电力负荷计算及功率因数补偿
变电所负荷计算和无功补偿的计算
变电所负荷计算和无功补偿的计算1 计算负荷的方法及负荷计算法的确定由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。
另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。
在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。
为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。
计算负荷又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。
在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。
用半小时最大负荷来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为、和。
我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。
由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。
2 需要系数法的基本知识(1).需要系数需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即=/=/ 式(1)用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量之和，即=。
而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。
但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为=/式(2)式中代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与30P 30Q 30S 30I dK d K max P e P 30P eP eP NK e P ∑NP dK K ∑LK e WLηηK ∑全部设备容量之比;代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；代表设备组的平均效率；代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。
第02章_电力负荷及其计算(刘介才)工厂供电
Wp.a 0.7 657kW 4000h 1.84 106 kW h
工厂年无功耗电量为
Wq.a 0.8 305k var 4000h 0.976 106 k var h
第二章复习思考题
2-1 电力负荷按重要性分哪几级?各级电力负荷对供电电源有什么要求? 2-2 工厂用电设备的工作制分哪几类?各有哪些特点? 2-3 什么叫负荷持续率? 它表征哪一类工作制设备的工作特性? 2-4 什么叫最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？ 2-5 什么叫计算负荷？为什么计算负荷采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？ 2-6 确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点？各适用哪些场合？
常采用并联电容器）容量为
' ' QC Q30 Q30 P 30 (tan tan )
（2-59） （2-60） 图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化
或
QC qC P 30
式中 qC tan tan ' ，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是表示要使 1kW 的有功功率由cos 提高到cos ' 所需要的无功补偿容量 kvar值，其单位为 “kvar/kW ”。 在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC 来确定电容器个数：
工厂供电 第二章 电力负荷及其计算
第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量
指导老师：庞清乐
主讲人：唐嘉松
学号：10055308 电气103班 第三小组
第五节 工厂的计算负荷与年耗电量
一. 工厂计算负荷的确定 工厂计算负荷是选择工厂电源进线及其一、二次设备的基本依据，也是计算工厂功率因数和工厂需电容量的基本依据。 确定工厂计算负荷的方法很多，可按具体情况选用。 (一). 按逐级计算法确定工厂计算负荷 如前面图2-9所示，工厂的计算负荷P30(1)，应该是高压母线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。
负荷计算和功率因数
负荷计算是根据已知工厂的已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假象负荷。
它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。
如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网负责、浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。
特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。
但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。
因此，我们在设计时必须认真确定。
负荷计算的方法：我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。
需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算。
