负荷计算及无功补偿.
供电工程复习题-翁双安
供电工程复习题—翁双安第一章1.P1 电力系统的构成包含：发电、输电、变电、配电和用电。
2.P4 电力系统运行的特点：（1）电力系统发电与用电之间的动态平衡（2）电力系统的暂态过程十分迅速 (3）电力系统的地区性特色明显(4）电力系统的影响重要3、P4 简答:对电力系统运行的要求（1）安全在电能的生产、输送、分配和使用中,应确保不发生人身和设备事故(2）可靠在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足用户对供电可靠性的要求(3)优质就是要满足用户对电压和频率等质量的要求(4）经济降低电力系统的投资和运行费用，尽可能节约有色金属的消耗量,通过合理规划和调度，减少电能损耗,实现电力系统的经济运行。
4、P7 电力系统中性点的接地方式：电源中性点不接地，电源中性点经消弧线圈接地，电源中性点经小电阻接地和中性点直接接地.P9 电源中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，非故障相的对地电压电压升至电源相电压的√3倍，非故障相的电容电流为正常工作时的√3,而故障相的对地电容电流升至正常工作时的3倍.·中性点不接地发生单相短路时，短路电流小;·源中性点直接接地发生单相短路时，短路电流很大。
对于3-10kV电力系统中单相接地电流大于30A,20kV及以上电网中单相接地电流大于10A时，电源中性点必须采用经消弧线圈的接地方式.5、P14 三相低压配电系统分类N、TT和IT系统。
6、P18 各级电力负荷对供电电源的要求：一级负荷:由两个独立电源供电二级负荷:采用两台变压器和两回路供电三级负荷：对供电方式无特殊要求（一个回路）7、额定电压的计算：P6用电设备的额定电压=所连电网的额的电压UN发电机的额定电压UN。
G =1.05UN(UN同级电网额定电压）电力变压器的额定电压:一次绕组：与发电机或同级电网的额定电压相同,U1N.T =UN.G或U1N。
T=UN1;二次绕组：线路长：U2N.T =1.1UN.G；线路短： U2N.T=1.05UN28、输电电压等级:220/380v，380/660v,1kv，3kv，6kv，10kv，20kv，35kv,66kv，110kv，220kv，330kv，500kv，750kv. 我国最高电压等级为750kv。
工厂供电课程设计――某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计
主接线设计原则及方案比较
设计原则
主接线设计应遵循安全、可靠、灵活、经济等原则，满足工厂供电的连续性、 稳定性和可扩展性要求。
方案比较
根据工厂的实际需求和条件，对多种主接线方案进行综合比较，选择最优方案 。例如，可采用单母线分段接线、双母线接线等方案，并考虑设置备用电源和 自动投入装置等。
主要电气设备选择及校验
03
完成相关设计图纸和计算书，要求内容完整、数据准确、 图表清晰。
设计依据和原则
01 02 03 04
遵守国家相关法规和标准，如《供配电系统设计规范》、《低压配电 设计规范》等。
根据塑料制品厂的生产规模和发展规划，确定供电系统的容量和扩展 性。
保证供电系统的安全性、可靠性和经济性，采用成熟的技术和设备。
分散补偿
在用电设备附近分散装设无功补偿装置。分散补偿的优点 是补偿效果好，能够减少线路损耗和电压波动，缺点是管 理和维护相对困难。
无功补偿的计算
根据负荷计算的结果和全厂功率因数的要求，确定无功补 偿的容量和方式。一般采用等网损微增率准则或等年运行 费用最小准则进行优化计算。
03
变电所位置及主接线设计
配电设备的选择及校验
高压开关柜的选择
根据额定电压、额定电流、短路关合电流等参数选择合适 的高压开关柜，并进行动、热稳定校验。
电力变压器的选择
根据计算负荷选择变压器的容量和台数，考虑负荷的性质 和变压器的经济运行等因素。同时，对变压器的短路阻抗 、空载损耗、负载损耗等参数进行校验。
低压配电屏的选择
根据低压侧的额定电压、计算负荷、短路电流等参数选择 合适的低压配电屏，并进行动、热稳定校验。
节能环保措施不够
完善
虽然采用了部分节能技术，但在 环保方面还可以进一步加强，例 如采用更环保的材料和设备。
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。
负荷计算及无功补偿
8
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
7
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
无功补偿及计算
无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。
无功补偿的合理配置原则,从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。
为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
(1 ) 总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。
(2) 电力部门补偿与用户补偿相结合。
在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。
因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。
(3) 分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。
集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。
分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。
集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。
但不能降低配电网络的无功损耗。
因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。
所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。
所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。
(4) 降损与调压相结合，以降损为主。
2、影响功率因数的主要因素功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。
当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。
在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。
因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
2. 1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。
而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。
《供配电负荷计算及无功补偿》试题与答案
《供配电负荷计算及⽆功补偿》试题与答案《负荷计算及⽆功补偿》课后习题⼀、单选题1. 车间某三相配电系统中，每相均接⼊⼀盏交流 220V 2kW碘钨灯，同时在A相和B相间接⼊⼀个交流380V 、2kW的全阻性负载，清计算等效三相负荷，下列哪-项数值是正确的?(A) 5kW (B) 6kW (C) 9kW (D) 10kW答案: 【 C 】解答过程:依据《⼯业与民⽤供配电设计⼿册)) (第四版) P20 ，P21 。
⾸先将相间负荷转为相负荷。
由题中全阻性负载可知功率因数为1，查表1.6-1，则: Pu = Puv . p(UV)U+ Pwu . p(WU)U = 2×0.5 = lkWPv = Puv . p(UV)U + Pvw . p(VW)V= 2×0.5 = lkWPw = Pvw . p(VW)W + Pwu . p(WU)W= 0kW其次将各相负荷分别相加，取最⼤相负荷的 3倍作为等效三相负荷。
则: (2 +1)×3 = 9kW2. 假设某车间变电所设置⼀台10/0.4kV、630kV A变压器。
其空载有功损耗1.5kW、满载有功损耗6.8kW。
0.4kV侧计算视在功率为520kV A ，功率因数为0.95，问变电所10kV侧计算⽆功功率为那项?(A) 183k var(B) 185.6k var(C) 198k var(D) 188.24k var答案:【D 】解答过程:依据《⼯业与民⽤供配电设计⼿册》(第四版) P30 式(1.10-6) 。
0.4kV 侧计算⽆功功率: Q0.4 = Sc× sinψ= 520×0.312= 162.24kvar变压器⽆功功率损耗: △Q T=0.05Sc=0.05×520=26kvar10kV 侧计算有功功率:Q10 = Q0.4 +△Q T = 162.24 + 26= 188.24kvar解析：本题给出的空载有功损耗1.5kW、满载有功损耗6.8kW是⼲扰项，题中未给出空载⽆功损耗、满载⽆功损耗，则可⽤概略计算公式计算。
负荷计算及无功补偿
第三章 负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。
在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。
通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。
3．2 用电设备额定容量的确定3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。
（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。
取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即暂载率亦称为负荷持续率或接电率。
根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。
吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。
3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。
（2）重复短时工作制的设备容量○1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量εN 为铭牌暂载率Pn 为换算前的电动机铭牌额定功率注意：电葫芦、起重机、行车等都可以用电动机考虑○2电焊机及电焊装置的设备容量统一换算到ε=100%时的额定功率。
论工厂的电力负荷计算及意义.
