負荷計算方法無功功率補償

1、第二章高壓供電系統(tǒng)設(shè)計2.1 負荷計算為了確定供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷的大小，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)。對電力負荷進行統(tǒng)計計算成為必要。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中組成元件的負荷值稱為 計算負荷。計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負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)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過 大，造成投資和有色金屬的浪費。反之，又將使電器和導(dǎo)線運行時增加電能損耗，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，正確確定負荷具有重要意

2、義。2.1.1 確定計算負荷的方法我國目前采用的確定計算負荷的方法有：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)法確定計算負荷需要系數(shù)Kx =員="；它與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負荷系數(shù) Kfz、同時運 pe三i - sb行系數(shù)Kt、電動機的平均加權(quán)效率 qb以及網(wǎng)路供電效率，等系數(shù)有關(guān)，且Kx值包小于1。(1)單臺用電設(shè)備計算負荷：PjS=Pd ； & 計算負荷，Ped 電動機的額定容量，刈電動機額定負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(2)成

3、組用電設(shè)備的負荷計算計算負荷表達式：PjS = KxPe ； QjS = Pjstg中PjS -計算負荷有功功率QjS 無功功率 Kx需要系數(shù)tg中功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值(3)多組用電設(shè)備的負荷計算公式：£ PjS =K工藝（Pe，Kx） ；£ QjS=K=W （KxPe tg矽1-11一 1Kv-同期系數(shù)，對于車間干線，可取K£ = 0.A 1,對于低壓母線，由用電設(shè) 備組計算負荷直接相加來計算時 K£ = 0." 0.8。2、二項式法確定計算負荷：二項式法是用兩個系數(shù)表征負荷變化規(guī)律的方法。（1）對于一組用電設(shè)備：公式：Pjs=CPx+bP

4、e, C, b -系數(shù)（見 P23 表 18） 。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 =CFx+b,Pe, G, b1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）其二項式表達式為：m有功功率：PjS m = CPx maxbPe1式中（CPx Lax-各用電設(shè)備組算術(shù)中第一項CP的最大值。m工Pe - 所有用電設(shè)備組算式中第二項總和。 1m無功功率：QjS = CPx m

5、a* tg ' bPe tg ： 1式中：tg% -與（CPx max相應(yīng)的功率因數(shù)正切值，tg中-與各組設(shè)備bPe相應(yīng)的功率因數(shù)正切值。3. “ABC 法“ABC計算負荷白特點是：1）運用概率論的基本原理找出計算負荷與設(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，將繁雜的功率運算簡化為臺 數(shù)的運算，使運算簡單準確，利用“ ABC法計算公式為：P = DKL A C A 2BjsD-單臺等值功率（KW）, 一般容量（小于50KW）的機床，取D=3KW,對 于電爐等，取D=9KW。kL-該組用電設(shè)備的利J用系數(shù)。（見P24表1 9）.A=H m.ki , Ki =P%。

6、%-該組用電設(shè)備中某一單臺設(shè)備額定功率（KW）。i 4Dn 對應(yīng)于該功率設(shè)備的臺數(shù)。m .11B=£1+2+3+ +（Ki1）Jni; C=1.5 卜1,無功功率：Qjs=Pjstg：4、利用系數(shù)法（同濟大學）公式：Pjs=Kmax芝Pp,Qjs=Kmax 工Qp,Sj= qjT“其中，Kmax-最大負荷班內(nèi)的半小時最大平均有功負荷P30（等于Pj）與總平均負荷（Z Pp ）之比。其值接近于負荷系數(shù)的倒數(shù)。Kmax = P30/Z Pp = Pj/Z PpPp , Qp每一用電設(shè)備組在最大負荷班內(nèi)的平均有功負荷和平均無功負荷。按利用系數(shù)法確定計算負荷時，不論計算范圍大小，設(shè)備類型多少

7、，都必須先將各 類用電設(shè)備組的平均有功負荷Pp和平均無功負荷 Qp分別代數(shù)相加，求得 £ PP和Q 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R、Qj、Sj之后，又求得Z 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荷的方法，各有特點。1）需要系數(shù)法是當前通用的求計算負荷的方法。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，這個公式對于