但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。
需要系数法的主要步骤：（1）将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。
（2）查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。
（3）用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。
机械厂负荷统计表计算公式：有功功率 P30= Pe*Kx(kW) 无功功率 Q30= P30*Tan Φ(kVar) 视在功率 S30= P30/ Cos Φ(KVA) 计算电流 I30= S30/（√3*UN)(A) 1.金工车间(1)动力: 17.1tan ,65.0cos ,3.0,360====ϕϕd e K KW P (2)照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 2.工具车间 （1）动力：17.1tan ,65.0cos ,3.0,360====ϕϕd e K KW P(2)照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe3.电镀车间: （1）动力：75.0tan ,8.0cos ,6.0,310====ϕϕd e K KW P (2)照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe4.热处理车间：（1）动力： 75.0tan ,8.0cos ,6.0,260====ϕϕd e K KW P （2）照明：0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 5.装配车间：（1）动力：查表1得，88.0tan ,75.0cos ,4.0,260====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 6.机修车间：（1）动力： 02.1tan ,70.0cos ,3.0,180====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,5====ϕϕd K KW Pe 7.锅炉房：（1）动力：02.1tan ,70.0cos ,6.0,180====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,2====ϕϕd K KW Pe 8.仓库:（1）动力： 02.1tan ,70.0cos ,3.0,130====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,2====ϕϕd K KW Pe9．铸造车间：（1）动力： 02.1tan ,70.0cos ,4.0,360====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 10.锻压车间：（1）动力： 17.1tan ,65.0cos ,3.0,360====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 宿舍住宅区：照明： 0tan ,0.1cos ,8.0,460====ϕϕd e K KW P 所有厂房总的计算负荷： 取97.0,95.0=∑=∑qpKK需向这些设备提供相应的无功功率。
负荷计算及无功补偿
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在计算补偿用电力电容器容量和个数时，应考虑 实际运行电压可能与额定电压不同，电容器能补偿的 到实际运行电压可能与额定电压不同，电容器能补偿的 实际容量将低于额定容量，此时需对额定容量作修正： U 2 Qe = QN ( ) UN
4
2.4.6.2 功率因数对供电系统的影响 （1）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电 气元件，容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、 测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。 测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。 （2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能 损耗。 损耗。 （3）线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机 线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机 及其它用电设备的正常运行。 （4）使电力系统内的电气设备容量不能充分利用。
人工补偿无功功率的方法主要有以下三种： • • • 并联电容器补偿 同步电动机补偿 动态无功功率补偿
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用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器） 用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器） 作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业内广泛 作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业内广泛 应用的一种补偿装置。 应用的一种补偿装置。 电力电容器的补偿容量可用下式确定 Qc=Pav（tanϕ1-tanϕ2）=αPca（tanϕ1-tanϕ2）
瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的 变化情况。 变化情况。