一．概述电力负荷计算的目的是：（1）、计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。
（2）、计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据。
（3）、计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。
（4）、计算尖峰负荷，用于保护电气的整定计算和校验电动机的启动条件。
（5）、为电气设计提供技术依据。
二．工厂电力负荷的分级及设备容量的确定1.电力负荷的概念电力负荷又称为电力负载。
它有两重含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。
另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。
电力负荷的具体含义视具体情况而定。
2.负荷分级的相关规范：电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定。
符合下列情况之一时，应为一级负荷：（1）.中断供电将造成人身伤亡时。
（2）.中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。
例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1）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。
（2）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。
（3）另外，不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。
3. 设备容量的确定（1）长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率。
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
4/104
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
5/104
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。
第二章 负荷计算与无功功率补偿
第二章负荷计算与无功功率补偿本章提要：本章首先简介负荷计算的有关基本知识，然后着重讲述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，接着讲述供电系统无功补偿、总计算负荷的确定及电能节约。
本章是分析供电系统和进行供电设计计算的基础。
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。
本章难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。
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。
第一节概述一、计算负荷概念供电系统要能可靠地正常运行，就必须使其元件包括电力变压器、电器、电线电缆等满足负荷电流的要求。
因此有必要对供电系统各环节的电力负荷进行统计计算。
通过对已知用电设备组的设备容量进行统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的最大负荷值，称为计算负荷。
按计算负荷选择的电力变压器、电器、电线电缆，如以最大负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而也不会影响其使用寿命。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
如果计算负荷确定过大，将使设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定过小，又将使设备和导线选择偏小，造成运行时过热，增加电能损耗和电压损失，甚至有可能使设备和导线烧毁，造成事故。
可见，正确计算电力负荷具有重要意义。
但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但准确确定计算负荷却十分困难。
实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。
二、用电设备工作制及设备容量的计算电器载流导体的发热与用电设备的工作制关系较大，因为在不同的工作制下，导体发热的条件是不同的。
负荷计算-例题讲解
3章例题讲解【案例一7】某车间有下列用电负荷：1) 机床：80kW2 台；60kW4 台；30kW15 台。
2) 通风机：80kW4台，其中备用1台；60kW4台，其中备用1台；30kW 12台，其中备用2台。
3) 电焊机：三相380V, 75kW 4 台，50kW 4 台30kW 10 台，负载持续率100%。
4) 起重机：160kW 2台，100kW 2台，80 kW 1台，其负载持续率25%。
5) 照明：采用高压钠灯，功率~220V, 400W数量90个，镇流器的功率消耗为灯管功率的8%负荷计算系数表上述负荷中通风机为二类级负荷，其余为三类级负荷。
请回答下列问题：1. 采用需要系数法确定本车间的照明计算负荷，并确定把照明负荷功率因数提高到0.9,计算需要无功功率的补偿容量是多少？(A) 58.16kvar ( B)52.35 kvar(C) 48.47 kvar ( D) 16.94 kvar答案【B J解答过程：依据《配电手册》P2、P3、P21。
气体放电灯的设备功率应计入镇流器损耗，即P e = 0.4 X90X 1.08 =38.88 kW;照明负荷计算功率P c = KxR 二0.9 X 38.88 = 34.99 kW。
功率因数提高到0.9所需的补偿容量Q C = P c (tg © 1- tg © 2)=34.99 (1.98-0.484 ) = 52.35 kvar 。
2. 采用二项式法计算本车间通风机组的视在功率应为( )。
(A) 697.5 kVA (B) 716.2 kVA(C) 720 kVA (D) 853.6 kVA答案【A J解答过程：依据《钢铁手册》。
通风机设备功率不应包括备用设备，即P e = 80 X 3 + 60 X 3 + 30 X10 = 720 kW;最大5 台设备功率之和P5 = 80 X 3 + 60 X 2 = 360 kW。
无功补偿计算公式介绍
无功补偿计算公式介绍假设总负荷为P(KW),补偿前的功率因数为COSΦl=al现要求将功率因数补偿到C0SΦ2=a2则补偿前的容量Sl=P∕al补偿前的无功功率QIJl/2补偿后的容量S2=P∕a2补偿后的无功功率Q2—1/2上式Q1-Q2即为需要补偿的无功容量，Q≡Q1-Q2以上的方法就是利用功率三角形来计算。
