供配电技术(第3版)第二章.pptx

第二章负荷计算第二章负荷计算内容内容:负荷曲线，负荷的设备容量，负荷的计算负荷曲线，负荷的设备容量，负荷的计算方法，功率因数和无功功率补偿。方法，功率因数和无功功率补偿。难点难点:掌握负荷设备容量的计算，需要系数法负掌握负荷设备容量的计算，需要系数法负荷的计算方法，掌握功率因数的计算和无荷的计算方法，掌握功率因数的计算和无功功率补偿计算。功功率补偿计算。第二章第二章负荷计算负荷计算2.1负荷曲线负荷曲线2.2用电设备的设备容量用电设备的设备容量2.3负荷计算的方法负荷计算的方法2.4功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗2.5用户负荷计算用户负荷计算2.6尖峰电流的计算尖峰电流的计算2.7功率因数和无功功率补偿小结小结思考题和习题思考题和习题2.1负荷曲线负荷曲线负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图 形，反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷，横 坐标表示对应的时间。负荷曲线按负荷功率的功率性质不同，分有功负荷曲线和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、车间或某类设备负荷曲线。2.2.1日负荷曲线日负荷曲线1.绘制的方法绘制的方法（1）以某个监测点为参考点，在）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线，见图数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线，见图21a。（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线,如图如图21b。2.特点特点（1）电力负荷是变化的，不等于额定功率。）电力负荷是变化的，不等于额定功率。（2）电力负荷的变化是有规律的。）电力负荷的变化是有规律的。（a）折线形负荷曲线）折线形负荷曲线（b）阶梯形负荷曲线阶梯形负荷曲线2.1.2年负荷曲线年负荷曲线年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。夏季日负荷曲线。绘制方法如图绘制方法如图22所示。图所示。图22是南方某厂的年负荷曲线，图是南方某厂的年负荷曲线，图中中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为在年负荷曲线上所占的时间计算为T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。一般在北方，近似认为冬季一般在北方，近似认为冬季200天，夏季天，夏季165天；在南方，近天；在南方，近似认为冬季似认为冬季165天，夏季天，夏季200天。天。年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线）冬季日负荷曲线（c）年负荷持续时间曲线）年负荷持续时间曲线2.1.3负荷曲线的有关物理量负荷曲线的有关物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷）年最大负荷Pmax年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最分钟平均功率的最大值。大值。（2）年最大负荷利用小时）年最大负荷利用小时TmaxWa为全年实际消耗的电能为全年实际消耗的电能2.平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数（1）平均负荷）平均负荷Pav年平均负荷年平均负荷PavWa为为全年实际消耗的电能全年实际消耗的电能（2）负荷系数）负荷系数KL负荷系数是平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数负荷系数是平均负荷与最大负荷的比值，有有功负荷系数KaL和无功负荷和无功负荷系数系数KrL，即，即有时也用有时也用表示有功负荷系数，用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般用户表示无功负荷系数一般用户=0.70.75，=0.760.822.1.3负荷曲线的有关物理量负荷曲线的有关物理量年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷和年最大负荷利用小时年平均负荷年平均负荷2.2用电设备的设备容量用电设备的设备容量2.2.1设备容量的定义设备容量的定义设备的銘牌额定功率设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的经过换算至统一规定的工作制下的“额定额定功率功率”称为设备容量，用称为设备容量，用Pe来表示。来表示。2.2.2设备容量的确定设备容量的确定1.长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即功率，即Pe=PN2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。率下的功率。（1）电焊机和电焊装置组）电焊机和电焊装置组要求统一换算到要求统一换算到=100%时的功率，即：时的功率，即：式中，式中，PN为电焊机额定有功功率；为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；为额定视在功率；N为额定负荷持续为额定负荷持续率；率；cosN为额定功率因数。为额定功率因数。（2）起重机（吊车电动机）起重机吊车电动机）要求统一换算到要求统一换算到=25%时的功率，即：时的功率，即：式中，式中，PN为额定有功功率；为额定有功功率；N为额定负荷持续率。