供電負(fù)荷預(yù)測(cè)與計(jì)算.ppt

第2章 供電負(fù)荷計(jì)算,安徽建筑工業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院,2,第2章 供電負(fù)荷計(jì)算,2.1 負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷 2.2 用電設(shè)備額定容量的確定 2.3 負(fù)荷計(jì)算的方法 2.4 功率損耗與電能損耗 2.5 變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇 2.6 功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償,3,2.1 負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷,2.1.1 負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線（load curve）是指用于表達(dá)電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的函數(shù)曲線。在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。,4,1負(fù)荷曲線的分類 按負(fù)荷的功率性質(zhì)分： 可分為有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線； 按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分： 可分為日負(fù)荷、月負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。,5,6,7,2年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) （1）年最大負(fù)荷Pmax 年最大負(fù)荷Pmax就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷。 （2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。,8,下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷，Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。,9,3.平均負(fù)荷Pav 平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能W除以時(shí)間t的值，即Pav=W/t 年平均負(fù)荷為Pav=Wa/8760,10,2.1.2 計(jì)算負(fù)荷（calculated load） 通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計(jì)算負(fù)荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或用P30(Q30、S30、I30)表示。,11,規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因： 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為 3=31030（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。,12,2.1.3 計(jì)算負(fù)荷的意義和計(jì)算目的 負(fù)荷計(jì)算主要是確定計(jì)算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會(huì)超過允許值。 計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇供配電系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。 正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。,返回目錄,13,2.2 用電設(shè)備額定容量的確定,2.2.1 用電設(shè)備的工作方式 用電設(shè)備按其工作方式可分為三種： （1）連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制） （2）短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制） （3）斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制）,14,連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制） 在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部分溫升均不超過最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。如通風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、電機(jī)車等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運(yùn)行工作制的用電設(shè)備。,15,短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制） 用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長(zhǎng)，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時(shí)間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點(diǎn)。如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（如橫梁升降、刀架快速移動(dòng)裝置的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)）及水閘用電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。這類設(shè)備的數(shù)量不多。,16,斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制） 用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作，其工作時(shí)間（t）與停歇時(shí)間（t0）相互交替。工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。如電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即為 ，即： 式中：t，t0工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作周期T。