若以有功负载1KW,功率因数从0.7提高到0.95时，无功补偿电容量：功率因数从0∙7提高到0.95时：总功率为1KW,视在功率：S=P∕cosΦ=l∕0.7≈1.4(KVA)cosΦ1=0.7sin61=0.71(查函数表得)cosΦ2=0.95sinΦ2=0.32(查函数表得)tanΦ=0.35(查函数表得)Qc=S(sinΦl-cosΦ1×tanΦ)=1.4×(0.71—O.7×O.35)-O.65(千乏)补偿电容器容量计算提高功率因数所需补偿电容器的无功功率的容量QK,可根据负载有功功率的大小，负载原有的功率因数cosΦl及提高后的功率因数cosφ来决定，其计算方法如下：设有功功率为P,无电容器补偿时的功率因数cosΦl,则由功率三角形可知，无电容器补偿时的感性无功功率为：Ql=PtgΦ1并联电容器后，电路的功率因数提高到cosΦ,并联电容器后的无功功率为：Q=PtgΦ由电容器补偿的无功功率QK显然应等于负载并联电容器前后的无功功率的改变，即：QK=Ql-Q=PtgΦ1—PtgΦ=P（tgΦ1—tgΦ）（式1）其中：tgΦl=sinΦ1/cosΦ1=√1—cos2Φ1/cosΦ1tgΦ=sinΦ/cosΦ=√l-cos2Φ/cosΦ根据（式1）就可以算出要补偿的电容器容量，将：QK=U2/XC=U2/1—ωc=U2ωc代入（式1）,有U2ωc=P（tgΦ1—tgΦ）C=P/ωU2（tgφ1—tgΦ）（式2）。
工业负荷计算
工业负荷计算1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V 的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。
试用需要系数法求其计算负荷。
解：此机床组电动机的总容量为105.11738435.7⨯+⨯+⨯+⨯=kW kW kW kW P e kW 5.120=查附录表1得 K d =0.16~0.2 (取0.2)，73.1tan ,5.0cos ==ϕϕ 有功计算负荷 kW kW P 1.245.1202.030=⨯= 无功计算负荷 v a r 7.4173.11.2430k kW Q =⨯= 视在计算负荷 A kV kWS ⋅==2.485.01.2430 计算电流 A kVA kV I 2.7338.032.4830=⨯⋅=2、某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW ，电阻炉1台2kW 。
试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。
解：先求各组的计算负荷 （1） 金属切削机床组查附录表1，取K d =0.2，73.1tan ,5.0cos ==ϕϕP 30（1）=0.2×50=10kWQ 30（1）=10×1.73=17.3kvar（2） 通风机组K d =0.8，75.0tan ,8.0cos ==ϕϕ P 30（2）=0.8×3=2.4 kWQ 30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar（3） 电阻炉K d =0.7，0tan ,1cos ==ϕϕ P 30（3）=0.7×2=1.4 kWQ 30（3）=0因此总的计算负荷为（取K ∑p =0.95，K ∑q =0.97）P 30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q 30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvarS 30=A kV A kV ⋅=⋅+7.225.181.1322 I 30=A kVA kV 5.3438.037.22=⨯⋅在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。
110KV电力网最大负荷下的无功补偿和调压计算
学号1350803111《电力系统稳态分析》课程设计题目：110kv电力网最大负荷下的无功补偿和调压计算系院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化131班作者：伟指导教师：永科职称：副教授完成日期： 2 0 1 6 年06 月12河西学院本科生课程设计任务书目录摘要 (1)第1章原始数据及设计要求 (2)1.1节点负荷与电力网接线图 (2)1.2 设计容及要求 (2)第2章无功补偿原理及方法 (3)2．1无功补偿设计原理 (3)2.2无功补偿的一般方法 (4)2.3无功补偿装置的分类 (5)2.3.3静止无功补偿器 (6)2.4 无功功率与电压的调整 (7)第3章电力系统的参数计算 (9)3.1已知的系统参数 (9)3.2各系统元件参数计算 (9)第4章负荷节点的无功补偿 (11)4.1无功补偿的相关计算 (11)4.2电容组的选择 (11)第5章无功补偿后电网的潮流计算 (12)5.1变电所T-2的功率损耗和潮流计算 (12)5.2线路L耗和潮流计算-2的功率损 (13)5.3变电所T-3的功率损耗和潮流计算 (14)5.4线路L-1的功率损耗和潮流计算 (15)5.5变电所T-1的功率损耗和潮流计算 (16)第6章电路系统的调压计算 (17)6.1调整电压的必要性 (17)总结 (18)摘要随着我国经济建设的不断发展，电网的工作运行收到极大的考验，目前许多变电站普遍存在负荷过重的情况，需要假装无功补偿装置来提高电网输送能力。
本文根据电网变压器线路无功损耗产生机理，详细阐述了220KV变电站电力变压器无功补偿计算方法，以提高输电设备的利用率，降低电力系统设备的损耗和有功网损，减少能耗和发电费用，最后对最优方案进行调压计算。
关键字：电力网无功补偿调压计算第1章原始数据及设计要求1.1节点负荷与电力网接线图电力系统接线图如图1所示,发电厂A的高压母线为110KV,各变电所中分别装设.2台主变压器,110KV线路为双回路钢芯铝绞线1.2 设计容及要求按就地无功补偿方式进行无功补偿；选择标准电容组进行无功补偿后的潮流计算；通过改变变压器分接头方式,使各母线电压水平符合国家相关规程规定。
无功补偿容量计算方法及表
无功补偿容量计算方法及表无功补偿详细的容量确定计算方法-补偿容量的确定可以根据负荷的最大功率、补偿前的功率因数及要求补偿后达到的功率因数，用下式计算确定:Q =α*P*(tanφ—tanφ) 12式中:Q —所需补偿的总无功功率，kvar;α—平均负荷系数，取0.7~0.8;P —用户最大负荷，kW;tanφ—补偿前平均功率因数角 1tanφ—补偿后平均功率因数角 2或Q =α*P*qq —补偿率，kvar / kW (可从附表中查取)附表:每kW负荷所需无功补偿率值查取表cosφ cosφ 120.