電力工程基礎(chǔ)精品課件

1、電力工程基礎(chǔ)第1頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四第2章 負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償2.1 電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線2.2 計(jì)算負(fù)荷的確定2.3 功率損耗與電能損耗計(jì)算2.4 企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定2.5 無功功率補(bǔ)償2.6 尖峰電流的計(jì)算第2頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20222河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 二、電力負(fù)荷的分級(jí)供電方式:由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。1一級(jí)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。2二級(jí)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

2、。 供電方式:由雙回路供電。2.1 電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線 一、負(fù)荷計(jì)算的目的及意義 計(jì)算負(fù)荷是選擇電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等額定參數(shù)的依據(jù)。第3頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20223河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 三、負(fù)荷曲線1負(fù)荷曲線的分類按性質(zhì)分：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)荷曲線和年負(fù)荷曲線2負(fù)荷曲線的繪制 日負(fù)荷曲線（圖2-1） ：逐點(diǎn)描繪法、梯形曲線法年負(fù)荷曲線：年最大負(fù)荷曲線（圖2-2 ）：或稱運(yùn)行年負(fù)荷曲線。3三級(jí)負(fù)荷：所有不屬于一、二級(jí)負(fù)荷的電力負(fù)荷。 供電方式:對(duì)供電電源無特殊要求。 第4頁，共51頁，2022年，

3、5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20224河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖2-1 日有功負(fù)荷曲線a）折線圖 b）梯形圖圖2-2 年最大負(fù)荷曲線第5頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20225河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院取冬季為213天，夏季為152天，則圖中功率P1所占時(shí)間為： 圖2-3 全年時(shí)間負(fù)荷曲線的繪制a）冬季典型日負(fù)荷曲線 b）夏季典型日負(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（圖2-3 ）：或稱年負(fù)荷持續(xù)曲線。第6頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20226河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 四、與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量

4、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Pmax ：指全年中消耗電能最多的半小時(shí)的平均功率，即 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2-4所示。 可見：年負(fù)荷曲線越平坦，Tmax越大；年負(fù)荷曲線越陡，Tmax越小。圖2-4 年最大負(fù)荷與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)第7頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20227河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù)平均負(fù)荷Pav：電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，即 負(fù)荷系數(shù) KL：平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，即年平均負(fù)荷為（圖2-5）:KL越大，負(fù)

5、荷曲線越平坦，負(fù)荷波動(dòng)越小。圖2-5 年平均負(fù)荷第8頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20228河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3需要系數(shù)和利用系數(shù) 需要系數(shù)Kd：負(fù)荷曲線中的最大有功計(jì)算負(fù)荷Pmax與全部用電設(shè)備額定功率 之比值，即 利用系數(shù)Ku：負(fù)荷曲線中的平均計(jì)算負(fù)荷Pav與全部用電設(shè)備額定功率 之比值，即 第9頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20229河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 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Pc（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。 通常把根據(jù)

6、半小時(shí)平均負(fù)荷所繪制的負(fù)荷曲線上的 “最大負(fù)荷”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)，因此一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為10min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34，即載流導(dǎo)體大約經(jīng)半小時(shí)（30min）后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值 4計(jì)算負(fù)荷第10頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202210河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 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、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電量法等。 2.2 計(jì)算負(fù)荷的確定 二、用電設(shè)備的工作制及設(shè)備容量的計(jì)算 暫載率（負(fù)荷持續(xù)率）：指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即連續(xù)運(yùn)行工作制（

7、長(zhǎng)期工作制）短時(shí)運(yùn)行工作制（短時(shí)工作制）斷續(xù)周期工作制（反復(fù)短時(shí)工作制） 1用電設(shè)備的工作制 第11頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202211河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2設(shè)備容量Pe的確定對(duì)長(zhǎng)期工作制的用電設(shè)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。吊車：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%和60%四種 電焊機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%和100%四種第12頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202212河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院吊車電動(dòng)機(jī)組（包

