第2章-電力負(fù)荷及其計算

1、第2章 電力負(fù)荷及其計算,電力工程,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程系,2,第2章 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償,2.1 負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷 2.2 用電設(shè)備額定容量的確定 2.3 負(fù)荷計算的方法 2.4 功率損耗與電能損耗 2.5 工廠的計算負(fù)荷和年電能消耗量 2.6 建筑用電負(fù)荷的計算方法 2.7 功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償 2.8 尖峰電流計算,3,2.1 負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷,電力負(fù)荷”在不同的場合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小,一、工廠常用用電設(shè)備簡介,4,生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動設(shè)備； 電焊、電鍍設(shè)備； 電熱設(shè)備； 照明設(shè)備,5,1. 生產(chǎn)機(jī)械的拖動設(shè)備,

2、生產(chǎn)機(jī)械的 拖動設(shè)備,6,2電焊和電鍍設(shè)備,電焊設(shè)備,電焊機(jī)的工作特點是： （1）工作方式呈一定的同期性，工作時間和停歇時間相互交替。 （2）功率較大。 （3）功率因數(shù)很低。 （4）一般電焊機(jī)的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動,7,電鍍設(shè)備的工作特點是： （1）工作方式是長期連續(xù)工作的。 （2）供電采用直流電源，需要晶閘管整流設(shè)備。 （3）容量較大，功率因數(shù)較低,電鍍的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻,電鍍設(shè)備,8,3電熱設(shè)備,電熱設(shè)備的工作特點是： （1）工作方式為長期連續(xù)工作方式。 （2）電力裝置一般屬二級或三級負(fù)荷。 （3）功率因數(shù)都較高，小型的電熱設(shè)備可達(dá)到1,電

3、阻加熱爐,電弧爐,感應(yīng)爐,其它電熱設(shè)備,主要用于各種零件的熱處理,主要用于礦石熔煉、金屬熔煉,主要用于熔煉和金屬材料熱處理,紅外線加熱、微波加熱和 等離子加熱等,9,4照明設(shè)備,白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等,照明設(shè)備的工作特點： （1）工作方式屬長期連續(xù)工作方式。 （2）除白熾燈、鹵鎢燈的功率因數(shù)為1外，其它類型的燈具功率因數(shù)均較低。 （3）照明負(fù)荷為單相負(fù)荷，單個照明設(shè)備容量較小。 （4）照明負(fù)荷在工廠總負(fù)荷中所占比例通常在10%左右,10,高壓鈉燈,高壓鈉燈,11,高壓汞燈,高壓汞燈,鹵鎢燈,鹵鎢燈,12,管形氙燈,金屬鹵化物燈,13,5工廠用電負(fù)荷

4、的分類,表21 小型機(jī)械類工廠中常用重要電力負(fù)荷的級別分類,14,表21 小型機(jī)械類工廠中常用重要電力負(fù)荷的級別分類,15,2.1 負(fù)荷曲線與計算負(fù)荷,二、 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)表示對應(yīng)的時間（一般以小時為單位,16,1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；按負(fù)荷對象不同，分用戶、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。 按所表示的負(fù)荷變動的時間分： 可分為日負(fù)荷、月負(fù)荷和年負(fù)荷曲線,17,2 日負(fù)荷曲線 日負(fù)荷曲線表示負(fù)荷在一晝夜間（024h）變

5、化情況。如圖2-1。 日負(fù)荷曲線可用測量的方法繪制。繪制的方法是,1）以某個監(jiān)測點為參考點，在24h中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線，見圖2-1a,2）通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時間間隔（一般為半小時）將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點畫在坐標(biāo)上，把這些點連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線，圖2-1b所示,18,3 年負(fù)荷曲線 年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年（8760h）變動情況。如圖2-2所示,年負(fù)荷曲線又分為年運行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。年運行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成；年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日

6、負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來表示年負(fù)荷曲線，繪制方法如圖2-2所示,其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。一般在北方，近似認(rèn)為冬季200天，夏季165天；在南方，近似認(rèn)為冬季165天，夏季200天。圖2-2是南方某用戶的年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時間計算為T1=200t1+165t2,19,注意：日負(fù)荷曲線是按時間的先后繪制，而年負(fù)荷曲線是按負(fù)荷的大小和累計時間繪制,分析負(fù)荷曲線可以了解負(fù)荷變動的規(guī)律，對供電設(shè)計人員來說，可從中獲得一些對設(shè)計有用的資料；對運行來說，可合理地、有計劃地安排用戶、車間、班次或大容量設(shè)備的用電時間，降低負(fù)荷高峰，填

7、補(bǔ)負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”的辦法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而達(dá)到節(jié)電效果,20,21,22,2年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時數(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的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時最大負(fù)荷P30。 （2）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax (或P30)持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能,23,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)荷利用小時數(shù)

8、,24,Tmax是反映工廠負(fù)荷是否均勻的一個重要參數(shù)。該值越大，則負(fù)荷越平穩(wěn)。如果年最大負(fù)荷利用小時為8760h，說明負(fù)荷常年不變（實際不太可能,Tmax與用戶的性質(zhì)和生產(chǎn)班制有關(guān)，例如一班制工廠，Tmax約為18003000h，兩班制工廠，Tmax約為35004800h,三班制工廠，Tmax約為50007000h，居民用戶Tmax約為12002800h,25,表2-2 某些企業(yè)的年最大負(fù)荷利用小時數(shù),26,3.平均負(fù)荷Pav 平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時間內(nèi)消耗的電能W除以時間t的值，即Pav=W/t 年平均負(fù)荷為Pav=Wa/8760,27