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.960.981 1.008 1.035 1.060 1.086 1.117 1.138 1.166 1.192 1.219 1.2461.276 1.305 1.338 1.368 1.404 1.442 0.500.939 0.966 0.933 1.018 1.044 1.070 1.106 1.134 1.160 1.187 1.2141.244 1.273 1.306 1.336 1.372 1.410 0.510.890 0.917 0.945 0.969 0.995 1.021 1.047 1.075 1.101 1.128 1.1551.185 1.217 1.247 1.277 1.313 1.351 0.520.819 0.876 0.903 0.928 0.954 0.980 1.006 1.034 1.060 1.087 1.1141.144 1.173 1.120 1.206 1.236 1.272 0.530.808 0.835 0.862 0.887 0.913 0.939 0.965 0.993 1.019 1.046 1.0751.103 1.133 1.165 1.195 1.231 1.269 0.540.766 0.793 0.820 0.815 0.871 0.8970.8590.923 0.951 0.977 1.0041.031 1.061 1.090 1.123 1.153 1.189 1.227 0.550.728 0.755 0.782 0.807 0.829 0.859 0.885 0.913 0.939 0.966 0.9911.023 1.052 1.085 1.115 1.151 1.189 0.560.691 0.718 0.745 0.770 0.796 0.822 0.846 0.876 0.902 0.929 0.956 0.986 1.015 1.048 1.078 1.114 1.520 0.570.655 0.682 0.709 0.734 0.760 0.786 0.812 0.840 0.866 0.893 0.920 0.950 0.979 1.012 1.042 1.078 1.116 0.580.618 0.645 0.672 0.697 0.723 0.749 0.775 0.803 0.829 0.856 0.883 0.913 0.942 0.975 1.005 1.041 1.079 0.590.583 0.610 0.637 0.662 0.688 0.714 0.740 0.768 0.794 0.821 0.848 0.878 0.905 0.940 0.970 1.006 1.044 0.600.549 0.576 0.603 0.628 0.654 0.680 0.706 0.734 0.760 0.787 0.841 0.844 0.873 0.906 0.936 0.972 1.010 0.610.515 0.547 0.560 0.594 0.620 0.640 0.672 0.700 0.726 0.753 0.780 0.810 0.839 0.872 0.902 0.938 0.974 0.620.481 0.508 0.535 0.560 0.586 0.612 0.638 0.666 0.692 0.719 0.746 0.776 0.805 0.838 0.868 0.904 0.942 0.630.450 0.477 0.504 0.529 0.555 0.581 0.607 0.635 0.661 0.688 0.715 0.745 0.774 0.807 0.837 0.873 0.911 0.64cosφ cosφ120.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.960.417 0.444 0.471 0.496 0.522 0.548 0.574 0.602 0.628 0.655 0.682 0.712 0.741 0.774 0.804 0.840 0.878 0.650.386 0.415 0.442 0.467 0.493 0.519 0.545 0.573 0.599 0.626 0.654 0.683 0.712 0.745 0.775 0.811 0.849 0.660.357 0.384 0.411 0.436 0.462 0.488 0.514 0.542 0.566 0.595 0.622 0.652 0.681 0.714 0.744 0.780 0.818 0.670.327 0.354 0.381 0.406 0.432 0.458 0.484 0.512 0.538 0.565 0.594 0.622 0.651 0.684 0.717 0.750 0.788 0.680.297 0.324 0.351 0.376 0.402 0.428 0.454 0.482 0.508 0.535 0.562 0.592 0.621 0.654 0.683 0.720 0.758 0.690.270 0.297 0.323 0.349 0.375 0.401 0.427 0.455 0.481 0.508 0.535 0.565 0.594 0.627 0.657 0.693 0.731 0.700.241 0.268 0.295 0.320 0.346 0.372 0.398 0.426 0.452 0.479 0.506 0.536 0.565 0.598 0.628 0.664 0.720 0.710.212 0.239 0.266 0.291 0.317 0.343 0.371 0.397 0.425 0.450 0.477 0.507 0.536 0.569 0.599 0.635 0.673 0.720.185 0.212 0.239 0.264 0.290 0.316 0.342 0.370 0.396 0.423 0.450 0.480 0.509 0.542 0.572 0.608 0.646 0.730.157 0.184 0.211 0.236 0.262 0.288 0.315 0.342 0.368 0.395 0.425 0.4520 0.481 0.514 0.546 0.580 0.618 0.740.131 0.158 0.185 0.210 0.236 0.262 0.288 0.316 0.342 0.369 0.396 0.426 0.455 0.488 0.518 0.554 0.592 0.750.103 0.130 0.157 0.182 0.208 0.234 0.260 0.288 0.316 0.341 0.368 0.398 0.427 0.460 0.492 0.526 0.563 0.760.078 0.105 0.132 0.157 0.183 0.209 0.235 0.263 0.289 0.316 0.343 0.3730 0.402 0.435 0.465 0.501 0.539 0.770.052 0.079 0.106 0.131 0.157 0.183 0.209 0.237 0.263 0.290 0.317 0.347 0.376 0.409 0.439 0.475 0.513 0.780.024 0.051 0.078 0.103 0.129 0.155 0.181 0.209 0.235 0.262 0.289 0.319 0.348 0.381 0.411 0.447 0.485 0.790.026 0.052 0.078 0.104 0.130 0.157 0.183 