第二章供配電的負荷計算

第二章供配電的負荷計算第1頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要學習以下幾個內(nèi)容電力負荷與負荷計算電力負荷的基本概念負荷計算的內(nèi)容及目的負荷曲線與計算負荷負荷曲線的基本概念、作用、分類負荷曲線的繪制與負荷計算相關的幾個物理量負荷計算的實用方法設備容量的計算方法估算法需要系數(shù)法求解計算負荷二項式法求解計算負荷單相負荷的計算第二章供配電的負荷計算第2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月功率損耗與電能損耗的計算線路的功率損耗計算變壓器損耗計算電能損耗計算全廠負荷計算逐級計算方法尖峰電流的計算尖峰電流的基本概念尖峰電流的計算方法功率因數(shù)和無功功率補償?shù)诙鹿┡潆姷呢摵捎嬎愕?頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電力負荷與負荷計算一、電力負荷與電量1電力負荷用電設備需用的電功率，簡稱負荷或功率區(qū)別：負荷與負載負荷是功率負載是耗電設備（耗電并能完成某種任務的裝置、器件等）電力負荷（功率）有功功率（有功負荷）無功功率（無功負荷）能量消耗的實際功率；三相電路中表示為：實際上是儲能元件與電源之間能量交換的功率，三相電路中表示為：第4頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電力負荷與負荷計算2電量用電設備所需用的電能數(shù)量，即功率在一段時間內(nèi)的累積。有功電量用電設備所消耗的電能數(shù)量。單位：有功電度KW·h無功電量用電設備與電源之間交換能量的多少。單位：無功電度KVar·h第5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電力負荷與負荷計算二、負荷計算的目的和內(nèi)容1負荷計算的目的工廠用電設備工作時的實際負荷不等于設備額定負荷（安裝容量）；在工廠供配電系統(tǒng)設計時，如果直接采用額定容量進行設計勢必會造成浪費；應首先計算出全部設備的實際負荷。第6頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電力負荷與負荷計算2負荷計算的主要內(nèi)容求計算負荷（需要負荷，假想負荷）：即正常工作時的實際最大負荷。目的是選擇各級電壓供電網(wǎng)絡、變壓器容量、電氣設備的型號等；保證使其在通過正常最大工作電流時不至于過熱而損壞（選擇設備）求尖峰電流：目的是用于計算電壓波動、電壓損失，選擇熔斷器和保護元件等。（校驗設備）求平均負荷：目的是計算全廠的電能需要量、電能損耗以及選擇無功補償容量等。（節(jié)能措施）第7頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷一負荷曲線表示一組用電設備的功率隨時間變化的圖形，反映了用戶用電的特點和規(guī)律?？v軸為功率、橫軸為時間。1日有功負荷曲線負荷在一晝夜間的變化情況主要采用折線形和階梯形繪制方法意義：日有功曲線與時間軸之間所圍成的面積為一天所消耗的有功電量。第8頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷2年持續(xù)負荷曲線年持續(xù)負荷曲線的繪制需要借助于一年中具有代表性的夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線。夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定：北方冬季200天：4800h夏季165天：3960h南方夏季200天：4800h冬季165天：3960h第9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月A冬季代表日負荷曲線B夏季代表日負荷曲線C年持續(xù)負荷曲線第二節(jié)負荷曲線與計算負荷年持續(xù)負荷曲線的繪制方法：繪制夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線，并繪制年持續(xù)負荷的坐標系（注意橫坐標最大值為365*24=8670h）從夏季負荷曲線和冬季負荷曲線中的最大功率開始，以功率遞減的順序，依次繪制到年持續(xù)負荷曲線坐標系中：第10頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月A冬季代表日負荷曲線B夏季代表日負荷曲線C年持續(xù)負荷曲線第二節(jié)負荷曲線與計算負荷假定P1在A圖上有t小時，則全年以P1運行的總小時數(shù)為200t若某功率同時出現(xiàn)在冬季和夏季的日負荷曲線上，則二者換算后時間相加。如圖中P2同時出現(xiàn)在冬季和夏季的日負荷曲線上，則換算之后的總時間為：200t1+165t2第11頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月年持續(xù)負荷曲線的意義年持續(xù)負荷曲線與橫軸所包圍的面積代表了用戶全年消耗的總電能。注意日負荷曲線與年負荷曲線繪制的區(qū)別日負荷曲線是按照時間先后繪制，而年持續(xù)負荷曲線是按照負荷的大小和累積時間來繪制的。第二節(jié)負荷曲線與計算負荷第12頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷3負荷曲線作用負荷曲線能夠直觀的反映出用戶的用電特點和規(guī)律：對于設計人員，獲取資料有助于設計分析對于運行人員，可以合理的、有計劃的安排用戶、車間、班次或者大容量設備的用電時間等，從而降低負荷高峰、填補負荷低谷，這種“消峰填谷”的辦法可以使得負荷曲線比較平坦，有利于節(jié)電。4特點電力負荷不等于設備的額定功率，而是設備實際消耗的功率負荷曲線是有規(guī)律的第13頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷二、與負荷計算相關的幾個物理量1年最大負荷和最大負荷利用小時數(shù)負荷最大工作班：一年中最大負荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)2~3次的最大負荷工作班（去掉了偶然性）年最大負荷：全年中最大工作班內(nèi)，半小時平均功率的最大值，也稱30分鐘最大負荷；表示為：

