供配电系统自动化工厂电力负荷及其计算课件.ppt

1、第二章第二章 工厂的电力负荷及其计算工厂的电力负荷及其计算第一节第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线工厂的电力负荷与负荷曲线 第二节第二节 三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定 （重点重点）第三节第三节单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定第四节第四节工厂的计算负荷及年耗电量的计算工厂的计算负荷及年耗电量的计算第五节第五节尖峰电流的计算尖峰电流的计算第一节第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线工厂的电力负荷与负荷曲线一、电力负荷的分级及对供电电源的要求一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 1、电力负荷定义、电力负荷定义电力负荷定义电力负荷定义1：电力负荷指用电设备或

2、用电单位所：电力负荷指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流的大小。耗用的电功率或电流的大小。电力负荷定义电力负荷定义2：电力负荷指用电设备或用电单位：电力负荷指用电设备或用电单位（用户）。（用户）。一、一、电力负荷的分级及其对供电电源的要求电力负荷的分级及其对供电电源的要求 2、电力负荷的分级电力负荷的分级 1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或政治、）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或政治、经济上将造成重大损失的经济上将造成重大损失的,称为一级负荷。称为一级负荷。在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷

3、，以及时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷。特别重要场所的不允许中断供电的负荷。2）二级负荷：）二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。损失的负荷。3）三级负荷：）三级负荷：为一般的电力负荷。为一般的电力负荷。1一级负荷对供电电源的要求：一级负荷对供电电源的要求：要求应由两个独立的要求应由两个独立的电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。不致同时受到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电

4、源电源外，还要求增设应急电源。外，还要求增设应急电源。2二级负荷对供电电源的要求：二级负荷对供电电源的要求：要求两回路供电，供要求两回路供电，供电变压器也应有两台。要求做到当其中一回路或一电变压器也应有两台。要求做到当其中一回路或一台电力变压器发生故障时不致中断供电，或中断后台电力变压器发生故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。能迅速恢复供电。3.三级负荷对供电电源的要求：三级负荷对供电电源的要求：对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊要求。二二 各级电力负荷对供电电源的要求各级电力负荷对供电电源的要求 三、用电设备工作制三、用电设备工作制1、连续工作制连续工作制 该类设备在恒定负荷下运

5、行，且运行时间长到足以使之该类设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡。达到热平衡。0100%ttt工作时间工作时间停歇时间停歇时间2.短时工作制短时工作制该类设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间相当该类设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间相当长的用电设备。长的用电设备。3.断续周期工作制断续周期工作制指有规律性的，时而工作、时而停歇指有规律性的，时而工作、时而停歇,反复运行的用电设反复运行的用电设备。一般工作周期不超过备。一般工作周期不超过10分钟。分钟。表征其工作特性的物理量表征其工作特性的物理量:负荷持续率负荷持续率实际容量换算公式四、负荷曲线四、负荷曲线 1 1、

6、负荷曲线的定义负荷曲线的定义 表征电力负荷随时间变动情况的图形。表征电力负荷随时间变动情况的图形。2、负荷曲线的类型、负荷曲线的类型按负荷对象分：有工厂的、车间的或某类设备的按负荷对象分：有工厂的、车间的或某类设备的负荷负荷曲线曲线。按负荷的功率性质分：有按负荷的功率性质分：有有功有功负荷负荷曲线曲线和无功和无功负荷负荷曲曲线线。按所表示负荷变动的时间分，按所表示负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或有年的、月的、日的或工作班工作班负荷曲线负荷曲线。按绘制的方式分：有依点连成的负荷曲线和梯形按绘制的方式分：有依点连成的负荷曲线和梯形负荷负荷曲线曲线。年每日最大负荷曲线年每日最大负荷曲线：按全年