0.210 0.238 0.266 0.294 0.326 0.355 0.387 0.421 0.458 0.800.026 0.052 0.078 0.104 0.131 0.157 0.180 0.212 0.240 0.268 0.298 0.329 0.361 0.395 0.432 0.810.026 0.052 0.078 0.104 0.131 0.158 0.186 0.213 0.242 0.272 0.303 0.335 0.369 0.406 0.820.026 0.052 0.079 0.105 0.132 0.160 0.188 0.216 0.246 0.277 0.309 0.343 0.380 0.830.026 0.053 0.079 0.106 0.134 0.162 0.190 0.220 0.251 0.283 0.317 0.354 0.840.026 0.053 0.080 0.107 0.135 0.164 0.194 0.225 0.257 0.291 0.328 0.85• • • • • • • • • • • • • • • • • • 【唯美句子】走累的时候，我就到升国旗哪里的一角台阶坐下，双手抚膝，再闭眼，让心灵受到阳光的洗涤。
负荷计算及无功补偿
负荷计算的步骤
收集数据
收集相关设备的参数、运行数据等。
确定计算模型
根据实际情况，确定合适的计算模型。
计算负荷
根据收集的数据和确定的模型，进行负 荷计算。
分析结果
对计算结果进行分析，判断是否符合实 际情况。
负荷计算的应用
03
电力系统的规划设计
电力系统的运行管理
解决方案的提出与实践
建立完善的设备检查与维护 制度，定期对设备进行检查 、清洁、润滑等维护工作，
确保设备的正常运行。
定期 进行 设备 检查 与维
护
根据电力系统的实际情况 ，对无功补偿装置进行优 化设置，确保无功补偿的
准确性和稳定性。
提高 测量 设备 的精
度
对相关人员进行专业培训和 技术交流，提高其技能水平 和专业素养，确保负荷计算 及无功补偿工作的顺利进行
由于缺乏对电力系统特性的深入 了解，导致无功补偿装置的设置 不合理。
维护保养不及时
由于缺乏有效的维护保养制度或 执行不力，导致设备故障率上升 。
设备老化与磨损
长时间使用的设备会出现磨损和 老化现象，导致其性能下降。
控制系统设计缺陷
在控制系统设计过程中，可能由 于技术限制或经验不足，导致系 统存在设计缺陷。
详细描述
无功补偿的基本原理是利用无功补偿装置（如电容器、电抗器等）来产生或吸收感性或容性无功功率，以平衡系 统中的无功需求。通过合理配置无功补偿装置，可以有效地改善电力系统的电压和电流波形，提高功率因数，减 小线路的电能损耗，并增强系统的稳定性。
无功补偿的方法
总结词
无功补偿的方法包括集中补偿、分组补偿和就地补偿三种。
无功功率补偿及计算
2 2 Qr.C ( ) 3CU线 9CU相
2 Qr.C (Y ) 3CU相
2） Δ接线时，任一边电容器断线时，三相线路仍能得到补偿 《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013 3）Δ接线时，任一相击穿短路时，短路电流很大 5.2.1 高压电容器组应采用中性点不接地的 星形接线的优缺点： 星形接线， 1）任一相电容器击穿，该相电流仅为正常工作电流的3倍 低压电容器组可采用三角形接线或星形接线。 2）任一相电容器的电压为相电压 3）任一相电容器断线时，该相得不到补偿 A A
第二章负荷计算与无功功率补偿三无功功率补偿装置的装设位置高压集中补偿低压集中补偿分散单独就地补偿个别补偿末端补偿集中补偿高压或低压集中补偿分组补偿末端补偿电容器组应装设放电器件610kv038kvm1c分散就地补偿2c3c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集中补偿电容器从电网上切除有残余电压残余电压最高可达电网电压的峰值危及人身安全
容器组数为：
Qr.C 238.4 n 11.7 qr.C 20
功率因数
Pc 800 cos 0.9203 869.3 Sc
满足要求。
作业：P52 习题ຫໍສະໝຸດ -15 无功功率改为600kvar
Sc Pc 2 Qc 2 8002 5802 kVA 988.1kVA
Pc 800kW cos 0.810 Sc 988.1kVA
（2）确定无功补偿容量
QrC P c (tan tan ')
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
负荷计算及无功补偿第3章负荷计算及无功补偿供配电技术南京师范大学电气工程系第3章负荷计算及无功补偿3.1 负荷曲线与计算负荷3.2 用电设备额定容量的确定3.3 负荷计算的方法3.4 功率损耗与电能损耗3.5 变电所中变压器台数与容量的选择3.6 功率因数与无功功率补偿3.1 负荷曲线与计算负荷3.1.1 负荷曲线负荷曲线(load curve)是指用于表达可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线; 按所表示的负荷变动的时间分:可分为日负荷,月负荷和年负荷曲线.2.年最大负荷和年最大负荷利用小时数(1)年最大负荷Pmax年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率,因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30.(2)年最大负荷利用小时数Tmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax,它是一个假想时间,在此时间内,电力负荷按年最大负荷Pmax (或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能.下图为某厂年有功负荷曲线,此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷,Tmax为年最大负荷利用小时数.3.平均负荷Pav平均负荷Pav,就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率,也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W除以时间t的值,即Pav=W/t年平均负荷为Pav=Wa/87603.1.2 计算负荷(calculated load)通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的"最大负荷"称为计算负荷,并把它作为按发热条件选择电气设备的依据,用Pca(Qca,Sca,Ica)或P30(Q30,S30,I30)表示.