負(fù)荷計算方法無功功率補(bǔ)償

1、精品文庫 第二章高壓供電系統(tǒng)設(shè)計 2.1負(fù)荷計算 為了確定供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷的大小，以便正確地選擇供電系統(tǒng)中的 各個元件(包括電力變壓器、導(dǎo)線、電纜等)。對電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計計算成為必要。 通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中組成元件的負(fù)荷值稱為 計算負(fù)荷。計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負(fù)荷確定的是否正確合理，將直 接影響到電器和導(dǎo)線選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過 大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。反之，又將使電器和導(dǎo)線運(yùn)行時增加電能損耗，并產(chǎn) 生過熱引起絕緣過早老化、甚至燒毀現(xiàn)象，以致發(fā)生事故。同樣給國家財產(chǎn)造成損失。 由此可見，正確確

2、定負(fù)荷具有重要意義。 2.1.1確定計算負(fù)荷的方法 我國目前采用的確定計算負(fù)荷的方法有：需要系數(shù)法、二項式法、以概率論為理論 基礎(chǔ)的利用系數(shù)法、和我國設(shè)計部門提出的“ ABC ”等。下面簡單介紹各種方法的特點。 1按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷 fZ、同時運(yùn) 需要系數(shù)Kx=診賢;它與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)K 行系數(shù)Kt、電動機(jī)的平均加權(quán)效率sb以及網(wǎng)路供電效率n 1等系數(shù)有關(guān)，且Kx值恒 小于1。 (1)單臺用電設(shè)備計算負(fù)荷: PjS =譽(yù)；pjs 計算負(fù)荷，Ped 電動機(jī)的額定容量, 歡迎下載12 電動機(jī)額定負(fù)荷時的效率 對于單個設(shè)備如白熾燈、電熱器、電爐等。設(shè)備容量Psb： Pjs=Psb

3、 (2)成組用電設(shè)備的負(fù)荷計算 計算負(fù)荷表達(dá)式: PjS = KxPe； QjS = Pjstg PjS 計算負(fù)荷有功功率QjS無功功率 Kx需要系數(shù) 功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值 (3)多組用電設(shè)備的負(fù)荷計算 mmmm 公式：S Pjs =K工送(Pe .Kx) ; Z Qjs(KxPe tg) 1 11 1 11 K工-同期系數(shù)，對于車間干線，可取Kt0.91，對于低壓母線，由用電 設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時Ky = 0.90.8。 2、二項式法確定計算負(fù)荷: 二項式法是用兩個系數(shù)表征負(fù)荷變化規(guī)律的方法。 （1）對于一組用電設(shè)備: 公式：Pjs=CPx+bPe, C，b -系數(shù)（見 P23表

4、 1 8）。Px-組中 X 臺容量最 大的用電設(shè)備的總額定容量（kW），Pe-該組中所有用電設(shè)備的總額定容量 （kw）計算電流時：I js =CiPx+biPe, Ci，bi不同工作制的不同類用電設(shè)備, 規(guī)定取用大容量設(shè)備的數(shù)量 X不同。金切機(jī)床采用X=5,反復(fù)短時工作制采用 X=3,加熱爐X=2;電焊設(shè)備X=1等。 （2）對于不同類用電設(shè)備組（m組）其二項式表達(dá)式為: m 有功功率：(Pjsb =(CPxmax+送 bPe 1 式中（CPx hax-各用電設(shè)備組算術(shù)中第一項CP的最大值。 m Z Pe -所有用電設(shè)備組算式中第二項總和。 1 m 無功功率：(Qjs)m =(CPx hax 創(chuàng)

5、1 W bPe tg 式中：tg1 -與（CPx max相應(yīng)的功率因數(shù)正切值, 與各組設(shè)備bPe相應(yīng)的功率因數(shù)正切值。 3. “ABC 法 “ABC計算負(fù)荷的特點是：1）運(yùn)用概率論的基本原理找出計算負(fù)荷與設(shè)備容量 之間的關(guān)系。2）利用單元功率的概念和“ ABC列表法，將繁雜的功率運(yùn)算簡化為臺 數(shù)的運(yùn)算，使運(yùn)算簡單準(zhǔn)確，利用“ ABC法計算公式為: Ps = DKl(A + cJa+2B) D-單臺等值功率（KW），一般容量（小于 50KW）的機(jī)床，取D=3KW，對 于電爐等，取D=9KW。 kL A=2： ni.ki， Ki。 i 4D Pei 該組用電設(shè)備中某一單臺設(shè)備額定功率 (KW )。

