第2章電力負(fù)荷計(jì)算

1、第二章 電力負(fù)荷計(jì)算電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ)河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系22022-3-27第二章第二章 電力負(fù)荷計(jì)算電力負(fù)荷計(jì)算n2.1 電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線n2.2 計(jì)算負(fù)荷及有關(guān)系數(shù)計(jì)算負(fù)荷及有關(guān)系數(shù)n2.3 確定計(jì)算負(fù)荷的方法確定計(jì)算負(fù)荷的方法n2.4 尖峰電流的計(jì)算尖峰電流的計(jì)算n2.5 功率損耗與電能損耗計(jì)算功率損耗與電能損耗計(jì)算n2.6 企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定n2.7 無功功率補(bǔ)償無功功率補(bǔ)償河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系32022-3-27 一、電力負(fù)荷的分級及其對供電的要求一、電力負(fù)荷的分級及其

2、對供電的要求 供電方式供電方式:由兩個(gè)由兩個(gè)獨(dú)立電源獨(dú)立電源供電供電1一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，重大產(chǎn)品報(bào)廢，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。重大產(chǎn)品報(bào)廢，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。2二級負(fù)荷：中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)二級負(fù)荷：中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失。廢，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失。 供電方式供電方式:由由雙回路雙回路供電供電3三級負(fù)荷：所有不屬于一、二級負(fù)荷的電力負(fù)荷。三級負(fù)荷：所有不屬于一、二級負(fù)荷的電力負(fù)荷。 供電方式

3、供電方式:對供電電源無特殊要求。對供電電源無特殊要求。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系42022-3-27 二、用電設(shè)備的工作制二、用電設(shè)備的工作制 1連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制）連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制） 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）：指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即分比值，即%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

4、焊機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%和和100%四種四種河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系52022-3-27 三、負(fù)荷曲線三、負(fù)荷曲線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)荷曲線和無功負(fù)荷曲線有功負(fù)荷曲線和無功負(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、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（圖日負(fù)荷曲線（圖2-1） ：逐點(diǎn)描繪法、梯形曲線法：逐點(diǎn)描繪法、梯形曲線法年負(fù)荷曲線：年負(fù)荷曲線：年最大負(fù)荷曲線（圖年最大負(fù)荷曲線（圖2-2 ）：）：或稱運(yùn)行年負(fù)荷曲線?；蚍Q運(yùn)行年負(fù)荷曲線。圖圖2-

5、2 年最大負(fù)荷曲線年最大負(fù)荷曲線河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系62022-3-27圖圖2-1 日有功負(fù)荷曲線日有功負(fù)荷曲線a）折線圖）折線圖 b）梯形圖）梯形圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系72022-3-27取冬季為取冬季為213天，夏季為天，夏季為152天，則圖中功率天，則圖中功率P1所占時(shí)間為：所占時(shí)間為： 圖圖2-3 全年時(shí)間負(fù)荷曲線的繪制全年時(shí)間負(fù)荷曲線的繪制a）夏季典型日負(fù)荷曲線）夏季典型日負(fù)荷曲線 b）冬季典型日負(fù)荷曲線）冬季典型日負(fù)荷曲線 c）全年時(shí)間負(fù)荷曲線）全年時(shí)間負(fù)荷曲線全年時(shí)間負(fù)荷曲線（圖全年時(shí)間負(fù)荷曲線（圖2-3 ）：或稱年負(fù)荷持續(xù)曲線。）

6、：或稱年負(fù)荷持續(xù)曲線。213)(111ttT河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系82022-3-27 四、與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量四、與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量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)的平均指全年中消耗電能最多的半小時(shí)的平均功率，即功率，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)荷在此時(shí)間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能，如圖全年實(shí)際消耗的電能，如圖2-4所所示。示。 max876

7、00maxmaxdPtpPWTa可見：年負(fù)荷曲線越平坦，可見：年負(fù)荷曲線越平坦，Tmax越大；年負(fù)荷曲線越陡，越大；年負(fù)荷曲線越陡，Tmax越小。越小。圖圖2-4 年最大負(fù)荷與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系92022-3-272平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù)平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù)平均負(fù)荷平均負(fù)荷Pav：電力負(fù)荷在一定時(shí)間電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，即內(nèi)平均消耗的功率，即 tWPtav負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷系數(shù) KL：平均負(fù)荷與最大平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，即負(fù)荷的比值，即maxavPPKL年平均負(fù)荷為（圖年平均負(fù)荷為（圖2-5）:8760ava

