供配電技術(shù)電力負(fù)荷及其計算

第2章電力負(fù)荷及其計算供配電技術(shù)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程系第2章負(fù)荷計算及無功補償2.1負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷2.2用電設(shè)備額定容量的確定2.3負(fù)荷計算的方法2.4功率損耗與電能損耗2.5工廠的計算負(fù)荷和年電能消耗量2.6建筑用電負(fù)荷的計算方法2.7功率因數(shù)與無功功率補償2.8尖峰電流計算22.1負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷一、負(fù)荷曲線

負(fù)荷曲線（loadcurve）是指用于表達(dá)電力負(fù)荷隨時間變化情況的函數(shù)曲線。在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標(biāo)表示對應(yīng)的時間（一般以小時為單位）。31．負(fù)荷曲線的分類按負(fù)荷的功率性質(zhì)分： 可分為有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對象不同，分用戶、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。

按所表示的負(fù)荷變動的時間分： 可分為日負(fù)荷、月負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。42日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線表示負(fù)荷在一晝夜間（0~24h）變化情況。如圖2-1。日負(fù)荷曲線可用測量的方法繪制。繪制的方法是：（1）以某個監(jiān)測點為參考點，在24h中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線，見圖2-1a。

（2）通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時間間隔（一般為半小時）將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點畫在坐標(biāo)上，把這些點連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線，圖2-1b所示。53年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年（8760h）變動情況。如圖2-2所示。年負(fù)荷曲線又分為年運行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。年運行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成；年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來表示年負(fù)荷曲線，繪制方法如圖2-2所示。

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而定。一般在北方，近似認(rèn)為冬季200天，夏季165天；在南方，近似認(rèn)為冬季165天，夏季200天。圖2-2是南方某用戶的年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時間計算為T1=200t1+165t2。

6注意：日負(fù)荷曲線是按時間的先后繪制，而年負(fù)荷曲線是按負(fù)荷的大小和累計時間繪制。

分析負(fù)荷曲線可以了解負(fù)荷變動的規(guī)律，對供電設(shè)計人員來說，可從中獲得一些對設(shè)計有用的資料；對運行來說，可合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備的用電時間，降低負(fù)荷高峰，填補負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”的辦法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而達(dá)到節(jié)電效果。

7892．年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時數(shù)（1）年最大負(fù)荷Pmax年最大負(fù)荷Pmax就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時最大負(fù)荷P30。（2）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax年最大負(fù)荷利用小時數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax(或P30)持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能。10下圖為某廠年有有功負(fù)荷曲線，，此曲線上最大大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷荷，Tmax為年最大負(fù)荷利利用小時數(shù)。11Tmax是反映工廠負(fù)荷荷是否均勻的一一個重要參數(shù)。。該值越大，則則負(fù)荷越平穩(wěn)。。如果年最大負(fù)負(fù)荷利用小時為為8760h，說明負(fù)荷常年不不變（實際不太太可能）。Tmax與用戶的性質(zhì)和和生產(chǎn)班制有關(guān)關(guān)，例如一班制制工廠，Tmax約為1800～3000h，兩班制工廠，Tmax約為3500～4800h,三班制工廠，Tmax約為5000～7000h，居民用戶Tmax約為1200～2800h。12表2-2某些企業(yè)的年最最大負(fù)荷利用小小時數(shù)電器工廠42806420工廠類別年最大負(fù)荷利用小時數(shù)（h）有功負(fù)荷無功負(fù)荷重型機械制造廠37704840機床廠43454750工具廠41404960滾珠軸承廠53006130起動運輸設(shè)備廠33003880汽車拖拉機廠49605240農(nóng)業(yè)機械制造廠53304220儀器制造廠30803180汽車修理廠43703200車輛修理廠35603660金屬加工廠43555880133.平均負(fù)負(fù)荷Pav平均負(fù)負(fù)荷Pav，就是電電力負(fù)負(fù)荷在在一定定時間間t內(nèi)平均均消耗耗的功功率，，也就就是電電力負(fù)負(fù)荷在在該時時間內(nèi)內(nèi)消耗耗的電電能W除以時時間t的值，，即Pav=W/t年平均均負(fù)荷荷為Pav=Wa/87601415負(fù)荷系系數(shù)在最大大工作作班內(nèi)內(nèi)，平平均負(fù)負(fù)荷與與最大大負(fù)荷荷之比比。一般工工廠年年負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)年平平均值值為：：α=0.7~0.75β=0.76~0.8216負(fù)荷系系數(shù)又又稱負(fù)負(fù)荷率率或負(fù)負(fù)荷填填充系系數(shù)，，他表表征負(fù)負(fù)荷曲曲線不不平坦坦的程程度，，負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)越接接近1，負(fù)荷荷越平平坦。。