供電負(fù)荷預(yù)測(cè)與計(jì)算

1、供電負(fù)荷預(yù)測(cè)與計(jì)算第1頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一第2章 供電負(fù)荷計(jì)算2.1 負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷2.2 用電設(shè)備額定容量的確定2.3 負(fù)荷計(jì)算的方法2.4 功率損耗與電能損耗2.5 變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇2.6 功率因數(shù)與無(wú)功功率補(bǔ)償2第2頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.1 負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷 2.1.1 負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線（load curve）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（有功功率或無(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）。 3第3頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，

2、0點(diǎn)5分，星期一1負(fù)荷曲線的分類(lèi)按負(fù)荷的功率性質(zhì)分：可分為有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線；按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分：可分為日負(fù)荷、月負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。4第4頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一5第5頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一6第6頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（1）年最大負(fù)荷Pmax 年最大負(fù)荷Pmax就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱(chēng)為半小時(shí)最大負(fù)荷。（2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)又稱(chēng)為年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)

3、假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。 7第7頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一 下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷，Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。8第8頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一3.平均負(fù)荷Pav 平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能W除以時(shí)間t的值，即Pav=W/t 年平均負(fù)荷為Pav=Wa/8760 9第9頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.1.2 計(jì)算負(fù)荷（c

4、alculated load） 通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷為依據(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)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或用P30(Q30、S30、I30)表示。 10第10頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因：一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為 3=31030（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。11第11頁(yè)，共67頁(yè)，20

5、22年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.1.3 計(jì)算負(fù)荷的意義和計(jì)算目的負(fù)荷計(jì)算主要是確定計(jì)算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會(huì)超過(guò)允許值。 計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇供配電系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開(kāi)關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。 正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。 返回目錄12第12頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.2 用電設(shè)備額定容量的確定2.2.1 用電設(shè)備的工作方式 用電設(shè)備按其工作方式可分為三種： （1）連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制） （2）短時(shí)運(yùn)

6、行工作制（短暫工作制） （3）斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制） 13第13頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一連續(xù)運(yùn)行工作制（長(zhǎng)期工作制） 在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部分溫升均不超過(guò)最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。如通風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、電機(jī)車(chē)等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運(yùn)行工作制的用電設(shè)備。 14第14頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一短時(shí)運(yùn)行工作制（短暫工作制） 用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長(zhǎng)，在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時(shí)間內(nèi)其溫度又

7、降低為周?chē)橘|(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點(diǎn)。如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（如橫梁升降、刀架快速移動(dòng)裝置的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)）及水閘用電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。這類(lèi)設(shè)備的數(shù)量不多。 15第15頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制） 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（t）與停歇時(shí)間（t0）相互交替。工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。如電焊機(jī)和吊車(chē)電動(dòng)機(jī)等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即為 ，即：式中：t，t0工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作周期T。1

8、6第16頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.2.2 用電設(shè)備額定容量的計(jì)算在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”P(pán)N，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過(guò)換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱(chēng)為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。 17第17頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（1）長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量 Pe=PN（2）重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量 吊車(chē)機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車(chē)等 ）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率（kW），若其N(xiāo)

9、不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為: 電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到100%時(shí)的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率N不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:18第18頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（3）電爐變壓器的設(shè)備容量 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（kW），即：Pe=PN=SNcos 19第19頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（4）照明設(shè)備的設(shè)備容量白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量就等于燈泡上標(biāo)注的額定功率（kW）；熒光燈還要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）；高壓水銀熒光

10、燈亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）；金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時(shí)亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。 20第20頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（5）不對(duì)稱(chēng)單相負(fù)荷的設(shè)備容量當(dāng)有多臺(tái)單相用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負(fù)載不對(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)萘咳绮怀^(guò)三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，可按三相對(duì)稱(chēng)分配考慮，如單相用電設(shè)備不對(duì)稱(chēng)容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，則設(shè)備容量Pe應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷

11、的原則進(jìn)行換算。21第21頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一設(shè)備接于相電壓或線電壓時(shí)，設(shè)備容量Pe的計(jì)算如下：?jiǎn)蜗嘣O(shè)備接于相電壓時(shí)Pe3Pem式中：Pe等效三相設(shè)備容量； Pem最大負(fù)荷所接的單相設(shè)備容量。單相設(shè)備接于線電壓時(shí)式中Pel接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。返回目錄22第22頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.3 負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法 需要系數(shù)法比較簡(jiǎn)便因而廣泛使用。這里僅介紹需要系數(shù)法。23第23頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一需要系數(shù)需要系數(shù)考慮了以下

