷，而必須首先換算成同一 工作制下的額定功率，然后才能相加。 經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定工作制下的“額定功率”稱為設(shè) 備容量，Pe用表示。 用電設(shè)備的工作制用電設(shè)備的工作制 1.長期連續(xù)工作制設(shè)備 能長期連續(xù)運行，每次連續(xù)工作時間超過8h，而且運行時負荷比 較穩(wěn)定，在計算

26、其設(shè)備容量時，可直接查取其銘牌上的額定容量（額 定功率），不用經(jīng)過轉(zhuǎn)換。 工廠中主要的生產(chǎn)車間大多為連續(xù)工作制:如通風機,水泵,空氣壓縮 機,電動發(fā)電機,電爐,照明燈等. 2.短時工作制設(shè)備 工作時間較短，而停歇時間相對較長，在工廠負荷中所占比例很 小，在計算其設(shè)備容量時，也是直接查取其銘牌上的額定容量（額定 功率）。如機床上的輔助電機:進給電機,升降電機等 3.反復短時工作制設(shè)備 工作呈周期性，時而工作時而停歇，如此反復，且工作時間與停 歇時間有一定比例，,工作周期一般不超過10min.用負荷持續(xù)率（或稱 暫載率）來表示工作周期內(nèi)的工作時間與整個工作周期的百分比值.如 電焊機,電梯,起重機等

27、. 負荷的工作制 連續(xù)運行工作制（長期工作制 ）即電氣設(shè)備投入工作的持續(xù) 時間較長，負荷穩(wěn)定，在工作時間內(nèi)，電氣設(shè)備載流導體可以達 到穩(wěn)定的工作溫度。 負荷的工作制 斷續(xù)運行工作制（反復短時工作制）即電氣設(shè)備以斷續(xù)方式 反復工作，其工作和停歇相互交替。在工作時間 tw內(nèi)，電氣設(shè)備 來不及達到該設(shè)備在相同環(huán)境條件下持續(xù)運行的穩(wěn)定溫升S就停止 運行并開始冷卻，并且其工作區(qū)間內(nèi)發(fā)熱產(chǎn)生的溫升(-0)不足 以在停歇時間to內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度； 負荷持續(xù)率： %100% w wo t tt 設(shè)備容量的確定設(shè)備容量的確定 1.長期連續(xù)工作制和短時工作制的設(shè)備容量就是設(shè)備的銘牌 額定功率，即 2.反復短

28、時工作制設(shè)備的設(shè)備容量是將某負荷持續(xù)率下的銘牌 額定功率換算到統(tǒng)一負荷持續(xù)率下的功率。負荷持續(xù)率可用一個 工作周期內(nèi)工作時間占整個周期的百分比來表示： 起重機（吊車電動機）起重機（吊車電動機） 起重電動機的標準暫載率有15%、25%、40%、60%四種 要求統(tǒng)一換算到25%時的額定功率，即 式中 PN （換算前）設(shè)備銘牌 額定功率； Pe換算后設(shè)備容量； N設(shè)備銘牌暫載率； 25值為25%的暫載率。 電焊機設(shè)備電焊機設(shè)備 電焊設(shè)備的標準暫載率有50%、65%、75%、100%四種。 要求統(tǒng)一換算到100%，換算公式為： 式中 SN設(shè)備銘牌額定容量； cosjN設(shè)備銘牌功率因數(shù)。 電爐變壓器組電

29、爐變壓器組 設(shè)備容量是指在額定功率下的有功功率，即 式中 SN電爐變壓器的額定容量； cosjN電爐變壓器的功率因數(shù)。 照明設(shè)備 不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量指燈頭的額定功率， 即： Pe= PN 用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量要包括鎮(zhèn)流器中的 功率損失。 熒光燈： Pe=1.2PN 高壓水銀燈、金屬鹵化物燈： Pe= 1.1 PN （3 3）吊車的設(shè)備容量）吊車的設(shè)備容量 吊車屬于反復短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，吊車屬于反復短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到， 所以所以1 1臺吊車的容量為：臺吊車的容量為： (4) (4) 車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋很囬g的設(shè)備總?cè)萘繛椋?kW1

