第二章 負荷計算

第二章負荷計算

內(nèi)容:負荷曲線，負荷的設(shè)備容量，負荷的計算方法，功率因數(shù)和無功功率補償。

難點:掌握負荷設(shè)備容量的計算，需要系數(shù)法負荷的計算方法，掌握功率因數(shù)的計算和無功功率補償計算。第二章負荷計算第一節(jié)負荷曲線第二節(jié)用電設(shè)備的設(shè)備容量第三節(jié)負荷計算的方法第四節(jié)功率損耗和電能損耗第五節(jié)全廠負荷計算第六節(jié)尖峰電流的計算第七節(jié)功率因數(shù)和無功功率補償?shù)谝还?jié)負荷曲線負荷曲線是電力負荷隨時間變化的一種圖形。分類：按負荷的功率性質(zhì)分有功負荷曲線和無功負荷曲線；按時間單位分日負荷曲線和年負荷曲線；按負荷對象分用戶、車間或某類設(shè)備負荷曲線。一、日負荷曲線：負荷在一晝夜間（0~24h）變化情況。

制作方法：（1）以某個監(jiān)測點為參考點，在24h中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點繪制而成折線形狀，稱折線形負荷曲線。（2）通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時間間隔（一般為半小時）將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點畫在坐標上，把這些點連成階梯狀的是階梯形負荷曲線。二、年持續(xù)負荷曲線

年負荷曲線又分為年運行負荷曲線和年持續(xù)負荷曲線。年運行負荷曲線可根據(jù)全年日負荷曲線間接制成。年持續(xù)負荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日負荷曲線和夏季日負荷曲線。

繪制方法如圖2-2所示。圖2-2是南方某廠的年負荷曲線，圖中P1在年負荷曲線上所占的時間計算為T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況核定。

一般在北方，近似認為冬季200天，夏季165天；在南方，近似認為冬季165天，夏季200天。

圖2-2

年負荷持續(xù)時間曲線的繪制（a）夏季日負荷曲線（b）冬季日負荷曲線

（c）年負荷持續(xù)時間曲線三、負荷曲線的有關(guān)物理量

1.年最大負荷和年最大負荷利用小時

（1）年最大負荷Pmax

年最大負荷是指全年中負荷最大的工作班內(nèi)30分鐘平均功率的最大值。（2）年最大負荷利用小時Tmax

年最大負荷利用小時是指負荷以年最大負荷Pmax持續(xù)運行一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。如圖2-3所示，陰影為全年實際消耗電能，如果以Wa表示全年實際消耗的電能,則有：圖2-3

年最大負荷和年最大負荷利用小時

圖2-4

年平均負荷

2.平均負荷和負荷系數(shù)（1）平均負荷Pav平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值。

年平均負荷Pav,如圖2-4所示，陰影部分表示全年實際消耗的電能Wa，則：

（2）負荷系數(shù)KL

負荷系數(shù)是指平均負荷與最大負荷的比值，分有功負荷系數(shù)KaL和無功負荷系數(shù)KrL，即有時也用α表示有功負荷系數(shù)，用β表示無功負荷系數(shù)。一般工廠α=0.7-0.75，β=0.76-0.82。注意：對單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負荷系數(shù)是指設(shè)備的輸出功率P與設(shè)備額定容量PN之比，即：

第二節(jié)用電設(shè)備的設(shè)備容量

一、設(shè)備容量的定義

設(shè)備的銘牌額定功率PN經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為設(shè)備容量，用Pe來表示。二、設(shè)備容量的確定

1.長期工作制和短時工作制的用電設(shè)備

長期工作制和短時工作制的設(shè)備容量就是該設(shè)備的銘牌額定功率，即

Pe=PN

長期連續(xù)工作制這類設(shè)備長期連續(xù)運行，每次連續(xù)時間超過8小時，而且運行時負荷比較穩(wěn)定，如通風(fēng)機、水泵、2.反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備

這類設(shè)備周期性地時而工作，時而停歇，如此反復(fù)運行，而工作周期一般不超過10min，如電焊機和吊車電動機等。該類設(shè)備的工作性質(zhì)通常用負荷持續(xù)率來表征。

空氣壓縮機、電動發(fā)電機、電爐、照明燈等。機床電動機的負荷雖然變動較大，但也屬于長期連續(xù)運行的。對該類設(shè)備容量的計算，可直接查取銘牌上的額定功率，就是設(shè)備的計算容量而不用轉(zhuǎn)換。短時工作制這類設(shè)備工作時間短，而停歇時間相對較長，如機床上的輔助電動機等。這類設(shè)備在工廠負荷中所占的比例很小，計算設(shè)備容量時，可直接查取銘牌上的額定功率。

