電力工程基礎(chǔ) 第2章

1、南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ)2022-3-62南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2022-3-63南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。 2022-3-64南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2022-3-65南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制）連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制） 2短時(shí)運(yùn)行工作制（短時(shí)工作制）短時(shí)運(yùn)行工作制（短時(shí)工作制） 3斷續(xù)周期工作制（反復(fù)短時(shí)工作制）斷續(xù)周期工作制（反復(fù)短時(shí)工作制） 暫載率（負(fù)荷持續(xù)率）：暫載率（負(fù)荷持續(xù)率）： %

2、100%1000tttTt吊車：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有吊車：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%和和60%四種四種 電焊機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有電焊機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%和和100%四種四種是指工作時(shí)間較長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備，這類設(shè)備的溫升趨近于穩(wěn)定是指工作時(shí)間較長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備，這類設(shè)備的溫升趨近于穩(wěn)定溫升。溫升。指工作時(shí)間很短而停歇時(shí)間很長(zhǎng)的用電設(shè)備，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備指工作時(shí)間很短而停歇時(shí)間很長(zhǎng)的用電設(shè)備，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備來(lái)不及發(fā)熱到穩(wěn)定溫升就開(kāi)始冷卻，而其發(fā)熱足以在停歇時(shí)間內(nèi)冷卻到來(lái)不及發(fā)熱到穩(wěn)定溫升就開(kāi)始冷卻，而其發(fā)熱足以在停歇時(shí)間內(nèi)冷卻到周圍介質(zhì)的溫度。周圍介質(zhì)的溫度

3、。指周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行的用電設(shè)備，這類設(shè)備指周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行的用電設(shè)備，這類設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)達(dá)不到穩(wěn)定溫升，而且在停歇時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度也恢復(fù)不到在工作時(shí)間內(nèi)達(dá)不到穩(wěn)定溫升，而且在停歇時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度也恢復(fù)不到周圍介質(zhì)溫度周圍介質(zhì)溫度。 指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百分指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即比值，即2022-3-66南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1負(fù)荷曲線的分類負(fù)荷曲線的分類按性質(zhì)分：按性質(zhì)分：有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線 按負(fù)荷持續(xù)時(shí)間分：日負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線按負(fù)荷持續(xù)時(shí)間分：日負(fù)荷曲線

4、、月負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線2負(fù)荷曲線的繪制負(fù)荷曲線的繪制 日負(fù)荷曲線：日負(fù)荷曲線：逐點(diǎn)描繪法逐點(diǎn)描繪法、梯形曲線法梯形曲線法年負(fù)荷曲線：年負(fù)荷曲線： 運(yùn)行年負(fù)荷曲線、運(yùn)行年負(fù)荷曲線、年負(fù)荷持續(xù)曲線年負(fù)荷持續(xù)曲線 2022-3-67南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷年最大負(fù)荷Pmax ： 指全年中消耗電能最多的半小時(shí)的平均功指全年中消耗電能最多的半小時(shí)的平均功率，即率，即 30maxPP年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax在此時(shí)間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)在此時(shí)間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)荷荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好

5、持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能，即等于全年實(shí)際消耗的電能，即 max87600maxmaxPpdtPWTa年負(fù)荷曲線越平坦，年負(fù)荷曲線越平坦，Tmax越大；越大；反之，年負(fù)荷曲線越陡，反之，年負(fù)荷曲線越陡，Tmax越小。越小。2022-3-68南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù)平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù)電力負(fù)荷在一定時(shí)間電力負(fù)荷在一定時(shí)間t t內(nèi)平均消耗的功率，即內(nèi)平均消耗的功率，即 平均負(fù)荷平均負(fù)荷Pav：tWPtav 平均負(fù)荷與平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，即最大負(fù)荷的比值，即負(fù)荷負(fù)荷 系數(shù)系數(shù) KL ：maxPPKavL8760aavWPKL越大，負(fù)荷曲