6、ni 對應(yīng)于該功率設(shè)備的臺數(shù)。 該組用電設(shè)備的利用系數(shù)。（見 P24表1 9）. m B =5： 1+2+3+ +(心-1 血 i 4 無功功率：Qjs=Pjstg護(hù) 4、利用系數(shù)法（同濟(jì)大學(xué)） 公式：Pjs = Kmax.W PP ， QjS = Kmax 壬 Qp， Sj =Jp j2+Qj2“其中, Kmax最大負(fù)荷班內(nèi)的半小時最大平均有功負(fù)荷 P30（等于Pj）與總平均負(fù)荷（送Pp） 之比。其值接近于負(fù)荷系數(shù)的倒數(shù)。Kmax = P30/Z max Pp = Pj /送 Pp Pp，Qp每一用電設(shè)備組在最大負(fù)荷班內(nèi)的平均有功負(fù)荷和平均無功負(fù)荷。 按利用系數(shù)法確定計算負(fù)荷時，不論計算范圍

7、大小，設(shè)備類型多少，都必須先將各 類用電設(shè)備組的平均有功負(fù)荷Pp和平均無功負(fù)荷 Qp分別代數(shù)相加，求得 2 Pp和 Z Qp ,再依次去求利用系數(shù) KlP、nyx （有效臺數(shù)）、Kmax各值。求計算負(fù)荷時，只 需最后乘一次Kmax值即得，不需再乘同期系數(shù)，不必按供電范圍逐級求得P、Qj、 SJ之后，又求得送Pj，Z Qj，Z Sj ，再乘以同期系數(shù)。因用利用系數(shù)求得的 Pj是 各類負(fù)荷最大值的總和，二者在概念上是有區(qū)別的。 縱觀上述四種計算負(fù)荷的方法，各有特點。 1）需要系數(shù)法是當(dāng)前通用的求計算負(fù)荷的方法。公式簡單計算方便。為設(shè)計人員 普遍接受，需要系數(shù)法的數(shù)值來源于大量的測定值和統(tǒng)計， 這個

8、公式對于單臺設(shè)備，用 電設(shè)備組，一個車間甚至一個工廠的計算負(fù)荷均可進(jìn)行計算。這對于初步設(shè)計時估算全 車間或全廠的計算負(fù)荷顯得尤為方便。其缺點是沒有考慮大容量電動機(jī)的運(yùn)行特性（如 起動和過載等）對整個計算負(fù)荷P30, Q30的影響，尤其是當(dāng)總用電設(shè)備臺數(shù)少時，其 影響較大，但當(dāng)設(shè)備臺數(shù)足夠多容量足夠大，其影響是微弱的。 2）二項式法計算負(fù)荷時，考慮了電動機(jī)臺數(shù)和大容量電動機(jī)對計算負(fù)荷的影響， 一般被用來計算車間干線，支干線的負(fù)荷，其缺點是x的取值仍缺乏足夠的理論依據(jù), 沒有考慮x值隨電動機(jī)臺數(shù)的變化而變化，并且由于過分突出x臺大型設(shè)備對電氣負(fù) 荷的影響，其計算結(jié)果要比用需要系數(shù)法算出的結(jié)果大一些

9、。 3）“ ABC ”法也把計算負(fù)荷看作是平均負(fù)荷Ppj與計算負(fù)荷對平均負(fù)荷參差值的 rm 疊加，但它對這個參數(shù)的估計是由設(shè)備容量的總平方根k ni .Pei表征的。該方根隨設(shè) 備臺數(shù)ni和設(shè)備容量Pei而變化。容量值越大，對方根的影響越大。 “ABC ”法適應(yīng)于連續(xù)工作制、短時工作制、反復(fù)短時工作制類設(shè)備。其另一特點 就是它的基本計算系數(shù)是最大負(fù)荷班的平均利用系數(shù)，該系數(shù)的數(shù)值穩(wěn)定，易于通過實 測取得，因而本方法具有實用價值。 通過以上三種方法的綜合分析，從而充分熟悉了各種方法的優(yōu)點，缺點和適用范圍，根 據(jù)本次負(fù)荷的特點和性質(zhì)和鑒于指導(dǎo)老師的意見，本設(shè)計對于車間總的負(fù)荷計算則采用需要 系數(shù)法

