建筑供配電工程第2章負荷計算與無功補償課件

第二章負荷計算與無功功率補償?shù)谝还?jié)概述第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負荷的確定第三節(jié)單相用電設(shè)備組計算負荷的確定第四節(jié)尖峰電流的計算第五節(jié)無功功率補償?shù)诹?jié)供配電系統(tǒng)的計算負荷本章小結(jié)第二章負荷計算與無功功率補償?shù)谝还?jié)概述第一節(jié)概述主要內(nèi)容

一、計算負荷的概念

二、用電設(shè)備的工作制

三、負荷曲線四、確定計算負荷的系數(shù)第一節(jié)概述主要內(nèi)容一、計算負荷的概念統(tǒng)計計算求出來的；供電設(shè)計計算的基本依據(jù)；力求接近實際。表示符號：Pc：有功計算負荷(kW)

Qc：無功計算負荷(kVar)Sc：視在計算負荷(kVA)

Ic：計算電流(kA)。我們選取一個假想的持續(xù)性的負荷，在一定時間間隔和特定效應(yīng)上與實際負荷相等。這一計算過程就是負荷計算。這一假想的持續(xù)性的負荷就稱為計算負荷。載流導(dǎo)體溫升曲線一、計算負荷的概念統(tǒng)計計算求出來的；表示符號：我們選取一個二、用電設(shè)備的工作制和設(shè)備功率的確定1、連續(xù)工作制：在恒定負載下連續(xù)運行達到熱穩(wěn)定狀態(tài)的用電設(shè)備；2、短時工作制：在未達到熱穩(wěn)定前即停機和斷能，其時間足以使設(shè)備冷卻下來的用電設(shè)備；3、斷續(xù)周期工作制：時而工作，時而停歇的用電設(shè)備。

t為工作周期內(nèi)的工作時間；t0為工作周期內(nèi)的停歇時間負荷持續(xù)率（暫載率）銘牌上的功率PN是對應(yīng)于某一特定負荷持續(xù)率εN的額定功率。要換算到實際的負荷持續(xù)率ε下的功率，應(yīng)采用下面的公式：注意二、用電設(shè)備的工作制和設(shè)備功率的確定1、連續(xù)工作制：在恒定負連續(xù)工作制的設(shè)備組：設(shè)備組中的所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備）的額定容量之和。周期工作制和短時工作制的設(shè)備組：其設(shè)備功率應(yīng)為各設(shè)備在不同負荷持續(xù)率下的銘牌容量換算到一個統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的容量之和。舉例：將功率因數(shù)和功率相似的設(shè)備歸為一組，便于計算。（工廠中的用電設(shè)備組見附表1、民用建筑的用電設(shè)備組見附表4）用電設(shè)備組設(shè)備功率Pe的確定連續(xù)工作制的設(shè)備組：設(shè)備組中的所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備）的額(1)電焊機組要求統(tǒng)一換算到ε=100%(2)吊車電動機組要求統(tǒng)一換算到ε=25%。電葫蘆、起重機、行車等均按吊車電動機考慮。按負荷對象可分為工廠、車間或設(shè)備的負荷曲線。按功率性質(zhì)可分為有功和無功負荷曲線。按時間可分為有年、月、日或工作班的負荷曲線。表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形1、負荷曲線的繪制與類型三、負荷曲線(1)電焊機組要求統(tǒng)一換算到ε=100%按負荷對象可分日有功負荷曲線半小時平均功率日有功負荷曲線半小時平均功率年每月（日）最大負荷曲線：每年每個月（或日）最大負荷的變化情況。年每月最大負荷曲線年每月（日）最大負荷曲線：年每月最大負荷曲線