30、1 25 3 N N Ne PPP kW169111 .16142 e P %25 負荷計算的目的負荷計算的目的 對一個具體用戶來說，通常在建設(shè)前就對其建筑物結(jié)構(gòu)形式、 布置、功能以及將要使用的機電設(shè)備做了較詳盡的初步設(shè)計。 系統(tǒng)的最終實現(xiàn)依賴于系統(tǒng)中每個設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)中線路型號 規(guī)格的確定，這些設(shè)備必須滿足在正常負荷電流作用下長時間安 全運行的要求。即除了通過負荷預(yù)測了解用戶對電源容量要求外， 還必須知道供配電系統(tǒng)在實際運行時，流過每個系統(tǒng)元件的功率 （電流），這項工作就稱為負荷計算負荷計算。 負荷計算是選擇校驗變壓器容量及開關(guān)設(shè)備、連接該負荷的 電力線路的負荷值。是選擇儀器儀表、整定繼電保護

31、的重要數(shù)據(jù)。 2.4工廠計算負荷的確定 2.42.4工廠計算負荷的確定工廠計算負荷的確定 只要設(shè)備滿足最大計算負荷的發(fā)熱效應(yīng)，便可在其余時段 正常運行，因此設(shè)備選型中，負荷計算的目的不是求變動負荷 在每個時間段的計算負荷，而是只需求的該負荷的最大計算負 荷即可。在供配電系統(tǒng)中，以30分鐘內(nèi)的最大計算負荷Pmax作 為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。 計算負荷計算負荷(Pc, Qc, Sc, Ic) :導體中通過一個等效負荷時,導體最高溫升 與同時間內(nèi)實際變動負荷時導體中產(chǎn)生的最高溫升相等（熱效應(yīng)等 效）。該等效負荷稱為計算負荷，是一個假想的持續(xù)負荷。 導體通過電流達到穩(wěn)定溫升時間34, 為發(fā)熱時間參數(shù),對

32、 中小截面的導體其值10min,所以導體大約經(jīng)30min達到穩(wěn)定溫升. 因此取因此取30min的平均最大負荷作為計算負荷的平均最大負荷作為計算負荷.常用P30、Q30、S30、 I30分別表示負荷的有功計算負荷、無功計算負荷、視在計算負荷 和計算電流。 1 同一設(shè)備(線路),長期通大電流,則溫升高. 2 當電流一定時,小截面設(shè)備實際溫升會高于額定 溫升,大截面設(shè)備溫升低于額定溫升. 3 對于大截面導體,由于一般10min,導致按照 統(tǒng)計計算法得到的計算負荷大于實際的負荷,但 是仍然符合導體設(shè)計原則. 4 計算負荷確定過大，將使變壓器容量、電器設(shè) 備和導線截面選擇過大，造成投資浪費； 5 計算負

33、荷確定過小，則會引起所選變壓器容量 不足或電氣設(shè)備、電力線路運行時電能損耗增 加，并產(chǎn)生過熱、絕緣加速老化等現(xiàn)象，甚至 發(fā)生事故. 負荷計算負荷計算 目的： 主要是確定“計算負荷” 常用方法： 對待設(shè)計的供配電系統(tǒng)，負荷曲線未知，但計算負荷可以根據(jù)已 有的同類型用戶的用電規(guī)律來估計。 （1）若設(shè)備數(shù)量和容量不清楚情況下，要計算某種使用功能場所的 負荷，可采用各種用電指標法如：負荷密度法，單位指標法，住宅用 電量指標法等。 （2）某供電范圍的計算負荷K*Pc 確定K值的方法：需要系數(shù)法，二項式法和利用系數(shù)法。這些方法都 要基于大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 需要系數(shù)法較簡便，使用廣泛，適用于變配電所和全廠負荷

34、計算。 二項式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺大功率設(shè)備對負荷影響，計 算結(jié)果往往偏大，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算。 利用系數(shù)法使用利用系數(shù)進行計算，比較復雜，目前使用不多。 利用用電指標進行負荷計算利用用電指標進行負荷計算 v負荷密度法負荷密度法 常見的工業(yè)與民用電能用戶的負荷密度指標 c PS 用途 負荷密度指標 (kW/m2) 用途 負荷密度指標 (kW/m2) 鑄鋼車間*0.06旅游賓館*0.070.08 焊接車間0.04商場*0.120.15 鑄鐵車間0.06科研實驗樓*0.080.10 金工車間0.10辦公樓*0.070.08 木工車間0.66中、小學（有空調(diào)）0.070

