第2章20131127

1、第二章第二章 電力負荷計算電力負荷計算電力工程基礎電力工程基礎南京理工大學南京理工大學電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9第二章第二章 電力負荷計算電力負荷計算2.1 電力負荷與負荷曲線電力負荷與負荷曲線2.2 計算負荷的意義計算負荷的意義2.3 確定計算負荷的方法確定計算負荷的方法2.4 尖峰電流的計算尖峰電流的計算2.5 無功功率補償無功功率補償電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9u電力負荷（電力負荷（electric power load）又稱又稱電力負載電力負載，有兩種含義：，有兩種含義：（1）指耗用電能的指耗用電能的用電設備或用戶用電設備或用戶

2、，如說重要負荷、一般負荷、，如說重要負荷、一般負荷、動力負荷、照明負荷等。動力負荷、照明負荷等。（2）指用電設備或用戶耗用的指用電設備或用戶耗用的功率或電流功率或電流大小，如說輕負荷大小，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）等。等。電力負荷的具體含義視具體情況而定。電力負荷的具體含義視具體情況而定。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 一、電力負荷的分級及供電要求一、電力負荷的分級及供電要求 供電方式供電方式:由兩個由兩個獨立電源獨立電源供電；設應急電源供電；設應急電源1一級負荷一級負荷

3、：中斷供電將可能造成：中斷供電將可能造成人身傷亡人身傷亡；或造成重大；或造成重大設備損壞，重大產(chǎn)品報廢，產(chǎn)生設備損壞，重大產(chǎn)品報廢，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失重大的經(jīng)濟損失；或在；或在政治政治造成重大影響造成重大影響。2二級負荷二級負荷：中斷供電將造成主要設備損壞，大量產(chǎn)品報：中斷供電將造成主要設備損壞，大量產(chǎn)品報廢，重點企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟上造成較大損失。廢，重點企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟上造成較大損失。 供電方式供電方式:由由雙回路雙回路供電供電3三級負荷三級負荷：所有不屬于一、二級負荷的電力負荷。：所有不屬于一、二級負荷的電力負荷。 供電方式供電方式:對供電電源無特殊要求。對供電電源無

4、特殊要求。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 二、用電設備的工作制二、用電設備的工作制 1連續(xù)運行工作制（長期工作制）連續(xù)運行工作制（長期工作制）：這類工作制的設備在這類工作制的設備在長期連續(xù)負荷下運行，且運行時間長到足以使之達到熱平衡長期連續(xù)負荷下運行，且運行時間長到足以使之達到熱平衡狀態(tài)狀態(tài) 。 2短時運行工作制（短時工作制）短時運行工作制（短時工作制）：這類工作制的設備在這類工作制的設備在恒定負荷下運行的時間短（短于達到熱平衡所需的時間），恒定負荷下運行的時間短（短于達到熱平衡所需的時間），而停歇時間長（長到足以使設備溫度冷卻到周圍介質的溫而停歇時間長（長到足以使

5、設備溫度冷卻到周圍介質的溫度）。度）。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-93斷續(xù)周期工作制（反復短時工作制）斷續(xù)周期工作制（反復短時工作制）：這類工作制的設這類工作制的設備周期性地時而工作，時而停歇，如此反復運行，而工作周備周期性地時而工作，時而停歇，如此反復運行，而工作周期一般不超過期一般不超過10min，無論工作或停歇，均不足以使設備達，無論工作或停歇，均不足以使設備達到熱平衡到熱平衡 。暫載率（負荷持續(xù)率）：暫載率（負荷持續(xù)率）：指設備工作時間與工作周期的指設備工作時間與工作周期的百分比值，即百分比值，即%100%1000tttTt吊車：吊車：標準暫載率有標準暫載率