8、WPKL越大，負(fù)荷曲線越平坦，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。圖圖2-5 年平均負(fù)荷年平均負(fù)荷河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系102022-3-27 通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷，用和電氣設(shè)備的一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷，用Pc（或（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。）表示。 一、計(jì)算負(fù)荷的意義一、計(jì)算負(fù)荷的意義30maxPPPc 通常把根據(jù)通常把根據(jù)半小時(shí)平均負(fù)荷半小時(shí)平均負(fù)荷所繪制的負(fù)荷曲線上的所繪制的負(fù)荷曲線上的 “最最大負(fù)荷大負(fù)荷”稱為

9、計(jì)算負(fù)荷，并作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的稱為計(jì)算負(fù)荷，并作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，因此依據(jù)，因此一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為為10min以上，而導(dǎo)體通過電流達(dá)到以上，而導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為34，即載，即載流導(dǎo)體大約經(jīng)半小時(shí)（流導(dǎo)體大約經(jīng)半小時(shí)（30min）后可）后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值達(dá)到穩(wěn)定溫升值 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系112022-3-27 二、確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)二、確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)N30NmaxPPPPKdNavPPKu3二項(xiàng)式系數(shù)二項(xiàng)式系數(shù)b、c。1需要系數(shù)需要系數(shù)Kd：負(fù)荷曲線中的最大有功

10、計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷曲線中的最大有功計(jì)算負(fù)荷Pmax與全部與全部用電設(shè)備額定功率用電設(shè)備額定功率 之比值，即之比值，即 NP2利用系數(shù)利用系數(shù)Ku：負(fù)荷曲線中的平均計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷曲線中的平均計(jì)算負(fù)荷Pav與全部用電與全部用電設(shè)備額定功率設(shè)備額定功率 之比值，即之比值，即 NP河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系122022-3-27 一、概述一、概述 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。 二、按需要系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷二、按需要系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷1設(shè)備容量設(shè)備容量Pe的確定的確定對長

11、期工作制的用電設(shè)備：對長期工作制的用電設(shè)備：NPPe對反復(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)對反復(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)一暫載率下的額定功率。一暫載率下的額定功率。 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。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系132022-3-27 吊車電動(dòng)機(jī)組（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等吊車電動(dòng)機(jī)組（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等 ）的設(shè)備容）的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算到量：指統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率（時(shí)的額定功率（kW），即），即tIQRRtIQ12一一定定時(shí)時(shí)，、，當(dāng)當(dāng)，同同一一周周期期的的

12、而而tIPNNPPe NN25NN2PPPe1P因因此此河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系142022-3-27 電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算到指統(tǒng)一換算到=100%時(shí)的額定功率（時(shí)的額定功率（kW），即），即 NNNNN100NNcosSPPPe照明設(shè)備的設(shè)備容量：照明設(shè)備的設(shè)備容量： 白熾燈、碘鎢燈的設(shè)備容量：等于燈泡上標(biāo)注的額定功率；白熾燈、碘鎢燈的設(shè)備容量：等于燈泡上標(biāo)注的額定功率； 熒光燈應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的熒光燈應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的20%），），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額

13、定功率的1.2倍；倍； 高壓水銀熒光燈和金屬鹵化物燈也應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損高壓水銀熒光燈和金屬鹵化物燈也應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量可取燈管額定功率），其設(shè)備容量可取燈管額定功率的的1.1倍。倍。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系152022-3-27單相負(fù)荷的設(shè)備容量：單相負(fù)荷的設(shè)備容量： 當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^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^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15%時(shí)，應(yīng)將其換算為等效的三相設(shè)備容量，再同三

14、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： 單相設(shè)備接于相電壓時(shí)：單相設(shè)備接于相電壓時(shí)： meePP.3 單相設(shè)備接于單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí)：同一線電壓時(shí)：.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）。）。. eP河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系162022-3-27 一般情況：應(yīng)先將接于線電壓