式中，PN為電焊機額定有功功率；SN為額定視在功率；εN為額定負荷持續(xù)率；cosφN為額定功率因數(shù)。1）電焊機和電焊裝置組要求統(tǒng)一換算到ε=100%時的功率，即：2）起重機（吊車電動機）

要求統(tǒng)一換算到ε

=25%時的功率，即：

反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。3）照明設(shè)備

①不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量指燈頭的額定功率，即：

Pe=PN

②用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（如熒光燈、高壓水銀燈）的設(shè)備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失。

Pe=KblPN

③照明設(shè)備的設(shè)備容量還可按建筑物的單位面積容量法估算：式中：ρ是建筑物單位面積的照明容量，S為建筑物的面積。概述供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運行則其中各個元件（電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必須選擇恰當(dāng)，除滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。計算負荷定義：計算負荷是指導(dǎo)體中通過一個等效負荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負荷稱之為“計算負荷”。第三節(jié)

負荷計算的方法

根據(jù)計算負荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，其發(fā)熱溫度都不會超過允許溫度值。由于導(dǎo)體通過電流后達到穩(wěn)定溫升的時間大約有3～4τ(τ為發(fā)熱時間常數(shù))，對中小截面（35mm2以下）導(dǎo)體，其發(fā)熱時間常數(shù)約為10min，也就是載流導(dǎo)體大約經(jīng)過半小時(即30min)后可以達到穩(wěn)定的溫升值，因此計算負荷實際上與從負荷曲線上測得的半小時最大負荷P30是基本相等的。所以計算負荷也可認為就是半小時最大負荷P30。通常用P30

、Q30

、S30

、I30分別表示負荷的有功計算負荷、無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流。目前負荷計算的常用方法：估算法、需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法和單相負荷計算法等。一、估算法1、單位產(chǎn)品耗電量法

已知某企業(yè)的年產(chǎn)量為m，單位產(chǎn)品的耗電量為ω，則企業(yè)全年電能為Wa=ω·m，則有功計算負荷為：式中，Tmax為年最大負荷利用小時數(shù)。2、負荷密度法若已知車間生產(chǎn)面積S和負荷密度指標ρ時，車間平均負荷為:

Pav=ρ*S，

車間計算負荷為:

二、用電設(shè)備組計算負荷的確定——需要系數(shù)法用電設(shè)備組的計算負荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷P30。計算范圍內(nèi)用電設(shè)備的計算負荷并不等于其設(shè)備容量，兩者之間存在一個比值關(guān)系，因此引進需要系數(shù)的概念。

考慮到實際情況下，用電設(shè)備在傳送功率的過程中，設(shè)備本身有功率損耗，故引入一個額定效率ηN，配電線路也有功率損耗，引入一個線路平均效率ηWL

；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定都同時運行，故引入一個同時系數(shù)K∑；運行的設(shè)備也不可能都處于滿載運行，故引入一個負荷系數(shù)KL

。因此用電設(shè)備組的有功計算負荷則可表示為：上式也可以寫成：其中：Kd為一個小于1的數(shù)，將其稱為需要系數(shù)。1、單組用電設(shè)備的計算負荷

式中，Kd為需要系數(shù)；Pe為設(shè)備容量；tgφ為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。

解：查表A-1-1中的“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床”項，可得Kd=0.16-0.2(取0.2計算)，cosФ=0.15,tgФ=1.73。根據(jù)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2-1

已知某機修車間的金屬切削機床組，有電壓為380V的電動機30臺，其總的設(shè)備容量為120kw。試求其計算負荷。2、多組用電設(shè)備組的計算負荷

式中，n為用電設(shè)備組的組數(shù)，Pci，Qci為各用電設(shè)備組的計算負荷;∑Pc·i和∑Qc·i

分別表示所有各組設(shè)備的有功和無功計算負荷之和。確定有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應(yīng)該考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定低壓母線或低壓干線上的計算負荷時，應(yīng)該結(jié)合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)K∑p和K∑q

。①車間干線取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.9～0.97。②低壓母線當(dāng)由用電設(shè)備組的計算負荷組直接相加來計算時，可取K∑p=0.85～0.9，K∑q=0.85～0.95；當(dāng)由車間干線計算負荷直接相加來計算時，可取K∑p=0.9～0.95，K∑q=0.93～0.97。注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負荷和計算電流不能用各組的視在計算負荷或計算電流之和來計算。解