1
（2）平均功率因数 平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平 均值。其计算公式为 1 Wa cosϕwm = = 2 2
功率因数补偿
功率因数补偿功率因数补偿概述在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。
电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。
因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。
减少了无功功率在电网中的流动，可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这种措施称作功率因数补偿。
功率因数补偿的理论分析功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。
功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。
所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
(1)最基本分析：拿设备作举例。
例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。
然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。
很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。
在这个例子中，功率因数是0.7(如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。
功率因数是马达效能的计量标准。
(2)基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。
功率因数是有用功与总功率间的比率。
功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。
电力负荷的计算.
电力负荷的计算一、设备额定容量的确定确定计算负荷，首先必须先确定用电设备的容量。
用电设备铭牌上标示的功率(或容量称为用电设备的额定功率PN，该功率是指用电设备(如电动机的额定输出功率。
由于各种用电设备的额定工作条件不同，有长期连续工作制、短时工作制和断续工作制等，不能简单的将各用电设备的额定容量直接相加，而须将不同工作制的用电设备额定功率换算成统一规定工作制条件下的功率，称这个功率为用电设备的容量(或功率，用P N∑表示。
1．长期连续工作制这种工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风机、空气压缩机、水泵、电动发电机等。
机床电动机虽一般变动较大，但多数也是长期连续运行的。
对长期连续运行的设备有(1电炉变压器。
电炉变压器在额定功率因数时的额定功率(kw，即(2照明设备组。
1白炽灯、碘钨灯设备的容量就等于灯泡上标注的额定功率，kw；2荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失，其值约为灯管功率的20％，因此设备容量应为灯管额定功率的1.2倍，kw；3金属卤化物灯当采用镇流器时也要考虑镇流器的功率损失，其值约为灯泡功率的10％，因此设备容量应为灯泡功率的1.1倍，kw。
(3不对称单相负荷的设备容量。
当有多台单相用电设备时，一般将这些设备均匀地分接在三相上组成对称三相负荷，并力求减少三相负载的不对称度。
设计规程规定，在计算范围内，负荷最大的单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的15％时，可按三相对称分配考虑，不对称度可用公式表示为当不对称度βn超过15％时，则设备容量应按3倍最大相负荷的原则进行换算。
根据负荷接线方式不同：2．短时工作制这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间较长。
如煤矿井下的排水泵等。
在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短时工作制的特点。
对这类用电设备也同样用3．短时连续工作制用电设备这类工作制的用电设备周期性的时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，如电焊机、吊车电动机等。
工厂供电 第二章 负荷计算
连续工作制设备
短时工作制设备
如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横 梁升降电动机、刀架快速移动装臵)、 水闸用电动机等。 设备的工作呈周期性，时而工作时而 停歇，如此反复，且工作时间与停歇 时间有一定比例。如起重机、电焊机、 电梯等
第二章 负荷计算 17/104
反复短时工作制设备
2013-6-20
工厂供电
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工厂供电
3、特点 （1）电力负荷是变化的，不等于额定功率。 （2）电力负荷的变化是有规律的。
（a）折线形负荷曲线
依点连成的负荷曲线
2013-6-20 第二章 负荷计算
（b）阶梯形负荷曲线
梯形负荷曲线
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工厂供电
二、年负荷曲线
（1）年负荷曲线分为：年负荷持续曲线和年运行负荷曲线。 ◆年负荷持续曲线：不分日月先后，仅按全年的负荷变化， 按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。 ◆年运行负荷曲线：根据全年日负荷曲线间接制成，反映一 年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。 年负荷持续时间曲线，反
荧光灯：
Pe= PN