所以用用戶應(yīng)應(yīng)盡量量提高高負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)，從從而充充分發(fā)發(fā)揮供供電設(shè)設(shè)備的的供電電能力力、提提高供供電效效率。。有時時也用用α表示有有功負(fù)負(fù)荷系系數(shù)，，用β表示無無功負(fù)負(fù)荷系系數(shù)。。一般工工廠α=0.7~0.75，β=0.76~0.82他表征征該設(shè)設(shè)備或或設(shè)備備組的的容量量是否否被充充分利利用。。對于單單個用用電設(shè)設(shè)備或或用電電設(shè)備備組，，負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)是指指設(shè)備備的輸輸出功功率P和設(shè)備備額定定容量量PN之比值值，即即17二、計算負(fù)負(fù)荷（30lculatedload）計算負(fù)負(fù)荷是是供電電設(shè)計計計算算的基基本依依據(jù)，，它是是選擇擇供電電系統(tǒng)統(tǒng)中各各元件件的依依據(jù)，，故非非常重重要。。計算負(fù)負(fù)荷的的定義義：通過負(fù)負(fù)荷的的統(tǒng)計計計算算求出出的，，用來來按發(fā)發(fā)熱條條件選選擇導(dǎo)導(dǎo)體和和電器器設(shè)備備的一一個假假想負(fù)負(fù)荷。。以這這個不不變的的“假假想負(fù)負(fù)荷””持續(xù)續(xù)運行行所產(chǎn)產(chǎn)生的的熱效效應(yīng)與與實際際運行行的變變動的的負(fù)荷荷所產(chǎn)產(chǎn)生的的最大大熱效效應(yīng)相相等18計算負(fù)負(fù)荷的的數(shù)值值與半半小時時最大大負(fù)荷荷P30基本相相等，，通常將將以半小時時平均均負(fù)荷荷為依據(jù)據(jù)所繪繪制的的負(fù)荷荷曲線線上的的“最最大負(fù)負(fù)荷””稱為為計算算負(fù)荷荷，所以用用P30來表示示有功功計算算負(fù)荷荷（KW），無功計計算負(fù)負(fù)荷表表示為為Q30（Kvar），視在計計算負(fù)負(fù)荷表表示為為S30（KVA），計算電電流表表示為為I30（A）。也有用用Pc(Qc、Sc、Ic)表示的的。計算負(fù)負(fù)荷的的物理理意義義：設(shè)設(shè)有一一電阻阻為R的導(dǎo)體體，在在一定定時間間內(nèi)通通過一一變動動負(fù)荷荷，其其最高高溫升升達(dá)到到τ值，如如果這這根導(dǎo)導(dǎo)體在在相同同的時時間內(nèi)內(nèi)通過過另一一不變變負(fù)荷荷其最最高溫溫升也也達(dá)到到τ值，則則這個個不變變負(fù)荷荷就是是該變變動負(fù)負(fù)荷的的計算算負(fù)荷荷，即即計算算負(fù)荷荷和實實際負(fù)負(fù)荷最最高溫溫升是是等值值的。。19規(guī)定取“半小時平平均負(fù)荷”的原因因：一般中小截面導(dǎo)體體的發(fā)熱時間常數(shù)數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗表表明，中小截面導(dǎo)導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升升所需時間約為3τ=3×10＝30（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短短暫尖峰負(fù)荷，顯顯然不可能使導(dǎo)線線溫升達(dá)到最高值值，只有持續(xù)時間間在30min以上的負(fù)荷時，才才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。。較大截面的導(dǎo)體發(fā)發(fā)熱時間常數(shù)往往往大于10min，30min還不能達(dá)到穩(wěn)定溫溫升。2021三、負(fù)荷計算的意義和和目的負(fù)荷計算主要是確確定計算負(fù)荷，如如前所述，若根據(jù)據(jù)計算負(fù)荷選擇導(dǎo)導(dǎo)體及電器，則在在實際運行中導(dǎo)體體及電器的最高溫溫升不會超過允許許值。計算負(fù)荷是設(shè)計時時作為選擇工廠供供配電系統(tǒng)供電線線路的導(dǎo)線截面、、變壓器容量、開開關(guān)電器及互感器器等的額定參數(shù)的的依據(jù)。22正確確定計算負(fù)荷荷意義重大，是供供電設(shè)計的前提，，也是實現(xiàn)供電系系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運運行的必要手段。。計算負(fù)荷是供電設(shè)設(shè)計計算的基本依依據(jù)。計算負(fù)荷的的確定是否合理，，將直接影響到電電器設(shè)備和導(dǎo)線電電纜的選擇是否經(jīng)經(jīng)濟合理。計算負(fù)負(fù)荷不能定得太大大，否則選擇的電電器設(shè)備和導(dǎo)線電電纜將會過大而造造成投資和有色金金屬的浪費；計算算負(fù)荷也不能定得得過小，否則選擇擇的電器設(shè)備和導(dǎo)導(dǎo)線電纜將會長期期處于過負(fù)荷下運運行，增加電能損損耗，產(chǎn)生過熱，，導(dǎo)致絕緣過早老老化甚至燒毀。返回目錄232.2用電設(shè)備額定容量量的確定一、用電設(shè)備的工作方方式用電設(shè)備按其工作作方式可分為三種種：（1）連續(xù)運行工作制（長期工作制）（2）短時運行工作制（短暫工作制）（3）斷續(xù)運行工作制（重復(fù)短暫工作制制）24連續(xù)運行工作制（（長期工作制）在規(guī)定的環(huán)境溫度度下連續(xù)運行，設(shè)設(shè)備任何部分溫升升均不超過最高允允許值，負(fù)荷比較較穩(wěn)定。如通風(fēng)機機水泵、空氣壓縮縮機、皮帶輸送機機、破碎機、球磨磨機、攪拌機、電電機車等機械的拖拖動電動機，以及及電爐、電解設(shè)備備、照明燈具等，，均屬連續(xù)運行工工作制的用電設(shè)備備。25短時運行工作制（（短暫工作制）用電設(shè)備的運行時時間短而停歇時間間長，在工作時間間內(nèi)，用電設(shè)備的的溫升尚未達(dá)到該該負(fù)荷下的穩(wěn)定值值即停歇冷卻，在在停歇時間內(nèi)其溫溫度又降低為周圍圍介質(zhì)的溫度，這這是短暫工作的特特點。如機床上的的某些輔助電動機機（如橫梁升降、、刀架快速移動裝裝置的拖動電動機機）及水閘用電動動機等設(shè)備。這類類設(shè)備的數(shù)量不多多。26斷續(xù)運行工作制（（重復(fù)短暫工作制制）用電設(shè)備以斷續(xù)方方式反復(fù)進(jìn)行工作作，其工作時間（（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時時間內(nèi)設(shè)備溫度升升高，停歇時間溫溫度又下降，若干干周期后，達(dá)到一一個穩(wěn)定的波動狀狀態(tài)。如電焊機和和吊車電動機等。。斷續(xù)周期工作制制的設(shè)備，通常用用暫載率ε表征其工作特征，，取一個工作周期期內(nèi)的工作時間與與工作周期的百分分比值，即為ε，即：式中t，t0——工作時間與停歇時時間，兩者之和為為工作周期T。27二、用電設(shè)備額定容量量的計算在每臺用電設(shè)備的的銘牌上都有“額額定功率”PN，但由于各用電設(shè)備備的額定工作方式式不同，不能簡單單地將銘牌上規(guī)定定的額定功率直接接相加，必須先將將其換算為同一工作制制下的額定功率，然后才能相加。。經(jīng)過換算算至統(tǒng)一一規(guī)定的的工作制制下的““額定功功率”稱稱為“設(shè)設(shè)備額定定容量””，用Pe表示。