为额定负荷持续率。（4）照明设备）照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：Pe=PN用镇流器的照明设备（如荧光灯、高压水银灯）的设备容量要包括镇流器用镇流器的照明设备（如荧光灯、高压水银灯）的设备容量要包括镇流器中的功率损失，即：中的功率损失，即：Pe=Kbl*PN式中式中，Kbl为功率换算系数，荧光灯采用普通电感镇流器取为功率换算系数，荧光灯采用普通电感镇流器取1.25、采用节能、采用节能型电感镇流器取型电感镇流器取1.151.17、采用电子镇流器取、采用电子镇流器取1.1，高压钠灯和金属卤化物灯采，高压钠灯和金属卤化物灯采用普通电感镇流器取用普通电感镇流器取1.141.16、采用节能型电感镇流器取、采用节能型电感镇流器取1.091.1。照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：Pe=WS/1000 式中，式中，W为建筑物的单位面积照明容量（为建筑物的单位面积照明容量（w/m2）2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的用电设备2.3负荷计算的方法负荷计算的方法计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动的负荷时其产生的最高温升相等，该等效负好和通过实际的变动的负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。荷就称为计算负荷。2.3.1计算负荷的估算法计算负荷的估算法1.单位产品耗电量法单位产品耗电量法有功计算负荷为：有功计算负荷为：式中，式中，Wa为全年电能，为全年电能，Wa=am，m为年产量，为年产量，a为单位产品的耗电量；为单位产品的耗电量；Tmax为年最大负荷利用小时数。为年最大负荷利用小时数。2.负荷密度法负荷密度法若已知车间生产面积若已知车间生产面积S()和负荷密度指标和负荷密度指标（/）时，车间为）时，车间为:Pav=*S，车间计算负荷为车间计算负荷为:2.3.2需要系数法需要系数法所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一比值关比值关系，因此引进需要系数的概念，即系，因此引进需要系数的概念，即式中，为用电设备效率；式中，为用电设备效率；KL为负荷系数；为负荷系数；wL为线路平均效率；为线路平均效率；K为用电设为用电设备组的同时系数。备组的同时系数。计算负荷为：计算负荷为：式中，式中，Kd即为需要系数；即为需要系数；PC为计算负荷；为计算负荷；Pe为设备容量。为设备容量。1.单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷式中，式中，Kd为需要系数；为需要系数；Pe为设备容量；为设备容量；tg为设备功率因数角的正切值。为设备功率因数角的正切值。例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机的电动机30台，其台，其总的设备容量为总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。试求其计算负荷。解：查表：查表A1可得，可得，Kd=0.160.2(取取0.2计算计算)，cos=0.15,tg=1.73。根据公式得：。根据公式得：PC=KdPe=0.18120=21.6(KW)QC=PCtg=21.61.73=37.37(kvar)Sc=Pc/cos=21.6/0.5=43.2(kVA)2.多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷式中，n为用电设备组的组数，Kp、Kq分别为有功、无功同时系数，Pci，Qci为各用电设备组的计算负荷。例例22一机修车间的一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机线路上，接有金属切削机床电动机1台台15kW，11kW3台，台，7.5kW2台，台，4kW2台，台，2.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.5kW4台；电阻炉台；电阻炉1台台2kW。试求计算负荷。试求计算负荷（设同时系数（设同时系数Kp、Kq均为均为0.9）。）。解解:(1)冷加工机床：查表冷加工机床：查表A1,可得可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pc1=Kd1Pe1=17.72kWQc1=Pc1tg1=17.721.73=30.66kvar(2)通风机：通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.81.54=4.8kWQc2=Pc2tg2=4.80.75=3.6kvar(3)电阻炉：因只电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0(4)车间计算负荷：车间计算负荷：2.3.3单相负荷计算单相负荷计算单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。单相负荷的计算原则如下：单相负荷的计算原则如下：1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。时，单相设备可按三相负荷平衡计算。2.