Pe=1.2PN
高压水银灯、金属卤化物灯： Pe= 1.1PN ③还可按建筑物的单位面积容量法估算：
Pe S /1000
式中：
2013-6-20
建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的 面积。
第二章 负荷计算 23/104
工厂供电
第三节 负荷计算的方法
计算负荷是根据等效温升确定的。
设备铬牌功率因数
Pe PN N S N cos N
设备铬牌额定容量
PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；εN为额 定负荷持续率； cosφN为额定功率因数。
功率因数补偿计算公式
功率因数补偿计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1功率因数补偿计算公式功率因数：电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。
电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦COSφ来表示。
COSφ称为功率因数，又叫力率。
功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。
三相功率因数的计算公式为：式中COSφ——功率因数；P——有功功率，KW；Q——无功功率，KVAR；S——视在功率，KVA；U——用电设备的额定电压，V；I——用电设备的运行电流，A。
功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。
（1）自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。
自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷（白炽灯、电阻炉）的功率因数较高，等于1，而电感性负荷（电动机、电焊机）的功率因数比较低，都小于1。
（2）瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。
瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
（3）加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式＝10。
力率电费：全国供用电规则规定，在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准为：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为以上，其它100KVA及以上的电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为以上；农业用电功率因数为以上。
凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其加收一部分电费，这部分加收的电费称为力率电费。
设备满载用电负荷计算公式
设备满载用电负荷计算公式在工业生产中，设备的电力消耗是一个重要的指标。
了解设备的满载用电负荷可以帮助企业合理安排用电计划，提高能源利用效率，降低生产成本。
本文将介绍设备满载用电负荷的计算公式，帮助读者更好地理解和应用这一重要的概念。
设备满载用电负荷是指设备在满负荷运行时的电力消耗。
通常情况下，设备的满载用电负荷可以通过以下公式进行计算：设备满载用电负荷 = 设备额定功率×设备满载运行时间×设备满载运行功率因数。
在这个公式中，设备额定功率是指设备在设计时的额定功率，通常可以在设备的铭牌上找到。
设备满载运行时间是指设备在满负荷状态下运行的时间，通常以小时为单位。
设备满载运行功率因数是指设备在满负荷状态下的功率因数，通常是一个小于1的数值。
以一个具体的例子来说明，假设某台设备的额定功率为100kW，满载运行时间为8小时，满载运行功率因数为0.9，则该设备的满载用电负荷可以通过以下公式计算：设备满载用电负荷 = 100kW × 8h × 0.9 = 720kWh。
通过这个计算，我们可以得知该设备在满负荷状态下的电力消耗为720kWh。
这个数字可以帮助企业合理安排用电计划，避免因为用电不足或者用电过剩而造成的能源浪费和生产损失。
除了满载用电负荷，设备的部分负载用电负荷也是一个重要的指标。
部分负载用电负荷是指设备在非满负荷状态下的电力消耗。
通常情况下，设备的部分负载用电负荷可以通过以下公式进行计算：设备部分负载用电负荷 = 设备额定功率×设备部分负载运行时间×设备部分负载运行功率因数。
在这个公式中，设备额定功率、设备部分负载运行时间和设备部分负载运行功率因数的含义与满载用电负荷的计算公式中的相同。
通过计算设备的部分负载用电负荷，企业可以更加全面地了解设备的电力消耗情况，合理安排设备的运行时间和运行模式，进一步提高能源利用效率，降低生产成本。
除了计算设备的满载和部分负载用电负荷，企业还可以通过一些其他手段来降低设备的电力消耗。
补偿功率因数原理
补偿功率因数原理补偿功率因数是指通过补偿电气系统中的无功功率，使得电流和电压之间的相位差角达到最小，从而提高系统的功率因数。
功率因数是衡量电气系统有效利用电能程度的重要参数之一，它代表了有用功率与总视在功率之间的比值。
在电气系统中，功率因数通常用“功率三角”来表示，即有功功率、视在功率和无功功率之间的关系。
其中，有功功率表示电能转换成的能量进行有用功的部分，无功功率则是指电能在电气系统中来回转化，而没有被转化成有用功的部分，视在功率则是表示电气系统中总的电能大小。
功率因数的计算公式为：功率因数= 有功功率/ 视在功率功率因数的取值范围为0到1之间，数值越接近1，表示无功功率所占比例越小，系统的利用率和效率越高。
补偿功率因数的原理是通过安装功率因数补偿装置，即电容器或电感器，来抵消电气系统中的无功功率，从而提高系统的功率因数。
根据电气系统的特点和需要，可以选择串联或并联方式进行补偿。
在串联补偿中，电容器或电感器与电源串联连接，通过改变补偿装置的容量或电感值，来抵消电气系统中的无功功率，使得电流和电压之间的相位差角更小。