28（1）長期工工作制和和短時工工作制的的設(shè)備容容量Pe=PN（2）重復(fù)短暫暫工作制制的設(shè)備備容量①吊車機組組用電動動機（包包括電葫葫蘆、起起重機、、行車等等）的的設(shè)備容容量統(tǒng)一一換算到到ε=25%時的額定定功率（（kW），若其εN不等于25%時應(yīng)進(jìn)行行換算，，公式為為:29（3）電爐變變壓器的的設(shè)備容容量電爐變壓壓器的設(shè)設(shè)備容量量是指在在額定功功率因數(shù)數(shù)下的額額定功率率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ②電焊機及及電焊變變壓器的的設(shè)備容容量統(tǒng)一一換算到到ε＝100%時的額定定功率（（kW）。若其銘牌牌暫載率率εN不等于100%時，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行換算算，公式式為:30（4）照明設(shè)設(shè)備的設(shè)設(shè)備容量量①白熾燈、、碘鎢燈燈設(shè)備容容量就等等于燈泡泡上標(biāo)注注的額定定功率（（kW）:Pe=PN②熒光燈還還要考慮慮鎮(zhèn)流器器中的功功率損失失（約為為燈管功功率的20%），其設(shè)設(shè)備容量量應(yīng)為燈燈管額定定功率的的1.2倍:Pe=1.2PN③高壓水銀銀熒光燈燈亦要考考慮鎮(zhèn)流流器中的的功率損損失（約約為燈泡泡功率的10%），其設(shè)設(shè)備容量量應(yīng)為燈燈泡額定定功率的的1.1倍（kW）:Pe=1.1PN④金屬鹵化化物燈：：采用鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器時時亦要考考慮鎮(zhèn)流流器中的的功率損損失（約約為燈泡泡功率的的10%），故其其設(shè)備容容量應(yīng)為為燈泡額額定功率率的1.1倍（kW）:Pe=1.1PN31（5）不對稱稱單相負(fù)負(fù)荷的設(shè)設(shè)備容量量當(dāng)有多臺臺單相用用電設(shè)備備時，應(yīng)應(yīng)將它們們均勻地地分接到到三相上上，力求求減少三三相負(fù)載載不對稱稱情況。。設(shè)計規(guī)規(guī)程規(guī)定定，在計計算范圍圍內(nèi)，單單相用電電設(shè)備的的總?cè)萘苛咳绮怀^三相相用電設(shè)設(shè)備總?cè)萑萘康?5%時，可按按三相對對稱分配配考慮，，如單相相用電設(shè)設(shè)備不對對稱容量量大于三三相用電電設(shè)備總總?cè)萘康牡?5%時，則設(shè)設(shè)備容量量Pe應(yīng)按三倍倍最大相相負(fù)荷的的原則進(jìn)進(jìn)行換算算。32設(shè)備接于于相電壓壓或線電電壓時，，設(shè)備容容量Pe的計算如如下：單相設(shè)備備接于相相電壓時時Pe＝3Pe·m式中Pe——等效三相相設(shè)備容容量；Pe·m——最大負(fù)荷荷所接的的單相設(shè)設(shè)備容量量。單相設(shè)備備接于線線電壓時時式中Pe·l——接于同一一線電壓壓的單相相設(shè)備容容量。返回目錄錄332.3負(fù)荷計算算的方法法★在供配電電工程設(shè)設(shè)計中常常用的負(fù)負(fù)荷計算算方法有有：負(fù)荷荷密度法法、單位位指標(biāo)法法、需要要系數(shù)法法、二項項式系數(shù)數(shù)法等。。一、計算算負(fù)荷的的估算1、負(fù)荷密密度法(kW)P0—單位面積積的功率率（負(fù)荷荷密度）），W/m2S—建筑面積積，m2P0的選取應(yīng)應(yīng)綜合考考慮車間間、建筑筑物的性性質(zhì)、負(fù)負(fù)荷的性性質(zhì)（空空調(diào)的形形式、照照明燈具具的選擇擇）等多多方面的的因素。。如教學(xué)學(xué)樓的P0=11~1534一、計算負(fù)荷荷的估算算2、單位指標(biāo)標(biāo)法(kW)Pe—單位用電電指標(biāo)，，W/戶、W/人，W/床N—單位數(shù)量量，如戶戶數(shù)、人人數(shù)、床床數(shù)如上海地地區(qū)普通通住宅的的單位指指標(biāo)為4~6kW/戶353.單位產(chǎn)品品耗電量量法若已知某某車間或或企業(yè)的的年產(chǎn)量量m和每一產(chǎn)產(chǎn)品的單單位耗電電量a（見表2-1），則企企業(yè)全年年電能Wa為：Wa=a·m估算法實實為指標(biāo)標(biāo)法，在在做設(shè)計計任務(wù)書書或初步步設(shè)計階階段，尤尤其當(dāng)需需要進(jìn)行行方案比比較時，，按估算算法計算算比較方方便。36表2-1各種產(chǎn)品品的單位位耗電量量工作母機T1000產(chǎn)品名稱單位單位產(chǎn)品耗電量（kW·h）電動機kW14鑄鐵件T300變壓器kVA2.5拖拉機臺5000～8000汽車輛1500～2500軸承套1～4并聯(lián)電容器kvar3電表只7電動機kW14量具、刃具T6300～8500重型機床T160037需要系數(shù)數(shù)需要系數(shù)數(shù)考慮了了以下的的主要因因素：式中K——同時使用用系數(shù)，，為在最最大負(fù)荷荷工作班班某組工工作著的的用電設(shè)設(shè)備容量量與接于于線路中中全部用用電設(shè)備備總額定定容量之之比；KL——負(fù)荷系數(shù)數(shù)，用電電設(shè)備不不一定滿滿負(fù)荷運運行，此此系數(shù)表表示工作作著的用用電設(shè)備備實際所所需功率率與其額額定容量量之比；；ηwl——線路供電電效率；；η——用電設(shè)備備組在實實際運行行功率時時的平均均效率。。二、計算算負(fù)荷的的確定方方法----需要系數(shù)數(shù)法38實際上，，上述系系數(shù)對于于成組用用電設(shè)備備是很難難確定的的，而且且對一個個生產(chǎn)企企業(yè)或車車間來說說，生產(chǎn)產(chǎn)性質(zhì),工藝特點點，加工工條件，，技術(shù)管管理和勞勞動組織織以及工工人操作作水平等等因素，，都對Kd有影響。。所以Kd只能靠測測量統(tǒng)計計確定,見附錄表表3~5。上述各各種因素素可供設(shè)設(shè)計人員員在變動動的系數(shù)數(shù)范圍內(nèi)內(nèi)選用時時參考。。391．單臺用用電設(shè)備備的計算算負(fù)荷Q30·1=P30·1tan（2）無功計算負(fù)荷：（1）有功計算負(fù)荷：考慮到單臺用電電設(shè)備總會有滿滿載運行的時候候，其計算負(fù)荷荷P30·1為計算目的：用于于選擇分支線導(dǎo)導(dǎo)線及其上的開開關(guān)設(shè)備。式中：Pe—換算到統(tǒng)一暫載載率下電動機的額定容容量；η—用電設(shè)備在額定定負(fù)載下的效率。式中—用電設(shè)備功率因因數(shù)角。402.用電設(shè)備組的計計算負(fù)荷（1）有功計算負(fù)荷：Kd—用電設(shè)備組的需需要系數(shù)，見附錄表3；Pe—用電設(shè)備組的設(shè)設(shè)備額定容量之之和，但不包括括備用設(shè)備容量量。（2）無功計算負(fù)荷：tan值見附錄表3。（3）視在計算負(fù)荷：（4）計算電流：P30=KdPeQ30=P30tan計算目的：用于選擇各組配配電干線及其上上的開關(guān)設(shè)備。41當(dāng)Kd值有一定變動范范圍時，取值要要作具體分析。。如臺數(shù)多時，，一般取用較小小值，臺數(shù)少時時取用較大值；；設(shè)備使用率高高時，取用較大大值，使用率低低時取用較小值值。當(dāng)一條線路路內(nèi)的用電設(shè)備備的臺數(shù)較?。ǎ╪<3臺）時，一般是是將用電設(shè)備額額定容量的總和和作為計算負(fù)荷荷，或者采用較較大的Kd值(0.85~1)。