7、每日最大半小时平均负：按全年每日最大半小时平均负荷来绘制的。荷来绘制的。3 3、负荷曲线的绘制、负荷曲线的绘制1)1)工作班负荷曲线的绘制工作班负荷曲线的绘制绘制负荷曲线采用的时间间隔绘制负荷曲线采用的时间间隔t为为30min。确定计算负荷的有确定计算负荷的有关系数，一般是依关系数，一般是依据用电设备组最大据用电设备组最大负荷工作班的负荷负荷工作班的负荷曲线。曲线。2)2)年每日最大负荷曲线的绘制年每日最大负荷曲线的绘制 从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认

8、为就是年最大负荷，即大负荷，即 PmaxP30 1 1、年最大负荷、年最大负荷Pmax 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均 功率。功率。五、与负荷计算有关的物理量五、与负荷计算有关的物理量用电设备组的实际负荷不等于额定功率之和，随时间变动！（统计值！）计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为选择电器工导体的依据。载流导体大约经30min后可达到稳定的温升值，因此通常取半小时平均最大负荷作为“计算负荷”。年最大负

9、荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax是假设电力负荷按年最大负荷是假设电力负荷按年最大负荷Pmax持续持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的电能相同。的电能相同。2.年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax08760年负荷曲线PmPt/hTmaxmaxmaxPWTaWa为全年消耗的为全年消耗的电能量。电能量。一班制一班制Tmax=18003000h二班制二班制Tmax=35004800h三班制三班制Tmax=50007000h年平均负荷年平均负荷Pav电力负荷在全年时间内平均消耗的电力负荷在全年时

10、间内平均消耗的功率，即功率，即aav8760WP全年时间内耗用的电能全年时间内耗用的电能 3.平均负荷平均负荷电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间T内平均消耗的功率，即内平均消耗的功率，即负荷系数，亦负荷系数，亦称负荷曲线填称负荷曲线填充系数或负荷充系数或负荷率，即率，即4.4.负荷系数负荷系数KL年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线第二节三相用电设备组计算负荷的确定第二节三相用电设备组计算负荷的确定 1.1.计算负荷的定义计算负荷的定义计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。通常取半小时平均件选择供电系统中各元件

11、的负荷值。通常取半小时平均最大负荷最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。（亦即年最大负荷）作为计算负荷。2.求计算负荷的目的求计算负荷的目的计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷是供电设计计算的基本依据，是为了合理是为了合理的选择工厂各级电压供电网络、变压器的容量和电器设的选择工厂各级电压供电网络、变压器的容量和电器设备的型号备的型号。3.3.负荷计算的内容：负荷计算的内容：4.4.求计算负荷的方法：求计算负荷的方法：*需要系数法需要系数法 *二项式系数法二项式系数法*有功计算负荷有功计算负荷P30*无功计算负荷无功计算负荷Q30*视在计算负荷视在计算负荷S30*计算电流计算电流I

12、3030：可以这样理解 我们一根10平方毫米的导线，其发热时间常数在10分钟以上，达到稳定升温的时间约为30分钟；可见只有持续时间有30分钟以上的负荷值，才能可能构成导线的最大的升温，称为最大计算负荷（或计算负荷），此负荷产生的热效应与实际负荷产生的最大热效应相等。用电设备组名称用电设备组名称 需要系数需要系数Kd 二项式系数二项式系数 最大容量最大容量设备台数设备台数 功率因数功率因数ab小批量生产金属冷加工机床小批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床大批量生产金属冷加工机床小批量生产金属热加工机床小批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床大批量生产金属热加工机床 0.160.

13、20.180.250.250.30.30.35 0.140.140.240.26 0.40.50.40.5 5555 0.50.50.60.65 1.731.731.331.17 通风机、水泵、空压机通风机、水泵、空压机 0.70.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75 非联锁的连续运输机械非联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械联锁的连续运输机械0.50.60.650.7 0.40.6 0.20.2 55 0.750.75 0.880.88 锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车锅炉房和机加、机修、装配车间的吊车铸造车间吊车铸造车间吊车0.10.150.150.25 0.060.09 0.2