或者年最大負荷利用小時Tmax物理意義：用戶以全年最大負荷持續(xù)工作運行Tmax小時所消耗的電能等于全年實際消耗的電能。有功無功第14頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷Tmax—用電負荷均衡性的標志，越大越均衡。第15頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷2平均負荷和負荷系數(shù)平均負荷電力用戶一段時間內(nèi)消耗功率的平均值表示為：全年的平均有功負荷為：負荷系數(shù)最大工作班內(nèi)平均負荷與最大負荷之比，又稱負荷率、負荷曲線填充系數(shù)有功負荷系數(shù)無功負荷系數(shù)第16頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷負荷系數(shù)用來表征負荷變化規(guī)律：值越大，曲線越平坦，負荷波動越??；一般：3需要系數(shù)和利用系數(shù)需要系數(shù)：（按最大值進行準備）利用系數(shù)：（按實際需要值進行評價）對于相同類型的工廠或車間具有相近的負荷系數(shù)、需要系數(shù)和利用系數(shù)，可以查表獲得典型值。第17頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷三、計算負荷計算負荷——等效負荷；按此負荷持續(xù)運行導體所產(chǎn)生的最高溫升，與按照實際變動負荷導體所產(chǎn)生的最高溫升相等。表示為：1用途及依據(jù)按發(fā)熱條件選擇導體和電氣設備：當以計算負荷連續(xù)運行時，設備的發(fā)熱溫度不會超過其允許值。導體的發(fā)熱時間常數(shù)T=10min；實驗表明：導體到達恒定溫升的時間約為3T~4T；所以一般取30min來保證導體達到恒定溫升。第18頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷2計算計算負荷要達到最高的恒定溫升，故有：第19頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)負荷曲線與計算負荷計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)，計算負荷選擇的是否合理直接影響到電器以及導線電纜選擇的經(jīng)濟性：過大會造成投資變大以及有色金屬的浪費過小選擇的電氣設備長期處于過負荷運行狀態(tài)之下，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣老化甚至燒毀。計算負荷情況復雜，影響因素諸多，難以精確計算；負荷是變化的；與設備的性能、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)者的技能與能源供應的狀況等多因素有關。計算負荷的方法較多：估算法、需要系數(shù)法、二項式法、單相負荷計算等近似求解方法。本節(jié)主要介紹兩種：需要系數(shù)法和二項式法。第20頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法一、設備容量的確定1用電設備的額定容量銘牌上標出的功率（或容量）——PN2設備容量實際用電設備的實際工作性質(zhì)決定了其并非一直工作在額定狀態(tài)：三種工作制。因而在求多個用電設備的實際消耗功率時，不能直接將其額定功率直接相加得到總的電力負荷。將各種用電設備的額定功率換算成同一的標準工作條件下（統(tǒng)一標準工作制下）的額定功率，稱之為設備功率（設備容量）——Pe第21頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法3用電設備的工作制以及相對應的設備容量的計算連續(xù)工作制設備特點：恒定負荷下運行，且運行時間長至足以使之達到熱平衡狀態(tài)。設備功率計算：短時工作制設備特點：工作時間短，停歇時間長，工作時達不到熱平衡狀態(tài)，停歇時可達到熱平衡狀態(tài)設備功率計算：斷續(xù)周期工作制設備（反復短時工作制）特點：反復周期性短時工作，工作或停歇都不足以達到設備的熱平衡。如電焊機、吊車電動機等，工作周期一般小于10min額定負荷持續(xù)率：第22頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法設備功率計算：電焊機組：標準負荷持續(xù)率為：設備功率：其中，

