负载计算方法课件.ppt

关于负载计算方法第1页，此课件共68页哦2 2第3章 负荷计算及无功补偿3.1负荷曲线与计算负荷3.2用电设备额定容量的确定3.3负荷计算的方法3.4功率损耗与电能损耗3.5变电所中变压器台数与容量的选择3.6功率因数与无功功率补偿第2页，此课件共68页哦3 33.1负荷曲线与计算负荷 3.1.1 负荷曲线负荷曲线负荷曲线（loadcurveloadcurve）是指用于表达电力负荷随时间变化）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）。位）。第3页，此课件共68页哦4 41负荷曲线的分类负荷曲线的分类n n按负荷的功率性质分：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可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；n n按所表示的负荷变动的时间分：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。可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。第4页，此课件共68页哦5 5第5页，此课件共68页哦6 6第6页，此课件共68页哦7 72年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数（1 1）年最大负荷年最大负荷年最大负荷年最大负荷P Pmax年最大负荷年最大负荷P Pmaxmax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 P3030。（2 2）年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数T Tmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间T Tmaxmax，它，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmaxmax(或或P P3030)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。际消耗的电能。第7页，此课件共68页哦8 8下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷，T Tmaxmax为年最大负荷利用小时数。为年最大负荷利用小时数。第8页，此课件共68页哦9 93.平均负荷平均负荷Pav 平均负荷平均负荷P Pavav，就是电力负荷在一定时间，就是电力负荷在一定时间t t内平均消耗的功率，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也就是电力负荷在该时间内消耗的电能WW除以时间t t的值，即P Pav=W/t=W/t 年平均负荷为年平均负荷为Pavav=W=Wa/8760 第9页，此课件共68页哦10103.1.2 计算负荷计算负荷（calculatedload）通常将以通常将以半小时平均负荷半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷最大负荷”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，用备的依据，用P Pcaca(Q(Qcaca、Scaca、I Icaca)或或P P3030(Q(Q3030、S3030、I I30)表示。第10页，此课件共68页哦1111n n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一般中小截面导体的发热时间常数为为10min10min以上，根据经以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3 3=310=3103030（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30min30min以上以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。第11页，此课件共68页哦12123.1.3 计算负荷的意义和计算目的计算负荷的意义和计算目的负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。超过允许值。计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。现供电系统安全、经济运行的必要手段。返回目录第12页，此课件共68页哦13133.2用电设备额定容量的确定3.2.1 用电设备的工作方式用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种：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）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 3）断续周期工作制（重复短暂工作制）断续周期工作制（重复短暂工作制）第13页，此课件共68页哦1414n n连续运行工作制（长期工作制）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。