:(1)冷加工機床：查附錄表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：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar例2-2

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW，其中較大容量電動機有7.5kW2臺，4kW2臺，2.2kW8臺；另接通風(fēng)機1.2kW2臺；電阻爐1臺2kW。試求計算負荷（設(shè)同時系數(shù)K∑p、K∑q均為0.9）。(3)電阻爐：因只1臺，故其計算負荷等于設(shè)備容量

Pc3=Pe3=2kW

Qc3=0(4)車間計算負荷：2.3.3單相負荷計算

單相設(shè)備應(yīng)盡可能地均勻分布在三相上，以使三相負荷保持平衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%時，單相用電設(shè)備可按三相負荷平衡計算;

如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時，應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。

由于確定計算負荷的目的，主要是為了選擇線路上的設(shè)備和導(dǎo)線電纜，使線路上的設(shè)備和導(dǎo)線電纜在計算

電流通過時不至于過熱或損壞，因此在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是線電壓，只要三相負荷不平衡，就應(yīng)以最大負荷相有功負荷的3倍作為等效三相有功負荷，以滿足系統(tǒng)安全運行的要求。（1）單相設(shè)備接于相電壓時的負荷計算

Pe=3Peφm(2-20)

式中，Peφm為最大負荷相所接的單相設(shè)備容量。等效三相計算負荷則按前述需要系數(shù)法計算。1.單相設(shè)備組等效三相負荷的計算2.3.3單相負荷計算

（2）單相設(shè)備接于線電壓時

①接于同一線電壓時等效三相設(shè)備容量

②接于不同線電壓時等效三相設(shè)備容量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，再根據(jù)式（2-20）計算出等效三相設(shè)備容量。將線電壓的單相設(shè)備容量換算為相電壓的設(shè)備容量的換算公式:（3）有的單相設(shè)備接于線電壓、有的單相設(shè)備接于相電壓時

應(yīng)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，然后分別計算各相的設(shè)備容量。等效三相設(shè)備容量為最大負荷相設(shè)備容量的3倍，即（2-25）2.單相用電設(shè)備組的等效三相負荷的計算單相用電設(shè)備組的等效三相計算負荷可直接用需要系數(shù)法，按式（2-18）算出其等效三相計算負荷。（2-18）例2-3

某220/380V三相四線制線路上，裝有220V單相電熱干燥箱6臺、單相電加熱器2臺和380V單相對焊機6臺。電熱干燥箱20kw2臺接于A相，30kw1臺接于B相，10kw3臺接于C相；電加熱器20kw2臺分別接于B相和C相；對焊機21kVA（ε=100%）3臺接于AB相，28kVA（ε=100%）2臺接于BC相，46kW（ε=60%）1臺接于CA相。試求該線路的計算負荷。

解:

1.電熱干燥箱及電加熱器的各相計算負荷

查附錄表1得Kd=0.7，cosφ=1，tgφ=0，因此只要計算有功計算負荷：

A相PcA1=KdPeA=0.7×20×2=28kW

B相PcB1=KdPeB=0.7×(30×1+20×1)=35kW

C相PcC1=KdPeC=0.7×(10×3+20×1)=35kW下一張

2.電焊機的各相計算負荷

①接于各線電壓對焊機的設(shè)備容量將CA相對焊機設(shè)備容量換算至ε=100%的設(shè)備容量則CA相對焊機ε=100%的視在功率為AB、BC相對焊機ε=100%的視在功率為

下一張②對焊機的相設(shè)備容量接于各線電壓對焊機的功率因數(shù)角分別為下一張A相設(shè)備容量為同理可算出B、C相設(shè)備容量為

③對焊機的各相計算負荷

查附錄表A-1-1,對焊機Kd=0.35，其計算負荷為

A相PC.A2=KdPeA=0.35*43.78=15.32kWQC.A2=KdQeA=0.35×35.76=12.52Kvar

B相PC.B2=KdPeB=0.35*41.16=14.41kWQC.B2=KdQeB=0.35×39.10=13.69Kvar

C相PC.C2=KdPeC=0.35*39.39=13.86kWQC.C2=KdQeC=0.35×35.16=12.31Kvar下一張3.各相總的計算負荷（設(shè)同時系數(shù)為0.95）

