第2章 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償

1、1.1 什么是供電系統(tǒng)的負(fù)荷？ 供電系統(tǒng)的負(fù)荷是指用電設(shè)備所需用的功率，或者說(shuō)是供電設(shè)備中流過(guò)的功率或電流。 如果負(fù)荷達(dá)到了電氣設(shè)備額定容量就叫做滿負(fù)荷或滿載。1.2 負(fù)荷計(jì)算的目的： 合理選擇供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)電器、變壓器等設(shè)備，使電器設(shè)備和材料既能得到充分利用又能滿足電網(wǎng)的安全運(yùn)行。 另外，也是選擇儀表、繼電保護(hù)整定的依據(jù)。導(dǎo)線截面及供電設(shè)備額定容量選擇取決于計(jì)算負(fù)荷的大小。如計(jì)算負(fù)荷過(guò)大，則所選導(dǎo)線截面和供電設(shè)備額定容量就大，造成投資和設(shè)備的浪費(fèi)。反之，將造成導(dǎo)線及電氣設(shè)備過(guò)熱，使線路及各種電氣設(shè)備的絕緣老化，壽命縮短，甚至無(wú)法正常工作。 -1 計(jì)算負(fù)荷（需要負(fù)荷或最大負(fù)荷） a.

2、用于: 按發(fā)熱條件選擇電器和導(dǎo)體；計(jì)算電壓偏差及電網(wǎng)損耗。 b. 通常取“半小時(shí)最大負(fù)荷” 適用于選擇導(dǎo)體和電器。 -2 平均負(fù)荷 年平均負(fù)荷用于計(jì)算電能年消耗量； 最大負(fù)荷班平均負(fù)荷用于計(jì)算最大負(fù)荷（見(jiàn)利用系數(shù)法）。 -3 尖峰電流 a. 用于計(jì)算電壓波動(dòng)； 選擇和整定保護(hù)器件；校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)條件。 b. 通常取持續(xù)1s左右的最大負(fù)荷電流，即起動(dòng)電流的周期分量。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮其非周期分量。 -1 簡(jiǎn)介 a. 特點(diǎn)：逐級(jí)打系數(shù)。 b.步驟：設(shè)備功率乘需要系數(shù)，再逐級(jí)乘同時(shí)系數(shù)。 -2 評(píng)價(jià) 計(jì)算過(guò)程較簡(jiǎn)便。計(jì)算精度一般；用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少時(shí)，誤差較大。 -3 適用范圍 適用于設(shè)備功率已

3、知的各類(lèi)項(xiàng)目，尤其是變電所負(fù)荷計(jì)算。 1.5 設(shè)備功率的計(jì)取設(shè)備功率的計(jì)取114.1 單臺(tái)設(shè)備單臺(tái)設(shè)備 a. 電力：應(yīng)把額定值換算為負(fù)載持續(xù)率電力：應(yīng)把額定值換算為負(fù)載持續(xù)率=100 下的有功下的有功功率；只有一個(gè)例外：需要系數(shù)法中的周期工作制電動(dòng)機(jī)功率；只有一個(gè)例外：需要系數(shù)法中的周期工作制電動(dòng)機(jī)取取25。 b. 照明：氣體放電燈應(yīng)計(jì)入鎮(zhèn)流器的功率損耗。照明：氣體放電燈應(yīng)計(jì)入鎮(zhèn)流器的功率損耗。114.2 用電設(shè)備組設(shè)備功率用電設(shè)備組設(shè)備功率 不含備用設(shè)備。不含備用設(shè)備。114.3 變電所或建筑物的總設(shè)備功率變電所或建筑物的總設(shè)備功率 不同時(shí)出現(xiàn)者不疊加不同時(shí)出現(xiàn)者不疊加: * 消防設(shè)備一般不

4、計(jì)入，但平常運(yùn)行者（消防電梯、正常消防設(shè)備一般不計(jì)入，但平常運(yùn)行者（消防電梯、正常點(diǎn)燃的應(yīng)急照明）仍應(yīng)計(jì)入；點(diǎn)燃的應(yīng)急照明）仍應(yīng)計(jì)入； * 季節(jié)性負(fù)荷取較大者。季節(jié)性負(fù)荷取較大者。 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷有功功率無(wú)功功率視在功率PeKxPctgPcQc22QcPcSc配電干線或車(chē)間變電所的計(jì)算負(fù)荷：有功功率無(wú)功功率視在功率相應(yīng)計(jì)算電流 對(duì)于配電所有功、無(wú)功同時(shí)系數(shù)分別取0.851和0.951；對(duì)于總降壓變電所，分別取0.80.9和0.930.97)(PeKKPcxp)(tgPeKKQcxq22QcPcScUScIc32.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t -1 設(shè)計(jì)中應(yīng)采取提高自然功率因數(shù)的措施 ，達(dá)不到要