三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备组等效三相设备容量的计算如下：备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备组等效三相设备容量的计算如下：（1）单相设备接于相电压时）单相设备接于相电压时Pe=3Pem式中，式中，Pem为最大负荷相所接的单相设备容量为最大负荷相所接的单相设备容量（2）单相设备接于线电压时）单相设备接于线电压时接于同一线电压时接于同一线电压时接于不同线电压等效三相设备容量接于不同线电压等效三相设备容量（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分别计算各相的设备容量。然后分别计算各相的设备容量。将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为例2-3某某220/380V三相四线制线路上，装有三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱单相电热干燥箱6台、单相电加热器台、单相电加热器2台和台和380V单相对焊机单相对焊机6台。电热干燥箱台。电热干燥箱20kW2台接于台接于A相，相，30kW1台接于台接于B相，相，10kW3台接于台接于C相；相；电加热器电加热器20kW2台分别接于台分别接于B相和相和C相；对焊机相；对焊机21kVA（=100%）3台接于台接于AB相，相，28kVA（=100%）2台接于台接于BC相，相，46kW（=60%）1台接于台接于CA相。试求该线路的计算负荷。相。试求该线路的计算负荷。解:1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷查附录表查附录表1得得Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷，因此只要计算有功计算负荷A相相PcA1=KdPeA=0.7202=28kWB相相PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kWC相相PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW2.对焊机的各相计算负荷对焊机的各相计算负荷查附录表查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02查表查表24得得cos=0.7时时pABA=pBCB=pCAC=0.8pABB=pBCC=pCAA=0.2qABA=qBCB=qCAC=0.22qABB=qBCC=qCAA=08先将接于先将接于CA相的相的46kW（=60%）换算至）换算至=100%的设备容量，即的设备容量，即（1）各相的设备容量为）各相的设备容量为A相相PeA=pABAPAB+pCAAPCA=0.8143+0.235.63=40.73kWQeA=qABAPAB+qCAAPCA=0.22143+0.835.63=37.74kvarB相相PeB=pBCBPBC+pABBPAB=0.8202+0.2143=40.4kWQeB=qBCBPBC+qABBPAB=0.22202+0.8143=42.4kvarC相相PeC=pCACPCA+pBCCPBC=0.835.63+0.2202=36.5kWQeC=qCACPCA+qBCCPBC=0.2235.63+0.8202=39.84kvar下一张（2）各相的计算负荷为）各相的计算负荷为A相相PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kWQcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvarB相相PcB2=KdPeB=0.3540.4=14.14kWQcB2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvarC相相PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kWQcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar3.各相总的计算负荷（设同时系数为各相总的计算负荷（设同时系数为0.95）A相相PcA=K（PcA1+PcA2）0.95（28+14.26）=40.15kWQcA=K（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvarB相相PcB=K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kWQcB=K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.84）=14.10kvarC相相PcC=K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.39kWQcC=K（QcC1+QcC2）=0.95（0+13.94）=13.24kvar4.总的等效三相计算负荷总的等效三相计算负荷因为因为B相的有功计算负荷最大，所以相的有功计算负荷最大，所以Pcm=PcB=46.68kWQcm=QcB=14.10kvarPc=3Pcm=346.68=140.04kWQc=3Qcm=314.10=42.3kvar上一张2.4功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗2.4.1供配电系统的功率损耗供配电系统的功率损耗供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗。供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗。1.线路的功率损耗线路的功率损耗线路功率损耗线路功率损耗PWL=3IC2RWL*103QWL=3IC2XWL*103式中，式中，Ic为线路的计算电流（为线路的计算电流（A）；）；RWL为线路每相电为线路每相电阻（阻（），），RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻为线路单位长度的电阻（/km），）L为线路的计算长度为线路的计算长度（km）；）；XWL为线路为线路每相的电抗（每相的电抗（），），XWL=X0L，X0为线路单位长为线路单位长度的电抗（度的电抗（/km）2.