A相:PcA=K∑（PcA1+PcA2）=0.95×（28+15.32）=45.6kWQcA=K∑（QcA1+QcA2）=0.95×（0+12.52）=11.89kvar

B相:PcB=K∑（PcB1+PcB2）=0.95×（35+14.41）=46.94kWQcB=K∑（QcB1+QcB2）=0.95×（0+13.69）=13.01kvarC相:PcC=K∑（PcC1+PcC2）=0.95×（35+13.86）=46.42kWQcC=K∑（QcC1+QcC2）=0.95×（0+12.31）=11.69kvar4.總的等效三相計算負荷

因為B相的有功計算負荷最大，即

Pcφm=PcB=46.94kWQcφm=QcB=13.01kvar總的等效三相計算負荷為：

Pc=3Pcφm=3×46.94=140.82kWQc=3Qcφm=3×13.01=39.03kvar第四節(jié)功率損耗和電能損耗

一、功率損耗

供配電系統(tǒng)的功率損耗是指最大功率時功率損耗,主要包括線路功率損耗和變壓器功率損耗。1、線路的功率損耗：

由于供配電線路存在電阻和電抗，所以線路上會產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。(1)線路有功損耗

ΔPWL=3IC2RWL*10-3kW

式中，Ic為線路的計算電流（A）；RWL為線路每相的電阻（Ω），RWL=R0L，R0為線路單位長度的電阻（Ω/km），可查R0；L為線路的計算長度（km）。

XWL為線路每相的電抗（Ω），XWL=X0L，X0為線路單位長度的電抗（Ω/km)，也可以查附表A-15。一般架空線路為0.4Ω/km左右，電纜線路為0.08Ω/km左右。

(2)線路無功功率損耗ΔQWL=3IC2XWL*10-3kVar

2.變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗可分為銅損和鐵損。鐵損是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的損耗。銅損是變壓器負荷電流在一次和二次繞組中產(chǎn)生的損耗。①有功功率損耗●鐵損△PFe

空載損耗△P0可認為就是鐵損，所以鐵損又稱為空載損耗。

●銅損△PCu

負載損耗△PK可認為就是額定電流下的銅損△PCu。

變壓器的有功功率損耗為△PT≈△P0+△PKKL2

式中，SN為變壓器的額定容量；SC為變壓器的計算負荷；△P0

為變壓器額定負荷時的有功功率損耗；△Pk為變壓器的負載損耗；KL為變壓器的負荷系數(shù)（KL=SC/SN）。

②無功功率損耗

●空載無功功率損耗

△Q0

●負載無功功率損耗

△QL

變壓器的無功功功率損耗為：

式中，I0%為變壓器空載電流百分值;Uk%為變壓器短路阻抗百分值，KL為變壓器的負荷系數(shù)。

低損耗變壓器的功率損耗估算式：

（Sc為變壓器二次側(cè)的計算視在功率）CompanyLogo2.4.2電能損耗

最大損耗時間τ：當(dāng)線路或變壓器中以最大計算電流Ic流過τ小時后所產(chǎn)生的電能損耗，等于全年流過實際變化的電流時所產(chǎn)生的電能損耗。τ是一個假想時間，它與年最大負荷利用小時Tmax和負荷功率因素有關(guān).CompanyLogo1.線路電能損耗

2.變壓器的電能損耗

①鐵損引起的年電能損耗②銅損引起的年電能損耗變壓器全年的電能損耗

2.4.2供配電系統(tǒng)的電能損耗

第五節(jié)用戶負荷計算

一、負荷計算原則負荷計算是選擇電源進線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù)。逐級計算法（用需要系數(shù)法）：從用電設(shè)備向電源方向逐級計算負荷。1.將用電設(shè)備分類，采用需要系數(shù)法確定各用電設(shè)備組計算負荷；2.根據(jù)用戶供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備朝電源方向逐級計算負荷；3.在配電點要考慮同時系數(shù)；4.在變壓器的安裝處要考慮變壓器的損耗；5.用戶電力線路較短時，可不計電力線路損耗；6.在并聯(lián)電容安裝處計及無功補償容量。圖2-6確定用戶總計算負荷的供配電系統(tǒng)示意圖1.供給單臺用電設(shè)備的支線的計算負荷確定（如圖中1點處）目的：用于選擇其開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面計算負荷為：2.用電設(shè)備組計算負荷的確定（如圖中2點處）計算目的：用來選擇車間配電干線及干線上的電氣設(shè)備。