5、求時(shí)，應(yīng)采取無(wú)功補(bǔ)償措施，通常采用并聯(lián)電容器裝置。 -2 就地平衡補(bǔ)償原則 a. 高、低壓部分的無(wú)功功率宜分別在高、低壓側(cè)補(bǔ)償；無(wú)高壓負(fù)荷時(shí)，不在高壓側(cè)裝設(shè)電容器。 b. 基本無(wú)功功率宜在變配電所內(nèi)集中補(bǔ)償； c. 環(huán)境正常的車(chē)間內(nèi)，宜裝設(shè)低壓電容器分散補(bǔ)償； d. 負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備，宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。-3 投切方式的選擇 a. 手動(dòng)投切：用于補(bǔ)償基本或穩(wěn)定無(wú)功功率時(shí)，或每日投切次數(shù)不超過(guò)三次時(shí)。 b. 自動(dòng)投切：用于手投不能滿足電網(wǎng)技術(shù)要求，或自投在經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)。 -4 高壓電容器組宜串聯(lián)適當(dāng)參數(shù)的電抗器。 并聯(lián)電容器補(bǔ)償容量： QCPc(tan1 tan2) 為平均負(fù)荷系數(shù)，可取

6、0.70.8；如按電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)考核功率因數(shù)，最不利條件下取1。 負(fù)荷計(jì)算和補(bǔ)償容量的正確計(jì)算，詳見(jiàn)后面例題。1 變壓器數(shù)量的確定(1)主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則是為了保證供電的可靠性。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器。有大量一級(jí)負(fù)荷或二級(jí)負(fù)荷季節(jié)性負(fù)荷變化較大時(shí)集中負(fù)荷較大時(shí)對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況可以安裝24臺(tái)主變壓器。裝設(shè)多臺(tái)變壓器時(shí)，宜根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和變化適當(dāng)分組以便靈活投切相應(yīng)的變壓器組。變壓器應(yīng)按分列方式運(yùn)行。變壓器低壓出線端的中性線和中性點(diǎn)接地線應(yīng)分別敷設(shè)。為測(cè)試方便，在接地回路中，靠近變壓器處做一可拆卸的連接裝置。(2)一般三級(jí)負(fù)荷或容量不太大的動(dòng)力與照明宜共

7、負(fù)荷只用一臺(tái)變壓器。(3)當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器當(dāng)照明負(fù)荷較大或動(dòng)力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)，可設(shè)照明專用變壓器。單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器。沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。當(dāng)季節(jié)性負(fù)荷(如空調(diào)設(shè)備等)約占工程總用電負(fù)荷的1/3及以上時(shí)，宜配置專用變壓器。2 變壓器容量的確定(1)變壓器的容量選擇的一般原則變壓器容量應(yīng)根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇。確定一臺(tái)變壓器的容量時(shí)，應(yīng)首先確定變壓器的負(fù)荷率。變壓器當(dāng)空載損耗等于負(fù)荷率平方乘以負(fù)載損耗時(shí)效率最高，在效率最高點(diǎn)變壓器的負(fù)荷率為6367之間，對(duì)平穩(wěn)負(fù)荷供電的單臺(tái)變壓器，負(fù)荷率一般在85

8、左右。但這僅僅是從節(jié)電的角度出發(fā)得出的結(jié)論，是不夠全面的。值得考慮的重要元素還有運(yùn)行變壓器的各種經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，包括固定資產(chǎn)投資、年運(yùn)行費(fèi)、折舊費(fèi)和一些其他費(fèi)用。選擇變壓器容量時(shí)，適當(dāng)提高變壓器的負(fù)荷率以減少變壓器的臺(tái)數(shù)或容量，即犧牲運(yùn)行效率，降低一次投資，也只是一種選擇。(2)當(dāng)安裝兩臺(tái)及以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)安照其中任何一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余的容量至少能保證所供一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的6075，通常一次變電所采用75，二次變電所采用60。(3)低壓為0.4kV變電所中單臺(tái)變壓器的容量不宜大于1600kVA，當(dāng)用電設(shè)備容量較大，負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)可選用2000kVA及以上容量的變壓器。(4)當(dāng)建筑物的計(jì)算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機(jī)容量為： S=Pjs/bcos2(KVA) 式中 Pjs 建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷KW; cos2補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9; b變壓器的負(fù)荷率。 自然功率因數(shù)為0.74，假如使補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.93，則需要的無(wú)功補(bǔ)償功率為