10、。 2.1.2各車間負(fù)荷計算: 根據(jù)下列公式: 1）單個設(shè)備的容量計算: 計算負(fù)荷表達(dá)式: PjS = KxPe； QjS = Pjstg PjS 計算負(fù)荷有功功率 QjS 無功功率Kx需要系數(shù) 功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值 2）整個車間的負(fù)荷計算： mm 計算負(fù)荷表達(dá)式：S Pjs =K工送（Pe Kx）； 1 1 1 mm.- S QjS =送(KxPe tgW) Z SjsPjS 2 +広 QjS f 111 K工同期系數(shù)（同時率）。對于車間干線：可取K工= 0.4 1,取0.9; 對于低壓母線：由于用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時= 0.9- 0.8。 Ks=0.9 時： m z 1 各車

11、間變電所的計算負(fù)荷計算結(jié)果如下表: 序 車間或用電 設(shè)備容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) 功率因數(shù)角 計算負(fù)荷 變壓器臺數(shù)及容量 號 沒備組名稱 (KW) Kx cos 正切tg 有功Pjs （千瓦） 無功Qjs（千乏） 視在Sjs（千伏安） （臺數(shù)X千伏安） (1 ）血1變電所 1 薄膜車間 1680 0.6 0.6 1.33 1008.00 1340.64 1677.31 2 原料庫 310 0.25 0.5 1.73 77.50 134.08 154.86 3 生活間 290 0.8 1 1.33 232.00 308.56 386.05 4 成品庫一 305 0.3 0.5 1.73 91.5

12、0 158.30 182.84 5 成品庫二 304 0.3 0.5 1.73 91.20 157.78 182.24 r 6 包裝材料庫 300 0.3 0.5 1.73 90.00 155.70 179.84 7 小計 3189 1590.20 2255.05 2759.34 m Pjs送(Pe Xx) =0.9*1590.20=1431.18(KW) 一 1 m QjS =(KxPe tgW)=0.9*2255.05=2029.545KVAR) 一 1 m =J(ZPjs f +(ZQjs 2 = /(1431.18丫+(2029.545f = 2483.41(KVA) Sjs s 1

13、Ks=0.9 時： m s 1 查手冊選血1變電所變壓器型號SG10-160（r/10K児.4 KV短路阻抗U%=4,D,yn11 序 號 車間或用電 設(shè)備組名稱 設(shè)備容量 （KW） 需要系數(shù) Kx 功率因數(shù) cos 功率因數(shù)角 正切tg 計算負(fù)荷 變壓器臺數(shù)及容量 （臺數(shù)X千伏安） 有功Pjs （千瓦）無功Qjs（千乏）1視在Sjs（千伏安） （2）血2變電所 1 單絲車間 1685 0.6 0.6 1.3 1011.00 1314.30 1658.16 2 水泵房及其附 屬設(shè)備 320 0.65 0.8 0.75 208.00 156.00 1470.30 260.00 3 小計 2005

14、 1219.00 1909.91 m Pjs =Ke 送(Pe Kx) =0.9*1219.00=1097.1(KW) 一 1 m QjS Sjs =(KxPe 1)=0.9*1470.30=1323.27 ( KVAR) 一 1 = y/(Z Pjs 2 + fZQjs 2 二 J(1097.iY +(132327 )2 = 1718.92(KVA) 查手冊選血2變電所變壓器型號SGIO-IZSCT/iO/o/ KV短路阻抗U%=4,D,yn11 序 號 車間或用電 設(shè)備組名稱 設(shè)備容量 （KW） 需要系數(shù) Kx 功率因數(shù) cos 功率因數(shù)角 正切tg 計算負(fù)荷 變壓器臺數(shù)及容量 （臺數(shù)X千