為設備額定參數(shù)吊車電動機：標準負荷持續(xù)率為：設備功率：其中，

為設備額定參數(shù)第23頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法總結：周期短時工作的設備功率計算：需要將設備額定負荷持續(xù)率下的額定功率換算為標準負荷持續(xù)率下的設備功率。設備容量不是設備的計算負荷，實際上是換算到一定標準工作制下的額定負荷。實際中求解計算負荷的思路設備額定負荷持續(xù)率設備額定功率設備標準負荷持續(xù)率設備容量對應對應額定功率設備容量計算負荷第24頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法二、估算法單位產(chǎn)品耗電量法已知：年產(chǎn)量m；單位產(chǎn)品耗電量a，年最大負荷利用小時數(shù)Tmax，則企業(yè)全年電能Wa和有功計算負荷Pc為：負荷密度法已知車間生產(chǎn)面積S(m2)，負荷密度指標ρ(KW/m2)，有功負荷系數(shù)KaL，則車間平均負荷Pav和車間計算負荷Pc為：第25頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法三、按需要系數(shù)法確定計算負荷設備分組：在所計算的范圍內(nèi)（如一條干線、一段母線、或一臺變壓器），所有用電設備的計算負荷并不等于其設備容量之和，兩者之間存在比值關系，即需要系數(shù)：用電設備組特點需要系數(shù)相近工藝性質(zhì)基本相同第26頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法具體含義需要系數(shù)是一個綜合系數(shù)，與需要系數(shù)的定義相結合，它標志著用電設備投入時，從供電網(wǎng)絡實際取用的功率與用電設備組設備功率之比。第27頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法1單個用電設備組的計算負荷其中：三相平衡負載——該用電設備組的設備功率之和——用電設備組的需要系數(shù)，可查表第28頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法例題：某車間有一冷加工車床組，共有電壓為380V的電動機39臺（其中3臺10KW，8臺4KW，18臺3KW，10臺1.5KW），試用需要系數(shù)法求該設備組的計算負荷。解：該用電設備組為連續(xù)工作制，故：查表得：第29頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法帶入可得：通過以上例題可以看出：如果該車間只有此組負荷，計算得到的計算負荷實際上是該車間的低壓進線的計算負荷。計算某一個設備組設備容量的方法，為多設備組的計算提供基礎。第30頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法2多個用電設備組的計算負荷如圖，在配電干線或者變壓器低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，而考慮各用電設備組的最大負荷不一定同時出現(xiàn)，引入同時系數(shù)1#用電設備組2#用電設備組m#用電設備組其中，分別為有功同時系數(shù)和無功同時系數(shù)，一般情況下相等。第31頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月解

: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例題一機修車間的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；另接通風機1.2kW2臺；電阻爐1臺2kW。試求計算負荷（設同時系數(shù)K∑p、K∑q均為0.9）。第三節(jié)計算負荷的實用計算方法第32頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)通風機：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar第三節(jié)計算負荷的實用計算方法(3)電阻爐：因只1臺，故其計算負荷等于設備容量