35、.08 煤氣站0.090.13中、小學（無空調(diào)）0.030.04 鍋爐房0.150.20醫(yī)院*0.080.1 壓縮空氣站0.150.20博展館0.060.07 利用用電指標進行負荷計算利用用電指標進行負荷計算 v單位指標法單位指標法 單位用電指標，單位為kW/人、kW床、kW產(chǎn)品等。 N為單位數(shù)量，單位為人數(shù)、床數(shù)、產(chǎn)品數(shù)量。 v住宅用電量指標法住宅用電量指標法 住宅用電量指標 單位為kW/戶； N供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)； K住宅用電同時系數(shù)。 中國大陸和香港、美國的住宅用電量指標標準比較中國大陸和香港、美國的住宅用電量指標標準比較 c PN c PKN 中國大陸中國大陸香港香港美國（基本配置）

36、美國（基本配置）美國（標準配置）美國（標準配置） 住宅用電量指標住宅用電量指標 (kW/戶戶) 2.542.5413.213.218.618.62525 利用用電指標進行負荷計算利用用電指標進行負荷計算 v住宅用電量指標法住宅用電量指標法 住宅用電量指標 單位為kW/戶； N供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)； K住宅用電同時系數(shù)。 c PKN 按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計算負荷按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計算負荷 已知工廠的年產(chǎn)量A或年產(chǎn)值B，根據(jù)工廠的單位產(chǎn)量耗電量a或 單位產(chǎn)值耗電量b，工廠的全年耗電量Wa 全廠的有功計算負荷： 需要系數(shù)法需要系數(shù)法 (1) 一個用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時工作，因此

37、引 入一個同時系數(shù); (2) 工作的設(shè)備不一定都工作在額定狀態(tài)下，因此引入一 個負荷系數(shù); (3) 用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量,其與輸入容量間 有個平均效率; (4) 考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等，引入一 個線路平均效率. 因此,設(shè)備或設(shè)備組的計算負荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘?乘以一個小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)Kd 在所需計算的范圍內(nèi)，將用電設(shè)備按其設(shè)備性質(zhì)不同 分成若干組，對每一組選用合適的需要系數(shù)，算出每 組用電設(shè)備的計算負荷，然后由各組計算負荷求總的 計算負荷，這種方法稱為需要系數(shù)法。需要系數(shù)法一 般用來求多臺三相用電設(shè)備的計算負荷。 需要系數(shù)法的基本公式： 需要系數(shù)是以電氣

38、設(shè)備的性質(zhì)為分類原則，根據(jù)運行經(jīng)需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則，根據(jù)運行經(jīng) 驗得到，因此使用時應(yīng)首先對所要計算的設(shè)備進行歸類。驗得到，因此使用時應(yīng)首先對所要計算的設(shè)備進行歸類。 單組用電設(shè)備組的計算負荷確定單組用電設(shè)備組的計算負荷確定 有功計算負荷 ： 無功計算負荷： 視在計算負荷： 計算電流： 附加說明附加說明:單組設(shè)備數(shù)量3臺 時考慮需要系數(shù) 多組用電設(shè)備的計算負荷多組用電設(shè)備的計算負荷 總的有功計算負荷： 總的無功計算負荷： 總的視在計算負荷： 總的計算電流： 附加說明附加說明:一般情況下低 壓側(cè)負荷計算時,同時系 數(shù)只在變壓器低壓側(cè)考 慮一次即可.支路數(shù)3時 考慮. 有功同時系數(shù)

39、KP 取值范圍：配電干線 0.80.9；變電站總進線 0.851 無功同時系數(shù)KQ 取值范圍：配電干線 0.930.97 ；變電站總進 線0.951 同時系數(shù)同時系數(shù)K K 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍K 確定車間變電所低壓線路最大負荷確定車間變電所低壓線路最大負荷 冷加工車間冷加工車間0.70.8 熱加工車間熱加工車間0.70.9 動力站動力站0.81.0 確定配電所母線的最大負荷確定配電所母線的最大負荷 負荷小于負荷小于5 000kW0.91.0 計算負荷為計算負荷為5 00010 000kW0.85 計算負荷大于計算負荷大于10 000kW0.8 解 : (1) 冷加工機床：查附錄表1可得Kd1=0