6、有15%、25%、40%和和60%四種四種 電焊機：電焊機：標準暫載率有標準暫載率有50%、65%、75%和和100%四種四種 二、用電設備的工作制二、用電設備的工作制 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 三、負荷曲線三、負荷曲線1負荷曲線的分類負荷曲線的分類按性質分：按性質分：有功負荷曲線有功負荷曲線和和無功負荷曲線無功負荷曲線 按負荷持續(xù)時間分：按負荷持續(xù)時間分：日負荷曲線日負荷曲線、月負荷曲線和、月負荷曲線和年負荷曲線年負荷曲線2負荷曲線的繪制負荷曲線的繪制 日負荷曲線（圖日負荷曲線（圖2.1） ：逐點描繪法、梯形曲線法：逐點描繪法、梯形曲線法年負荷曲線：年負荷曲線

7、：年最大負荷曲線（圖年最大負荷曲線（圖2.3 ）：）：或稱運行年負荷曲線。或稱運行年負荷曲線。圖圖2.3 年最大負荷曲線年最大負荷曲線電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9圖圖2.1 日有功負荷曲線日有功負荷曲線a）折線圖）折線圖 b）梯形圖）梯形圖作用：作用：電力系統(tǒng)調度電力系統(tǒng)調度部門用于安排部門用于安排發(fā)電發(fā)電計劃計劃 ;電力系統(tǒng)計劃部門電力系統(tǒng)計劃部門用于進用于進 行電力系統(tǒng)的行電力系統(tǒng)的電力電量平衡電力電量平衡和確定運行方式和確定運行方式(如調峰如調峰 容量容量、調壓和無功調壓和無功補償補償方式等方式等)以及進行以及進行安全分析安全分析 。電氣工程基礎電氣工程基礎2

8、01320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9取夏季為取夏季為200天，冬季為天，冬季為165天，則圖中功率天，則圖中功率P1所占時間為：所占時間為： 圖圖2.2 全年時間負荷曲線的繪制全年時間負荷曲線的繪制a）夏季典型日負荷曲線）夏季典型日負荷曲線 b）冬季典型日負荷曲線）冬季典型日負荷曲線 c）全年時間負荷曲線）全年時間負荷曲線全年時間負荷曲線（圖全年時間負荷曲線（圖2.2 ）：或稱年負荷持續(xù)曲線。）：或稱年負荷持續(xù)曲線。111222() 200200165TttTtt電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 四、與負荷曲線有關的物理

9、量四、與負荷曲線有關的物理量1年最大負荷和年最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷和年最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷年最大負荷Pmax ：指全年中消耗電能最多的半小時的平均指全年中消耗電能最多的半小時的平均功率，即功率，即 30maxPP年最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷利用小時數(shù)Tmax在此時間內，用戶以年最大負荷在此時間內，用戶以年最大負荷持續(xù)運行所消耗的電能恰好等于持續(xù)運行所消耗的電能恰好等于全年實際消耗的電能，如圖全年實際消耗的電能，如圖2.4所所示。示。 max87600maxmaxdPtpPWTa可見：年負荷曲線越平坦，可見：年負荷曲線越平坦，Tmax越大；年負荷曲線越陡，越大；年負荷曲線越陡，T

10、max越小。越小。圖圖2.4 年最大負荷與年最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷與年最大負荷利用小時數(shù)電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 四、與負荷曲線有關的物理量四、與負荷曲線有關的物理量1年最大負荷和年最大負荷利用小時數(shù)年最大負荷和年最大負荷利用小時數(shù)電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-92平均負荷與負荷系數(shù)平均負荷與負荷系數(shù)平均負荷平均負荷Pav：在一定時間在一定時間t內消耗的平均功率，即內消耗的平均功率，即 tWPtav負荷系數(shù)負荷系數(shù) KL：平均負荷與最大平均負荷與最大負荷的比值，即負荷的比值，即maxavPPKL年平均負荷為（圖年平均負荷為（圖2.5

11、）:8760avaWP可見，可見，KL越大，負荷曲線越平坦，負荷波動越小。越大，負荷曲線越平坦，負荷波動越小。圖圖2.5 年平均負荷年平均負荷電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9計算負荷：計算負荷： 通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用以按發(fā)熱條件選通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用以按發(fā)熱條件選擇導體和電氣設備的一個擇導體和電氣設備的一個假想的持續(xù)負荷值假想的持續(xù)負荷值，稱為計算負荷，稱為計算負荷，用用Pc（和（和Qc 、Sc 、 Ic ）表示。）表示。30maxPPPc通常把根據(jù)通常把根據(jù)半小時平均負荷半小時平均負荷所所繪制的負荷曲線上的繪制的負荷曲線上的 “最大負最大負荷荷”稱為計

