供配電課件第2章

2.1負(fù)荷曲線⊙負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。⊙負(fù)荷曲線的分類：按負(fù)荷功率的功率性質(zhì)不同，分有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線；按時(shí)間單位的不同，分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對(duì)象不同，分用戶、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.1.1

日負(fù)荷曲線特點(diǎn)

（1）電力負(fù)荷是變化的，不等于額定功率。

（2）電力負(fù)荷的變化是有規(guī)律的。（3）日負(fù)荷曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積代表全日所消耗的電能。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章時(shí)間間隔越短，曲線越能反映負(fù)荷實(shí)際變化CompanyLogo2.1.2年負(fù)荷曲線

年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年（8760小時(shí)）的變化情況。說(shuō)明：年負(fù)荷曲線表示用戶在一年內(nèi)(8760h)不同大小的負(fù)荷所持續(xù)的時(shí)間，在排列上不分日、月界線，從0h到8760h，以負(fù)荷的大小和實(shí)際使用時(shí)間累積從左向右階梯繪出。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.1.2年負(fù)荷曲線

年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年（8760小時(shí)）的變化情況。

類型：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.1.3負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量

1.年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)

（1）年最大負(fù)荷Pmax

年最大負(fù)荷是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)30分鐘平均功率的最大值。（也可表示為P30）

（2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax

如圖所示，陰影面積為全年實(shí)際消耗電能，如果以Wa表示全年實(shí)際消耗的電能，則有：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.1.3負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)

（1）平均負(fù)荷Pav

——指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗功率的平均值。

（2）負(fù)荷系數(shù)KL——指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，分有功負(fù)荷系數(shù)KaL和無(wú)功負(fù)荷系數(shù)KrL，即

（有時(shí)也用α表示有功負(fù)荷系數(shù)，用β表示無(wú)功負(fù)荷系數(shù)。一般工廠α=0.7~0.75，β=0.76~0.82）

年平均負(fù)荷對(duì)于單個(gè)設(shè)備或用電設(shè)備組，負(fù)荷系數(shù)是指設(shè)備輸出功率與設(shè)備額定容量的比值。KL=P/PNCompanyLogo2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量1.設(shè)備容量Pe的定義

經(jīng)過(guò)換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為設(shè)備容量。

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.設(shè)備容量的確定

1）長(zhǎng)期工作制和短期工作制的用電設(shè)備

長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量就是所有設(shè)備的銘牌額定功率，即

Pe=PN

Pe=PN？CompanyLogo第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.設(shè)備容量的確定

2）反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備：

反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。

CompanyLogo第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.設(shè)備容量的確定

3）電爐變壓器組：設(shè)備容量是指額定功率下的有功功率。

4）照明設(shè)備：設(shè)備容量是指額定功率下的有功功率。

CompanyLogo2.3

負(fù)荷計(jì)算的方法

概念回顧：什么是計(jì)算負(fù)荷？

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章供電設(shè)計(jì)與計(jì)算的基礎(chǔ)。計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過(guò)一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過(guò)實(shí)際的變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。CompanyLogo計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法負(fù)荷計(jì)算目前常用的方法有需用系數(shù)法和二項(xiàng)式法。實(shí)用計(jì)算方法估算法需要系數(shù)法二項(xiàng)式法單相負(fù)荷計(jì)算CompanyLogo2.3.1計(jì)算負(fù)荷的估算法（指標(biāo)法）

——用于初期方案設(shè)計(jì)與比較

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo需要系數(shù)法是指利用需要系數(shù)來(lái)確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法，其實(shí)質(zhì)是用一個(gè)小于1的系數(shù)Kd對(duì)用電設(shè)備組的總額定容量打一定折扣，使所確定出的計(jì)算負(fù)荷PC比較接近該組設(shè)備從電網(wǎng)取用的最大半小時(shí)平均負(fù)荷Pmax。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)備的設(shè)備容量之比，即2.3.2需要系數(shù)法

