负荷计算与无功功率补偿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 负荷计算与无功补偿,第一节 负荷计算的意义与负荷曲线,第二节 用电设备额定容量的确定,第三节 负荷计算的方法,第四节 功率因数与无功补偿,第一节 负荷计算的意义与负荷曲线,一、负荷计算的意义,1.,计算负荷的定义：,我们用,“,计算负荷,”,来表示实际使用的总负荷。,计算负荷,又称需要负荷或最大负荷。,计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。,所以根据,“,计算负荷,”,选择导线和电气设备，在实际运行中的最高温升不会超过允许值。,通常将以,半小时平均负荷,为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用,P,ca,(Q,ca,、,S,ca,、,I,ca,),或,P,30,(Q,30,、,S,30,、,I,30,),表示。,规定取“半小时平均负荷”的原因：,一般中小截面导体的发热时间常数,为,10min,以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为,3=310,30,（,min,），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在,30min,以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。,一、计算负荷的意义,2.,计算负荷的意义,正确确定计算负荷意义重大，它是供电设计的基础，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。,计算负荷是配电设计时选择电气设备（变压器、开关电器等）、导体、确定备用电源容量、无功补偿容量的依据。也是计算配电系统各回路电流的依据。,第一节 负荷计算的意义与负荷曲线,一、计算负荷的意义,3.,尖峰电流,尖峰电流是负荷短时（如电动机起动等）最大电流。是计算电压降、电压波动和选择导体、电器及保护元件的依据。,第一节 负荷计算的意义与负荷曲线,二、负荷曲线,负荷曲线,（,load curve,）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。,第一节 负荷计算的意义与负荷曲线,1,负荷曲线的分类,按负荷的功率性质分：,可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线,；,按所表示的负荷变动的时间分：,可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。,2,年最大负荷和年最大负荷利用小时数,（,1,）,年最大负荷,P,max,年最大负荷,P,max,就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷,P,30,。,（,2,）,年最大负荷利用小时数,T,max,年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间,T,max,，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷,P,max,(,或,P,30,),持续运行,T,max,小时所消耗的电能，恰好等于该用户全年实际消耗的电能。,下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷,P,max,就是年最大负荷，,T,max,为年最大负荷利用小时数。,8760,3.,平均负荷,P,av,平均负荷,P,av,，就是电力负荷在一定时间,t,内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能,W,除以时间,t,的值，即,P,av,=W/t,年平均负荷为,P,av,=W,a,/8760,返回目录,4.,负荷系数,负荷系数也称负荷率，它是表征负荷变化规律的一个参数。,在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比成为负荷系数，并用,、,分别表示有功、无功负荷系数。,负荷系数越大，则负荷曲线跃平坦，负荷波动越小。