負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償

關(guān)于負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償2第3章負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償3.1負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷3.2用電設(shè)備額定容量的確定3.3負(fù)荷計(jì)算的方法3.4功率損耗與電能損耗3.5變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇3.6功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償?shù)?頁,共68頁，星期六，2024年，5月33.1負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷3.1.1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(shí)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(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。

第3頁,共68頁，星期六，2024年，5月41．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；按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分：

可分為日負(fù)荷、月負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。第4頁,共68頁，星期六，2024年，5月5第5頁,共68頁，星期六，2024年，5月6第6頁,共68頁，星期六，2024年，5月72．年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)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(shí)的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30。（2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax

年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax(或P30)持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。

第7頁,共68頁，星期六，2024年，5月8

下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷，Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。第8頁,共68頁，星期六，2024年，5月93.平均負(fù)荷Pav

平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能W除以時(shí)間t的值，即Pav=W/t

年平均負(fù)荷為Pav=Wa/8760

第9頁,共68頁，星期六，2024年，5月103.1.2計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）

通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計(jì)算負(fù)荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。

第10頁,共68頁，星期六，2024年，5月11規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因： 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為3τ=3×10＝30（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。第11頁,共68頁，星期六，2024年，5月123.1.3負(fù)荷計(jì)算的意義和目的

負(fù)荷計(jì)算主要是確定計(jì)算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會(huì)超過允許值。計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。返回目錄第12頁,共68頁，星期六，2024年，5月133.2用電設(shè)備額定容量的確定3.2.1用電設(shè)備的工作方式用電設(shè)備按其工作方式可分為三種：

（1）連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制）（2）短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制）（3）斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制）第13頁,共68頁，星期六，2024年，5月14連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制）

在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部分溫升均不超過最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。如通風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、電機(jī)車等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運(yùn)行工作制的用電設(shè)備。第14頁,共68頁，星期六，2024年，5月15短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制）

用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時(shí)間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點(diǎn)。如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（如橫梁升降、刀架快速移動(dòng)裝置的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)）及水閘用電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。這類設(shè)備的數(shù)量不多。第15頁,共68頁，星期六，2024年，5月16斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制）

用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作，其工作時(shí)間（t）與停歇時(shí)間（t0）相互交替。工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。如電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即為ε，即：式中t，t0——工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作周期T。第16頁,共68頁，星期六，2024年，5月173.2.2用電設(shè)備額定容量的計(jì)算 在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為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)定的工作制下的“額定功率”稱為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。第17頁,共68頁，星期六，2024年，5月18（1）長期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量

Pe=PN（2）重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量①吊車機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等

）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε=25%時(shí)的額定功率（kW），若其εN不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:②電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε＝100%時(shí)的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:第18頁,共68頁，星期六，2024年，5月19（3）電爐變壓器的設(shè)備容量

電爐變壓器的設(shè)備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cos

Ｎ

第19頁,共68頁，星期六，2024年，5月20（4）照明設(shè)備的設(shè)備容量①白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量就等于燈泡上標(biāo)注的額定功率（kW）；②熒光燈還要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）；③高壓水銀熒光燈亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）；④金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時(shí)亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。第20頁,共68頁，星期六，2024年，5月21（5）不對(duì)稱單相負(fù)荷的設(shè)備容量

當(dāng)有多臺(tái)單相用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負(fù)載不對(duì)稱情況。設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，在計(jì)算范圍內(nèi)，單相用電設(shè)備的總?cè)萘咳绮怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，可按三相對(duì)稱分配考慮，如單相用電設(shè)備不對(duì)稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，則設(shè)備容量Pe應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷的原則進(jìn)行換算。第21頁,共68頁，星期六，2024年，5月22設(shè)備接于相電壓或線電壓時(shí)，設(shè)備容量Pe的計(jì)算如下：單相設(shè)備接于相電壓時(shí)

Pe＝3Pe·m

式中Pe——等效三相設(shè)備容量；

Pe·m

——最大負(fù)荷所接的單相設(shè)備容量。單相設(shè)備接于線電壓時(shí)

式中Pe·l——接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。返回目錄第22頁,共68頁，星期六，2024年，5月233.3負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有： 需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法.