6、線越平坦，負(fù)荷波動(dòng)越小。越大，負(fù)荷曲線越平坦，負(fù)荷波動(dòng)越小。2022-3-69南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院30maxPPPc1需要系數(shù)需要系數(shù)Kd：NNdPPPPK30max2利用系數(shù)利用系數(shù)Ku:NavuPPK3二項(xiàng)式系數(shù)二項(xiàng)式系數(shù)b、c。2022-3-610南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 求計(jì)算負(fù)荷的方法有：求計(jì)算負(fù)荷的方法有： 需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法、利需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電量法等。用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電量法等。 1設(shè)備容量設(shè)備容量Pe的確定的確定對(duì)長(zhǎng)期工作制的用電設(shè)備：對(duì)長(zhǎng)期工作制的用電設(shè)備：NePP 對(duì)反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)

7、備：對(duì)反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備：其設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一其設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率。暫載率下的額定功率。 2022-3-611南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院折算方法：按同一周期等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算。折算方法：按同一周期等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算。tIQRRtIQ12一定時(shí)，、，當(dāng)1PtIP，故，同一周期的而NNePP因此，因此， NNNNePPP2252022-3-612南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院NNNNNNNeSPPPcos100照明設(shè)備的設(shè)備容量：照明設(shè)備的設(shè)備容量：2022-3-613南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院?jiǎn)蜗嘭?fù)荷的設(shè)備容量

8、：?jiǎn)蜗嘭?fù)荷的設(shè)備容量： 當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相用電設(shè)備總?cè)萘康漠?dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，其設(shè)備容量可直接按三相平衡負(fù)荷考慮；當(dāng)超過(guò)時(shí)，其設(shè)備容量可直接按三相平衡負(fù)荷考慮；當(dāng)超過(guò)15%時(shí)，應(yīng)將其換算為等效的三相設(shè)備容量，再同三相用電設(shè)備一時(shí)，應(yīng)將其換算為等效的三相設(shè)備容量，再同三相用電設(shè)備一起進(jìn)行三相負(fù)荷計(jì)算。換算方法如下：起進(jìn)行三相負(fù)荷計(jì)算。換算方法如下：meePP.3.3eePP ePmeP.式中，為等效三相設(shè)備容量式中，為等效三相設(shè)備容量（kW）；為最大負(fù)荷相所為最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量（接的單相設(shè)備容量（kW）。）。式中，為式中，為接于同一線

9、電壓的單相設(shè)備容量接于同一線電壓的單相設(shè)備容量 （kW）。）。. eP2022-3-614南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 應(yīng)先將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于應(yīng)先將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，換算公式如下：相電壓的設(shè)備容量，換算公式如下： A相相:CAACAABAABAPpPpPCAACAABAABAPqPqQB相相:ABBABBCBBCBPpPpPABBABBCBBCBPqPqQC相相:BCCBCCACCACPpPpPBCCBCCACCACPqPqQ 然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，則最大負(fù)荷相的然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，則最大負(fù)荷相的3倍即為總倍即為

10、總的等效三相設(shè)備容量。的等效三相設(shè)備容量。2022-3-615南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2單臺(tái)用電設(shè)備單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)工作的單臺(tái)用電設(shè)備：對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)工作的單臺(tái)用電設(shè)備： ePP30對(duì)需要計(jì)及效率的單臺(tái)用電設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）：對(duì)需要計(jì)及效率的單臺(tái)用電設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）： ePP303用電設(shè)備組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷NedUSIQPSPQPKP3tan303023023030303030式中，式中，P30 、 Q30、 S30的單位分別為的單位分別為kW、kvar、kVA；Kd為需為需要系數(shù)，查書(shū)中表要系數(shù)，查書(shū)中表2-3。2022-3-616南京理