12、的主要因素：式中：K同時(shí)使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；KL負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與其額定容量之比；wl線路供電效率；用電設(shè)備組在實(shí)際運(yùn)行功率時(shí)的平均效率。24第24頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一實(shí)際上，上述系數(shù)對(duì)于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對(duì)一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)或車(chē)間來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)性質(zhì)，工藝特點(diǎn)，加工條件，技術(shù)管理，和勞動(dòng)組織以及工人操作水平等因素，都對(duì)Kd有影響。所以Kd只能靠測(cè)量統(tǒng)計(jì)確定,見(jiàn)附錄表35。上述各種因素可供設(shè)計(jì)人員在變動(dòng)的系數(shù)范圍內(nèi)選用時(shí)參考。 25

13、第25頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.3.1 需要系數(shù)法 由負(fù)荷端逐級(jí)向電源端進(jìn)行計(jì)算26第26頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一1單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷（1） 有功計(jì)算負(fù)荷： 考慮到單臺(tái)用電設(shè)備總會(huì)有滿(mǎn)載運(yùn)行的時(shí)候，其計(jì)算負(fù)荷Pca1為 Pe換算到統(tǒng)一暫載率下的電動(dòng)機(jī)的額定容量； 用電設(shè)備在額定負(fù)載下的的效率。 （2）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qca1=Pca1tan 用電設(shè)備功率因數(shù)角。 計(jì)算目的：用于選擇分支線導(dǎo)線及其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備。27第27頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2. 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（1）有功計(jì)算負(fù)荷：Pca2=Kd

14、Pe Kd用電設(shè)備組的需要系數(shù)，見(jiàn)附錄表3； Pe用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和，但不包括備用設(shè)備容量。（2）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qca2=Pca2tanwm tanwm值見(jiàn)附錄表3。（3）視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備。 28第28頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一當(dāng)Kd值有一定變動(dòng)范圍時(shí)，取值要作具體分析。如臺(tái)數(shù)多時(shí)，一般取用較小值，臺(tái)數(shù)少時(shí)取用較大值；設(shè)備使用率高時(shí)，取用較大值，使用率低時(shí)取用較小值。當(dāng)一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)較小（n3臺(tái)）時(shí)，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計(jì)算負(fù)荷，或者采用較大的Kd值(0.851)。 29第29頁(yè)，共67

15、頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一3確定車(chē)間配電干線或車(chē)間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（1）總有功計(jì)算負(fù)荷：Pca3Pca2（2）總無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qca3Qca2（3）總視在計(jì)算負(fù)荷：Pca3、Qca3、Sca3車(chē)間變電所低壓母線上的有功、無(wú)功及視在計(jì)算負(fù)荷；Pca2、Qca2各用電設(shè)備組的有功、無(wú)功計(jì)算負(fù)荷的總和最大負(fù)荷時(shí)的同時(shí)系數(shù)?？紤]各用電設(shè)備組的最大計(jì)算負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)而引入的系數(shù)。的范圍值見(jiàn)附錄表6。注意：當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無(wú)功補(bǔ)償用的靜電電容器組，其容量為Qc3則當(dāng)計(jì)算Qca3時(shí)，要減去無(wú)功補(bǔ)償容量，即Qca3Qca2Qc3 計(jì)算目的：用于選擇車(chē)間配電干線及其上的開(kāi)關(guān)

16、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。30第30頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一4. 確定車(chē)間變電所中變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷Pca4Pca3+PTQca4Qca3+QT Pca、Qca、Sca車(chē)間變電所中變壓器高壓側(cè)的有功、無(wú)功及視在計(jì)算負(fù)荷（kW、kvar及kVA）； PT、QT變壓器的有功損耗與無(wú)功損耗（kW、kvar）。計(jì)算目的：用于選擇車(chē)間變電所高壓配電線及其上的開(kāi)關(guān)設(shè)備 31第31頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一在計(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)