12、算負荷，并作為稱為計算負荷，并作為按按發(fā)熱條件選擇電氣設備的依據(jù)發(fā)熱條件選擇電氣設備的依據(jù)，因此因此一般中小截面導體的發(fā)熱時間常數(shù)一般中小截面導體的發(fā)熱時間常數(shù)為為10min以上，而導體通過電流達到以上，而導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為穩(wěn)定溫升的時間大約為34，即載，即載流導體大約經(jīng)半小時（流導體大約經(jīng)半小時（30min）后可）后可達到穩(wěn)定溫升值達到穩(wěn)定溫升值 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9max30eedPPKPPaveuPKP3二項式系數(shù)二項式系數(shù)b、c。1需要系數(shù)需要系數(shù)Kd：負荷曲線中的負荷曲線中的最大有功計算負荷最大有功計算負荷Pmax與與全部全部用電

13、設備設備容量用電設備設備容量之比值，即之比值，即 2利用系數(shù)利用系數(shù)Ku：負荷曲線中的平均計算負荷負荷曲線中的平均計算負荷Pav與全部用電與全部用電設備的設備容量之比值，即設備的設備容量之比值，即 常用的幾個系數(shù)常用的幾個系數(shù)30LdeeeWLK KPK PP 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 一、概述一、概述 求計算負荷的方法有：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、利求計算負荷的方法有：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、利用系數(shù)法和用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電量法單位產(chǎn)品耗電量法等。等。 二、按需要系數(shù)確定計算負荷二、按需要系數(shù)確定計算負荷1設備容量設備容量Pe的確定的確定對長期工作制和短時

14、工作制的用電設備：對長期工作制和短時工作制的用電設備：對反復短時工作制的用電設備：其設備容量是指換算到統(tǒng)對反復短時工作制的用電設備：其設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)熱條件進行換算。折算方法：按同一周期等效發(fā)熱條件進行換算。30dePK PNePP電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 吊車電動機組（包括電葫蘆、起重機、行車等吊車電動機組（包括電葫蘆、起重機、行車等 ）的設備容）的設備容量：指統(tǒng)一換算到量：指統(tǒng)一換算到=25%時的額定功率（時的額定功率（kW），即），即21QI RtRQItQ，當 、一定時，同同一一

15、周周期期的的而而tIPNNNNeePPPP NN25NN2PPPe1P因因此此電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 電焊機及電焊變壓器的設備容量電焊機及電焊變壓器的設備容量：指統(tǒng)一換算到指統(tǒng)一換算到=100%時的額定功率（時的額定功率（kW），即），即 NNNNN100NNcosSPPPe照明設備的設備容量：照明設備的設備容量： 白熾燈、碘鎢燈的設備容量：等于燈泡上標注的額定功率；白熾燈、碘鎢燈的設備容量：等于燈泡上標注的額定功率； 熒光燈應考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的熒光燈應考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的20%），），其設備容量應為燈管額定功率的其設備容

16、量應為燈管額定功率的1.2倍；倍； 高壓水銀熒光燈和金屬鹵化物燈也應考慮鎮(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%），其設備容量可取燈管額定功率），其設備容量可取燈管額定功率的的1.1倍。倍。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-92單臺用電設備單臺用電設備的計算負荷的計算負荷對長期連續(xù)工作的單臺用電設備：對長期連續(xù)工作的單臺用電設備： ePP30對需要計及效率的單臺用電設備（如電動機）：對需要計及效率的單臺用電設備（如電動機）： ePP303用電設備組用電設備組的計算負荷的計算負荷NedUSIQPSPQPK

17、P3tan303023023030303030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)，查附錄表要系數(shù)，查附錄表1。電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9需要系數(shù)需要系數(shù)Kd的意義的意義 各用電設備因工作情況不同，可能不同時工作，因此應考各用電設備因工作情況不同，可能不同時工作，因此應考慮一個同時使用系數(shù)慮一個同時使用系數(shù) ; ;K 各用電設備在工作時，不一定全部在滿負荷下運行，因此各用電設備在工作時，不一定全部在滿負荷下運行，因此應考慮一個負荷系數(shù)應考慮