14、0.3 33 0.50.5 1.731.73 自动装料电阻炉自动装料电阻炉非自动装料电阻炉非自动装料电阻炉小型电阻炉、干燥箱小型电阻炉、干燥箱0.750.80.650.750.7 0.70.70.7 0.30.3 22 0.950.951.0 0.330.330 高频感应电炉（不带补偿）高频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）工频感应电炉（不带补偿）电弧熔炉电弧熔炉0.80.80.9 0.60.350.87 1.332.680.57 点焊机、缝焊机点焊机、缝焊机对焊机对焊机0.350.35 0.60.71.331.02 自动弧焊变压器自动弧焊变压器单头手动弧焊变压器单头手动弧焊变压器多

15、头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器0.50.350.4 0.40.350.35 2.292.682.68 生产厂房、办公室、实验室照明生产厂房、办公室、实验室照明变配电室、仓库照明变配电室、仓库照明生活照明生活照明室外照明室外照明0.810.50.70.60.81 1.01.01.01.0 0000 第二节三相用电设备组计算负荷的确定第二节三相用电设备组计算负荷的确定 一、需要系数法一、需要系数法1.单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式 有功计算负荷有功计算负荷（kW）:无功计算负荷无功计

16、算负荷（kvar）:视在计算负荷视在计算负荷（kVA）:计算电流计算电流（A）:基本公式中各物理量基本公式中各物理量:Kd:需要系数需要系数Kd值的相关因素：用电设备组的工作性质；值的相关因素：用电设备组的工作性质；用电设备组的设备台数；用电设备组的设备台数；设备效率；设备效率；电源线路损耗。电源线路损耗。Kd值只能靠测量统计确定。值只能靠测量统计确定。三角形接法：绕组电压=线电压绕组电流=线电流/根号3每相绕组功率=线电压*线电流/根号3三相绕组总功率三相绕组总功率=3*线电压线电压*线电流线电流/根根号号3=根号根号3*线电压线电压*线电流线电流对于Y型接法：绕组电压=相电压=线电压/根号

17、3绕组电流=线电流每相绕组功率=线电流*线电压/根号3三相绕组总功率三相绕组总功率=3*线电流线电流*线电压线电压/根根号号3=根号根号3*线电压线电压*线电流线电流2.断续周期工作制的设备容量断续周期工作制的设备容量P与其负荷持续率与其负荷持续率密切相关，对供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：密切相关，对供电系统而言，按发热等效原则（同一周期内）求得其关系式：设备容量设备容量Pe的计算的计算设备容量设备容量Pe，就取所有设备（不含备用设备）的铭牌就取所有设备（不含备用设备）的铭牌额定容量额定容量PN之和。即之和。即1.1.连续工作制和短时工作制的用电设备组连续工作制和短时

18、工作制的用电设备组NePP 2.断续周期工作制的用电设备组断续周期工作制的用电设备组应按等效发热原理统一换算到规定的负荷持续率应按等效发热原理统一换算到规定的负荷持续率 下的下的功率，换算公式为：功率，换算公式为：NNePP规定负荷持续率规定负荷持续率 25或或100铭牌负荷持续率铭牌负荷持续率铭牌容量铭牌容量等效容量等效容量（1 1）电焊机组要求设备容量统一换算到）电焊机组要求设备容量统一换算到 下下,则则100%NeNNNNN100cosPPPS（2）吊车电动机组）吊车电动机组当采用需要系数法计算负荷时，要当采用需要系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到求设备容量统一换算到下下,则则25

19、%NeNNN252PPP 解此机床组电动机的总容量为解此机床组电动机的总容量为 例例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的的 电动机电动机22kW2台，台，7.5kW6台，台，4kW12台，台，1.5kW6台。试用需要台。试用需要 系数法确定其计算负荷系数法确定其计算负荷P30、Q30、S30和和I30。查附录表查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项得项得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得因此可得P30=KdPe0.2146kW=29.2kW 65.112465.7222kwkwk

