負(fù)荷計(jì)算方法無(wú)功功率補(bǔ)償解析

1、第二章高壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1負(fù)荷計(jì)算為了確定供電系統(tǒng)中各個(gè)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(gè)元件(包括電力變壓器、導(dǎo)線、電纜等)。對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算成為必要。通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的用來(lái)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(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)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(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線選得過(guò) 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(shí)增加電能損耗，并產(chǎn) 生過(guò)熱引起絕緣過(guò)早老化、甚至燒毀現(xiàn)象，以致發(fā)生事故。同樣給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成損失。 由此可見(jiàn)，正確確定負(fù)荷具有重要意義

2、。2.1.1確定計(jì)算負(fù)荷的方法我國(guó)目前采用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、以概率論為理論 基礎(chǔ)的利用系數(shù)法、和我國(guó)設(shè)計(jì)部門提出的“ ABC ”等。下面簡(jiǎn)單介紹各種方法的特點(diǎn)。1按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷p k K需要系數(shù)KxfZ -;它與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)Kfz、同時(shí)運(yùn)行系數(shù)Kt、電動(dòng)機(jī)的平均加權(quán)效率 sb以及網(wǎng)路供電效率i等系數(shù)有關(guān)，且Kx值恒 小于1。(1) 單臺(tái)用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷：PjS* ； Pjs 計(jì)算負(fù)荷，Ped 電動(dòng)機(jī)的額定容量，電動(dòng)機(jī)額定負(fù)荷時(shí)的效率對(duì)于單個(gè)設(shè)備如白熾燈、電熱器、電爐等。設(shè)備容量Psb： Pjs=Psb(2) 成組用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算計(jì)算負(fù)荷表

3、達(dá)式：Pjs二KxPe ； Qjs = PjstgPjs -計(jì)算負(fù)荷有功功率Qjs無(wú)功功率 Kx需要系數(shù)tg功率因數(shù)角對(duì)應(yīng)的正切值(3) 多組用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算公式：V Pjs 二（Pe Kx） ； '、Qjs 二 a、（KxPe tg）1 一 1 1 一 1a同期系數(shù)，對(duì)于車間干線，可取 勺=0.»1,對(duì)于低壓母線，由用電 設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí) KT = 0.90.8。2、二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷：二項(xiàng)式法是用兩個(gè)系數(shù)表征負(fù)荷變化規(guī)律的方法。（1）對(duì)于一組用電設(shè)備：公式：Pjs=CPx+bPe, C, b -系數(shù)（見(jiàn) P23 表 1 8）。Px-組中 X 臺(tái)容量最 大

4、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(jì)算電流時(shí)：ljS二GPx b,Fe, 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(jī)床采用X=5,反復(fù)短時(shí)工作制采用 X=3,加熱爐X=2;電焊設(shè)備X=1等。（2）對(duì)于不同類用電設(shè)備組（m組）其二項(xiàng)式表達(dá)式為：m有功功率：Pjs m = CPx max 、bPe1式中CPx max-各用電設(shè)備組算術(shù)中第一項(xiàng) CP的最大值。m、Pe - 所有用電設(shè)備組算式中第二項(xiàng)總和。1m無(wú)功功率：（Qjs）m =（CPx 仁 +瓦 bPe tgm 1式中：tg 1 -與CPx max相應(yīng)的功率因

5、數(shù)正切值，tg :-與各組設(shè)備bPe相應(yīng)的功率因數(shù)正切值。3. “ABC 法“ABC計(jì)算負(fù)荷的特點(diǎn)是：1）運(yùn)用概率論的基本原理找出計(jì)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(jiǎn)化為臺(tái) 數(shù)的運(yùn)算，使運(yùn)算簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，利用“ ABC法計(jì)算公式為：Ps = DKl(A + CJA + 2B)D-單臺(tái)等值功率（KW），一般容量（小于50KW）的機(jī)床，取D=3KW，對(duì)于電爐等，取D=9KW。kL 該組用電設(shè)備的利用系數(shù)。（見(jiàn) P24表1 9）.巳 該組用電設(shè)備中某一單臺(tái)設(shè)備額定功率6（KW）。n 對(duì)應(yīng)于該功率設(shè)備的臺(tái)數(shù)mB = 7 12 3川川'Kj -