如通风机水泵、空气压缩机、皮最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。制的用电设备。第14页，此课件共68页哦1515n n短时运行工作制（短暂工作制）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。的数量不多。第15页，此课件共68页哦1616n n断续周期工作制（重复短暂工作制）断续周期工作制（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 t）与停歇时间（）与停歇时间（t t0）相互交替。工作时间内设备温度升高，）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。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，通常用暂载率载率 表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为作周期的百分比值，即为，即：，即：式中：式中：t t，t0 0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。第16页，此课件共68页哦17173.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算在每台用电设备的铭牌上都有在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率额定功率”P PN，但由于，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，必须先将其的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的换算为同一工作制下的额定功率额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的下的“额定功率额定功率”称为称为“设备额定容量设备额定容量”，用，用P Pe e表示。第17页，此课件共68页哦1818（1 1）长期工作制和短时工作制的设备容量）长期工作制和短时工作制的设备容量P Pe e=P=PN N（2 2）重复短暂工作制的设备容量）重复短暂工作制的设备容量）重复短暂工作制的设备容量）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、行车等吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等）的设）的设备容量统一换算到备容量统一换算到=25%=25%时的额定功率（时的额定功率（kW），若其 N N不不等于等于25%25%时应进行换算，公式为时应进行换算，公式为:电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到 100%100%时的额定功率（kWkW）。若其铭牌暂载率）。若其铭牌暂载率 N不等于不等于100%100%时，应时，应进行换算，公式为进行换算，公式为:第18页，此课件共68页哦1919（3 3）电炉变压器的设备容量）电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（率（kWkW），即：），即：Pe e=P=PN=S=SN Ncos 第19页，此课件共68页哦2020（4 4）照明设备的设备容量）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（白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kWkW）；荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的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其设备容量应为灯管额定功率的1.21.2倍（倍（kWkW）；）；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%10%），其设备容量应为灯泡额定功率的），其设备容量应为灯泡额定功率的1.11.1倍倍（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%10%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.11.1倍（倍（kWkW）。）。第20页，此课件共68页哦2121（5 5）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量）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量的15%15%时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不时，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对称容量大于三相用电设备总容量的15%15%时，则设备容量Pe应按三倍最大相负荷的原则进行换算。