40、.2，cos1=0.5， tg1=1.73 Pc1= Kd1Pe1=0.250=10kW Qc1=Pc1tg1=101.73=17.3kVar (2)通風機：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75 (n=2臺) Pc2= Pe2=21.2=2.4kW Qc2=Pc2tg2=2.40.75=1.8kVar 例1 一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動 機20臺共50kW，其中較大容量電動機有7.5kW2臺， 4kW2臺，2.2kW8臺；另接通風機1.2kW2臺；電阻爐1臺 2kW。試求計算負荷（設(shè)同時系數(shù)Kp、Kq均為0.9）。 (3)電阻爐：因n=1臺，故其計算負荷等于設(shè)

41、備容量, cos3=1 Pc3=Pe3=2kW Qc3=0 (4)車間計算負荷： 二項式系數(shù)法二項式系數(shù)法 在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備容量相差較大的車間干線 和配電箱的計算負荷時宜采用二項式系數(shù)法?；竟綖椋?附加說明：n 3臺時考慮 其余的計算負荷Q30、S30和I30的計算公式與前述需要系數(shù)法相同。 對1或2臺用電設(shè)備可認為P30=Pe，即b=1，c=0。 用電設(shè)備組的有功計算負荷的求取直接應(yīng)用上式，其余的計算負荷 與需要系數(shù)法相同。 確定多組用電設(shè)備的負荷確定多組用電設(shè)備的負荷 多組用電設(shè)備的總計算負荷時，也要考慮各組用電設(shè)備的最 大負荷不同時出現(xiàn)的因素。與需要系數(shù)法不同的是，這

42、里不是計 入一個小于1的綜合系數(shù)，而是在各組用電設(shè)備中取其中一組最大 的附加負荷(cPx)max，再加上各組平均負荷bPe，由此求出設(shè)備組的 總計算負荷。 先求出每組用電設(shè)備的計算負荷P30i、Q30i，則總的有功計算負荷 為： 總的無功計算負荷為： 例2 試用二項式法來確定上例1中的計算負荷。 解: 求出各組的平均功率bPe和附加負荷cPx （）金屬切削機床電動機組 查附錄表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5， tg1=1.73，x=5，則 (bPe)1=0.1450=7kW (cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW （）通風機組 查附錄表

43、1， n=2, cos2=0.8，tg2=0.75 (bPe)2=2Pe=2.4kW (cPx)2=0 （） 電阻爐( n=1): (bPe)3=Pe=2kW (cPx)3=0 顯然，三組用電設(shè)備中，第一組的附加負荷(cPx)1最大， 故總計算負荷為 ： Pc=（bPe）i+（cPx）1=(7+2.4+2)+10.08=21.48kW 比較例1和例2的計算結(jié)果可知，按二項式法計算的 結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得多。 可見二項式法更適用于容量差別懸殊的用電設(shè)備的 負荷計算。 Qc=（bPetg）i+（cPx） tg1 =(71.73+2.40.75+0)+10.081.73=31.35kva

44、r 單相用電設(shè)備計算負荷的確定單相用電設(shè)備計算負荷的確定 單相設(shè)備接于三相線路中，應(yīng)盡可能均衡分配，使三相負荷 盡量平衡。如均衡分配后，三相線路中剩余的單相設(shè)備總?cè)萘坎?超過三相設(shè)備總?cè)萘?5%，可將單相設(shè)備總?cè)萘恳暈槿嘭摵善?衡進行負荷計算。如超過15%，則應(yīng)先將這部分單相設(shè)備容量換 算為等效三相設(shè)備容量，再進行負荷計算。設(shè)計規(guī)范規(guī)定: 1單相設(shè)備接于相電壓時 等效三相設(shè)備容量Pe按最大負荷相所接的單相設(shè)備容量Pemj 的3倍計算，即 2單相設(shè)備接于線電壓時 容量Pej為單相設(shè)備接于線電壓時，其等效三相設(shè)備容量Pe為 3.單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時 先將接于線電壓的設(shè)備換算為接于相電

45、壓的設(shè)備容量，再分相計算 各相負荷，按最大有功負荷相的負荷3倍計算。 照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù) 光源類別光源類別 需要系需要系 數(shù)數(shù)Kd cosj j 白熾燈白熾燈熒光燈熒光燈高壓汞燈高壓汞燈高壓鈉燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈 生產(chǎn)車間辦公室生產(chǎn)車間辦公室0.8110.9(0.55)0.450.650.450.400.61 變配電所、倉庫變配電所、倉庫0.50.710.9(0.55)0.450.650.450.400.61 生活區(qū)宿舍生活區(qū)宿舍0.60.810.9(0.55)0.450.650.450.400.61 室外室外110.9(0.55)0.4

