發(fā)電廠課程設(shè)計一負(fù)荷計算與無功功率補償ppt課件

1、負(fù)荷計算與無功功率補償負(fù)荷計算與無功功率補償 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、計算負(fù)荷的概念一、計算負(fù)荷的概念 計算負(fù)荷是根據(jù)已知的用電設(shè)備容量按一定統(tǒng)計方法確定計算負(fù)荷是根據(jù)已知的用電設(shè)備容量按一定統(tǒng)計方法確定的，預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷，作為按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)的，預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷，作為按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)各元件的依據(jù)。各元件的依據(jù)。 二、負(fù)荷曲線二、負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的圖形。負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的圖形。042200400148610 12181620 22 24800600P/kWt/h一班制工廠日一班制工廠日有功負(fù)荷曲線有功負(fù)荷曲線 繪制負(fù)

2、荷曲線采用的時間間隔繪制負(fù)荷曲線采用的時間間隔t為為30min。 求確定計算負(fù)求確定計算負(fù)荷的有關(guān)系數(shù)，一荷的有關(guān)系數(shù)，一般是依據(jù)用電設(shè)備般是依據(jù)用電設(shè)備組最大負(fù)荷工作班組最大負(fù)荷工作班的負(fù)荷曲線。的負(fù)荷曲線。 續(xù)上頁續(xù)上頁 從發(fā)熱等效的觀點來看，計算負(fù)荷實際上與年最大負(fù)荷從發(fā)熱等效的觀點來看，計算負(fù)荷實際上與年最大負(fù)荷是基本相當(dāng)?shù)?。所以計算?fù)荷也可以認(rèn)為就是年最大負(fù)荷，是基本相當(dāng)?shù)?。所以計算?fù)荷也可以認(rèn)為就是年最大負(fù)荷，即即Pc=PmPc=PmP30P30。 年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線 P/kW876080006000400020000t/h200400600800Pm 年最大負(fù)荷年最大負(fù)荷PmP

3、m全年中有代表性的最大負(fù)荷班的半小全年中有代表性的最大負(fù)荷班的半小時最大負(fù)荷。時最大負(fù)荷。三、確定計算負(fù)荷的系數(shù)三、確定計算負(fù)荷的系數(shù) 1. 需要系數(shù)需要系數(shù)Kd需要系數(shù)定義為：需要系數(shù)定義為：mdePKP設(shè)備容量設(shè)備容量 Kd Kd值的相關(guān)因素：用電設(shè)備組中設(shè)備的負(fù)荷率；值的相關(guān)因素：用電設(shè)備組中設(shè)備的負(fù)荷率； 設(shè)備的平均效率；設(shè)備的平均效率； 設(shè)備的同時利用系數(shù)；設(shè)備的同時利用系數(shù)； 電源線路的效率。電源線路的效率。 Kd Kd值只能靠測量統(tǒng)計確定。值只能靠測量統(tǒng)計確定。 利用系數(shù)定義為：利用系數(shù)定義為： 2. 利用系數(shù)利用系數(shù)Ku avuePKPKu可查附錄表5Pe0.38kVMMMPm

4、 續(xù)上頁續(xù)上頁3. 附加系數(shù)附加系數(shù)KamaavPKPKa值與設(shè)備容量差別程度、設(shè)備臺數(shù)和利用系數(shù)有關(guān)。 為便于分析比較，從導(dǎo)體發(fā)熱的角度出發(fā)，不同容量的用為便于分析比較，從導(dǎo)體發(fā)熱的角度出發(fā)，不同容量的用電設(shè)備需歸算為同一容量的用電設(shè)備，于是可得到其等效臺數(shù)電設(shè)備需歸算為同一容量的用電設(shè)備，于是可得到其等效臺數(shù)neqneq為：為： 2e.i2e.ieqeqPPnn附加系數(shù)定義為：附加系數(shù)定義為： 根據(jù)利用系數(shù)根據(jù)利用系數(shù)Ku和等效臺數(shù)和等效臺數(shù)neq查附錄表查附錄表6，可得到附加系，可得到附加系數(shù)數(shù)Ka值。值。 2e.ieq2e.iPnP續(xù)上頁續(xù)上頁 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)年最大負(fù)荷利用小時數(shù)