应按三倍最大相负荷的原则进行换算。第21页，此课件共68页哦2222n n设备接于相电压或线电压时，设备容量设备接于相电压或线电压时，设备容量PePe的计算如下：的计算如下：单相设备接于相电压时单相设备接于相电压时P Pe e3P3Pem式中：式中：Pe e等效三相设备容量；Pemem 最大负荷所接的单相设备容量。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式中P Pel接于同一线电压的单相设备容量。返回目录第22页，此课件共68页哦23233.3负荷计算的方法n n负荷计算的方法有负荷计算的方法有：需要系数法、二项式法、利用系数法、形状系数法、附加系数法 需要系数法需要系数法比较简便因而广泛使用。这里仅介绍需要比较简便因而广泛使用。这里仅介绍需要系数法。系数法。第23页，此课件共68页哦2424n n需要系数需要系数需要系数需要系数需要系数考虑了以下的主要因素：需要系数考虑了以下的主要因素：式中：式中：K 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；备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；K KL 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；的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；wlwl线路供电效率；线路供电效率；用电设备组在实际运行功率时的平均效率。用电设备组在实际运行功率时的平均效率。第24页，此课件共68页哦2525实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且对一个生产企业或车间来说，生产性质，工艺特点，加工条件，对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，都对技术管理，和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对K Kd d有影响。所以K Kd d只能靠测量统计确定只能靠测量统计确定,见附录表见附录表35。上述各。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。种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。第25页，此课件共68页哦26263.3.1 需要系数法需要系数法 由负荷端逐级向电源端进行计算由负荷端逐级向电源端进行计算第26页，此课件共68页哦27271单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷（1 1）有功计算负荷有功计算负荷有功计算负荷有功计算负荷：考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷考虑到单台用电设备总会有满载运行的时候，其计算负荷P Pca1为为P Pe e换算到统一暂载率下的电动机的额定容量；换算到统一暂载率下的电动机的额定容量；用电设备在额定负载下的的效率。用电设备在额定负载下的的效率。（2）无功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷：Q Qca1=P=Pca1tan 用电设备功率因数角。用电设备功率因数角。计算目的：用于选择分支线导线及其上的开关设备。计算目的：用于选择分支线导线及其上的开关设备。第27页，此课件共68页哦28282.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷（1 1）有功计算负荷有功计算负荷有功计算负荷有功计算负荷：Pca2=KdPe K Kd d用电设备组的需要系数，见附录表用电设备组的需要系数，见附录表3 3；P Pe 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。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 2）无功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷：Qca2=Pca2tanwmtantan wmwm值见附录表值见附录表3 3。（3）视在计算负荷视在计算负荷视在计算负荷视在计算负荷：计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备。第28页，此课件共68页哦2929n n当当K Kd d值有一定变动范围时，取值要作具体分析。如台数多时，值有一定变动范围时，取值要作具体分析。如台数多时，一般取用较小值，台数少时取用较大值；设备使用率高时，一般取用较小值，台数少时取用较大值；设备使用率高时，取用较大值，使用率低时取用较小值。当一条线路内的用电取用较大值，使用率低时取用较小值。