18、一個負荷系數(shù) ; ;LK 各用電設備各用電設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，用電設備組的計算負荷為因此，用電設備組的計算負荷為:電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9例例2.1 已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有380V的三相電的三相電動機動機7.5kW3臺，臺，4kW8臺，臺，3kW17臺，臺，1.5kW10臺。試用需要系數(shù)臺。試用需要系數(shù)法求其計算負荷。法求其計算負荷。 解：此機床組電動機的總容量為解：此機床組電動機的總容量為查附錄表查附錄表1中

19、中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機”項，得項，得 （?。ㄈ?.16），）， 。因此可求得因此可求得7.5kW 34kW 83kW 17 1.5kW 10120.5kWeP 0.16 0.2dK cos0.5,tan1.73電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9有功計算負荷有功計算負荷無功計算負荷無功計算負荷視在計算負荷視在計算負荷計算電流計算電流300.16 120.5=19.28kWP 3019.28 1.73=33.35kvarQ3019.28=38.56kVA0.5S3038.56=58.59A30.38I電氣工程基礎電氣工程基礎20132

20、0132022-6-92.多組用電設備多組用電設備的計算負荷的計算負荷3030.3030.2230303030303piqiNPKPQKQSPQISU 當車間配電干線上有多組用電設備時，各組用電設備的最當車間配電干線上有多組用電設備時，各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)，此時應計入一個大負荷不同時出現(xiàn)，此時應計入一個同時系數(shù)同時系數(shù)。0.80 0.90pK0.85 0.95qK0.85 0.95pK0.90 0.97qK對車間干線，取對車間干線，取0.90 0.95pK0.90 0.97qK對低壓母線，分如下兩種情況：對低壓母線，分如下兩種情況：（1）由用電設備組計算負荷直接相加來計算時，?。┯?/p>

21、用電設備組計算負荷直接相加來計算時，?。?）由車間干線計算負荷直接相加來計算時，?。┯绍囬g干線計算負荷直接相加來計算時，取電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9/kWePcostan30/kWP30/kvarQ30/kVAS30/AI0.950.97pqKK序號用電設備組名稱臺數(shù)n容量需要系數(shù)Kd計算負荷1金屬切削機床205031017.32通風機52.41.83電阻爐120.7101.40車間總計235513.819.113

22、.118.522.734.5電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 二、按二項式系數(shù)法確定計算負荷二、按二項式系數(shù)法確定計算負荷1對同一工作制的單組用電設備對同一工作制的單組用電設備303030223030303030tan3xeNPcPbPQPSPQISU式中，式中，b、c為二項式系數(shù)，可查附錄表為二項式系數(shù)，可查附錄表1； 為由為由x臺容量臺容量最大用電設備投入運行時增加的最大用電設備投入運行時增加的附加負荷附加負荷（kW）；）； 為為該用電設備組的該用電設備組的平均負荷（平均負荷（kW）。）。 ebPxcP電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程

23、基礎電氣工程基礎201320132022-6-92對不同工作制的多組用電設備對不同工作制的多組用電設備30max30max223030303030N()()tan(tan3xexmaxePcPbPQcPbPSPQISU（）式中，式中， 為各用電設備組附加負荷為各用電設備組附加負荷 中的最大中的最大值；值； 為各用電設備組平均負荷的總和；為各用電設備組平均負荷的總和； 為與為與 對應的功率因數(shù)角的正切值；對應的功率因數(shù)角的正切值； 為各用電設備組為各用電設備組對應的功率因數(shù)的正切值。對應的功率因數(shù)的正切值。maxxcP（）ebP（）tanmaxmaxxcP（）tanxcP例例2.3 已知某機修車