根据经验数据，一般工厂负荷系数年平均值为,第二节 用电设备额定容量的确定,一、用电设备的工作方式,用电设备按其工作方式可分为三种：,1,连续运行工作制（长期工作制）,2,短时运行工作制（短暂工作制）,3,断续运行工作制（重复短暂工作制）,1,连续运行工作制（长期工作制）,在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如电炉、空调、电加热设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。,2,短时运行工作制（短暂工作制）,用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。,3,断续运行工作制（重复短暂工作制）,用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（,t,）与停歇时间（,t,0,）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率,表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为,，即：,式中,t,，,t,0,工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期,T,。,二、用电设备额定容量的计算,在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”,P,N,，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其,换算为同一工作制下的额定功率,，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用,P,e,表示。,1,长期工作制和短时工作制的设备容量,P,e,=P,N,2,重复短暂工作制的设备容量,吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等,）的设备容量统一换算到,=25%,时的额定功率（,kW,），若其,N,不等于,25%,时应进行换算，公式为,:,电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到,100%,时的额定功率（,kW,）。若其铭牌暂载率,N,不等于,100%,时，应进行换算，公式为,:,3,照明设备的设备容量,白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（,kW,）；,荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的,20%,），其设备容量应为灯管额定功率的,1.2,倍（,kW,）；,高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的,10%,），其设备容量应为灯泡额定功率的,1.1,倍（,kW,）；,金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的,10%,），故其设备容量应为灯泡额定功率的,1.1,倍（,kW,）。,4,不对称单相负荷的设备容量,当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的,15%,时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的,15%,时，则设备容量,Pe,应按三倍最大相负荷的原则进行换算。,设备接于相电压或线电压时，设备容量,Pe,的计算如下：,单相设备接于相电压时,P,e,3P,em,式中,P,e,等效三相设备容量；,P,em,最大负荷所接的单相设备容量。,单相设备接于线电压时,式中,P,el,接于同一线电压的单相设备容量。,5,备用设备的容量不列入设备总容量,无论是小区或高层建筑，都有相当一部分的备用设备，如小区的备用通风机、水泵、鼓风机、空压机，高层建筑中的备用生活水泵、空调制冷设备等，这些备用设备的容量在计算时不能列在设备总容量之中。,消防水泵、专用消防电梯以及在消防状态下才使用的送风机、排烟机等，及在非正常状态下使用的用电设备都不列入总设备容量之内；当夏季有制冷的空调系统，而冬季则利用锅炉采暖时，由于后者用电设备容量小于前者，因此锅炉的用电设备容量也不计入总用电设备容量。,第三节 负荷计算的方法,负荷计算的方法有,：,需要系数法、利用系数法、单位指标法、二项式法、形状系数法、附加系数法。