规定取"半小时平均负荷"的原因:一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上,根据经验表明,中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10=30(min),如果导线负载为短暂尖峰负荷,显然不可能使导线温升达到最高值,只有持续时间在30min以上的负荷时,才有可能构成导线的最高温升.3.1.3 计算负荷的意义和计算目的负荷计算主要是确定计算负荷,如前所述,若根据计算负荷选择导体及计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导线截面,变压器容量, 正确确定计算负荷意义重大,是供电设计的前提,也是实现供电系统安全,经济运行的必要手段.返回目录3.2 用电设备额定容量的确定3.2.1 用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种:(1)连续运行工作制(长期工作制)(2)短时运行工作制(短暂工作制)(3)断续周期工作制(重复短暂工作制)连续运行工作制(长期工作制)在规定的环境温度下连续运行,设备任何部分温升均不超过最高允许值,负荷比较稳定.如通风机水泵,空气压缩机,皮带输送机,破碎机,球磨机,搅拌机,电机车等机械的拖动电动机,以及电炉,电解设备, 用电设备的运行时间短而停歇时间长,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,这是短暂工作的特点.如机床上的某些辅助电动机(如横梁升降,刀架快速移动装置的拖动电动机)及水闸用电动机等设备.这类设备的数量不多.断续周期工作制(重复短暂工作制)用电设备以断续方式反复进行工作,其工作时间(t)与停歇时间(t0)相互交替.工作时间内设备温度升高,停歇时间温度又下降,若干周期后,达到一个稳定的波动状态.如电焊机和吊车电动机等.断续周期工作制的设备,通常用暂载率ε表征其工作特征,取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值,即为ε ,即: 式中:t,t0——工作时间与停歇时间,两者之和为工作周期T.3.2.2 用电设备额定容量的计算在每台用电设备的铭牌上都有"额定功率"PN,但由于各用电设备的额定工作方式不同,不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加,必须先将其换算为同一工作制下的额定功率,然后才能相加.经过换算至统一规定的工作制下的"额定功率"称为"设备额定容量",用Pe表示.(1)长期工作制和短时工作制的设备容量Pe=PN(2)重复短暂工作制的设备容量① 吊车机组用电动机(包括电葫芦,起重机,行车等 )的设备容量统一换算到ε=25%时的额定功率(kW),若其εN不等于25%时应进行换算,公式为:② 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到ε=100%时的额定功率(kW).若其铭牌暂载率εN不等于100%时,应进行换算,公式为:(3)电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率(kW),即:Pe=PN=SN·cos N(4)照明设备的设备容量①白炽灯,碘钨灯设备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(约为灯管功率的20%),其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍(kW);③高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失(约为灯泡功率的10%),其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍(kW);④金属卤化物灯:采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失(约为灯泡功率的10%),故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍(kW).(5)不对称单相负荷的设备容量当有多台单相用电设备时,应将它们均匀地分接到三相上,力求减少三相负载不对称情况.设计规程规定,在计算范围内,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,如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15%时,则设备容量Pe应按三倍最大相负荷的原则进行换算.设备接于相电压或线电压时,设备容量Pe的计算如下:单相设备接于相电压时Pe=3Pe·m式中:Pe——等效三相设备容量;Pe·m ——最大负荷所接的单相设备容量.单相设备接于线电压时式中Pe·l——接于同一线电压的单相设备容量.返回目录3.3 负荷计算的方法负荷计算的方法有:需要系数法,二项式法,利用系数法,形状系数法,附加系数法需要系数法比较简便因而广泛使用.这里仅介绍需要系数法.需要系数需要系数考虑了以下的主要因素:式中:K ——同时使用系数,为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比;KL——负荷系数,用电设备不一定满负荷运行,此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比;ηwl——线路供电效率;η——用电设备组在实际运行功率时的平均效率.实际上,上述系数对于成组用电设备是很难确定的,而且对一个生产企业或车间来说,生产性质,工艺特点,加工条件,技术管理,和劳动组织以及工人操作水平等因素,都对Kd有影响.所以Kd只能靠测量统计确定,见附录表3~5.上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考.3.3.1 需要系数法由负荷端逐级向考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候,其计算负荷Pca·1为Pe—换算到统一暂载率下的电动机的额定容量;η—用电设备在额定负载下的的效率.(2)无功计算负荷:Qca·1=Pca·1tan—用电设备功率因数角.计算目的:用于选择分支线导线及其上的开关设备.2. 用电设备组的计算负荷(1)有功计算负荷:Pca·2=Kd∑PeKd—用电设备组的需要系数,见附录表3;∑Pe—用电设备组的设备额定容量之和,但不包括备用设备容量.(2)无功计算负荷:Qca·2=Pca·2tan wmtan wm值见附录表3.(3)视在计算负荷:计算目的:用于选择各组配电干线及其上的开关设备.当Kd值有一定变动范围时,取值要作具体分析.如台数多时,一般取用较小值,台数少时取用较大值;设备使用率高时,取用较大值,使用率低时取用较小值.当一条线路内的用电设备的台数较小(n3.确定车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷(1)总有功计算负荷:Pca·3=K∑∑Pca·2(2)总无功计算负荷:Qca·3=K∑∑Qca·2(3)总视在计算负荷:Pca·3,Qca·3,Sca·3-车间变电所低压母线上的有功,无功及视在计算负荷∑Pca·2,∑Qca·2-各用电设备组的有功,无功计算负荷的总和K∑-最大负荷时的同时系数.考虑各用电设备组的最大计算负荷不会同时出现而引入的系数.K∑的范围值见附录表6.