15、的單相設(shè)備容量換算為接于一般情況：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倍即為總倍即為總的等效三相設(shè)備容量。的等效三相設(shè)備容量。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系172022-3-272單臺(tái)用電設(shè)備單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)

16、荷的計(jì)算負(fù)荷對長期連續(xù)工作的單臺(tái)用電設(shè)備：對長期連續(xù)工作的單臺(tái)用電設(shè)備： ePP30對需要計(jì)及效率的單臺(tái)用電設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）：對需要計(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)，查書中表要系數(shù)，查書中表2-3。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系182022-3-27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： 各

17、用電設(shè)備因工作情況不同，可能不同時(shí)工作，因此應(yīng)考各用電設(shè)備因工作情況不同，可能不同時(shí)工作，因此應(yīng)考慮一個(gè)同時(shí)使用系數(shù)慮一個(gè)同時(shí)使用系數(shù) ; ;K 各用電設(shè)備在工作時(shí)，不一定全部在滿負(fù)荷下運(yùn)行，因此各用電設(shè)備在工作時(shí)，不一定全部在滿負(fù)荷下運(yùn)行，因此應(yīng)考慮一個(gè)負(fù)荷系數(shù)應(yīng)考慮一個(gè)負(fù)荷系數(shù) ; ;LK 各用電設(shè)備各用電設(shè)備的平均效率的平均效率 ; e 線路的供電效率線路的供電效率 。 WLedeWLeLPKPKKP30WLeLdKKK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:河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系192022-3-272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

18、負(fù)荷NiiUSIQPSQKQPKP3303023023030.3030.3030K式中，式中， 為同時(shí)系數(shù)為同時(shí)系數(shù) ，查書中表，查書中表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)。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系202022-3-27電力負(fù)荷計(jì)算表電力負(fù)荷計(jì)算表序序號(hào)號(hào)用電設(shè)備用電設(shè)備名稱名稱臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù)設(shè)備容量設(shè)備容量/kWKdcos tan 計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷銘牌銘牌值值換算值換算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A

19、1金屬切削金屬切削機(jī)床組機(jī)床組30858313.623.532通風(fēng)機(jī)組通風(fēng)機(jī)組355433吊車組吊車組133.7930.5690.984小計(jì)小計(jì)349393.79518.16927.514負(fù)荷總計(jì)負(fù)荷總計(jì) （）（） 16.3524.7629.6745.1例例2-1（P35）9 . 0K河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系212022-3-27 二、按二項(xiàng)式系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷二、按二項(xiàng)式系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷1對同一工作制的單組用電設(shè)備對同一工作制的單組用電設(shè)備NexUSIQPSPQPbPcP3tan30302302303030

20、3030式中，式中，b、c為二項(xiàng)式系數(shù)，查書中表為二項(xiàng)式系數(shù)，查書中表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）；）； 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）。）。 xPcePb河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系222022-3-272對不同工作制的多組用電設(shè)備對不同工作制的多組用電設(shè)備 N303023023030max30max303tan)(tan)()(USIQPSPbPcQPbPcPexxex）（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

21、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 對應(yīng)的功率因數(shù)角的正切值；對應(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)備組對應(yīng)的功率因數(shù)的正切值。對應(yīng)的功率因數(shù)的正切值。max）（xPcxPc）（ ePbxtanmax）（xPctan河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系232022-3-27例例2-2（P37）電力負(fù)荷計(jì)算表電力負(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。序序號(hào)號(hào)用電設(shè)備用電設(shè)備名稱名稱設(shè)備臺(tái)數(shù)設(shè)備臺(tái)

22、數(shù)設(shè)備容量設(shè)備容量二項(xiàng)式系數(shù)二項(xiàng)式系數(shù)cos tans 計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷P30/kW總臺(tái)總臺(tái)數(shù)數(shù)大容大容量量臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù)/kW/kWbc1切削機(jī)床切削機(jī)床305850.51.7311.9+15=26.92通風(fēng)機(jī)組通風(fēng)機(jī)組350.653.25+1.25=4.53吊車組吊車組13（=40% ）3.795(=25% ）0.030.228+0.759=0.987負(fù)荷總計(jì)負(fù)荷總計(jì)P30=30.38kW Q30=49.37kvar S30=57.97kVA I30=88.1AePxP河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系242022-3-2

