負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償

1、第三章負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償廣東省唯美建筑陶瓷有限公司劉建JI3. 1負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷曲線(loadcurve)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(有功功率和無(wú)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)日負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線年每日最大負(fù)荷曲線年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)4. 1.2計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)假定負(fù)荷，其物理量含義是計(jì)算負(fù)荷所產(chǎn)生的恒定溫升等于實(shí)際變化負(fù)荷所產(chǎn)生的最高溫開(kāi)。通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱(chēng)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)。5. 2用電設(shè)備額定容

2、量的確定6. 2.1用電設(shè)備的一作方式(1)連續(xù)工作方式在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部份溫升不超過(guò)最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。(2)短時(shí)運(yùn)行工作制(3)斷續(xù)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)間與停歇時(shí)間相互交替。取一個(gè)工作時(shí)間內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，稱(chēng)為暫載率，即；t-*100%=-%100%Ttt0暫載率亦稱(chēng)為負(fù)荷持續(xù)率或接電率。根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，重復(fù)短暫負(fù)荷下電氣設(shè)備的額定工作周期為10min。吊車(chē)電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率為15%、25%、40%、60%四種，電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率為50%、65%、75%、100%,其中草藥100%為自動(dòng)焊機(jī)的暫載率。3. 2.2用

3、電設(shè)備額定容量的計(jì)算(1)長(zhǎng)期工作和短時(shí)工作制的設(shè)備容量等于其銘牌一的額定功率，在實(shí)際的計(jì)算中，少量的短時(shí)工作制負(fù)荷可忽略不計(jì)。(2)重復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備容量吊車(chē)機(jī)組用電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到暫載率為£=25%時(shí)的額定功率，若不等于25%,要進(jìn)行換算，公式為：Pe=Pn*J=2Pnx/1.25%NPe為換算到e=25%時(shí)的電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量£N為銘牌暫載率Pn為換算前的電動(dòng)機(jī)銘牌額定功率注意：電的產(chǎn)、起重機(jī)、行車(chē)等都可以用電動(dòng)機(jī)考慮電焊機(jī)及電焊裝置的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到e=100%時(shí)的額定功率。若不等于銘牌暫載率不等于100%,應(yīng)進(jìn)行換算，公式為：Pe：換算到100%時(shí)電焊機(jī)

4、或電焊裝置的設(shè)備容量Pn：換算前的交流電焊機(jī)的額定功率Sn：換算前的交流電焊機(jī)的額定視在功率en：在Sn與Pn相對(duì)應(yīng)的銘牌暫載率cos：在Sn時(shí)的額定功率因數(shù)(3)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Pe=Pn=Snco®(4)照明設(shè)備的設(shè)備容量白熾燈、碘鴇燈設(shè)備容量就等于燈泡上橘注的額定功率；熒光燈還要考慮鎮(zhèn)流器的功率損耗(約為燈管功率的20%),其容量應(yīng)為燈管額定容量的120%;高壓水銀燈亦要考慮鎮(zhèn)器的功率損耗(約為燈泡功率的10%);(5)不對(duì)稱(chēng)單相負(fù)荷的設(shè)備容量應(yīng)力求將單相設(shè)備均勻分配到三相上，減少三相不對(duì)稱(chēng)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?/p>

5、如不超過(guò)三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí),可按三相對(duì)稱(chēng)分配，如超過(guò)15%,則設(shè)備容量Pe應(yīng)按3倍相負(fù)荷的原則進(jìn)行換算。設(shè)備接于相電壓和線電壓時(shí)，設(shè)備容量Pe的換算接于相電壓時(shí)：Pe=3*Pe?mPe：等效三相設(shè)備容量Pe?m：最大負(fù)荷所接的單相設(shè)備容量接于線電壓時(shí)：Pe=.3Pe*lPe：接于同一線電壓的單相設(shè)備容量3. 3負(fù)荷計(jì)算的方法目前常用的方法是需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和利用系數(shù)法。前兩種方法用得比需要系數(shù)法適用于計(jì)算變、配電所的負(fù)荷；二項(xiàng)式法適用于低壓配電支干線和配電箱的計(jì)算(1)需要系數(shù)法需要系數(shù)法考慮了以下的幾個(gè)因素KKnnWLK”:同時(shí)使用系數(shù)Kl:負(fù)荷系數(shù)%l：線路供電效率n：用電設(shè)