20、wkwPPNie=146KW求多组三相用电设备的计算求多组三相用电设备的计算负荷的基本公式负荷的基本公式:2.2.多组三相用电设备的计算负荷多组三相用电设备的计算负荷注意事项注意：因为各组设备的功率因数不同，总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视注意：因为各组设备的功率因数不同，总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以在计算负荷或计算电流之和乘以K来计算。来计算。确定拥有多组用电设备的干线或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用确定拥有多组用电设备的干线或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在确定多组用电设备的计

21、算负荷时，应结合具电设备的最大负荷不同时出现的因素。在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对有功和无功负荷分别计入一个同时系数（参差系数：）体情况对有功和无功负荷分别计入一个同时系数（参差系数：）另外，在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少另外，在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，不必考虑设备台数对需要系数和功率因数值进行调整。，不必考虑设备台数对需要系数和功率因数值进行调整。97.090.0qK的取值范围的确定的取值范围的确定：（1）求车间干线上的计算负荷）求车间干线上的计算负荷（2）求低压母线上的计算负荷）求低压母线上

22、的计算负荷由用电设备组计算负荷直接相加来计算时由用电设备组计算负荷直接相加来计算时由车间干线计算负荷直接相加来计算时由车间干线计算负荷直接相加来计算时95.085.0qK95.085.0PKPKPKqK 例例2-2 某某380V线路上，接有水泵电动机（线路上，接有水泵电动机（15kW以下）以下）30台共台共205kW，另有通风机另有通风机25台共台共45kW，电焊机电焊机3台共台共10.5kW（=65%）。试确定线路试确定线路上总的计算负荷。上总的计算负荷。解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷Q 30.1 P30.1 tan 164kW0.75=123kvar1水泵电动机组

23、查附录表水泵电动机组查附录表1得得Kd=0.70.8(取取0.8），），cos0.8，tan0.75，因此因此2.通风机组查附录表通风机组查附录表1得得Kd=0.70.8（取取0.8），），cos=0.8,tan=0.75,因此因此 P 30.2=0.845kW=36kW Q30.2=36kW0.75=27kvarP30.1=Kd1Pe10.8205kW=164kW3.电焊机组查附录表电焊机组查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。P 30.3=0.358.46kW=2.96kW P300.95(164362.96)kW=192.81kW Q300.97(123+27

24、+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0.95，Kq0.97）为为 S30=246.26kVAI30=246.26kVA/(0.38kV)=374.2A 22192.81153.203Q 30.3=2.96kW2.68=7.94kvar65%100%在在100%下的设备容量：下的设备容量：Pe=10.5=8.46kW。1.单组用电设备计算负荷的确定单组用电设备计算负荷的确定（1）二相式法）二相式法基本公式基本公式二二.按二相式法确定按二相式法确定三相用电设备组的三相用电设备组的计算负荷计算负荷ePxP式中：、为二项式系数式中：、为二项式系数,查附录表查附录表

25、1为用电设备组的设备容量为用电设备组的设备容量xecPbPP30为为x台大容量的设备总容量台大容量的设备总容量（2）二相式法的适用范围）二相式法的适用范围求设备台数较少，容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。求设备台数较少，容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。表表2-2 2-2 例例2-42-4电力负荷计算表电力负荷计算表序号 用电设备组名称 设备台数 容量二项式系数cos tan 计算负荷总台数最大容量台数Pe (Kw)Px (Kw)P30Q30S30I301 切削机床 2055021.70.140.40.51.737+8.6812.1+15.02 通风机床 25330.650.250.8

26、0.751.95+0.751.46+0.563 电阻炉 10200.70101.40 总计 23551928.634.352.1二二.按二相式法确定计算负荷按二相式法确定计算负荷xP2nx ePP 30（3）最大容量设备台数）最大容量设备台数x和和的确定的确定如果用电设备组的总台数如果用电设备组的总台数n2x,x为附录表为附录表1中的最大容量设备台数。中的最大容量设备台数。则公式中的则公式中的x取值为：取值为：如果用电设备组总台数如果用电设备组总台数n，则，则对于单台电动机而言对于单台电动机而言:ePP 30X四舍五入取整二项式系数：b、c和最大容量设备台数X及cos、tan等可查表 二二.按