,17,2.2.2 用電設(shè)備額定容量的計(jì)算 在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。,18,（1）長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量 Pe=PN （2）重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量 吊車機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等 ）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率（kW），若其N不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為: 電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到100%時(shí)的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率N不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:,19,（3）電爐變壓器的設(shè)備容量 電爐變壓器的設(shè)備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即： Pe=PN=SNcos,20,（4）照明設(shè)備的設(shè)備容量 白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量就等于燈泡上標(biāo)注的額定功率（kW）； 熒光燈還要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）； 高壓水銀熒光燈亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）； 金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時(shí)亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。,21,（5）不對(duì)稱單相負(fù)荷的設(shè)備容量 當(dāng)有多臺(tái)單相用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負(fù)載不對(duì)稱情況。設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，在計(jì)算范圍內(nèi)，單相用電設(shè)備的總?cè)萘咳绮怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，可按三相對(duì)稱分配考慮，如單相用電設(shè)備不對(duì)稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，則設(shè)備容量Pe應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷的原則進(jìn)行換算。,22,設(shè)備接于相電壓或線電壓時(shí)，設(shè)備容量Pe的計(jì)算如下： 單相設(shè)備接于相電壓時(shí) Pe3Pem 式中：Pe等效三相設(shè)備容量； Pem最大負(fù)荷所接的單相設(shè)備容量。 單相設(shè)備接于線電壓時(shí) 式中Pel接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。,返回目錄,23,2.3 負(fù)荷計(jì)算的方法,負(fù)荷計(jì)算的方法有： 需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法 需要系數(shù)法比較簡(jiǎn)便因而廣泛使用。這里僅介紹需要系數(shù)法。,24,需要系數(shù) 需要系數(shù)考慮了以下的主要因素： 式中： K同時(shí)使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比； KL負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與其額定容量之比； wl線路供電效率； 用電設(shè)備組在實(shí)際運(yùn)行功率時(shí)的平均效率。,25,實(shí)際上，上述系數(shù)對(duì)于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對(duì)一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì)，工藝特點(diǎn)，加工條件，技術(shù)管理，和勞動(dòng)組織以及工人操作水平等因素，都對(duì)Kd有影響。所以Kd只能靠測(cè)量統(tǒng)計(jì)確定,見附錄表35。上述各種因素可供設(shè)計(jì)人員在變動(dòng)的系數(shù)范圍內(nèi)選用時(shí)參考。,26,2.3.1 需要系數(shù)法 由負(fù)荷端逐級(jí)向電源端進(jìn)行計(jì)算,27,1單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 （1） 有功計(jì)算負(fù)荷： 考慮到單臺(tái)用電設(shè)備總會(huì)有滿載運(yùn)行的時(shí)候，其計(jì)算負(fù)荷Pca1為 Pe換算到統(tǒng)一暫載率下的電動(dòng)機(jī)的額定容量； 用電設(shè)備在額定負(fù)載下的的效率。 （2）無功計(jì)算負(fù)荷： Qca1=Pca1tan 用電設(shè)備功率因數(shù)角。 計(jì)算目的：用于選擇分支線導(dǎo)線及其上的開關(guān)設(shè)備。,28,2. 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 （1）有功計(jì)算負(fù)荷：Pca2=KdPe Kd用電設(shè)備組的需要系數(shù)，見附錄表3； Pe用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和，但不包括備用設(shè)備容量。 （2）無功計(jì)算負(fù)荷：Qca2=Pca2tanwm tanwm值見附錄表3。 （3）視在計(jì)算負(fù)荷： 計(jì)算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備。,29,當(dāng)Kd值有一定變動(dòng)范圍時(shí)，取值要作具體分析。如臺(tái)數(shù)多時(shí)，一般取用較小值，臺(tái)數(shù)少時(shí)取用較大值；設(shè)備使用率高時(shí)，取用較大值，使用率低時(shí)取用較小值。當(dāng)一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)較?。