串联补偿常用于电压较低的电路，如家用电器和小型工业设备。
在并联补偿中，电容器或电感器与电源并联连接，通过改变补偿装置的容量或电感值，来抵消电气系统中的无功功率，使得电流和电压之间的相位差角更小。
并联补偿常用于大型工业设备和电力系统。
补偿功率因数的好处主要有以下几个方面：1. 提高电气系统的功率因数，减小无功功率的损耗，提高电能的利用率和效率。
2. 减少电力系统的线损和电能传输损耗，降低电力成本。
3. 降低电气设备的运行温度和损耗，延长设备的使用寿命。
4. 提高电气系统的稳定性和可靠性，减少因电压波动和电流过载引起的设备故障。
5. 降低电气系统的电压波动和谐波污染，提高电能质量。
6. 减少电源的负荷和需求，降低电力供应的压力。
在实际应用中，补偿功率因数可以通过自动补偿装置来实现，它根据电气系统的工作状态和负载需求，控制补偿装置的运行和容量调整，以达到最佳的功率因数补偿效果。
常用的用电负荷计算
常用的用电负荷计算用电负荷计算是指根据设备的功率和使用时间，来计算电力系统的负荷大小。
用电负荷计算是电力系统设计和运行的重要依据，它可以帮助决策者合理规划电力供应，合理配置设备和资源，提高电力系统的运行效率。
下面是常用的用电负荷计算方法。
一、负荷计算的基本概念和方法1.有功负荷计算：有功负荷是指电力系统中转换为有用功率的负荷，一般用千瓦（kW）来表示。
有功负荷计算是计算用电设备产生的有功负荷大小，并根据负荷曲线来确定负荷的用电特性和变化规律。
2.无功负荷计算：无功负荷是指电力系统中产生的无功功率，一般用千乏（kVAR）来表示。
无功负荷计算是计算用电设备产生的无功负荷大小，并根据无功功率因数来确定电力系统的无功功率消耗。
3.总负荷计算：总负荷是指电力系统中的有功负荷和无功负荷之和。
总负荷计算是计算电力系统中的总负荷大小，并根据总负荷曲线来确定电力系统的负荷平衡和供需关系。
负荷计算的基本方法包括平均负荷法、最大负荷法、相对负荷法和计划负荷法等。
其中，平均负荷法是根据平均功率和使用时间来计算负荷；最大负荷法是根据最大功率和使用时间来计算负荷；相对负荷法是根据相对负荷百分比和标准负荷来计算负荷；计划负荷法是根据计划负荷和使用时间来计算负荷。
二、用电负荷计算的步骤1.确定负荷计算的对象：首先要确定负荷计算的对象，即需要计算负荷的电力设备或电力系统。
2.获取负荷数据：根据实际情况和具体需求，获取负荷数据，包括设备的功率、使用时间、有功功率因数、负荷曲线等。
3.计算有功负荷：根据设备的功率和使用时间，计算有功负荷的大小。
有功负荷的计算公式为P=Pt/T，其中P为有功负荷，Pt为设备的功率，T为使用时间。
4.计算无功负荷：根据设备的功率和功率因数，计算无功负荷的大小。
无功负荷的计算公式为Q=S*sin(θ)，其中Q为无功负荷，S为设备的视在功率，θ为功率因数的角度。
5.计算总负荷：根据有功负荷和无功负荷，计算总负荷的大小。
02电力负荷计算及功率因数补偿
第2章 电力负荷计算及功率因数补偿
负荷计算的目的及意义
在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特 别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。 (2) 二级负荷(second order load)。符合下列情况之一时，应为二级负荷：中 断供电将在政治、经济上造成较大损失时，例如主要设备损坏、大量产品报废、 连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影 响重要用电单位的正常工作，例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力 负荷以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场 所秩序混乱时。 (3) 三级负荷(third order load)。三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述 一、二级负荷者均属三级负荷。 2) 各级电力负荷对供电电源的要求 (1) 一级负荷对供电电源的要求。对于一级负荷必须考虑有两路独立电源供 电，在发生事故时，在继电保护装置正确动作的情况下，两路电源不会同时丢失 或失去一路电源，在允许的时间内第二路电源自动投入。
电力负荷的分类
本章首先简单介绍工厂电力负荷的分级及有关概念，然后着重讲述 用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确定方法，电力系统的功率 损耗与电能损耗的计算，尖峰电流及其计算方法，最后讲述功率因 数的确定及补偿。本章内容是工厂供电系统运行分析和设计计算的 基础。
一、电力负荷的分类
电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负荷，前者为单相负荷，在 三相系统中很难达到平衡；后者一般可视为平衡负荷。按行业分， 有工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷等。工厂用电设备，按其 工作制(duty-type)可分以下3类。
2.4
第2章 电力负荷计算及功率因数补偿
电力负荷的分类
电力负荷计算
这种曲线的负荷从大到小依次排列
年每日最大负荷曲线， 反映了全年当中不同 时段的电能消耗水平， 是按全年每日的最大 半小时平均负荷来绘 制的。
专用来确定经济运行方式用的
年负荷曲线
图2-2 年负荷持续时间曲线的绘制 a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年负荷持续时间曲线
绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始， 以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中（注意横坐 标最大值为8760h）
电热设备的工作特点是：
➢（1）工作方式为长期连续工作方式。
