最新发电厂课程设计一负荷计算与无功功率补偿幻灯片.ppt

第一节第一节 概概 述述一、计算负荷的概念一、计算负荷的概念 计算负荷是根据已知的用电设备容量按一定统计方法确定计算负荷是根据已知的用电设备容量按一定统计方法确定的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元件的依据。各元件的依据。 例例2-1 解此机床组电动机的总容量为解此机床组电动机的总容量为 例例1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V的三相电动机的三相电动机22kW2台，台，7.5kW6台，台，4kW12台，台，1.5kW6台。台。试用需要系数法确定其计算负荷试用需要系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc和和Ic。 查附录表查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机小批生产的金属冷加工机床电动机”项得项得Kd0.2、cos 0.5、tan1.73。因此可得因此可得 Pe 22 kW27.5 kW64kW121.5kW6N.iPPc=KdPe0.2146kW=29.2kW cctan=29.2kW 1.73=50.52kvarQPcc29.2kW58.4kVAcos0.5PSccN58.4 kVA88.73A330.38kVSIU=146 kW 在确定低压干线上或低在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系功计算负荷计入一个同时系数数K。续上页续上页cpc.iPKPcqc.iQKQ22cccSPQccN3SIU注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷 或计算电流之和乘以或计算电流之和乘以K来计算。来计算。 (二二)多组三相用电设备的计算负荷多组三相用电设备的计算负荷0.38kVPc , QcSc , IcPc1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci , Qci 例例2 某某380V线路上，接有水泵电动机（线路上，接有水泵电动机（15kW以下）以下）30台台共共205kW，另有通风机另有通风机25台共台共45kW，电焊机电焊机3台共台共10.5kW（=65%）。试确定线路上总的计算负荷。试确定线路上总的计算负荷。 例例2-2 解先求各组用电设备的计算负荷解先求各组用电设备的计算负荷Q c1 Pc1 tan 164kW0.75=123kvar 1水泵电动机组查附录表水泵电动机组查附录表1得得Kd=0.70.8(取取0.8），），cos0.8，tan0.75，因此因此 2. 通风机组查附录表通风机组查附录表1得得Kd=0.70.8（取取0.8），），cos=0.8, tan=0.75, 因此因此 P c2=0.845kW=36kW Q c2=36kW0.75=27kvarPc1= Kd1Pe10.8205kW=164kW续上页续上页 3.电焊机组查附录表电焊机组查附录表1得得Kd=0.35，cos=0.35，tan=2.68。 P c3=0.358.46kW=2.96kW Pc0.95(164362.96)kW=192.81kW Qc0.97(123+27+7.94)kvar=153.20kvar总计算负荷（取总计算负荷（取Kp0. 95， Kq0. 97 ）为为 Sc= =246.26kVAIc=246.26kVA/( 0.38kV)=374.2A 22192.81153.203Q c3=2.96kW2.68=7.94kvar65%100% 在在100%下的设备容量：下的设备容量： Pe=10.5 =8.46kW。第三节第三节 变配电所所址选择变配电所所址选择 2(/)kW mm一一、选择的一般原则选择的一般原则 接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备运输方便等。设备运输方便等。 二、负荷中心的确定二、负荷中心的确定（- -）利用负荷圆）利用负荷圆 在工厂总平面图上，按适当的比例在工厂总平面图上，按适当的比例K K作出各车间的负荷圆。其圆心一般选在车间的中作出各车间的负荷圆。其圆心一般选在车间的中央，圆半径为央，圆半径为 30PrK111222333( ,),(,),(,)P x yP xyP xy( , )P x y（二）利用负荷功率法（二）利用负荷功率法 在工厂总平面图的下边和左侧，任作一直角在工厂总平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的坐标的x x轴和轴和y y轴，测出各车间负荷点的坐标位置，轴，测出各车间负荷点的坐标位置，例如例如 等，工等，工厂的负荷中心设在厂的负荷中心设在仿照计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：仿照计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： 1 12233123112233123()()iiiiiiPxP xPxPxxPPPPPyP yP yPyyPPPP第四节第四节 无功功率补偿无功功率补偿 一一、功率因数定义功率因数定义 1瞬时功率因数瞬时功率因数 监测负荷用。