╪3臺(tái)）時(shí)，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計(jì)算負(fù)荷，或者采用較大的Kd值(0.851)。,30,3確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 （1）總有功計(jì)算負(fù)荷：Pca3Pca2 （2）總無功計(jì)算負(fù)荷：Qca3Qca2 （3）總視在計(jì)算負(fù)荷： Pca3、Qca3、Sca3車間變電所低壓母線上的有功、無功及視在計(jì)算負(fù)荷； Pca2、Qca2各用電設(shè)備組的有功、無功計(jì)算負(fù)荷的總和 最大負(fù)荷時(shí)的同時(shí)系數(shù)?？紤]各用電設(shè)備組的最大計(jì)算負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)而引入的系數(shù)。的范圍值見附錄表6。 注意：當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜電電容器組，其容量為Qc3則當(dāng)計(jì)算Qca3時(shí)，要減去無功補(bǔ)償容量，即Qca3Qca2Qc3 計(jì)算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。,31,4. 確定車間變電所中變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 Pca4Pca3+PT Qca4Qca3+QT Pca、Qca、Sca車間變電所中變壓器高壓側(cè)的有功、無功及視在計(jì)算負(fù)荷（kW、kvar及kVA）； PT、QT變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar）。 計(jì)算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備,32,在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，車間變壓器尚未選出，無法根據(jù)變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進(jìn)行計(jì)算，因此一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算： 對(duì)SJL1等型電力變壓器： PT0.02Sca3 （kW） QT0.08Sca3 （kvar） 對(duì)SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器： PT0.015Sca3 （kW） QT0.06Sca3 （kvar） 式中：Sca3變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（kVA）。,33,5. 確定全車間變電所中高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 Pca5Pca4+P4m Qca5Qca4+Q4m P4m、Q4m車間高壓用電設(shè)備的有功及無功計(jì)算負(fù)荷。 計(jì)算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。,34,6. 確定總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷 Pca6= Pca5 +PLPca5 Qca6 = Qca5 +QL Qca5 Sca6Sca5 PL、QL高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計(jì)。 計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備。,35,7. 確定總降壓變電所低壓側(cè)母線的計(jì)算負(fù)荷 Pca7Pca Qca7Qca 注意：如果在總降壓變電所10kV二次母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，則在計(jì)算總無功功率Qca7時(shí)，應(yīng)減去補(bǔ)償設(shè)備的容量時(shí)Qc7 ，即Qca7Qca- Qc7 計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。,36,8確定全廠總計(jì)算負(fù)荷 Pca8Pca7+PT Qca8Qca7+QT 計(jì)算目的：全廠總計(jì)算負(fù)荷的數(shù)值可作為向供電部門申請(qǐng)全廠用電的依據(jù)，并作為原始資料進(jìn)行高壓供電線路的電氣計(jì)算，選擇高壓進(jìn)線導(dǎo)線及進(jìn)線開關(guān)設(shè)備。,37,例2.3.1 一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW；另接通風(fēng)機(jī)3臺(tái)共5kW；電葫蘆4個(gè)共6kW（FCN =40%）試求計(jì)算負(fù)荷。,解： 冷加工電動(dòng)機(jī)組： 查附錄表3可得Kd=0.160.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此 Pca(1)=KdPe=0.250 =10(kW) Qca(1)= P ca(1)tanwm=101.73=17.3 (kvar) Sca(1)= P ca(1)/coswm=10/0.5=20(kVA),通風(fēng)機(jī)組： 查附錄表3可得Kd=0.70.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此 Pca(2)=KdPe=0.85 =4(kW) Qca(2)= P ca(2)tanwm=40.75=3 (kvar) Sca(2)= P ca(2)/coswm=4/0.8=5(kVA),38,電葫蘆：由于是單臺(tái)設(shè)備，可取Kd=1，查附錄表3可得cos=0.5，tan=1.73，因此 Pca(3)= Pe=3.79 =3.79(kW) Qca(3)= Pca(3)tanwm=3.791.73= 6.56(kvar) Sca(3)= Pca(3)/coswm=3.79/0.5=7.58(kVA),取同時(shí)系數(shù)為0.9，因此總計(jì)算負(fù)荷為 Pca()Pca=0.9（10+4+3.79）=16.01(kW) Qca()Qca=0.9（17.3+3+6.56）=24.17(kW),39,為了使人一目了然，便于審核，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中常采用計(jì)算表格形式，如下表所示。,返回目錄,40,2.4 功率損耗與電能損耗,2.4.1 供電線路的功率損耗 在實(shí)際工作中，常根據(jù)計(jì)算負(fù)荷來求線路的功率損耗，即最大功率損耗，故三相線路的有功功率損耗PL和無功功率損耗QL可分別按下式計(jì)算： 式中： Ica線路中的計(jì)算電流，A； R線路每相電阻，等于單位長(zhǎng)度的電阻R0乘以長(zhǎng)度L； X線路每相電抗，等于單位長(zhǎng)度的電抗X0乘以長(zhǎng)度L。