17、公式估算：對(duì)SJL1等型電力變壓器：PT0.02Sca3 （kW）QT0.08Sca3 （kvar）對(duì)SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器：PT0.015Sca3 （kW）QT0.06Sca3 （kvar）式中：Sca3變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（kVA）。32第32頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一5. 確定全車(chē)間變電所中高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷Pca5Pca4+P4mQca5Qca4+Q4m P4m、Q4m車(chē)間高壓用電設(shè)備的有功及無(wú)功計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算目的：用于車(chē)間變電所高壓母線的選擇。33第33頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一6. 確定總降壓變

18、電所出線上的計(jì)算負(fù)荷Pca6= Pca5 +PLPca5Qca6 = Qca5 +QL Qca5Sca6Sca5PL、QL高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計(jì)。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。34第34頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一7. 確定總降壓變電所低壓側(cè)母線的計(jì)算負(fù)荷Pca7PcaQca7Qca 注意：如果在總降壓變電所10kV二次母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，則在計(jì)算總無(wú)功功率Qca7時(shí)，應(yīng)減去補(bǔ)償設(shè)備的容量時(shí)Qc7 ，即Qca7Qca- Qc7計(jì)算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所

19、主變壓器容量。35第35頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一8確定全廠總計(jì)算負(fù)荷Pca8Pca7+PTQca8Qca7+QT 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)，并作為原始資料進(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)關(guān)設(shè)備。 36第36頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一例2.3.1 一機(jī)修車(chē)間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW；另接通風(fēng)機(jī)3臺(tái)共5kW；電葫蘆4個(gè)共6kW（FCN =40%）試求計(jì)算負(fù)荷。解：冷加工電動(dòng)機(jī)組： 查附錄表3可得Kd=0.160.2（取0.2），cos=0.5，tan

20、=1.73，因此Pca(1)=KdPe=0.250 =10(kW)Qca(1)= P ca(1)tanwm=101.73=17.3 (kvar) Sca(1)= P ca(1)/coswm=10/0.5=20(kVA) 通風(fēng)機(jī)組： 查附錄表3可得Kd=0.70.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此Pca(2)=KdPe=0.85 =4(kW)Qca(2)= P ca(2)tanwm=40.75=3 (kvar)Sca(2)= P ca(2)/coswm=4/0.8=5(kVA)37第37頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一電葫蘆：由于是單臺(tái)設(shè)備，可取Kd=1

21、，查附錄表3可得cos=0.5，tan=1.73，因此Pca(3)= Pe=3.79 =3.79(kW)Qca(3)= Pca(3)tanwm=3.791.73= 6.56(kvar) Sca(3)= Pca(3)/coswm=3.79/0.5=7.58(kVA) 取同時(shí)系數(shù)為0.9，因此總計(jì)算負(fù)荷為Pca()Pca=0.9（10+4+3.79）=16.01(kW)Qca()Qca=0.9（17.3+3+6.56）=24.17(kW)38第38頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一為了使人一目了然，便于審核，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中常采用計(jì)算表格形式，如下表所示。28.9924.1716

22、.01取=0.926.8617.7924負(fù)荷總計(jì)7.586.563.791.730.513.79（=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風(fēng)機(jī)組22017.3101.730.50.25020機(jī)床組1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)計(jì)算負(fù)荷tancosKd設(shè)備容量（kW）臺(tái)數(shù)用電設(shè)備組名稱(chēng)序號(hào)返回目錄39第39頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.4 功率損耗與電能損耗2.4.1 供電線路的功率損耗在實(shí)際工作中，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可分別按下式計(jì)算：式中：Ica線路中的計(jì)算

23、電流，A；R線路每相電阻，等于單位長(zhǎng)度的電阻R0乘以長(zhǎng)度L；X線路每相電抗，等于單位長(zhǎng)度的電抗X0乘以長(zhǎng)度L。 40第40頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一上式如用線路的計(jì)算功率Pca、Qca及Sca表示時(shí)，則式中：UN三相供電線路的額定電壓，kV。41第41頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.4.2 變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗包括有功功率損耗PT和無(wú)功功率損耗QT。變壓器的有功功率損耗由兩部分組成：一部分是變壓器在額定電壓UN時(shí)不變的空載損耗P0，也就是鐵損PFe；另一部分是隨負(fù)荷而變化的繞組損耗，即有載損耗Pl，也就是銅損PCu。變壓器的短路

