补偿前的变压器容量和功率因数-课件.ppt

1、工厂供电工厂供电天津理工大学中环信息学院自动化工程系电力负荷电力负荷（electric power loadelectric power load）：）：电力负载电力负载含义含义用电设备或用电单位（用户）用电设备或用电单位（用户）用电设备或用户所耗用的电功率或电流用电设备或用户所耗用的电功率或电流 工厂电力负荷的分级工厂电力负荷的分级:按按GB50052-1995GB50052-1995规定，根据其对供电可靠性的要求规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级分为三级一级负荷一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成中断供电将

2、造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。重大损失者，以及特别重要的负荷。二级负荷二级负荷：双电源供电，必要时增设应急电源。双电源供电，必要时增设应急电源。中断供电，在政治、经济上造成较大损失者。中断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双回路供电，当负荷较小时可以专线供电。双回路供电，当负荷较小时可以专线供电。三级负荷三级负荷：不属于一、二级的负荷。不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊要求。nNNNePPP2%25NNNNNeSPPcos 3eePPeP定义：定义：是表征电力负荷随时间变动情况的图形是表征电力负荷随时间变动情况的图形表示一组用电设备

3、的功率随时间变化关系的图形。表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同负荷曲线形状大致相同分类：分类：负荷的功率性质负荷的功率性质 ：有功有功无功无功 负荷变动的时间：负荷变动的时间：年的年的 月的月的 日的日的 工作班的工作班的负荷对象：负荷对象：工厂的工厂的 车间的车间的 某类设备的某类设备的 绘制方式绘制方式 :依点连成的依点连成的 梯形的梯形的 maxmaxmax3030maxmax3030平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷负

4、荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷P Pavav,与其最大负荷与其最大负荷P Pmaxmax的比值，即的比值，即对用电设备来说，就是设备的输出功率对用电设备来说，就是设备的输出功率P P与与设备额定容量设备额定容量P PN N的比值，即的比值，即返回目录 是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。实际变动负荷所产生的最大热效应相等。我国普遍采用我国普遍采用LdewlK KK 单台用单台用电设备电设备30 lePP2230 230 230 2SPQ 2230 330 330 3SPQ P P3030、Q Q3

5、030、S S3030车间变电所中变压器高压侧的有功、无车间变电所中变压器高压侧的有功、无功及视在计算负荷（功及视在计算负荷（kWkW、kvarkvar及及kVAkVA）；）；PPT T、QQT T变压器的有功损耗与无功损耗（变压器的有功损耗与无功损耗（kWkW、kvarkvar）。）。2230 430 430 4SPQ在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变压器的有功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，因此压器的有功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，因此一般按下列经验公式估算：一般按下列经验公式估算：对对SJL1等型电力变压器：等型电力变压器：P

6、T0.02S303 （kW）QT0.08S303 （kvar）对对SL7、S7、S9、S10等低损耗型电力变压器：等低损耗型电力变压器：PT0.01S303 （kW）QT0.05S303 （kvar）式中式中 S303变压器低压母线上的计算负荷（变压器低压母线上的计算负荷（kVA）。）。2230 530 530 5SPQ2230 730 730 7SPQ2230 830 830 8SPQ22 30.43.7925%NeNNnPPPkWkW P30()pP30=0.9（10+4+3.79）KW=16.01kWQ30()qQ30=0.9（17.3+3+6.56）kvar=24.17kvar2222

7、30()30()30()16.0124.1728.99SPQkV AkV A3028.99kV A44.0530.38kVIA28.9924.1716.01取p=0.9,q=0.926.8617.7924负荷总计7.586.563.791.730.513.79（=25%）1电葫芦35340.750.80.853通风机组22017.3101.730.50.25020机床组1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)计算负荷tancosKd设备容量（kW）台数用电设备组名称序号返回目录二项式系数法的基本公式为二项式系数法的基本公式为:P30=bPe+cPx bPbPe e-用电设备组的平均负