3.車間干線或多組用電設(shè)備的計算負荷確定（如圖中3點處）

4.車間變電所低壓母線計算負荷的確定（如圖中4點處）

計算目的：以此選擇車間變電所的變壓器容量。5.車間變電所高壓母線的計算負荷確定（如圖中5點處）計算目的：以次選擇高壓配電線及其上的電氣設(shè)備。其中可估算：6.總降變電所二次側(cè)的計算負荷確定（如圖中6點處）7.總降變電所高壓側(cè)的計算負荷確定（如圖中7點處）

例題：見教材p29第六節(jié)尖峰電流的計算

尖峰電流Ipk是指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1~2秒的短時最大負荷電流。它是由于電動機起動、電壓波動等原因引起的，尖峰電流比計算電流大的多。計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裝置、計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等。

1、單臺用電設(shè)備供電的支線尖峰電流計算

尖峰電流就是用電設(shè)備的起動電流，即

Ipk=Ist=KstIN

式中，Ist為用電設(shè)備的起動電流；IN為用電設(shè)備的額定電流；Kst為用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)。2、給多臺用電設(shè)備供電的干線尖峰電流計算式中，Istmax為用電設(shè)備組中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備的起動電流；（Ist－IN）max為用電設(shè)備組中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備的起動電流與額定電流電流之差；I30(IC)為全部設(shè)備投入運行時線路上的計算電流值；K∑為上述n–1臺設(shè)備的同時系數(shù)，其值按臺數(shù)多少選取，一般為0.7~1。或?qū)臺用電設(shè)備線路上尖峰電流的計算可有兩種計算方法。例2-5

有一380V配電干線，給三臺電動機供電，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A,Kst1=7，Kst2=4，Kst3=3，求該配電線路的尖峰電流。

解：（1）計算啟動電流與額定電流之差

(Kst1-1)×IN1=30A(Kst2-1)×IN2=12A(Kst3-1)×IN3=20A第1臺用電設(shè)備電動機的啟動電流與額定電流之差最大。（2）計算供電干線的尖峰電流Ipk=Ic+(Ist-IN)max=0.15×（5+4+10）+30=32.85A第七節(jié)功率因數(shù)和無功功率補償一、功率因數(shù)的計算

功率因數(shù)是供電系統(tǒng)的一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，它反映了供用電系統(tǒng)中有功功率消耗量在系統(tǒng)總?cè)萘恐兴嫉谋戎兀从沉斯╇娤到y(tǒng)的供電能力。根據(jù)測量方法和用途的不同，工廠的功率因數(shù)常有以下幾種：瞬時功率因數(shù)

瞬時功率因數(shù)是指運行中的工廠供電系統(tǒng)在某一時刻的功率因數(shù)值。它隨設(shè)備的類型、運行方式、電壓高低而隨時變化，可由功率因數(shù)表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表在同一瞬間的讀數(shù)由下列公式求出。P—功率表測出的三相有功功率讀數(shù),kWU—電壓表測出的線電壓讀數(shù)，KVI—電流表測出的線電流讀數(shù),A

瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a償措施。2.平均功率因數(shù)

平均功率因數(shù)是指某一規(guī)定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，也稱加權(quán)平均功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)CompanyLogo（1）由消耗的電能計算

式中，Wa為某一時間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；Wr為某一時間內(nèi)消耗的無功電能（kVAh）。（2）由計算負荷計算

式中，為有功負荷系數(shù)（一般為0.7-0.75）；為無功負荷系數(shù)（一般為0.76-0.82）。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。

3.最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù)是指在年最大負荷(計算負荷)時的功率因數(shù)，可按下式計算：

我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定：高壓供電的工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠功率因數(shù)不得低于0.85。如達不到上述要求，則必須采取人工補償措施。因此供電設(shè)計時考慮無功功率補償時，就應(yīng)該按此最大負荷時的功率因數(shù)來計算。2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法

1.