变压器的功率损耗变压器的功率损耗(1)估算法估算法PT=0.015ScQT=0.06Sc(2)精确法精确法有功功率损耗有功功率损耗铁损铁损PFe空载损耗空载损耗P0可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。铜损铜损PCu负载损耗负载损耗PK可认为就是额定电流下的铜损可认为就是额定电流下的铜损PCu。变压器的有功功率损耗为变压器的有功功率损耗为PT P0+PKKL2式中，式中，SN为变压器的额定容量；为变压器的额定容量；SC为变压器的计算负荷；为变压器的计算负荷；P0为变压器额定负荷时的有功功率损为变压器额定负荷时的有功功率损耗；耗；Pk为变压器的负载损耗；为变压器的负载损耗；KL为变压器的负荷系数（为变压器的负荷系数（KL=SC/SN）。）。无功功率损耗无功功率损耗空载无功功率损耗空载无功功率损耗Q0负载无功功率损耗负载无功功率损耗QL变压器的无功功功率损耗为：变压器的无功功功率损耗为：式中，式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值为变压器空载电流占额定电流的百分值;Uk%为变压器的短路阻抗百分值。为变压器的短路阻抗百分值。CompanyLogo2.4.2供配电系统的电能损耗供配电系统的电能损耗1.线路电能损耗线路电能损耗最大损耗时间最大损耗时间：当线路或变压器中以最大计算电流：当线路或变压器中以最大计算电流Ic流过流过小时小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。能损耗。2.变压器的电能损耗变压器的电能损耗CompanyLogo2.5用户总负荷计算2.5.1用户总负荷计算（一）总负荷计算原则：总负荷计算原则：1.将用电设备分类，采用需要系数法确定各用电设备组计算负荷将用电设备分类，采用需要系数法确定各用电设备组计算负荷2.根据用户供配电系统图，从用电设备朝电源方向逐级计算负荷根据用户供配电系统图，从用电设备朝电源方向逐级计算负荷3.在配电点要考虑同时系数在配电点要考虑同时系数4.在变压器的安装处要考虑变压器的损耗在变压器的安装处要考虑变压器的损耗5.用户电力线路较短时，可不计电力线路损耗用户电力线路较短时，可不计电力线路损耗6.在并联电容安装处计及无功补偿容量在并联电容安装处计及无功补偿容量CompanyLogo（二）总负荷计算的步骤（二）总负荷计算的步骤1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1点处）点处）计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算负荷为：计算负荷为2.用电设备组计算负荷的确定（如图中用电设备组计算负荷的确定（如图中2点处）点处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算负荷为：计算负荷为：3.车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中3点处）点处）计算公式为：计算公式为：4.车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4处）处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。7.总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中7处处）计算负荷为：计算负荷为：5.车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中5点处）点处）计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：计算公式：6.总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中中6点处）点处）计算负荷为：计算负荷为：CompanyLogo2.6尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。秒的短时最大负荷电流。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的多。它是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。压波动及检验电动机自起动条件等。1、给单台用电设备供电的支线尖峰电流计算、给单台用电设备供电的支线尖峰电流计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即尖峰电流就是用电设备的起动电流，即Ipk=Ist=KstIN式中，式中，Ist为用电设备的起动电流；为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动为用电设备的起动电流倍数电流倍数2、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算计算公式为计算公式为式中，式中，Istmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流;（IstIN）max为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和；电流与额定电流电流之和；K为上述为上述n1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为一般为0.71；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。