,单位指标法,与,需要系数法,因比较简便因而广泛使用。,一、单位指标法,N,单位数量（,m,2,、户、床）,K,P,单位负荷密度（,W/m,2,、,W/,户、,W/,床）,K,S,单位负荷密度（,VA/m,2,、,VA/,户、,VA/,床,),（常用于规划设计和初步设计）,住宅楼,宾馆,写字楼,商业楼,2.54KVA/,户,70100VA/m,2,90110,VA/m,2,100130VA/m,2,一、单位指标法,二、需要系数法,1,定义,需要系数考虑了以下的主要因素：,式中,K,同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；,K,L,负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；,wl,线路供电效率；,用电设备组在实际运行功率时的平均效率。,（常用于施工图设计阶段）,实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，如一个生产企业或车间来说，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对,K,x,有影响。所以,K,x,只能靠测量统计确定,见相关手册。,上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。,需要系数,2.,基本公式,式中,设备总容量,(,不计备用设备容量,)(,千瓦,),；,K,x,需要系数。,(,千瓦,),(,千乏,),或,(,千伏安,),计算电流,建筑类别,Kx,建筑类别,Kx,一般旅馆、招待所,0.7,0.8,一般办公楼,0.7,0.8,高级旅馆、招待所,0.6,0.7,高级办公楼,0.6,0.7,旅游宾馆,0.35,0.45,科研楼,0.8,0.9,电影院、文化馆,0.7,0.8,发展与交流中心,0.6,0.7,剧场,0.6,0.7,教学楼,0.8,0.9,礼堂,0.5,0.7,图书馆,0.6,0.7,体育练习馆,0.7,0.8,托儿所、幼儿园,0.8,0.9,体育馆,0.65,0.75,小型商业、服务业用房,0.85,0.9,展览厅,0.5,0.7,综合商业、服务楼,0.75,0.85,门诊楼,0.6,0.7,食堂、餐厅,0.8,0.9,一般病房楼,0.65,0.75,高级餐厅,0.7,0.8,高级病房楼,0.5,0.6,火车站,0.75,0.78,锅炉房,0.9,1,博物馆,0.82,0.92,需要系数,-,考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数,民用建筑照明负荷需要系数,K,X,户数,需要系数,K,x,多层住宅,高层住宅,全电气化住宅,1,10,0.8,1,0.8,1,0.93,1,10,20,0.7,0.8,0.750.85,0.93,0.91,21,100,0.54,0.6,0.55,0.63,0.45,0.85,100,200,0.46,0.54,0.45,0.55,0.32,0.38,200,0.42,0.46,0.43,0.45,0.30,0.32,重庆地区住宅电气设计标准,综合用电负荷,(kW),户型,多层住宅,高层住宅,全电气化住宅,二室户,34,3.5,4.5,7,8,三、四室户,4,5,4.5,5.5,8,9,1#,电源,2#,电源,10KV,0.4KV,三、供配电系统总计算负荷的确定,配电干线,1,1,1,1,1,1,2,低压母线上的计算负荷,1,配电干线上的负荷计算（每回干线带一组用电设备）,（,1,）,有功计算负荷,：,P,ca1,=K,x,P,e,K,x,用电设备组的需要系数见相关手册；,P,e,用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。,（,2,）,无功计算负荷,：,Q,ca1,=P,ca1,tan,wm,tan,wm,值见相关手册。,（,3,）,视在计算负荷,：,计算目的：用于选择各配电干线截面积及保护控制该线路的开关设备。,2,确定变电所低压母线上的计算负荷,（,1,）,总有功计算负荷,：,P,ca2,p,P,ca1,（,2,）,总无功计算负荷,：,Q,ca2,q,Q,ca1,（,3,）,总视在计算负荷,：,P,ca2,、,Q,ca2,、,S,ca2,变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；,P,ca1,、,Q,ca2,各配电干线上的有功、无功计算负荷的总和,p,、,K,q,有功功率、无功功率的同时系数。