Pc3=Pe3=2kW

Qc3=0第33頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)車間計算負荷：第三節(jié)計算負荷的實用計算方法第34頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法注意無功補償?shù)奶攸c：此時的低壓母線上的有功計算負荷不變化無功補償后：1#用電設備組2#用電設備組m#用電設備組節(jié)能下降I^2R下降第35頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法注意幾點：由于各用電設備組的功率因數(shù)不一定相同，總的視在功率計算負荷和計算電流不能利用各組的視在功率以及計算電流直接相加得到，應按照公式計算：查表獲得的需要系數(shù)以及同時系數(shù)是長期積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一般認為與設備的數(shù)量以及設備之間的容量差距是否懸殊等因素無關，但這種處理方法不夠全面，是有條件的：只有當設備臺數(shù)較多、總?cè)萘繅虼?、沒有特殊的大型用電設備時，表中的需要系數(shù)才比較符合實際情況。算法適用對象：求用戶、全廠、大型車間變電所的計算負荷；而在確定設備臺數(shù)比較少的而且容量相差懸殊的分支干線的計算負荷時，通常采用二項式法。第36頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法四、按二項式法確定計算負荷二項式法考慮了設備的平均負荷，還考慮了幾臺最大用電設備引起的附加負荷。計算負荷基本負荷：用電設備組的平均最大負荷附加負荷：考慮數(shù)臺大容量用電設備對總計算負荷的影響而計入的附加功率值第37頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法1單個用電設備組的計算負荷計算公式：其中——設備組基本負荷——該用電設備組的設備功率之和；設備功率計算方法同前——附加負荷，為x臺大容量設備的功率之和，可以查表獲得——二項式系數(shù)，與設備類型有關，可查表。第38頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法尖峰負荷產(chǎn)生的原因：大容量電動機在某一階段內(nèi)滿載運行或者頻繁同時啟動第39頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法由計算得到的PC得：第40頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法2多個用電設備組的計算負荷依然考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素，在各組用電設備中取其中最大的附加負荷進行補償。利用二項式法求解多個用電設備組的計算負荷的方法：第41頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法注意：按二項式法確定計算負荷時，如果設備的總數(shù)n少于表中規(guī)定的最大容量設備臺數(shù)x的2倍（即n<2x）時，其最大容量設備臺數(shù)x應該適當取小。一般按照：，且四舍五入規(guī)則取整。第42頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月解:求出各組的平均功率bPe和附加負荷cPx

（１）金屬切削機床電動機組查附錄表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，x=5，則(bPe∑)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW

例題一機修車間的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；另接通風機1.2kW2臺；電阻爐1臺2kW。試用二項式法求計算負荷（設同時系數(shù)K∑p、K∑q均為0.9）。第三節(jié)計算負荷的實用計算方法第43頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法（２）通風機組查附錄表1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，tgφ2=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（３）

電阻爐(bPe∑)3=2kW(cPx)3=0顯然，三組用電設備中，第一組的附加負荷(cPx)1最大，故總計算負荷為：Pc=∑（bPe∑）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW第44頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)計算負荷的實用計算方法比較兩種計算結果可知，按二項式法計算的結果比按需要系數(shù)法計算的結果大得多。