➢（2）电力装置一般属二级或三级负荷。
➢（3）功率因数都较高，小型的电热设备 可达到1。
照明设备
常用照明设备 ➢白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤 化物灯和单灯混光灯等。
照明设备的工作特点： ➢（1）工作方式属长期连续工作方式。 ➢（2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其它类型的 灯具功率因数均较低。 ➢（3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。
Wa=a·A
有功计算负荷为：
P30
Wa Tmax
2. 车间生产面积负荷密度法
已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标ρ（kW/m2）时， 车间平均负荷为：
Pav=ρ·S 负荷密度指标查表，S表示车间面积。
二、按需要系数法确定计算负荷
需要系数法
需要系数是按照车间以上的负荷情况来 确定的，适用于变、配电所的负荷计算。
（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断 器和保护元件等。（校验设备）
（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择 无功补偿容量等。（节能措施）
4. 电力负荷的类型
功率因数补偿原理
功率因数补偿原理功率因数补偿是指在电力系统中，通过加装功率因数补偿装置，使得电路中的功率因数达到合适的范围，从而提高电力系统的效率和稳定性。
下面我们来详细了解功率因数补偿的原理。
一、什么是功率因数在交流电路中，电流和电压不是同相的，即它们之间存在一定的相位差。
而这个相位差就决定了交流电路中的功率因数。
功率因数是指有用功与视在功之比，通常用cosφ表示。
二、为什么要进行功率因数补偿当交流电路中的负载为感性负载时，由于感性元件会导致电流滞后于电压，从而使得整个交流电路中的功率因数降低。
如果整个电力系统中大量使用感性负载，则会导致整个系统的效率降低、能耗增加，并且对设备和线路造成过度负荷和损坏等问题。
三、如何进行功率因数补偿为了提高交流电路中的功率因数，可以通过加装并联谐振式或串联谐振式等不同类型的补偿装置来实现。
1. 并联谐振补偿并联谐振补偿是指在电路中加装并联的电容器，使得电路中的感性负载和电容器形成一个谐振回路。
这样可以使得电路中的感性负载所产生的感性功率与并联的电容器所产生的无功功率相互抵消，从而达到提高功率因数的目的。
2. 串联谐振补偿串联谐振补偿是指在电路中加装串联的电感元件，使得电路中的容性负载和串联电感元件形成一个谐振回路。
这样可以使得电路中的容性负载所产生的无功功率与串联电感元件所产生的感性功率相互抵消，从而达到提高功率因数的目的。
四、实现过程在实际应用中，需要根据具体情况选择不同类型、不同参数、不同数量和不同位置等方案进行设计和安装。
同时还需要考虑到安全、可靠性、经济性等因素。
总之，通过进行功率因数补偿可以有效地提高交流电路中的效率和稳定性，并且减少能耗和损耗等问题。
第二章电力负荷计算 (输配电技术课件13级)
指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数
总功率因数
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研究生输配电技术课程
第二章 电力负荷计算
2．2．4功率因数及无功补偿 2．无功功率补偿 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用 户，功率因数应达到0.9以上，其他用户功率因数应在0.85以上。
内容四：提高功率因数和无功补偿
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第二章 电力负荷计算
内容四：提高功率因数和无功补偿 举例2
(3)补偿后 变电所低压侧视在计算负荷
.2 590.252 (540 294) 2 639.5kVA S30
此时变压器的功率损耗
0.05 639.5 9.6kW PT 0.015S 30 0.06S 30 0.06 639.5 38.37kvar QT
第二章 电力负荷计算
内容四：提高功率因数和无功补偿 举例2
通过上述计算可得：需补偿的容量为 294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因 数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了 177.86kVA（841.7kvar-663.84kvar）。补 偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA， 补偿后选800kVA即满足要求。
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第二章 电力负荷计算
1。什么是计算负荷？计算负荷的物理意义是 什么？负荷计算的方法有哪些？各适用什么 场合？
2。为什么要进行功率因数补偿？如何进行功 率补偿？
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第二章 电力负荷计算
内容一：电力负荷基深刻理解计算负荷的定义和物理意义 3、熟悉用电设备的设备容量计算 二、能力目标 1、为下面进行负荷计算打下基础 2、会对实际中各种用电设备归类并确定其设备容量
负荷计算方法
负荷计算方法1、 计算负荷的内容（1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷，通常采用30min 的最大平均负荷作为发热条件选择电器或导体的依据。
（2） 尖峰电流是指单台或多台用电设备在短时间内的最大负荷电流。
单台电动机的尖峰电流就是起动电流；多台电动机的尖峰电流是指计算电流再加上一台最大电动机的起动电流。
如果多台电动机中最大电动机是双电动机驱动时（例如：大吨位起重机中的主卷扬往往是双电动机驱动）则尖峰电流应是计算电流加上这两台同时工作电动机的起动电流。