27、二相式法确定计算负荷按二相式法确定计算负荷14.0b4.0c5x例例2-3已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三的三相电动机相电动机7.5KW的的3台台,4KW的的8台台,3KW的的17台台,1.5KW的的10台。台。试用二项系数法求计算负荷。试用二项系数法求计算负荷。（n大于大于2X）解：查附录表解：查附录表1得得73.1tan5.0cos设备总容量为：设备总容量为：kwPe5.120105.1317485.73X台最大容量的设备容量为：台最大容量的设备容量为：kwkwkwPPx5.302435.75n 考虑了平均负荷，且考虑了少数容

28、量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响。二二.按二相式法确定计算负荷按二相式法确定计算负荷kwcPbPPxe1.295.304.05.12014.030var3.5073.11.29tan3030kkWPQAkVkWPS2.585.01.29cos3030利用二项式公式利用二项式公式:AkVAkVUSIN4.8838.032.5833030二二.按二相式法确定计算负荷按二相式法确定计算负荷max30 xiecPbPPmaxmax30tantanxiecPbPQebP2.多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定（1）基本公式）基本公式：各组的平均负荷：各组的平均负荷maxxcP

29、：其中一组最大的附加负荷：其中一组最大的附加负荷maxxcPmaxtan：最大附加负荷：最大附加负荷的设备组的平均功率因数角的正切值的设备组的平均功率因数角的正切值二二.按二相式法确定计算负荷按二相式法确定计算负荷14.0b4.0c5x例例2-4 某机修车间某机修车间380V的线路上，接有金属切削机床电动机的线路上，接有金属切削机床电动机20台，台，共共50KW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5KW1台、台、4KW的的3台、台、2.2KW的的7台。通风机台。通风机2台共台共3KW，电阻炉，电阻炉1台台2KW。试用二项式。试用二项式法确定此线路上的计算负荷。法确定此线路上的计算负

30、荷。（1）金属切削机床组）金属切削机床组查附录表1得5.0cos73.1tan kWkWbPe75014.01 kWkWkWkWcPx68.8)12.23415.7(4.01（2）通风机组）通风机组查附录表1得65.0b25.0c5x8.0cos75.0tan kWkWbPe95.1365.02 kWkWcPx75.0325.02二二.按二相式法确定计算负荷按二相式法确定计算负荷（3）电阻炉）电阻炉查附录表1得7.0b0 x1cos0tan0c kWkWbPe4.127.03 03xcP以上各组中。附加负荷以为以上各组中。附加负荷以为最大，因此总计算负荷为最大，因此总计算负荷为 1xcPkWk

31、WkWcPbPPxie1968.8)4.195.17(max30var6.28var73.168.8var)04.175.095.173.17(tantanmaxmax30kkkcPbPQxieAkVAkVS3.346.28192230AkVAkVI1.5238.033.3430第四节第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算工厂的计算负荷及年耗电量的计算 一、一、工厂的计算负荷的确定工厂的计算负荷的确定1.按需要系数法确定工厂计算负荷按需要系数法确定工厂计算负荷:全厂的 需要系数,附录2可查。:全厂用电设备的总容量。2、按年产量估算法确定工厂的计算负荷按年产量估算法确定工厂的计算负荷AaWama

32、xTmax30TWPaA：年产量：年产量a：单位产量所消耗的电能，实测出，可查相关手册：单位产量所消耗的电能，实测出，可查相关手册一班制生产一班制生产二班制生产二班制生产三班制生产三班制生产hT30001800maxhT48003500maxhT70005000max3、逐级法确定工厂的计算负荷逐级法确定工厂的计算负荷P30(1)高压配电所高压配电所P30(2)WL1 PWL1T PT车间变电所车间变电所P30(3)P30(4)WL2 PWL2P30(5)M1M2M3用电设备组用电设备组二、供电系统的功率损耗二、供电系统的功率损耗 （一）电力线路的功率损耗（一）电力线路的功率损耗 有功损耗（有