15、伏安） 有功Pjs （千瓦） 1無功Qjs（千乏） 1視在Sjs（千伏安） （3）血3變電所 1 注塑車間 189 0.4 0.6 1.33 75.60 100.55 125.80 1臺 2 管材車間 880 0.35 0.6 1.33 308.00 409.64 512.51 SG10-800kv/10kv/0.4 kv 3 小計 1069 383.60 510.19 638.31 心=0.9時: m Pjs =K工送(Pe Kx) =0.9*608.60=365.16(KW) 一 1 m Qjs =K (KxPe tg9)=0.9*809.44=728.496(KVAR) 一 1 m =

16、Q(Z Pjs 2 +(ZQjs 2 = J(365.24 $ + (459.17 丫 = 574.48(KVA) Sjs s 1 查手冊選血3變電所變壓器型號SG10-80（kv710kv/0.4 KV,短路阻抗U%=4,D,yn11 序 號 車間或用電 設(shè)備組名稱 設(shè)備容 量 （KW） 需要系數(shù) Kx 功率因數(shù) cos 功率因數(shù)角 正切tg 計算負(fù)荷 變壓器臺數(shù)及容量 （臺數(shù)X千伏安） 有功Pjs （千瓦） 無功Qjs（千乏） 視在Sjs（千伏安） （4）血4變電所 1 備料復(fù)制車間 138 0.6 0.5 1.73 82.80 143.24 165.45 1臺 2 生活間 10 0.8

17、1 8.00 0.00 8.00 SG10-500kva 3 浴室 3 0.8 1 2.40 0.00 2.40 4 鍛工車間 30 0.3 0.65 1.17 9.00 10.53 13.85 5 原料、生活間 15 0.8 1 12.00 0.00 12.00 6 倉庫 15 0.8 0.5 1.17 12.00 14.04 18.47 7 機(jī)修模具車間 100 0.25 0.65 1.73 25.00 43.25 49.96 8 熱處理車間 150 0.6 0.7 1.02 90.00 91.80 128.56 9 鉚焊車間 180 0.3 0.5 1.73 54.00 93.42 10

18、7.90 10 小計 641 295.20 396.28 494.15 心=0.9時: mm S Pjs =K邑送(Pe Kx) =0.9*1870.20=1683.18(KW) 11 mm 無 Qjs(KxPe 1)=0.9*1562.83=1406.547 (KVAR) 11 m I Z SjsPjs 2 +(ZQjs 2 =(26568$ +(356.65$ =444.73(KVA) 1 計算負(fù)荷 查手冊選血4變電所變壓器型號SG10-50（kv/10kv/0.4 kv,短路阻抗U%=4,D,yn11 （5）血5變電所 1 鍋爐房 500 0.7 0.75 0.88 350.00 308

19、.00 466.22 2 試驗室 425 0.25 0.5 1.73 106.25 183.81 212.31 3 輔助材料庫 410 0.2 0.5 1.73 82.00 141.86 163.85 4 油泵房 315 0.65 0.8 0.75 204.75 153.56 255.94 5 加油站 310 0.65 0.8 0.75 201.50 151.13 251.88 6 辦公室、招待所、 食堂 315 0.6 0.6 1.33 189.00 251.37 314.50 7 小計 2275 1133.50 1189.73 1643.25 8 全廠合計 9618 6421.50 728

20、7.35 9712.93 功率因數(shù) 視在Sjs（千伏安） 無功Qjs（千乏） cos 0 序 號 變壓器臺數(shù)及容量 （臺數(shù)X千伏安） 設(shè)備容量 （KW） 需要系數(shù) Kx 功率因數(shù)角 正切tg 0 車間或用電 設(shè)備組名稱 有功Pjs （千瓦） 心=0.9時: mm Z Pjs =K壬送(Pe .Kx)2 =0.9*1133.50=1020.15(KW) 1 1 1 mm Z Qjs =Ke送(KxPe tg3)=0.9*1189.73=1070.757 (KVAR) m 送Sjs 1 1 1 1 =吃 Pjs 5 +(ZQjS 2 (1020.15f +(1070.757 f = 1567.22