6、1 lnii 4無(wú)功功率：Qjs二PjStg4、利用系數(shù)法（同濟(jì)大學(xué)）公式：Pjs = Kmax. PP ， QjS = KmaxQp ，Sj =PjQj“其中Kmax最大負(fù)荷班內(nèi)的半小時(shí)最大平均有功負(fù)荷P30（等于Pj）與總平均負(fù)荷（a Pp）之比。其值接近于負(fù)荷系數(shù)的倒數(shù)。KmaxPp -Pjr PpPp，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(wú)功負(fù)荷。按利用系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，不論計(jì)算范圍大小，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(wú)功負(fù)荷 Qp分別代數(shù)相加，求得 a P，和V Qp，再依次去求利用系數(shù) KLP、nyx （有效臺(tái)數(shù)）、Kmax各

7、值。求計(jì)算負(fù)荷時(shí)，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(jí)求得P、Qj、Sj之后，又求得Pj，、Qj ,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?？v觀上述四種計(jì)算負(fù)荷的方法，各有特點(diǎn)。1）需要系數(shù)法是當(dāng)前通用的求計(jì)算負(fù)荷的方法。公式簡(jiǎn)單計(jì)算方便。為設(shè)計(jì)人員普遍接受，需要系數(shù)法的數(shù)值來(lái)源于大量的測(cè)定值和統(tǒng)計(jì)，這個(gè)公式對(duì)于單臺(tái)設(shè)備，用電設(shè)備組，一個(gè)車間甚至一個(gè)工廠的計(jì)算負(fù)荷均可進(jìn)行計(jì)算。這對(duì)于初步設(shè)計(jì)時(shí)估算全車間或全廠的計(jì)算負(fù)荷顯得尤為方便。其缺點(diǎn)是沒(méi)有考慮大容量電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（如 起動(dòng)和過(guò)載等）對(duì)整個(gè)計(jì)算負(fù)荷 P

8、30, Q30的影響，尤其是當(dāng)總用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少時(shí)，其 影響較大，但當(dāng)設(shè)備臺(tái)數(shù)足夠多容量足夠大，其影響是微弱的。2) 二項(xiàng)式法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，考慮了電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)和大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響，一般被用來(lái)計(jì)算車間干線，支干線的負(fù)荷，其缺點(diǎn)是 x的取值仍缺乏足夠的理論依據(jù)， 沒(méi)有考慮x值隨電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)的變化而變化，并且由于過(guò)分突出x臺(tái)大型設(shè)備對(duì)電氣負(fù)荷的影響，其計(jì)算結(jié)果要比用需要系數(shù)法算出的結(jié)果大一些。3) “ ABC ”法也把計(jì)算負(fù)荷看作是平均負(fù)荷 Pp與計(jì)算負(fù)荷對(duì)平均負(fù)荷參差值的疊加，但它對(duì)這個(gè)參數(shù)的估計(jì)是由設(shè)備容量的總平方根m.、nPei表征的。該方根隨設(shè)1 y備臺(tái)數(shù)ni和設(shè)備容量Pei而變化。容量值