23、7 一、單臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流一、單臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流單臺(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 二、多臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流二、多臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流max.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 （河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系252022-3-27 三、用電設(shè)

24、備同時(shí)自起動(dòng)的尖峰電流三、用電設(shè)備同時(shí)自起動(dòng)的尖峰電流如果有一組用電設(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)； 和和為分別對為分別對應(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)電流倍數(shù)和額定電流。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

25、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河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系262022-3-27 一、功率損耗一、功率損耗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 0P0PPFen 變壓器的有功功率損耗：變

26、壓器的有功功率損耗： 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系272022-3-27 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： 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 :與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。與負(fù)荷電流

27、（或功率）的平方成正比?？勺儞p耗可變損耗河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系282022-3-27用來產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的無功功率損耗用來產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的無功功率損耗 ：只：只與電網(wǎng)的電壓有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，可用與電網(wǎng)的電壓有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，可用 來表征。來表征。 0Q%0I10010033100%0000NNNNNSQIUIUIIINSIQ100%0所以所以 n 變壓器的無功功率損耗：變壓器的無功功率損耗： LQ%kU消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗 ：可用可用 來表征。來表征。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工

28、程系292022-3-27100100331003100%2NNNNTNNTNNkkSQIUXIUXIUUU所以所以 額定負(fù)載下的損耗額定負(fù)載下的損耗NkNSUQ100%任意負(fù)載下的損耗為：任意負(fù)載下的損耗為： NkNLSUQQ100%22%)%(100100%100%20200kNNkNLTUISSUSIQQQ在負(fù)荷估算中，可按下列近似公式進(jìn)行計(jì)算：在負(fù)荷估算中，可按下列近似公式進(jìn)行計(jì)算：303006. 0015. 0SQSPTT河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系302022-3-27 二、電能損耗二、電能損耗1線路的電能損耗線路的電能損耗 ：WLaPRIW2303式中，式中， 為

29、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Tma以及以及cos 有關(guān)，有關(guān)，如圖如圖2-6所示。所示。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)通過計(jì)算此時(shí)間內(nèi)，線路持續(xù)通過計(jì)算電流所（電流所（I30）產(chǎn)生的電能損耗）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。圖圖2-6 與與Tmax關(guān)系曲線關(guān)系曲線河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系312022-3-272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

30、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： 222kCuaPPW8760876001PPWFea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20218760kaaaPPWWW河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系322022-3-27 三、線損率的計(jì)算三、線損率的計(jì)算1. 線損：線損：發(fā)電廠發(fā)出來的電能，在電力網(wǎng)輸送、變壓、配電各發(fā)電廠發(fā)出來的電能，在電力網(wǎng)輸送、變壓、配電各環(huán)節(jié)所造成的損耗，稱為電力網(wǎng)的電能損耗，簡稱為線損。包環(huán)節(jié)所造成的損耗，稱為電力網(wǎng)的電能損耗，簡稱為線損。包括理論線損和管理線損兩部分。括理論線損和管理線損兩部分。 2. 線

31、損率：線損率：指線損電量占電網(wǎng)供電量的百分?jǐn)?shù)，即指線損電量占電網(wǎng)供電量的百分?jǐn)?shù)，即100%電網(wǎng)供電量電網(wǎng)線損電量線損率100%電網(wǎng)供電量售電量供電量100%電網(wǎng)供電量實(shí)際線損電量實(shí)際線損率100%電網(wǎng)供電量可變損耗固定損耗100%電網(wǎng)供電量理論線損電量理論線損率實(shí)際線損率：實(shí)際線損率：理論線損率：理論線損率：河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系332022-3-27 一、按逐級計(jì)算法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷一、按逐級計(jì)算法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 逐級計(jì)算法是指從企業(yè)的用電端開始，逐級上推，直至求逐級計(jì)算法是指從企業(yè)的用電端開始，逐級上推，直至求出電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為止。出電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為