6、備的在實(shí)際運(yùn)行功率時(shí)的平均效率實(shí)際上，Kd一般用測(cè)量統(tǒng)主來(lái)確定(2)二項(xiàng)式法PCe=bPecPx3. 3.1需要系數(shù)法(1)單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷有功負(fù)荷PeV考慮到單臺(tái)用電設(shè)備也有滿載運(yùn)行的時(shí)候，其計(jì)算負(fù)荷PCA.L無(wú)功容量QCA工二I"Ca<Ltan計(jì)算的目的：用于選擇分支線一的開(kāi)關(guān)設(shè)備(2)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷有功計(jì)算負(fù)荷一個(gè)車(chē)間內(nèi)有很多的用電設(shè)備，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，要將用電設(shè)備按需要系數(shù)表上的分類(lèi)方法詳細(xì)分成若干組，然后進(jìn)行設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算PCA"Kd'PeKd:用電設(shè)備組上的需要系數(shù)、Pe：用電設(shè)備組上的總?cè)萘恐蜔o(wú)功計(jì)算負(fù)荷Qa*2=FCa*2tan

7、視在計(jì)算負(fù)荷SCA吆CA*2=FCa,2 / cos(3)確定車(chē)間配電干線及其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備當(dāng)車(chē)間配電線上有多個(gè)用電設(shè)備時(shí)，需將該干線上的用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷相加，然后乘以最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，即得該配電干線的計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷，亦采用同樣的方法。©總有功功率計(jì)算負(fù)荷Pca3=K亦PCa2總無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷QCA3-2QCA2總視在功率計(jì)算負(fù)荷Sca3=.P2CA3Q2CA3Kg：最大負(fù)荷時(shí)的同時(shí)利用系數(shù)計(jì)算目的：用于選擇車(chē)間配電干線上的開(kāi)關(guān)設(shè)備，或者用于低壓母線的選擇及車(chē)間變電所電力變壓器容量的選擇如果在變電所的低壓母線上并聯(lián)有無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)撵o電電容器組，具容量為Q

8、C3,當(dāng)計(jì)算QCA3時(shí)，要減去無(wú)功功率容量。即QcA3=KQcA2-Qc3(4)確定車(chē)間變壓器的高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷將車(chē)間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷加上車(chē)間變壓器的功率損耗，即可得其高壓側(cè)負(fù)荷。PCA4=PCA3'PT2QcA4 = QcA3 - ：Qt24PCA4、QCA4、SCA4：變壓器高壓側(cè)的有功、無(wú)功、視在功率的計(jì)算負(fù)荷apT2,aqT2：變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗但是，在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，車(chē)間變壓器尚未選出，無(wú)法根據(jù)變壓器的有功損耗與無(wú)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)到式進(jìn)行估算。對(duì)SL7、S7、S9、S10等低損耗電力變壓器：毋2=0.015SCa3LQT2=0.06

9、sca3估算目的：用于選擇車(chē)間變電所中高壓配電線上及其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備(5)確定全車(chē)間變電所中高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷若車(chē)間變電所的高壓母線上接有多臺(tái)變壓器和高壓用電設(shè)備時(shí)，將車(chē)間各變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及高壓用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷相加，即得車(chē)間變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷。P：A5=PcA4Rm其中，P4M、Q4M為中間高壓用電設(shè)備的有功及無(wú)功功率。(6)確定總降壓變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷確定總降壓變電所6-10KV母線上的高壓出線計(jì)算負(fù)荷PCA6時(shí)，應(yīng)將計(jì)算負(fù)荷PCA5加上供配電線路中的功率損耗。但由于工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)范圍不大，且高壓線路中的電流較小，故在高壓配電線路中中功率損耗較小，在負(fù)荷計(jì)算中可忽略不計(jì)

