第二章負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

2負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.1計(jì)算負(fù)荷2.9無(wú)功功率的補(bǔ)償2.2設(shè)備功率2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷2.4單位面積法確定計(jì)算負(fù)荷2.5單相負(fù)荷的計(jì)算2.6季節(jié)負(fù)荷的計(jì)算2.7沖擊負(fù)荷的計(jì)算2.8能量損耗計(jì)算2.11典型建筑工程的負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷曲線(xiàn)和計(jì)算負(fù)荷的概念

表示電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)的平均功率隨時(shí)間變化情況的圖形稱(chēng)為負(fù)荷曲線(xiàn)。2.1計(jì)算負(fù)荷

縱坐標(biāo)：有功功率負(fù)荷曲線(xiàn)

無(wú)功功率負(fù)荷曲線(xiàn) 橫坐標(biāo)：日負(fù)荷曲線(xiàn)月負(fù)荷曲線(xiàn)年負(fù)荷曲線(xiàn)負(fù)荷曲線(xiàn)所包圍的面積代表負(fù)荷在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的電能需要量（用電量）。日有功負(fù)荷曲線(xiàn)a)依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線(xiàn)b)梯形負(fù)荷曲線(xiàn)年負(fù)荷曲線(xiàn)a)年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線(xiàn)b)年每日最大負(fù)荷曲線(xiàn)

計(jì)算負(fù)荷：按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)假定負(fù)荷，其產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)應(yīng)相等。負(fù)荷曲線(xiàn)上的“最大負(fù)荷”稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是作為按發(fā)熱條件選擇配電變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線(xiàn)、電纜截面的依據(jù)，并用來(lái)計(jì)算電壓損失和功率損耗。在工程上亦可作為電能消耗量及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)。2.1.2計(jì)算負(fù)荷

2.2.1不同工作制用電設(shè)備的設(shè)備功率

1.長(zhǎng)期連續(xù)工作制：等于額定功率，kW。2.短時(shí)工作制設(shè)備的設(shè)備容量為零。2.2設(shè)備功率3反復(fù)短時(shí)工作制：換算到暫載率％＝25％時(shí)的額定功率（kW），即——換算到％＝25％時(shí)電動(dòng)機(jī)設(shè)備容量；——銘牌暫載率，以百分值代入公式；——電動(dòng)機(jī)的銘牌額定功率，kW。電焊機(jī)及電焊設(shè)備：算到暫載率％＝100％時(shí)的額定功率，即——換算到％＝100％時(shí)電焊設(shè)備的設(shè)備容量；——銘牌暫載率，以百分值代入公式；——直流電焊機(jī)的銘牌額定功率，kW；——交流電焊機(jī)的銘牌額定視在功率，kVA；——電焊設(shè)備的銘牌額定功率因數(shù)。

2.2.2照明設(shè)備的設(shè)備容量 1）白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量等于燈泡上標(biāo)出的額定功率，kW。 2）帶鎮(zhèn)流器的熒光燈的設(shè)備容量為1.25倍的額定功率，kW，電子型起動(dòng)的熒光燈的設(shè)備容量等于熒光燈燈管的額定功率。3）高強(qiáng)氣體放電燈其設(shè)備容量為1.1倍的額定功率，kW。1.消防設(shè)備的供電消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷不能共用供電回路的問(wèn)題。消防電梯與普通電梯不能合用供電回路；消防防排煙風(fēng)機(jī)與普通風(fēng)機(jī)不能合用供電回路；消防水泵與生活水泵不能合用供電回路等。2.2.4消防負(fù)荷2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷2.3.1需要系數(shù)

1．定義

需要系數(shù)是表示配電系統(tǒng)中所有用電設(shè)備同時(shí)使用的程度。通常其值小于1。

3.負(fù)荷系數(shù)：反映在最大負(fù)荷時(shí)，正在工作運(yùn)行的用電設(shè)備的實(shí)際需要的設(shè)備容量與正在運(yùn)行的用電設(shè)備總設(shè)備容量的比值。

2.同時(shí)工作系數(shù)：反映在最大負(fù)荷時(shí)，正在工作運(yùn)行的用電設(shè)備的設(shè)備容量與全部用電設(shè)備總設(shè)備容量的比值。.