8、荷，用电设备组的平均负荷，式中：cPcPx x-用电设备组中用电设备组中X X台容量最大的设备投入运行时增加台容量最大的设备投入运行时增加 的附加负荷，其中的附加负荷，其中P Px x是是X X台最大容量设备的设备容量；台最大容量设备的设备容量；b b、c-c-二项式系数。二项式系数。注意注意：按二项式系数法确定计算负荷时，如果设备总台数：按二项式系数法确定计算负荷时，如果设备总台数n2xn2x时，则时，则x x宜相应取小一些，建议取为宜相应取小一些，建议取为x=n/2x=n/2，且按，且按“四舍四舍五入五入”的修约规则取为整数。例如某机床电动机组地电动机的修约规则取为整数。例如某机床电动机组

9、地电动机只有只有7 7台，而附录表台，而附录表1 1规定规定 X=5,X=5,但是这里但是这里n=72x=10n=72x=10，因此，因此，可取可取x=7/24x=7/24来计算。来计算。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 总的有功计算负荷：总的无功计算负荷：P P3030=(bP=(bPe e)i i+(cP+(cPx x)maxmax Q Q3030=(bP=(bPe etantan)i i+(cP+(cPx x)maxmaxtantan maxmax(bPe)i-各组有功平均负荷之和；式中(bPetan)i-各组无功平均负荷之和；(cPx)max-各组中最大的一个有功附

10、加负荷；tan max-(cPx)max的那一组设备的正切值。B、c、x和cos等均按教材附录中表1所列数值 注意：解：（1）金属切削机床组：b=0.14，c=0.4，x=5，cos=0.5，tan=1.73，故：查附录表1得：bPe(1)=0.1450KW=7KWcPx(1)=0.4(7.5KW1+4KW3+2.2KW1)=8.68KW(2)通风机组查附录表1得：b=0.65，c=0.25，x=5，cos=0.8，tan=0.75，故bPe(2)=0.655kW=3.25kWcPx(2)=0.255KW=1.25KW(3)电葫芦查附录表1得：b=0.06，c=0.2，x=3，cos=0.5，

11、tan=1.73，故22 30.43.7925%NeNNnPPPkWkWbPe(3)=0.063.79kW=0.23kWcPx(3)=0.23.79KW=0.76KW以上各组设备中，附加负荷以cPx(1)最大，因此总计算负荷为：P30=(7+3.25+0.23)KW+8.68KW=19.16KWQ30=(71.73+3.250.75+0.231.73)kvar +8.681.73kvar=29.96kvar222230303019.1629.9635.56SPQkV AkV A3035.5654.0330.38KV AIAKVePKWxPKW30PKW30varQk30SkV A30IA序号用

12、电设备组名称设备台数容量二项式系数costan计算负荷总台数最大容量台数bc1切削机床2052通风机353电葫芦13负荷总计24返回目录返回目录meePP.3.3ee mPP3030.3mPP单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算负荷计算3030.3mQQBCBBCCACCACBCBBCCACCACABBBABCBBCBABBBABCBBCBCAACAABAABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpP接于接于AB、BC、CA相间的有相间的有功 负 荷功 负 荷(kw)换算为换算为A、B、C 相 的

13、 有 功相 的 有 功负荷负荷(kw)换 算 系换 算 系数数换算为换算为A、B、C 相 的 无 功相 的 无 功负荷负荷(kvar)例例2.5 2.5 如下图所示如下图所示220/380V220/380V三相四线制线路上，接有三相四线制线路上，接有220V220V单相电热干燥箱单相电热干燥箱4 4台，其中台，其中2 2台台10kW10kW接于接于A A 相，相，1 1台台30kW30kW接于接于B B相，相，1 1台台20kW20kW接于接于C C相。另有相。另有380V380V单相对焊机单相对焊机4 4 台，其中台，其中2 2 台台14kW(=100%)14kW(=100%)接于接于ABA

14、B相间，相间，1 1台台20kW(=100%)20kW(=100%)接于接于BCBC相相间，间，1 1台台30kW(=60%)30kW(=60%)接于接于CACA相间。试求此线路的计算负荷。相间。试求此线路的计算负荷。解：解：(1)(1)电热干燥箱的各相计算负荷。查附录表电热干燥箱的各相计算负荷。查附录表1 1 得得K Kd d=0.70.7，coscos=1=1，tantan=0=0。因此只需计算其有功计算负荷因此只需计算其有功计算负荷。(2)(2)对焊机的各相计算负荷。先将接于对焊机的各相计算负荷。先将接于CA CA 相间的相间的30kW(=60%)30kW(=60%)换算至换算至=100