24、間的金屬切削機床組，擁有已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有380V的三相電動機的三相電動機7.5kW3臺，臺，4kW8臺，臺，3kW17臺，臺，1.5kW10臺。試用二項式法求其計算負荷。臺。試用二項式法求其計算負荷。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9尖峰電流：尖峰電流：持續(xù)持續(xù)12s的短時最大負荷電流，主要由的短時最大負荷電流，主要由用電設用電設 備起動所備起動所引起。引起。尖峰電流尖峰電流主要用來主要用來計算電壓波動計算電壓波動、選擇熔斷器選擇熔斷器和和

25、自動開自動開關關等電氣設備，也用來等電氣設備，也用來整定繼電保護裝置整定繼電保護裝置和和校驗電動機的校驗電動機的自啟動條件自啟動條件等。等。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 一、單臺用電設備的尖峰電流一、單臺用電設備的尖峰電流單臺用電設備的尖峰電流就是其啟動電流，即單臺用電設備的尖峰電流就是其啟動電流，即NststpkIKII 二、多臺用電設備不同時啟動時的尖峰電流二、多臺用電設備不同時啟動時的尖峰電流max.11.stniiNpkIIKImax30)NstpkIIII（或或 式中，和式中，和分別為用電設備中啟分別為用電設備中啟動電流與額定電流動電流與額定電流之差最大

26、之差最大的那臺設備的啟動電流及其啟動電流與額定電流之差；的那臺設備的啟動電流及其啟動電流與額定電流之差； max.stImax)NstII （鼠籠型電機：鼠籠型電機：57；繞線型電機：繞線型電機：23；直流電機：直流電機：1.52。 為同時系數(shù)，取為同時系數(shù)，取0.7-1；K電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 三、用電設備同時自啟動的尖峰電流三、用電設備同時自啟動的尖峰電流如果有一組用電設備需同時參與自啟動，則其尖峰電流等如果有一組用電設備需同時參與自啟動，則其尖峰電流等于所有用電設備的啟動電流之和，即于所有用電設備的啟動電流之和，即niiNistpkIKI1.)(ist

27、K.iNI.式中，式中，n為參與自為參與自啟啟動的用電設備臺數(shù)；動的用電設備臺數(shù)； 和和為分別對為分別對應于第應于第i臺用電設備的起啟電流倍數(shù)和額定電流。臺用電設備的起啟電流倍數(shù)和額定電流。電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9一、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)絡中的功率損耗和電能損耗增大。使供電網(wǎng)絡中的功率損耗和電能損耗增大。2使供電網(wǎng)絡的電壓損失增大，影響負荷端的電壓質量。使供電網(wǎng)絡的電壓損失增大，影響負荷端的電壓質量。3使供配電設備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。使供配電設備的容量不

28、能得到充分利用，降低了供電能力。4使發(fā)電機的出力下降，發(fā)電設備效率降低，發(fā)電成本提高。使發(fā)電機的出力下降，發(fā)電設備效率降低，發(fā)電成本提高。因為功率因數(shù)越低，在保證輸送同樣的有功功率時，系統(tǒng)中輸送的因為功率因數(shù)越低，在保證輸送同樣的有功功率時，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、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、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，使設備的

29、容量不能得到充分利用，降低了供電能力。功率越小，使設備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。cos3UIP 當有功功率保持不變時，功率因數(shù)越低，無功電流越大，對發(fā)電機當有功功率保持不變時，功率因數(shù)越低，無功電流越大，對發(fā)電機轉子的去磁效應越大，端電壓越低，發(fā)電機就達不到預定的出力。轉子的去磁效應越大，端電壓越低，發(fā)電機就達不到預定的出力。 由于由于 ，當，當P、R、X 一定時，功率因數(shù)越低，一定時，功率因數(shù)越低，Q越越大，則大，則 越大。越大。 UNUQXPRU電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 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，或由

30、電壓表、電流表和功率表在同一時刻的讀數(shù)按下式求出：由電壓表、電流表和功率表在同一時刻的讀數(shù)按下式求出： 二、功率因數(shù)的計算二、功率因數(shù)的計算1. 瞬時功率因數(shù)：瞬時功率因數(shù)： UIP3cos指某一規(guī)定時間內，功率因數(shù)的平均值。指某一規(guī)定時間內，功率因數(shù)的平均值。其計算公式為：其計算公式為：2. 均權功率因數(shù)：均權功率因數(shù)： 22cosqpPavWWW瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的情況。瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的情況。 式中，式中， Wp為某一時間內消耗的有功電能（為某一時間內消耗的有功電能（kWh）；）；Wq為同一為同一時間內消耗的無功電能（時間內消耗的無功電能（k