当一条线路内的用电设备的台数较小（设备的台数较小（n3台）时，一般是将用电设备额定容量的台）时，一般是将用电设备额定容量的总和作为计算负荷，或者采用较大的总和作为计算负荷，或者采用较大的Kd d值(0.851)(0.851)。第29页，此课件共68页哦30303确定车间配电干线或车间变电所低压母线上的计确定车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷算负荷（1 1）总有功计算负荷总有功计算负荷总有功计算负荷总有功计算负荷：P Pca3ca3 Pca2（2）总无功计算负荷总无功计算负荷：Q Qca3ca3 Qca2ca2（3 3）总视在计算负荷总视在计算负荷：P Pca3ca3、Q Qca3ca3、S Sca3ca3车间变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；车间变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；PPca2ca2、QQca2ca2各用电设备组的有功、无功计算负荷的总和各用电设备组的有功、无功计算负荷的总和 最大负荷时的同时系数。考虑各用电设备组的最大计算负荷不会同时出现而最大负荷时的同时系数。考虑各用电设备组的最大计算负荷不会同时出现而引入的系数。引入的系数。的范围值见附录表的范围值见附录表6 6。注意：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 Qc3c3则当计算则当计算Q Qca3ca3时，时，要减去无功补偿容量要减去无功补偿容量，即，即Q Qca3ca3 QQca2ca2Q Qc3c3 计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备，或者用计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备，或者用于低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择。于低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择。第30页，此课件共68页哦31314.确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷P Pca4ca4P Pca3ca3+PT TQ Qca4ca4Q Qca3ca3+Q+QT T P Pcaca、Q Qcaca、S Scaca车车间间变变电电所所中中变变压压器器高高压压侧侧的的有有功功、无无功功及及视视在在计计算算负负荷荷（kWkW、kvarkvar及及kVAkVA）；）；PPT T、QQT T变压器的有功损耗与无功损耗（变压器的有功损耗与无功损耗（kWkW、kvarkvar）。）。计算目的：用于选择车间变电所高压配电线及其上的开关计算目的：用于选择车间变电所高压配电线及其上的开关设备设备第31页，此课件共68页哦3232在在计计算算负负荷荷时时，车车间间变变压压器器尚尚未未选选出出，无无法法根根据据变变压压器器的的有有功功损损耗耗与与无无功功损损耗耗的的理理论论公公式式进进行行计计算算，因因此此一一般般按按下列经验公式估算：下列经验公式估算：对对SJL1SJL1等型电力变压器：等型电力变压器：PPT0.02S0.02Sca3（kWkW）QQT0.08Sca3（kvar）对对SL7、S7S7、S9S9、S10S10等低损耗型电力变压器：等低损耗型电力变压器：PPT0.015Sca3ca3（kWkW）QT T0.06S0.06Sca3ca3（kvar）式中：式中：S Sca3ca3变压器低压母线上的计算负荷（变压器低压母线上的计算负荷（kVAkVA）。）。第32页，此课件共68页哦33335.确定全车间变电所中高压母线上的计算负荷确定全车间变电所中高压母线上的计算负荷Pca5ca5Pca4ca4+P+P4m4mQ Qca5ca5QQca4ca4+Q+Q4m4mP P4m4m、Q Q4m4m车间高压用电设备的有功及无功计算负荷。车间高压用电设备的有功及无功计算负荷。计算目的：用于车间变电所高压母线的选择。计算目的：用于车间变电所高压母线的选择。第33页，此课件共68页哦34346.确定总降压变电所出线上的计算负荷确定总降压变电所出线上的计算负荷Pca6=P=Pca5+PPL LPPca5ca5Q Qca6ca6=Q=Qca5ca5+QQL LQQca5ca5S Sca6ca6SSca5PPL L、QQL L高压线路功率损耗，由于一般工厂范围不大，线路功率损耗小，故可忽高压线路功率损耗，由于一般工厂范围不大，线路功率损耗小，故可忽略不计。略不计。计算目的：用于选择总降压变电所出线及其上的开关设备。计算目的：用于选择总降压变电所出线及其上的开关设备。第34页，此课件共68页哦35357.确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷P Pca7ca7PcacaQca7ca7Qcaca注意注意：如果在总降压变电所：如果在总降压变电所10kV10kV二次母线侧采用高压电容器进行无功二次母线侧采用高压电容器进行无功功率补偿，则在计算总无功功率功率补偿，则在计算总无功功率Q Qca7ca7时，应减去补偿设备的容量时时，应减去补偿设备的容量时Q Qc7c7，即，即Q Qca7ca7 QQcaca-Q Qc7c7计算目的：用于选择总降压变电所低压母线以及选择总降计算目的：用于选择总降压变电所低压母线以及选择总降压变电所主变压器容量。