9、,28,負(fù)荷系數(shù) 在最大工作班內(nèi)，平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比,一般工廠年負(fù)荷系數(shù)年平均值為： =0.70.75 =0.760.82,29,負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率或負(fù)荷填充系數(shù)，他表征負(fù)荷曲線不平坦的程度，負(fù)荷系數(shù)越接近1，負(fù)荷越平坦。 所以用戶應(yīng)盡量提高負(fù)荷系數(shù)，從而充分發(fā)揮供電設(shè)備的供電能力、提高供電效率。有時也用表示有功負(fù)荷系數(shù)，用表示無功負(fù)荷系數(shù)。 一般工廠=0.70.75，=0.760.82,他表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用,對于單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負(fù)荷系數(shù)是指設(shè)備的輸出功率P和設(shè)備額定容量PN之比值，即,30,三、 計算負(fù)荷（30lculated load,計算負(fù)荷是供電設(shè)計計

10、算的基本依據(jù)，它是選擇供電系統(tǒng)中各元件的依據(jù)，故非常重要,計算負(fù)荷的定義： 通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備的一個假想負(fù)荷。以這個不變的“假想負(fù)荷”持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實際運行的變動的負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等,31,計算負(fù)荷的數(shù)值與半小時最大負(fù)荷P30基本相等，通常將以半小時平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計算負(fù)荷，所以用P30來表示有功計算負(fù)荷（KW），無功計算負(fù)荷表示為Q30 （Kvar），視在計算負(fù)荷表示為S30 （KVA），計算電流表示為I30 （A）。 也有用Pc (Qc、Sc、Ic) 表示的,計算負(fù)荷的物理意義：設(shè)有一電阻為R的導(dǎo)體

11、，在一定時間內(nèi)通過一變動負(fù)荷，其最高溫升達(dá)到值，如果這根導(dǎo)體在相同的時間內(nèi)通過另一不變負(fù)荷其最高溫升也達(dá)到值，則這個不變負(fù)荷就是該變動負(fù)荷的計算負(fù)荷，即計算負(fù)荷和實際負(fù)荷最高溫升是等值的,32,規(guī)定取“半小時平均負(fù)荷”的原因： 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時間約為 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)時間在30min以上的負(fù)荷時，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升,較大截面的導(dǎo)體發(fā)熱時間常數(shù)往往大于10min，30min還不能達(dá)到穩(wěn)定溫升,34,四、 負(fù)荷計算的意義和目的,負(fù)荷計算主

12、要是確定計算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實際運行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會超過允許值,計算負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇工廠供配電系統(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),35,正確確定計算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行的必要手段,計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算負(fù)荷的確定是否合理，將直接影響到電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。計算負(fù)荷不能定得太大，否則選擇的電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜將會過大而造成投資和有色金屬的浪費；計算負(fù)荷也不能定得過小，否則選擇的電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜將會長期處于過負(fù)荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱

13、，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀,返回目錄,36,2.2 用電設(shè)備額定容量的確定,一、 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)運行工作制（長期工作制） （2）短時運行工作制（短暫工作制） （3）斷續(xù)運行工作制（重復(fù)短暫工作制,37,連續(xù)運行工作制（長期工作制） 在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，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)械的拖動電動機(jī)，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備,38,短時運行工作制（短暫工作制） 用電設(shè)備的運行時間短而停歇時間長，在工作時間內(nèi)，用電設(shè)

14、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。如機(jī)床上的某些輔助電動機(jī)（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機(jī)）及水閘用電動機(jī)等設(shè)備。這類設(shè)備的數(shù)量不多,39,斷續(xù)運行工作制（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，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊機(jī)和吊車電動機(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，取一個工作周期內(nèi)的工作時間與工作周期的百分比值，即為 ，即： 式中 t，t0工作時間與停歇時間，兩者之和為工作周期

15、T,40,二、 用電設(shè)備額定容量的計算 在每臺用電設(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,41,1）長期工作制和短時工作制的設(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%時的額定功率（kW），若其N不等于25%時應(yīng)進(jìn)行換算，公式為,42,3）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

16、（kW），即： Pe=PN=SNcos,電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到100%時的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率N不等于100%時，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為,43,4）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）: Pe=PN 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: Pe=1.2PN 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）: Pe=1.1PN 金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設(shè)備容

17、量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）: Pe=1.1PN,44,5）不對稱單相負(fù)荷的設(shè)備容量 當(dāng)有多臺單相用電設(shè)備時，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負(fù)載不對稱情況。設(shè)計規(guī)程規(guī)定，在計算范圍內(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，可按三相對稱分配考慮，如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時，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,45,設(shè)備接于相電壓或線電壓時，設(shè)備容量Pe的計算如下： 單相設(shè)備接于相電壓時 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 式中 Pel接于同一線電壓的

18、單相設(shè)備容量,返回目錄,46,2.3 負(fù)荷計算的方法,在供配電工程設(shè)計中常用的負(fù)荷計算方法有：負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法、需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法等,一、計算負(fù)荷的估算,1、負(fù)荷密度法 (kW) P0 單位面積的功率（負(fù)荷密度），W/m2 A 建筑面積， m2 P0的選取應(yīng)綜合考慮車間、建筑物的性質(zhì)、負(fù)荷的性質(zhì)（空調(diào)的形式、照明燈具的選擇）等多方面的因素。如教學(xué)樓的P0=11 15,47,一、計算負(fù)荷的估算,2、單位指標(biāo)法 (kW) Pe 單位用電指標(biāo)，W/戶、 W /人， W /床 N 單位數(shù)量，如戶數(shù)、人數(shù)、床數(shù) 如上海地區(qū)普通住宅的單位指標(biāo)為46kW/戶,48,3. 單位產(chǎn)品耗電量法 若已知