8、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荷均可進行計算。這對于初步設(shè)計時估算全車間或全廠的計算負荷顯得尤為方便。其缺點是沒有考慮大容量電動機的運行特性（如 起動和過載等）對整個計算負荷 P30, Q30的影響，尤其是當總用電設(shè)備臺數(shù)少時，其 影響較大，但當設(shè)備臺數(shù)足夠多容量足夠大，其影響是微弱的。2)二項式法計算負荷時，考慮了電動機臺數(shù)和大容量電動機對計算負荷的影響，一般被用來計算車間干線，支干線的負荷，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。3) “ABC”

9、法也把計算負荷看作是平均負荷 Ppj與計算負荷對平均負荷參差值的m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?！癆BC”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。具另一特點 就是它的基本計算系數(shù)是最大負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)計對于車間總的負荷計算則采用需要 系數(shù)法。2.1.2各車間負荷計算：根據(jù)下列公式

10、：1)單個設(shè)備的容量計算：計算負荷表達式：PjS = KxPe ； QjS = Pjstg中PjS -計算負荷有功功率QjS 無功功率 Kx需要系數(shù)tg中功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值2)整個車間的負荷計算：mm計算負荷表達式：£ PjS =K工芝(Pe Kx)；1一 1mmm'、QjS = K 三、(KxR tg )'、Sjs =" 4 2% Qjs 2111Kv 同期系數(shù)(同時率)。對于車間干線：可取 Ke = 0.” 1 ,取0.9;對于低壓母線：由于用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時Ke=0.” 0.8。各車間變電所的計算負荷計算結(jié)果如下表:車間或用電設(shè)備容

11、量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負荷變壓器臺數(shù)及容量號設(shè)備組名稱(KW)Kxcos（I）正切tg小有功Pjs （千瓦）無功Qjs（千乏）視在Sjs（千伏安）（臺數(shù)x千伏安）（1）用1變電所1毒膜車間16800.60.61.331008.001340.641677.312原料庫3100.250.51.7377.50232.00134.08308.56154.863生活間2900.811.33386.054成品庫一3050.30.51.7391.50158.30182.845成品庫二3040.30.51.7391.20157.78182.246包裝材料庫3000.30.51.7390.00155.

12、70179.847小計31891590.202255.052759.34忌=0.9時：mm'、Pjs = K ” (Pe Kx) =0.9*1590.20=1431.18(KW)1一 1mmQ Qjs =K"Z (KxPe tg邛)=0.9*2255.05=2029.545KVAR)i- im、Sjs =Pjs 2 v Qjs 2 = 1431.18 2 2029.545 2 = 2483.41(KVA)1查手冊選N! 1變電所變壓器型號SG10-160(H10k%.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（I

13、）功率因數(shù)角正切tg小計算負荷變壓器臺數(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）（2）用2變電所1單絲車間16850.60.61.31011.001314.301658.162水泵房及其附屬設(shè)備3200.650.80.75208.00156.00260.003小計20051219.001470.301909.91忌=0.9時：mm' PjS =K三、(Pe Kx)=0.9*1219.00=1097.1(KW)1一 1mmQ QjS =Ki，£ (KxPe tg5)=0.9*1470.30=1323.27 (KVAR)1一 1工 Sjs

14、 =、：C：Pjs 2 +(ZQjs 2 =&1097.1f +(1323.27)2 = 1718.92(KVA)查手冊選N! 2變電所變壓器型號SG10-125CK%0 K/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（I）功率因數(shù)角正切tg小計算負荷變壓器臺數(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）（3）用3變電所1注塑車間1890.40.61.3375.60100.55125.801臺2管材車間8800.350.61.33308.00409.64512.51SG10-800

15、K710 KV/0.4 KV3小計1069383.60510.19638.31忌=0.9時:mmPjs =K v (Pe Kx) =0.9*608.60=365.16(KW)1一 1mmQ QjS =KZ z (KxPe tg邛)=0.9*809.44=728.496 (KVAR)1一 1mS Sjs =J(ZPjs 2 +(ZQjs 2 =$365.242 +(459.17f =574.48(KVA)1查手冊選N! 3變電所變壓器型號5610-80(/10及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（I）功率因數(shù)角正切tg小