压变电所主变压器容量。第35页，此课件共68页哦36368确定全厂总计算负荷确定全厂总计算负荷Pca8ca8P Pca7+P+PT TQ Qca8Qca7ca7+Q+QT T 计算目的：全厂总计算负荷的数值可作为向供电部门申请全厂用电的依据，并作为原始资料进行高压供电线路的电气计算，选择高压进线导线及进线开关设备。第36页，此课件共68页哦3737例例3.3.13.3.1一机修车间的一机修车间的380V380V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2020台共台共50kW50kW；另接通风机；另接通风机3 3台共台共5kW5kW；电葫芦；电葫芦4 4个共个共6kW6kW（FCFCN N=40%=40%）试求计）试求计算负荷。算负荷。解：解：冷冷加加工工电电动动机机组组：查查附附录录表表3 3可可得得K Kd d=0.160.2=0.160.2（取取0.20.2），coscos=0.5=0.5，tantan=1.73=1.73，因此，因此P Pca(1)ca(1)=K=Kd dPPe e=0.2=0.250=10(kW)50=10(kW)Q Qca(1)ca(1)=P=Pca(1)ca(1)tantan wmwm=101.73=17.3(kvar)101.73=17.3(kvar)SSca(1)ca(1)=P=Pca(1)ca(1)/cos/cos wmwm=10/0.5=20(kVA)10/0.5=20(kVA)通通风风机机组组：查查附附录录表表3 3可可得得K Kd d=0.70.8=0.70.8（取取0.80.8），coscos=0.8=0.8，tantan=0.75=0.75，因此，因此P Pca(2)ca(2)=K=Kd dPPe e=0.8=0.85=4(kW)5=4(kW)Q Qca(2)ca(2)=P=Pca(2)ca(2)tantan wmwm=40.75=3(kvar)40.75=3(kvar)S Sca(2)ca(2)=P=Pca(2)ca(2)/cos/cos wmwm=4/0.8=5(kVA)4/0.8=5(kVA)第37页，此课件共68页哦3838电电葫葫芦芦：由由于于是是单单台台设设备备，可可取取K Kd d=1=1，查查附附录录表表3 3可可得得coscos=0.5=0.5，tantan=1.73=1.73，因此，因此P Pca(3)ca(3)=P=Pe e=3.79=3.79(kW)3.79=3.79(kW)Q Qca(3)ca(3)=P=Pca(3)ca(3)tantan wmwm=3.791.73=6.56(kvar)3.791.73=6.56(kvar)SSca(3)ca(3)=P=Pca(3)ca(3)/cos/cos wmwm=3.79/0.5=7.58(kVA)3.79/0.5=7.58(kVA)取同时系数取同时系数 为为0.90.9，因此总计算负荷为，因此总计算负荷为P Pca()ca()PPcaca=0.9=0.9（10+4+3.7910+4+3.79）=16.01(kW)=16.01(kW)Q Qca()ca()QQcaca=0.9=0.9（17.3+3+6.5617.3+3+6.56）=24.17(kW)=24.17(kW)第38页，此课件共68页哦3939为了使人一目了然，便于审核，实际工程设计中常采用为了使人一目了然，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。计算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01取=0.926.8617.7924负荷总计7.586.563.791.730.513.79（=25%）1电葫芦35340.750.80.853通风机组22017.3101.730.50.25020机床组1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)计算负荷tancosKd设备容量（kW）台数用电设备组名称序号返回目录第39页，此课件共68页哦40403.4功率损耗与电能损耗3.4.1 供电线路的功率损耗供电线路的功率损耗 在实际工作中，常根据计算负荷来求线路的功率损耗，即最大在实际工作中，常根据计算负荷来求线路的功率损耗，即最大功率损耗，故三相线路的有功功率损耗功率损耗，故三相线路的有功功率损耗PLPL和无功功率损耗和无功功率损耗QLQL可可分别按下式计算：分别按下式计算：式中：式中：I Icaca线路中的计算电流，线路中的计算电流，A A；R R线路每相电阻线路每相电阻，等于单位长度的电阻，等于单位长度的电阻R R0 0乘以长度乘以长度L L；X X线路每相电抗线路每相电抗，等于单位长度的电抗，等于单位长度的电抗X X0 0乘以长度乘以长度L L。第40页，此课件共68页哦4141上式如用线路的计算功率上式如用线路的计算功率P Pca、Qcaca及及Scaca表示时，则式中：式中：U UN N三相供电线路的额定电压，kVkV。第41页，此课件共68页哦42423.4.2 变压器的功率损耗变压器的功率损耗变压器的功率损耗包括有功功率损耗变压器的功率损耗包括有功功率损耗P PT T和无功功率损和无功功率损耗耗Q QT。