注意:当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电计算目的:用于选择车间配电干线及其上的开关设备,或者用于低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择.4. 确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷Pca·4=Pca·3+ΔPTQca·4=Qca·3+ΔQTPca·4,Qca·4,Sca·4-车间变电所中变压器高压侧的有功,无功及视在计算负荷(kW,kvar及ΔPT,ΔQT-变压器的有功损耗与无功损耗(kW,kvar).计算目的:用于选择车间变电所高压配电线及其上的开关设备在计算负荷时,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,因此一般按下列经验公式估算:对SJL1等型电力变压器:ΔPT≈0.02Sca·3 (kW)ΔQT≈0.08Sca·3 (kvar)对SL7,S7,S9,S10等低损耗型电力变压器:ΔPT≈0.015Sca·3 (kW)ΔQT≈0.06Sca·3 (kvar)式中:Sca·3-变压器低压母线上的计算负荷(kVA).5. 确定全车间变电所中高压母线上的计算负荷Pca·5=∑Pca·4+P4mQca·5=∑Qca·4+Q4mP4m,Q4m—车间高压用电设备的有功及无功计算负荷.计算目的:用于车间变电所高压母线的选择.6. 确定总降压变电所出线上的计算负荷Pca·6= Pca·5 +ΔPL≈Pca·5Qca·6 = Qca·5 +ΔQL ≈Qca·5Sca·6≈Sca·5ΔPL,ΔQL—高压线路功率损耗,由于一般工厂范围不大,线路功率损耗小,故可忽略不计.计算目的:用于选择总降压变电所出线及其上的开关设备.7. 确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷Pca·7=K∑∑Pca·6Qca·7=K∑∑Qca·6注意:如果在总降压变电所6~10kV二次母线侧采用高压电容器进行无功功率补偿,则在计算总无功功率Qca·7时,应减去补偿设备的容量时Qc7 ,即Qca·7=K∑∑Qca·6- Qc7计算目的:用于选择总降压变电所低压母线以及选择总降压变电所主变压器容量.8.确定全厂总计算负荷Pca·8=Pca·7+ΔPTQca·8=Qca·7+ΔQT计算目的:全厂总计算负荷的数值可作为向供电部门申请全厂用电的依据,并作为原始资料进行高压供电线路的电气计算,选择高压进线导线及进线开关设备. 例3.3.1 一机修车间的380V线路上,接有金属切削机床电动机20台共50kW;另接通风机3台共5kW;电葫芦4个共6kW(FCN =40%)试求计算负荷.解:冷加工电动机组: 查附录表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)= P ca(1)tan wm=10×1.73=17.3 (kvar)Sca(1)= P ca(1)/cos wm=10/0.5=20(kVA)通风机组: 查附录表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)= P ca(2)tan wm=4×0.75=3 (kvar)Sca(2)= P ca(2)/cos wm=4/0.8=5(kVA)电葫芦:由于是单台设备,可取Kd=1,查附录表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)取同时系数K∑为0.9,因此总计算负荷为Pca(∑)=K∑∑Pca=0.9×(10+4+3.79)=16.01(kW)Qca(∑)=K∑∑Qca=0.9×(17.3+3+6.56)=24.17(kW)为了使人一目了然,便于审核,实际工程设计中常采用计算表格形式,如下表所示.28.9924.1716.01——取K∑=0.9—26.8617.79————24负荷总计7.586.563.791.730.513.79(ε=25%) 1电葫芦35340.750.80.853通风机组22017.3101.730.50.25020机床组1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(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3.4 功率损耗与电能损耗3.4.1 供电线路的功率损耗_ 在实际工作中,常根据计算负荷来求线路的功率损耗,即最大功率损耗,故三相线路的有功功率损耗△PL和无功功率损耗△QL可分别按下式计算:__式中:Ica——线路中的计算电流,A;R——线路每相变压器的功率损耗包括有功功率损耗△PT和无功功率损耗△QT.变压器的有功功率损耗由两部分组成:一部分是变压器在额定电压UN时不变的空载损耗△P0,也就是铁损△PFe;另一部分是随负荷而变化的绕组损耗,即有载损耗△Pl,也就是铜损△PCu.变压器的短路损耗△Pk可认为是额定电流下的铜损△PCu·N.由于有载损耗与变压器负荷电流的平方成正比,所以变压器在计算负荷Sca下的有功功率损耗△PT为:_______式中:Sca——变压器低压侧的计算负荷,kVA;SNT——变压器额定容量,kVA;△P0——变压器空载有功损耗,kW;△Pk——变压器有功短路损耗,kW.变压器的无功功率损耗也由两部分组成:一部分是变压器空载时不变的无功损耗△Q0,另一部分是随着变压器负荷而变化在绕组中产生的无功损耗.所以变压器在计算负荷Sca下的无功功率损耗△QT 为:式中:——变压器空载时的无功损耗,kvar;——变压器额定负荷时的无功损耗,kvar;——变压器空载电流的百分值;——变压器阻抗电压的百分值.3.4.3 供电系统的电能损耗1.供电线路年电能损耗的计算式中: ——按计算负荷求得的线路最大功率损耗;——年最大负荷损耗时间(小时数).τ的含义是:线路连续通过计算负荷所产生的电能损耗与实际负荷在全年内所产生的电能损耗恰好相等所需要的时间,称为年最大负荷损耗时间,它与Tmax·a以及功率因数有关.2.变压器年电能损耗的计算变压器空载不变的功率损耗所引起的年电能损耗与接电时间Ton(近似取8760h)有关,即:_______△WT0=△P0Ton随负荷而变化的有载功率损耗所引起的年电能损耗为:变压器总的年电能损耗为:3.4.4 企业年电能需要量企业年电能需要量也就是企业在一年内所消耗的电能,它是企业供电设计的重要指标之一.若已知企业的年负荷曲线如图,则负荷曲线下的面积即为企业有功年电能需要量Wa.但实际上,负荷随时都在变动,通常用一个等值的矩形面积来代替负荷曲线下的面积.返回目录3.5 变电所中变压器台数与容量的选择3.5.1 车间变电所变压器台数与容量的选择对于一般生产车间,尽量装设一台变压器,其额定容量应大于用电设备的总计算负荷,且应有适当富裕容量._对于有一,二级负荷的车间,要求两个电源供电时,应选用两台变压器,每台变压器容量应能承担全部一,二级负荷的供电.