為什么會(huì)有這個(gè)系數(shù)？CompanyLogo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：◆線路的供電效率，線路有損耗◆各用電設(shè)備的平均效率◆各用電設(shè)備不一定在滿負(fù)荷下運(yùn)行，應(yīng)考慮一個(gè)負(fù)荷系數(shù)◆各用電設(shè)備可能不同時(shí)工作，應(yīng)考慮同時(shí)使用系數(shù)因此，一個(gè)用電設(shè)備組的需要系數(shù)可表示為2.3.2需要系數(shù)法

CompanyLogo（1）先確定計(jì)算范圍(如某低壓干線上的所有設(shè)備)；（2）確定設(shè)備容量Pe（將不同工作制下的用電設(shè)備的額定功率PN換算到同一工作制下）；（3）設(shè)備分組：將工藝性質(zhì)相同并有相近需要系數(shù)的用電設(shè)備合并成組，考慮到需要系數(shù)，算出每組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷；（4）最后匯總各級(jí)計(jì)算負(fù)荷得到總的計(jì)算負(fù)荷。利用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的步驟：需要系數(shù)用電設(shè)備組所有設(shè)備容量之和每組中用電設(shè)備的設(shè)備容量CompanyLogo1、單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷-不包含備用設(shè)備式中:Kd為需要系數(shù)；Pe為設(shè)備容量；tan為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。

單組用電設(shè)備組：用電設(shè)備性質(zhì)相同的一組設(shè)備，即Kd相同。如均為機(jī)床的電動(dòng)機(jī)，或均為通風(fēng)機(jī)。說(shuō)明：Pc、Qc、Sc的單位分別為kW、kvar、kVA對(duì)于用電設(shè)備組，設(shè)備容量越大，Kd越大；設(shè)備容量越小，kd越小。設(shè)備臺(tái)數(shù)較多時(shí)取較小值，臺(tái)數(shù)少時(shí)取較大值。CompanyLogo解：查表（A-1-1)可得，Kd=0.16~0.2(取0.2計(jì)算)，cosФ=0.5,tanФ=1.73。根據(jù)前述公式得：PC=KdPe=0.2×120=24(KW)QC=PCtgФ=24×1.73=41.52(kvar)Sc=Pc/cosφ=24/0.5=48(kVA)例1已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，有電壓為380V的電動(dòng)機(jī)30臺(tái)，其總設(shè)備容量為120kW。試求其計(jì)算負(fù)荷。和書上不一樣CompanyLogo例2已知某化工廠機(jī)修車間采用380V供電，低壓干線上接有冷加工機(jī)床26臺(tái)，其中11kW1臺(tái)，4.5kW8臺(tái)，2.8kW10臺(tái)，1.7kW7臺(tái)，試求該機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。【解】該設(shè)備組的總?cè)萘繛镻e∑=11×1+4.5×8+2.8×10+1.7×7=86.9(kW)查表附錄表1Kd=0.16～0.2(取0.2),tanφ=1.73,cosφ=0.5，則有功計(jì)算負(fù)荷Pc=0.2×86.9=17.38(kW) 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷Qc=17.38×1.73=30.06(kvar)視在計(jì)算負(fù)荷Sc=17.38／0.5=34.76(kV·A)計(jì)算電流Ic=34.76/(1.732×0.38)=52.8(A)CompanyLogo2、多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷式中:n為用電設(shè)備組的組數(shù)；K∑p、K∑q分別為有功、無(wú)功同時(shí)系數(shù)；Pci，Qci為各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。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)荷可能不同時(shí)出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)。新的概念CompanyLogo例3某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中，10.5kW的4臺(tái)，7.5kW的8臺(tái)，5kW的8臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，=65%，cos=0.5），車間有吊車1臺(tái)（11kW，=25%），試計(jì)算此車間的計(jì)算負(fù)荷。（假設(shè)K∑p、K∑q均取0.8）。解：各設(shè)備組容量計(jì)算1）金屬切削機(jī)床組，長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備，總?cè)萘繛椋?）電焊機(jī)組，反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到e=100%，設(shè)備容量為：CompanyLogo3）吊車組，反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，其設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=25%，所以1臺(tái)吊車的容量為：4）車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋豪?某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中，10.5kW的4臺(tái)，7.5kW的8臺(tái)，5kW的8臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，=65%，cos=0.5），車間有吊車1臺(tái)（11kW，=25%），試計(jì)算此車間的計(jì)算負(fù)荷。（假設(shè)K∑p、K∑q均取0.8）。CompanyLogo車間的計(jì)算負(fù)荷