为全部设备投入运行时线路的计算电流。例2-5有一有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A,Kst1=7，Kst2=4，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。，求该配电线路的尖峰电流。解：(Kst11)IN1=30A(Kst21)IN2=12A(Kst31)IN3=20A可见可见,第第1台用电设备电动机的启动电流与额定电流之差最大台用电设备电动机的启动电流与额定电流之差最大Ipk=Ic+(IstIN)max=0.15（5+4+10）+30=32.85ACompanyLogo2.7功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿2.7.1功率因数的计算功率因数的计算1.瞬时功率因数瞬时功率因数2.最大负荷功率因数最大负荷功率因数3.平均功率因数平均功率因数（1）由消耗的电能计算）由消耗的电能计算式中，式中，Wa为某一时间内消耗的有功电能（为某一时间内消耗的有功电能（kWh）；）；Wr为某一为某一时间内消耗的无功电能（时间内消耗的无功电能（kVAh）。）。（2）由计算负荷计算）由计算负荷计算式中，式中，为有功负荷系数（一般为为有功负荷系数（一般为0.70.75）；为无功负荷系数（一般）；为无功负荷系数（一般为为0.760.82）。）。4.供电部门对用户功率因数的要求供电部门对用户功率因数的要求cos0.9CompanyLogo2.7.2功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法1.功率因数对供电系统的影响功率因数对供电系统的影响电能损耗增加电能损耗增加电压损失增大电压损失增大供电设备利用率降低供电设备利用率降低2.提高功率因数的方法提高功率因数的方法(1)提高自然功率因数提高自然功率因数自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。率因数提高。(2)人工补偿功率因数人工补偿功率因数并联电容器并联电容器同步电动机补偿同步电动机补偿动态无功补偿动态无功补偿CompanyLogo2.7.3并联电容器补偿并联电容器补偿1.并联电容器的型号并联电容器的型号CompanyLogo2.补偿容量和电容器的台数的确定补偿容量和电容器的台数的确定(1)补偿容量的确定补偿容量的确定采用固定补偿时的补偿容量采用固定补偿时的补偿容量在变电所在变电所610kV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算Qcc=Pav（tgav1tgav2）式中，式中，Qcc为补偿容量；为补偿容量；Pav为平均有功负荷，为平均有功负荷，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，为有功负荷系数，为负荷计算得到的有功计算负荷，为有功负荷系数，Wa为时间为时间t内消耗内消耗的电能；的电能；tgav1，tgav2为补偿前后平均功率因数角的正切值为补偿前后平均功率因数角的正切值采用自动补偿时的采用自动补偿时的补偿容量补偿容量在变电所在变电所0.38kV母线上进行补偿时，都采用自动补偿，即根据母线上进行补偿时，都采用自动补偿，即根据cos测量测量值按功率因数设定值值按功率因数设定值,自动投入或切除电容器。其补偿容量按下式计算自动投入或切除电容器。其补偿容量按下式计算Qcc=Pc（tg1tg2）（2）电容器台数的确定电容器台数的确定式中，式中，QcN为单个电容器的额定容量（为单个电容器的额定容量（kvar）电容器若为单相，电容器若为单相，n为为3的整数倍的整数倍电容器若为三相，电容器若为三相，n为整数为整数实际补偿容量为实际补偿容量为Qcc=nQcN（kvar）例例27某一企业的计算负荷为某一企业的计算负荷为2400kW，平均功率因数为，平均功率因数为0.67。要使其平均功率因数提高到。要使其平均功率因数提高到0.9,在在10kV侧固定补偿，问需要装设并联电容器的容量？如果采用侧固定补偿，问需要装设并联电容器的容量？如果采用BWF10.5401型电容器，需装设多少型电容器，需装设多少个？个？解解：tgav1=tg(arccos0.67)=1.1080tgav2=tg(arccos0.9)=0.4843需要装设并联电容器的容量为需要装设并联电容器的容量为Qcc=Pav（tgav1tgav2）=0.752400(1.10800.4843)1122.66kvar安装电容器的台数安装电容器的台数n=Qcc/qcN=1122.66/40=28个个电容器为单相电容器，应装设电容器为单相电容器，应装设30个，用三角形连接，此时并联电容器的实际值为个，用三角形连接，此时并联电容器的实际值为Qcc=3040=1200kvar实际平均功率因数为实际平均功率因数为功率因数满足要求。功率因数满足要求。2.7.4并联电容器的装设并联电容器的装设1.并联电容器的接线并联电容器的接线并联补偿的电力电容器大多采用三角形接线。并联补偿的电力电容器大多采用三角形接线。2.并联电容器的装设并联电容器的装设并联电力电容器在供配电系统中的装设有三种，即：并联电力电容器在供配电系统中的装设有三种，即：（1）高压集中补偿）高压集中补偿高压集中补偿将电容器组集中装设在变电所的高压集中补偿将电容器组集中装设在变电所的6kv10kvV母线上。补偿范围母线上。补偿范围最小，经济效果较差。但装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。最小，经济效果较差。但装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。（2）低压集中补偿）低压集中补偿低压集中补偿将电容器集中装设在变电所的低压集中补偿将电容器集中装设在变电所的0。