19、某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量m和每一產(chǎn)品的單位耗電量a（見表2-1），則企業(yè)全年電能Wa為,Wa=am,估算法實為指標(biāo)法，在做設(shè)計任務(wù)書或初步設(shè)計階段，尤其當(dāng)需要進(jìn)行方案比較時，按估算法計算比較方便,49,表2-1 各種產(chǎn)品的單位耗電量,50,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)荷運行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實際所需功率與其額定容量之比； wl線路供電效率； 用電設(shè)備組在實際運行功率時的平均效率,二、計算負(fù)荷的確定方法-需要系數(shù)法,51,實際上，上述系數(shù)對

20、于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì),工藝特點，加工條件，技術(shù)管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計確定,見附錄表35。上述各種因素可供設(shè)計人員在變動的系數(shù)范圍內(nèi)選用時參考,52,1單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷,Q301=P301tan,2）無功計算負(fù)荷,1） 有功計算負(fù)荷： 考慮到單臺用電設(shè)備總會有滿載運行的時候，其計算負(fù)荷P301為,計算目的：用于選擇分支線導(dǎo)線及其上的開關(guān)設(shè)備,式中：Pe換算到統(tǒng)一暫載率下 電動機(jī)的額定容量； 用電設(shè)備在額定負(fù)載 下的效率,式中 用電設(shè)備功率因數(shù)角,53,2. 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷,經(jīng)長期應(yīng)用證

21、明：不同類型工廠的同類型的用電設(shè)備組的其用電規(guī)律也是相近的。 根據(jù)工作特性劃分成不同類型設(shè)備組：（如金屬切削機(jī)床組、通風(fēng)機(jī)組、整流設(shè)備組、電熱設(shè)備組等） 利用已有工廠設(shè)備組資料進(jìn)行統(tǒng)計、分析求出相關(guān)系數(shù) 新設(shè)計工廠的額定容量 新工廠同類型設(shè)備組P30； 同理，同類型的工廠用電規(guī)律相近 有關(guān)系數(shù) 新工廠額定容量 新工廠P30,54,2. 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷 （1）有功計算負(fù)荷： 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）無功計算負(fù)荷： tan值見附錄表3。 （3）視在計算負(fù)荷： （4）計算電流,P30=KdPe,Q30=P30tan

22、,計算目的： 用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備,55,當(dāng)Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數(shù)多時，一般取用較小值，臺數(shù)少時取用較大值；設(shè)備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當(dāng)一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺數(shù)較小（n3臺）時，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計算負(fù)荷，或者采用較大的Kd值(0.851,56,2、多組用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定,P30 =Kp P30,Q30 =Kq Q30,K 同時系數(shù),對于車間干線： KP =0.850.95 KQ =0.900.97,對于低壓母線： KP =0.900.95 KQ =0.930.97,58,例2-1 一機(jī)修車間的380V線

23、路上，接有金屬切削機(jī)床電動機(jī)20臺共50kW；另接通風(fēng)機(jī)3臺共5kW；電葫蘆1個共3kW（FCN =40%）試求計算負(fù)荷,解： 冷加工電動機(jī)組： 查附錄表3可得Kd=0.160.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，因此 P30(1)=KdPe=0.250 =10(kW) Q30(1)= P 30(1)tan=101.73=17.3 (kvar) S30(1)= P 30(1)/cos=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 P30(2)=KdPe=0.85 =4(kW) Q30(2)= P 30

24、(2)tan=40.75=3 (kvar) S30(2)= P 30(2)/cos=4/0.8=5(kVA,59,電葫蘆：由于是單臺設(shè)備，可取Kd=1，查附錄表3可得cos=0.5，tan=1.73，因此 P30(3)= Pe=3.79 =3.79(kW) Q30(3)= P30(3)tan=3.791.73= 6.56(kvar) S30(3)= P30(3)/cos=3.79/0.5=7.58(kVA,取同時系數(shù)為0.9，因此總計算負(fù)荷為 P30()P30=0.9（10+4+3.79）=16.01(kW) Q30()Q30=0.9（17.3+3+6.56）=24.17(kW,60,為了使人

25、一目了然，便于審核，實際工程設(shè)計中常采用計算表格形式，如下表所示,返回目錄,61,62,63,三、計算負(fù)荷的確定方法-二項式系數(shù)法,1. 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷 （1）有功計算負(fù)荷-基本公式,P30=bPe+cPx,式中，b Pe為二項式的第一項，表示設(shè)備組的平均負(fù)荷，其中Pe是用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚ㄍ瑯硬话▊溆迷O(shè)備容量）; cPx為二項式的第二項，表示設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負(fù)荷，其中Px是x臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘? b,c為二項式系數(shù),見附錄表,64,2）無功計算負(fù)荷： tan值見附錄表。 （3）視在計算負(fù)荷： （4）計算電流,Q30=P30tan,注意事項： 按二

26、項式系數(shù)法確定計算負(fù)荷時，若設(shè)備總臺數(shù)n少于附錄表中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺數(shù)x的2倍（ n 2x ），需修正x，建議取x=n /2（四舍五入取整,65,2、多組用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定,tanmax 為最大的附加負(fù)荷(cPx)max的設(shè)備組的平均 功率因數(shù)角的正切值,66,67,68,四、單相負(fù)荷計算 工廠里除了三相設(shè)備外，還有電焊機(jī)、電燈等單相設(shè)備,如果單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡來計算，如果單相設(shè)備總?cè)萘砍^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則應(yīng)將單相設(shè)備換算為等效的三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。 單相用電設(shè)備僅接于相電壓 等效三相負(fù)荷