15、%=100%的容量，即的容量，即P=0.6 30kW=23kW查附录表查附录表1 1得：得得：得K Kd d=0.35=0.35，coscos=0.7=0.7，tan tan =1.02=1.02；再由；再由表表2-32-3查得查得coscos=0.7=0.7时的功率换算系数时的功率换算系数p pAB-AAB-A=p=pBC-BBC-B=p pCA-CCA-C=0.8=0.8，p pAB-BAB-B=p=pBC-CBC-C=p=pCA-ACA-A=0.2=0.2，q qAB-AAB-A=q=qBC-BBC-B=q=qCA-CCA-C=0.22=0.22，q qAB-BAB-B=q=qBC-CB

16、C-C=q=qCA-ACA-A=0.8=0.8。因此对焊机换算到各相的有功和无功。因此对焊机换算到各相的有功和无功设备容量为设备容量为各相的有功和无功计算负荷为(3)各相总的有功和无功计算负荷(4)(4)总的等效三相计算负荷。总的等效三相计算负荷。因因B B相的有功计算负荷最大，故取相的有功计算负荷最大，故取B B相计算等相计算等效三相计算负荷，由此可得效三相计算负荷，由此可得3030.3030.2222303030303033 28.685.8k33 9.38 var28.1kvarS85.528.1 kV A=90.3kV A90.3kV AI137330.38kVBBNPPkWWQQkP

17、QSAU p1 1用需要系数法计算全厂计算负荷用需要系数法计算全厂计算负荷 在已知全厂用电设备总容量的条件下，乘以一在已知全厂用电设备总容量的条件下，乘以一个工厂的需要系数即可求得全厂的有功计算负荷，个工厂的需要系数即可求得全厂的有功计算负荷，即即 30dePKP全厂的需要系全厂的需要系数值，查附录数值，查附录表表2选取。选取。p2 2用逐级推算法计算全厂的计算负荷用逐级推算法计算全厂的计算负荷 由用电设备组开始，逐级向电源方由用电设备组开始，逐级向电源方向推算的方法，在经过变压器和较长向推算的方法，在经过变压器和较长的线路时，应加上的线路时，应加上变压器和线路的损变压器和线路的损耗耗。P30

18、.5=K5 P30.6iP30.4=P30.5+PwL2P30.3=K3 P30.4iP30.2=P30.3+PT+PwL1P30.1=K1 P30.2i图图3.4 逐级推算法示意图逐级推算法示意图 p3按年产量和年产值估算全厂的计算负荷 bBaAWamax30TWPa单位数量，单单位数量，单位为人数、床位为人数、床数、产品数量数、产品数量等等单位用电指标，单单位用电指标，单位为位为kW人人kW床、床、kw产品等产品等负 荷 密 度 指负 荷 密 度 指标标计算范围的使用计算范围的使用面积，单位为面积，单位为m2工厂的年最大工厂的年最大负荷利用小时负荷利用小时瞬时功率因数瞬时功率因数平均功率因

19、数平均功率因数最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数自然功率因数总功率因数总功率因数指运行中的工厂供用电系指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值统在某一时刻的功率因数值 UIP3cos P 功率表测出的三相有功功率读功率表测出的三相有功功率读数；数；U电压表测出的线电压读数；电压表测出的线电压读数；I 电流表测出的线电流读数。电流表测出的线电流读数。指某一规定时间段内指某一规定时间段内功率因数的平均值功率因数的平均值 指配电系统运行在年最大负荷时指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数（计算负荷）的功率因数 22cosqPPWWWWP有功电度表读数；有功电度表读数；

20、W Wq q无功电度表读数。无功电度表读数。3030cosSP P30工厂的有功计算负荷；工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。工厂的视在计算负荷。指用电设备或工厂在没有安指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数装人工补偿装置时的功率因数 指用电设备或工厂设置了人工指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数补偿后的功率因数 p4 4工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷算负荷 工厂的功率因数工厂的功率因数瞬时功率因数瞬时功率因数指运行中的工厂供用电系指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值统在某一时刻的功率因数值 UIP3