分别取,0.8,0.9,和,0.93,0.97,；,注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组，其容量为,Q,c2,则当计算,Q,ca2,时，要减去无功补偿容量，即,Q,ca2,q,Q,ca2,Q,c2,计算目的：用于变电所电力变压器容量的选择。,四、变电所的变压器容量和台数的确定,(1),变压器的总容量必须大于或等于由该变电所供电的用电设备的总计算负荷；,(2),一般变电所只选用,l,2,台变压器，因为变压器台数过多，不仅使电气主接线复杂，增加基本建设投资，而且给运行管理带来麻烦；,(3),对于一级、二级负荷较多的变电所，应采用两台变压器，当一台变压器因故障切除时，另一台变压器及时启用，以保持重要负荷不中断供电；,凡是选用两台变压器的变电所，都应考虑到其中任一台变压器的容量在其单独运行时能满足该变电所总计算负荷,60,以上的需要。,(4),变电所选用的变压器的单台容量，一般采用,750kVA,及以下为宜，以便使变压器接近负荷中心，缩短配电线路，减少线路上的电能损耗。,对于负荷不大的建筑物,(,群,),，是否需要设置单独的变压器，应视负荷情况及与邻近变压器的距离而定。下表列出了,380V,配电线路允许送电的最大距离。,若变压器为动力和照明供电，一般可共用一台变压器；若动力设备的启、停严重影响照明质量及灯泡寿命时，应考虑照明与动力分开，单独设专用照明变压器。,输送负荷,kVA,180,240,320,320,以上,最大送电距离,m,300,230,175,应单独设置变压器,380V,配电线路允许送电的最大距离,五、尖峰电流的计算,意义：尖峰电流是持续时间为,1-2,秒的短时最大负荷电流,.,为了选择熔断器和自动开关、整定继电保护装置，以及检验电动机自启动，必须计算尖峰电流。,1,、单台用电设备尖峰电流的计算,启动电流倍数，设备启动电流与其额定电流的比值,鼠笼式异步电动机,饶线式异步电动机,交流电焊变压器,：,67,：,23,：,3,2.,多台用电设备尖峰电流的计算,供多台电动机的配电线路上的尖峰电流，一般以启动电流与额定电流之差最大的一台电动机的启动电流与其余电动机正常运行电流之和，作为该线路的尖峰电流，公式如下：,式中：,I,stmax,启动电流与额定电流之差最大的那台电,动机的启动电流；,其余的,n-1,台电动机额定电流之和；,Kt,为,n-1,台电动机的同时系数，一般取,0.7,1.0,。,例,1,一车间的,380V,线路上，接有冷加工金属切削机床电动机,35,台共,98kW,；通风机,4,台共,5kW,；电炉,4,台共,10kW,；行车,2,台共,5.6kW,（,FC,N,=15%,）；电焊机,3,台共,17.5kVA,（,FC,N,=65%,）试求计算负荷。,解：冷加工电动机组：查教材,P17,表,2-2,可得,K,x,=0.170.2,（取,0.2,），,cos,=0.5,，,tan,=1.73,，因此,P,ca(1),=K,x,P,e,=0.2,96=19.60(kW),Q,ca(1),=P,ca(1),tan,wm,=,19.61.73=33.91(kvar),S,ca(1),=P,ca(1),/cos,wm,=,19.60/0.5=59.58(kVA),通风机组：查表,2-2,可得,K,x,=0.750.85,（取,0.8,），,cos,=0.8,，,tan,=0.75,，因此,P,ca(2),=K,x,P,e,=0.8,5=4(kW),Q,ca(2),=P,ca(2),tan,wm,=,40.75=3(kvar),S,ca(2),=P,ca(2),/cos,wm,=,4/0.8=5(kVA),3,）电炉：查表,2-2,，,cos,=0.98,，,Kx,0.7-0.8,，因此,Pca(3)=KxPe=0.810.0=8.00(kW),Qca(3)=P ca(3)tanwm=80=0.00(kvar),Sca(3)=P ca(3)/coswm=8/1=8.00(kVA),4,）行车：,cos,=0.8,，,Kx,0.8,Pca(4)=KxPe=0.84.34=3.47(kW),Qca(4)=P ca(4)tanwm=3.470.75=2.60(kvar),Sca(4)=P ca(4)/coswm=3.47/0.8=4.34(kVA),5,）电焊机组：查表,2-2,，,cos,=0.6,，,Kx,0.35,，因此,Pca(5)=KxPe=0.358.47=2.96(kW),Qca(5)=P