33、功损耗（kW）无功损耗（无功损耗（kvar）R0:单位长度电阻，可查附录表单位长度电阻，可查附录表6，导线温度一，导线温度一定，截面一定，定，截面一定，R0为一定值。为一定值。X0:单位长度电抗，可查附录表单位长度电抗，可查附录表6，X0除了与导除了与导线的截面有关，还与线距有关。线的截面有关，还与线距有关。XWL=X0l RWL=R0l（二（二）电力变压器的功率损耗电力变压器的功率损耗有功损耗有功损耗无功损耗无功损耗电力变压器电力变压器的功率损耗的功率损耗磁滞损耗磁滞损耗 PFe涡流损耗涡流损耗 Qcu铁耗铁耗铜耗铜耗：变压器负载电流在一、二次：变压器负载电流在一、二次绕组电阻上产生的损耗绕

34、组电阻上产生的损耗产生励磁电流的损耗产生励磁电流的损耗 Q0一、二次绕组电抗上产生的损耗一、二次绕组电抗上产生的损耗 QN302002300023003020230006.0100%100%100%100%015.0SUISSSUISSSQQQSPPSSPPPPPNNNNNTkNkCuFeT（二（二）电力变压器的功率损耗电力变压器的功率损耗有功损耗有功损耗:无功损耗无功损耗:S30:变压器二次侧的视在计算负荷变压器二次侧的视在计算负荷:变压器的负荷率变压器的负荷率三、工厂的功率因数、三、工厂的功率因数、无功功率补偿及补偿后的工厂计算负荷无功功率补偿及补偿后的工厂计算负荷 （一）（一）功率因数定

35、义功率因数定义1瞬时功率因数瞬时功率因数 监测负荷用。监测负荷用。cos3PPSUI2平均功率因数平均功率因数 调整电费用。调整电费用。pav22pqcosWWW3最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 确定无功补偿容量用。确定无功补偿容量用。n U、I 线电压/电流（二）（二）功率因数对供电系统的影响功率因数对供电系统的影响1）增加供电系统的设备容量和投资）增加供电系统的设备容量和投资2）增大线路和变压器的功率损耗）增大线路和变压器的功率损耗3）线路和变压器电压损失增大，电压质量下降）线路和变压器电压损失增大，电压质量下降（三）无功补偿容量的确定（三）无功补偿容量的确定coscosccqQ

36、n 补偿容量为补偿容量为:Q.C=Q30Q30P30(tan-tan)=qcP30qc=tan-tan称为无功补偿率称为无功补偿率,查附录表查附录表3补偿装置中并联电容的个数为补偿装置中并联电容的个数为:1.改善功率因数的途径改善功率因数的途径1）提高自然功率因数）提高自然功率因数2）功率因数人工补偿）功率因数人工补偿2.补偿容量的确定补偿容量的确定补偿前功率因数为：补偿前功率因数为：补偿后功率因数为：补偿后功率因数为：Qccos（四）补偿后的计算负荷（四）补偿后的计算负荷P30不变不变CQQQ303023023030)(CQQPS在有功功率不变的情况下，减小了无功功率和视在功率，相应的负荷电

37、流也将减小；优点：系统电能损耗降低，节约电能，提高电压质量，可以选择容量较小的供电设备和导线、电缆。提高功率因数对供电系统大有好处！（四）无功补偿装置的装设位置（四）无功补偿装置的装设位置 在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地补偿（个别补偿）。中补偿和分散就地补偿（个别补偿）。M1C分 散 就 地 补 偿2C3C610kV0.38kV高 压 集 中 补 偿高 压 集 中 补 偿 的补 偿 区低 压 集 中 补 偿 的 补 偿 区分 散 就 地 补 偿 的 补 偿 区未 补 偿 区未 补 偿 区未 补 偿 区低 压