32、止。一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如圖一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如圖2-7所示：所示： 圖圖2-7 負(fù)荷計(jì)算用供電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算用供電系統(tǒng)河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系342022-3-271. 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（圖用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（圖2-7中的中的1點(diǎn)）點(diǎn)）2車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-7中的中的2點(diǎn)）點(diǎn)） 22 .3022 .302 .301 .302 .301 .302 .30QPSQKQPKP21 .3021 .301 .301 .301 .301 .30tanQPSPQPKPed注意：注意：當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜

33、電電容器當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜電電容器組，其容量為組，其容量為 ，則，則2CQ21 .302 .30CQQKQ河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系352022-3-273. 車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（圖車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（圖2-7中的中的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. 001

34、5. 0SQSPTT對對SL7、S9、SC9等低損耗變壓器：等低損耗變壓器：對對SJL1等變壓器：等變壓器：2 .302 .3008. 002. 0SQSPTT河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系362022-3-274. 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（圖（圖2-7中的中的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 （圖（圖2-7中的中的5點(diǎn)）點(diǎn)） 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，由于工業(yè)企業(yè)廠區(qū)范圍不大，高壓線路中的

35、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 .30SSQQPP河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系372022-3-276. 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 （圖圖2-7中的中的6點(diǎn)點(diǎn)）26 .3026 .306 .305 .306 .305 .306 .30QPSQKQPKP注意：注意：如果在總降壓變電所如果在總降壓變電所610kV二次母線側(cè)采用高壓電容二次母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，其容量為器進(jìn)行無功補(bǔ)償，其容量為 ，則，則6 .30Q65 .306 .

36、30CQQKQ7. 企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷 （圖（圖2-7中的中的7點(diǎn)）點(diǎn)）27 .3027 .307 .306 .307 .306 .307 .30QPSQQQPPPTT河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系382022-3-27 二、按需要系數(shù)法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷二、按需要系數(shù)法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 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 三、按年產(chǎn)量估算企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷三、按年產(chǎn)量估算企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 將企業(yè)年產(chǎn)量將企業(yè)年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品

37、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： 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系392022-3-27一、功率因數(shù)低的不良影響一、功率因數(shù)低的不良影響1使供電網(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

38、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)，系統(tǒng)中輸送的因?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和電能損耗增加?？傠娏髟酱?，從而使輸電線路上的功率損耗和電能損耗增加。 由于發(fā)電機(jī)、變壓器都有一定的額定電壓和額定電流，在正常情況下不由于發(fā)電機(jī)、變壓器都有一定的額定電壓和額定電流，在正常情況下不允許超過額定值，根據(jù)允許超過額定值，根據(jù) ，功率因數(shù)越低，輸出的有功，功率因數(shù)越低，輸出的有功功率越小，使設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。功率越小，使設(shè)備的容量不能得到充分利用，

39、降低了供電能力。cos3UIP 當(dāng)有功功率保持不變時(shí)，功率因數(shù)越低，無功電流越大，對發(fā)電機(jī)當(dāng)有功功率保持不變時(shí)，功率因數(shù)越低，無功電流越大，對發(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。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。 由于由于 ，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越越大，則大，則 越大。越大。 UNUQXPRU河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系402022-3-27二、功率因數(shù)的計(jì)算二、功率因數(shù)的計(jì)算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，或可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或

40、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：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)的無功功率的變化情況。 式中，式中， Wp為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（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)消耗的無功電能（時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）。）。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系

41、412022-3-27 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)中考慮無功補(bǔ)償時(shí)，嚴(yán)格地講，應(yīng)按均權(quán)功率因數(shù)否滿足要求來計(jì)算，但為簡便起見，常按率因數(shù)否滿足要求來計(jì)算，但為簡便起見，常按最大負(fù)荷時(shí)的最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)功率因數(shù)來計(jì)算補(bǔ)償容量。來計(jì)算補(bǔ)償容量。 我國供電部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就是按月均權(quán)功我國供電部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就是按月均權(quán)功率因數(shù)的高低來調(diào)整的。并規(guī)定

42、：高壓供電的用戶，其功率因率因數(shù)的高低來調(diào)整的。并規(guī)定：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)。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系422022-3-27三、提高功率因數(shù)的方法三、提高功率因數(shù)的方法 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，采取措施減少供電系統(tǒng)中無功功率不加任何補(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