27、取最大相負(fù)荷的三倍 Peq=3 Pm,基本原則：單相用電設(shè)備應(yīng)盡可能均衡分配在三相線路上,69,2.4 供配電系統(tǒng)的功率損耗與電能損耗,電流流過電力線路和變壓器時，勢必要引起功率和電能損耗。在進(jìn)行用戶或全廠負(fù)荷計算時，應(yīng)計入這部分損耗,一、 供電線路的功率損耗 線路具有電阻和電抗，所以其功率損耗包括有功和無功兩部分,在實際工作中，常根據(jù)計算負(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PWL和無功功率損耗QWL可分別按下式計算,70,式中，I30-線路的計算電流（A）； RWL-線路每相的電阻（），RWL=R0L，R0為線路單位長度的電阻（/km），l-線路的計算長度（km,

28、式中，I30-線路的計算電流（A）； XWL-線路每相的電抗（），XWL =X0L，X0為線路單位長度的電抗（/km） 。 一般對架空線路，其值為0.4/km左右，對電纜線路，其值為0.08/km左右，L為線路的計算長度（km,71,二、 變壓器的功率損耗,變壓器同樣具有電阻和電抗，所以其功率損耗也包括有功功率損耗PT和無功功率損耗QT兩部分,1) 有功功率損耗 變壓器的有功功率損耗又由兩部分組成,鐵損PFe,鐵損是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。變壓器空載時的損耗為空載損耗，由鐵損和一次繞組中的有功損耗產(chǎn)生，因空載電流I0很小，在一次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗也很小，可忽略不計，故空載損耗

29、P0可認(rèn)為就是鐵損，所以鐵損又稱為空載損耗,變壓器主磁通只與外加電壓有關(guān)，當(dāng)外加電壓和頻率恒定時，鐵損與負(fù)荷無關(guān)，是定值,72,銅損PCu,銅損是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗，其值與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。變壓器負(fù)載試驗（舊稱短路試驗）時，一次側(cè)施加的電壓Uk很小，鐵心中的主磁通很小，在鐵芯中產(chǎn)生的有功功率損耗可略去不計，故變壓器的負(fù)載損耗Pk可認(rèn)為就是額定電流下的銅損PCu,因此變壓器的有功功率損耗為,式中 S30變壓器低壓側(cè)的計算負(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,73,變壓器的無功功

30、率損耗也由兩部分組成,2) 無功功率損耗,Q0，是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通的勵磁電流所造成的。和繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。其值與勵磁電流（或近似與空載電流）成正比，即,式中，I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值,74,QN，是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功功率損耗，其值也與電流的平方成正比。因變壓器繞組的電抗遠(yuǎn)大于電阻，故可認(rèn)為其在額定電流時的值與短路電壓（即阻抗電壓）成正比，即,式中，Uk%為變壓器的短路電壓百分值,因此，變壓器的無功功率損耗為,75,以上各式中，P0、Pk、I0%和Uk%均可由變壓器產(chǎn)品目錄和附錄表中查得,在負(fù)荷計算中，變壓器功率損耗也可按近似方法計

31、算,經(jīng)驗公式,76,式中 PWL 按計算負(fù)荷求得的線路最大功率損耗； 年最大負(fù)荷損耗時間（小時數(shù),三、 供電系統(tǒng)的電能損耗 1供電線路年電能損耗的計算,77,的含義是： 當(dāng)線路或變壓器中以最大計算電流I30流過小時后所產(chǎn)生的電能損耗，恰與全年流過實際變化的電流時所產(chǎn)生的電能損耗相等。稱為年最大負(fù)荷損耗時間?？梢?，是一個假想時間，他與年最大負(fù)荷利用小時Tmax和負(fù)荷功率因數(shù)有一定關(guān)系。如圖2-5所示即為不同功率因數(shù)下的與Tmax的關(guān)系,圖2-5 -Tmax關(guān)系曲線,79,2.變壓器年電能損耗的計算,包括兩部分： 變壓器空載不變的功率損耗(鐵損) 所引起的年電能損耗與接電時間Ton（近似取8760

32、h）有關(guān)，即： WaT1=P0Ton,隨負(fù)荷而變化的有載功率損耗(銅損)所引起的年電能損耗為,80,變壓器總的年電能損耗為,變壓器負(fù)荷率,81,2.5 工廠的計算負(fù)荷和年電能消耗量,一、 工廠計算負(fù)荷的確定,確定用戶的計算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，也是與電力部門簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù),確定等效三相設(shè)備容量用戶計算負(fù)荷的方法很多，可根據(jù)不同的情況和要求采用不同的方法。在制定計劃、初步設(shè)計特別是方案估算時可用較粗略的方法，如估算法。在供電設(shè)計中進(jìn)行設(shè)備選擇時則應(yīng)進(jìn)行較詳細(xì)的負(fù)荷計算，如逐級計算法,一)逐級計算法： 從用電設(shè)備開始，朝電源方向逐級計算

33、，最后求出用戶總的計算負(fù)荷的方法稱為逐級計算法,82,1)、首先按負(fù)荷的性質(zhì)劃分用電設(shè)備組； (2)、根據(jù)各組負(fù)荷的需要系數(shù)計算單組用電設(shè)備的計算負(fù)荷； (3)、考慮分支線路的導(dǎo)線損耗，計算出線路始端計算負(fù)荷； （往往分支線路的長度比較短，所以這一步可忽略） (4)、考慮同時系數(shù)，計算多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷； (5)、考慮配電干線的導(dǎo)線損耗，計算出干線始端的計算負(fù)荷； (6)、考慮同時系數(shù)，計算低壓母線上的計算負(fù)荷； (7)、考慮變壓器的損耗，計算出變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷； (8)、考慮變壓器高壓側(cè)輸電線路的損耗，計算出變配電系統(tǒng)總的計算負(fù)荷,在各級負(fù)荷計算中，可用需要系數(shù)法或二項式法來計算，