38、集 中 补 偿例例25某用户某用户10kV变电所低压计算负荷为变电所低压计算负荷为800kWj580kvar。若欲使低压侧功率因数达到若欲使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。容量。解：（解：（1 1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数）求补偿前的视在计算负荷及功率因数 （2 2）确定无功补偿容量）确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)238.4kvar（3 3）选择电容器组数及每组容量）选

39、择电容器组数及每组容量初选初选BKMJ0.4-20-3型电容器，每组容量型电容器，每组容量q.C=20kvar。取取12组组补偿后的视在计算负荷补偿后的视在计算负荷减少减少118.8kVA。注：因为电容器需要的无功功率与电机等感性负载需要的无功功率，在时间上正好相反，就是注：因为电容器需要的无功功率与电机等感性负载需要的无功功率，在时间上正好相反，就是说：电容吸收无功功率的时候，正是电机放出无功功率的时候，反之，电机吸收无功功率时，说：电容吸收无功功率的时候，正是电机放出无功功率的时候，反之，电机吸收无功功率时，又正好是电容放出无功功率的时候。这样，电机和电容就相互交换无功功率，电机等负载就不

40、又正好是电容放出无功功率的时候。这样，电机和电容就相互交换无功功率，电机等负载就不需要从电源上吸收或释放无功功率了，这就相当于电容代替电源向电机提供无功功率。需要从电源上吸收或释放无功功率了，这就相当于电容代替电源向电机提供无功功率。例例2-6 2-6 某工厂拟建一降压变电所某工厂拟建一降压变电所,装一台主变压器装一台主变压器.已知变电所低压侧有功已知变电所低压侧有功计算负荷为计算负荷为650KW,650KW,无功计算负荷为无功计算负荷为800kvar.800kvar.为使工厂为使工厂(变电所高压侧变电所高压侧)功率因功率因数不低于数不低于0.9,0.9,如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿

41、如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿,需装设多少补偿需装设多少补偿容量容量?补偿前后工厂变电所所选主变压器容量如何变化补偿前后工厂变电所所选主变压器容量如何变化?AkVS103180065022)2(30)2(30SSTN63.01031650cos)2(解解:（1）补偿前变压器容量和功率因数）补偿前变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为变压器低压侧的视在计算负荷为变压器的选择条件为变压器的选择条件为，参看附录表，参看附录表5，选择主变压器，选择主变压器的额定容量为的额定容量为1250kV A变压器低压侧的功率因数为变压器低压侧的功率因数为（2）无功补偿容量）无功补偿容量根据题目要

42、求，根据题目要求，使变压器高压侧的功率因数不低于使变压器高压侧的功率因数不低于0.9,如在低如在低压侧补偿，低压侧补偿后的功率因数应略高于压侧补偿，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9,取取92.0cos低压侧装设的并联电容容量为低压侧装设的并联电容容量为var525var)92.0arccostan63.0arccos(tan650kkQC取QC=530kvar所选变压器容量应大于计算负荷容量！所选变压器容量应大于计算负荷容量！（3 3）补偿后的变压器容量和功率因数）补偿后的变压器容量和功率因数补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为AkVAkVS704)5308

43、00(65022)30(kWkWkWP6616.10650)30(var312var2.42var)530800()30(kkkQ)2(30SSTN变压器的选择条件为变压器的选择条件为，参看附录表，参看附录表5，选择主变压器，选择主变压器的额定容量为的额定容量为800kV A,比补偿前容量减少了比补偿前容量减少了450kVA。变压器的功率损耗为变压器的功率损耗为PT0.015S30=0.015704kVA=10.6kW QT0.06S30=0.06704kVA=42.2kvar变电所高压侧的计算负荷为变电所高压侧的计算负荷为AkVAkVS73131266122)1(30补偿后工厂的功率因数为补