31、varh）。）。 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9 指在年最大負荷（即計算負荷）指在年最大負荷（即計算負荷）時的功率因數(shù)。其計算公式為：時的功率因數(shù)。其計算公式為：3. 最大負荷時的功率因數(shù)：最大負荷時的功率因數(shù)： 3030cosSP注意：注意：在供電設計中考慮無功補償時，嚴格地講，應按均權功在供電設計中考慮無功補償時，嚴格地講，應按均權功率因數(shù)是否滿足要求來計算，但為簡便起見，常按率因數(shù)是否滿足要求來計算，但為簡便起見，常按最大負荷時最大負荷時的功率因數(shù)的功率因數(shù)來計算補償容量。來計算補償容量。 我國供電部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就是按月均權功我國供電部門每月向工業(yè)

32、用戶收取電費，就是按月均權功率因數(shù)的高低來調整的。并規(guī)定：高壓供電的用戶，其功率因率因數(shù)的高低來調整的。并規(guī)定：高壓供電的用戶，其功率因數(shù)不應低于數(shù)不應低于0.9，其他電力用戶的功率因數(shù)不應低于其他電力用戶的功率因數(shù)不應低于0.85。若達若達不到以上要求，應進行人工補償，否則要加收電費。不到以上要求，應進行人工補償，否則要加收電費。電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9三、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 不加任何補償設備，采取措施減少供電系統(tǒng)中無功功率不加任何補償設備，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

33、功率因數(shù)。的需要量，稱為提高自然功率因數(shù)。用小容量的電動機代替負荷不足的大容量電動機。用小容量的電動機代替負荷不足的大容量電動機。n 正確選用感應電動機的型號和容量正確選用感應電動機的型號和容量 當電動機的負荷系數(shù)當電動機的負荷系數(shù) KL70%時，可以不換；當時，可以不換；當 KL40%時，必須換小電機；當時，必須換小電機；當40% KL 70%時，則需經(jīng)過技術經(jīng)時，則需經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后再進行更換。濟比較后再進行更換。 降低感應電動機的端電壓就降低了感應電動機的無功功率需要量，降低感應電動機的端電壓就降低了感應電動機的無功功率需要量，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)。對負荷

34、不足的電動機可用降低外加電壓的辦法提高功率因對負荷不足的電動機可用降低外加電壓的辦法提高功率因數(shù)。數(shù)。114.44dpmUEfWkQ電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9定子繞組的匝數(shù)不能減少。定子繞組的匝數(shù)不能減少。114.44dpmUEfW kQ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 限制感應電動機的空載運行限制感應電動機的空載運行n 提高感應電動機的檢修質量提高感應電動機的檢修質量變壓器的負荷系數(shù)在變壓器的負荷系數(shù)在60%以上運行時才較經(jīng)濟，其最佳負荷系數(shù)為以上運行時才較經(jīng)濟，其最佳負荷系數(shù)為75%8

35、0%，因此變壓器不宜輕載運行。一般當變壓器的負荷系數(shù)因此變壓器不宜輕載運行。一般當變壓器的負荷系數(shù) KL30%時，才考慮換小時，才考慮換小容量的變壓器。容量的變壓器。對負荷率不大于對負荷率不大于0.7及最大負荷不大于及最大負荷不大于90%的繞線式異步電動機，必要時可使其同的繞線式異步電動機，必要時可使其同步化運行。即當繞線式異步電動機起動完畢后，向轉子三相繞組中送入直流勵磁，步化運行。即當繞線式異步電動機起動完畢后，向轉子三相繞組中送入直流勵磁，產(chǎn)生轉矩把異步電動機牽入同步運行，其運行狀態(tài)與同步電動機一樣，在過勵磁產(chǎn)生轉矩把異步電動機牽入同步運行，其運行狀態(tài)與同步電動機一樣，在過勵磁下，電動機