,41,上式如用線路的計(jì)算功率Pca、Qca及Sca表示時(shí)，則 式中：UN三相供電線路的額定電壓，kV。,42,2.4.2 變壓器的功率損耗 變壓器的功率損耗包括有功功率損耗PT和無功功率損耗QT。 變壓器的有功功率損耗由兩部分組成： 一部分是變壓器在額定電壓UN時(shí)不變的空載損耗P0，也就是鐵損PFe；另一部分是隨負(fù)荷而變化的繞組損耗，即有載損耗Pl，也就是銅損PCu。變壓器的短路損耗Pk可認(rèn)為是額定電流下的銅損PCuN。,43,由于有載損耗與變壓器負(fù)荷電流的平方成正比，所以變壓器在計(jì)算負(fù)荷Sca下的有功功率損耗PT為： 式中： Sca變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷，kVA； SNT變壓器額定容量，kVA； P0變壓器空載有功損耗，kW； Pk變壓器有功短路損耗，kW。,44,變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成： 一部分是變壓器空載時(shí)不變的無功損耗Q0，另一部分是隨著變壓器負(fù)荷而變化在繞組中產(chǎn)生的無功損耗。所以變壓器在計(jì)算負(fù)荷Sca下的無功功率損耗QT為： 式中： 變壓器空載時(shí)的無功損耗，kvar； 變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗，kvar； 變壓器空載電流的百分值； 變壓器阻抗電壓的百分值。,45,2.4.3 供電系統(tǒng)的電能損耗 1供電線路年電能損耗的計(jì)算 式中： 按計(jì)算負(fù)荷求得的線路最大功率損耗； 年最大負(fù)荷損耗時(shí)間（小時(shí)數(shù)）。 的含義是：線路連續(xù)通過計(jì)算負(fù)荷所產(chǎn)生的電能損耗與實(shí)際負(fù)荷在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗恰好相等所需要的時(shí)間，稱為年最大負(fù)荷損耗時(shí)間，它與Tmaxa以及功率因數(shù)有關(guān)。,46,2.變壓器年電能損耗的計(jì)算 變壓器空載不變的功率損耗所引起的年電能損耗與接電時(shí)間Ton（近似取8760h）有關(guān)，即： WT0=P0Ton 隨負(fù)荷而變化的有載功率損耗所引起的年電能損耗為： 變壓器總的年電能損耗為：,47,2.4.4 企業(yè)年電能需要量 企業(yè)年電能需要量也就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能，它是企業(yè)供電設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。若已知企業(yè)的年負(fù)荷曲線如圖，則負(fù)荷曲線下的面積即為企業(yè)有功年電能需要量Wa。 但實(shí)際上，負(fù)荷隨時(shí)都在變動(dòng)，通常用一個(gè)等值的矩形面積來代替負(fù)荷曲線下的面積。,返回目錄,48,2.5 變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇,2.5.1 車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇 對(duì)于一般生產(chǎn)車間，盡量裝設(shè)一臺(tái)變壓器，其額定容量應(yīng)大于用電設(shè)備的總計(jì)算負(fù)荷，且應(yīng)有適當(dāng)富裕容量。 對(duì)于有一、二級(jí)負(fù)荷的車間，要求兩個(gè)電源供電時(shí)，應(yīng)選用兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，當(dāng)車間變電所出現(xiàn)故障時(shí)，其一、二級(jí)負(fù)荷可通過聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，亦可只選用一臺(tái)變壓器。,49,對(duì)于隨季節(jié)變動(dòng)較大的負(fù)荷，為了使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，減少變壓器空載損耗，也宜采用兩臺(tái)變壓器，以便在低谷負(fù)荷時(shí)，切除一臺(tái)。 凡選用兩臺(tái)變壓器的變電所，任一臺(tái)變壓器單獨(dú)投入運(yùn)行時(shí)，必須能滿足變電所總計(jì)算負(fù)荷70%的需要和一、二級(jí)負(fù)荷的需要。,50,2.5.2 企業(yè)總降變電所主變壓器的選擇 對(duì)第三級(jí)負(fù)荷供電的總降變電所，或者有少量一、二級(jí)負(fù)荷，但可由鄰近企業(yè)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；其額定容量應(yīng)大于企業(yè)全部車間變電所計(jì)算負(fù)荷的總和，并考慮1525%的富裕。 當(dāng)企業(yè)中一、二級(jí)負(fù)荷占全部負(fù)荷比重較大時(shí)，應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，兩臺(tái)主變壓器之間互為備用。當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)事故或檢修時(shí)，另一臺(tái)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷。,51,2.5.3 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 所謂變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是指變壓器在功率損耗最小的情況下的運(yùn)行方式。這樣使電能損耗最小，運(yùn)行費(fèi)用最低。 如果把無功損耗歸算為有功損耗，則變壓器在實(shí)際負(fù)荷S下，其總的功率損耗可由下式求得： 式中 Kr為無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。它的意義是指供電系統(tǒng)中每增加1kvar的無功損耗，相當(dāng)于有功損耗增加的千瓦數(shù)，此值通常取0.060.1kW/kvar。,52,現(xiàn)假設(shè)變電所有兩臺(tái)同型號(hào)同容量的變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，它承擔(dān)所有的負(fù)荷S；當(dāng)兩臺(tái)變壓器同時(shí)并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷S/2。 求出兩種運(yùn)行方案歸算以后的功率損耗，并分別繪出隨負(fù)荷而變化的曲線。