11、工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮以下幾種因素：確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮以下幾種因素：KLKeWLedeWLeLPKPKKP30WLeLdKKK因此，用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷為因此，用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷為:2022-3-617南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2多個(gè)用電設(shè)備組多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷NiiUSIQPSQKQPKP3303023023030.3030.3030K式中，式中， 為同時(shí)系數(shù)為同時(shí)系數(shù) ，查書(shū)中表，查書(shū)中表2-5 。 當(dāng)車間配電干線上有多組用電設(shè)備時(shí)，各組用電設(shè)備的最當(dāng)車間配電干線上有多組用電設(shè)備時(shí)，各組用

12、電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)，此時(shí)應(yīng)計(jì)入一個(gè)大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)，此時(shí)應(yīng)計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)同時(shí)系數(shù)。2022-3-618南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電力負(fù)荷計(jì)算表例例2-1（見(jiàn)教材第（見(jiàn)教材第35頁(yè)）頁(yè)）9 . 0K2022-3-619南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1對(duì)同一工作制的單組用電設(shè)備對(duì)同一工作制的單組用電設(shè)備NexUSIQPSPQPbPcP3tan303023023030303030式中，式中，b、c為二項(xiàng)式系數(shù)，查書(shū)中表為二項(xiàng)式系數(shù)，查書(shū)中表2-7； 為由為由x臺(tái)容量臺(tái)容量最大用電設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的最大用電設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷附加負(fù)荷（kW）；）；

13、為為該用電設(shè)備組的該用電設(shè)備組的平均負(fù)荷平均負(fù)荷（kW）。）。 xPcePb2022-3-620南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2對(duì)不同工作制的多組用電設(shè)備對(duì)不同工作制的多組用電設(shè)備 NexxexUSIQPSPbPcQPbPcP3tan)(tan)()(303023023030max30max30）（式中，式中， 為各用電設(shè)備組附加負(fù)荷為各用電設(shè)備組附加負(fù)荷 中的最大中的最大值；值； 為各用電設(shè)備組平均負(fù)荷的總和；為各用電設(shè)備組平均負(fù)荷的總和； 為與為與 對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)角的正切值；對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)角的正切值； 為各用電設(shè)備組為各用電設(shè)備組對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)的正切值。對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)的正切值

14、。max）（xPcxPc）（ ePbxtanmax）（xPctan2022-3-621南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院例例2-2（見(jiàn)教材第（見(jiàn)教材第37頁(yè)）頁(yè)）電力負(fù)荷計(jì)算表與例與例2-1（S30=29.67kVA ，I30=45.1A）比較可知，比較可知，按二項(xiàng)按二項(xiàng)式計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果要大。式計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果要大。ePxP2022-3-622南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院?jiǎn)闻_(tái)用電設(shè)備的尖峰電流就是其起動(dòng)電流，即單臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流就是其起動(dòng)電流，即NststpkIKII式中，式中，st為起動(dòng)電流倍數(shù)，對(duì)籠型電動(dòng)機(jī)取為起動(dòng)電流倍數(shù)

15、，對(duì)籠型電動(dòng)機(jī)取57，繞線式電動(dòng)，繞線式電動(dòng)機(jī)取機(jī)取23，直流電動(dòng)機(jī)取，直流電動(dòng)機(jī)取1.52，電焊變壓器取，電焊變壓器取3或稍大?；蛏源蟆ax.11.stniiNpkIIKImax30)NstpkIIII（或或 式中，和式中，和分別為用電設(shè)備中分別為用電設(shè)備中起動(dòng)電流與額定電流起動(dòng)電流與額定電流之差最大之差最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流及其起動(dòng)電流與額定電流之差；的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流及其起動(dòng)電流與額定電流之差； max.stImax)NstII （2022-3-623南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院為將起動(dòng)電流與額定電流之差最大的那臺(tái)設(shè)備除外的其為將起動(dòng)電流與額定電流之差最大的那臺(tái)設(shè)備