43、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)。n 正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量。正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量。 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)過技術(shù)經(jīng)時(shí)，則需經(jīng)過技術(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)的無功功率需要量，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)的無功功率需要量，從而可提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。從而可提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。對負(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

44、因?qū)ω?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)。數(shù)。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系432022-3-27定子繞組的匝數(shù)不能減少。定子繞組的匝數(shù)不能減少。mdpkfWEU1144. 4所以所以降低增加增加減小cos01IWm降低增加降低下降增加增加cos2(021mmmmmXUIWfXR）n 限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行。限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行。n 提高感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量。提高感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量。變壓器的負(fù)荷系數(shù)在變壓器的負(fù)荷系數(shù)在60%以上運(yùn)行時(shí)才較經(jīng)濟(jì)，其最佳負(fù)荷系數(shù)為以上運(yùn)行時(shí)才較經(jīng)濟(jì)，其最佳負(fù)荷系數(shù)為75%80%，因此變壓器不宜輕載運(yùn)行。一般當(dāng)變壓器的負(fù)荷系數(shù)因此

45、變壓器不宜輕載運(yùn)行。一般當(dāng)變壓器的負(fù)荷系數(shù) KL30%時(shí)，才考慮換小時(shí)，才考慮換小容量的變壓器。容量的變壓器。對負(fù)荷率不大于對負(fù)荷率不大于0.7及最大負(fù)荷不大于及最大負(fù)荷不大于90%的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，必要時(shí)可使其同的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，必要時(shí)可使其同步化運(yùn)行。即當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢后，向轉(zhuǎn)子三相繞組中送入直流勵(lì)磁，步化運(yùn)行。即當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢后，向轉(zhuǎn)子三相繞組中送入直流勵(lì)磁，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行，其運(yùn)行狀態(tài)與同步電動(dòng)機(jī)一樣，在過勵(lì)磁產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行，其運(yùn)行狀態(tài)與同步電動(dòng)機(jī)一樣，在過勵(lì)磁下，電動(dòng)機(jī)可向電網(wǎng)送入無功功率，從而達(dá)到改善功率因數(shù)的目的。下，電

46、動(dòng)機(jī)可向電網(wǎng)送入無功功率，從而達(dá)到改善功率因數(shù)的目的。氣隙氣隙不能增加。不能增加。n 合理使用變壓器。合理使用變壓器。n 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行 。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系442022-3-272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、有功功率損耗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)用最廣泛的無功補(bǔ)償裝置。小、易于維護(hù)等優(yōu)

47、點(diǎn)，是目前工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的無功補(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，就能向電網(wǎng)輸調(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)輸送無功功率，因而能提高企業(yè)的功率因數(shù)。送無功功率，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)，專門向電網(wǎng)輸送無功功率，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)，專門向電網(wǎng)輸送無功功率，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，作為該地區(qū)的大容量的同步調(diào)相機(jī)主要裝設(shè)在電力系統(tǒng)的區(qū)域性變電所，作為該地區(qū)的無功補(bǔ)償電源，用于提高該地區(qū)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。無功補(bǔ)償電源，用于提高該地區(qū)的功率因數(shù)和電壓

48、質(zhì)量。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系452022-3-27四、電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟硭?、電容器并?lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?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，如圖后，如圖2-8a）所示）所示，回路電流為：回路電流為： RLCIII圖圖2-8 電容器無功補(bǔ)償原理圖電容器無功補(bǔ)償原理圖河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系462022-3-27 可見

49、，并聯(lián)電容器后可見，并聯(lián)電容器后 與與 之間的夾角變小了，因此，之間的夾角變小了，因此，供電回路的功率因數(shù)提高了。供電回路的功率因數(shù)提高了。 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 ，如圖，如圖2-8b）所示。）所示。 IU過補(bǔ)償過補(bǔ)償 ：補(bǔ)償后電流：補(bǔ)償后電流 超前電壓超前電壓 ，如圖，如圖2-8c）所示。）所示。 IU五、電容器的接線方式與裝設(shè)位置五、電容器的接線方式與裝設(shè)位置一般都不采用過補(bǔ)償，因?yàn)檫@將引起變壓一般都不采用過補(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，電容器壽命降低，的損耗，使溫升