尖峰电流用于计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。
此外在校验滑触线和较长线路供电的电动机起动时能否满足允许电压损失的要求时，也用尖峰电流来校验。
（3） 平均负荷为某段时间用电设备所消耗的电能与该段时间之比，常选用最大负荷班的平均负荷，作为计算电能消耗和选择无功补偿装置的依据2、 负荷计算的方法（1） 需要系数法：使用最为广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
（2） 利用系数法：计算结果比较接近实际，但计算过程复杂，工程中很少采用。
（3） 二项式法：一般用于用电设备较少的场所，计算结果偏大。
（4） 单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法：前两者多用于民用建筑，后者用于某些工业的可行性研究和初步设计阶段的电力负荷估计。
（5） 3台及2台用电设备的计算负荷，取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷，取设备功率之和乘以0.9的系数；5台及以上的用电设备，可采用二项式法计算，但计算负荷不能小于其中一台最大电动机的功率。
3、 设备功率的确定：用电设备铭牌标明的功率系厂家规定工作条件下的额定输出功率。
各种设备规定的工作条件不完全相同（如JZR 型电动机在不同的负载持续率下有不同的功率），故负荷计算时应将其换算为统一规定工作条件下的功率，即设备功率。
设备功率换算的规定如下：（1） 连续工作工作制电动机的设备功率等于额定（铭牌）功率。
（2） 短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率：（a ） 当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%时的有功功率：例如负载持续率为ε为40%的45KW 电动机换算到ε为25%时的有功功率： KW P P r r N 5725.04.04525.0===ε （b ） 当采用利用系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为100%时的有功功率：按上例内容换算到ε为100%的有功功率为：KW P P r r N 5.284.045===ε （c ） 电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率：ϕεcos r r N S P = 如一台23KV A(380V)单相电焊机，5.0cos =ϕ， %65=r εKW x P N 3.95.065.023== 计算负荷时：当一台电焊机时：N d P P 3=；当二台电焊机时：N d P P 3= ；当三台电焊机时：N d P P 3= ；当四台电焊机时：N d P P 33+= 。
功率因数的人工补偿
功率因数的人工补偿
一、电容器并联补偿的工作原理：
在沟通电流电路中，纯电阻负荷中的电流与电压同相；纯电感负荷中的电流滞后与电压90o；而纯电容负荷的电流则超前于电压90o；可见，电容中的电流与电感中的电流相差180o，它们能够相互抵消。
电力系统的负荷大部分是电感性和电阻性的，因此总电流将滞后于电压一个角度φ（功率因素角）假如将移相电容器与负荷并联，则移相电容器的电流将抵消一部分电感电流，这样使电感电流削减，总电流也削减，功率因数将得到提高。
二、电容器无功容量的选择
1. 电容器无功容量与电容值的关系
2. 补偿容量的选择
3. 对电动机进行个别补偿的电容器电量计算
应按使电机空载时使补偿后的功率因数接近1.
三、移相电容器的补偿方式
并联补偿的电力电容器的大多采纳△形接线。
低压并联电容器，多数是做成三相的，内部已接成△形。
优点是：三个电容为C的电容器接成△的容量是接成Y容量的3倍。
电容器采纳△接线时，任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿，而采纳Y接线时，一相电容器断线时，断线相则失去无功补偿。
缺点是：电容器采纳△接线时，任一电容器击穿短路时，将造成三相线路的两相短路，短路电流特别大，有可能引起电容器爆炸。
并联电容器组必需装设与之并联的放电设备。
用电负荷计算
如果
I e 20 A
I qd 20 A 7 140 A I jf
Ie
----尖峰电流 ----启动电流 -----额定电流
（2）：单台绕式电动机：
I jf I qd (2 3) Ie
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例9：某系统，使用2台10kW电动机；2台5kW电动机
多台电动机：公式为
Pc K p K d PNi
i 1 n
Qc KQ Ptg c
Sc P Q
2 c
2 c
Ic
Sc 3U t
K —有功功率同时系数。对于配电干线所共范围的计算负荷， 式中： K取值范 围一般在0.8.~0.9；对于变电站总计算负荷，K取值范围一般 在0.85~1。
KQ —无功功率同时系数。对于配电干线计算负荷，K取值范围一般在 0.93.~0.97；对于变电站总计算负荷，K取值范围一般在0.95~1。
即： 800KVA×2=1600 KVA
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4）单相负荷的计算： 对于单相负荷应均衡地分配到三相上。 当无法使三相平衡时，且最大一相和最小一相负荷之差小 于三相总负荷10%时，应取最大一相负荷的三倍作为等效三相 负荷计算，否则按三相对称负荷计算。 例3：某工程，三相设备的负荷为300kW，单相设备的负荷分别为： A相 10kW；B相 20kW； C相 40kW。 公式 C相 A相 =40-10=30kW
Pe总=4kW/户×8×224户=7168kW
本工程总计算容量：P K P 0.5 7168kW 3584kW x 总js e总 本工程视在容量：
U et 0.4KV
S总js P 总js cos 3584 4217kW 0.85