422、多組用電設(shè)備備組計算負(fù)荷的的確定P30=K∑p∑P30Q30=K∑q∑Q30K∑－－同時系數(shù)對于車間干線：：K∑P=0.85~0.95K∑Q=0.90~0.97對于低壓母線：K∑P=0.90~0.95K∑Q=0.93~0.974344例2-1一機修車間的380V線路上，接有金金屬切削機床電電動機20臺共50kW；另接通風(fēng)機3臺共5kW；電葫蘆4個共6kW（FCN=40%）試求計算負(fù)荷荷。解：冷加工電動機機組：查附附錄表3可得Kd=0.16~0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Q30(1)=P30(1)tan=10×1.73=17.3(kvar)S30(1)=P30(1)/cos=10/0.5=20(kVA)通風(fēng)機組：查查附錄表3可得Kd=0.7~0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW)Q30(2)=P30(2)tan=4×0.75=3(kvar)S30(2)=P30(2)/cos=4/0.8=5(kVA)45電葫蘆：由于于是單臺設(shè)備備，可取Kd=1，查附錄表3可得cos=0.5，tan=1.73，因此P30(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Q30(3)=P30(3)tan=3.79×1.73=6.56(kvar)S30(3)=P30(3)/cos=3.79/0.5=7.58(kVA)取同時系數(shù)Ｋ∑為0.9，因此總計算負(fù)荷為 P30(∑)＝Ｋ∑ΣP30=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Q30(∑)＝Ｋ∑ΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)46為了使人一目目了然，便于于審核，實際際工程設(shè)計中中常采用計算算表格形式，，如下表所示示。28.9924.1716.01——取Ｋ∑=0.9—26.8617.79————24負(fù)荷總計7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風(fēng)機組22017.3101.730.50.25020機床組1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)計算負(fù)荷tancosKd設(shè)備容量（kW）臺數(shù)用電設(shè)備組名稱序號返回目錄474849三、計算負(fù)荷荷的確定方法法----二項式系數(shù)法法1.用電設(shè)備組的的計算負(fù)荷（1）有功計算負(fù)荷荷------基本公式：P30=bPe+cPx式中，bPe為二項式的第第一項，表示示設(shè)備組的平平均負(fù)荷，其其中Pe是用電設(shè)備組的的設(shè)備總?cè)萘苛浚ㄍ瑯硬话▊溆迷O(shè)備備容量）;cPx為二項式的第二項項，表示設(shè)備組中中x臺容量最大的設(shè)備備投入運行時增加加的附加負(fù)荷，其其中Px是x臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘?b,c為二項式系數(shù),見附錄表。50（2）無功計算負(fù)荷：tan值見附錄表。（3）視在計算負(fù)荷：（4）計算電流：Q30=P30tan注意事項：按二項式系數(shù)法確定定計算負(fù)荷時，若若設(shè)備總臺數(shù)n少于附錄表中規(guī)定定的最大容量設(shè)備備臺數(shù)x的2倍（n<2x），需修正x，建議取x=n/2（四舍五入取整）。。512、多組用電設(shè)備組組計算負(fù)荷的確定定tanφmax為最大的附加負(fù)荷荷(cPx)max的設(shè)備組的平均功率因數(shù)角φ的正切值525354四、單相負(fù)荷計算算工廠里除了三相設(shè)設(shè)備外，還有電焊焊機、電燈等單相相設(shè)備。如果單相設(shè)備的總總?cè)萘坎怀^三相相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則單相設(shè)備可與與三相設(shè)備綜合按按三相負(fù)荷平衡來來計算，如果單相相設(shè)備總?cè)萘砍^過三相設(shè)備總?cè)萘苛康?5%，則應(yīng)將單相設(shè)備備換算為等效的三三相設(shè)備容量，再再與三相設(shè)備容量量相加。單相用電設(shè)備僅接接于相電壓等效三相負(fù)荷取取最大相負(fù)荷的三三倍Peq=3Pm基本原則：單相用用電設(shè)備應(yīng)盡可能能均衡分配在三相相線路上。552.4供配電系統(tǒng)的功率損耗與電能損損耗電流流過電力線路路和變壓器時，勢勢必要引起功率和和電能損耗。在進(jìn)進(jìn)行用戶或全廠負(fù)負(fù)荷計算時，應(yīng)計計入這部分損耗。。一、供電線路的的功率損耗線路具有電阻和電電抗，所以其功率率損耗包括有功和和無功兩部分。在實際工作中，常常根據(jù)計算負(fù)荷來來求線路的功率損損耗，即最大功率率損耗，故三相線線路的有功功率損損耗△PWL和無功功率損耗△QWL可分別按下式計算算：56式中，I30----線路的計算電流（（A）；RWL-----線路每相的電阻（（Ω），RWL=R0L，R0為線路單位長度的的電阻（Ω/km），l-----線路的計算長度（（km）。式中，I30----線路的計算電流（（A）；XWL-----線路每相的電抗（（Ω），XWL=X0L，X0為線路單位長度的的電抗（Ω/km）。一般對架空線路，，其值為0.4Ω/km左右，對電纜線路路，其值為0.08Ω/km左右，L為線路的計算長度度（km）。57二、變壓器的的功率損耗變壓器同樣具有電電阻和電抗，所以以其功率損耗也包包括有功功率損耗耗△PT和無功功率損耗△QT兩部分。(1)有功功率損耗變壓器的有功功率率損耗又由兩部分分組成：①鐵損△PFe鐵損是變壓器主磁磁通在鐵芯中產(chǎn)生生的有功損耗。變變壓器空載時的損損耗為空載損耗，，由鐵損和一次繞繞組中的有功損耗耗產(chǎn)生，因空載電電流I0很小，在一次繞組組中產(chǎn)生的有功功功率損耗也很小，，可忽略不計，故故空載損耗△P0可認(rèn)為就是鐵損，，所以鐵損又稱為為空載損耗。變壓器主磁通只與與外加電壓有關(guān)，，當(dāng)外加電壓和頻頻率恒定時，鐵損損與負(fù)荷無關(guān)，是是定值。58②銅損△PCu銅損是變壓器負(fù)荷荷電流在一次、二二次繞組的電阻中中產(chǎn)生的有功損耗耗，其值與負(fù)荷電電流（或功率）的的平方成正比。變變壓器負(fù)載試驗（（舊稱短路試驗））時，一次側(cè)施加加的電壓Uk很小，鐵心中的主主磁通很小，在鐵鐵芯中產(chǎn)生的有功功功率損耗可略去去不計，故變壓器器的負(fù)載損耗△Pk可認(rèn)為就是額定電電流下的銅損△PCu。因此變壓器的有功功功率損耗為式中S30——變壓器低壓側(cè)的計計算負(fù)荷，kVA；SNT——變壓器額定容量，，kVA；△P0——變壓器空載有功損損耗，kW；△Pk——變壓器有功短路損損耗，kW。59變壓器的無功功率率損耗也由兩部分分組成：(2)無功功率損耗①△Q0，是變壓器空載時，，由產(chǎn)生主磁通的的勵磁電流所造成成的。和繞組電壓壓有關(guān)，與負(fù)荷無無關(guān)。其值與勵磁磁電流（或近似與與空載電流）成正正比，即式中，I0%為變壓器空載電流流占額定電流的百百分值。60②△QN，是變壓器負(fù)荷電流流在一次、二次繞繞組電抗上所產(chǎn)生生的無功功率損耗耗，其值也與電流流的平方成正比。。