8、括電葫蘆、起重機(jī)、行車等 ）的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率（kW），即 第13頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202213河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算到=100%時(shí)的額定功率（kW），即 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；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1.2倍；高壓水銀熒光燈和金屬鹵化物燈也應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量可取燈管額定功率的1.1倍。 第14頁，共51頁，2022年，5月20

9、日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202214河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院?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^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)備一起進(jìn)行三相負(fù)荷計(jì)算。換算方法如下：?jiǎn)蜗嘣O(shè)備接于相電壓時(shí)： 單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí)：式中，為等效三相設(shè)備容量（kW）；為最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量（kW）。式中，為接于同一線電壓的單相設(shè)備容量 （kW）。第15頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202215河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院一般情況：應(yīng)先將接于線電壓的單相

10、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： A相:B相:C相: 然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，則最大負(fù)荷相的3倍即為總的等效三相設(shè)備容量。第16頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202216河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、單臺(tái)用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)工作的單臺(tái)用電設(shè)備： 對(duì)需要計(jì)及效率的單臺(tái)用電設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）： 四、用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算1需要系數(shù)法確定用電設(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) ;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) ;第17頁，共51

11、頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202217河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院各用電設(shè)備的平均效率 ; 線路的供電效率 。 因此，一個(gè)用電設(shè)備組的需要系數(shù)可表示為 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定說明：P30 、 Q30、 S30的單位分別為kW、kvar、kVA2第18頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202218河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定式中， 為同時(shí)系數(shù) ，一般取0.850.95 。 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)同時(shí)系數(shù)。第19頁，共51頁，2022年，5月20日，1

12、7點(diǎn)45分，星期四9/23/202219河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院電力負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)用電設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)設(shè)備容量/kWKdcos tan計(jì)算負(fù)荷銘牌值換算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1金屬切削機(jī)床組3085850.160.51.7313.623.532通風(fēng)機(jī)組3550.850.850.624.252.6353吊車組133.7950.150.51.730.5690.984小計(jì)349393.79518.41924.149負(fù)荷總計(jì) （ ） 16.5824.4329.5244.85例2-1（P31）第20頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20222

13、0河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 2. 二項(xiàng)式系數(shù)法單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 由x臺(tái)容量最大用電設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷用電設(shè)備組的平均負(fù)荷第21頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202221河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定各用電設(shè)備組附加負(fù)荷中的最大值各用電設(shè)備組平均負(fù)荷的總和第22頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202222河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院例2-2（P33）電力負(fù)荷計(jì)算表與例2-1（S30=29.52kVA ，I30=44.85A）比較可知，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。序號(hào)用

14、電設(shè)備名稱設(shè)備臺(tái)數(shù)設(shè)備容量二項(xiàng)式系數(shù)costans計(jì)算負(fù)荷P30/kW總臺(tái)數(shù)大容量臺(tái)數(shù)/kW/kWbc1切削機(jī)床3058537.50.140.40.51.7311.9+15=26.92通風(fēng)機(jī)組350.650.250.80.753.25+1.25=4.53吊車組13（=40% ）3.795(=25% ）0.060.20.51.730.228+0.759=0.987負(fù)荷總計(jì)P30=30.38kW Q30=49.37kvar S30=57.97kVA I30=88.1A第23頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202223河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 一、功率損耗1線路的

15、功率損耗2.3 功率損耗與電能損耗計(jì)算等邊三角形排列：水平等距離排列：而x1與導(dǎo)線之間的幾何均距有關(guān)。其中:圖2-6 三相導(dǎo)線的布置方式a）等邊三角形布置 b）水平等距布置第24頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202224河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院變壓器的功率損耗鐵心中的有功功率損耗，即鐵損 （不變損耗） 變壓器的空載損耗 可認(rèn)為就是鐵耗，即 有功功率損耗 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。可變損耗 變壓器的短路損耗 可認(rèn)為就是額定負(fù)載下的銅耗，則任意負(fù)載下的銅耗為： 第25頁，共51頁，2022年，5月20日