可見二項式法更適用于容量差別懸殊的用電設備的負荷計算。第45頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單相負荷的計算計算目的：保證系統(tǒng)的三相負荷盡可能平衡，避免某一相過大或者過小計算原則：三相線路中單相設備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%時，單相設備可按照三相平衡設備進行計算。三相線路中單相設備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時，需要把單相設備等效成三相設備容量，再加上原有的三相設備，從而得到總的三相電路的計算負荷。本節(jié)將介紹如何將單相有功負荷等效成三相負荷，單相無功負荷的等效方法與之相同。第46頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單相負荷的計算一、單相用電設備接于相電壓其中：——為等效三相設備負荷——為最大負荷相的單相設備功率之和第47頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單相負荷的計算二單相設備接于線電壓1接于同一線電壓時其中，為單相設備的最大容量2接于不同線電壓時設接于三個線電壓的設備容量分別為P1,P2,P3，且，，當P1>P2>P3時，則等效三相設備容量為：第48頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單相負荷的計算第49頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單相負荷的計算轉(zhuǎn)換公式：注意：查表可見：無功換算系數(shù)同樣如此無功率轉(zhuǎn)換系數(shù)與功率因數(shù)有關功率轉(zhuǎn)換都是通過有功功率轉(zhuǎn)換而來的第50頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單相負荷的計算2將各相負荷相加，選出最大負荷，取其三倍作為等效三相負荷。即：無功等效負荷計算方法相同。第51頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)尖峰電流的計算尖峰電流：單臺或者多臺設備持續(xù)1-2秒的短時最大負荷電流；表示為：Ipk尖峰電流主要是由于大容量電動機的起動、電壓波動等原因造成的。與計算電流的區(qū)別：計算電流——半小時平均電流的最大值；來源于計算負荷尖峰電流——持續(xù)1-2S的短時最大負荷電流，尖峰電流比計算電流大得多。尖峰電流的計算目的選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置（整定繼電保護裝置的動作時間）、計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等。第52頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)尖峰電流的計算一單臺用電設備尖峰電流的計算實際上求給單臺用電設備供電的支線尖峰電流：即：尖峰電流=設備的起動電流其中：Kst——用電設備的起動電流倍數(shù)對于鼠籠型電動機一般為：5~7對于繞線型電動機一般為：2~3對于直流電機一般為1.7對于電焊變壓器一般為：3第53頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)尖峰電流的計算二多臺用電設備尖峰電流的計算實質(zhì)求多臺用電設備供電的干線尖峰電流只考慮其中一臺用電設備啟動，該設備啟動電流的增加值最大，而其余用電設備達到最大負荷電流：第54頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)尖峰電流的計算例題：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，需要系數(shù)取0.15。解：Ist1–IN1=Kst1IN1–IN1=35–5=30AIst2–IN2=Kst2IN2–IN2=16–4=12AIst3–IN3=Kst3IN3–IN3=3×10–10=20A可見，（Ist–IN）max=30A，則Istmax=35A，取K∑=0.9，因此該線路的尖峰電流為

Ipk=Ic+（Ist-IN）max

=0.15×（5+4+10）+30=32.85A第55頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算電流流過配電線路和變壓器時，勢必會有功率和電能損耗。在進行用戶或者全廠負荷計算時，應該計入這部分損耗。本節(jié)講解線路以及變壓器的功率損耗。第56頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算一供電線路的功率損耗參數(shù)意義：——有功功率損耗；電流流過線路電阻引起的——無功功率損耗；電流流過線路電抗引起的對于三相供配電線路：上式變換為：第57頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算注意：單位：利用計算電流求解，得到的功率損耗是最大功率損耗。：KW，Kvar，KVA：KV：A第58頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算二變壓器的功率損耗變壓器的兩個實驗：變壓器一、二次繞組中存在電阻和電抗，變壓器的功率損耗包含了有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器實驗空載實驗：短路實驗：將高壓側(cè)開路，在低壓側(cè)上施加電壓，使高壓側(cè)空載電壓達到額定值。（測量鐵耗）將低壓側(cè)短路，在高壓側(cè)上施加電壓，使低壓側(cè)短路電流達到額定值。（測量銅耗）第59頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算1變壓器有功功率損耗：空載損耗短路損耗鐵損銅損鐵損銅損主磁通在鐵芯中的損耗（磁滯、渦流損耗）——。主磁通由電壓、頻率決定。低壓側(cè)繞組中的有功損耗，電流很小，可忽略高壓側(cè)電壓很小，鐵芯中的主磁通也小，鐵芯產(chǎn)生的損耗可忽略負荷電流在一二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗——與負荷電流的平方成正比。變壓器的有功損耗為：：空載有功功率損耗：額定負載下的銅損第60頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算2變壓器無功功率損耗變壓器無功功率損耗空載損耗短路損耗形成主磁通的勵磁電流I0（I0%）產(chǎn)生的損耗；——只與繞組電壓有關，與負荷無關；其值與勵磁電流（近似為空載電流）成正比。一二次繞組中產(chǎn)生的無功損耗，與電流（功率）的平方成正比。變壓器的無功損耗為：第61頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算三供配電系統(tǒng)的年電能損耗（有功功率）由于實際中負荷隨時間不斷變化，變壓器以及線路電能損耗難以精確計算，通常采用最大負荷損耗時間進行描述。