5、Tmax是假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)是假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷荷Pm持續(xù)運行時，在此時間內(nèi)電力負(fù)荷所耗用的電能恰與電持續(xù)運行時，在此時間內(nèi)電力負(fù)荷所耗用的電能恰與電力負(fù)荷全年實際耗用的電能相同。力負(fù)荷全年實際耗用的電能相同。amaxmWTP4. 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)年最大負(fù)荷利用小時數(shù)08760年負(fù)荷曲線PmPt/hTmax第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷 的確定的確定 一、單位容量法一、單位容量法 在進(jìn)行供電工程方案設(shè)計階段，可采用單位容量法確定計在進(jìn)行供電工程方案設(shè)計階段，可采用單位容量法確定計算負(fù)荷。算負(fù)荷。 二、需要系數(shù)法二、需要系數(shù)法 1. 1. 單位產(chǎn)品耗電量法

6、單位產(chǎn)品耗電量法 2. 2. 單位面積負(fù)荷密度法單位面積負(fù)荷密度法（一一組用電設(shè)備的計算負(fù)荷（一一組用電設(shè)備的計算負(fù)荷 按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的基本公式為按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的基本公式為 cctanPQcmdePPK PcccosPSccN3SIU有功計算負(fù)荷有功計算負(fù)荷kW） 無功計算負(fù)荷無功計算負(fù)荷kvar） 視在計算負(fù)荷視在計算負(fù)荷kVA） 計算電流計算電流A A） 例例2-12-1 解此機(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘繛榻獯藱C(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘繛?例例1 1已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓380V380V的三相電動機(jī)

7、的三相電動機(jī)22kW222kW2臺，臺，7.5kW67.5kW6臺，臺，4kW124kW12臺，臺，1.5kW61.5kW6臺。試臺。試用需要系數(shù)法確定其計算負(fù)荷用需要系數(shù)法確定其計算負(fù)荷PcPc、QcQc、ScSc和和IcIc。 查附錄表查附錄表1“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)項得小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)項得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得。因此可得 Pe 22 kW27.5 kW64kW121.5kW6N.iPPc=KdPe0.2146kW=29.2kW cctan=29.2kW 1.73=50.52kvarQPcc29.2kW58.4kVAcos0.5PScc

8、N58.4 kVA88.73A330.38kVSIU=146 kW 在確定低壓干線上或低在確定低壓干線上或低壓母線上的計算負(fù)荷時，可壓母線上的計算負(fù)荷時，可結(jié)合具體情況對其有功和無結(jié)合具體情況對其有功和無功計算負(fù)荷計入一個同時系功計算負(fù)荷計入一個同時系數(shù)數(shù)KK。續(xù)上頁續(xù)上頁cpc.iPKPcqc.iQKQ22cccSPQccN3SIU留意：總的視在計算負(fù)荷和計算電流不能用各組的視在計算負(fù)荷留意：總的視在計算負(fù)荷和計算電流不能用各組的視在計算負(fù)荷 或計算電流之和乘以或計算電流之和乘以KK來計算。來計算。 ( (二二) )多組三相用電設(shè)備的計算負(fù)荷多組三相用電設(shè)備的計算負(fù)荷0.38kVPc , Q

9、cSc , IcPc1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci , Qci 例例2 2 某某380V380V線路上，接有水泵電動機(jī)線路上，接有水泵電動機(jī)15kW15kW以下以下3030臺共臺共205kW205kW，另有通風(fēng)機(jī)，另有通風(fēng)機(jī)2525臺共臺共45kW45kW，電焊機(jī)，電焊機(jī)3 3臺共臺共10.5kW10.5kW=65%=65%）。試確定線路上總的計算負(fù)荷。）。試確定線路上總的計算負(fù)荷。 例例2-22-2 解先求各組用電設(shè)備的計算負(fù)荷解先求各組用電設(shè)備的計算負(fù)荷Q c1 Pc1 tan 164kW0.75=123kvar 1水泵電動機(jī)組查附錄表水泵電動機(jī)組查附錄表1得得Kd=0.70.8(