16、除外的其它它n-1臺(tái)臺(tái)設(shè)備的額定電流之和；為設(shè)備的額定電流之和；為n-1臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，一般為一般為0.71，I30為全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流。為全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流。 11.niiNIK如果有一組用電設(shè)備需同時(shí)參與自起動(dòng)，則其尖峰電流等如果有一組用電設(shè)備需同時(shí)參與自起動(dòng)，則其尖峰電流等于所有用電設(shè)備的起動(dòng)電流之和，即于所有用電設(shè)備的起動(dòng)電流之和，即niiNistpkIKI1.)(istK.iNI.式中，式中，n為參與自起動(dòng)的用電設(shè)備臺(tái)數(shù)；為參與自起動(dòng)的用電設(shè)備臺(tái)數(shù)； 和和為分別對(duì)為分別對(duì)應(yīng)于第應(yīng)于第i臺(tái)用電設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)和額定電流。臺(tái)用電設(shè)備的起動(dòng)

17、電流倍數(shù)和額定電流。2022-3-624南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1線路的功率損耗線路的功率損耗32303230103103XIQRIPWLWL變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗鐵心中的有功功率損耗，即鐵損鐵心中的有功功率損耗，即鐵損 :當(dāng)外加電壓和頻率不當(dāng)外加電壓和頻率不變時(shí)，變時(shí)， FePFeP變壓器的空載損耗變壓器的空載損耗 可認(rèn)為就是鐵耗，即可認(rèn)為就是鐵耗，即 0P0PPFe2022-3-625南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 變壓器的短路損耗變壓器的短路損耗 可認(rèn)為就是額定負(fù)載下的銅耗，則可認(rèn)為就是額定負(fù)載下的銅耗，則任意負(fù)載下的銅耗為：任意負(fù)載下的銅耗為

18、： kPkCuPP2kCuFeTPPPPP20所以所以式中，式中， 為變壓器的為變壓器的負(fù)荷率負(fù)荷率；S30為變壓器的計(jì)算負(fù)為變壓器的計(jì)算負(fù)荷（荷（kVA）；）； SN為變壓器的額定容量（為變壓器的額定容量（kVA）。）。NSS30CuP消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗，即銅耗消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗，即銅耗:2022-3-626南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院用來(lái)產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的無(wú)功功率損耗用來(lái)產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的無(wú)功功率損耗 ：只：只與電網(wǎng)的電壓有關(guān)，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，可用與電網(wǎng)的電壓有關(guān)，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，可用 來(lái)表征。來(lái)表征。 0Q%0I10

19、010033100%0000NNNNNSQIUIUIIINSIQ100%0所以所以 LTQ%kU消耗在一、二次線圈電抗上的無(wú)功功率損耗消耗在一、二次線圈電抗上的無(wú)功功率損耗 ：可用可用 來(lái)表征。來(lái)表征。2022-3-627南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院100100331003100%2NNTNNTNNTNNkkSQIUXIUXIUUU所以所以 額定負(fù)載下的損耗額定負(fù)載下的損耗NkNTSUQ100%任意負(fù)載下的損耗為：任意負(fù)載下的損耗為： NkNTLTSUQQ100%22%)%(100100%100%20200kNNkNLTTUISSUSIQQQ在負(fù)荷估算中，可按下列近似公式進(jìn)行計(jì)

20、算：在負(fù)荷估算中，可按下列近似公式進(jìn)行計(jì)算：303006. 0015. 0SQSPTT2022-3-628南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1線路的電能損耗線路的電能損耗 ：WLaPRIW2303式中，式中， 為為年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)，它，它的含義：年最大負(fù)荷損耗小時(shí)的含義：年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)實(shí)際上是一個(gè)假想時(shí)間，在數(shù)實(shí)際上是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，線路持續(xù)通過(guò)計(jì)算此時(shí)間內(nèi)，線路持續(xù)通過(guò)計(jì)算電流（電流（I30）所產(chǎn)生的電能損耗）所產(chǎn)生的電能損耗與實(shí)際負(fù)荷電流在全年內(nèi)所產(chǎn)與實(shí)際負(fù)荷電流在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗恰好相等。生的電能損耗恰好相等。2022-3-629南