需要系數(shù)法比較簡便因而廣泛使用。這里僅介紹需要系數(shù)法。第23頁,共68頁，星期六，2024年，5月24需要系數(shù) 需要系數(shù)考慮了以下的主要因素：式中K

——同時(shí)使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；

KL——負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與其額定容量之比；

ηwl——線路供電效率；

η——用電設(shè)備組在實(shí)際運(yùn)行功率時(shí)的平均效率。第24頁,共68頁，星期六，2024年，5月25

實(shí)際上，上述系數(shù)對(duì)于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對(duì)一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì),工藝特點(diǎn)，加工條件，技術(shù)管理和勞動(dòng)組織以及工人操作水平等因素，都對(duì)Kd有影響。所以Kd只能靠測(cè)量統(tǒng)計(jì)確定,見附錄表3~5。上述各種因素可供設(shè)計(jì)人員在變動(dòng)的系數(shù)范圍內(nèi)選用時(shí)參考。第25頁,共68頁，星期六，2024年，5月263.3.1需要系數(shù)法

由負(fù)荷端逐級(jí)向電源端進(jìn)行計(jì)算第26頁,共68頁，星期六，2024年，5月271．單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷（1）有功計(jì)算負(fù)荷：

考慮到單臺(tái)用電設(shè)備總會(huì)有滿載運(yùn)行的時(shí)候，其計(jì)算負(fù)荷Pca·1為式中Pe—換算到統(tǒng)一暫載率下的電動(dòng)機(jī)的額定容量；

η—用電設(shè)備在額定負(fù)載下的的效率。

（2）無功計(jì)算負(fù)荷：Qca·1=Pca·1tan

式中

—用電設(shè)備功率因數(shù)角。

計(jì)算目的：用于選擇分支線導(dǎo)線及其上的開關(guān)設(shè)備。第27頁,共68頁，星期六，2024年，5月282.用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（1）有功計(jì)算負(fù)荷：Pca·2=Kd∑Pe

Kd—用電設(shè)備組的需要系數(shù)，見附錄表3；∑Pe—用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和，但不包括備用設(shè)備容量。（2）無功計(jì)算負(fù)荷：Qca·2=Pca·2tan

wm

tan

wm值見附錄表3。（3）視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備。

第28頁,共68頁，星期六，2024年，5月29當(dāng)Kd值有一定變動(dòng)范圍時(shí)，取值要作具體分析。如臺(tái)數(shù)多時(shí)，一般取用較小值，臺(tái)數(shù)少時(shí)取用較大值；設(shè)備使用率高時(shí)，取用較大值，使用率低時(shí)取用較小值。當(dāng)一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)較?。╪<3臺(tái)）時(shí)，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計(jì)算負(fù)荷，或者采用較大的Kd值(0.85~1)。第29頁,共68頁，星期六，2024年，5月303．確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（1）總有功計(jì)算負(fù)荷：Pca·3＝Ｋ∑ΣPca·2（2）總無功計(jì)算負(fù)荷：Qca·3＝Ｋ∑ΣQca·2（3）總視在計(jì)算負(fù)荷：Pca·3、Qca·3、Sca·3－車間變電所低壓母線上的有功、無功及視在計(jì)算負(fù)荷；ΣPca·2、ΣQca·2－各用電設(shè)備組的有功、無功計(jì)算負(fù)荷的總和Ｋ∑－最大負(fù)荷時(shí)的同時(shí)系數(shù)?？紤]各用電設(shè)備組的最大計(jì)算負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)而引入的系數(shù)。Ｋ∑的范圍值見附錄表6。注意：當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜電電容器組，其容量為Qc3,則當(dāng)計(jì)算Qca·3時(shí)，要減去無功補(bǔ)償容量，即Qca·3＝Ｋ

·ΣQca·2－Qc3

計(jì)算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。第30頁,共68頁，星期六，2024年，5月314.確定車間變電所中變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷Pca·4＝Pca·3+ΔPTQca·4＝Qca·3+ΔQT

Pca·４、Qca·４、Sca·４－車間變電所中變壓器高壓側(cè)的有功、無功及視在計(jì)算負(fù)荷（kW、kvar及kVA）；

ΔPT、ΔQT－變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar）。 計(jì)算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備

第31頁,共68頁，星期六，2024年，5月32在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，車間變壓器尚未選出，無法根據(jù)變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進(jìn)行計(jì)算，因此一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算：對(duì)SJL1等型電力變壓器：ΔPT≈0.02Sca·3

（kW）ΔQT≈0.08Sca·3

（kvar）對(duì)SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器：ΔPT≈0.015Sca·3

（kW）ΔQT≈0.06Sca·3

（kvar）式中Sca·3－變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（kVA）。第32頁,共68頁，星期六，2024年，5月335.確定全車間變電所中高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷Pca·5＝ΣPca·4+P4mQca·5＝ΣQca·4+Q4m