46、50.650.450.400.61 通常，車間的照明設(shè)備容量都不會超過車間三相設(shè)備容量的 15%。因此，我們可在確定了車間照明設(shè)備總?cè)萘亢?，按需要?數(shù)法單獨計算車間照明設(shè)備的計算負荷。 其中: 單位面積容量指標,單位: w/m2 S 計算面積, 單位m2 供配電系統(tǒng)的功率損耗供配電系統(tǒng)的功率損耗 供配電系統(tǒng)的功率損耗是指最大功率時功率損耗供配電系統(tǒng)的功率損耗是指最大功率時功率損耗 。 1 線路的功率損耗：線路的功率損耗： 線路功率損耗線路功率損耗 PWL=3IC2RWL*10-3 QWL= = 3IC2XWL*10-3 式中，式中，Ic為線路的計算電流（為線路的計算電流（A）；）；RWL為線

47、路每相的電阻（為線路每相的電阻（），）， RWL=R0L，R0為線路單位長度的電阻（為線路單位長度的電阻（/km），），L為線路的計算長為線路的計算長 度（度（km）；）；XWL為線路每相的電抗（為線路每相的電抗（），），XWL =X0L，X0為線路為線路 單位長度的電抗（單位長度的電抗（/km）。 說明說明: R0 X0的獲取方法的獲取方法 (1) 查表法查表法 (2) 計算法計算法 (3) 估算法估算法 電力線路的阻抗電力線路的阻抗 線路的電阻RWL 線路的電抗XWL R0 和X0為導線電纜單位長度的電阻電抗，可查有關(guān)手冊； l 為線路長度。 X0要根據(jù)導線截面和線間幾何均距來查得。 線路

48、結(jié)構(gòu) 線路電壓 35kV及以上610kV220/380V 架空線路 0.40.350.32 電纜線路 0.120.080.066 電力線路單位長度電抗平均值 X0 (/km)估算值 電力線路的阻抗電力線路的阻抗 這里要說明：設(shè)三相線路線間距離分別為a1、a2、a3， 則線間幾何均距 。當三相線路為等距水平 排列，相鄰線距為 a （圖b），則 。當 三相線路為等邊三角形排列，每邊線距為 a（圖c）， 則 2 變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗 * 估算法估算法 PT=0.015Sc QT=0.06 Sc * 精確法精確法 有功功率損耗有功功率損耗 鐵損鐵損PFe 空載損耗空載損耗P0可認為就是鐵損

49、，所以鐵損又稱可認為就是鐵損，所以鐵損又稱 為空載損耗。為空載損耗。 銅損銅損PCu 負載損耗負載損耗Pk可認為就是額定電流下的銅損可認為就是額定電流下的銅損 PCu 與變壓器二次負荷有關(guān)。當變壓器滿載時，近似等于變。當變壓器滿載時，近似等于變 壓器短路損耗。壓器短路損耗。 變壓器的有功功率損耗為變壓器的有功功率損耗為 或者: PT P0+Pk2 式中，式中，SN為變壓器的額定容量；為變壓器的額定容量；Sc為變壓器的計算負為變壓器的計算負 荷；荷；為變壓器的負荷率（為變壓器的負荷率（= Sc/SN） 無功功率損耗無功功率損耗 空載無功功率損耗空載無功功率損耗 Q0 :空載時由勵磁電流造成空載時

50、由勵磁電流造成. 負載無功功率損耗負載無功功率損耗 QL :負荷電流在繞組電抗上的損耗，與負荷電流在繞組電抗上的損耗，與 變壓器二次負荷大小有關(guān)。當變壓器滿載時，近似等于變壓器短變壓器二次負荷大小有關(guān)。當變壓器滿載時，近似等于變壓器短 路時繞組上的無功損耗。路時繞組上的無功損耗。 變壓器的無功功功率損耗為：變壓器的無功功功率損耗為： 式中，式中，I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值為變壓器空載電流占額定電流的百分值;Uk%為變?yōu)樽?壓器的短路電壓百分值。壓器的短路電壓百分值。 以上參數(shù)可由變壓器產(chǎn)品目錄獲取以上參數(shù)可由變壓器產(chǎn)品目錄獲取. 工廠的功率因數(shù)工廠的功率因數(shù) 功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)