21、京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2變壓器的電能損耗變壓器的電能損耗 由變壓器鐵損引起的電能損耗：由變壓器鐵損引起的電能損耗： 由變壓器銅損引起的電能損耗：由變壓器銅損引起的電能損耗： 22kCuaPPW8760876001PPWFea因此，變壓器全年的電能損耗為因此，變壓器全年的電能損耗為20218760kaaaPPWWW2022-3-630南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2022-3-631南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院QC 6C 2Q至 其 它 車 間車 間 動(dòng) 力 柜備設(shè)電用壓3 8 0 /2 2 0 V6 1 0 k V7655543322111低

22、壓 電 容 器高 壓 電 容 器低至 高 壓 用 電 設(shè) 備車 間 變 電 所總 降 壓 變 電 所3 5 1 1 0 k V電 源 進(jìn) 線T 1逐級(jí)計(jì)算法：指從企業(yè)的用電端開(kāi)始，逐級(jí)上推，直至求出電逐級(jí)計(jì)算法：指從企業(yè)的用電端開(kāi)始，逐級(jí)上推，直至求出電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為止。源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為止。一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如下圖所示：一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如下圖所示： 2022-3-632南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1. 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（上圖中的上圖中的1點(diǎn)點(diǎn)）2車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（上圖中的上圖中的2點(diǎn)

23、點(diǎn)） 22 .3022 .302 .301 .302 .301 .302 .30QPSQKQPKP21 .3021 .301 .301 .301 .301 .30QPStgPQPKPed2CQ21 .302 .30CQQKQ2022-3-633南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3. 車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（上圖中的車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（上圖中的3點(diǎn)）點(diǎn)）23 .3023 .303 .302 .303 .302 .303 .30QPSQQQPPPTT 注意：注意：若求計(jì)算負(fù)荷時(shí)車間變壓器的容量和型號(hào)尚未確定，若求計(jì)算負(fù)荷時(shí)車間變壓器的容量和型號(hào)尚未確定，變壓器的功率損耗可按近

24、似公式進(jìn)行計(jì)算，即變壓器的功率損耗可按近似公式進(jìn)行計(jì)算，即 2 .302 .3006. 0015. 0SQSPTT對(duì)對(duì)SL7、S9、SC9等低損耗變壓器：等低損耗變壓器：對(duì)對(duì)SJL1等變壓器：等變壓器：2 .302 .3008. 002. 0SQSPTT2022-3-634南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院4. 車間車間變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（上圖中的（上圖中的4點(diǎn)）點(diǎn)）24 .3024 .304 .303 .304 .303 .304 .30QPSQQPP5. 總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷 （上圖中的（上圖中的5點(diǎn)）點(diǎn)） 由

25、于工業(yè)企業(yè)廠區(qū)范圍不大，高壓線路中的功率損耗較小，由于工業(yè)企業(yè)廠區(qū)范圍不大，高壓線路中的功率損耗較小，在負(fù)荷計(jì)算中可以忽略不計(jì)，所以有在負(fù)荷計(jì)算中可以忽略不計(jì)，所以有 4 .305 .304 .305 .304 .305 .30SSQQPP2022-3-635南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院6. 總降壓變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷總降壓變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 （上圖中的上圖中的6點(diǎn)點(diǎn)）26 .3026 .306 .305 .306 .305 .306 .30QPSQKQPKP6CQ65 .306 .30CQQKQ7. 企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷 （上圖中的（上圖中的7點(diǎn)）點(diǎn)）2

26、7 .3027 .307 .306 .307 .306 .307 .30QPSQQQPPPTT2022-3-636南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院edPKP30式中，式中，Kd為企業(yè)的需要系數(shù)，查表為企業(yè)的需要系數(shù)，查表2-4；為；為全廠用電設(shè)備全廠用電設(shè)備的總?cè)萘浚ú话▊溆迷O(shè)備容量）的總?cè)萘浚ú话▊溆迷O(shè)備容量） eP將企業(yè)年產(chǎn)量將企業(yè)年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品耗電量乘以單位產(chǎn)品耗電量a，即可得到企業(yè)全年，即可得到企業(yè)全年的耗電量：的耗電量：AaWamax30TWPa則企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷為：則企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷為： 2022-3-637南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1使