1）金屬切削機(jī)床組，查附表1，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為

CompanyLogo2）電焊機(jī)組，查附表1，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為車間的計(jì)算負(fù)荷

CompanyLogo3）吊車組，查附表1，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為車間的計(jì)算負(fù)荷

CompanyLogo4）全車間的總計(jì)算負(fù)荷。由題目給定條件，取同時(shí)系數(shù)均為0.80，所以全車間的計(jì)算負(fù)荷為：

車間的計(jì)算負(fù)荷

CompanyLogo為使人一目了然，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。CompanyLogo解:(1)冷加工機(jī)床：查附錄表A-1-1可得

Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar(2)通風(fēng)機(jī)：

Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar(3)電阻爐：因只1臺(tái)，故其計(jì)算負(fù)荷等于設(shè)備容量Pc3=Pe3=2kW

Qc3=0

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章和書上不一樣

例4一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑q均為0.9）。

CompanyLogo

(4)車間計(jì)算負(fù)荷：

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章例4一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑q均為0.9）。CompanyLogo注意事項(xiàng)：需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)一定要正確判斷，否則會(huì)造成錯(cuò)誤。經(jīng)驗(yàn)：（1）機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)屬于小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)；（2）壓縮機(jī)、拉絲機(jī)和鍛造等屬于熱加工機(jī)床；（3）起重機(jī)、行車或電葫蘆等都屬吊車。CompanyLogo第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章小結(jié)——需要系數(shù)法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便，較符合實(shí)際，長(zhǎng)期使用積累了各種設(shè)備的需要系數(shù)；應(yīng)用場(chǎng)合：只有當(dāng)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、總?cè)萘孔銐虼?，沒(méi)有特大型用電設(shè)備時(shí)，需要系數(shù)的值才較符合實(shí)際。普遍應(yīng)用于大用戶、全廠和大型車間變電所的計(jì)算負(fù)荷。缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮用電設(shè)備組中大容量設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響。在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)式法CompanyLogo2.3.3

二項(xiàng)式法1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷b、c、x查表A-1注意：當(dāng)用電設(shè)備組的設(shè)備總臺(tái)數(shù)n<2x時(shí)，取x=n/2（按四舍五入取整）；

當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為Pc=Pe。x臺(tái)最大設(shè)備的總?cè)萘坑秒娫O(shè)備組的平均功率該組用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘縝、c：二項(xiàng)式系數(shù)；每組用電設(shè)備組中x臺(tái)容量較大的設(shè)備的附加負(fù)荷CompanyLogo2.3.3

二項(xiàng)式法2）多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷b、c、x查表A-1同樣要考慮用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，因此在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷。各用電設(shè)備組的平均功率附加負(fù)荷最大的一組設(shè)備的附加負(fù)荷CompanyLogo解：1）求出各組平均功率bPe和附加負(fù)荷cPx

（１）

金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)組查附錄表A-1-1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，則(bPe∑)1=0.14×50=7kW

(cPx)1=0.4×(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW例5一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷。為何取1？CompanyLogo解：1）求出各組平均功率bPe和附加負(fù)荷cPx（2）

通風(fēng)機(jī)組

查附錄表A-1-1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，x=5tgφ2=0.75，n=2＜2x，取x2=n/2=1，則(bPe∑)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25×1.2=0.3kW例5一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷。CompanyLogo解：1）求出各組平均功率bPe和附加負(fù)荷cPx（3）

電阻爐

(bPe∑)3=2kW(cPx)3=0

顯然，三組用電設(shè)備中，第1組的附加負(fù)荷(cPx)1最大。

例5一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷。

(bPe∑)1=7kW(cPx)1=10.08kW

(bPe∑)2=1.56kW(cPx)2=0.3kWCompanyLogo解：1）求出各組平均功率bPe和附加負(fù)荷cPx

2）總計(jì)算負(fù)荷為

Pc=∑（bPe∑）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW

Qc=∑（bPe∑tgφ）i+（cPx)1tgφ1

=(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar

SC=

37.01kVA

Ic=56.23A

例5一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷。

(bPe∑)1=7kW(cPx)1=10.08kW

(bPe∑)2=1.56kW(cPx)2=0.3kW(bPe∑)3=2kW(cPx)3=0CompanyLogo需要系數(shù)法Pc=12.95kWQc=16.9kvar