16、，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202225河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院所以無功功率損耗 所以 式中， 為變壓器的負(fù)荷率；S30為變壓器的計(jì)算負(fù)荷（kVA）； SN為變壓器的額定容量（kVA）。用來產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的無功功率損耗 ：只與電網(wǎng)的電壓有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，可用 來表征。 第26頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202226河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院所以 額定負(fù)載下的損耗近似公式：消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗 ：與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比，可用 來表征。 第27頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/20

17、2227河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 二、電能損耗1線路的電能損耗 ：的含義：在此時(shí)間內(nèi)，線路持續(xù)通過計(jì)算電流所（I30）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)生的電能損耗相等。圖2-7 與Tmax關(guān)系曲線式中，為年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)，它與Tmax以及cos有關(guān)，如圖2-7所示。第28頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202228河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2變壓器的電能損耗 由變壓器鐵損引起的電能損耗： 由變壓器銅損引起的電能損耗： 因此，變壓器全年的電能損耗為第29頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202229河北科技大學(xué)電氣信

18、息學(xué)院 三、線損率的計(jì)算1. 線損：發(fā)電廠發(fā)出來的電能，在電力網(wǎng)輸送、變壓、配電各環(huán)節(jié)所造成的損耗，稱為電力網(wǎng)的電能損耗，簡(jiǎn)稱為線損。包括理論線損和管理線損兩部分。 2. 線損率：指線損電量占電網(wǎng)供電量的百分?jǐn)?shù)，即實(shí)際線損率：理論線損率：第30頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202230河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.4 企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定 一、按逐級(jí)計(jì)算法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 逐級(jí)計(jì)算法是指從企業(yè)的用電端開始，逐級(jí)上推，直至求出電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為止。一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如圖2-8所示： 圖2-8 負(fù)荷計(jì)算用供電系統(tǒng)第31頁，共51頁，2022年，5月20

19、日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202231河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院1. 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的1點(diǎn)）2車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的2點(diǎn)） 注意：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 ，則第32頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202232河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3. 車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的3點(diǎn)） 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，變壓器的功率損耗可按近似公式進(jìn)行計(jì)算，即 對(duì)SL7、S9、SC9等低損耗變壓器：對(duì)SJL1等變壓器：第33頁，共51頁，2022年，5月20日，

20、17點(diǎn)45分，星期四9/23/202233河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院4. 車間變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的4點(diǎn)）5. 總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷 （圖2-8中的5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，在負(fù)荷計(jì)算中可以忽略不計(jì)，所以有 第34頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202234河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院6. 總降壓變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 （圖2-8中的6點(diǎn)）注意：如果在總降壓變電所610kV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 ，則7. 企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷 （圖2-8中的7點(diǎn)）第35頁，共51頁，2022年，5月

21、20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202235河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 二、按需要系數(shù)法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 式中，Kd為企業(yè)的需要系數(shù)，查表2-4；為全廠用電設(shè)備的總?cè)萘浚ú话▊溆迷O(shè)備容量）。 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A乘以單位產(chǎn)品耗電量a，即可得到企業(yè)全年的耗電量：則企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷為： 第36頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202236河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.5 無功功率補(bǔ)償一、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。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。3使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用

22、，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。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。 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) ，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。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(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。 由于 ，當(dāng)P、R、X 一定時(shí)，功率因數(shù)越低，Q越大，則 越大。 第37頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9

23、/23/202237河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院二、功率因數(shù)的計(jì)算1. 瞬時(shí)功率因數(shù)： 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： 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：2. 均權(quán)功率因數(shù)： 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， Wp為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；Wq為同一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）。 第38頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202238河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 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：3. 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)： 注意

24、：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(jiǎn)便起見，常按最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)來計(jì)算補(bǔ)償容量。 我國(guó)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：高壓供電的用戶，其功率因數(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0.85。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)。第39頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202239河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、提高功率因數(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