因變壓器繞組的的電抗遠(yuǎn)大于電阻阻，故可認(rèn)為其在在額定電流時的值值與短路電壓（即即阻抗電壓）成正正比，即式中，Uk%為變壓器的短路電電壓百分值。因此，變壓器的無無功功率損耗為：61以上各式中，△P0、△Pk、I0%和Uk%均可由變壓器產(chǎn)品品目錄和附錄表中中查得。在負(fù)荷計算中，變變壓器功率損耗也也可按近似方法計計算經(jīng)驗公式：62式中△PWL——按計算負(fù)荷求得的的線路最大功率損損耗；τ——年最大負(fù)荷損耗時時間（小時數(shù)）。。三、供電系系統(tǒng)的電能損耗1．供電線路年電能能損耗的計算63τ的含義是：當(dāng)線路或變壓器中中以最大計算電流流I30流過τ小時后所產(chǎn)生的電電能損耗，恰與全全年流過實際變化化的電流時所產(chǎn)生生的電能損耗相等等。稱為年最大負(fù)荷損損耗時間。可見，τ是一個假想時間，，他與年最大負(fù)荷荷利用小時Tmax和負(fù)荷功率因數(shù)有有一定關(guān)系。如圖圖2-5所示即為不同功率率因數(shù)下的τ與Tmax的關(guān)系。64圖2-5τ-Tmax關(guān)系曲線652.變壓器年電能損耗耗的計算包括兩部分：變壓器空載不變的的功率損耗(鐵損)所引起的年電能損損耗與接電時間Ton（近似取8760h）有關(guān)，即：△WaT1=△P0Ton隨負(fù)荷而變化的有有載功率損耗(銅損)所引起的年電能損損耗為：66變壓器總的年電能能損耗為：變壓器負(fù)荷率672.5工廠的計算負(fù)荷和和年電能消耗量一、

工廠計計算負(fù)荷的確定確定用戶的計算負(fù)負(fù)荷是選擇電源進(jìn)進(jìn)線和一、二次設(shè)設(shè)備的基本依據(jù)，，是供配電系統(tǒng)設(shè)設(shè)計的重要組成部部分，也是與電力力部門簽訂用電協(xié)協(xié)議的基本依據(jù)。。確定等效三相設(shè)備備容量用戶計算負(fù)負(fù)荷的方法很多，，可根據(jù)不同的情情況和要求采用不不同的方法。在制制定計劃、初步設(shè)設(shè)計特別是方案估估算時可用較粗略略的方法，如估算算法。在供電設(shè)計計中進(jìn)行設(shè)備選擇擇時則應(yīng)進(jìn)行較詳詳細(xì)的負(fù)荷計算，，如逐級計算法。。(一)逐級計算法：從用電設(shè)備開始，，朝電源方向逐級級計算，最后求出出用戶總的計算負(fù)負(fù)荷的方法稱為逐逐級計算法。68(1)、首先按負(fù)荷的性性質(zhì)劃分用電設(shè)備備組；(2)、根據(jù)各組負(fù)荷的的需要系數(shù)計算單單組用電設(shè)備的計計算負(fù)荷；(3)、考慮分支線路的的導(dǎo)線損耗，計算算出線路始端計算算負(fù)荷；（往往分支線路的的長度比較短，所所以這一步可忽略略）(4)、考慮同時系數(shù)，，計算多組用電設(shè)設(shè)備的計算負(fù)荷；；(5)、考慮配電干線的的導(dǎo)線損耗，計算算出干線始端的計計算負(fù)荷；(6)、考慮同時系數(shù)，，計算低壓母線上上的計算負(fù)荷；(7)、考慮變壓器的損損耗，計算出變壓壓器高壓側(cè)的計算算負(fù)荷；(8)、考慮變壓器高壓壓側(cè)輸電線路的損損耗，計算出變配配電系統(tǒng)總的計算算負(fù)荷。在各級負(fù)荷計算中中，可用需要系數(shù)數(shù)法或二項式法來來計算，常用的是是需要系數(shù)法。計算步驟：69701．單臺用電設(shè)備的的計算負(fù)荷（1）有功計算負(fù)荷：考慮到單臺用電設(shè)設(shè)備總會有滿載運運行的時候，其計計算負(fù)荷P30·1為：式中：Pe—換算到統(tǒng)一暫載率率下電動機的額定容量量；η—用電設(shè)備在額定負(fù)負(fù)載下的效率。（2）無功計算負(fù)荷：Q30·1=P30·1tan式中—用電設(shè)備功率因因數(shù)角。計算目的：用于于選擇分支線導(dǎo)導(dǎo)線及其上的開開關(guān)設(shè)備。71P30.2=KdPeQ30.2=P30.2tan計算目的：用于選擇各組配配電干線及其上上的開關(guān)設(shè)備。2.用電設(shè)備組的計計算負(fù)荷723、確定車間配電干干線或車間變電電所低壓母線上上的計算負(fù)荷K∑－－同時系數(shù)對于車間干線：：K∑P=0.85~0.95K∑Q=0.90~0.97對于低壓母線：K∑P=0.90~0.95K∑Q=0.93~0.97P30·3＝Ｋ∑PΣP30·2Q30·3＝Ｋ∑QΣQ30·2計算目的：用于于選擇車間配電電干線及其上的的開關(guān)設(shè)備，或或者用于低壓母母線的選擇及車車間變電所電力力變壓器容量的的選擇。73P30·４、Q30·４、S30·４－車間變電所中變變壓器高壓側(cè)的的有功、無功及及視在計算負(fù)荷荷；ΔPT、ΔQT－變壓器的有功損損耗與無功損耗耗（kW、kvar）。計算目的：用于于選擇車間變電電所高壓配電線線及其上的開關(guān)關(guān)設(shè)備在計算負(fù)荷時，，車間變壓器尚尚未選出，無法法根據(jù)變壓器的的有功損耗與無無功損耗的理論論公式進(jìn)行計算算，因此一般按按下列經(jīng)驗公式式估算：4.確定車間變電所所變壓器高壓側(cè)側(cè)的計算負(fù)荷P30·4＝P30·3+ΔPTQ30·4＝Q30·3+ΔQTΔPT≈0.015S30·3（kW）ΔQT≈0.06S30·3（kvar）745.確定全車間變電電所中高壓母線線上的計算負(fù)荷荷P30·5＝ΣP30·4Q30·5＝ΣQ30·4計算目的：用于于車間變電所高高壓母線的選擇擇。756.確定總降壓變電電所出線上的計計算負(fù)荷P30·6=P30·5+ΔPWL≈P30·5Q30·6=Q30·5+ΔQWL≈Q30·5S30·6≈S30·5ΔPWL、ΔQWL—高壓線路功率損損耗，由于一般般工廠范圍不大大，線路功率損損耗小，故可忽忽略不計。計算目的：用于于選擇總降壓變變電所出線及其其上的開關(guān)設(shè)備備。767.確定總降壓變電電所低壓側(cè)母線線的計算負(fù)荷P30·7＝ＫΣΣP30·６Q30·7＝ＫΣΣQ30·６注意：如果在總總降壓變電所６６~10kV二次母線側(cè)采用用高壓電容器進(jìn)進(jìn)行無功功率補補償，則在計算算總無功功率Q30·7時，應(yīng)減去補償償設(shè)備的容量Qc7，即Q30·7＝ＫΣΣQ30·６-Qc7計算目的：用于于選擇總降壓變變電所低壓母線線以及選擇總降降壓變電所主變變壓器容量。778．確定全廠總計計算負(fù)荷P30·8＝P30·7+ΔPTQ30·8＝Q30··7+ΔQT計算目目的：：全廠廠總計計算負(fù)負(fù)荷的的數(shù)值值可作作為向向供電電部門門申請請全廠廠用電電的依依據(jù)，，并作作為原原始資資料進(jìn)進(jìn)行高高壓供供電線線路的的電氣氣計算算，選選擇高高壓進(jìn)進(jìn)線導(dǎo)導(dǎo)線及及進(jìn)線線開關(guān)關(guān)設(shè)備備。78二、企企業(yè)業(yè)年電電能需需要量量（消消耗量量）企業(yè)年年電能能需要要量也也就是是企業(yè)業(yè)在一一年內(nèi)內(nèi)所消消耗的的電能能，它它是企企業(yè)供供電設(shè)設(shè)計的的重要要指標(biāo)標(biāo)之一一?？捎霉すS的的年產(chǎn)產(chǎn)量和和單位位產(chǎn)品品耗電電量進(jìn)進(jìn)行估估算。。