24、損耗Pk可認(rèn)為是額定電流下的銅損PCuN。42第42頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一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Sca下的有功功率損耗PT為：式中：Sca變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷，kVA；SNT變壓器額定容量，kVA；P0變壓器空載有功損耗，kW；Pk變壓器有功短路損耗，kW。 43第43頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一變壓器的無(wú)功功率損耗也由兩部分組成：一部分是變壓器空載時(shí)不變的無(wú)功損耗Q0，另一部分是隨著變壓器負(fù)荷而變化在繞組中產(chǎn)生的無(wú)功損耗。所以變壓器在計(jì)算負(fù)荷Sca下的無(wú)功功率損耗QT為：式中： 變壓器空載時(shí)的

25、無(wú)功損耗，kvar； 變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無(wú)功損耗，kvar； 變壓器空載電流的百分值； 變壓器阻抗電壓的百分值。 44第44頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.4.3 供電系統(tǒng)的電能損耗1供電線路年電能損耗的計(jì)算式中： 按計(jì)算負(fù)荷求得的線路最大功率損耗； 年最大負(fù)荷損耗時(shí)間（小時(shí)數(shù)）。的含義是：線路連續(xù)通過(guò)計(jì)算負(fù)荷所產(chǎn)生的電能損耗與實(shí)際負(fù)荷在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗恰好相等所需要的時(shí)間，稱(chēng)為年最大負(fù)荷損耗時(shí)間，它與Tmaxa以及功率因數(shù)有關(guān)。 45第45頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.變壓器年電能損耗的計(jì)算 變壓器空載不變的功率損耗所引起的年電能損

26、耗與接電時(shí)間Ton（近似取8760h）有關(guān)，即：WT0=P0Ton 隨負(fù)荷而變化的有載功率損耗所引起的年電能損耗為：變壓器總的年電能損耗為：46第46頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.4.4 企業(yè)年電能需要量企業(yè)年電能需要量也就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能，它是企業(yè)供電設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。若已知企業(yè)的年負(fù)荷曲線如圖，則負(fù)荷曲線下的面積即為企業(yè)有功年電能需要量Wa。但實(shí)際上，負(fù)荷隨時(shí)都在變動(dòng)，通常用一個(gè)等值的矩形面積來(lái)代替負(fù)荷曲線下的面積。 返回目錄47第47頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.5 變電所中變壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇2.5.1 車(chē)間變電所變

27、壓器臺(tái)數(shù)與容量的選擇 對(duì)于一般生產(chǎn)車(chē)間，盡量裝設(shè)一臺(tái)變壓器，其額定容量應(yīng)大于用電設(shè)備的總計(jì)算負(fù)荷，且應(yīng)有適當(dāng)富裕容量。對(duì)于有一、二級(jí)負(fù)荷的車(chē)間，要求兩個(gè)電源供電時(shí)，應(yīng)選用兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電。如果與相鄰車(chē)間有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，當(dāng)車(chē)間變電所出現(xiàn)故障時(shí)，其一、二級(jí)負(fù)荷可通過(guò)聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，亦可只選用一臺(tái)變壓器。48第48頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一對(duì)于隨季節(jié)變動(dòng)較大的負(fù)荷，為了使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，減少變壓器空載損耗，也宜采用兩臺(tái)變壓器，以便在低谷負(fù)荷時(shí)，切除一臺(tái)。凡選用兩臺(tái)變壓器的變電所，任一臺(tái)變壓器單獨(dú)投入運(yùn)行時(shí)，必須能滿(mǎn)足變電所總計(jì)算負(fù)荷70%

28、的需要和一、二級(jí)負(fù)荷的需要。 49第49頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.5.2 企業(yè)總降變電所主變壓器的選擇對(duì)第三級(jí)負(fù)荷供電的總降變電所，或者有少量一、二級(jí)負(fù)荷，但可由鄰近企業(yè)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；其額定容量應(yīng)大于企業(yè)全部車(chē)間變電所計(jì)算負(fù)荷的總和，并考慮1525%的富裕。當(dāng)企業(yè)中一、二級(jí)負(fù)荷占全部負(fù)荷比重較大時(shí)，應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，兩臺(tái)主變壓器之間互為備用。當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)事故或檢修時(shí)，另一臺(tái)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷。 50第50頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.5.3 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所謂變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是指變壓器在功率損耗最小的情