50、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。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由于，而，因此電容器接成三角形時(shí)的容量為采用星由于，而，因此電容器接成三角形時(shí)的容量為采用星形接線時(shí)的形接線時(shí)的3倍倍 。n若電容器采用三角形接線，一電容器斷線時(shí)，三相線路仍能得到無功補(bǔ)償；而采若電容器采用三角形接線，一電容器斷線時(shí)，三相線路仍能得到無功補(bǔ)償；而采用星形接線時(shí)，一相電容器斷

51、線，該相將失去無功補(bǔ)償，造成三相負(fù)荷不平衡。用星形接線時(shí)，一相電容器斷線，該相將失去無功補(bǔ)償，造成三相負(fù)荷不平衡。n但是，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)生但是，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)生電容器爆炸電容器爆炸 ；而采用星形接線時(shí)，若一相電容器擊穿，短路電流數(shù)值相對較小。；而采用星形接線時(shí)，若一相電容器擊穿，短路電流數(shù)值相對較小。因此星形接線較之三角形接線安全多了。因此星形接線較之三角形接線安全多了。 2CUQCUU3CQ河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系472022-3-272電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）電容器的裝設(shè)

52、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)行無功補(bǔ)償?shù)母鲗㈦娙萜鹘M直接安裝在需要進(jìn)行無功補(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

53、電裝置，且其放電，且其放電回路中回路中不得裝設(shè)熔斷器或開關(guān)設(shè)備不得裝設(shè)熔斷器或開關(guān)設(shè)備，以免放電回路斷開，危，以免放電回路斷開，危及人身安全。及人身安全。對高壓電容器，通常利用母線上電壓互感對高壓電容器，通常利用母線上電壓互感器的一次繞組來放電；對分散補(bǔ)償?shù)牡蛪浩鞯囊淮卫@組來放電；對分散補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，通常采用白熾燈的燈絲電阻來電容器組，通常采用白熾燈的燈絲電阻來放電；對就地補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，通常放電；對就地補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，通常利用用電設(shè)備本身的繞組來放電。利用用電設(shè)備本身的繞組來放電。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系482022-3-27六、補(bǔ)償容量的計(jì)算六、補(bǔ)償容量的

54、計(jì)算30303030)tan(tanPqPQQQcC電容器的補(bǔ)償容量可用下式確定（圖電容器的補(bǔ)償容量可用下式確定（圖2-9）: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)償前、后的功率因分別為補(bǔ)償前、后的功率因數(shù)角的正切值；數(shù)角的正切值； 稱為補(bǔ)償稱為補(bǔ)償率或比補(bǔ)償功率（率或比補(bǔ)償功率（kvar/kW） 。tantan)tan(tancq在計(jì)算補(bǔ)償用電容器的容量和個(gè)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮以下兩個(gè)問題：在計(jì)算補(bǔ)償用電容器的容量和個(gè)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮以下兩個(gè)問題：當(dāng)電容器的額定電壓與實(shí)際運(yùn)行電壓不相符時(shí)，電容器的實(shí)當(dāng)電容器的額定電壓與實(shí)際運(yùn)行電壓不相符時(shí)，電容器的實(shí)際補(bǔ)償

55、容量應(yīng)按下式進(jìn)行換算：際補(bǔ)償容量應(yīng)按下式進(jìn)行換算： 圖圖2-9 功率因數(shù)與無功功功率因數(shù)與無功功率和視在功率的關(guān)系率和視在功率的關(guān)系河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系492022-3-272NNNUUQQ在確定了總的補(bǔ)償容量在確定了總的補(bǔ)償容量QC時(shí)，就可根據(jù)所選電容器的單個(gè)容時(shí)，就可根據(jù)所選電容器的單個(gè)容量量 qC來確定電容器的個(gè)數(shù)來確定電容器的個(gè)數(shù)n，即，即 CCqQn 由上式計(jì)算所得的數(shù)值對三相電容器應(yīng)取相近偏大的整數(shù)；由上式計(jì)算所得的數(shù)值對三相電容器應(yīng)取相近偏大的整數(shù)；對對單相單相電容器，則應(yīng)取電容器，則應(yīng)取3的整數(shù)倍的整數(shù)倍，以便三相均衡分配。，以便三相均衡分配。式中，式中