年負荷持續(xù)時間曲線：根據(jù)一年中最大（具有代表性）的夏日負荷曲線和冬日負荷曲線來繪制。年(按8760h計)每小時負荷按大小排隊作出的曲線。圖2-2年負荷持續(xù)時間曲線的繪制a)夏日負荷曲線b)冬日負荷曲線c)年負荷持續(xù)時間曲線年負荷持續(xù)時間曲線：根據(jù)一年中最大（具有代表性）的夏日負荷2、與負荷曲線有關(guān)的物理量從發(fā)熱等效的觀點來看，計算負荷實際上與年最大負荷是基本相當(dāng)?shù)?。所以計算負荷也可以認為就是年最大負荷，即Pc=Pm＝P30。年最大負荷Pm年最大負荷持續(xù)時間曲線2、與負荷曲線有關(guān)的物理量從發(fā)熱等效的觀點來年最大負荷利用小時Tmax：在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷Pm持續(xù)運行所消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。產(chǎn)業(yè)Tmax(h)產(chǎn)業(yè)Tmax(h)第一產(chǎn)業(yè)2000~2800第三產(chǎn)業(yè)3500~4000第二產(chǎn)業(yè)4000~5500居民產(chǎn)業(yè)2500~3500

各產(chǎn)業(yè)的年最大負荷利用小時的取值年最大負荷利用小時Tmax：在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負荷的確定主要內(nèi)容

一、單位指標(biāo)法

二、按需要系數(shù)法確定計算負荷第二節(jié)三相用電設(shè)備組計算負荷的確定主要內(nèi)容一、單位指標(biāo)法1、單位產(chǎn)品耗電量法(kW)

ω—每一單位產(chǎn)品的耗電量，W/臺、W/噸

N—企業(yè)年產(chǎn)量2、單位指標(biāo)法

(kW)

P0

—單位面積的功率，W/m2，

W/戶，

W/人

S—建筑面積，m2，

戶，人

P0的選取應(yīng)綜合考慮建筑物的性質(zhì)、負荷的性質(zhì)等多方面的因素。各類建筑物的單位面積功率見附表8。一、單位指標(biāo)法1、單位產(chǎn)品耗電量法2、單位指標(biāo)法二、按需要系數(shù)法確定計算負荷1、一組用電設(shè)備組計算負荷的確定

Kd：需要系數(shù)Pe：一組用電設(shè)備的設(shè)備功率MMMPcWLPeKL：負荷率，設(shè)備不一定滿負荷運行。KΣ：同時系數(shù)，一組設(shè)備不一定都同時運行。ηe：設(shè)備組的平均效率。ηwL：線路的平均效率，考慮線路損耗。二、按需要系數(shù)法確定計算負荷MMMPcWLPeKL：負荷率，

Qc=Pctanφ

或3、多組用電設(shè)備組計算負荷的確定

Pc=K∑p·∑PcQc=K∑q·

∑QcK∑p、K∑q為有功同時系數(shù)和無功同時系數(shù)P32其他物理量的計算思考：Qc=Pctanφ可以嗎？Qc=P《JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》：第3.5.2條方案設(shè)計階段可采用單位指標(biāo)法；初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段，宜采用需要系數(shù)法。

第3.5.2條條文說明：在各類用電負荷尚不夠具體或明確的方案設(shè)計階段可采用單位指標(biāo)法。

需要系數(shù)法計算較為簡便實用，所以本規(guī)范將需要系數(shù)法作為民用建筑電氣負荷計算的主要方法。

各種計算方法的選用：《JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》：各種計算方法某生產(chǎn)廠房內(nèi)有冷加工機床電動機50臺共305kW，另有生產(chǎn)用通風(fēng)機15臺共45kW，點焊機3臺共19kW（ε=20%),試確定線路上總的計算負荷。解:先求各組用電設(shè)備的計算負荷1.機床電動機組查附錄表1得（?。?，，Pc.1=Kd.1Pe.1＝0.20×305kW=61.0kWQ