的物理意義：當線路或變壓器中流過計算電流小時后所產(chǎn)生的電能損耗與全年流過實際電流時線路所產(chǎn)生的損耗相等。最大負荷利用小時：最大負荷損耗小時：

與Tmax之間與功率因數(shù)有關，注意定義中采用的是計算電流而不是視在計算負荷，主要是考慮到無功負荷的影響。第62頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算1線路電能損耗注意：采用計算電流進行求解，時間應該用最大損耗時間。

與Tmax之間的關系如圖所示相同的Tmax，當功率因數(shù)越大時，越小，即電能損耗越小。

，有：第63頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2變壓器的電能損耗

第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計算鐵損引起的電能損耗銅損引起的電能損耗第64頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算確定用戶的計算負荷是選擇電源進線和一、二次設備的基本依據(jù)，是供配電設計的基礎。根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設備開始，朝電源方向逐級進行計算，最后求出用戶總的計算負荷的方法——逐級計算法。本節(jié)系統(tǒng)介紹逐級計算法確定用戶計算負荷的步驟。第65頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算一供給單臺用電設備的支線的計算負荷確定（如圖中1點處）計算目的：用于選擇其開關設備和導線截面計算負荷為：—設備容量—額定效率—額定功率因數(shù)角正切第66頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算二用電設備組計算負荷的確定（如圖2處）計算目的：用來選擇車間配電干線及干線上的電氣設備。計算負荷為：第67頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算三車間干線或多組用電設備的計算負荷確定（如圖中3點處）計算目的：用來選擇車間配電干線及干線上的電氣設備。計算公式為：：各組有功計算負荷之和：各組無功計算負荷之和第68頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算四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。計算公式：：各干線有功計算負荷之和：各干線無功計算負荷之和第69頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算五車間變電所高壓母線計算負荷的確定（如圖中5點處）計算目的：以此選擇高壓配電線及其上的電氣設備。計算公式：變壓器損耗估算：：變壓器低壓側(cè)視在計算負荷第70頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算六總降壓變電所低壓側(cè)計算負荷的確定（如圖中6點處）計算目的：以此選擇總降壓變電所的變壓器容量。計算公式：線路較長，需考慮線路損耗第71頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)全廠負荷計算六總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷的確定（如圖中7點處用戶總計算負荷）計算目的：以此選擇高壓配電線及電氣設備計算公式：第72頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1.瞬時功率因數(shù)：第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償一、功率因數(shù)的計算

式中：P為功率表測出的三相功率讀數(shù)（kW）；U為電壓表測出的線電壓的讀數(shù)（kV）；I為電流表測出的線電流讀數(shù)（A）。第73頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.平均功率因數(shù)（1）由消耗的電能計算

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）第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償（2）由計算負荷計算KaL——有功負荷系數(shù)（0.7~0.75）KrL——無功負荷系數(shù)（0.76~0.82）第74頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3.最大負荷功率因數(shù)：第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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)的影響系統(tǒng)中輸送的總電流增加，因而增大了初投資費用。有功功率損耗增大總電流增大，電壓下降，損失增加。電力系統(tǒng)的發(fā)電設備危害加大

第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?6頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月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)，采用科學措施減少用電設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。第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償合理選擇電動機的型號：在滿足工藝要求的的情況下，盡量選擇功率因數(shù)高的電動機防止電動機空載運行；合理選擇電動機容量，最佳負載系數(shù)：0.6~0.8，避免大馬拉小車保證電動機的檢修質(zhì)量合理選擇變壓器的容量：負荷率大于0