10、取取0.8），），cos0.8，tan0.75，因此，因此 2. 通風(fēng)機(jī)組查附錄表通風(fēng)機(jī)組查附錄表1得得Kd=0.70.8取取0.8），），cos=0.8, tan=0.75, 因此因此 P c2=0.845kW=36kW Q c2=36kW0.75=27kvarPc1= Kd1Pe10.8205kW=164kW續(xù)上頁續(xù)上頁 3.電焊機(jī)組查附錄表電焊機(jī)組查附錄表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。 P c3=0.358.46kW=2.96kW Pc0.95(164362.96)kW=192.81kW Qc0.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar總計

11、算負(fù)荷取總計算負(fù)荷取KpKp0. 950. 95， Kq Kq0. 97 0. 97 ）為）為 Sc= =246.26kVAIc=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A 22192.81153.203Q c3=2.96kW2.68=7.94kvar65%100% 在在100%下的設(shè)備容量：下的設(shè)備容量： Pe=10.5 =8.46kW。第三節(jié)第三節(jié) 變配電所所址選擇變配電所所址選擇 2(/)kW mm一、選擇的一般原則一、選擇的一般原則 接近負(fù)荷中心，進(jìn)出線方便，接近電源側(cè)，接近負(fù)荷中心，進(jìn)出線方便，接近電源側(cè)，設(shè)備運輸方便等。設(shè)備運輸方便等。 二、負(fù)荷中心的確定二、負(fù)荷中心的確

12、定（- -）利用負(fù)荷圓）利用負(fù)荷圓 在工廠總平面圖上，按適當(dāng)?shù)谋壤诠S總平面圖上，按適當(dāng)?shù)谋壤齂 K作出各車間的負(fù)荷圓。其圓心一般選在車間的中作出各車間的負(fù)荷圓。其圓心一般選在車間的中央，圓半徑為央，圓半徑為 30PrK111222333( ,),(,),(,)P x yP xyP xy( , )P x y（二利用負(fù)荷功率法（二利用負(fù)荷功率法 在工廠總平面圖的下邊和左側(cè)，任作一直角在工廠總平面圖的下邊和左側(cè)，任作一直角坐標(biāo)的坐標(biāo)的x x軸和軸和y y軸，測出各車間負(fù)荷點的坐標(biāo)位置，軸，測出各車間負(fù)荷點的坐標(biāo)位置，例如例如 等，工等，工廠的負(fù)荷中心設(shè)在廠的負(fù)荷中心設(shè)在仿照計算重心的力矩方程，可

13、得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：仿照計算重心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)： 1 12233123112233123()()iiiiiiPxP xPxPxxPPPPPyP yP yPyyPPPP第四節(jié)第四節(jié) 無功功率補償無功功率補償 一、功率因數(shù)定義一、功率因數(shù)定義 1瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù) 監(jiān)測負(fù)荷用。監(jiān)測負(fù)荷用。 cos3PPSUI 2平均功率因數(shù)平均功率因數(shù) 調(diào)整電費用。調(diào)整電費用。 pav22pqcosWWW 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) 確定需要無功補償容量用。確定需要無功補償容量用。 cccosPSSCSCPCQCQC二、無功補償容量的確定二、無功補償容量的確定 QN.C=Qc

14、QN.C=QcQcQc Pc(tan-Pc(tan-tan) tan) QN.C 穩(wěn)態(tài)無功功率補償設(shè)備，主要穩(wěn)態(tài)無功功率補償設(shè)備，主要有同步補償機(jī)和并聯(lián)電容器自愈有同步補償機(jī)和并聯(lián)電容器自愈式）。式）。 三、無功補償裝置的選擇三、無功補償裝置的選擇 低壓并聯(lián)電容器裝置根據(jù)負(fù)荷低壓并聯(lián)電容器裝置根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)自動循環(huán)投切的電容器組數(shù)，變化相應(yīng)自動循環(huán)投切的電容器組數(shù)，在無功補償容量在無功補償容量QN.C確定后可根據(jù)確定后可根據(jù)選定的單組容量選定的單組容量qNC來選擇：來選擇： N.CN.CQnq 動態(tài)無功功率補償設(shè)備動態(tài)無功功率補償設(shè)備SVC用于急劇變動的沖擊負(fù)荷用于急劇變動的沖擊負(fù)荷如煉鋼電