P4m、Q4m—車間高壓用電設(shè)備的有功及無功計(jì)算負(fù)荷。 計(jì)算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。第33頁,共68頁，星期六，2024年，5月346.確定總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷Pca·6=Pca·5+ΔPL≈Pca·5

Qca·6=Qca·5+ΔQL

≈Qca·5

Sca·6≈Sca·5ΔPL、ΔQL—高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計(jì)。 計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備。第34頁,共68頁，星期六，2024年，5月357.確定總降壓變電所低壓側(cè)母線的計(jì)算負(fù)荷Pca·7＝ＫΣΣPca·６Qca·7＝ＫΣΣQca·６

注意：如果在總降壓變電所６~10kV二次母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，則在計(jì)算總無功功率Qca·7時(shí)，應(yīng)減去補(bǔ)償設(shè)備的容量Qc7

，即Qca·7＝ＫΣΣQca·６-Qc7

計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。第35頁,共68頁，星期六，2024年，5月368．確定全廠總計(jì)算負(fù)荷Pca·8＝Pca·7+ΔPTQca·8＝Qca·7+ΔQT

計(jì)算目的：全廠總計(jì)算負(fù)荷的數(shù)值可作為向供電部門申請(qǐng)全廠用電的依據(jù)，并作為原始資料進(jìn)行高壓供電線路的電氣計(jì)算，選擇高壓進(jìn)線導(dǎo)線及進(jìn)線開關(guān)設(shè)備。第36頁,共68頁，星期六，2024年，5月37例3.3.1一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW；另接通風(fēng)機(jī)3臺(tái)共5kW；電葫蘆4個(gè)共6kW（FCN=40%）試求計(jì)算負(fù)荷。解：冷加工電動(dòng)機(jī)組：查附錄表3可得Kd=0.16~0.2（取0.2），cos

=0.5，tan

=1.73，因此Pca(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Qca(1)=Pca(1)tan

wm=10×1.73=17.3(kvar)Sca(1)=Pca(1)/cos

wm=10/0.5=20(kVA)通風(fēng)機(jī)組：查附錄表3可得Kd=0.7~0.8（取0.8），cos

=0.8，tan

=0.75，因此

Pca(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW) Qca(2)=Pca(2)tan

wm=4×0.75=3(kvar) Sca(2)=Pca(2)/cos

wm=4/0.8=5(kVA)第37頁,共68頁，星期六，2024年，5月38電葫蘆：由于是單臺(tái)設(shè)備，可取Kd=1，查附錄表3可得cos

=0.5，tan

=1.73，因此Pca(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Qca(3)=Pca(3)tan

wm=3.79×1.73=6.56(kvar)Sca(3)=Pca(3)/cos

wm=3.79/0.5=7.58(kVA)取同時(shí)系數(shù)Ｋ∑為0.9，因此總計(jì)算負(fù)荷為

Pca(∑)＝Ｋ∑ΣPca=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Qca(∑)＝Ｋ∑ΣQca=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)第38頁,共68頁，星期六，2024年，5月39

為了使人一目了然，便于審核，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中常采用計(jì)算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01——?。恕?0.9—26.8617.79————24負(fù)荷總計(jì)7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風(fēng)機(jī)組22017.3101.730.50.25020機(jī)床組1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)計(jì)算負(fù)荷tan

cos

Kd設(shè)備容量（kW）臺(tái)數(shù)用電設(shè)備組名稱序號(hào)返回目錄第39頁,共68頁，星期六，2024年，5月403.4功率損耗與電能損耗3.4.1供電線路的功率損耗

在實(shí)際工作中，常根據(jù)計(jì)算負(fù)荷來求線路的功率損耗，即最大功率損耗，故三相線路的有功功率損耗△PL和無功功率損耗△QL可分別按下式計(jì)算：

式中Ica——線路中的計(jì)算電流，A；

R——線路每相電阻Ω，等于單位長度的電阻R0乘以長度L；

X——線路每相電抗Ω，等于單位長度的電抗X0乘以長度L。

第40頁,共68頁，星期六，2024年，5月41上式如用線路的計(jì)算功率Pca、Qca及Sca表示時(shí)，則式中UN——三相供電線路的額定電壓，kV。第41頁,共68頁，星期六，2024年，5月423.4.2變壓器的功率損耗

變壓器的功率損耗包括有功功率損耗△PT和無功功率損耗△QT。變壓器的有功功率損耗由兩部分組成： 一部分是變壓器在額定電壓UN時(shí)不變的空載損耗△P0，也就是鐵損△PFe；另一部分是隨負(fù)荷而變化的繞組損耗，即有載損耗△Pl，也就是銅損△PCu。變壓器的短路損耗△Pk可認(rèn)為是額定電流下的銅損△PCu·N。第42頁,共68頁，星期六，2024年，5月43