34、常用的是需要系數(shù)法,計算步驟,83,84,1單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷,1） 有功計算負(fù)荷： 考慮到單臺用電設(shè)備總會有滿載運行的時候，其計算負(fù)荷P301為,式中：Pe換算到統(tǒng)一暫載率下 電動機(jī)的額定容量； 用電設(shè)備在額定負(fù)載 下的效率,2）無功計算負(fù)荷,Q301=P301tan,式中 用電設(shè)備功率因數(shù)角,計算目的：用于選擇分支線導(dǎo)線及其上的開關(guān)設(shè)備,85,P30.2=KdPe,Q30.2=P30.2tan,計算目的： 用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備,2. 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷,86,3、確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷,K 同時系數(shù),對于車間干線： KP =0.850.95

35、KQ =0.900.97,對于低壓母線： KP =0.900.95 KQ =0.930.97,P303PP302,Q303QQ302,計算目的：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,87,P30、Q30、S30車間變電所中變壓器高壓側(cè)的有功、無功及視在計算負(fù)荷； PT、QT變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar,計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備,在計算負(fù)荷時，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)行計算，因此一般按下列經(jīng)驗公式估算,4. 確定車間變電所變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷,P304P

36、303+PT Q304Q303+QT,PT0.015S303 （kW） QT0.06S303 （kvar,88,5. 確定全車間變電所中高壓母線上的計算負(fù)荷,P305P304 Q305Q304,計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇,89,6. 確定總降壓變電所出線上的計算負(fù)荷,P306= P305 +PWLP305 Q306 = Q305 +QWL Q305 S306S305,PWL 、 QWL 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,計算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備,90,7. 確定總降壓變電所低壓側(cè)母線的計算負(fù)荷,P307P30 Q307Q

37、30,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，則在計算總無功功率Q307時，應(yīng)減去補(bǔ)償設(shè)備的容量Qc7 ，即,Q307Q30- Qc7,計算目的：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,91,8確定全廠總計算負(fù)荷,P308P307+PT Q308Q307+QT,計算目的：全廠總計算負(fù)荷的數(shù)值可作為向供電部門申請全廠用電的依據(jù)，并作為原始資料進(jìn)行高壓供電線路的電氣計算，選擇高壓進(jìn)線導(dǎo)線及進(jìn)線開關(guān)設(shè)備,92,二、 企業(yè)年電能需要量（消耗量） 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)計的重要指標(biāo)之一,可用工廠的年產(chǎn)量和單位

38、產(chǎn)品耗電量進(jìn)行估算。也可據(jù)工廠有功和無功計算負(fù)荷計算,Wp.a=P30Ta Wq.a= Q30Ta,-年平均有功負(fù)荷系數(shù)，取0.70.75； -年平均無功負(fù)荷系數(shù)，取0.760.82； Ta-年實際工作小時數(shù)，一班制取2300h,兩班制取4600h,三班制取6900h,返回目錄,93,-年平均有功負(fù)荷系數(shù)，取0.70.75； -年平均無功負(fù)荷系數(shù)，取0.760.82； Ta-年實際工作小時數(shù)，一班制取2300h,兩班制取4600h,三班制取6900h,返回目錄,二、 企業(yè)年電能需要量（消耗量） 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)計的重要指標(biāo)之一,可用工廠的年產(chǎn)量和單

39、位產(chǎn)品耗電量進(jìn)行估算。也可據(jù)工廠有功和無功計算負(fù)荷計算,Wp.a=P30Ta Wq.a= Q30Ta,94,P30=KdPe,Q30=P30tan,P30=bPe+cPx,Q30=P30tan,P30 =Kp P30,Q30 =Kq Q30,95,2.6 建筑用電負(fù)荷的計算方法,對于住宅，在設(shè)計的各個階段均可采用單位指標(biāo)法,一、計算方法,規(guī)范中規(guī)定,方案設(shè)計設(shè)計階段可采用單位指標(biāo)法,初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段宜采用需要系數(shù)法,96,二、負(fù)荷統(tǒng)計 按使用功能，由使用單位提供。 其他工種提供 按規(guī)范進(jìn)行計算 電氣設(shè)計人員自行搜集,民用建筑主要有照明、動力及空調(diào)負(fù)荷。 例 商業(yè)性高層建筑的用電負(fù)荷大致

40、分布： 空調(diào)設(shè)備4050%， 電氣照明3035%， 動力用電2025,對建筑物所采用的單位指標(biāo)為每m2建筑面積容量(V Am2,三、住宅負(fù)荷的計算,每套住宅用電負(fù)荷，不再按燈具、插座等容量逐一計算，而是按套型類別進(jìn)行確定，根據(jù)我國住宅發(fā)展，每套住宅供電容量標(biāo)準(zhǔn)，一般可在4一12kw范圍選取,高級公寓的每戶建筑面積在l00200m2時用電標(biāo)準(zhǔn)可為10一15kw,返回目錄,107,22.1.3參照“建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心”編著的商品住宅性能評定方法和指標(biāo)體系，根據(jù)住宅的適用性能、安全性能、耐久性能、環(huán)境性能和經(jīng)濟(jì)性能，康居住宅由低至高依次分為:1A(A)、2A(AA)、3A(AAA) ?？稻幼≌?/p>

41、電氣設(shè)計相應(yīng)分為:基本型(1A)、提高型2A)、先進(jìn)型(3A)。 22.1.4住宅電氣設(shè)計包括:供配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備、照明系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)、安全防 范系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、管理與監(jiān)控系統(tǒng)、家庭控制器、線路敷設(shè)、防雷及安全接地等,108,22.住宅電氣設(shè)計應(yīng)滿足住戶以下要求: 1.生活用電. 2.家用電器(空調(diào)、電冰箱、電視機(jī)、音響、錄像機(jī)、電飯煲、微波爐等)手控、自控、遙控、遠(yuǎn)程控制. 3.照明質(zhì)量。 4.火災(zāi)自動報警。 5.安全防范(訪客對講、人侵報警、有害氣體泄漏報警、生理意外緊急求助報警等)。 6.通信設(shè)施(電話、傳真、有線電視、衛(wèi)星電視等)。 7.信息設(shè)施(計算