10、。故有PCA6=PCA5SCA6 - SCA58計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備(7)確定總降壓變電所低壓側(cè)母的計(jì)算負(fù)荷將總降壓變電所6-10KV出線上的計(jì)算負(fù)荷(PCA6,QCA6)分別相加后，乘以各自最大負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)Kw,就可以求得總降壓變電所低壓側(cè)母線上的計(jì)算負(fù)荷。如果根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，決定在總降壓變電所610KV二次母線側(cè)采用電力電容器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，則在計(jì)算總無(wú)功功率&A7時(shí)，應(yīng)減去補(bǔ)償設(shè)備的容重0：7P：A7-K二-P：A6QcA7=QCA6-QC7SCA7=PCA7,QCA7計(jì)算目的：用于計(jì)算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。(8

11、)確定全廠總計(jì)算負(fù)荷將總降壓變電所低壓側(cè)母線上的計(jì)算負(fù)荷(PCA7,QCA7)加上主變壓器的功率損耗(Pti,Qti),即可求得全廠總計(jì)算負(fù)荷PCA8=PCA7'-PT1QCA8=QCA7'',：QT1SCA8=.PCA8QCA8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(mén)申請(qǐng)全廠用電的依據(jù)，并作為資料進(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(kāi)并設(shè)備。止匕外，沿可求得全廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)和需要系數(shù)的計(jì)算值ScA8Kd (ca)=Pca8“ Pe需要系數(shù)法由于簡(jiǎn)單易行，為設(shè)計(jì)人員普遍接受，是目前通用的求取計(jì)算負(fù)荷的方法。但這種方法的缺點(diǎn)是將需要系數(shù)Kd看作

12、與負(fù)荷群中設(shè)備多少及設(shè)備容量懸殊情況都無(wú)關(guān)的固定值，這是不嚴(yán)格的。事實(shí)上，只有設(shè)備數(shù)量足夠多，總?cè)萘孔銐虼?，且無(wú)特大型用電設(shè)備時(shí)，Kd才能趨于穩(wěn)定。比較適合全廠或大型變電所的計(jì)算負(fù)荷。3.3.2二項(xiàng)式法二項(xiàng)式法是考慮一定數(shù)量大容量用電設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響而得出的方法。(1)基本公式Pca=bPe+cPx計(jì)算負(fù)荷Pca由bPe+cPx兩項(xiàng)組成，故稱(chēng)為二項(xiàng)式法。式中，bPe表示用電設(shè)備的平均功率，其中Pe用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?，其?jì)算方法用前面的需要系數(shù)法；cPx為表示用電設(shè)備組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中Px是x臺(tái)最大容量的設(shè)備總?cè)萘?；b,c為二項(xiàng)式系數(shù)。Qca,Sca的與

13、前述需要系數(shù)計(jì)算方法相同。必須注意：按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，如果設(shè)備總臺(tái)數(shù)n少于附錄表中的最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x的2倍(即n<2x)時(shí)，其最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x宜適當(dāng)取小，建議為x=n/2,且按“四舍五入”法修約規(guī)則取整數(shù)。如時(shí)用電設(shè)備組只有12臺(tái)設(shè)備時(shí)，就可認(rèn)為Pca=Pa對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，則Pca=PN/，Pn為電動(dòng)機(jī)的額定容量，”為效率。在設(shè)備臺(tái)數(shù)少時(shí)，cos也適當(dāng)取大(2)多組用電設(shè)備負(fù)荷的確定采用二項(xiàng)式法確定多組用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，亦應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)系數(shù)。但不是計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)，而是在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負(fù)荷cPx,再加上各組的平均負(fù)荷bPe,由