如果与相邻车间有联络线时,当车间变电所出现故障时,其一,二级负荷可通过联络线保证继续供电,亦可只选用一台变压器._对于随季节变动较大的负荷,为了使运行经济,减少变压器空载损耗,也宜采用两台变压器,以便在低谷负荷时,切除一台.凡选用两台变压器的变电所,任一台变压器单独投入运行时,必须能满足变电所总计算负荷70%的需要和一,二级负荷的需要.3.5.2 企业总降变电所主变压器的选择_ 对第三级负荷供电的总降变电所,或者有少量一,二级负荷,但可由邻近企业取得备用电源时,可只装设一台主变压器;其额定容量应大于企业全部车间变电所计算负荷的总和,并考虑15～25%的富裕._ 当企业中一,二级负荷占全部负荷比重较大时,应装设两台主变压器,两台主变压器之间互为备用.当一台出现事故或检修时,另一台能承担全部一,二级负荷.3.5.3 变压器的经济运行_ 所谓变压器的经济运行,是指变压器在功率损耗最小的情况下的运行方式.这样使电能损耗最小,运行费用最低._ 如果把无功损耗归算为有功损耗,则变压器在实际负荷S下,其总的功率损耗可由下式求得:式中 Kr为无功功率经济当量.它的意义是指供电系统中每增加1kvar的无功损耗,相当于有功损耗增加的千瓦数,此值通常取0.06～0.1kW/kvar.现假设变电所有两台同型号同容量的变压器,当其中一台变压器运行时,它承担所有的负荷S;当两台变压器同时并列运行时,每台承担负荷S/2.求出两种运行方案归算以后的功率损耗,并分别绘出随负荷而变化的曲线.两条曲线交于n点,它所对应的负荷称为变压器经济运行的临界负荷Scr.同理,如果变电所装设同容量多台变压器,根据n台和n+1台两种运行方式总有功损耗相等的原则,可求出其临界负荷值:_______显然,实际负荷小于Scr应取n台运行,大于Scr则取n+1台运行.返回目录3.6 功率因数与无功功率补偿3.6.1 功率因数的计算(1)瞬时功率因数瞬时功率因数由功率因数表或相位表直接读出,或由功率表,电流表和电压表的读数按下式求出:式中:P——功率表测出的三相功率读数(kW);U——电压表测出的线电压读数(kV);I——电流表测出的相电流读数(A).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.(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.其计算公式为式中: Wa----某一时间内消耗的有功电能(kW·h);由有功电度表读出.Wr----某一时间内消耗的无功电能(kvar·h);由无功电度表读出.我国电业部门每月向工业用户收取电费,就规定电费要按月平均功率因数来调整.上式用以计算已投入生产的工业企业的功率因数.对于正在进行设计的工业企业则采用下述的计算方法:式中: Pca----全企业的有功功率计算负荷,kW;Qca----全企业的无功功率计算负荷,kvar;α----有功负荷系数,一般为0.7~0.75;β----无功负荷系数,一般为0.76~0.82.(3)最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数指在年最大负荷(即计算负荷)时的功率因数.根据功率因数的定义可以分别写出:式中:Pca——全企业的有功功率计算负荷,kW;Qca——全企业的无功功率计算负荷,kvar;Sca——全企业的视在计算负荷,kVA.3.6.2 功率因数过低对供电系统的影响(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,从而使工厂内部的起动综上可知电力系统功率因数的高低是十分重要的问题,因此,必须设法提高电力网中各种有关部分的功率因数.目前供电部门实行按功率因数征收电费,因此功率因数的高低也是供电系统的一项重要的经济指标.3.6.3 功率因数的改善(1)提高自然功率因数提高自然功率因数的方法,即采用降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施,主要有:① 正确选用感应电动机的型号和容量,使其接近满载运行;② 更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线;③ 电力变压器不宜轻载运行;④ 合理安排和调整工艺流程,改善电气设备的运行状况,限制电焊机,机床电动机等设备的空载运转;⑤ 使用无电压运行的电磁开关.(2) 人工补偿无功功率当采用提高用电设备自然功率因数的方法后,功率因数仍不能达到《供用电规则》所要求的数值时,就需要设置专门的无功补偿电源,人工补偿无功功率.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(tan 1-tan 2)=αPca(tan 1-tan 2)式中:Pca——最大有功计算负荷,kW;α——月平均有功负荷系数;tan 1,tan 2——补偿前,后平均功率因数角的正切值.在计算补偿用电力电容器容量和个数时,应考虑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,此时须对额定容量作修正:式中:QN--电容器铭牌上的额定容量,kvar;Qe--电容器在实际运行电压下的容量,kvar;UN--电容器的额定电压,kV;U--电容器的实际运行电压,kV.例如将YY10.5-10-1型高压电容器用在6kV的工厂变电所中作无功补偿设备,则每个电容器的无功容量由额定值10kvar降低为:显然除了在不得已的情况下,这种降压使用的做法应避免.在确定总补偿容量Qc之后,就可根据所选并联电容器单只容量Qc1决定并联电容器的个数:n=Qc/Qc1由上式计算所得的数值对三相电容器应取相近偏大的整数.若为单相电容器则应取3的整数倍以便三相均衡分配.三相电容器,通常在其内部接成三角形,单相电容器的电压,若与网络额定电压相等时则应将电容器接成三角形接线,只有当电容器的电压低于运行电压时,才接成星形接线.相同的电容器,接成三角形接线,因电容器上所加电压为线电压,所补偿的无功容量则是星形接线的三倍.若是补偿容量相同,采用三角形接线比星形接线可节约电容值三分二,因此在实际工作中,电容器组多接成三角形接线.用户处的静电电容器补偿方式可分个别补偿,分组(分散)补偿和集中补偿三种. 个别补偿将电容器直接安装在吸取无功功率的用电设备附近;分组(分散)补偿将电容器组分散安装在各车间配电母线上;集中补偿指电容器组集中安装在总降压变电所二次侧(6~10kV侧)或变配电所的一次侧或二次侧(6~10kV或380V侧).在设计中一般考虑将测量电能侧的平均功率因数补偿到规定标准.例3.6.1 某工厂的计算负荷为2400kW,平均功率因数为0.67.根据规定应将平均功率因数提高到0.9(在10kV侧固定补偿),如果采用BWF-10.5-40-1型并联电容器,需装设多少个并计算补偿后的实际平均功率因数.(取平均负荷系数α=0.75)解 tan 1=tan(arccos0.67)=1.108tan 2=tan(arccos0.9)=0.484Qc=Pav(tan 1-tan 2)=0.75×2400×(1.108-0.484)=1122.66(kvar)n= Qc / Qc1=1122.66/40≈30(个),每相装设10个.此时的实际补偿容量为30×40=1200(kvar),所以补偿后实际平均功率因数为返回目录。