15、弧爐、軋鋼機(jī)等的無功補償。如煉鋼電弧爐、軋鋼機(jī)等的無功補償。 例例3 某用戶某用戶10kV變電所低壓計算負(fù)荷為變電所低壓計算負(fù)荷為800kW580kvar。若。若欲使低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到欲使低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.92，則需在低壓側(cè)進(jìn)行補償?shù)牟⒙?lián)電容，則需在低壓側(cè)進(jìn)行補償?shù)牟⒙?lián)電容器無功自動補償裝置容量是多少？并選擇電容器組數(shù)及每組容量器無功自動補償裝置容量是多少？并選擇電容器組數(shù)及每組容量。例例2-32-3解：（解：（1 1求補償前的視在計算負(fù)荷及功率因數(shù)求補償前的視在計算負(fù)荷及功率因數(shù) （2確定無功補償容量確定無功補償容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)222

16、2ccc800580 kVA988.1kVASPQcc800kWcos0.810988.1kVAPSN Cc(tantan)QP238.4kvar續(xù)上頁續(xù)上頁 （3選擇電容器組數(shù)及每組容量選擇電容器組數(shù)及每組容量初選初選BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，每組容量型自愈式并聯(lián)電容器，每組容量qN.C=20kvar。N CN C238.4kvar11.9220kvarQnq取取12組組2222cccN C()800(580240)869.3kVASPQQ補償后的視在計算負(fù)荷補償后的視在計算負(fù)荷 減少減少118.8kVA。第五節(jié)第五節(jié) 電力變壓器的選擇電力變壓器的選擇一、電力變壓器的型式選

17、擇一、電力變壓器的型式選擇 電力變壓器型式選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、電力變壓器型式選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組型式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)繞組型式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能、免維護(hù)的新產(chǎn)品。先進(jìn)、高效節(jié)能、免維護(hù)的新產(chǎn)品。 油浸式油浸式 如如S9、S9-M、S11型等，一般為自冷式。型等，一般為自冷式。干干 式式 如如SCB10、SG10型等型等 ，可帶風(fēng)機(jī)冷卻。，可帶風(fēng)機(jī)冷卻。絕緣與絕緣與冷卻方式冷卻方式35110/10.5kV總降壓變壓器為Y,d11。 10/0.4kV配電變壓器一般為 Y,yno或D,yn11。

18、 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組別組別 續(xù)上頁續(xù)上頁 D,yn11聯(lián)接的優(yōu)點：有利于單相接地故障的切除； 有利于抑制零序諧波； 單相負(fù)載能力強(qiáng)。bancBACUcUbUaUabUCUBUAUA BY,yno聯(lián)接繞組接線圖及相量圖聯(lián)接繞組接線圖及相量圖 acbnUCUA BUA=UBUabUaUbUcD,yn11聯(lián)接繞組接線圖及相量圖聯(lián)接繞組接線圖及相量圖 二、電力變壓器的臺數(shù)與容量選擇二、電力變壓器的臺數(shù)與容量選擇 （二容量的選擇（二容量的選擇 n容量還應(yīng)滿足大型電動機(jī)及其它沖擊負(fù)荷的起動要求。容量還應(yīng)滿足大型電動機(jī)及其它沖擊負(fù)荷的起動要求。n 一般單臺車間變?nèi)萘坎灰舜笥谝话銌闻_車間變?nèi)萘坎灰舜笥?250kVA。

19、（一臺數(shù)的選擇（一臺數(shù)的選擇 考慮因素：供電可靠性要求考慮因素：供電可靠性要求 負(fù)荷變化與經(jīng)濟(jì)運行負(fù)荷變化與經(jīng)濟(jì)運行 集中負(fù)荷容量大小集中負(fù)荷容量大小 對單臺變壓器對單臺變壓器 滿足條件滿足條件 ： SNTSC （應(yīng)留有（應(yīng)留有1020余量）余量） 對兩臺變壓器一般為等容量，互為備用滿足條件：對兩臺變壓器一般為等容量，互為備用滿足條件： SNT0.7Sc 且且 SNTSc（+ ）n 保證負(fù)荷保證負(fù)荷 的正常運行的正常運行例例5-1 5-1 例例4 某工業(yè)企業(yè)擬建造一座某工業(yè)企業(yè)擬建造一座10/0.38kV變電所，所址設(shè)在廠房變電所，所址設(shè)在廠房建筑內(nèi)。已知總計算負(fù)荷為建筑內(nèi)。已知總計算負(fù)荷為1