由于有載損耗與變壓器負(fù)荷電流的平方成正比，所以變壓器在計(jì)算負(fù)荷Sca下的有功功率損耗△PT為：

式中Sca——變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷，kVA；

SNT——變壓器額定容量，kVA；

△P0——變壓器空載有功損耗，kW；

△Pk——變壓器有功短路損耗，kW。

第43頁,共68頁，星期六，2024年，5月44變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成：

一部分是變壓器空載時(shí)不變的無功損耗△Q0，另一部分是隨著變壓器負(fù)荷而變化在繞組中產(chǎn)生的無功損耗。所以變壓器在計(jì)算負(fù)荷Sca下的無功功率損耗△QT為：式中

——變壓器空載時(shí)的無功損耗，kvar；

——變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗，kvar；

——變壓器空載電流的百分值；

——變壓器阻抗電壓的百分值。

第44頁,共68頁，星期六，2024年，5月453.4.3供電系統(tǒng)的電能損耗1．供電線路年電能損耗的計(jì)算式中——按計(jì)算負(fù)荷求得的線路最大功率損耗；

——年最大負(fù)荷損耗時(shí)間（小時(shí)數(shù)）。τ的含義是：線路連續(xù)通過計(jì)算負(fù)荷所產(chǎn)生的電能損耗與實(shí)際負(fù)荷在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗恰好相等所需要的時(shí)間，稱為年最大負(fù)荷損耗時(shí)間，它與Tmax·a以及功率因數(shù)有關(guān)。第45頁,共68頁，星期六，2024年，5月462.變壓器年電能損耗的計(jì)算

變壓器空載不變的功率損耗所引起的年電能損耗與接電時(shí)間Ton（近似取8760h）有關(guān)，即：

△WT0=△P0Ton

隨負(fù)荷而變化的有載功率損耗所引起的年電能損耗為：

變壓器總的年電能損耗為：第46頁,共68頁，星期六，2024年，5月473.4.4企業(yè)年電能需要量

企業(yè)年電能需要量也就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能，它是企業(yè)供電設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。若已知企業(yè)的年負(fù)荷曲線如圖所示，則負(fù)荷曲線下的面積即為企業(yè)有功年電能需要量Wa。

但實(shí)際上，負(fù)荷隨時(shí)都在變動(dòng)，通常用一個(gè)等值的矩形面積來代替負(fù)荷曲線下的面積。返回目錄第47頁,共68頁，星期六，2024年，5月483.5變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇3.5.1車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇

對(duì)于一般生產(chǎn)車間，盡量裝設(shè)一臺(tái)變壓器，其額定容量應(yīng)大于用電設(shè)備的總計(jì)算負(fù)荷，且應(yīng)有適當(dāng)富裕容量。

對(duì)于有一、二級(jí)負(fù)荷的車間，要求兩個(gè)電源供電時(shí)，應(yīng)選用兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，當(dāng)車間變電所出現(xiàn)故障時(shí)，其一、二級(jí)負(fù)荷可通過聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，亦可只選用一臺(tái)變壓器。

第48頁,共68頁，星期六，2024年，5月49對(duì)于隨季節(jié)變動(dòng)較大的負(fù)荷，為了使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，減少變壓器空載損耗，也宜采用兩臺(tái)變壓器，以便在低谷負(fù)荷時(shí)，切除一臺(tái)。凡選用兩臺(tái)變壓器的變電所，任一臺(tái)變壓器單獨(dú)投入運(yùn)行時(shí)，必須能滿足變電所總計(jì)算負(fù)荷70%的需要和一、二級(jí)負(fù)荷的需要。第49頁,共68頁，星期六，2024年，5月503.5.2企業(yè)總降變電所主變壓器的選擇

對(duì)第三級(jí)負(fù)荷供電的總降變電所，或者有少量一、二級(jí)負(fù)荷，但可由鄰近企業(yè)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；其額定容量應(yīng)大于企業(yè)全部車間變電所計(jì)算負(fù)荷的總和，并考慮15%～25%的富裕。

當(dāng)企業(yè)中一、二級(jí)負(fù)荷占全部負(fù)荷比重較大時(shí)，應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，兩臺(tái)主變壓器之間互為備用。當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)事故或檢修時(shí)，另一臺(tái)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷。第50頁,共68頁，星期六，2024年，5月513.5.3變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

所謂變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是指變壓器在功率損耗最小的情況下的運(yùn)行方式。這樣使電能損耗最小，運(yùn)行費(fèi)用最低。