14、此求得其總的有功計(jì)算負(fù)荷，即Pca="(bPe)(cPx)max總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為Qca="bPetan"，(cPx)maxtan:max總的視在計(jì)算負(fù)荷Sca-P2caQ2ca式中：cPx為各組用電設(shè)備中附加負(fù)荷最大的一組附加負(fù)荷，這是考慮到多個(gè)用電設(shè)備組中，各組大容量用電設(shè)備不可能同時(shí)出現(xiàn)的緣故。2bPe為各組的平均負(fù)荷bPe的總和。Tan為各用電設(shè)備組的功率因數(shù)的正切值。tanmax為最大附加負(fù)荷(cPx)max的設(shè)備組的平均功率因數(shù)角的正切值。由于二式項(xiàng)法不僅考慮了用電設(shè)備最大負(fù)荷時(shí)的平均功率，而且考慮了少數(shù)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響，

15、所以該法比較適用于確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別很大的低壓干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷。但是二項(xiàng)式法計(jì)算系數(shù)b,c,x的值，缺乏充分的理論依據(jù)，而且這些系數(shù)，只適用于機(jī)械加工工業(yè)，其它行業(yè)的這方面數(shù)據(jù)缺乏，從使其應(yīng)用受到一定局限。3.4功率損耗與電能損耗3.4.1供電線路的功率損耗在實(shí)際中，常根據(jù)計(jì)算負(fù)荷來(lái)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(wú)功功率損耗Ql可分別按下列計(jì)算2.：PL=312caR*10Ql=3I2caX*10上式如果用線路的計(jì)算功率表示時(shí)PP2ca：L =U2nCOS2 ：3R*10P2caU2nCOS2 1X*10與3.4.2變壓器的功率損耗變壓器的功率損

16、耗包含有功功率損耗Pt和無(wú)功功率損耗Qto有功損耗由兩部分組成：一部分是變壓器在額定電壓時(shí)不變的空載損耗Po,也就是鐵損Pfe,另一部分是隨負(fù)荷變化的繞組損耗，即有載損耗Pi,也就是銅損Pcu.變壓器的短路損耗Pk可以認(rèn)為是額定電流下的銅損Pcu?no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)荷下的有功損耗為R+礪=嶼+阻（生）2Snt式中：Pk為變壓器的有功短路損耗Po為變壓器空載損耗SCA為變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷Snt為變壓器的額定容量變壓器的無(wú)功功率損耗也由兩部份組成：一部份是變壓器空載時(shí)不變的無(wú)功損耗Qo,另一部份是隨著變壓器負(fù)荷而變化在繞組中產(chǎn)生的無(wú)功損耗。所以變壓

17、器在計(jì)算負(fù)荷下的無(wú)功功率損耗為Qt=Qo：QN（fCA）2:Snt餐UKCSCA）2Snt100100Snt式中：Q°=Snt1%是變壓器空載時(shí)的無(wú)功損耗100Qn=SntUK%是變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無(wú)功損耗10010%是變壓器的空載電流的百分值Uk%為變壓器阻抗電壓的百分值3. 5變電所中變壓器的臺(tái)數(shù)與容量的選擇4. 5.1變電所中變壓器的臺(tái)數(shù)與容量的選擇3.5.2企業(yè)總降變電所主變壓器的選擇3.5.3變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行3.6功率因數(shù)與無(wú)功功率補(bǔ)償3. 6.1功率因數(shù)的計(jì)算（1）瞬時(shí)功率因數(shù)Pcos=,3UI3.6.2功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響在供電系統(tǒng)中輸送的有功功率不變的情況下，無(wú)功功率增大，即功率因數(shù)下降，會(huì)出現(xiàn)如下情況：1）增加叫力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和無(wú)功損耗增加。2）系統(tǒng)中的總電流會(huì)增加3）功率因數(shù)過(guò)低會(huì)使線路的電壓損耗增大。4）使電力系統(tǒng)的電氣容量不能充分利用。3. 6.3功率因數(shù)的改善1、提高自然功率因數(shù)1）正確選用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量；2）電力變壓器不宜輕載運(yùn)行，變壓器在負(fù)荷率為60%以上運(yùn)行才經(jīng)濟(jì)，一般在75-80%時(shí)比較合適；3）合理安排和調(diào)整工藝；4）選用無(wú)電壓運(yùn)行的電磁開(kāi)關(guān)。2、人工