4.平均效率：用電設(shè)備的功率損耗。5.線(xiàn)路效率：線(xiàn)路的功率損耗。

綜合考慮上述因素后，需要系數(shù)表示為2.3.2用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷1．單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷

設(shè)備組中設(shè)備數(shù)量在3臺(tái)以上，要考慮需要系數(shù)，有功計(jì)算負(fù)荷

──給出的需用系數(shù)；──單臺(tái)電氣設(shè)備的設(shè)備容量，kW。設(shè)備數(shù)量在3臺(tái)以下，需要系數(shù)為1。

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷──給出的正切值tg；──有功計(jì)算負(fù)荷，kW。設(shè)備容量

計(jì)算電流

──系統(tǒng)的額定電壓，kV。功率因數(shù)2．多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷

將各用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷按有功功率和無(wú)功功率分別相加，引入同時(shí)工作系數(shù)。在0.8～0.9之間，變電站取0.85～1。在0.93～0.97之間，變電站取0.95～1?！纠磕耻?chē)間用電設(shè)備如下：（1）電焊機(jī)25臺(tái)，功率分別為：3.0kVA×8；8kVA×6；16kVA×5；30kVA×2；180kVA×2；200kVA×2；

（2）風(fēng)機(jī)：50臺(tái)，功率均為2.2kW；（3）機(jī)床：66臺(tái)，功率分別為：7.5kW×30；15kW×30；30kW×2；45kW×2；90kW×2；（4）吊車(chē)：2臺(tái)，分別為15kW，22kW，解本車(chē)間的總配電計(jì)算負(fù)荷分別計(jì)算如下：

（1）電焊機(jī)（2）風(fēng)機(jī)：（3）機(jī)床：（4）吊車(chē)：（5）本車(chē)間的總配電計(jì)算負(fù)荷，2.3.3配電干線(xiàn)和配電所的計(jì)算負(fù)荷1.配電低壓干線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷將各用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷按有功功率和無(wú)功功率分別相加即可得到低壓干線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷。

2.低壓母線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷考慮到各干線(xiàn)最大負(fù)荷不可能同時(shí)出現(xiàn)，在確定低壓母線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)引入一個(gè)同時(shí)工作系數(shù)。將各低壓干線(xiàn)的有功、無(wú)功計(jì)算負(fù)荷相加。

3.10kV輸電線(xiàn)路、母線(xiàn)及高壓進(jìn)線(xiàn)計(jì)算負(fù)荷的確定10kV輸電線(xiàn)路、母線(xiàn)及高壓進(jìn)線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷只需在低壓母線(xiàn)負(fù)荷的基礎(chǔ)上考慮相應(yīng)配電變壓器或降壓變壓器、線(xiàn)路的功率損耗及同時(shí)工作系數(shù)后確定。2.4單位面積法確定計(jì)算負(fù)荷

2.4.1單位面積功率法（負(fù)荷密度法）

——負(fù)荷密度（W/m2或VA/m2）；

——建筑面積（m2）2.4.2單位指標(biāo)法

——單位指標(biāo)（W/床或W/戶(hù)）；

——核算單位的數(shù)量；單相負(fù)荷應(yīng)盡可能均勻分配在三相上。當(dāng)計(jì)算范圍內(nèi)單相用電設(shè)備容量之和小于總設(shè)備容量的15%時(shí)，可按三相平衡負(fù)荷計(jì)算。2.5.1單相負(fù)荷接在相電壓──三個(gè)相負(fù)荷中最大的相負(fù)荷，kW。

2.5.2線(xiàn)負(fù)荷

1.接于同一線(xiàn)電壓時(shí)

——單相設(shè)備的容量（kW）2.5單相負(fù)荷的計(jì)算

2．接于不同線(xiàn)電壓時(shí)的三相設(shè)備容量設(shè)接于3個(gè)線(xiàn)電壓的設(shè)備容量分別為、、

3.有的單相設(shè)備接于線(xiàn)電壓，有的單相設(shè)備接于相電壓時(shí)2.6季節(jié)負(fù)荷的計(jì)算

季節(jié)性負(fù)荷如冬季采暖和夏季空調(diào)，應(yīng)取較大值計(jì)入正常的負(fù)荷計(jì)算。2.7沖擊負(fù)荷的計(jì)算

臨時(shí)性負(fù)荷不應(yīng)計(jì)入正常的負(fù)荷計(jì)算中。變壓器、開(kāi)關(guān)及供電線(xiàn)路等不得超過(guò)其短時(shí)過(guò)負(fù)荷允許值（包括變壓器的短時(shí)過(guò)載能力）。

電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)起動(dòng)沖擊負(fù)荷不計(jì)入正常的負(fù)荷計(jì)算中。但應(yīng)校驗(yàn)此沖擊負(fù)荷對(duì)變壓器、線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)的保護(hù)設(shè)備是否能準(zhǔn)確動(dòng)作。

1．給單臺(tái)用電設(shè)備供電的支線(xiàn)沖擊電流計(jì)算

沖擊電流就是用電設(shè)備的起動(dòng)電流

——起動(dòng)電流（A）；

——額定電流（A）；

——起動(dòng)電流倍數(shù)