SC=21.02kVA

Ic=31.94A

二項(xiàng)式法Pc=20.64kWQc=30.72kvar

SC=37.01kVA

Ic=56.23A

例5一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷。對(duì)比CompanyLogo小結(jié)——二項(xiàng)式法選擇低壓分支干線或支線負(fù)荷時(shí)，按需要系數(shù)法計(jì)算結(jié)果往往偏小,適合采用二項(xiàng)式法。（二項(xiàng)式法更適合于容量差別懸殊的用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算）二項(xiàng)式計(jì)算系數(shù)b、c和x的值，缺乏充分的理論依據(jù)，且只有極限工業(yè)方面的部分?jǐn)?shù)據(jù)，應(yīng)用受到一定局限。CompanyLogo需要系數(shù)法二項(xiàng)式系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算方法負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)方法按照車間以上的負(fù)荷情況來(lái)確定的，適用于變、配電所的負(fù)荷計(jì)算，偏保守。考慮用電設(shè)備中幾臺(tái)功率較大的設(shè)備工作時(shí)對(duì)負(fù)荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計(jì)算。估算法只能參考，更多的使用方法是

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2.4功率損耗和電能損耗

2.4.1供配電系統(tǒng)的功率損耗

供配電系統(tǒng)的功率損耗是指最大功率時(shí)功率損耗。1.

線路的功率損耗：

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.變壓器的功率損耗有功功率損耗△PT鐵損△PFe——是指變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。

空載損耗△P0可認(rèn)為就是鐵損，所以鐵損又稱為空載損耗。銅損△PCu

——是指負(fù)荷電流在變壓器一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗。由變壓器的負(fù)載試驗(yàn)（短路試驗(yàn)）得到。

負(fù)載損耗△PK可認(rèn)為就是額定電流下的銅損△PCu。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.變壓器的功率損耗無(wú)功功率損耗△QT△Q0——是指變壓器空載時(shí)，由產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流造成的。與繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無(wú)關(guān)，大小與勵(lì)磁電流（或近似與空載電流）成正比?！鱍——是指變壓器負(fù)荷在變壓器一次、二次繞組的電抗上產(chǎn)生的無(wú)功損耗。

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.變壓器的功率損耗（1）估算法

ΔPT=0.015ScΔQT=0.06Sc（2）精確法

①有功功率損耗△PT鐵損

銅損

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章一般用P26(2-35)計(jì)算CompanyLogo2.變壓器的功率損耗（2）精確法

①無(wú)功功率損耗△QT△Q0：與勵(lì)磁電流（或近似與空載電流）成正比。

△Q第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.4.2供配電系統(tǒng)的電能損耗

(1)線路電能損耗

最大負(fù)荷損耗時(shí)間τ：當(dāng)線路或變壓器中以最大計(jì)算電流Ic流過(guò)τ小時(shí)后所產(chǎn)生的電能損耗，等于全年流過(guò)實(shí)際變化的電流時(shí)所產(chǎn)生的電能損耗。

(2)變壓器的電能損耗

（3）線損率：線損率是一定時(shí)間內(nèi)的電能損耗和總供電量W之比。它標(biāo)示用戶的電能利用效率。

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.5用戶總負(fù)荷計(jì)算和尖峰電流計(jì)算

確定用戶的計(jì)算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線和一次、二次設(shè)備的基本依據(jù)，是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，同時(shí)也是與電力部門簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù)。

在制定計(jì)劃、初步設(shè)計(jì)、方案比較時(shí)可用估算法；設(shè)備選型時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算，常用方法是逐級(jí)計(jì)算法。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.5用戶總負(fù)荷計(jì)算和尖峰電流計(jì)算