29、況下的運(yùn)行方式。這樣使電能損耗最小，運(yùn)行費(fèi)用最低。如果把無(wú)功損耗歸算為有功損耗，則變壓器在實(shí)際負(fù)荷S下，其總的功率損耗可由下式求得：式中 Kr為無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。它的意義是指供電系統(tǒng)中每增加1kvar的無(wú)功損耗，相當(dāng)于有功損耗增加的千瓦數(shù)，此值通常取0.060.1kW/kvar。 51第51頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一現(xiàn)假設(shè)變電所有兩臺(tái)同型號(hào)同容量的變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，它承擔(dān)所有的負(fù)荷S；當(dāng)兩臺(tái)變壓器同時(shí)并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷S/2。求出兩種運(yùn)行方案歸算以后的功率損耗，并分別繪出隨負(fù)荷而變化的曲線。52第52頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分

30、，星期一兩條曲線交于n點(diǎn)，它所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷稱(chēng)為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷Scr。 53第53頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一同理，如果變電所裝設(shè)同容量多臺(tái)變壓器，根據(jù)n臺(tái)和n+1臺(tái)兩種運(yùn)行方式總有功損耗相等的原則，可求出其臨界負(fù)荷值：顯然，實(shí)際負(fù)荷小于Scr應(yīng)取n臺(tái)運(yùn)行，大于Scr則取n+1臺(tái)運(yùn)行。返回目錄54第54頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.6 功率因數(shù)與無(wú)功功率補(bǔ)償2.6.1 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)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出：式中：P功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（kW）；U電壓表

31、測(cè)出的線電壓讀數(shù)（kV）；I電流表測(cè)出的相電流讀數(shù)（A）。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。 55第55頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（2）平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計(jì)算公式為式中： Wa-某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；由有功電度表讀出。Wr-某一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能（kvarh）；由無(wú)功電度表讀出。我國(guó)電業(yè)部門(mén)每月向工業(yè)用戶(hù)收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)來(lái)調(diào)整。上式用以計(jì)算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。 56第56頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一對(duì)于正在進(jìn)行設(shè)計(jì)的工業(yè)企業(yè)則采用

32、下述的計(jì)算方法：式中： Pca-全企業(yè)的有功功率計(jì)算負(fù)荷，kW；Qca-全企業(yè)的無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷，kvar；-有功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.70.75；-無(wú)功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.760.82。 57第57頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（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)指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)。根據(jù)功率因數(shù)的定義可以分別寫(xiě)出：式中：Pca全企業(yè)的有功功率計(jì)算負(fù)荷，kW；Qca全企業(yè)的無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷，kvar；Sca全企業(yè)的視在計(jì)算負(fù)荷，kVA。 58第58頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.6.2 功率因數(shù)過(guò)低對(duì)供電系統(tǒng)的影響

33、（1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的起動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用。（2）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。（3）線路的電壓損耗增大。影響負(fù)荷端的異步電動(dòng)機(jī)及其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。（4）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。綜上可知電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問(wèn)題，因此，必須設(shè)法提高電力網(wǎng)中各種有關(guān)部分的功率因數(shù)。目前供電部門(mén)實(shí)行按功率因數(shù)征收電費(fèi)，因此功率因數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 59第59頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一2.6.3 功率因數(shù)的改善（1）

34、提高自然功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)的方法，即采用降低各用電設(shè)備所需的無(wú)功功率以改善其功率因數(shù)的措施，主要有： 正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量，使其接近滿(mǎn)載運(yùn)行； 更換輕負(fù)荷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者改變輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的接線； 電力變壓器不宜輕載運(yùn)行； 合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，限制電焊機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)； 使用無(wú)電壓運(yùn)行的電磁開(kāi)關(guān)。 60第60頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一（2） 人工補(bǔ)償無(wú)功功率 當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達(dá)到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時(shí)，就需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的無(wú)功補(bǔ)償電源，人工補(bǔ)償無(wú)功功率。人工補(bǔ)償無(wú)功功率的方法主要有以下三種：并聯(lián)電容器補(bǔ)償同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償 61第61頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一用靜電電容器（或稱(chēng)移相電容器、電力電容器）作無(wú)功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)償裝置。電力電容器的補(bǔ)償容量可用下式確定Qc=Pav（tan1-tan2）=Pca（tan1-tan2）式中：Pca最大有功計(jì)算負(fù)荷，kW；月平均有功負(fù)荷系數(shù)；tan1、tan2補(bǔ)償前、后平均功率因數(shù)角的正切值。62第62頁(yè)，共67頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)5分，星期一在計(jì)算補(bǔ)償用電