25、負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī)。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) KL70%時(shí)，可以不換；當(dāng) KL40%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)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，從而可提高系統(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)。第40頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202240河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院定子繞組的匝數(shù)不能減少。所以限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行。提高感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量。氣隙不能增加。當(dāng)變壓器的負(fù)荷系數(shù) KL30%時(shí)，應(yīng)考慮換小容量的變壓器。合理

26、使用變壓器。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行 。同步電動(dòng)機(jī)過勵(lì)磁下可向電網(wǎng)送入無功功率，從而改善功率因數(shù)。第41頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202241河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備 采用并聯(lián)電容器無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置 采用同步補(bǔ)償機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：與同步補(bǔ)償機(jī)相比，因無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功功率損耗小及組裝靈活、擴(kuò)充方便等優(yōu)點(diǎn)，因此是目前工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的無功補(bǔ)償設(shè)備。實(shí)質(zhì)上是空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，通過調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流可以起到補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率的作用。由于它為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，安裝和運(yùn)行維修都相當(dāng)復(fù)雜，所以在企業(yè)供配電系統(tǒng)中很少

27、應(yīng)用。 按晝夜時(shí)間劃分進(jìn)行控制 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。其特點(diǎn)是控制設(shè)備簡(jiǎn)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，無功負(fù)荷變化有規(guī)律的場(chǎng)合。第42頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202242河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院按母線電壓的高低進(jìn)行控制 按無功功率的大小進(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。起動(dòng)元件是一個(gè)無功功率檢測(cè)器，當(dāng)無功檢測(cè)器測(cè)出的無功功率值大于上限給定值時(shí)，電容器自

28、動(dòng)投入；反之，當(dāng)無功檢測(cè)器測(cè)出的無功功率值小于下限給定值時(shí)，電容器自動(dòng)切除。按功率因數(shù)的大小進(jìn)行控制 起動(dòng)元件是一個(gè)相位檢測(cè)器，通過檢測(cè)一個(gè)線電壓和一個(gè)線電流的相位來得出系統(tǒng)當(dāng)前的功率因數(shù)值，若此功率因數(shù)值小于下限給定值，電容器自動(dòng)投入；反之，若此功率因數(shù)值大于上限給定值，則電容器自動(dòng)切除。第43頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202243河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備 靜補(bǔ)裝置（SVC） 動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備又稱為“靜止型無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置”，簡(jiǎn)稱“靜補(bǔ)裝置”（SVC），具有響應(yīng)速度快、平滑調(diào)節(jié)性能好、補(bǔ)償效率高、維修方便及諧波、噪聲、損耗

29、均小等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用越來越廣泛。 靜止型無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置由可控的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器可吸收無功功率。它可以迅速地按照負(fù)荷的變動(dòng)情況改變無功功率的大小和方向，調(diào)節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行電壓，尤其適用于沖擊性負(fù)荷的無功補(bǔ)償。第44頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202244河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院四、電容器并聯(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R和電感L的串聯(lián)電路，其功率因數(shù)可表示為： 當(dāng)在R、L電路中并聯(lián)接入電容器C后，如圖2-9a）所示，回路電流為： 圖2-9 電容器無功補(bǔ)償原理圖第45頁

30、，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202245河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院 可見，并聯(lián)電容器后 與 之間的夾角變小了，因此，供電回路的功率因數(shù)提高了。 欠補(bǔ)償 ：補(bǔ)償后電流 落后電壓 ，如圖2-9b）所示。 過補(bǔ)償 ：補(bǔ)償后電流 超前電壓 ，如圖2-9c）所示。 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，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?。?50kvar及以下）時(shí)可接成三角形。 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3倍 。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)，一相電容器斷線，該相將失去無功補(bǔ)償，造成三相負(fù)荷不平衡。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 ；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。因此星形接線較之三角形接線安全多了。 第46頁，共51頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)45分，星期四9/23/202246河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）高壓集中補(bǔ)償：將高壓電容器組集中安裝