9、越大，對(duì)方根的影響越大?！?ABC”法適應(yīng)于連續(xù)工作制、短時(shí)工作制、反復(fù)短時(shí)工作制類設(shè)備。其另一特點(diǎn) 就是它的基本計(jì)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(guò)實(shí) 測(cè)取得，因而本方法具有實(shí)用價(jià)值。通過(guò)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(diǎn)，缺點(diǎn)和適用范圍，根 據(jù)本次負(fù)荷的特點(diǎn)和性質(zhì)和鑒于指導(dǎo)老師的意見(jiàn)，本設(shè)計(jì)對(duì)于車間總的負(fù)荷計(jì)算則采用需要 系數(shù)法。2.1.2各車間負(fù)荷計(jì)算：根據(jù)下列公式：1)單個(gè)設(shè)備的容量計(jì)算：計(jì)算負(fù)荷表達(dá)式：Pjs = KxPe ； QjS = Pjstg ；：Pjs -計(jì)算負(fù)荷有功功率Qjs無(wú)功功率Kx需要系數(shù)tg功率因數(shù)角對(duì)應(yīng)的正切值2)整個(gè)

10、車間的負(fù)荷計(jì)算：mm計(jì)算負(fù)荷表達(dá)式：二PjS = K u，(Fe Kx)；1 一 1mmm' Qjs 二(KxPe tg J ' Sjs 二.、' Pjs 2 ' Qjs 21 1 1Kt 同期系數(shù)(同時(shí)率)。對(duì)于車間干線：可取Kt =0.9-1，取0.9;對(duì)于低壓母線：由于用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)K£= 0.4 0.8各車間變電所的計(jì)算負(fù)荷計(jì)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(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量號(hào)沒(méi)備組名稱(KW)Kxcos ©正切tg ©有功Pjs （千瓦）無(wú)功Qjs（千乏）視在Sjs（千

11、伏安）（臺(tái)數(shù)x千伏安）（1）血1變電所1薄膜車間16800.60.61.331008.001340.641677.312原料庫(kù)3100.250.51.7377.50134.08154.863生活間2900.811.33232.00308.56386.054成品庫(kù)一3050.30.51.7391.50158.30182.845成品庫(kù)二3040.30.51.7391.20157.78182.246包裝材料庫(kù)3000.30.51.7390.00155.70179.847小計(jì)31891590.202255.052759.34心=0.9時(shí)：mm' Pjs 二(Pe Kx)=0.9*1590.20

12、=1431.18(KW)1 一 1mmx Qjs = K - (KxPe tg ) =0.9*2255.05=2029.545KVAR)i一 1m iSjs；二 Pjs 2' Qjs 2 = . 1431.18 2 2029.545 2 二 2483.41(KVA)1 '查手冊(cè)選血1變電所變壓器型號(hào)SG10-160(T710KVf0.4 KV短路阻抗U%=4,D,yn11序號(hào)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(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量（臺(tái)數(shù)x千伏安）有功Pjs （千瓦）無(wú)功Qjs（千乏）視在Sjs（千伏安）

13、（2）血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(jì)20051219.001470.301909.91心=0.9時(shí):mm、Pjs 二 KL (Pe Kx)=0.9*1219.00=1097.1(KW)11mmQjS =K (KxPe tg ) =0.9*1470.30=1323.27( KVAR)11查手冊(cè)選血2變電所變壓器型號(hào)5610-125（7100.4 1短路阻抗U%=4,D,ynil序號(hào)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

14、69;功率因數(shù)角正切tg ©計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量（臺(tái)數(shù)x千伏安）有功Pjs （千瓦）無(wú)功Qjs（千乏）視在Sjs（千伏安）（3）血3變電所1注塑車間1890.40.61.3375.60100.55125.801臺(tái)2管材車間8800.350.61.33308.00409.64512.51SG10-800kv/10kv/0.4 kv3小計(jì)1069383.60510.19638.31Kb=0.9 時(shí):mmv 壓 二 k= ： (Pe Kx)=0.9*608.60=365.16(KW)i一 1mmx Qjs(KxPe tg ) =0.9*809.44=728.496 (KVAR)1 一

15、1mZ Sjs =(ZPjs 2 +(2；Qjs 2 =J(365.24 $ +(459.17 f =574.48(KVA)1 '查手冊(cè)選血3變電所變壓器型號(hào)SG10-80(T710KV/0.4 KV,短路阻抗U%=4,D,yn11序號(hào)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(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量（臺(tái)數(shù)x千伏安）有功Pjs （千瓦）無(wú)功Qjs（千乏）視在Sjs（千伏安）（4）血4變電所1備料復(fù)制車間1380.60.51.7382.80143.24165.451臺(tái)2生活間100.818.000.008.00SG10-5