51、的一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，它 反映了供用電系統(tǒng)中無功功率消耗量在系統(tǒng)總?cè)萘恐兴嫉?比重，反映了供用電系統(tǒng)的供電能力。 分類： 概念： 瞬時功率因數(shù)運行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時刻的功率因數(shù)值 平均功率因數(shù)某一規(guī)定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值 最大負荷時的功率因數(shù)配電系統(tǒng)運行在年最大負荷時的功率因數(shù) 自然功率因數(shù)用電設(shè)備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數(shù) 總的功率因數(shù)用電設(shè)備或工廠設(shè)置了人工補償后的功率因數(shù) 工廠的功率因數(shù)計算工廠的功率因數(shù)計算 瞬時功率因數(shù) 平均功率因數(shù) 最大負荷時的功率因數(shù) 供電部門對用戶功率因數(shù)的要求:高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有 帶負荷調(diào)壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)

52、應(yīng)達到0.9以上，其他用戶功率 因數(shù)應(yīng)在0.85以上。380V 電能用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到0.85以上。 (供 電部門考察用戶功率因數(shù)是使用月平均功率因數(shù)衡量。) 功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響 1、功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響 電能損耗增加 PwL和QwL 電壓損失增大 供電設(shè)備利用率降低 在功率因數(shù)降低后，不得不降低輸送的有功功率P來控制電流I 的值，這樣就降低了供電設(shè)備的供電能力。 提高功率因數(shù)的方法 (1) 提高自然功率因數(shù) 采用科學措施減少用電設(shè)備無功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總 功率因數(shù)提高。 合理選擇電動機的規(guī)格、型號 防止電動機空載運行 保證電動機的檢修質(zhì)量 合

53、理選擇變壓器的容量 交流接觸器的節(jié)電運行 (2) 人工補償功率因數(shù) 并聯(lián)電容器 :工廠中常用的人工補償法(安裝移相電容器) 同步電動機補償 調(diào)相機(僅發(fā)無功功率的同步發(fā)電機)補償 動態(tài)無功補償 無功功率補償無功功率補償 S30.1 S30.2 Q30.1 P30 Q30.2 1 工廠中的用電設(shè)備多為感性負載， 在運行過程中，除了消耗有功功率外， 還需要大量的無功功率在電源至負荷 之間交換，導致功率因數(shù)降低，給工 廠供配電系統(tǒng)造成不利影響。 左圖: 人工補償原理 補償容量的計算補償容量的計算 固定補償時補償容量計算固定補償時補償容量計算 由于電力部門考察用戶功率因數(shù)是使用的平均功率因數(shù)，固定 補

54、償容量就應(yīng)達到補償后平均功率因數(shù)cos2滿足要求的條件。 自動補償時補償容量計算自動補償時補償容量計算 對于自動無功補償，當補償后的功率因數(shù)瞬時值滿足要求時， 其平均功率因數(shù)自然滿足要求。所以，一般以有功計算負荷發(fā)生時 所需的無功補償容量作為自動補償時補償容量計算的依據(jù)（常用常用）。 1212 ()() ccavccc QPtgtgP tgtgq P 1212 ()() CCCCCC QPtgtgPtgtgq P 自動補償和補償后計算負荷的計算自動補償和補償后計算負荷的計算 補償容量的計算 補償器數(shù)量的計算 （三相電容器：額定 容量應(yīng)不小于系統(tǒng)需要的補償容量；單 相電容器：應(yīng)保證臺數(shù)為3的倍數(shù)

55、。 補償后的總無功計算負荷 補償后的視在計算負荷 確定補償量后，因?qū)嶋H補償量與計算量不一致，應(yīng)進行校驗 實際功率因數(shù)。避免由于功率因數(shù)過高，在負荷變化時，系統(tǒng)反 復在容性和感性功率因數(shù)下轉(zhuǎn)換，造成系統(tǒng)振蕩。 并聯(lián)電容器的裝設(shè)與控制 1. 并聯(lián)電容器的結(jié)線 不同的接線方法其補償?shù)目側(cè)萘坎煌?形結(jié)線時 形結(jié)線時 形結(jié)線優(yōu)點:任一項電容器短路,該相電流為正常電流3倍,缺點:補償容 量小,任一相斷開,該相無補償; 形結(jié)線優(yōu)點:補償容量大,任一相斷開,三相線路仍得到補償;缺點:任一 相短路,三相線路發(fā)生相間短路,易引起電容器爆炸. 我國中壓系統(tǒng)為中性點不接地運行方式， 形結(jié)線某相短路擊穿 時發(fā)生相間短