也可可據(jù)工工廠有有功和和無功功計算算負(fù)荷荷計算算：Wp.a=αP30TaWq.a=ββQ30Taα---年平均均有功功負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)，取取0.7～0.75；β---年平均均無功功負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)，取取0.76～0.82；Ta-----年實際際工作作小時時數(shù)，，一班班制取取2300h,兩班制制取4600h,三班制制取6900h返回目目錄79α---年平均均有功功負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)，取取0.7～0.75；β---年平均均無功功負(fù)荷荷系數(shù)數(shù)，取取0.76～0.82；Ta-----年實際際工作作小時時數(shù)，，一班班制取取2300h,兩班制制取4600h,三班制制取6900h返回目目錄二、企企業(yè)業(yè)年電電能需需要量量（消消耗量量）企業(yè)年年電能能需要要量也也就是是企業(yè)業(yè)在一一年內(nèi)內(nèi)所消消耗的的電能能，它它是企企業(yè)供供電設(shè)設(shè)計的的重要要指標(biāo)標(biāo)之一一?？捎霉すS的的年產(chǎn)產(chǎn)量和和單位位產(chǎn)品品耗電電量進(jìn)進(jìn)行估估算。。也可可據(jù)工工廠有有功和和無功功計算算負(fù)荷荷計算算：Wp.a=αP30TaWq.a=ββQ30Ta802.6建筑用用電負(fù)負(fù)荷的的計算算方法法對于住住宅，，在設(shè)設(shè)計的的各個個階段段均可可采用用單位位指標(biāo)標(biāo)法。。一、計計算方方法規(guī)范中中規(guī)定定：方案設(shè)設(shè)計設(shè)設(shè)計階階段可可采用用單位位指標(biāo)標(biāo)法；；初步設(shè)設(shè)計及及施工工圖設(shè)設(shè)計階階段宜宜采用用需要要系數(shù)數(shù)法。。81二、負(fù)負(fù)荷統(tǒng)統(tǒng)計按使用用功能能，由由使用用單位位提供供。其他工工種提提供按規(guī)范范進(jìn)行行計算算電氣設(shè)設(shè)計人人員自自行搜搜集民用建建筑主主要有有照明明、動動力及及空調(diào)調(diào)負(fù)荷荷。例商商業(yè)業(yè)性高高層建建筑的的用電電負(fù)荷荷大致致分布布：空調(diào)設(shè)設(shè)備40~50%，電氣照照明30~35%，動力用用電20~25%。對建筑筑物所所采用用的單單位指指標(biāo)為為每m2建筑面面積容容量(VA／m2)828384858687888990三、住住宅負(fù)負(fù)荷的的計算算每套住住宅用用電負(fù)負(fù)荷，，不再再按燈燈具、、插座座等容容量逐逐一計計算，，而是是按套套型類類別進(jìn)進(jìn)行確確定，，根據(jù)據(jù)我國國住宅宅發(fā)展展，每每套住住宅供供電容容量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，，一般般可在在4一12kw范圍選選取。。高級公公寓的的每戶戶建筑筑面積積在l00—200m2時用電電標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)可為為10一15kw。91返回目目錄922.7功率因因數(shù)和和無功功功率率補償償用戶中中絕大大多數(shù)數(shù)用電電設(shè)備備，如如感應(yīng)應(yīng)電動動機、、電力力變壓壓器、、電焊焊機以以及交交流接接觸器器等，，他們們都要要從電電網(wǎng)吸吸收大大量無無功電電流來來產(chǎn)生生交變變磁場場。除除白熾熾燈、、電阻阻電熱熱器等等設(shè)備備負(fù)荷荷的功功率因因數(shù)接接近于于1外，其其他如如電動動機、、變壓壓器、、電抗抗器等等功率率因數(shù)數(shù)均小小于1。功率因因數(shù)是是衡量量供配配電系系統(tǒng)是是否經(jīng)經(jīng)濟運運行的的一個個重要要指標(biāo)標(biāo)。功率因因數(shù)cosφ是反映映在有有功功功率一一定的的條件件下，，取用用無功功功率率的多多少。。取用用的無無功功功率越越多，，則功功率因因數(shù)越越低。。93一、功功率因因數(shù)的的計算算功率因因數(shù)是是隨著著負(fù)荷荷和電電源電電壓的的變動動而變變動的的，因因此該該值的的計算算也就就有多多種方方法。。（1）瞬時時功率率因數(shù)數(shù)瞬時功功率因因數(shù)由由功率率因數(shù)數(shù)表或或相位位表直直接讀讀出，，或由由功率率表、、電流流表和和電壓壓表的的讀數(shù)數(shù)按下下式求求出：：式中：P——功率表測出出的三相功功率讀數(shù)（（kW）；U——電壓表測出出的線電壓壓讀數(shù)（kV）；I——電流表測出出的相電流流讀數(shù)（A）。瞬時功率因因數(shù)值代表表某一瞬間間狀態(tài)的無無功功率的的變化情況況。94（2）平均功率率因數(shù)平均功率因因數(shù)指某一一規(guī)定時間間內(nèi)，功率率因數(shù)的平平均值。其其計算公式式為：式中：Wp----某一段時間間內(nèi)消耗的的有功電能能（kW·h）；由有功電度度表讀出。。Wq----某一段時間間內(nèi)消耗的的無功電能能（kvar·h）；由無功電度度表讀出。。供電部門根根據(jù)月平均均功率因數(shù)數(shù)調(diào)整用戶戶的電費電電價，即實實行高獎低低罰的獎懲懲制度。上式用以計計算已投入入生產(chǎn)的工工業(yè)企業(yè)的的功率因數(shù)數(shù)。95對于正在進(jìn)進(jìn)行設(shè)計的的工業(yè)企業(yè)業(yè)則采用下下述的計算算方法：式中：P30----全企業(yè)的有有功功率計計算負(fù)荷，kW；Q30----全企業(yè)的無無功功率計計算負(fù)荷，，kvar；α----有功負(fù)荷系系數(shù)，一般般為0.7~0.75；β----無功負(fù)荷系系數(shù)，一般般為0.76~0.82。96（3）最大負(fù)荷荷時的功率率因數(shù)最大負(fù)荷時時的功率因因數(shù)指在年年最大負(fù)荷荷（即計算算負(fù)荷）時時的功率因因數(shù)。根據(jù)據(jù)功率因數(shù)數(shù)的定義可可以分別寫寫出：式中：P30——全企業(yè)的有有功功率計計算負(fù)荷，，kW；Q30——全企業(yè)的無無功功率計計算負(fù)荷，，kvar；S30——全企業(yè)的視視在計算負(fù)負(fù)荷，kVA。97綜上可知,電力系統(tǒng)功功率因數(shù)的的高低是十十分重要的的問題，因因此，，必須設(shè)法法提高電力力網(wǎng)中各種種有關(guān)部分分的功率因因數(shù)。目前前供電部門門實行按功功率因數(shù)征征收電費，，因此功率率因數(shù)的高高低也是供供電系統(tǒng)的的一項重要要的經(jīng)濟指指標(biāo)。二、功功率因數(shù)數(shù)對供電系系統(tǒng)的影響響（1）系統(tǒng)中輸輸送的總電電流增加，，使得供電電系統(tǒng)中的的電氣元件件，容量增增大，從而而使工廠內(nèi)內(nèi)部的啟動動控制設(shè)備備、測量儀儀表等規(guī)格格尺寸增大大，因而增增大了初投投資費用。。（2）增加電力力網(wǎng)中輸電電線路上的的有功功率率損耗和電電能損耗。。（3）線路的電電壓損耗增增大。影響響負(fù)荷端的的異步電動動機及其它它用電設(shè)備備的正常運運行。（4）使電力系系統(tǒng)內(nèi)的電電氣設(shè)備容容量不能充充分利用。98正是由于功功率因數(shù)在在供配電系系統(tǒng)中影響響很大，所所以要求電電力用戶功功率因數(shù)達(dá)達(dá)到一定的的值，不能能太低，太太低就必須須進(jìn)行補償償。