27、供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大。使供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大。2使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量。使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量。3使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。4使發(fā)電機(jī)的出力下降，發(fā)電設(shè)備效率降低，發(fā)電成本提高。使發(fā)電機(jī)的出力下降，發(fā)電設(shè)備效率降低，發(fā)電成本提高。因?yàn)楣β室驍?shù)越低，在保證輸送同樣的有功功率時(shí)，系因?yàn)楣β室驍?shù)越低，在保證輸送同樣的有功功率時(shí)，系統(tǒng)中輸送的總電流越大，從而使輸電線路上的功率損耗統(tǒng)中輸送的總電流越大，從而使輸電線路上的功率損耗和電能損耗增加。和電能損

28、耗增加。 由于發(fā)電機(jī)、變壓器在正常情況下不允許超過(guò)額定值，功由于發(fā)電機(jī)、變壓器在正常情況下不允許超過(guò)額定值，功率因數(shù)越低，輸出的有功功率越小，使設(shè)備的容量不能得率因數(shù)越低，輸出的有功功率越小，使設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。到充分利用，降低了供電能力。當(dāng)有功功率保持不變時(shí)，功率因數(shù)越低，無(wú)功電流越大，當(dāng)有功功率保持不變時(shí)，功率因數(shù)越低，無(wú)功電流越大，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)越大，端電壓越低，發(fā)電機(jī)就對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)越大，端電壓越低，發(fā)電機(jī)就達(dá)不到預(yù)定的出力。達(dá)不到預(yù)定的出力。當(dāng)當(dāng)P、R、X 一定時(shí)，功率因數(shù)越低，一定時(shí)，功率因數(shù)越低，Q越大，則電壓損失越大。越大，則電壓損失越

29、大。 2022-3-638南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1. 瞬時(shí)功率因數(shù)：瞬時(shí)功率因數(shù)： 可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或由電壓表、電流表和功率表在同一時(shí)刻的讀數(shù)按下式求出：或由電壓表、電流表和功率表在同一時(shí)刻的讀數(shù)按下式求出： UIP3cos指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計(jì)算公式為：其計(jì)算公式為：2. 均權(quán)功率因數(shù)：均權(quán)功率因數(shù)： 22cosqpPavWWW瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無(wú)功功率的變化情況。瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無(wú)功功率的變化情況。 式中，式中， Wp為某一時(shí)間內(nèi)消耗

30、的有功電能（為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；）；Wq為同一為同一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能（時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能（kvarh）。）。 2022-3-639南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)。其計(jì)算公式為：時(shí)的功率因數(shù)。其計(jì)算公式為：3. 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)：最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)： 3030cosSP注意：注意：在供電設(shè)計(jì)中考慮無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，嚴(yán)格地講，應(yīng)按均權(quán)功在供電設(shè)計(jì)中考慮無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，嚴(yán)格地講，應(yīng)按均權(quán)功率因數(shù)是否滿足要求來(lái)計(jì)算，但為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，常按率因數(shù)是否滿足要求來(lái)計(jì)算，但為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，常按最大負(fù)荷時(shí)最大負(fù)荷時(shí)的