,53,兩條曲線交于n點(diǎn)，它所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷稱為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷Scr。,54,同理，如果變電所裝設(shè)同容量多臺(tái)變壓器，根據(jù)n臺(tái)和n+1臺(tái)兩種運(yùn)行方式總有功損耗相等的原則，可求出其臨界負(fù)荷值： 顯然，實(shí)際負(fù)荷小于Scr應(yīng)取n臺(tái)運(yùn)行，大于Scr則取n+1臺(tái)運(yùn)行。,返回目錄,55,2.6 功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償,2.6.1 功率因數(shù)的計(jì)算 （1）瞬時(shí)功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出： 式中：P功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（kW）； U電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（kV）； I電流表測(cè)出的相電流讀數(shù)（A）。 瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。,56,（2）平均功率因數(shù) 平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計(jì)算公式為 式中： Wa-某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；由有功電度表讀出。 Wr-某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）；由無功電度表讀出。 我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計(jì)算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。,57,對(duì)于正在進(jìn)行設(shè)計(jì)的工業(yè)企業(yè)則采用下述的計(jì)算方法： 式中： Pca-全企業(yè)的有功功率計(jì)算負(fù)荷，kW； Qca-全企業(yè)的無功功率計(jì)算負(fù)荷，kvar； -有功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.70.75； -無功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.760.82。,58,（3）最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù) 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)。根據(jù)功率因數(shù)的定義可以分別寫出： 式中： Pca全企業(yè)的有功功率計(jì)算負(fù)荷，kW； Qca全企業(yè)的無功功率計(jì)算負(fù)荷，kvar； Sca全企業(yè)的視在計(jì)算負(fù)荷，kVA。,59,2.6.2 功率因數(shù)過低對(duì)供電系統(tǒng)的影響 （1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的起動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用。 （2）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。 （3）線路的電壓損耗增大。影響負(fù)荷端的異步電動(dòng)機(jī)及其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 （4）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。 綜上可知電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題，因此，必須設(shè)法提高電力網(wǎng)中各種有關(guān)部分的功率因數(shù)。目前供電部門實(shí)行按功率因數(shù)征收電費(fèi)，因此功率因數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,60,2.6.3 功率因數(shù)的改善 （1）提高自然功率因數(shù) 提高自然功率因數(shù)的方法，即采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施，主要有： 正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量，使其接近滿載運(yùn)行； 更換輕負(fù)荷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者改變輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的接線； 電力變壓器不宜輕載運(yùn)行； 合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，限制電焊機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)； 使用無電壓運(yùn)行的電磁開關(guān)。,61,（2） 人工補(bǔ)償無功功率 當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達(dá)到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時(shí)，就需要設(shè)置專門的無功補(bǔ)償電源，人工補(bǔ)償無功功率。 人工補(bǔ)償無功功率的方法主要有以下三種： 并聯(lián)電容器補(bǔ)償 同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償 動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償,62,用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器）作無功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)償裝置。 電力電容器的補(bǔ)償容量可用下式確定 Qc=Pav（tan1-tan2）=Pca（tan1-tan2） 式中：Pca最大有功計(jì)算負(fù)荷，kW； 月平均有功負(fù)荷系數(shù)； tan1、tan2補(bǔ)償前、后平均功率因數(shù)角的正切值。,63,在計(jì)算補(bǔ)償用電力電容器容量和個(gè)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮到實(shí)際運(yùn)行電壓可能與額定電壓不同，電容器能補(bǔ)償?shù)膶?shí)際容量將低于額定容量，此時(shí)須對(duì)額定容量作