42、機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口等)、 8.管理(水表、電能表、燃?xì)獗?、熱能表?shù)據(jù)自動抄收及遠(yuǎn)傳等,109,22.住宅電氣設(shè)計應(yīng)滿足住戶以下要求: 9.布線(電源線、電話線、電視線、數(shù)據(jù)線、控制線等)。 10.防雷接地,110,供配電系統(tǒng) 22. 2. 1供配電系統(tǒng)要求安全可靠，負(fù)荷容量按適當(dāng)超前的原則留有富裕量。 22.2.2住宅樓的消防電梯、消防水泵、疏散應(yīng)急照明等消防設(shè)備負(fù)荷等級應(yīng)符合消防電源供電要求。 22 .2.3負(fù)荷用電指標(biāo): 基本型(IA):4kW或50W/m2 提高型(2A):6kW或75W/m2 先進(jìn)型(3A):8kW或1O0W/m2 22.2.4住宅供配電應(yīng)考慮三相平衡。每一單元層)應(yīng)設(shè)電源檢修

43、斷路器(6一12戶)一個。 22.2.5每戶住宅應(yīng)采用單相供電。有相用電的住戶，三相電源只供設(shè)備專用,111,22.1.3參照“建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心”編著的商品住宅性能評定方法和指標(biāo)體系，根據(jù)住宅的適用性能、安個性能、耐久性能、環(huán)境性能和經(jīng)濟(jì)性能，康居住宅由低至高依次分:IA(A)、2A(AA)、3A(AA勸?？稻幼≌姎庠O(shè)一汁相應(yīng)分為:基本型(1A)、提高型2A)、先進(jìn)型(3A)。 22.1.4住宅電氣設(shè)計包括:供配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備、照明系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、管理與監(jiān)控系統(tǒng)、家庭控制器、線路敷設(shè)、防雷及安全接地,表25.4.7 住宅用電負(fù)

44、荷需要系數(shù),112,113,114,注：1 表中通用值系數(shù)為目前采用的住宅需用系數(shù)值，推薦值是為計算方便而提出。 2 住宅的公用照明及公用電力負(fù)荷的需要系數(shù)，一般可按0.8選取,115,普通住宅電源插座的設(shè)置見表25.4.4。 表25.4.4 電源插座的設(shè)置,116,表25.4.5-1 基本型住宅插座設(shè)置,117,表25.4.5-2 提高型住宅插座設(shè)置,118,表25.4.5-3 先進(jìn)型住宅插座設(shè)置,119,注：住戶內(nèi)電熱水器、柜式空調(diào)宜選用三孔15A插座；空調(diào)、排油煙機(jī)選用三孔10A插座；其他選用二、三孔10A插座；洗衣機(jī)插座、空調(diào)及電熱水器插座宜選用帶開關(guān)控制的插座；廚房、衛(wèi)生間應(yīng)選用防濺

45、水型插座,120,121,122,123,2.7 功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償,用戶中絕大多數(shù)用電設(shè)備，如感應(yīng)電動機(jī)、電力變壓器、電焊機(jī)以及交流接觸器等，他們都要從電網(wǎng)吸收大量無功電流來產(chǎn)生交變磁場。除白熾燈、電阻電熱器等設(shè)備負(fù)荷的功率因數(shù)接近于1外，其他如電動機(jī)、變壓器、電抗器等功率因數(shù)均小于1,功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)運行的一個重要指標(biāo),功率因數(shù)cos是反映在有功功率一定的條件下，取用無功功率的多少。取用的無功功率越多，則功率因數(shù)越低,124,一、 功率因數(shù)的計算,功率因數(shù)是隨著負(fù)荷和電源電壓的變動而變動的，因此該值的計算也就有多種方法,1）瞬時功率因數(shù),瞬時功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表

46、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功率表測出的三相功率讀數(shù)（kW）； U電壓表測出的線電壓讀數(shù)（kV）； I電流表測出的相電流讀數(shù)（A,瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況,125,2）平均功率因數(shù),平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計算公式為,式中：Wp-某一段時間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；由有功電度表讀出。 Wq-某一段時間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）；由無功電度表讀出,供電部門根據(jù)月平均功率因數(shù)調(diào)整用戶的電費電價，即實行高獎低罰的獎懲制度,上式用以計算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù),126,對于正在進(jìn)行設(shè)計的工業(yè)企業(yè)則采用下述

47、的計算方法,式中： P30-全企業(yè)的有功功率計算負(fù)荷，kW； Q30-全企業(yè)的無功功率計算負(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0.760.82,127,3）最大負(fù)荷時的功率因數(shù),最大負(fù)荷時的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計算負(fù)荷）時的功率因數(shù)。根據(jù)功率因數(shù)的定義可以分別寫出,式中： P30全企業(yè)的有功功率計算負(fù)荷，kW； Q30全企業(yè)的無功功率計算負(fù)荷，kvar； S30全企業(yè)的視在計算負(fù)荷，kVA,128,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)。目前供電部門實行按功率因數(shù)征收電費，因此功率因

48、數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),二、 功率因數(shù)對供電系統(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)部的啟動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費用,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)荷端的異步電動機(jī)及其它用電設(shè)備的正常運行,4）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用,129,正是由于功率因數(shù)在供配電系統(tǒng)中影響很大，所以要求電力用戶功率因數(shù)達(dá)到一定的值，不能太低，太低就必須進(jìn)行補(bǔ)償,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3485-1998評價企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則中規(guī)定：“在企業(yè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)應(yīng)不低于