21、cos P 功率表测出的三相有功功率读数；功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；电压表测出的线电压读数；I 电流表测出的线电流读数。电流表测出的线电流读数。平均功率因数平均功率因数指某一规定时间段内功率因指某一规定时间段内功率因数的平均值数的平均值 WP有功电度表读数；有功电度表读数；Wq无功电度表读数。无功电度表读数。22cosqPPWWW最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数指配电系统运行在年最大负荷时指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数（计算负荷）的功率因数 P30工厂的有功计算负荷；工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。工厂的视在计算负荷。3030

22、cosSP自然功率因数自然功率因数总功率因数总功率因数指用电设备或工厂在没有安指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数装人工补偿装置时的功率因数 指用电设备或工厂设置了人工指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数补偿后的功率因数 人工补偿无功功率人工补偿无功功率提高自然功率因数提高自然功率因数提高功率因数提高功率因数功率因数的改善措施功率因数的改善措施功率因数提高与无功功率功率因数提高与无功功率和视在功率的变化和视在功率的变化要使功率因数提高，必须装设无功功率补偿装要使功率因数提高，必须装设无功功率补偿装置（并联电容器），其容量为：置（并联电容器），其容量为：式中：式中：为无功补偿

23、率为无功补偿率表示要使表示要使1KW1KW的有功功率由的有功功率由 提高到提高到 所需要的无功补偿容量所需要的无功补偿容量kvarkvar值值 在确定了总的补偿容量后，就可以根据所在确定了总的补偿容量后，就可以根据所选并联电容器的单个容量选并联电容器的单个容量q qc c来确定电容器的个来确定电容器的个数，即：数，即：由上式计算所得的电容器个数由上式计算所得的电容器个数n n，对单相，对单相电容器（其全型号后标电容器（其全型号后标“1”1”者）来说，应取者）来说，应取3 3的倍数，以便三相均衡分配。的倍数，以便三相均衡分配。例：某用户拟建一例：某用户拟建一10/0.4kV 10/0.4kV 的

24、降压变电所，装设一的降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW650kW，无功计算负荷为，无功计算负荷为800kvar800kvar。为了使用户。为了使用户(变电变电所高压侧所高压侧)的功率因数不低于的功率因数不低于0.90.9，如在低压侧装设并，如在低压侧装设并联电容器进行无功补偿时，需装设多少补偿容量？并联电容器进行无功补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后企业变电所所选主变压器容量有什么变化？问补偿前后企业变电所所选主变压器容量有什么变化？主变压器容量的选择条件为主变压器容量的选择条件为S S N N T T S S

25、 30(2)30(2)，因此未进，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为行无功补偿时，主变压器容量应选为1250 kV1250 kVA A。这时变电所低压侧的功率因数为这时变电所低压侧的功率因数为解：解：(1)(1)补偿前的变压器容量和功率因数。补偿前的变压器容量和功率因数。变电所低压侧的视在计算负荷为变电所低压侧的视在计算负荷为650kwcos0.631031kV A 要使低压侧功率因数由要使低压侧功率因数由0.63 0.63 提高到提高到0.920.92，低压，低压侧需装设的并联电容器容量为侧需装设的并联电容器容量为(2)(2)无功补偿容量无功补偿容量 按规定，变电所高压侧的按规定，变电

26、所高压侧的coscos?0.900.90。考虑到变压。考虑到变压器的无功功率损耗器的无功功率损耗Q QT T远大于其有功功率损耗远大于其有功功率损耗P PT T ，一，一般般Q QT T(4(45)5)P PT T，因此在变压器低压侧补偿时，低压，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于侧补偿后的功率因数应略高于0.900.90，这里取，这里取coscos?=0.92=0.92。CQ=650(tanarccos0.63-tanarccos0.92)kvar525kvar(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：因此主变压器容量可改选为因此主变压器容量可改选为800kv800kvA A比补偿前比补偿前容量减少容量减少450kv450kvA A变压器的功率损耗为：变压器的功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为：变电所高压侧的计算负荷为：补偿后工厂的功率因数为：补偿后工厂的功率因数为：661kwcos0.904731kV ApkststNIIK I1max130max()npkN istipkstNIKIIIIII%1000tttTt返回返回max年最大负荷和年最大负荷利用小时