2.5.1用戶總負(fù)荷計(jì)算

逐級(jí)計(jì)算法確定用戶計(jì)算負(fù)荷的原則如下：將用電設(shè)備分類，采用需要系數(shù)法確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷；根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備朝電源方向逐級(jí)計(jì)算負(fù)荷；在配電點(diǎn)處考慮同時(shí)系數(shù)；在變壓器安裝處計(jì)及變壓器損耗；用戶的電力線路較短時(shí)，可不計(jì)電力線路損耗；在并聯(lián)電容器安裝處計(jì)及無(wú)功補(bǔ)償容量。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（1）供給單臺(tái)用電設(shè)備的支線的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中1點(diǎn)處）

目的：用于選擇其開(kāi)關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面。單臺(tái)設(shè)備，不存在同時(shí)系數(shù)，即KΣ=1設(shè)備最大運(yùn)行方式一般可達(dá)到額定狀態(tài)，負(fù)荷系數(shù)KL=1線路短，線路效率ηWL=1若設(shè)備確實(shí)無(wú)法達(dá)到額定狀態(tài)，可引入負(fù)荷系數(shù)；設(shè)備不存在效率問(wèn)題，則需要系數(shù)Kd=1。CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（2）用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定（如圖中2點(diǎn)處）

目的：用來(lái)選擇車間配電干線及干線上的電氣設(shè)備。CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（3）車間干線或多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中3點(diǎn)處）

目的：用來(lái)選擇干線上的電氣設(shè)備。CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（4）車間變電所低壓母線計(jì)算負(fù)荷的確定（如圖中4點(diǎn)處）目的：用來(lái)選擇車間變電所的變壓器容量。CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（5）車間變電所高壓母線的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中5點(diǎn)處）目的：用來(lái)選擇高壓配電線及其上的電氣設(shè)備。CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（6）總降變電所二次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中6點(diǎn)處）CompanyLogo逐級(jí)計(jì)算法步驟：（7）總降變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中7點(diǎn)處）總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷加上總降壓變壓器的損耗即可得到。CompanyLogo2.5.2尖峰電流的計(jì)算

尖峰電流Ipk是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1~2秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。

計(jì)算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護(hù)裝置、計(jì)算電壓波動(dòng)及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.5.2尖峰電流的計(jì)算

1.給單臺(tái)用電設(shè)備供電的支線尖峰電流計(jì)算

尖峰電流就是用電設(shè)備的起動(dòng)電流，即

Ipk=Ist=KstIN

2.給多臺(tái)用電設(shè)備供電的干線尖峰電流計(jì)算第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章K∑為上述n–1臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)（0.7~1）除了Istmax設(shè)備，其余（n-1）臺(tái)設(shè)備額定電流之和Istmax為用電設(shè)備組中起動(dòng)電流與額定電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流。Istmax設(shè)備的起動(dòng)電流與額定電流之差全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)，線路的計(jì)算電流CompanyLogo例

計(jì)算某380V供電干線的尖峰電流，該干線向3臺(tái)機(jī)床供電，已知3臺(tái)機(jī)床電動(dòng)機(jī)的額定電流和啟動(dòng)電流倍數(shù)分別為

IN1=5A，,Kst1=7；IN2=4A，Kst2=4；IN3=10A，Kst3=3。

解（1）計(jì)算啟動(dòng)電流與額定電流之差

Kst1×IN1—IN1=7×5—5=30A

Kst2×IN2—IN2=4×4—4=12A

Kst3×IN3—IN3=3×10—10=20A

可見(jiàn)，第1臺(tái)用電設(shè)備電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流與額定電流之差最大。（2）計(jì)算供電線路的尖峰電流Ipk=0.9×（4+10）+35=47.6ACompanyLogo2.6.2

功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高方法1.功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響

●電能損耗增加

●電壓損失增大

●供電設(shè)備利用率降低

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.6功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償CompanyLogo2.6.2

功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高方法2.提高功率因數(shù)的方法(1)提高自然功率因數(shù)

自然功率因數(shù)是指未裝設(shè)任何補(bǔ)償裝置的實(shí)際功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無(wú)功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總功率因數(shù)提高。具體措施：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.6.2