49、0.9，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)在負(fù)荷側(cè)合理裝置集中與就地?zé)o功補(bǔ)償設(shè)備,供電部門規(guī)定，凡功率因數(shù)低于規(guī)定值時，將予以罰款，相反，功率因數(shù)高于規(guī)定值時，將得到獎勵，即采用“高懲低罰”的原則,130,三、 功率因數(shù)的改善,一）提高自然功率因數(shù),自然功率因數(shù)是指未裝設(shè)任何補(bǔ)償裝置的實際功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)，就是不添置任何補(bǔ)償設(shè)備，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總功率因數(shù)提高,最理想最經(jīng)濟(jì)改善功率因數(shù)的方法,131,電力變壓器不宜輕載運行,合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運行狀況，限制電焊機(jī)、機(jī)床電動機(jī)等設(shè)備的空載運轉(zhuǎn),使用無電壓運行的電磁開關(guān)（交流接觸器）

50、,正確選用感應(yīng)電動機(jī)的型號和容量，使其接近滿載運行,更換輕負(fù)荷感應(yīng)電動機(jī)或者改變輕負(fù)荷電動機(jī)的接線,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,132,并聯(lián)電容器補(bǔ)償,同步電動機(jī)補(bǔ)償,動態(tài)無功功率補(bǔ)償,人工補(bǔ)償無功功率的方法主要有以下三種,二） 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，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,133,a.當(dāng)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定時，他的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定； b.轉(zhuǎn)矩僅和電壓的一次方成正比，電壓波動時，轉(zhuǎn)矩波動比異步電動機(jī)??； c.便于制造低速電動機(jī)，可直接和生產(chǎn)機(jī)械連

51、接，減少損耗； d.鐵芯損耗小，同步電動機(jī)效率比異步電動機(jī)效率高,同步電動機(jī)補(bǔ)償,在滿足生產(chǎn)工藝的要求下，選用同步電動機(jī)，通過改變勵磁電流來調(diào)節(jié)和改善供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。過去，由于同步電機(jī)的勵磁機(jī)是同軸的直流電機(jī)，其價格高，維修麻煩，所以同步電動機(jī)應(yīng)用不廣。現(xiàn)在隨著半導(dǎo)體變流技術(shù)的發(fā)展，勵磁裝置已比較成熟，因此采用同步電動機(jī)補(bǔ)償是一種比較經(jīng)濟(jì)實用的方法,同步電動機(jī)與異步電動機(jī)相比有不少優(yōu)點,返回,134,動態(tài)無功功率補(bǔ)償,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，有一些容量很大的沖擊性負(fù)荷（如煉鋼電爐、黃磷電爐、軋鋼機(jī)等），他們使電網(wǎng)電壓嚴(yán)重波動，功率因數(shù)惡化。一般并聯(lián)電容器的自動切換裝置響應(yīng)太慢無法滿足要求。因此

52、必須采用大容量、高速的動態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置，如晶閘管開關(guān)快速切換電容器，晶閘管勵磁的快速響應(yīng)式同步補(bǔ)償機(jī)等,目前已投入到工業(yè)運行的靜止動態(tài)無功補(bǔ)償裝置有：可控飽和電抗器式靜補(bǔ)裝置；自飽和電抗器式靜補(bǔ)裝置；晶閘管控制電抗器式靜補(bǔ)裝置；晶閘管開關(guān)電容器式靜補(bǔ)裝置；強(qiáng)迫換流逆變式靜補(bǔ)裝置；高阻抗變壓器式靜補(bǔ)裝置等,返回,135,并聯(lián)電容器人工補(bǔ)償,即采用并聯(lián)電力電容器的方法來補(bǔ)償無功功率，從而提高功率因數(shù),優(yōu) 點,a.有功損耗小，約為0.25%0.5%，而同步調(diào)相機(jī)約為1.5%3,b.無旋轉(zhuǎn)部分，運行維護(hù)方便,c.可按系統(tǒng)需要，增加或減少安裝容量和改變安裝地點,d.個別電容器損壞不影響整個裝置運行,

53、e.短路時，同步調(diào)相機(jī)增加短路電流，增大了用戶開關(guān)的斷流容量，電容器無此缺點,目前用戶、企業(yè)內(nèi)廣泛采用的一種補(bǔ)償裝置,缺點：如只能有級調(diào)節(jié)，而不能隨無功變化進(jìn)行平滑的自動調(diào)節(jié)，當(dāng)通風(fēng)不良及運行溫度過高時易發(fā)生漏油、鼓肚、爆炸等故障,136,四、并聯(lián)電容器補(bǔ)償,一）并聯(lián)電容器的結(jié)線,三相電容器，通常在其內(nèi)部接成三角形，單相電容器的電壓，若與網(wǎng)絡(luò)額定電壓相等時則應(yīng)將電容器接成三角形接線，只有當(dāng)電容器的電壓低于運行電壓時，才接成星形接線,相同的電容器，接成三角形接線，因電容器上所加電壓為線電壓，所補(bǔ)償?shù)臒o功容量則是星形接線的三倍。若是補(bǔ)償容量相同，采用三角形接線比星形接線可節(jié)約電容值三分二，因此在實

54、際工作中，電容器組多接成三角形接線,Why,137,2）電容器采用三角形結(jié)線時，任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補(bǔ)償，而采用星形結(jié)線時，一相電容斷線時，斷線相將失去無功補(bǔ)償,電容器采用三角形結(jié)線優(yōu)點,1）同樣的電容器，按三角形結(jié)線時其補(bǔ)償容量將是星形結(jié)線的3倍,電容器采用三角形結(jié)線缺點,當(dāng)電容器采用三角形結(jié)線時，任一電容器擊穿短路時，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸,對高壓電容器特別危險,當(dāng)電容器采用星形結(jié)線時，在其中的一相電容器發(fā)生擊穿短路時，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，運行相對比較安全,138,圖2-7 三相線路中電容器星形結(jié)線時的電流分布 a) 正常電