监测负荷用。 cos3PPSUI 2平均功率因数平均功率因数 调整电费用。调整电费用。 pav22pqcosWWW 3最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 确定需要无功补偿容量用。确定需要无功补偿容量用。 cccosPSSCSCPCQCQC二、无功补偿容量的确定二、无功补偿容量的确定 QN.C=QcQc Pc(tan-tan) QN.C 稳态无功功率补偿设备，主要稳态无功功率补偿设备，主要有同步补偿机和并联电容器（自愈有同步补偿机和并联电容器（自愈式）。式）。 三、无功补偿装置的选择三、无功补偿装置的选择 低压并联电容器装置根据负荷低压并联电容器装置根据负荷变化相应自动循环投切的电容器组数，变化相应自动循环投切的电容器组数，在无功补偿容量在无功补偿容量QN.C确定后可根据选确定后可根据选定的单组容量定的单组容量qNC来选择：来选择： N.CN.CQnq 动态无功功率补偿设备动态无功功率补偿设备（SVC）用于急剧变动的冲击负荷用于急剧变动的冲击负荷如炼钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。如炼钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。 例例3 某用户某用户10kV变电所低压计算负荷为变电所低压计算负荷为800kW580kvar。若若欲使低压侧功率因数达到欲使低压侧功率因数达到0.92，则需在低压侧进行补偿的并联电容，则需在低压侧进行补偿的并联电容器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量器无功自动补偿装置容量是多少？并选择电容器组数及每组容量。例例2-32-3解：（解：（1 1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数）求补偿前的视在计算负荷及功率因数 （2 2）确定无功补偿容量）确定无功补偿容量 800(tanarccos0.810tanarccos0.92)2222ccc800580 kVA988.1kVASPQcc800kWcos0.810988.1kVAPSN Cc(tantan)QP238.4kvar续上页续上页 （3 3）选择电容器组数及每组容量）选择电容器组数及每组容量初选初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，每组容量型自愈式并联电容器，每组容量qN.C=20kvar。N CN C238.4kvar11.9220kvarQnq取取12组组2222cccN C()800(580240)869.3kVASPQQ补偿后的视在计算负荷补偿后的视在计算负荷 减少减少118.8kVA。第五节第五节 电力变压器的选择电力变压器的选择一、电力变压器的型式选择一、电力变压器的型式选择 电力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、电力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并应优先选用技术绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。先进、高效节能、免维护的新产品。 油浸式油浸式 如如S9、S9-M、S11型等，一般为自冷式。型等，一般为自冷式。干干 式式 如如SCB10、SG10型等型等 ，可带风机冷却。，可带风机冷却。绝缘与绝缘与冷却方式冷却方式35110/10.5kV总降压变压器为总降压变压器为Y,d11。 10/0.4kV配电变压器一般为配电变压器一般为 Y,yno或或D,yn11。 联结联结组别组别 续上页续上页 D,yn11联接的优点：有利于单相接地故障的切除联接的优点：有利于单相接地故障的切除； 有利于抑制零序谐波；有利于抑制零序谐波； 单相负载能力强。单相负载能力强。bancBACUcUbUaUabUCUBUAUABY,yno联接绕组接线图及相量图联接绕组接线图及相量图 acbnUCUABUA=UBUabUaUbUcD,yn11联接绕组接线图及相量图联接绕组接线图及相量图 二、电力变压器的台数与容量选择二、电力变压器的台数与容量选择 （二）容量的选择（二）容量的选择 n容量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求。容量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求。n 一般单台车间变容量不宜大于一般单台车间变容量不宜大于1250kVA。（一）台数的选择（一）台数的选择 考虑因素考虑因素：供电可靠性要求供电可靠性要求 负荷变化与经济运行负荷变化与经济运行 集中负荷容量大小集中负荷容量大小 对单台变压器对单台变压器 满足条件满足条件 ： SNTSC （应留有应留有1020余量）余量） 对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件：对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件： SNT0.7Sc 且且 SNTSc（+ ）n 保证负荷保证负荷 的正常运行的正常运行例例5 5-1-1 例例4 某工业企业拟建造一座某工业企业拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在厂房变电所，所址设在厂房建筑内。