ca(5)tanwm=2.961.33=3.94(kvar),Sca(5)=P ca(5)/coswm=2.96/0.6=4.93(kVA),取同时系数,为,0.9,，因此总计算负荷为,P,ca(),P,ca,=0.9,（,19.6+4+8+3.47+2.96,）,=34.23(kW),Q,ca(),Q,ca,=0.95,（,33.91+3+0+2.60+3.94,）,=41.23(kW),序号,用电设备名称,设备容量（,kW,）,计算系数,计算负荷,台数,容量,暂载率,K,X,cos,tan,P,（,kW,）,Q,（,kvar,）,S,（,kVA,）,I,（,kA,）,1,机床组,35,98,0.2,0.5,1.73,19.60,33.95,39.20,59.39,2,通风机组,4,5,0.8,0.8,0.75,4.00,3.00,5.00,7.58,3,电炉组,4,10,0.8,1,0.00,8.00,0.00,8.00,12.12,4,行车,2,5.6,0.15,0.8,0.8,0.75,3.47,2.60,4.34,6.57,5,电焊机,3,17.5,kVA,0.65,0.35,0.6,1.33,2.96,3.95,4.94,7.48,同时系数,0.90,0.95,小,计,48,118.6,34.23,41.33,53.66,81.3,为了使结果一目了然，便于审核，实际工程设计中常采用计算表格形式，如下表所示。,例,2,某建筑工地用电,负荷计算,解：,(1),确定各用电设备的设备容量,P,S,例,2,某建筑工地用电,负荷计算,解：,(1),确定各用电设备的设备容量,P,S,(2),确定各组的计算负荷,P,C,、,Q,C,解：,(1),确定各用电设备的设备容量,P,S,得,例,2,某建筑工地用电,负荷计算,(2),确定各组的计算负荷,P,C,、,Q,C,解：,(1),确定各用电设备的设备容量,P,S,例,2,某建筑工地用电,负荷计算,(3),确定总计算负荷,(2),确定各组的计算负荷,P,C,、,Q,C,解：,(1),确定各用电设备的设备容量,P,S,例,2,某建筑工地用电,负荷计算,例题,3,某高层综合楼,13,层商场（空调）每层,1500m,2,：,P,1,P,3,（,K,x,=0.7,，,90W/m,2,),13,层商场（照明）每层,1500m,2,：,P,8,（,K,x,=0.7,，,30W/m,2,),415,层住宅 每层,8,户：,P,4,P,7,（,K,x,=0.6,，,5.5kW/,户,),负一层车库及设备用房（照明）,1100m,2,（,K,x,=1,，,10W/m,2,),楼道照明,10KW,：,（,K,x,=1),电 梯,2*15KW,：,P,10,生活水泵,2*22KW,（一备一用）,：,P,11,消防中心,10KW,：,P,12,（,K,x,=1),消火栓泵,2*30KW,（一备一用）,喷淋水泵,2*55KW,（一备一用）,P,9,电,源,P,J,一层空调,P,1,二层空调,P,2,三层空调,P,3,4-6,层住宅,P,4,7-9,层住宅,P,5,10-12,住宅,P,6,13-15,住宅,P,7,车库楼道,P,9,电,梯,P,10,泵,房,P,11,消防中心,P,12,1-3,层照明,P,8,电容补偿,计算负荷,P,1,(P,2,.P,3,)=1500m,2,0.09KW/m,2,0.7=94.5KW,负荷密度,需要系数,面积,P,8,=3,1500m,2,0.03KW/m,2,0.7=94.5KW,P,4,(P,5,.P,6,.P,7,)=24,户,5.5KW/,户,0.6=79.2KW,P,9,=1100m,2,0.01KW/m,2,+10=21KW,P,10,=2,15KW=30KW,电梯负荷,P,10,=2,1.5,15KW=45KW,泵房负荷,P,11,=2,22KW 0.5=22KW,消防泵房负荷,P,11,=55+30=85KW,（不计入总负荷）,消防控制中心：,P,12,=10,KW,13,层商场（空调）每层,1500m,2,：,P,1,P,3,（,K,x,=0.7,，,90W/m,2,),13,层商场（照明）每层,1500m,2,：,P,8,（,K,x,=0.7,，,30W/m,2,),415,层住宅 每层,8,户：,P,4,P,7,（,K,x,=0.6,，,5.5kW/,户,),负一层车库及设备用房,1100m,2,（,K,x,=1,，,10W/m,2,),楼道照明,10KW,：（,K,x,=1),电 