55、流的電流分布 b) A相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖,GB500539410kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定：高壓電容器組宜接成中性點不接地星形，容量較小時（450kvar及以下）宜接成三角形。低壓電容器組應(yīng)接成三角形,139,二）并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式,按并聯(lián)電力電容器在用戶供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有三種，即高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和單獨就地補(bǔ)償（個別補(bǔ)償,1 單獨就地補(bǔ)償,單獨就地補(bǔ)償（個別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償）是指將電容器直接安裝在吸取無功功率的用電設(shè)備附近,優(yōu)點：該補(bǔ)償方式能補(bǔ)償安裝部位以前的所有設(shè)備，因此補(bǔ)償范圍最大，效果最好,缺點：投資較大，電容器的利用率較低，管理

56、維護(hù)不太方便,適用于長期穩(wěn)定運行，無功功率需要較大，或距電源較遠(yuǎn)，不便于實現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱龊?140,感應(yīng)電動機(jī)旁就地補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M的結(jié)線,141,2 低壓集中補(bǔ)償,低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所或建筑物變電所的低壓母線上。如圖,該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償車間變電所或建筑物變電所低壓母線前變電器和高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率，對變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補(bǔ)償作用,其補(bǔ)償范圍比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方式能使變壓器的視在功率減小從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì),低壓電容器補(bǔ)償屏一般可安裝在低壓配電室內(nèi)，運行維護(hù)安全方便,如圖2-10為低壓集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M的結(jié)線,

57、兼?zhèn)鋯为毦偷匮a(bǔ)償和高壓集中補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點，廣泛適用于各種不同類型的廠礦企業(yè),142,低壓集中補(bǔ)償電容器組的結(jié)線,電容器采用三角形結(jié)線，其放電裝置為放電電阻或220V、1525W的白熾燈的燈絲電阻。如果用白熾燈放電的話，白熾燈還可起指示電容器組是否正常運行的作用,143,3 高壓集中補(bǔ)償,高壓集中補(bǔ)償是指將高壓電容器組集中裝設(shè)在總降變電所的610kV母線上。如圖,該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所的610kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率產(chǎn)生的影響，而對無功功率在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無法補(bǔ)償，因此補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果較前兩種補(bǔ)償方式差,但由于裝設(shè)集中，運行條件較好，維護(hù)管理方便，投資較少

58、。且總降壓變電站610kV母線停電機(jī)會少，因此電容器利用率高,適用于大中型企業(yè),144,高壓集中補(bǔ)償電容器組的結(jié)線,145,電容器從電網(wǎng)上切除時會有殘余電壓，其值高達(dá)電網(wǎng)電壓的峰值，對人身很危險,GB5005394規(guī)定：電容器組應(yīng)裝設(shè)放電裝置，使電容器兩端的電壓從峰值降到50V所需的時間，高壓電容器不應(yīng)大于5min，低壓電容器不應(yīng)大于1min。對高壓電容器組，常利用電壓互感器（如上圖中的TV）的一次繞組來放電,電容器組的放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開關(guān)，以確?？煽糠烹?，保護(hù)人身安全,146,并聯(lián)電容器在工廠供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置和補(bǔ)償效果,147,在供電設(shè)計中，實際上采用的是這些補(bǔ)償方式的綜合，

59、以求經(jīng)濟(jì)合理得地提高功率因數(shù),補(bǔ)償方式的合理性主要從補(bǔ)償范圍的大小，補(bǔ)償容量的利用率高低以及電容器的運行條件和維護(hù)管理的方便等來衡量,在設(shè)計中一般考慮將電源進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷（計算負(fù)荷）時的功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)揭?guī)定標(biāo)準(zhǔn)（0.9,148,四）并聯(lián)電容器的控制方式,并聯(lián)電容器的控制方式是控制并聯(lián)電容器的投切，有固定控制方式自動控制方式兩種,固定控制方式是并聯(lián)電容器不隨負(fù)荷變化投入或切除,自動控制方式是并聯(lián)電容器的投切隨著負(fù)荷的變化，按某個參量進(jìn)行分組投切控制,按功率因數(shù)進(jìn)行控制 （自動無功補(bǔ)償屏） 圖10-9,按負(fù)荷電流進(jìn)行控制,按受電端的無功功率進(jìn)行控制,在供電設(shè)計中，一般采用按功率因數(shù)進(jìn)行自動控制,五）

60、補(bǔ)償容量和電容器臺數(shù)的確定,tan1、tan2補(bǔ)償前、后平均功率因數(shù)角的正切值,補(bǔ)償前,補(bǔ)償后,在確定了并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄（見附錄表2）就可以選擇并聯(lián)電容器的型號規(guī)格，并確定并聯(lián)電容器的數(shù)量,QcN為單個電容器的額定容量（kvar,150,對于由上式計算所得的數(shù)值，應(yīng)取相近偏大的整數(shù)，如果是單相電容器，還應(yīng)取為3的倍數(shù)，以便三相均衡分配，實際工程中，都選用成套電容器補(bǔ)償柜（屏）。 （自動無功補(bǔ)償屏） 圖10-9,并聯(lián)電容器的型號 并聯(lián)電容器的型號由文字和數(shù)字兩部分組成，型號各部分所表示的意義如下,151,BCMJ3型自愈式并聯(lián)電容器,152,BCMJ自愈式低壓并聯(lián)電容器,自愈式電