c.1=＝61kW×1.73=105.5kvar，因此例題2-2解題思路1、先將用電設(shè)備分組；2、根據(jù)需要系數(shù)法求每一組的計算負荷；3、求總的（多組）計算負荷。注意（P32）：若設(shè)備臺數(shù)較少時，則需要系數(shù)值宜適當(dāng)取大。當(dāng)只有3臺及以下用電設(shè)備時，需要系數(shù)Kd可取為1。當(dāng)只有1臺電動機時，則此電動機的計算電流就取其額定電流。某生產(chǎn)廠房內(nèi)有冷加工機床電動機50臺共305kW，另有生產(chǎn)用2.通風(fēng)機組查附錄表1得Kd=0.75~0.85（取Kd=0.8），cosφ=0.8,tgφ=0.75，因此Pc.2=0.8×45kW=36.0kWQc.2=36kW×0.75=27.0kvar3.點焊機組設(shè)備臺數(shù)只有3臺，取Kd=1.0，cosφ=0.6,tgφ=1.33，先求出在統(tǒng)一負荷持續(xù)率ε=100%時的設(shè)備功率P

c.3=1.0×8.5kW=8.5kWQc.3=8.5kW×1.33=11.3kvar因此，總計算負荷（?。?.95；＝0.97）為Pc＝0.95×(61.0＋36.0＋8.5)kW=100.2kWQc＝0.97×(105.5+27.0+11.3)kvar=139.5kvar2.通風(fēng)機組查附錄表1得Kd=0.75~0.85（取Kd=作業(yè)：P52習(xí)題2-8作業(yè)：P52習(xí)題2-8前提：單相設(shè)備接在三相線路中應(yīng)盡可能均衡分配。原則：如果單相負荷應(yīng)均衡分配到三相上，當(dāng)單相設(shè)備的總功率不超過三相設(shè)備總功率的15％時，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合，按三相平衡負荷計算；如果超過15％時，應(yīng)將單相設(shè)備功率換算為等效三相設(shè)備功率，再與三相設(shè)備功率相加。等效公式（單相設(shè)備接于相電壓）：

第三節(jié)單相用電設(shè)備組計算負荷的確定Pe：等效后的三相負荷；Pemph

：最大相負荷。前提：單相設(shè)備接在三相線路中應(yīng)盡可能均衡分配。第三節(jié)第四節(jié)尖峰電流的計算尖峰電流：持續(xù)時間1~2秒的短時最大負荷電流。單臺設(shè)備尖峰電流的計算：

kst:設(shè)備的起動電流倍數(shù)，Ir·m

:設(shè)備的額定電流多臺設(shè)備尖峰電流的計算：

Ist·max：起動電流最大的那臺設(shè)備的起動電流;Ic(n-1)：除起動設(shè)備以外的線路的計算電流。第四節(jié)尖峰電流的計算尖峰電流：持續(xù)時間1~2秒的短時最大第五節(jié)無功功率補償主要內(nèi)容

一、功率因數(shù)的定義

二、無功補償?shù)囊饬x

三、無功補償容量的確定

四、無功補償裝置的選擇

五、無功補償裝置的裝設(shè)位置第五節(jié)無功功率補償主要內(nèi)容一、功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)平均功率因數(shù)最大負荷時功率因數(shù)由功率因數(shù)表直接測得，以確定是否進行無功補償供電部門收取電費的依據(jù)Wp:有功電度表讀取的一月內(nèi)消耗的有功電能Wq:無功電度表讀取的一月內(nèi)消耗的無功電能在供電系統(tǒng)設(shè)計時，進行無功補償?shù)囊罁?jù)?！豆╇姞I業(yè)規(guī)則》規(guī)定：用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)，100kVA及以上高壓供電的用戶，不得低于0.90；其他電力用戶，不得低于0.85。凡功率因數(shù)不能達到上述規(guī)定的新用戶，供電企業(yè)可拒絕供電。在周期狀態(tài)下，有功功率P的絕對值與視在功率S的比值。一、功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)由功率因數(shù)表直接測得，以確定是否進行二、無功功率補償?shù)囊饬x假設(shè)功率因數(shù)由cosφ提高到，這時在有功不變的情況下，無功功率將由Qc