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3485-1998《評價企業(yè)合合理用電技技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定：“在企業(yè)最大大負(fù)荷時的的功率因數(shù)數(shù)應(yīng)不低于于0.9，凡功率因因數(shù)未達(dá)到到上述規(guī)定定的，應(yīng)在在負(fù)荷側(cè)合合理裝置集集中與就地地?zé)o功補償償設(shè)備”。供電部門規(guī)規(guī)定，凡功功率因數(shù)低低于規(guī)定值值時，將予予以罰款，，相反，功功率因數(shù)高高于規(guī)定值值時，將得得到獎勵，，即采用“高懲低罰”的原則。99三、功功率因數(shù)的的改善（一）提高高自然功率率因數(shù)自然功率因因數(shù)是指未未裝設(shè)任何何補償裝置置的實際功功率因數(shù)。。提高自然然功率因數(shù)數(shù)，就是不不添置任何何補償設(shè)備備，采用科科學(xué)措施減減少用電設(shè)設(shè)備的無功功功率的需需要量，使使供配電系系統(tǒng)總功率率因數(shù)提高高。最理想最經(jīng)經(jīng)濟改善功功率因數(shù)的的方法。100③電力變變壓器不宜宜輕載運行行；④合理安安排和調(diào)整整工藝流程程，改善電電氣設(shè)備的的運行狀況況，限制電電焊機、機機床電動機機等設(shè)備的的空載運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；⑤使用無無電壓運行行的電磁開開關(guān)（交流流接觸器））。①正確選選用感應(yīng)電電動機的型型號和容量量，使其接接近滿載運運行；②更換輕輕負(fù)荷感應(yīng)應(yīng)電動機或或者改變輕輕負(fù)荷電動動機的接線線；提高自然功功率因數(shù)的的方法，即即采用降低低各用電設(shè)設(shè)備所需的的無功功率率以改善其其功率因數(shù)數(shù)的措施，，主要有：：101并聯(lián)電容器器補償同步電動機機補償動態(tài)無功功功率補償人工補償無無功功率的的方法主要要有以下三三種：（二）人人工補償無無功功率當(dāng)采用提高高用電設(shè)備備自然功率率因數(shù)的方方法后，功功率因數(shù)仍仍不能達(dá)到到《供用電規(guī)則則》所要求的數(shù)數(shù)值時，就就需要設(shè)置置專門的無無功補償電電源，人工工補償無功功功率。102a.當(dāng)電網(wǎng)頻率率穩(wěn)定時，，他的轉(zhuǎn)速速穩(wěn)定；b.轉(zhuǎn)矩僅和電電壓的一次次方成正比比，電壓波波動時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩波動比比異步電動動機?。籧.便于制造低低速電動機機，可直接接和生產(chǎn)機機械連接，，減少損耗耗；d.鐵芯損耗小小，同步電電動機效率率比異步電電動機效率率高。同步電動機機補償在滿足生產(chǎn)產(chǎn)工藝的要要求下，選選用同步電電動機，通通過改變勵勵磁電流來來調(diào)節(jié)和改改善供配電電系統(tǒng)的功功率因數(shù)。。過去，由由于同步電電機的勵磁磁機是同軸軸的直流電電機，其價價格高，維維修麻煩，，所以同步步電動機應(yīng)應(yīng)用不廣。?，F(xiàn)在隨著著半導(dǎo)體變變流技術(shù)的的發(fā)展，勵勵磁裝置已已比較成熟熟，因此采采用同步電電動機補償償是一種比比較經(jīng)濟實實用的方法法。同步電動機機與異步電電動機相比比有不少優(yōu)優(yōu)點：返回103動態(tài)無功功功率補償在現(xiàn)代工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中，，有一些容容量很大的的沖擊性負(fù)負(fù)荷（如煉煉鋼電爐、、黃磷電爐爐、軋鋼機機等），他他們使電網(wǎng)網(wǎng)電壓嚴(yán)重重波動，功功率因數(shù)惡惡化。一般般并聯(lián)電容容器的自動動切換裝置置響應(yīng)太慢慢無法滿足足要求。因因此必須采采用大容量量、高速的的動態(tài)無功功功率補償償裝置，如如晶閘管開開關(guān)快速切切換電容器器，晶閘管管勵磁的快快速響應(yīng)式式同步補償償機等。目前已投入入到工業(yè)運運行的靜止止動態(tài)無功功補償裝置置有：可控控飽和電抗抗器式靜補補裝置；自自飽和電抗抗器式靜補補裝置；晶晶閘管控制制電抗器式式靜補裝置置；晶閘管管開關(guān)電容容器式靜補補裝置；強強迫換流逆逆變式靜補補裝置；高高阻抗變壓壓器式靜補補裝置等返回104并聯(lián)電容器器人工補償償即采用并聯(lián)聯(lián)電力電容容器的方法法來補償無無功功率，，從而提高高功率因數(shù)數(shù)。優(yōu)點點：：a.有功損耗小小，約為0.25%~0.5%，而同步調(diào)調(diào)相機約為為1.5%~3%。b.無旋轉(zhuǎn)部分分，運行維維護(hù)方便。。c.可按系統(tǒng)需需要，增加加或減少安安裝容量和和改變安裝裝地點。d.個別電容器器損壞不影影響整個裝裝置運行。。e.短路時，同同步調(diào)相機機增加短路路電流，增增大了用戶戶開關(guān)的斷斷流容量，，電容器無無此缺點。。目前用戶、、企業(yè)內(nèi)廣廣泛采用的的一種補償償裝置。缺點：如只只能有級調(diào)調(diào)節(jié)，而不不能隨無功功變化進(jìn)行行平滑的自自動調(diào)節(jié)，，當(dāng)通風(fēng)不不良及運行行溫度過高高時易發(fā)生生漏油、鼓鼓肚、爆炸炸等故障。。105四、并聯(lián)聯(lián)電容器器補償（一）并并聯(lián)電容容器的結(jié)結(jié)線三相電容容器，通通常在其其內(nèi)部接接成三角角形，單單相電容容器的電電壓，若若與網(wǎng)絡(luò)絡(luò)額定電電壓相等等時則應(yīng)應(yīng)將電容容器接成成三角形形接線，，只有當(dāng)當(dāng)電容器器的電壓壓低于運運行電壓壓時，才才接成星星形接線線。相同的電電容器，，接成三三角形接接線，因因電容器器上所加加電壓為為線電壓壓，所補補償?shù)臒o無功容量量則是星星形接線線的三倍。若是補補償容量量相同，，采用三三角形接接線比星星形接線線可節(jié)約約電容值值三分二二，因此此在實際際工作中中，電容容器組多多接成三三角形接接線。Why?106（2）電容器器采用三三角形結(jié)結(jié)線時，，任一電電容器斷斷線，三三相線路路仍得到到無功補補償，而而采用星星形結(jié)線線時，一一相電容容斷線時時，斷線線相將失失去無功功補償。。電容器采采用三角角形結(jié)線線優(yōu)點：：（1）同樣的的電容器器，按三三角形結(jié)結(jié)線時其其補償容容量將是是星形結(jié)結(jié)線的3倍。電容器采采用三角角形結(jié)線線缺點：：當(dāng)電容器器采用三三角形結(jié)結(jié)線時，，任一電電容器擊擊穿短路路時，將將造成三三相線路路的兩相相短路，，短路電電流很大大，有可可能引起起電容器器爆炸。。對高壓電電容器特特別危險險！當(dāng)電容器器采用星星形結(jié)線線時，在在其中的的一相電電容器發(fā)發(fā)生擊穿穿短路時時，其短短路電流流僅為正正常工作作電流的的3倍，運行行相對比比較安全全！107圖2-7三相線路路中電容容器星形形結(jié)線時時的電流流分布a)正常電流流的電流流分布b)A相電容器器擊穿短短路時的的電流分分布和相相量圖GB50053–94《10kV及以下變變電所設(shè)設(shè)計規(guī)范范》規(guī)定：高高壓電容容器組宜宜接成中中性點不不接地星星形，容容量較小小時（450kvar及以下））宜接成成三角形形。