梯,2*15KW,：,P,10,生活水泵,2*22KW,（一备一用）,：,P,11,消防中心,10KW,：,P,12,（,K,x,=1),消火栓泵,2*30KW,（一备一用）,喷淋水泵,2*55KW,（一备一用）,P,9,解：,一、负荷分组,二、计算负荷,电,源,P,J,一层动力,P,1,二层动力,P,2,三层动力,P,3,4-6,层照明,P,4,7-9,层照明,P,5,10-12,照明,P,6,13-15,照明,P,7,车库楼道,P,9,电,梯,P,10,泵,房,P,11,消防中心,P,12,1-3,层照明,P,8,电容补偿,777 94.5 94.5 94.5 79.2 79.2 79.2 79.2 94.5 21 30 22 10,三、总计算负荷,P,J,=,0.9,（,4,94.5+4,79.2+21+30+22+10,）,=776.8,KW,四、变压器容量,S=1170(KVA),P,C,COS,776.8,0.7,0.95,cos,是无功补偿后的功率因数,第四节 功率因数与无功补偿,一、功率因数提高的意义,2.,功率因数低的影响,（,1,）使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用；,（,2,）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗；,（,3,）影响供电质量。,3.,提高功率因数的意义,提高功率因数，可以充分利用系统内各发电变电设备的容量，增加其输电能力，减少供电线路导线的截面，节约有色金属，减少电力网中的功率损耗和电能损耗，并降低线路中的电压损失，达到节约电能和提高供电质量的目的。,1.,功率因数低的原因,功率因数低的根本原因是由于供配电系统中有无功功率的存在。变压器和电动机利用电磁感应原理工作，其绕组有电感存在，需要线路供给大量的无功功率；而线路本身存在有一定的电抗，也会需要无功功率；气体放电灯镇流器是电感性负荷，也需要无功功率。,0.90,为标准值的功率因数调整电费表,减收电费,增收电费,实际功率因数,月电费减少,实际功率因数,月电费增加,实际功率因数,月电费增加,0.90,0.00,0.89,0.5,0.75,7.5,0.91,0.15,0.88,1.0,0.74,8.0,0.92,0.30,0.87,1.5,0.73,8.5,0.93,0.45,0.86,2.0,0.72,9.0,0.94,0.60,0.85,2.5,0.71,9.5,0.951.00,0.75,0.84,3.0,0.70,10.0,0.83,3.5,0.69,11.0,0.82,4.0,0.68,12.0,0.81,4.5,0.67,13.0,0.80,5.0,0.66,14.0,0.79,5.5,0.65,15.0,0.78,6.0,功率因数自,0.64,及以下，每降低,0.01,电费增加,2,0.77,6.5,0.76,7.0,表二以,0.85,为标准值的功率因数电费调整表,二、功率因数的计算,1,均权（平均）功率因数,平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平均值。其计算公式为,式中：,W,P,-,某一时间内消耗的有功电能（,kWh,）；由有功电度表读出。,W,Q,-,某一时间内消耗的无功电能（,kvarh,）；由无功电度表读出。,我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数来调整。上式用以计算已投入运行的用电单位计算功率因数用。,对于正在进行设计的工业企业则采用下述的计算方法：,2,总平均功率因数,二、功率因数的计算,式中：,P,ca,-,全企业的有功功率计算负荷，,kW,；,Q,ca,-,全企业的无功功率计算负荷，,kvar,；,-,有功负荷系数，一般为,0.70.75,；,-,无功负荷系数，一般为,0.760.82,。,三、提高功率因数的方法,采用降低各用电设备所需无功功率的措施，称为提高自然功率因数的方法，主要有：,1,正确选用异步电动机,2,合理使用电力变压器,3,合理安排和调整工艺流程,4,减少线路感抗,（二）功率因数的人工补偿方法,采用供应无功功率设备来补偿用电设备所需无功功率，以提高功率因数的措施，称为功率因数人工补偿法。,用人工补偿无功功率的方法有,电容器补偿法、同步电动机补偿法和同步调相机补偿法。,在建筑电气供配电系统中，广泛采用电容器补偿法。