44、偿后工厂的功率因数为904.0731661cos)1(30)1(30SP满足题目要求。满足题目要求。四、工厂年耗电量的计算四、工厂年耗电量的计算年有功电能消耗量年有功电能消耗量(kWh)Wp.a=P30Ta :年平均有功负荷系数年平均有功负荷系数 取取0.70.75 Ta为年实际工作小时，取值为：为年实际工作小时，取值为：一班制一班制Ta=2000h 二班制二班制Ta=4000h 三班制三班制Ta=6000h 年无功电能消耗量年无功电能消耗量(kvarh)Wq.a=Q30Ta :年平均无功负荷系数年平均无功负荷系数 取取0.760.82第五节第五节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 尖峰电流Ipk

45、是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。1、给单台用电设备供电的支线尖峰电流计算 尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 Ipk=Ist=KstIN 式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数。本章小结本章小结 本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。本章首先简介了负荷计算的有关基本知识本章首先简介了负荷计算的有关基本知识;然

46、后着重讲述了用电设备组然后着重讲述了用电设备组计算负荷的确定方法，介绍线路尖峰电流的计算计算负荷的确定方法，介绍线路尖峰电流的计算;接着讲述了供电系统无功接着讲述了供电系统无功补偿、总计算负荷的确定及电能节约。补偿、总计算负荷的确定及电能节约。本章重点：本章重点：三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。算负荷确定方法。本章难点：本章难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。利用系数法确

47、定三相用电设备组的计算负荷。教学基本要求：教学基本要求：了解单相用电设备组计算负荷的确定方法、电能节约的了解单相用电设备组计算负荷的确定方法、电能节约的技术措施；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；技术措施；理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数；掌握三相用电设备掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。思考题与习题解答提示思考题与习题解答提示2-1提示：参见教材提示：参见教材P

48、18。2-2提示：参见教材提示：参见教材P19。2-3提示：参见教材提示：参见教材P18和和P21P22。2-4提示：参见教材提示：参见教材P26。2-5提示：参见教材提示：参见教材P28和和P18。2-6提示：参见教材提示：参见教材P31。2-7提示：参见教材提示：参见教材P39。2-8提示：第一步求各组用电设备的计算负荷，对行车，要求设备容量提示：第一步求各组用电设备的计算负荷，对行车，要求设备容量统一换算到统一换算到 ，对点焊机，要求设备容量统一换算到对点焊机，要求设备容量统一换算到 ；第二步计算总计算负荷（可取第二步计算总计算负荷（可取Kp0.95，Kq0.97）。100%25%续上页

49、续上页2-9提示：采用利用系数法（步骤参见例提示：采用利用系数法（步骤参见例2-3）分别计算两组用电设备的）分别计算两组用电设备的计算负荷，然后进行比较，从而说明设备容量组成不同对最大负荷的影响。计算负荷，然后进行比较，从而说明设备容量组成不同对最大负荷的影响。2-10提示：先将各相所接的单相设备容量大致相同（不能只接在一相提示：先将各相所接的单相设备容量大致相同（不能只接在一相上），然后将其等效成上），然后将其等效成1台三相设备进行负荷计算。台三相设备进行负荷计算。2-11提示：计算单元和整栋楼的计算负荷时，都将其当成一组用电设备，提示：计算单元和整栋楼的计算负荷时，都将其当成一组用电设备，

50、然后按附录表然后按附录表3选取选取Kd值，值，。cos0.852-12提示：提示：（1）确定补偿容量时，采用低压侧计算负荷代入公式计算，）确定补偿容量时，采用低压侧计算负荷代入公式计算，取取。（。（2）确定高压侧计算负荷时，变压器损耗可按经验公式）确定高压侧计算负荷时，变压器损耗可按经验公式估算。估算。cos0.922-13提示：根据教材提示：根据教材P39图图2-9查出查出值，代入公式计算即可。值，代入公式计算即可。自自 测测 题题 一、填空题一、填空题1计算电流是指线路中持续时间计算电流是指线路中持续时间的最大负荷电流，而尖峰电的最大负荷电流，而尖峰电流是指线路中持续时间流是指线路中持续时