.6交流接觸器的節(jié)電運行第77頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)人工補償功率因數(shù)并聯(lián)電容器有功損耗小無旋轉(zhuǎn)部分，運行維護方便可按照需要增加或減少安裝容量，可改變安裝地點個別電容器損壞不影響整個裝置運行短路時不會增加短路電流。同步電動機補償

動態(tài)無功補償?shù)诎斯?jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?8頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月三、并聯(lián)電容器補償

1、并聯(lián)電容器的型號并聯(lián)電容器的型號由文字和數(shù)字兩部分組成，型號各部分所表示的意義如下：

例如：BW0.4-12-1型即為單相戶內(nèi)型十二烷基苯浸漬的并聯(lián)電容器，額定電壓為0.4kV、容量為12kvar。第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

補償容量和電容器臺數(shù)的確定

（1）采用固定補償固定補償——補償容量不隨負荷變化投入或切除。一般在6-10KV高壓母線上采用。

Qcc=Pav（tgφav1－tgφav2）=Pav*△qC

Qcc為補償容量；Pav為平均有功負荷，Pav=αPc或Wa/t，Pc為負荷計算得到的有功計算負荷，α為有功負荷系數(shù)，Wa為時間t內(nèi)消耗的電能；tgφav1為補償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgφav2為補償后平均功率因數(shù)角的正切值；△qC為補償率，單位有功需補償?shù)臒o功功率。第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?0頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2）

確定并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄可以選擇并聯(lián)電容器的型號規(guī)格，并確定電容器的補償數(shù)量：式中，QcN為單個電容器的額定容量（kvar）第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償（2）采用自動補償自動補償——根據(jù)功率因數(shù)的實測值，按照設定值，自動投入或切除電容器。在低壓側(cè)母線上采用。第81頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月例題如某一工廠的計算負荷為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），問需要裝設多大容量的并聯(lián)電容器？如果采用BWF-10.5-40-1型電容器，需裝設多少個？解tgφav1=tg(arccos0.67)=1.1080tg

φav2=tg(arccos0.9)=0.4843第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Qcc=Pav（tgφav1－tgφav2）

=0.75×2400×(1.1080-0.4843)＝1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28個考慮三相均衡分配，應裝設30個，每相10個，此時并聯(lián)電容器的實際值為30×40=1200kvar，此時的實際平均功率因數(shù)為：滿足要求。第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?3頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月四、并聯(lián)電容器的裝設與控制1.

并聯(lián)電容器的接線電容器和負載應該并聯(lián)在三相供電系統(tǒng)中，如單相電容器的額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同時，應將電容器按Δ聯(lián)結。只有當電容器的額定電壓低于電網(wǎng)額定電壓時，才將電容器聯(lián)結成Y。將同樣的電容器按Δ聯(lián)結時其補償容量是Y聯(lián)結時的3倍。第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償Δ型聯(lián)結時Y型聯(lián)結時第84頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月補償裝置的選擇目前廣泛采用的補償裝置是靜電電容器。在設計和運行時必須加以注意：靜電電容器的周圍空氣極限溫度是-40～+40℃電容器對電壓比較敏感電壓的頻率對靜電電容器的輸出也有影響電容器從電網(wǎng)上切斷時，由于殘余電荷的影響，接線端上有電壓且其值和沒有斷開時一樣，以后漸漸自行放電，直到放完為止，延續(xù)時間很長，危及到工作人員的安全。因此對電容器要求斷開后能自行放電。在選擇補償電容器的容量時，一定要考慮電容器的容抗與供電系統(tǒng)阻抗的配合。第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償?shù)?5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)功率因數(shù)與無功功率補償

2.

并聯(lián)電容器的裝設地點

(1)

高壓集中補償高壓集中補償是指將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6~10kV母線上。補償范圍小，運行維護方便，投資少，利用率高，大中企業(yè)用。(2)

低壓集中補償?shù)蛪杭醒a償是指將低壓電容器集中裝設在車間變電所的低壓母線上。補償范圍中，經(jīng)濟，維