20、800kVA，其中一、二級負(fù)荷，其中一、二級負(fù)荷900kVA，COS0.8。試初選其主變壓器的型式、臺數(shù)和容量。試初選其主變壓器的型式、臺數(shù)和容量。 選用選用SCB10型型10/0.4kV電力變壓器。無載調(diào)壓，分接頭電力變壓器。無載調(diào)壓，分接頭5%，聯(lián)接組別聯(lián)接組別Dyn11，帶風(fēng)機(jī)冷卻并配置溫控儀自動控制，帶，帶風(fēng)機(jī)冷卻并配置溫控儀自動控制，帶IP20防防護(hù)外殼。護(hù)外殼。 每臺變壓器容量每臺變壓器容量SNT0.71565kVA1096kVA，且，且SNT783kVA，因此初選每臺變壓器容量為，因此初選每臺變壓器容量為1000kVA。解解 1. 1.選擇變壓器型式選擇變壓器型式因有較多的一、二

21、級負(fù)荷，故初選兩臺主變壓器。因有較多的一、二級負(fù)荷，故初選兩臺主變壓器。 無功補償后的總計算負(fù)荷無功補償后的總計算負(fù)荷 Sc1800kVA0.80.921565kVA，其中，其中Sc（）900kVA0.80.92783kVA。2.2.選擇變壓器臺數(shù)選擇變壓器臺數(shù) 3.3.選擇每臺變壓器的容量選擇每臺變壓器的容量第六節(jié)第六節(jié) 供電系統(tǒng)的總計算負(fù)荷供電系統(tǒng)的總計算負(fù)荷 一、供電系統(tǒng)的功率損耗一、供電系統(tǒng)的功率損耗 （一電力線路的功率損耗（一電力線路的功率損耗 有功損耗有功損耗kW） 無功損耗無功損耗kvar）（二電力變壓器的功率損耗（二電力變壓器的功率損耗 有功損耗有功損耗23WL310cPI R

22、23WL310cQI XX=x0l R=r0l 22ccTFecu.N0kN.TN.TSSPPPPPSS 無功損耗無功損耗22c0ckT0NN.TN.TN.T%100100SISUQQQSSS 簡化公式：簡化公式： PT0.01Sc ；QT0.05Sc 。 例例5 5 某工廠有一個某工廠有一個35/10kV35/10kV總降壓變電所，分別供電給總降壓變電所，分別供電給1 14 4車間變電所及車間變電所及4 4臺冷卻水泵用的高壓電動機(jī)臺冷卻水泵用的高壓電動機(jī)PNPN4 4300kW300kW、KdKd0.80.8、coscos0.80.8），），10kV10kV母線上接有母線上接有2700kva

23、r2700kvar無功補償電容器組。已知無功補償電容器組。已知1 14 4車間變電所車間變電所10kV10kV側(cè)計算負(fù)荷分側(cè)計算負(fù)荷分別為：別為：1 1為為1430 kW1430 kWj1230kvarj1230kvar；2 2為為1350 kW1350 kWj1200kvarj1200kvar；3 3為為1260 kW1260 kWj1030kvarj1030kvar；4 4為為960 kW960 kWj750kvarj750kvar。試計算該。試計算該總降壓變電所總降壓變電所35kV35kV側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)大小取側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)大小取K=0.9K=0.9）。）。 例例2-42-4解：（解：（1求求10kV母線計算負(fù)荷母線計算負(fù)荷 1車間變電所 Pc11430 kW，Qc11230kvar2車間變電所 Pc21350 kW，Qc21200kvar3車間變電所 Pc31260 kW，Qc31030kvar4車間變電所 Pc4960 kW，Qc4750kvar高壓電動機(jī)組高壓電動機(jī)組 Pc5Kd PN =0.84300kW960 kW Qc5Pc5tan=9600.75720 kvar 10kV