鼠籠型5～7，繞線(xiàn)型2～3直流1.7，電焊變壓器3或稍大）。

2．給多臺(tái)用電設(shè)備供電的干線(xiàn)沖擊電流計(jì)算——起動(dòng)電流最大設(shè)備的起動(dòng)電流（A）；

——起動(dòng)電流最大設(shè)備的起動(dòng)電流與額定電流之差（A）；

——除了起動(dòng)電流最大的那臺(tái)設(shè)備外，其他臺(tái)設(shè)備的額定電流之和（A）；

——同時(shí)系數(shù)O.7～1；

——全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線(xiàn)路的計(jì)算電流（A）。2.8能量損耗計(jì)算2.8.1線(xiàn)路的功率損耗

有功損耗

無(wú)功損耗

2.8.2電力變壓器的功率損耗

有功損耗——變壓器的計(jì)算負(fù)荷，kVA；——變壓器的額定容量，kVA；——變壓器的空載有功損耗，kW；——變壓器的短路有功損耗，kW；無(wú)功損耗——變壓器的空載無(wú)功損耗，kW；——變壓器的短路無(wú)功損耗，kW；——變壓器空載電流百分比；——變壓器短路電壓百分比；

功率因數(shù)低造成的危害

1．降低了供電設(shè)備（電源）的供電能力2．增加供電系統(tǒng)的有功損耗3．供電線(xiàn)路的電壓降增大4.發(fā)電機(jī)效率降低2.9無(wú)功功率補(bǔ)償

100kVA及以上高壓供電的電力客戶(hù)，在高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不宜低于0.95；其他電力客戶(hù)和大、中型電力排灌站、躉購(gòu)轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)不宜低于0.90；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)不宜低于0.85。2.9.1功率因數(shù)的要求

瞬時(shí)功率因數(shù)

平均功率因數(shù)有月平均和年平均功率因數(shù)。最大功率因數(shù)是最大計(jì)算負(fù)荷與最大計(jì)算容量的比值確定的，即

1．提高自然功率因數(shù)的方法

（1）合理選擇電動(dòng)機(jī)的容量，接近滿(mǎn)載運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）負(fù)載率小于40％的電動(dòng)機(jī)，換電動(dòng)機(jī)。（3）限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）正確選擇變壓器容量，提高變壓器的負(fù)載率（75％～80％合適）。（5）負(fù)荷率在0.6～0.9的繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)，可使其同步化，向電力系統(tǒng)輸送出無(wú)功功率。2.9.2功率因數(shù)的補(bǔ)償方法2．人工補(bǔ)償改善功率因數(shù) （1）同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)激磁方式呈現(xiàn)容性時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，功率因數(shù)超前0.8～0.9時(shí)，向供電系統(tǒng)輸出無(wú)功功率。（2）利用同步調(diào)相機(jī)作為無(wú)功功率電源。（3）采用靜電電容器補(bǔ)償。

1.固定補(bǔ)償容量——有功計(jì)算負(fù)荷，kW；——補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷的功率因數(shù)角的正切值；——補(bǔ)償后功率因數(shù)角的正切值；——無(wú)功功率補(bǔ)償率。2.9.3補(bǔ)償容量的計(jì)算

2.自動(dòng)補(bǔ)償容量

4.補(bǔ)償后無(wú)功計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算容量會(huì)發(fā)生變化。3.電容器容量電容器的數(shù)量應(yīng)該是3的倍數(shù)。采用三角形接線(xiàn)。

1．就地補(bǔ)償：對(duì)設(shè)備。

2．集中補(bǔ)償：變電所內(nèi)集中補(bǔ)償。電容器組應(yīng)采用循環(huán)自動(dòng)投切運(yùn)行方式。

2.9.4補(bǔ)償方式

2.9.5移相電容器的接線(xiàn)

1.并聯(lián)補(bǔ)償——△形接線(xiàn)。

2.低壓——三相，內(nèi)部已接成△形。

例1

某小批量生產(chǎn)車(chē)間380V線(xiàn)路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)，其中10.5kW-4臺(tái)，7.5kW-8臺(tái)，5kW-8臺(tái)，車(chē)間有380V電焊機(jī)2臺(tái)，每臺(tái)容量20kVA，，車(chē)間有吊車(chē)1臺(tái)11kW，，試計(jì)算此車(chē)間的設(shè)備容量。

2.11典型建筑工程的負(fù)荷計(jì)算解：（1）金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量

（2）電焊機(jī)的設(shè)備容量（3）吊車(chē)的設(shè)備容量（4）車(chē)間的設(shè)備總?cè)萘繛椋豪?某機(jī)修車(chē)間有:冷加工機(jī)床50臺(tái)，共310kW

，長(zhǎng)期工作制

Kd=0.2，cosф=0.5；橋式吊車(chē)