16、計算負荷變壓器臺數(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）用4變電所1備料復(fù)制車間1380.60.51.7382.80143.24165.451臺2生活間100.818.000.008.00SG10-500KVA3浴室30.812.400.002.404鍛工車間300.30.651.179.0010.5313.855原料、生活間150.8112.000.0012.006倉庫150.80.51.1712.0014.0418.477機修模具車間1000.250.651.7325.0043.2549.968熱處理車間1500.60.71.0290.00

17、91.80128.569聊焊車間1800.30.51.7354.0093.42107.9010小計641295.20396.28494.15忌=0.9時:mmx Pjs =K 三、(Pe Kx) =0.9*1870.20=1683.18(KW)11mmQ QjS =K工工(KxPe tg平)=0.9*1562.83=1406.547 (KVAR)11m'、Sjs =Pjs 2" Qjs 2 = 265.68 2356.65 2 = 444.73(KVA)11計算負荷查手冊選N! 4變電所變壓器型號SGIO-SOCTZ10KV/0.4 KV,短路阻抗U%=4,D,yn11(5)

18、用5變電所1鍋爐房5000.70.750.88350.00308.00466.222試驗室4250.250.51.73106.25183.81212.313輔助材料庫4100.20.51.7382.00141.86163.854油泵房3150.650.80.75204.75153.56255.945加油站3100.650.80.75201.50151.13251.886辦公室、招待所、食堂3150.60.61.33189.00251.37314.507小計22751133.501189.731643.258全廠合計96186421.507287.359712.93序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功

19、率因數(shù)功率因數(shù)角變壓器臺數(shù)及容量設(shè)備組名稱（臺數(shù)X千伏安）號有功Pjs （千瓦） 無功Qjs（千乏）視在Sjs（千伏安）正切tg小(KW)Kxcos（I）忌=0.9時：mm、PjS =K " (Pe Kx)”=0.9*1133.50=1020.15(KW)1一 1mm£ QjS =K£,2 (KxPe tg邛)=0.9*1189.73=1070.757 (KVAR)1一 1m '、Sjs "/C"Pjs 2 " Qjs 2 = , 1020.15 2 1070.757 2 =1567.22（KVA）11查手冊選N! 5變電所變

20、壓器型號SG10-31EV）10KV/0.4 KV,短路阻抗U%=4,D,yn112.2無功功率補償：2.2.1 無功補償?shù)囊饬x：電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行研究的一個重要 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荷的最佳補償，不僅可以維持 電壓水平和提高電力系統(tǒng)運行的穩(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)濟運行。無功優(yōu)化計算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)控制變量（發(fā)電機的無功出力和機端電壓水平、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)損達到最小。通過無功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近

21、運行，而且能取得可觀的經(jīng)濟效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性完美的結(jié)合在一起。無功補償可看作是無功優(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)損達到最小。2.2.2 無功補償?shù)姆N類對于企業(yè)及大負荷用電單位， 按照無功補償?shù)姆N類又分為高壓集中補償、 低壓集中補償和低壓就地補償。在補償容量相等的情況下，低壓就地補償減低的線損最大，因而經(jīng)濟效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補償了負荷的感性部分，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)濟效益最佳。2.2.3 并聯(lián)電容器裝置設(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，

22、應(yīng)按全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡的原則確定最優(yōu)補償容量和分布方式。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)行標準電力系統(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當分組電容器按各種容量組合運行時，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)行的國家標準電能質(zhì)量公用電網(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)在變壓器的主要負荷側(cè)。當不具備條件時，可裝設(shè)在三繞組變壓器的低壓側(cè)。6當配電所中無高壓負荷時

23、，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)分散補償和降低線損的原則設(shè)置。補償后的功率因數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準全國供用電規(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)利于分期擴建、通風散熱、運行巡視、便于維護檢修和更換設(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?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；嚴寒、濕熱、風 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無功補償容量的計算：初步計算總功率：5、Pjs =788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75(KW) i5Q Qjs =1058.967+981.05+459.17+356.65+215.53=3071.07 (KVAR) i因在工業(yè)企業(yè)消耗的無功功率中，電動機占70%,變壓器占20%,線路占10%。匯Qjs=