已知总计算负荷为建筑内。已知总计算负荷为1800kVA，其中一、二级负荷其中一、二级负荷900kVA，COS0.8。试初选其主变压器的型式、台数和容量。试初选其主变压器的型式、台数和容量。 选用选用SCB10型型10/0.4kV电力变压器。无载调压，分接头电力变压器。无载调压，分接头5%，联接组别联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP20防防护外壳。护外壳。 每台变压器容量每台变压器容量SNT0.71565kVA1096kVA，且且SNT783kVA，因此初选每台变压器容量为因此初选每台变压器容量为1000kVA。解解 1 1. .选择变压器型式选择变压器型式因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。 无功补偿后的总计算负荷无功补偿后的总计算负荷 Sc1800kVA0.80.921565kVA，其中其中Sc（）900kVA0.80.92783kVA。2 2. .选择变压器台数选择变压器台数 3 3. .选择每台变压器的容量选择每台变压器的容量第六节第六节 供电系统的总计算负荷供电系统的总计算负荷 一、供电系统的功率损耗一、供电系统的功率损耗 （一）电力线路的功率损耗（一）电力线路的功率损耗 有功损耗（有功损耗（kW） 无功损耗（无功损耗（kvar）（二（二）电力变压器的功率损耗电力变压器的功率损耗 有功损耗有功损耗23WL310cPI R23WL310cQI XX=x0l R=r0l 22ccTFecu.N0kN.TN.TSSPPPPPSS 无功损耗无功损耗22c0ckT0NN.TN.TN.T%100100SISUQQQSSS 简化公式：简化公式： PT0.01Sc ；QT0.05Sc 。 例例5 5 某工厂有一个某工厂有一个35/10kV总降压变电所，分别供电给总降压变电所，分别供电给14车间变电所及车间变电所及4台冷却水泵用的高压电动机台冷却水泵用的高压电动机（PN4300kW、Kd0.8、cos0.8），10kV母线上接有母线上接有2700kvar无无功补偿电容器组。已知功补偿电容器组。已知14车间变电所车间变电所10kV侧计算负荷分别侧计算负荷分别为：为：1为为1430 kWj1230kvar；2为为1350 kWj1200kvar；3为为1260 kWj1030kvar；4为为960 kWj750kvar。试计算该总降试计算该总降压变电所压变电所35kV侧计算负荷及功率因数大小（取侧计算负荷及功率因数大小（取K=0.9）。）。 例例2-42-4解：（解：（1）求）求10kV母线计算负荷母线计算负荷 1车间变电所车间变电所 Pc11430 kW，Qc11230kvar2车间变电所车间变电所 Pc21350 kW，Qc21200kvar3车间变电所车间变电所 Pc31260 kW，Qc31030kvar4车间变电所车间变电所 Pc4960 kW，Qc4750kvar高压电动机组高压电动机组 Pc5Kd PN =0.84300kW960 kW Qc5Pc5tan=9600.75720 kvar 10kV母线计算负荷母线计算负荷 =0.9（1430+1350+1260+960+960）5364 kWcpc.iPKPCT0.38kV低压集中补偿10kV如下图，变电所低压母线的视在计算负荷如下图，变电所低压母线的视在计算负荷为为2222c.2c.2c.2c.2c.2N C()SPQPQQ 变电所高压侧计算负荷为低变电所高压侧计算负荷为低压母线的计算负荷加上变压器的压母线的计算负荷加上变压器的损耗，即损耗，即Pc.1= Pc.2 +PT； Qc.1= Qc. 2 +QT22c.1c.1c.1SQPc.1c.11N3SIU二、供电系统的总计算负荷二、供电系统的总计算负荷 一般采用逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。一般采用逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算。 各级计算点的选取，一般为各级配电箱（屏）的出线和进线各级计算点的选取，一般为各级配电箱（屏）的出线和进线、变电所低压出线、变压器低压母线、高压进线等处。、变电所低压出线、变压器低压母线、高压进线等处。续上页续上页（2）求）求35kV侧计算负荷侧计算负荷 变压器损耗变压器损耗 PT0.01Sc 0.01563856.38 kW QT0.05Sc 0.055638281.9 kvarcc.N.iCQKQQ0.9(1230+1200+1030+750+720)27001737 kvar222253641737 =5638kVAcccSQP2222.1.2.25420.42018.95784.2kVAcccSQP.1.1.15420.4cos0.9375784.2ccPS35kV侧计算负荷侧计算负荷 Pc.1= Pc.2 +PT5364+56.385420.4kW Qc.1= Qc.2 +QT1737+281.92018.9 kvar 27 结束语结束语