功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高方法2.提高功率因數(shù)的方法

(2)人工補(bǔ)償功率因數(shù)

●并聯(lián)電容器

●同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償

●調(diào)相機(jī)(僅發(fā)無(wú)功功率的同步發(fā)電機(jī))補(bǔ)償

●動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償（SVG）第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章2.6功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償CompanyLogo補(bǔ)充電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟碓诠I(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，如圖所示，回路電流為：電容器無(wú)功補(bǔ)償原理圖CompanyLogo可見(jiàn)，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b所示。過(guò)補(bǔ)償：補(bǔ)償后電流超前電壓，如圖c所示。補(bǔ)充一般都不采用過(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，電容器壽命降低，同時(shí)還會(huì)使線路上的電能損耗增加。CompanyLogo2.6.3并聯(lián)電容器補(bǔ)償

1.并聯(lián)電容器的型號(hào)

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章例如：BW0.4-12-1如果電容性負(fù)荷過(guò)大，會(huì)引起電壓升高，故應(yīng)合理補(bǔ)償。CompanyLogo2.補(bǔ)償容量和電容器臺(tái)數(shù)的確定

在變電所6~10kV高壓母線上進(jìn)行人工補(bǔ)償時(shí)，一般采用固定補(bǔ)償，即補(bǔ)償電容器不隨負(fù)荷變化投入或切除，其補(bǔ)償容量按下式計(jì)算。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（1）補(bǔ)償容量的確定①采用固定補(bǔ)償時(shí)的補(bǔ)償容量②采用自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)的補(bǔ)償容量

在變電所0.38kV母線上進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，都采用自動(dòng)補(bǔ)償，即根據(jù)cosφ測(cè)量值按功率因數(shù)設(shè)定值,自動(dòng)投入或切除電容器。其補(bǔ)償容量按下式計(jì)算。

CompanyLogo2.補(bǔ)償容量和電容器臺(tái)數(shù)的確定第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（2）電容器臺(tái)數(shù)的確定式中，QcN為單個(gè)電容器的額定容量（kvar）

①若為單相電容器，n為3的整數(shù)倍，以便在線路上均勻分配電容器

，根據(jù)電容器的額定電壓選擇具體的連接方式（星形或三角形）。②若為三相電容器，n為整數(shù)。

實(shí)際補(bǔ)償容量為

CompanyLogo例題：如某一企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67。要使其平均功率因數(shù)提高到0.9，在10kV側(cè)固定補(bǔ)償，問(wèn)需要裝設(shè)并聯(lián)電容器的容量？如果采用BWF-10.5-40-1型電容器，需裝設(shè)多少個(gè)？解：

tgφav1=tg(arccos0.67)=1.1080tgφav2=tg(arccos0.9)=0.4843

需要裝設(shè)并聯(lián)電容器的容量為

Qcc=Pav（tgφav1－tgφav2）

=0.75×2400×(1.1080-0.4843)＝1122.66kvar

安裝電容器的臺(tái)數(shù)

n=Qcc/qcN=1122.66/40=28個(gè)

電容器為單相電容器，應(yīng)裝設(shè)30個(gè)，

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章電容器應(yīng)該怎么與電網(wǎng)連接？CompanyLogo例題：如某一企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67。要使其平均功率因數(shù)提高到0.9，在10kV側(cè)固定補(bǔ)償，問(wèn)需要裝設(shè)并聯(lián)電容器的容量？如果采用BWF-10.5-40-1型電容器，需裝設(shè)多少個(gè)？此時(shí)并聯(lián)電容器的實(shí)際值為

Qcc=30×40=1200kvar，實(shí)際平均功率因數(shù)為

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.6.4并聯(lián)電容器的裝設(shè)