如果把無功損耗歸算為有功損耗，則變壓器在實(shí)際負(fù)荷S下，其總的功率損耗可由下式求得：式中Kr為無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。它的意義是指供電系統(tǒng)中每增加1kvar的無功損耗，相當(dāng)于有功損耗增加的千瓦數(shù)，此值通常取0.06～0.1kW/kvar。

第51頁,共68頁，星期六，2024年，5月52

現(xiàn)假設(shè)變電所有兩臺(tái)同型號(hào)同容量的變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，它承擔(dān)所有的負(fù)荷S；當(dāng)兩臺(tái)變壓器同時(shí)并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷S/2。 求出兩種運(yùn)行方案歸算以后的功率損耗，并分別繪出隨負(fù)荷而變化的曲線。第52頁,共68頁，星期六，2024年，5月53

兩條曲線交于n點(diǎn)，它所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷稱為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷Scr。

第53頁,共68頁，星期六，2024年，5月54

同理，如果變電所裝設(shè)同容量多臺(tái)變壓器，根據(jù)n臺(tái)和n+1臺(tái)兩種運(yùn)行方式總有功損耗相等的原則，可求出其臨界負(fù)荷值：

顯然，實(shí)際負(fù)荷小于Scr應(yīng)取n臺(tái)運(yùn)行，大于Scr則取n+1臺(tái)運(yùn)行。返回目錄第54頁,共68頁，星期六，2024年，5月553.6功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償3.6.1功率因數(shù)的計(jì)算（1）瞬時(shí)功率因數(shù)

瞬時(shí)功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出：式中：P——功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（kW）；

U——電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（kV）；

I——電流表測(cè)出的相電流讀數(shù)（A）。

瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。第55頁,共68頁，星期六，2024年，5月56（2）平均功率因數(shù)

平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計(jì)算公式為式中：

Wa----某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kW·h）；由有功電度表讀出。

Wr----某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（kvar·h）；由無功電度表讀出。

我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計(jì)算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。第56頁,共68頁，星期六，2024年，5月57

對(duì)于正在進(jìn)行設(shè)計(jì)的工業(yè)企業(yè)則采用下述的計(jì)算方法：式中：

Pca----全企業(yè)的有功功率計(jì)算負(fù)荷，kW；

Qca----全企業(yè)的無功功率計(jì)算負(fù)荷，kvar；

α----有功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.7~0.75；

β----無功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.76~0.82。

第57頁,共68頁，星期六，2024年，5月58（3）最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)

最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)。根據(jù)功率因數(shù)的定義可以分別寫出：

式中：Pca——全企業(yè)的有功功率計(jì)算負(fù)荷，kW；Qca——全企業(yè)的無功功率計(jì)算負(fù)荷，kvar；Sca——全企業(yè)的視在計(jì)算負(fù)荷，kVA。第58頁,共68頁，星期六，2024年，5月593.6.2功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響（1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用。（2）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。（3）線路的電壓損耗增大。影響負(fù)荷端的異步電動(dòng)機(jī)及其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。（4）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。

綜上可知,電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題，因此，必須設(shè)法提高電力網(wǎng)中各種有關(guān)部分的功率因數(shù)。目前供電部門實(shí)行按功率因數(shù)征收電費(fèi)，因此功率因數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

第59頁,共68頁，星期六，2024年，5月603.6.3功率因數(shù)的改善（1）提高自然功率因數(shù)

提高自然功率因數(shù)的方法，即采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施，主要有：

①正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量，使其接近滿載運(yùn)行； ②更換輕負(fù)荷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者改變輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的接線； ③電力變壓器不宜輕載運(yùn)行； ④合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，限制電焊機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)； ⑤使用無電壓運(yùn)行的電磁開關(guān)。

第60頁,共68頁，星期六，2024年，5月61（2）人工補(bǔ)償無功功率

當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達(dá)到《供用電規(guī)則》所要求的數(shù)值時(shí)，就需要設(shè)置專門的無功補(bǔ)償電源，人工補(bǔ)償無功功率。人工補(bǔ)償無功功率的方法主要有以下三種：并聯(lián)電容器補(bǔ)償同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償?shù)?1頁,共68頁，星期六，2024年，5月62

用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器）作無功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)償裝置。電力電容器的補(bǔ)償容量可用下式確定Qc=Pav（tan

1-tan

2）=αPca（tan

1-tan

2）式中：Pca——最大有功計(jì)算負(fù)荷，kW；

α——月平均有功負(fù)荷系數(shù)；

tan

1、tan

2——補(bǔ)償前、后平均功率因數(shù)角的正切值。第62頁,共6