56、路，對系統(tǒng)危害很大，當采用Y形接法只相當于單相接地 故障。因此，一般中壓系統(tǒng)采用Y形接法，而低壓系統(tǒng)采用形結(jié)線。 使用場合:中高壓電容器組接形；容量較小 (450kVar)或低壓電容器組接形。 2. 并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點 (1) 高（中）壓集中補償 高（中）壓集中補償是指將高壓電容器組集中裝設(shè) 在工廠變電所的610kV母線上。 裝設(shè)集中，管理維護方便，投資少，電容器的利用率 高，但補償范圍小，不能提高用戶電氣設(shè)備的利用率，一 般大中型企業(yè)中用，在中低壓供配電系統(tǒng)中使用較少。 (2) 低壓集中補償 低壓集中補償是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變 電所的低壓母線上。 補償范圍中，經(jīng)濟，維護管理方便，

57、用戶普遍應(yīng)用。 (3) 單獨就地補償 單獨就地補償（個別補償或分組補償）是指在個別功 率因數(shù)較低的設(shè)備旁邊裝設(shè)補償電容器組。 補償范圍最大，效果最好，但電容器的利用率低。 小容量電容器單位價格高，維護管理不便，易受不良 環(huán)境影響。一般只在補償需求量大，運行時間長，補償點 距變電站較遠的場合用。 3.并聯(lián)電容器的控制方式 并聯(lián)電容器的投切是隨著負荷的變化，以某個參 量進行分組投切控制的，有：按功率因數(shù)進行控制； 按負荷電流進行控制。 例2-6 有一工廠修建10/0.4kV的車間變電所，已知車 間變電所低壓側(cè)的視在功率Sc1為800kVA，無功計 算負荷Qc1為540kvar，現(xiàn)要求車間變電所高壓

58、側(cè) 功率因數(shù)不低于0.9，如果在低壓側(cè)裝設(shè)自動補償 電容器，問補償容量需多少？補償后車間總的視 在計算負荷（高壓側(cè)）降低了多少？ 解 （1）補償前 低壓側(cè)的有功計算負荷 低壓側(cè)的功率因數(shù) cos1=590.25/800=0.74 變壓器的功率損耗（設(shè)選低損耗變壓器） PT=0.015Sc=0.015800=12kW QT=0.06Sc=0.06800=48kvar 變電所高壓側(cè)總的計算負荷為 Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kW Qc2=Qc1+Q T=540+48=588kvar 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為 cos=602.25/841.7=0.716 (2)確定補償容量

59、 現(xiàn)要求在高壓側(cè)不低于0.9，而補償在低壓側(cè)進 行，所以我們考慮到變壓器損耗，可設(shè)低壓側(cè)補 償后的功率因數(shù)為0.92，來計算需補償?shù)娜萘?Qcc=Pc1（tg1tg2） =590.25（tgarccos0.74tgarccos0.92） =285.03kvar 查附錄表選BW0.4141型電容器，需要的個數(shù) 為 n=285.03/14=21個 實際補償容量為Qcc =2114=294kvar (3)補償后 變電所低壓側(cè)視在計算負荷 此時變壓器的功率損耗 變電所高壓側(cè)總的計算負荷 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù) 符合要求。如果結(jié)果小于0.9，則需重新計算，同 時把一開始的設(shè)定值0.92取大一點，到cos

60、的 值滿足要求為止。 通過上述計算可得：需補償?shù)娜萘繛?94kvar，補 償后車間變電所高壓側(cè)功率因數(shù)達到0.904，高壓 側(cè)的總視在功率減少了177.86kVA。補償前車間變 電所變壓器容量應(yīng)選1000kVA，補償后選800kVA 即滿足要求。 逐級（點）推算法計算供配電系統(tǒng)的計算負荷逐級（點）推算法計算供配電系統(tǒng)的計算負荷 對中小型工廠來說，廠內(nèi)高低壓配 電線路一般不長，其功率損耗可略 去不計。 ：從用電設(shè)備向電源方向逐級計算負荷 尖峰電流的計算尖峰電流的計算 尖峰電流: 持續(xù)時間12s的短時最大負荷電流。主要用來選擇 熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護及檢驗電動機自起動條件等 單臺用電設(shè)備