21、(KVA) 查手冊選血5變電所變壓器型號SG10-31羅/10kv/0.4 KV,短路阻抗U%=4,D,yn11 2.2無功功率補(bǔ)償: 2.2.1無功補(bǔ)償?shù)囊饬x: 電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補(bǔ)償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究的一個重要 組成部分。通過對電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對無功負(fù)荷的最佳補(bǔ)償，不僅可以維持 電壓水平和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，而且可以降低有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損，使電力系 統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 無功優(yōu)化計算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負(fù)荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)控制變量（發(fā) 電機(jī)的無功出力和機(jī)端電壓水平、電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調(diào)節(jié)）使系 統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最

22、小。通過無功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近運(yùn) 行，而且能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性完美的結(jié)合 在一起。無功補(bǔ)償可看作是無功優(yōu)化的一個子部分，即它通過調(diào)節(jié)電容器的安裝位置和 電容器的容量，使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小。 222無功補(bǔ)償?shù)姆N類 對于企業(yè)及大負(fù)荷用電單位，按照無功補(bǔ)償?shù)姆N類又分為高壓集中補(bǔ)償、 低壓集 中補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。在補(bǔ)償容量相等的情況下，低壓就地補(bǔ)償減低的線損最大，因 而經(jīng)濟(jì)效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補(bǔ)償了負(fù)荷的感性部分，使流經(jīng)線路 和變壓器上的無功電流大大減小，顯然此種方法所取得的經(jīng)濟(jì)效益最佳。 2.2.3并聯(lián)電容器裝置

23、設(shè)計的一般要求 1. 高壓并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)的設(shè)計，應(yīng)按全面規(guī)劃、合理布局、分級補(bǔ)償、 就地平衡的原則確定最優(yōu)補(bǔ)償容量和分布方式。 2.變電所里的電容器安裝容量，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)無功規(guī)劃以及國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則和全國供用電規(guī)則的規(guī)定計算后確定。當(dāng)不 具備設(shè)計計算條件時，電容器安裝容量可按變壓器容量的10%30%確定。 3.電容器分組容量，應(yīng)根據(jù)加大單組容量、減少組數(shù)的原則確定。 4.當(dāng)分組電容器按各種容量組合運(yùn)行時，不得發(fā)生諧振，且變壓器各側(cè)母線的 任何一次諧波電壓含量不應(yīng)超過現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量一公用電網(wǎng)諧波的有關(guān)規(guī) 定。 5.高壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)裝設(shè)在變壓器的

24、主要負(fù)荷側(cè)。當(dāng)不具備條件時，可裝 設(shè)在三繞組變壓器的低壓側(cè)。 6.當(dāng)配電所中無高壓負(fù)荷時，不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。低壓并聯(lián)電容 器裝置的安裝地點和裝設(shè)容量，應(yīng)根據(jù)分散補(bǔ)償和降低線損的原則設(shè)置。補(bǔ)償后的功率 因數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)全國供用電規(guī)則的規(guī)定。 2.2.4并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝的一般規(guī)定 1.高壓并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝設(shè)計，應(yīng)利于分期擴(kuò)建、通風(fēng)散熱、運(yùn)行 巡視、便于維護(hù)檢修和更換設(shè)備。 2. 高壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式，應(yīng)根據(jù)安裝地點的環(huán)境條件、設(shè)備性能和 當(dāng)?shù)貙嵺`經(jīng)驗，選擇屋外布置或屋內(nèi)布置。一般地區(qū)宜采用屋外布置；嚴(yán)寒、濕熱、風(fēng) 沙等特殊地區(qū)和污穢、易燃易爆等特殊環(huán)境宜采用屋內(nèi)布置。屋內(nèi)布置的并聯(lián)電容器裝 置，應(yīng)設(shè)置防止凝露引起污閃事故的措施。 3. 低壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式，應(yīng)根據(jù)設(shè)備適用的環(huán)境條件確定采用屋內(nèi) 布置或屋外布置。 4. 屋內(nèi)高壓并聯(lián)電容器裝置和供電線路的開關(guān)柜，不宜同室布置。 5. 低壓電容器柜和低壓配電屏可同室布置，但宜將電容器柜布置在同列屏柜的端 部。 2.3無功補(bǔ)償容量的計算: 初步計算總功率: 5 Z Pjs =788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75( KW) 1 5 Z Qjs =1058.967+981.05+45