1.并聯(lián)電容器的接線

并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜鞔蠖嗖捎萌切谓泳€。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章對(duì)于單相電容器：若其額定電壓與電網(wǎng)電壓相同，則應(yīng)接為Δ形；若低于電網(wǎng)電壓，應(yīng)接為Y形。CompanyLogo注意事項(xiàng)：電容器為Δ形接法可防止電容器容量不對(duì)稱而出現(xiàn)的過(guò)電壓。（不對(duì)稱電容Y形接法時(shí)，會(huì)出現(xiàn)某一相電容電壓超過(guò)額定值。在發(fā)生一相短路時(shí)，會(huì)使其他兩相電容過(guò)電壓。）電容器接為Δ形時(shí)，任何一相斷路，三相線路仍能得到補(bǔ)償，不至于造成嚴(yán)重不平衡。而對(duì)于Y形接法，某一相斷線，則該相失去無(wú)功補(bǔ)償，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。CompanyLogo注意事項(xiàng)：電容器為Δ形接法，若電容器發(fā)生擊穿短路時(shí)，會(huì)造成短路電流過(guò)大，甚至電容器爆炸事故。而電容器為Y形接法時(shí)，發(fā)生一相電容擊穿短路，其短路電流是正常值的3倍。Δ形接法可以充分發(fā)揮電容器的補(bǔ)償能力。CompanyLogo綜合上述內(nèi)容，對(duì)于10kV以下的變電所，電容器接法為：高壓電容器組接為中性點(diǎn)不接地的Y形，容量較小（450kvar以下）時(shí)接為Δ形；低壓電容器應(yīng)接為Δ形。CompanyLogo2.6.4并聯(lián)電容器的裝設(shè)

2.并聯(lián)電容器的裝設(shè)

并聯(lián)電力電容器在供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)有三種，即：

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點(diǎn)示意圖CompanyLogo（1）高壓集中補(bǔ)償方式優(yōu)點(diǎn)：裝設(shè)集中，易維護(hù)；投資少；高壓母線停機(jī)機(jī)會(huì)少，電容利用率高。缺點(diǎn)：無(wú)功在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無(wú)法補(bǔ)償；補(bǔ)償范圍最小。電容器的放電回路不允許設(shè)置熔斷器或開(kāi)關(guān)。FU用于電容器擊穿短路故障保護(hù)TV的一次繞組作為電容器放回路。CompanyLogo（2）低壓集中補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償范圍比高壓集中補(bǔ)償要大；可減少變壓器的視在功率，比較經(jīng)濟(jì)；補(bǔ)償屏安裝在低壓配電室內(nèi)，維護(hù)安全方便。缺點(diǎn)：對(duì)于變電所低壓母線后的設(shè)備不起補(bǔ)償作用。放電裝置為電阻或白熾燈（可作為電容器正常運(yùn)行的指示信號(hào)）CompanyLogo（3）分散就地補(bǔ)償（在個(gè)別功率因數(shù)較低的設(shè)備附近設(shè)補(bǔ)償電容）優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償范圍最大；可減少變壓器的視在功率，比較經(jīng)濟(jì)；適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、無(wú)功需求較大，或距離電源較遠(yuǎn)，不便于實(shí)現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合。缺點(diǎn)：利用率較低。用電設(shè)備的繞組電阻作為放電裝置。CompanyLogo

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)電網(wǎng)電壓的峰值。所以電容器組應(yīng)裝設(shè)放電裝置，且其放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開(kāi)關(guān)設(shè)備，以免放電回路斷開(kāi)，危及人身安全。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)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)牡蛪弘娙萜鹘M，通常利用用電設(shè)備本身的繞組來(lái)放電。CompanyLogo2.6.5補(bǔ)償后用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)的計(jì)算

1.補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷

（1）若補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)在變壓器一次側(cè)，補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷為

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.6.5補(bǔ)償后用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)的計(jì)算

1.補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷（2）若補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)在變壓器二次側(cè)，如圖所示。

補(bǔ)償電容器接于變壓器二次側(cè)

補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷為

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo2.補(bǔ)償后的功率因數(shù)計(jì)算

⑴固定補(bǔ)償

補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)為

⑵自動(dòng)補(bǔ)償

一般計(jì)算其最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章CompanyLogo解：（1）補(bǔ)償前的功率因數(shù)

低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷

低壓側(cè)的功率因數(shù)cosФ1=590.25/800=0.74

變壓器的功率損耗（設(shè)選低損耗變壓器）

ΔPT=0.015SC1=0.015×800=12(kW)

ΔQT=0.06SC=0.06×800=48(kvar)

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