16、00kva3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(cāng)庫(kù)150.80.51.1712.0014.0418.477機(jī)修模具車間1000.250.651.7325.0043.2549.968熱處理車間1500.60.71.0290.0091.80128.569鉚焊車間1800.30.51.7354.0093.42107.9010小計(jì)641295.20396.28494.15Kb=0.9 時(shí):mmx Pjs =(Pe Kx)=0.9*1870.20=1683.18(KW)1 一 1m

17、m、QjS 二 K、 (KxPe tg ) =0.9*1562.83=1406.547 (KVAR)11、SjsPjs 2' Qjs 2 二.265.68 2356.65 2 = 444.73(KVA)1 查手冊(cè)選血4變電所變壓器型號(hào)SG10-50(T710kv/0.4 KV,短路阻抗U%=4,D,ynil功率因數(shù)角計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量正切tg ©有功Pjs （千瓦）無(wú)功Qjs（千乏）視在Sjs（千伏安）（臺(tái)數(shù)X千伏安）功率因數(shù)(5)血5變電所1鍋爐房5000.70.750.88350.00308.00466.222試驗(yàn)室4250.250.51.73106.25183.8

18、1212.313輔助材料庫(kù)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(jì)22751133.501189.731643.258全廠合計(jì)96186421.507287.359712.93序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)設(shè)備組名稱號(hào)(KW)Kxcos ©14Ks=0.9 時(shí)：=0.9*1133.50=1020.15(KW)mm、PjS 叫 '

19、 (P. Kx)'11mm' QjS' (KxPe tg )=0.9*1189.73=1070.757 (KVAR)1 一 1mI I、Sjs 二 ' Pjs 2' Qjs 2 =1 1020.15 21070.757 2 -1567.22(KVA)1查手冊(cè)選血5變電所變壓器型號(hào)SG10-31羅/10kv/0.4 KV,短路阻抗UK%=4,D,yn112.2無(wú)功功率補(bǔ)償：2.2.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x：電力系統(tǒng)無(wú)功功率優(yōu)化和無(wú)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(gè)重要組成部分。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功電源的合理配置和對(duì)無(wú)功負(fù)荷的最佳補(bǔ)償，不僅可以維持 電壓水平和

20、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(wú)功網(wǎng)損，使電力系 統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。無(wú)功優(yōu)化計(jì)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(guò)調(diào)節(jié)控制變量（發(fā) 電機(jī)的無(wú)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)到最小。通過(guò)無(wú)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(wú)功補(bǔ)償可看作是無(wú)功優(yōu)化的一個(gè)子部分，即它通過(guò)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。2.2.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆N類對(duì)于企業(yè)及大負(fù)荷用電單位，按照無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆N類又

21、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(wú)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。223并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)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(jì)，應(yīng)按全面規(guī)劃、合理布局、分級(jí)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(wú)功規(guī)劃以及國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則和全國(guó)供用電規(guī)則的規(guī)定計(jì)算后確定。當(dāng)不 具備設(shè)計(jì)計(jì)算條件時(shí)，電容器安裝容量可按變壓器容量的10%30%確

22、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(shí)，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(guò)現(xiàn)行的國(guó)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)在變壓器的主要負(fù)荷側(cè)。當(dāng)不具備條件時(shí)，可裝設(shè)在三繞組變壓器的低壓側(cè)。6當(dāng)配電所中無(wú)高壓負(fù)荷時(shí)，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(diǎn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)全國(guó)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(jì)，應(yīng)利于分期擴(kuò)

23、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(diǎn)的環(huán)境條件、設(shè)備性能和 當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(kāi)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(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算：初步計(jì)算總功率：5' Pjs =788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75( KW)i5' 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