功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響感性用電設(shè)備需要從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率，從而降低功率因數(shù)。功率因數(shù)太低將會給供配電系統(tǒng)帶來不良影響：●電能損耗增加

●電壓損失增大●供電設(shè)備利用率降低所以，要求電力用戶功率因數(shù)必須達到一定值，低于某一數(shù)值就須進行補償。CompanyLogo2.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)任何補償裝置的實際功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總功率因數(shù)提高。合理選擇電動機的規(guī)格、型號；防止電動機長時間空載運行；保證電動機的檢修質(zhì)量；合理選擇變壓器的容量；交流接觸器的節(jié)電運行。CompanyLogo2.提高功率因數(shù)的方法(2)人工補償功率因數(shù)

●并聯(lián)電容器

●同步電動機補償

●動態(tài)無功補償2.7.3并聯(lián)電容器補償

1.并聯(lián)電容器的型號

CompanyLogo2.補償容量和電容器的臺數(shù)的確定

(1)補償容量的確定

①采用固定補償時的補償容量

在變電所6-10kV高壓母線上進行人工補償時，一般采用固定補償，即補償電容器不隨負荷變化而變化。補償容量按下式計算

Qcc=Pav（tgφav1－tgφav2）

式中，Qcc為補償容量；Pav為平均有功負荷；tgφav1，tgφav2為補償前后平均功率因數(shù)角的正切值。CompanyLogo②采用自動補償時的補償容量

在變電所0.38kV母線上進行補償時，都采用自動補償，即根據(jù)cosφ測量值按功率因數(shù)設(shè)定值,自動投入或切除電容器。其補償容量按下式計算

Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2）CompanyLogo（2）電容器臺數(shù)的確定

在確定了并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄（見表A-2）可以選擇并聯(lián)電容器的型號規(guī)格，并確定其數(shù)量。

式中，QN.c為單個電容器的額定容量（kvar）

對于上式計算所得數(shù)值，應(yīng)取相近偏大的整數(shù)。若為單相電容器，n為3的整數(shù)倍，以便三相均衡分配；若為三相電容器，n為整數(shù)。例2-7某一企業(yè)的計算負荷為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)固定補償，問需要裝設(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？

解：tgφav1=tg(arccos0.67)=1.1080，tgφav2=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

安裝電容器的臺數(shù)

n=Qcc/qNC=1122.66/40=28個

電容器為單相電容器，應(yīng)裝設(shè)30個，用三角形連接，此時并聯(lián)電容器的實際值為

Qcc=30×40=1200kvar，

實際平均功率因數(shù)為

功率因數(shù)滿足要求。

2.7.4并聯(lián)電容器的裝設(shè)與控制

1.并聯(lián)電容器的接線

并聯(lián)補償?shù)碾娏﹄娙萜鞔蠖嗖捎萌切谓泳€。2.并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點

并聯(lián)電力電容器在供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)有三種，即：（1）高壓集中補償

高壓集中補償將電容器組集中裝設(shè)在變電所的6kv～10kV母線上。補償范圍最小，經(jīng)濟效果較差。但裝設(shè)集中，運行條件較好，維護管理方便，投資較少。（2）低壓集中補償

低壓集中補償將電容器集中裝設(shè)在變電所的0.38kV低壓母線上，低壓電容器補償屏安裝在低壓配電室。補償范圍比高壓集中補償大，比較經(jīng)濟，運行維護安全方便。

（3）單獨就地補償

單獨就地補償將電容器裝設(shè)在功率因數(shù)較低的設(shè)備旁。補償范圍最大，效果最好。但投資較大，電容器的利用率較低。

3.并聯(lián)電容器的控制方式并聯(lián)電容器的控制方式：固定控制方式：并聯(lián)電容器不隨負荷的變化而投切；自動控制方式：并聯(lián)電容器的投切隨負荷的變化而變化，且按某個參量進行分組投切控制，包括：按功率因數(shù)進行控制；按負荷電流進行控制；按受電端的無功功率進行控制。電容器分組采用循環(huán)投切或編碼投切的工作方式。CompanyLogo2.7.5補償后用戶的負荷和功率因數(shù)的計算

1.補償后的計算負荷

（1）若補償裝置裝設(shè)地點在變壓器一次側(cè)，補償后的計算負荷為

（2）若補償裝置裝設(shè)地點在變壓器二次側(cè)，如圖示

補償電容器接于變壓器二次側(cè)示圖

補償后的計算負荷為

2.補償后的功率因數(shù)計算⑴固定補償

補償后的平均功率因數(shù)為

⑵自動補償

一般計算其最大負荷時的功率因數(shù)，補償后的功率因數(shù)為

例2-8某企業(yè)10/0.4kV的車間變電所低壓側(cè)的視在功率SC1為800kVA,無功計算負荷QC為540kvar?，F(xiàn)要求車間變電所高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.9，如果在低壓側(cè)裝設(shè)自動補償電容器，問補容量需多少？補償后車間總的視在計算負荷（高壓側(cè)）降低了多少？解：（1）補償前的功率因數(shù)

低壓側(cè)的有功計算負荷

低壓側(cè)的功率因