減小到，那么Sc和Ic也相應(yīng)地減小，這使得系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且，可選擇較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提供功率因數(shù)對電力系統(tǒng)大有好處。MPQ意義QIcosφ≥0.9二、無功功率補償?shù)囊饬x假設(shè)功率因數(shù)由cosφ提高到三、無功補償容量的確定要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)的無功補償設(shè)備的容量為：補償后的計算負荷為：三、無功補償容量的確定要使功率因數(shù)由提高到四、無功補償裝置的選擇并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止無功補償器(SVC)ABCABC(1)、Δ接線時的容量為同一電路中接成Y形時容量的3倍；(2)、任一邊電容器斷線時，三相線路仍能得到補償；(3)、但是Δ接線時，任一相擊穿短路時，短路電流很大，可能引起爆炸，所以要接有熔斷器保護。Δ接線的優(yōu)缺點：并聯(lián)電容器的接線四、無功補償裝置的選擇并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止無功補償器《GB50053-199410kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：高壓電容器組宜接成中性點不接地星形，容量較小時（450kvar及以下）宜接成三角形，低壓電容器組應(yīng)接成三角形。應(yīng)用：手動投切自動調(diào)節(jié)（自動無功補償屏）圖10-9并聯(lián)電容器的控制《GB50053-199410kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范五、并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置（補償方式）高壓集中補償?shù)蛪杭醒a償分散就地補償（個別補償）五、并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置（補償方式）高壓集中補償裝設(shè)地點優(yōu)點缺點適用場合高壓集中補償變配電所的6~10kV母線初投資少，運行維護方便母線后的廠內(nèi)線路得不到補償。大中型工廠低壓集中補償車間變電所的低壓母線上補償范圍較廣，可減小變壓器容量，較經(jīng)濟工程中應(yīng)用普遍分散就地補償用電設(shè)備旁邊補償范圍最大，效果最好投資大，利用率較低。負荷平穩(wěn)、長期運轉(zhuǎn)的設(shè)備并聯(lián)電容器的三種裝設(shè)位置的比較裝設(shè)地點優(yōu)點缺點適用場合高壓集中補償變配電所的6~10kV母例題2-4某用戶10kV變電所低壓計算負荷為800kW＋580kvar。若欲使低壓側(cè)功率因數(shù)達到0.92，則需在低壓側(cè)進行補償?shù)牟⒙?lián)電容器無功自動補償裝置容量是多少？并選擇電容器組數(shù)及每組容量。解：（1）求補償前的視在計算負荷及功率因數(shù)（2）確定無功補償容量＝800×(tanarccos0.810－tanarccos0.92)＝238.4kvar例題2-4某用戶1（3）選擇電容器組數(shù)及每組容量選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，每組容量qr.C=20kvar。補償后的視在計算負荷減少118.8kVA。若選擇成套并聯(lián)電容器屏，可安裝的電容器組數(shù)為12組。則需要安裝的電容器單組容量為功率因數(shù)滿足要求。作業(yè)：P52習(xí)題2-12無功功率改為620kvar（3）選擇電容器組數(shù)及每組容量選擇BSMJ第六節(jié)供配電系統(tǒng)的計算負荷主要內(nèi)容

一、供配電系統(tǒng)的功率損耗

二、供配電系統(tǒng)計算負荷的確定第六節(jié)供配電系統(tǒng)的計算負荷主要內(nèi)容一、供配電系統(tǒng)的功率損耗（一）電力線路的功率損耗1、線路的有功功率損耗

2、線路的無功功率損耗

x0與導(dǎo)線類型、導(dǎo)線截面和線間幾何均距aav有關(guān)。RWL：線路每相電阻RWL=r0

LXWL：線路每相電抗XWL=x0Lr0取值見附錄表13x0取值見附錄表13線路的功率損耗變壓器的功率損耗一、供配電系統(tǒng)的功率損耗RWL：線路每相電阻RWL（二）變壓器的功率損耗1、變壓器的有功功率損耗Sc:變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷；SrT:變壓器的額定容量2、變壓器的無功功率損