变压器的有功功率损耗由两部分组成：一部分是变压器在额定电压一部分是变压器在额定电压U UN时不变的空载损耗时不变的空载损耗P P0，也就是铁损P PFeFe；另一部分是随负荷而变化的绕组损耗，即有载损耗Pl l，也就是铜损P PCuCu。变压器的短路损耗。变压器的短路损耗P Pk k可认为是额定电流下的铜损可认为是额定电流下的铜损PCuN。第42页，此课件共68页哦4343由于有载损耗与变压器负荷电流的平方成正比，所以变压器在计算负荷S Scaca下的有功功率损耗P PT T为：为：式中：式中：S Scaca变压器低压侧的计算负荷，变压器低压侧的计算负荷，kVAkVA；SNT变压器额定容量，变压器额定容量，kVA；P P0 0变压器空载有功损耗，变压器空载有功损耗，kWkW；Pk k变压器有功短路损耗，变压器有功短路损耗，kWkW。第43页，此课件共68页哦4444n n变压器的无功功率损耗也由两部分组成：一部分是变压器空载时不变的无功损耗Q Q0 0，另一部分是随着变压器负荷而变化在绕组中产生的无功损耗。所以变压器在计算负荷Sca下的无功功率损耗Q QT为：为：式中：式中：变压器空载时的无功损耗，变压器空载时的无功损耗，kvarkvar；变压器额定负荷时的无功损耗，变压器额定负荷时的无功损耗，kvarkvar；变压器空载电流的百分值；变压器空载电流的百分值；变压器阻抗电压的百分值。变压器阻抗电压的百分值。第44页，此课件共68页哦45453.4.3 供供电电系系统统的的电电能能损损耗耗1供电线路年电能损耗的计算供电线路年电能损耗的计算式中：式中：按计算负荷求得的线路最大功率损耗；按计算负荷求得的线路最大功率损耗；年最大负荷损耗时间（小时数）。年最大负荷损耗时间（小时数）。的含义是：线路连续通过计算负荷所产生的电能损耗与实际负荷在全年内所的含义是：线路连续通过计算负荷所产生的电能损耗与实际负荷在全年内所产生的电能损耗恰好相等所需要的时间，称为年最大负荷损耗时间，它与产生的电能损耗恰好相等所需要的时间，称为年最大负荷损耗时间，它与T Tmaxamaxa以及功率因数有关。以及功率因数有关。第45页，此课件共68页哦46462.2.变压器年电能损耗的计算变压器年电能损耗的计算变压器空载不变的功率损耗所引起的年电能损耗与接电时变压器空载不变的功率损耗所引起的年电能损耗与接电时间间T Tonon（近似取8760h8760h）有关，即：WWT0T0=P P0 0T Tonon随负荷而变化的有载功率损耗所引起的年电能损耗为：变压器总的年电能损耗为：变压器总的年电能损耗为：第46页，此课件共68页哦47473.4.4 企业年电能需要量企业年电能需要量企业年电能需要量也就是企业在一年内所消耗的电能，它企业年电能需要量也就是企业在一年内所消耗的电能，它是企业供电设计的重要指标之一。若已知企业的年负荷曲线如是企业供电设计的重要指标之一。若已知企业的年负荷曲线如图，则负荷曲线下的面积即为企业有功年电能需要量图，则负荷曲线下的面积即为企业有功年电能需要量Wa a。但实际上，负荷随时都在变动，通常用一个等值的矩但实际上，负荷随时都在变动，通常用一个等值的矩形面积来代替负荷曲线下的面积。形面积来代替负荷曲线下的面积。返回目录第47页，此课件共68页哦48483.5变电所中变压器台数与容量的选择3.5.1 车间变电所变压器台数与容量的选择车间变电所变压器台数与容量的选择n n对于一般生产车间，尽量装设一台变压器，其额定容量应大对于一般生产车间，尽量装设一台变压器，其额定容量应大于用电设备的总计算负荷，且应有适当富裕容量。于用电设备的总计算负荷，且应有适当富裕容量。n n 对于有对于有一、一、二级负荷的车间，要求两个电源供电时，应选用两台变压器，每台变压器容量应能承担全部一、二级负荷的供电。如果与相邻车间有联络线时，当车间变电所出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续供电，亦可只选用一台变压器。第48页，此课件共68页哦4949n n对于随季节变动较大的负荷，为了使运行经济，减少变压对于随季节变动较大的负荷，为了使运行经济，减少变压器空载损耗，也宜采用两台变压器，以便在低谷负荷时，器空载损耗，也宜采用两台变压器，以便在低谷负荷时，切除一台。切除一台。n n凡选用两台变压器的变电所，任一台变压器单独投入运行时，凡选用两台变压器的变电所，任一台变压器单独投入运行时，必须能满足变电所总计算负荷必须能满足变电所总计算负荷70%70%的需要和一、二级负荷的的需要和一、二级负荷的需要。需要。第49页，此课件共68页哦50503.5.2 企业总降变电所主变压器的选择企业总降变电所主变压器的选择 对第三级负荷供电的总降变电所，或者有少量一、二级负对第三级负荷供电的总降变电所，或者有少量一、二级负荷，但可由邻近企业取得备用电源时，可只装设一台主变压器；荷，但可由邻近企业取得备用电源时，可只装设一台主变压器；其额定容量应大于企业全部车间变电所计算负荷的总和，并考其额定容量应大于企业全部车间变电所计算负荷的总和，并考虑虑151525%的富裕。当企业中一、二级负荷占全部负荷比重较大时，应装设两台主变压器，两台主变压器之间互为备用。当一台出现事故或检修时，另一台能承担全部一、二级负荷。