负荷计算方法无功功率补偿

第二章 高压供电系统设计

2.1负荷计算

为了确定供电系统中各个环节的电力负荷的大小，以便正确地选择供电系统中的各个元件（包括电力变压器、导线、电缆等）。对电力负荷进行统计计算成为必要。

通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供电系统中组成元件的负荷值称为计算负荷。计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定的是否正确合理，将直接影响到电器和导线选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的浪费。反之，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热引起绝缘过早老化、甚至烧毁现象，以致发生事故。同样给国家财产造成损失。由此可见，正确确定负荷具有重要意义。 2.1.1确定计算负荷的方法

我国目前采用的确定计算负荷的方法有：需要系数法、二项式法、以概率论为理论基础的利用系数法、和我国设计部门提出的“ABC ”等。下面简单介绍各种方法的特点。 1、按需要系数法确定计算负荷

需要系数30fZ t

X e l Sb

K K P K P ηη∑⋅=

=⋅；

它与用电设备组的平均加权负荷系数fZ K 、同时运行系数t K 、电动机的平均加权效率Sb η以及网路供电效率l η等系数有关，且X K 值恒小于1。

（1）单台用电设备计算负荷：

η

ed

jS P P =

； jS P --------- 计算负荷，ed P ---------- 电动机的额定容量，

η--------- 电动机额定负荷时的效率

对于单个设备如白炽灯、电热器、电炉等。设备容量P sb ： P js =P sb

（2）成组用电设备的负荷计算

计算负荷表达式： e x jS P K P = ； jS jS Q P tg ϕ=

jS P ----计算负荷有功功率 jS Q ------------ 无功功率 K x --------需要系数

tg ϕ-------- 功率因数角对应的正切值

（3）多组用电设备的负荷计算

公式：)(1

1

∑∑⋅⋅=∑m

x e m jS K P K P ；

1

1

()m

m

jS

x e Q

K K P tg ϕ∑=⋅⋅∑∑

∑K --------- 同期系数，对于车间干线，可取19.0～K =∑，对于低压母线，由用电

设备组计算负荷直接相加来计算时8.09.0～K =∑。 2、二项式法确定计算负荷：

二项式法是用两个系数表征负荷变化规律的方法。 （1） 对于一组用电设备：

公式：P js =CP x +bP e ，C ，b ----- 系数（见P 23表1—8）。P x ----组中X 台容量最大的用电设备的总额定容量（kw ），P e ----该组中所有用电设备的总额定容量（kw ）计算电流时： e x jS P b P C I 11+=，C 1，b 1不同工作制的不同类用电设备，规定取用大容量设备的数量X 不同。金切机床采用X=5，反复短时工作制采用X=3，加热炉X=2；电焊设备X=1等。

（2） 对于不同类用电设备组（m 组）其二项式表达式为： 有功功率： ()()∑+=m

e x m jS bP CP P 1max

式中()max x CP ---- 各用电设备组算术中第一项CP x 的最大值。

∑m

e P 1

---- 所有用电设备组算式中第二项总和。

无功功率：()()1max 1

m

jS x e m

Q CP tg bP tg ϕϕ=⋅+⋅∑

式中： 1tg ϕ ----- 与()max x CP 相应的功率因数正切值，

tg ϕ---- 与各组设备e bP 相应的功率因数正切值。

3.“ABC ”法

“ABC ”计算负荷的特点是：1）运用概率论的基本原理找出计算负荷与设备容量之间的关系。2）利用单元功率的概念和“ABC ”列表法，将繁杂的功率运算简化为台数的运算，使运算简单准确，利用“ABC ”法计算公式为：

()

B A

C A DK P L js 2++=

D-----单台等值功率（KW ），一般容量（小于50KW ）的机床，取D=3KW ，对于电炉等，取D=9KW 。

L k -----该组用电设备的利用系数。（见P 24表1—9）.

i m

i i k n A .1

∑==， D

P

K ei

i =。 ei P ------该组用电设备中某一单台设备额定功率

（KW ）。i n ------- 对应于该功率设备的台数。

()[]i m

i i n K B .13211∑=-++++= ； 11

5

.1-=L

k C ， 无功功率：jS js Q P tg ϕ=

4、利用系数法（同济大学）

公式：∑=P js P K P .max ，∑=P jS Q K Q .max ，22j j j Q P S += “其中，

K max -------最大负荷班内的半小时最大平均有功负荷P 30（等于P j ）与总平均负荷（∑P P ）之比。其值接近于负荷系数的倒数。∑∑==P j P P P P P K //30max

P P ，Q P -------每一用电设备组在最大负荷班内的平均有功负荷和平均无功负荷。

按利用系数法确定计算负荷时，不论计算范围大小，设备类型多少，都必须先将各类用电设备组的平均有功负荷P P 和平均无功负荷Q P 分别代数相加，求得∑P P 和

∑P

Q

，再依次去求利用系数K LP 、n yx （有效台数）、K max 各值。求计算负荷时，只

需最后乘一次K max 值即得，不需再乘同期系数，不必按供电范围逐级求得P j 、Q j 、S J 之后，又求得∑j P ，∑j Q ，∑j S ，再乘以同期系数。因用利用系数求得的P j 是各类负荷最大值的总和，二者在概念上是有区别的。

纵观上述四种计算负荷的方法，各有特点。

1）需要系数法是当前通用的求计算负荷的方法。公式简单计算方便。为设计人员普遍接受，需要系数法的数值来源于大量的测定值和统计，这个公式对于单台设备，用电设备组，一个车间甚至一个工厂的计算负荷均可进行计算。这对于初步设计时估算全车间或全厂的计算负荷显得尤为方便。其缺点是没有考虑大容量电动机的运行特性（如起动和过载等）对整个计算负荷P 30，Q 30的影响，尤其是当总用电设备台数少时，其影响较大，但当设备台数足够多容量足够大，其影响是微弱的。