56、， Q為電容器的額定容量（為電容器的額定容量（kvar）；）； 為電容器為電容器在實(shí)際在實(shí)際運(yùn)行電壓時(shí)的容量運(yùn)行電壓時(shí)的容量（kvar）。）。NQ河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系502022-3-27七、無功補(bǔ)償?shù)男б娣治銎?、無功補(bǔ)償?shù)男б娣治?. 線路損耗下降百分值線路損耗下降百分值 設(shè)補(bǔ)償前線路電流為設(shè)補(bǔ)償前線路電流為I，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為cos ，補(bǔ)償后線路電，補(bǔ)償后線路電流降為流降為 ，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為 ，由于負(fù)荷有功功率不變，故，由于負(fù)荷有功功率不變，故 IcoscoscoscosII或或coscosII 由于線路的功率損耗與電流平方成正比，所以補(bǔ)償后功由于線路

57、的功率損耗與電流平方成正比，所以補(bǔ)償后功率損耗下降百分?jǐn)?shù)為率損耗下降百分?jǐn)?shù)為 （補(bǔ)償前為（補(bǔ)償前為100%）%100coscos1%100coscos%10022222222IIIIII河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系512022-3-272. 變壓器銅耗下降百分值變壓器銅耗下降百分值 設(shè)額定電流時(shí)的銅耗為設(shè)額定電流時(shí)的銅耗為100%，在補(bǔ)償前通過電流，在補(bǔ)償前通過電流I時(shí)，時(shí)，變壓器銅耗的百分值為（相對額定電流而言）變壓器銅耗的百分值為（相對額定電流而言）%1002NII則補(bǔ)償后變壓器的銅耗下降百分值為：則補(bǔ)償后變壓器的銅耗下降百分值為：%100coscos122NII河北科技大

58、學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系522022-3-273. 減少變壓器容量值減少變壓器容量值 由于負(fù)荷有功功率不變，故補(bǔ)償后存在由于負(fù)荷有功功率不變，故補(bǔ)償后存在coscosSScoscos1SSSS所以所以八、靜電電容器的控制方式八、靜電電容器的控制方式 1. 按晝夜時(shí)間劃分進(jìn)行控制按晝夜時(shí)間劃分進(jìn)行控制 根據(jù)全天根據(jù)全天24小時(shí)無功負(fù)荷的變化曲線，按時(shí)間程序投入或切除補(bǔ)償電容器。其小時(shí)無功負(fù)荷的變化曲線，按時(shí)間程序投入或切除補(bǔ)償電容器。其特點(diǎn)是控制設(shè)備簡單、操作方便，并可以防止無功功率倒送向電網(wǎng)，適用于負(fù)特點(diǎn)是控制設(shè)備簡單、操作方便，并可以防止無功功率倒送向電網(wǎng)，適用于負(fù)荷比較穩(wěn)定，無功

59、負(fù)荷變化有規(guī)律的場合。荷比較穩(wěn)定，無功負(fù)荷變化有規(guī)律的場合。河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系532022-3-272. 按母線電壓的高低進(jìn)行控制按母線電壓的高低進(jìn)行控制 3. 按無功功率的大小進(jìn)行控制按無功功率的大小進(jìn)行控制 4按功率因數(shù)的大小進(jìn)行控制按功率因數(shù)的大小進(jìn)行控制 起動(dòng)元件采用低電壓和過電壓兩個(gè)繼電器，當(dāng)母線電壓低于低電壓繼電器的起動(dòng)元件采用低電壓和過電壓兩個(gè)繼電器，當(dāng)母線電壓低于低電壓繼電器的整定值時(shí)，電容器自動(dòng)投入；當(dāng)母線電壓高于過電壓繼電器的整定值時(shí)，電整定值時(shí)，電容器自動(dòng)投入；當(dāng)母線電壓高于過電壓繼電器的整定值時(shí)，電容器自動(dòng)切除。容器自動(dòng)切除。起動(dòng)元件是一個(gè)無功功率檢測器，當(dāng)無功檢測器測出的無功功率值大于上限起動(dòng)元件是一個(gè)無功功率檢測器，當(dāng)無功檢測