,（一）提高自然功率因数的方法,四、并联电容值的补偿原理,C,u,i,R,L,i,1,提高了整个电路的功率因数但原负载,cos,1,未变,呈电容性。,呈电感性,功率因数补偿到什么程度,？,理论上可以补偿,成,以下三种情况,:,呈电阻性,结论：,在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容,容量更大，经济上不合算，,所以一般工作在欠补偿状态,。,感性（较小）,容性（较大）,C,较大,功率因数补偿成感性好，还是容性好？,一般情况下很难做到完全补偿（即：）,过补偿,欠补偿,补偿容量也可以用功率三角形确定：,可见并联,C,前后：,有功功率,P,不变；,无功功率,Q,减少，,视在功率减少。,如图：,Q,C,Q,P,Q,L,j,1,S,1,j,S,五、补偿电容的容量的计算,P,J,-,总计算负荷（,KW,）,-,平均负荷因数,(0.80.9),P,max,-,运行时最常出现的最大有功功率（,KW,）,OS,-1,-,无功补偿后的功率因数,（要求达到,0.90,以上）,1,OS,-1,1,-,无功补偿前的负荷功率因数,Q,C,=,P,J,(tg,1,tg,）（,Kvar),（设计用）,Q,C,=P,max,(tg,1,tg,）（,Kvar),（运行用）,或,第四节 功率因数与无功补偿,在确定总补偿容量,Q,c,之后，就可根据所选并联电容器单只容量,Q,c1,决定并联电容器的个数：,n=Q,c,/Q,c1,三相电容器，通常在其内部接成三角形，单相电容器的电压，若与网络额定电压相等时则应将电容器接成三角形接线，只有当电容器的电压低于运行电压时，才接成星形接线。,由上式计算所得的数值对三相电容器应取相近偏大的整数。若为单相电容器,则应取,3,的整数倍,以便三相均衡分配。,相同的电容器，接成三角形接线，因电容器上所加电压为线电压，所补偿的无功容量则是星形接线的三倍。若是补偿容量相同，采用三角形接线比星形接线可节约电容值三分二，因此在实际工作中，电容器组多接成三角形接线。,六、电容器的补偿方式,1,、个别补偿：,电容器直接安装在用电设备附近。,特点：,补偿效果好，能减少配电线路上的电能损耗。但这种补偿方式总的投资较大，电容器组利用率较低。,3,、分组（分散）补偿：,电容器组分散安装在各配电干线或动力配电箱旁。,特点：,在,1,和,2,之间。,2,、集中补偿：,电容器组集中安装在变配电所的高压或低压侧。,特点：,初投资较少，便于集中管理，满足用电单位总功率因数的要求。但无法减少配电线路上的电能损耗。,第四节 功率因数与无功补偿,七、并联电容器组的投切方式,1,手动投切的无功补偿,对下列情况之一者,宜采用手动投切的无功补偿装置。,第四节 功率因数与无功补偿,(1),补偿低压基本无功功率的电容器组。,(2),常年稳定的无功功率。,(3),配电所内的高压电容器组。,2,自动投切的无功补偿,下列情况之一者，宜装设无功自动补偿装置。,(1),避免过补偿，装设无功自动补偿在经济上合理时；,(2),避免在轻载时电压过高，造成某些用电设备损坏,(,例如白炽灯烧毁或缩短使用寿命,),等损失，而装设无功自动补偿在经济上合理时。,(3),必须满足在所有负荷情况下都能改善电压变动率，只有装设无功自动补偿装置才能达到要求时。,第四节 功率因数与无功补偿,八、并联电容器组的保护,并联电容器的故障主要是短路，由此会导致电网的相间短路。,对于低压并联电容器和容量在,450kvar,及以下的高压电容器，装设熔断器作为相间短路保护。而对容量在,450kvar,以上的高压电容器组，要采用高压断路器控制，并装设瞬时或短延时过电流保护作为相间短路保护。,凡是电容器安装处的电网电压可能超过电容器额定电压,+10,的，应装设过电压保护，发出报警信号或带时限作用于跳闸。,例,2.4,某工厂的计算负荷为,2400kW,，平均功率因数为,0.67,。根据规定应将平均功率因数提高到,0.9,（在,10kV,侧固定补偿），如果采用,BWF-10.5-40-1,型并联电容器，需装设多少个？并计算补偿后的实际平均功率因数。（取平均负荷系数,=0.75,）,解,tan,1,=tan(arccos0.67)=1.108,tan,2,=tan(arccos0.9)=0.484,Q,c,=P,av,（,tan,1,-tan,2,）,=0.752400(1.108-0.484)=1122.66(kvar),n=Q,c,/Q,c1,=1122.66/4030(,个,),，每相装设,10,个。,此时的实际补偿容量为,3040=1200(kvar),，所以补偿后实际平均功率因数为,