31、功率因數(shù)來(lái)計(jì)算補(bǔ)償容量。的功率因數(shù)來(lái)計(jì)算補(bǔ)償容量。 我國(guó)供電部門(mén)每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就是按月均權(quán)功我國(guó)供電部門(mén)每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就是按月均權(quán)功率因數(shù)的高低來(lái)調(diào)整的。并規(guī)定：率因數(shù)的高低來(lái)調(diào)整的。并規(guī)定：高壓供電的用戶，其功率因高壓供電的用戶，其功率因數(shù)不應(yīng)低于數(shù)不應(yīng)低于0.9，其他電力用戶的功率因數(shù)不應(yīng)低于，其他電力用戶的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.85。若達(dá)若達(dá)不到以上要求，應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，否則要加收電費(fèi)。不到以上要求，應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，否則要加收電費(fèi)。2022-3-640南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 提高自然功率因數(shù)的方法提高自然功率因數(shù)的方法 不加任何補(bǔ)償設(shè)備，采取措施減

32、少供電系統(tǒng)中無(wú)功功率不加任何補(bǔ)償設(shè)備，采取措施減少供電系統(tǒng)中無(wú)功功率的需要量，稱為提高自然功率因數(shù)。的需要量，稱為提高自然功率因數(shù)。用小容量的電動(dòng)機(jī)代替負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī)。用小容量的電動(dòng)機(jī)代替負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷系數(shù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷系數(shù) KL70%時(shí)，可以不換；當(dāng)時(shí)，可以不換；當(dāng) KL40%時(shí)，必須換小電機(jī)；當(dāng)時(shí)，必須換小電機(jī)；當(dāng)40% KL 70%時(shí)，則需經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)時(shí)，則需經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再進(jìn)行更換。濟(jì)比較后再進(jìn)行更換。 降低感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓就降低了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的降低感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓就降低了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率需要量，從而可提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。無(wú)功功率需要量，從而可

33、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。對(duì)負(fù)荷不足的電動(dòng)機(jī)可用降低外加電壓的辦法提高功率因數(shù)。對(duì)負(fù)荷不足的電動(dòng)機(jī)可用降低外加電壓的辦法提高功率因數(shù)。2022-3-641南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2022-3-642南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法采用移相電容器（即靜電電容器）采用移相電容器（即靜電電容器） 采用同步電動(dòng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)采用同步調(diào)相機(jī)采用同步調(diào)相機(jī) 靜電電容器具有重量輕、安裝方便、投資小、故障范圍小、靜電電容器具有重量輕、安裝方便、投資小、故障范圍小、有功功率損耗小、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用有功功率損耗小、易于維護(hù)等

34、優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的無(wú)功補(bǔ)償裝置。最廣泛的無(wú)功補(bǔ)償裝置。調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，就能向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率，因而能提高企業(yè)的功率因數(shù)。就能向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率，因而能提高企業(yè)的功率因數(shù)。同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，專門(mén)向電網(wǎng)輸同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，專門(mén)向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率，大容量的同步調(diào)相機(jī)主要裝設(shè)在電力系統(tǒng)的區(qū)送無(wú)功功率，大容量的同步調(diào)相機(jī)主要裝設(shè)在電力系統(tǒng)的區(qū)域性變電所，用于提高該地區(qū)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。域性變電所，用于提高該地區(qū)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。2022-3-643南

35、京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 在工業(yè)企業(yè)中，絕大部分電氣設(shè)備的等值電路可視為電阻在工業(yè)企業(yè)中，絕大部分電氣設(shè)備的等值電路可視為電阻R和電感和電感L的串聯(lián)電路，其功率因數(shù)可表示為：的串聯(lián)電路，其功率因數(shù)可表示為： SPQPPXRRL2222cos當(dāng)在當(dāng)在R、L電路中并聯(lián)接入電容器電路中并聯(lián)接入電容器C后（如下圖后（如下圖a所示所示），），回路電流為：回路電流為： RLCIII2022-3-644南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院可見(jiàn)，并聯(lián)電容器后可見(jiàn)，并聯(lián)電容器后 與與 之間的夾角變小了，因此，供之間的夾角變小了，因此，供電回路的功率因數(shù)提高了。電回路的功率因數(shù)提高了。