第50页，此课件共68页哦51513.5.3 变压器的经济运行变压器的经济运行 所谓变压器的经济运行，是指变压器在功率损耗最小的情所谓变压器的经济运行，是指变压器在功率损耗最小的情况下的运行方式。这样使电能损耗最小，运行费用最低。况下的运行方式。这样使电能损耗最小，运行费用最低。如果把无功损耗归算为有功损耗，则变压器在实际负荷如果把无功损耗归算为有功损耗，则变压器在实际负荷S S下，其总的功率损耗可由下式求得：下，其总的功率损耗可由下式求得：式中式中K Kr r为无功功率经济当量。它的意义是指供电系统中每增加为无功功率经济当量。它的意义是指供电系统中每增加1kvar1kvar的无功损耗，相当于有功损耗增加的千瓦数，此值通的无功损耗，相当于有功损耗增加的千瓦数，此值通常取常取0.060.060.1kW/kvar0.1kW/kvar。第51页，此课件共68页哦5252现假设变电所有两台同型号同容量的变压器，当其中现假设变电所有两台同型号同容量的变压器，当其中一台变压器运行时，它承担所有的负荷一台变压器运行时，它承担所有的负荷S；当两台变压器同时并列运行时，每台承担负荷S/2。求出两种运行方案归算以后的功率损耗，并分别绘出随负求出两种运行方案归算以后的功率损耗，并分别绘出随负荷而变化的曲线。荷而变化的曲线。第52页，此课件共68页哦5353两条曲线交于两条曲线交于n n点，它所对应的负荷称为变压器经济运点，它所对应的负荷称为变压器经济运行的临界负荷行的临界负荷Scr。第53页，此课件共68页哦5454同理，如果变电所装设同容量多台变压器，根据同理，如果变电所装设同容量多台变压器，根据n n台和台和n+1台两种运行方式总有功损耗相等的原则，可求出其临界负荷值：显然，实际负荷小于显然，实际负荷小于S Scrcr应取n n台运行，大于Scrcr则取则取n+1n+1台运行。台运行。返回目录第54页，此课件共68页哦55553.6功率因数与无功功率补偿3.6.1 功率因数的计算功率因数的计算（1 1）瞬时功率因数瞬时功率因数由功率因数表或相位表直接读出，或由功瞬时功率因数由功率因数表或相位表直接读出，或由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：率表、电流表和电压表的读数按下式求出：式中：式中：P P功率表测出的三相功率读数（功率表测出的三相功率读数（kWkW）；）；U U电压表测出的线电压读数（电压表测出的线电压读数（kVkV）；）；I I电流表测出的相电流读数（电流表测出的相电流读数（A A）。）。瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的变化瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的变化情况情况。第55页，此课件共68页哦5656（2 2）平均功率因数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。平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平均值。其计算公式为其计算公式为式中：式中：WWa a-某一时间内消耗的有功电能（某一时间内消耗的有功电能（kWhkWh）；由有功电度表读出。）；由有功电度表读出。WWr r-某一时间内消耗的无功电能（某一时间内消耗的无功电能（kvarhkvarh）；由无功电度表读）；由无功电度表读出。出。我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费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生产要按月平均功率因数来调整。上式用以计算已投入生产的工业企业的功率因数。的工业企业的功率因数。第56页，此课件共68页哦5757对于正在进行设计的工业企业则采用下述的计算方法：对于正在进行设计的工业企业则采用下述的计算方法：式中：式中：P Pcaca-全企业的有功功率计算负荷，全企业的有功功率计算负荷，kWkW；Q Qcaca-全企业的无功功率计算负荷，全企业的无功功率计算负荷，kvarkvar；-有功负荷系数，一般为有功负荷系数，一般为0.70.750.70.75；-无功负荷系数，一般为无功负荷系数，一般为0.760.820.760.82。第57页，此课件共68页哦5858（3）最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数指在年最大负荷（即计算负荷）最大负荷时的功率因数指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数。根据功率因数的定义可以分别写出：时的功率因数。根据功率因数的定义可以分别写出：式中：式中：P Pcaca全企业的有功功率计算负荷，全企业的有功功率计算负荷，kWkW；Q Qcaca全企业的无功功率计算负荷，全企业的无功功率计算负荷，kvar；S Scaca全企业的视在计算负荷，kVAkVA。第58页，此课件共68页哦59593.6.2 3.6.2 功率因数过低对供电系统的影响功率因数过低对供电系统的影响（1 1）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，容量增大，从而使工厂内部的起动控制设备、测量仪表等规容量增大，从而使工厂内部