低壓壓電容器器組應(yīng)接接成三角角形。108（二）并并聯(lián)電容容器的補償方式按并聯(lián)電力電電容器在用戶戶供配電系統(tǒng)統(tǒng)中的裝設(shè)位位置，并聯(lián)電電容器的補償償方式有三種種，即高壓集集中補償、低低壓集中補償償和單獨就地地補償（個別別補償）。1單獨就地補償償單獨就地補償償（個別補償償或分散補償償）是指將電電容器直接安安裝在吸取無無功功率的用用電設(shè)備附近近。優(yōu)點：該補償償方式能補償償安裝部位以以前的所有設(shè)設(shè)備，因此補補償范圍最大大，效果最好好。缺點：投資較較大，電容器器的利用率較較低，管理維維護(hù)不太方便便。適用于長期穩(wěn)穩(wěn)定運行，無無功功率需要要較大，或距距電源較遠(yuǎn)，，不便于實現(xiàn)現(xiàn)其他補償?shù)牡膱龊稀?09感應(yīng)電動機旁旁就地補償?shù)牡牡蛪弘娙萜髌鹘M的結(jié)線1102低壓集中補償償?shù)蛪杭醒a償償是指將低壓壓電容器集中中裝設(shè)在車間間變電所或建建筑物變電所所的低壓母線線上。如圖該補償方式只只能補償車間間變電所或建建筑物變電所所低壓母線前前變電器和高高壓配電線路路及電力系統(tǒng)統(tǒng)的無功功率率，對變電所所低壓母線后后的設(shè)備則不不起補償作用用。其補償范圍比比高壓集中補補償要大，而而且該補償方方式能使變壓壓器的視在功功率減小從而而使變壓器的的容量可選得得較小，因此此比較經(jīng)濟。。低壓電容器補補償屏一般可可安裝在低壓壓配電室內(nèi)，，運行維護(hù)安安全方便。如圖2-10為低壓集中補補償?shù)碾娙萜髌鹘M的結(jié)線。。兼?zhèn)鋯为毦偷氐匮a償和高壓壓集中補償?shù)牡膬?yōu)點，廣泛泛適用于各種種不同類型的的廠礦企業(yè)。。111低壓集中補償償電容器組的的結(jié)線電容器采用三三角形結(jié)線，，其放電裝置置為放電電阻阻或220V、15~25W的白熾燈的燈燈絲電阻。如如果用白熾燈燈放電的話，，白熾燈還可可起指示電容容器組是否正正常運行的作作用。1123高壓集中補償償高壓集中補償償是指將高壓壓電容器組集集中裝設(shè)在總總降變電所的的6~10kV母線上。如圖圖該補償方式只只能補償總降降壓變電所的的6~10kV母線之前的供供配電系統(tǒng)中中由無功功率率產(chǎn)生的影響響，而對無功功功率在企業(yè)業(yè)內(nèi)部的供配配電系統(tǒng)中引引起的損耗無無法補償，因因此補償范圍圍最小，經(jīng)濟濟效果較前兩兩種補償方式式差。但由于裝設(shè)集集中，運行條條件較好，維維護(hù)管理方便便，投資較少少。且總降壓壓變電站6~10kV母線停電機會會少，因此電電容器利用率率高。適用于大中型型企業(yè)113高壓集中補償償電容器組的的結(jié)線114電容器從電網(wǎng)網(wǎng)上切除時會會有殘余電壓壓，其值高達(dá)達(dá)電網(wǎng)電壓的的峰值，對人人身很危險。。GB50053–94規(guī)定：電容器器組應(yīng)裝設(shè)放放電裝置，使使電容器兩端端的電壓從峰峰值降到50V所需的時間，，高壓電容器器不應(yīng)大于5min，低壓電容器不不應(yīng)大于1min。對高壓電容器器組，常利用用電壓互感器器（如上圖中中的TV）的一次繞組來來放電。電容器組的放放電回路中不不得裝設(shè)熔斷斷器或開關(guān)，，以確?？煽靠糠烹?，保護(hù)護(hù)人身安全。。115并聯(lián)電容器在在工廠供配電電系統(tǒng)中的裝裝設(shè)位置和補補償效果116在供電設(shè)計中中，實際上采采用的是這些些補償方式的的綜合，以求求經(jīng)濟合理得得地提高功率率因數(shù)。補償方式的合合理性主要從從補償范圍的的大小，補償償容量的利用用率高低以及及電容器的運運行條件和維維護(hù)管理的方方便等來衡量量。在設(shè)計中一般般考慮將電源源進(jìn)線側(cè)最大大負(fù)荷（計算算負(fù)荷）時的的功率因數(shù)補補償?shù)揭?guī)定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（0.9）。117（四）并聯(lián)電電容器的控制制方式并聯(lián)電容器的的控制方式是是控制并聯(lián)電電容器的投切切，有固定控控制方式自動控制方式兩種種。固定控制方式式是并聯(lián)電容容器不隨負(fù)荷荷變化投入或或切除。自動控制方式是并并聯(lián)電容器的的投切隨著負(fù)負(fù)荷的變化，，按某個參量量進(jìn)行分組投投切控制（１）按功率因數(shù)進(jìn)進(jìn)行控制（自動無功補補償屏）圖10-9（２）按負(fù)荷電流進(jìn)進(jìn)行控制（３）按受電端的無無功功率進(jìn)行行控制在供電設(shè)計中中，一般采用用按功率因數(shù)數(shù)進(jìn)行自動控制118（五）補償容容量和電容器器臺數(shù)的確定定tan1、tan2——補償前、后平平均功率因數(shù)數(shù)角的正切值值。補償前補償后在確定了并聯(lián)聯(lián)電容器的容容量后，根據(jù)據(jù)產(chǎn)品目錄（（見附錄表2）就可以選擇擇并聯(lián)電容器器的型號規(guī)格格，并確定并并聯(lián)電容器的的數(shù)量QcN為單個電容器器的額定容量量（kvar）119對于由上式計計算所得的數(shù)數(shù)值，應(yīng)取相相近偏大的整整數(shù)，如果是是單相電容器器，還應(yīng)取為為3的倍數(shù)，以便便三相均衡分分配，實際工工程中，都選選用成套電容容器補償柜（（屏）。（自動無功補補償屏）圖10-9并聯(lián)電容器的的型號并聯(lián)電容器的的型號由文字字和數(shù)字兩部部分組成，型型號各部分所所表示的意義義如下：120BCMJ3型自愈式并聯(lián)聯(lián)電容器121BCMJ自愈式低壓并并聯(lián)電容器122BCMJ、BKMJ型自愈式低電電壓并聯(lián)電容容器123BCMJ、BKMJ型自愈式低電電壓并聯(lián)電容容器124125安裝尺寸圖126127128返回129130131補償后用戶的負(fù)荷荷計算和功率因數(shù)數(shù)計算用戶、車間或建筑筑物裝設(shè)了無功補補償裝置后，在確確定補償裝置裝設(shè)設(shè)地點以前的總計計算負(fù)荷時，應(yīng)扣扣除無功補償?shù)娜萑萘俊?32例2－6某廠擬建一座降壓壓變電所，裝設(shè)一一臺主變壓器。已已知變電所低壓側(cè)側(cè)有功計算負(fù)荷為為650kW，無功計算負(fù)荷為800kvar。為了使工廠（變電電所高壓側(cè)）的功功率因數(shù)不低于0.9，如果在低壓側(cè)裝裝設(shè)并聯(lián)電容器補補償時，需裝設(shè)多多少補償容量？并并問補償前后工廠廠變電所所選主變變壓器的容量有何何變化？解：（1）補償前應(yīng)選變壓壓器容量及功率因因數(shù)值變電所低壓側(cè)的視視在計算負(fù)荷為變壓器容量選擇應(yīng)應(yīng)滿足的條件為SNT≥S30(2)，因此未進(jìn)行無功補補償時，變壓器容容量應(yīng)選為1250kV·A（參看附錄表8）。這時變電所低壓側(cè)側(cè)的功率因數(shù)為COSΦ(2)=P30/S30=650/1031=0.63133（2）無功補償容量按規(guī)定，變電所高高壓側(cè)的COS≥0.9，考慮到變壓器的無無功功率損耗ΔQT遠(yuǎn)大于有功功率損損耗ΔPT，一般ΔQT=(4~5)ΔΔPT，因此在變壓器低壓壓側(cè)進(jìn)行無功補償償時，低壓側(cè)補償償后的功率因數(shù)應(yīng)應(yīng)略低于高壓側(cè)補補償后的功