36、UI欠補(bǔ)償欠補(bǔ)償 ：補(bǔ)償后電流：補(bǔ)償后電流 落后電壓落后電壓 ，如上圖如上圖b）所示。所示。 IU過(guò)補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償 ：補(bǔ)償后電流：補(bǔ)償后電流 超前電壓超前電壓 ，如上圖，如上圖c）所示。）所示。 IU一般都不采用過(guò)補(bǔ)償，因?yàn)檫@將引起變壓器二次側(cè)電壓的升一般都不采用過(guò)補(bǔ)償，因?yàn)檫@將引起變壓器二次側(cè)電壓的升高，會(huì)增大電容器本身的損耗，使溫升增大，電容器壽命降高，會(huì)增大電容器本身的損耗，使溫升增大，電容器壽命降低，同時(shí)還會(huì)使線路上的電能損耗增加。低，同時(shí)還會(huì)使線路上的電能損耗增加。1電容器的接線方式電容器的接線方式低壓電容器一般接成三角形。高壓電容器組宜接成星形，低壓電容器一般接成三角形。高壓電容器組宜

37、接成星形，但容量較?。ǖ萘枯^小（450kvar及以下）時(shí)可接成三角形。及以下）時(shí)可接成三角形。 n電容器采用三角形接線時(shí)，任一電容器擊穿將造成兩相短路，電容器采用三角形接線時(shí)，任一電容器擊穿將造成兩相短路，有可能發(fā)生電容器爆炸有可能發(fā)生電容器爆炸 ；而采用星形接線時(shí)，若一相電容器；而采用星形接線時(shí)，若一相電容器擊穿，短路電流數(shù)值相對(duì)較小，因此星形接線比三角形接線擊穿，短路電流數(shù)值相對(duì)較小，因此星形接線比三角形接線安全安全。 2022-3-645南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）高壓集中補(bǔ)償：高壓集中補(bǔ)償：將高壓電容器組集中安

38、裝在企業(yè)或地方總將高壓電容器組集中安裝在企業(yè)或地方總降壓變電所降壓變電所610kV母線上。母線上。 低壓分組補(bǔ)償：低壓分組補(bǔ)償：將低壓電容器組分散安裝在各車間變電所將低壓電容器組分散安裝在各車間變電所低壓母線上。低壓母線上。個(gè)別補(bǔ)償：個(gè)別補(bǔ)償：將電容器組直接安裝在需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)母鲗㈦娙萜鹘M直接安裝在需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備附近。個(gè)用電設(shè)備附近。必須指出：必須指出：電容器從電網(wǎng)上切除后有殘余電壓，其最高可達(dá)電容器從電網(wǎng)上切除后有殘余電壓，其最高可達(dá)電網(wǎng)電壓的峰值。所以電容器組應(yīng)裝設(shè)電網(wǎng)電壓的峰值。所以電容器組應(yīng)裝設(shè)放電裝置放電裝置，且其放電，且其放電回路中回路中不得裝設(shè)熔斷器或開(kāi)關(guān)設(shè)備

39、不得裝設(shè)熔斷器或開(kāi)關(guān)設(shè)備，以免放電回路斷開(kāi)，危，以免放電回路斷開(kāi)，危及人身安全。及人身安全。對(duì)高壓電容器，通常利用母線上電壓對(duì)高壓電容器，通常利用母線上電壓互感器的一次繞組來(lái)放電；對(duì)分散補(bǔ)互感器的一次繞組來(lái)放電；對(duì)分散補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，通常采用白熾燈償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，通常采用白熾燈的燈絲電阻來(lái)放電；對(duì)就地補(bǔ)償?shù)牡偷臒艚z電阻來(lái)放電；對(duì)就地補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，通常利用用電設(shè)備本身壓電容器組，通常利用用電設(shè)備本身的繞組來(lái)放電。的繞組來(lái)放電。2022-3-646南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院30303030)(PqtgtgPQQQcC式中，式中，P30為最大有功計(jì)算負(fù)荷（為最大有功計(jì)算負(fù)荷（kW）；）； 和和 分別為補(bǔ)償