38kV低压母线上，低压电容器低压母线上，低压电容器补偿屏安装在低压配电室。补偿范围比高压集中补偿大，比较经济，运行维护安全补偿屏安装在低压配电室。补偿范围比高压集中补偿大，比较经济，运行维护安全方便。方便。（3）单独就地补偿）单独就地补偿单独就地补偿将电容器装设装设功率因数较低的设备旁。补偿范围最单独就地补偿将电容器装设装设功率因数较低的设备旁。补偿范围最大，效果最好。大，效果最好。但投资较大，电容器的利用率较低。但投资较大，电容器的利用率较低。并联电容器的装设地点并联电容器的装设地点CompanyLogo2.7.5补偿后用户的负荷和功率因数的计算补偿后用户的负荷和功率因数的计算1.补偿后的计算负荷补偿后的计算负荷（1）若补偿装置装设地点在变压器一次侧，补偿后的计算负荷为）若补偿装置装设地点在变压器一次侧，补偿后的计算负荷为（2）若补偿装置装设地点在变压器二次侧，如图示）若补偿装置装设地点在变压器二次侧，如图示补偿电容器接于变压器二次侧示图补偿电容器接于变压器二次侧示图补偿后的计算负荷为补偿后的计算负荷为2.补偿后的功率因数计算补偿后的功率因数计算固定补偿固定补偿补偿后的平均功率因数为补偿后的平均功率因数为自动补偿自动补偿一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后的功率因数为一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后的功率因数为例例28某企业某企业10/0.4kV的车间变电所低压侧的视在功率的车间变电所低压侧的视在功率SC1为为800kVA,无功计算负荷无功计算负荷QC为为540kvar。现要求车间变电所高压侧功率因数不低于。现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？偿电容器，问补容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？解：（：（1）补偿前的功率因数）补偿前的功率因数低压侧的有功计算负荷低压侧的有功计算负荷低压侧的功率因数为低压侧的功率因数为cos1=590.25/800=0.74变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）PT=0.015SC=0.015800=12(kW)QT=0.06SC=0.06800=48(kvar)变电所高压侧总的计算负荷为变电所高压侧总的计算负荷为PC2=PC1+PT=590.25+12=602.25(kW)QC2=QC1+QT=540+48=588(kvar）变电所高压侧的功率因数为变电所高压侧的功率因数为cos=602.25/841.=0.716（2）确定补偿容量）确定补偿容量现要求在高压侧不低于现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，可设低压侧补偿，而补偿在低压侧进行，可设低压侧补偿后的功后的功率因数为率因数为0.92，计算需补偿的容量，计算需补偿的容量QC=PC1(tg1tg2)=590.25(tgarccos0.74tgarccos0.92)=285.03(kvar)若选若选BW0.4143型电容器，需要的个数为型电容器，需要的个数为n=285.03/14=20.41(个个)应装设应装设BW0.4143型电容器型电容器21个个,实际补偿容量为实际补偿容量为QCC=2114=294(kvar)（3）补偿后）补偿后变电所低压侧视在计算负荷变电所低压侧视在计算负荷此时变压器的功率损耗此时变压器的功率损耗PT=0.015SC=0.015639.5=9.6(kW)QT=0.015SC=0.06639.5=38.37(kvar)变电所高压侧总的计算负荷变电所高压侧总的计算负荷变电所高压侧总的视在计算负荷减少变电所高压侧总的视在计算负荷减少S=841.7663.84=177.86(kVA)变电所高压侧的功率因数变电所高压侧的功率因数功率因数符合要求功率因数符合要求通过上述计算所得：需补偿的容量为通过上述计算所得：需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了，高压侧的总视在功率减少了177.86kVA。补偿前车间变电所变压器容量应选。补偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA，补偿后选补偿后选800kVA即满足要求。即满足要求。小结小结本章讲述的主要内容：本章讲述的主要内容：负荷曲线的基本概念、类别及相关物理量；负荷曲线的基本概念、类别及相关物理量；用电设备容量的确定方法；用电设备容量的确定方法；负荷计算的方法和用户总负荷计算的计算步骤；负荷计算的方法和用户总负荷计算的计算步骤；尖峰电流、功率损耗和电能损耗的计算；尖峰电流、功率损耗和电能损耗的计算；功率因数的计算和无功功率补偿。功率因数的计算和无功功率补偿。要求掌握：要求掌握：1.与负荷曲线有关的物理量；与负荷曲线有关的物理量；2.用户总负荷计算的计算原则和步骤；用户总负荷计算的计算原则和步骤；3.功率因数的计算和无功功率补偿。功率因数的计算和无功功率补偿。习题1.负荷曲线分负荷曲线分和和。2.计算负荷的方法一般有计算负荷的方法一般有、三种。三种。3.尖峰电流是指尖峰电流是指的电流。的电流。4.提高功率因数的方法是提高功率因数的方法是。5.人工补偿最常用的方法是人工补偿最常用的方法是。填空题答案填空题答案填空题答案填空题答案 1.1.日负荷曲线、年负日负荷曲线、年负荷曲线荷曲线 2.2.估算法、需要系数估算法、需要系数法、二项式法法、二项式法 3.3.单台或多台用电设单台或多台用电设备持续备持续1-21-2秒的短时最秒的短时最大负荷大负荷 4.4.首先提高自然功率首先提高自然功率因数，然后进行人工因数，然后进行人工补偿补偿 5.5.并联电容器补偿并联电容器补偿返回