36、可向電網(wǎng)送入無功功率，從而達到改善功率因數(shù)的目的。下，電動機可向電網(wǎng)送入無功功率，從而達到改善功率因數(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 感應電動機同步化運行感應電動機同步化運行 電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-92提高功率因數(shù)的補償法提高功率因數(shù)的補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） 采用同步電動機采用同步電動機采用同步調相機采用同步調相機 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、易于維護等優(yōu)點，是目前工業(yè)企業(yè)中應

37、用最廣泛的無功補償裝置。小、易于維護等優(yōu)點，是目前工業(yè)企業(yè)中應用最廣泛的無功補償裝置。調節(jié)同步電動機的勵磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運行，就能向電網(wǎng)輸調節(jié)同步電動機的勵磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運行，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)。同步調相機實質上是空載運行的同步電動機，專門向電網(wǎng)輸送無功功率，同步調相機實質上是空載運行的同步電動機，專門向電網(wǎng)輸送無功功率，大容量的同步調相機主要裝設在電力系統(tǒng)的區(qū)域性變電所，作為該地區(qū)的大容量的同步調相機主要裝設在電力系統(tǒng)的區(qū)域性變電所，作為該地區(qū)的無功補償電源，用于提高該地區(qū)的功率因數(shù)和電壓質量。無功

38、補償電源，用于提高該地區(qū)的功率因數(shù)和電壓質量。電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9四、電容器并聯(lián)補償?shù)墓ぷ髟硭?、電容器并?lián)補償?shù)墓ぷ髟?在工業(yè)企業(yè)中，絕大部分電氣設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當在當在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： CRLIII&圖圖2-8 電容器無功補償原理圖電容器無功補償原理圖電氣工程基礎電氣工程基礎2013

39、20132022-6-9欠補償欠補償 ：補償后電流：補償后電流 落后電壓落后電壓 ，如圖，如圖2-8b）所示。）所示。 IU過補償過補償 ：補償后電流：補償后電流 超前電壓超前電壓 ，如圖，如圖2-8c）所示。）所示。 IU一般都不采用過補償，因為這將引起變壓一般都不采用過補償，因為這將引起變壓器二次側電壓的升高，會增大電容器本身器二次側電壓的升高，會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，使溫升增大，電容器壽命降低，同時還會使線路上的電能損耗增加。同時還會使線路上的電能損耗增加。電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9五、電容器的補償方式五、電容器的補償方式

40、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^?。?50kvar及以下）時可接成三角形。及以下）時可接成三角形。 n由于，而，因此電容器接成三角形時的容量為采用星由于，而，因此電容器接成三角形時的容量為采用星形接線時的形接線時的3倍倍 。n若電容器采用三角形接線，一電容器斷線時，三相線路仍能得到無功補償；而采若電容器采用三角形接線，一電容器斷線時，三相線路仍能得到無功補償；而采用星形接線時，一相電容器斷線，該相將失去無功補償，造成三相負荷不平衡。用星形接線時，一相電容器斷線，該相將失去無

41、功補償，造成三相負荷不平衡。n但是，電容器采用三角形接線時，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，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，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，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電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-92電容器的裝設位置（補償方式）電容器的裝設位置（補償方式）高壓集中補償：高壓集中補償：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

42、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。低壓分組補償：低壓分組補償：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。個別補償：個別補償：將電容器組直接安裝在需要進行無功補償?shù)母鲗㈦娙萜鹘M直接安裝在需要進行無功補償?shù)母鱾€用電設備附近。個用電設備附近。電氣工程基礎電氣工程基礎201320132022-6-9必須指出：必須指出：電容器從電網(wǎng)上切除后有殘余電壓，其最高可達電容器從電網(wǎng)上切除后有殘余電壓，其最高可達電網(wǎng)電壓的峰值。所以電容器組應裝設電網(wǎng)電壓的峰值。所以電容器組應裝設放電裝置放電裝置，且其放電，且其放電回路中回路中不得裝設熔斷器或開關設備不得裝設熔斷器或開關設備，以免放電回路斷開，