负荷计算及无功补偿精选PPT.ppt

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1、负荷计算及无功补偿第1页，此课件共67页哦第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2 2第2页，此课件共67页哦3.1负荷曲线与计算负荷 3.1.1 负荷曲线负荷曲线负荷曲线（loadcurve）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）。3 3第3页，此课件共67页哦1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：可分为有功负荷曲线和无功负荷

2、曲线；n n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。4 4第4页，此课件共67页哦5 5第5页，此课件共67页哦6 6第6页，此课件共67页哦2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）年最大负荷年最大负荷Pmax年最大负荷Pmax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P30。（2）年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负

3、荷全年实际消耗的电能。7 7第7页，此课件共67页哦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，Tmax为年最大负荷利用小时数。8 8第8页，此课件共67页哦3.平均负荷平均负荷Pav平均负荷Pav，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Pav=W/t年平均负荷为Pav=Wa/87609 9第9页，此课件共67页哦3.1.2 计算负荷计算负荷（calculatedload）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Pca(Qca、Sca、Ic

4、a)或P30(Q30、S30、I30)表示。1010第10页，此课件共67页哦n 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=31030（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，才有可能构成导线的最高温升。1111第11页，此课件共67页哦3.1.3 负荷计算的意义和目的负荷计算的意义和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。计算负荷是设计时作为选择工厂供

5、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。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。返回目录1212第12页，此课件共67页哦3.2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：（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）1313第13页，此课件共67页哦n n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。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机

6、、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，均属连续运行工作制的用电设备。1414第14页，此课件共67页哦n n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。1515第15页，此课件共67页哦n n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（t0）相互交替。

7、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，t0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。1616第16页，此课件共67页哦3.2.2 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“额定功率”Pe，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

8、N表示。1717第17页，此课件共67页哦（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PN=Pe（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e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e不等于100%时，应进行换算，公式为:1818第18页，此课件共67页哦例：例：例：例：电焊机的容量为电焊机的容量为10KW,10KW,45%,45%,换算到换算到 100%100%时的额定时的额定功

9、率为功率为（kWkW）。）。（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）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率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（kWkW），即：），即：P PN N=P=Pe e=S=Se ecoscos 1919第19页，此课件共67页哦（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（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、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）。2020第20页，此课件共67页哦（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。2121第21页，此课件共67页哦

11、n n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Pe3Pem式中Pe等效三相设备容量；Pem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Pel接于同一线电压的单相设备容量。返回目录2222第22页，此课件共67页哦3.3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：负荷密度法、单位指标法、需要系数法、二项式法负荷密度法、单位指标法、需要系数法、二项式法.实际民用建筑设计工程中负荷计算的实用方法：常用的有负荷密度法、单实际民用建筑设计工程中负荷计算的实用方法：常用的有负荷密度法、单位指标法、需要系数法位指标法、需要系数法(1)(1)在方案阶段可采用单位

12、指示法；在初步设计及施工图阶段，宜采用需在方案阶段可采用单位指示法；在初步设计及施工图阶段，宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。(2)(2)用电设备台数较多，各台设备用电容量相差不悬殊时，宜采用需要用电设备台数较多，各台设备用电容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线、配电所的负荷计算。系数法，一般用于干线、配电所的负荷计算。(3)(3)用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式系数法，一用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式系数法，一般用于支干线、配电屏般用于支干线、配电屏

13、(箱箱)的负荷计算。的负荷计算。2323第23页，此课件共67页哦二、计算负荷的估算二、计算负荷的估算 在民用建筑的方案设计阶段，必须对建筑内电力负荷进行估算，在民用建筑的方案设计阶段，必须对建筑内电力负荷进行估算，估算的准确与否，直接关系到建筑的变配电系统总体方案，以估算的准确与否，直接关系到建筑的变配电系统总体方案，以及变压器台数、容量的选择，以及配电设备、开关、导线的选及变压器台数、容量的选择，以及配电设备、开关、导线的选择等，对建筑的投资预算影响很大。目前，我们习惯使用的负择等，对建筑的投资预算影响很大。目前，我们习惯使用的负荷估算方法有负荷密度法和单位指标法。荷估算方法有负荷密度法和

14、单位指标法。1 1负荷密度法负荷密度法所谓负荷密度法就是根据国家的电力政策、建筑物的性质、所谓负荷密度法就是根据国家的电力政策、建筑物的性质、负载的性质等多方面的因素，使用对已竣工工程的数据进行分负载的性质等多方面的因素，使用对已竣工工程的数据进行分析统计后确定的单位面积功率析统计后确定的单位面积功率(负荷密度负荷密度)数据（规范指标），对数据（规范指标），对所设计系统的计算负荷进行估算的一种方法。其估算有功功率所设计系统的计算负荷进行估算的一种方法。其估算有功功率PcPc的公式为：的公式为：2424第24页，此课件共67页哦应综合考虑的因素：应综合考虑的因素：(1)(1)建筑物的性质。建筑物

15、的性质。建筑物的性质不同，标准不同，用电的单位面积功率就不同。建筑物的性质不同，标准不同，用电的单位面积功率就不同。(可参见民用建筑电气设计手册可参见民用建筑电气设计手册)(2)(2)空调的形式空调的形式一般说来，民用建筑中的电力负荷可分为空调、动力（主要为电梯、通风设一般说来，民用建筑中的电力负荷可分为空调、动力（主要为电梯、通风设备、水泵等）和照明备、水泵等）和照明(含少量电热含少量电热)三大类，它们分别占总负荷的比例三大类，它们分别占总负荷的比例为：空调负荷占为：空调负荷占40405050；照明负荷占；照明负荷占35353030；动力负荷占；动力负荷占2525一一2020。(3)(3)照

16、明负荷。照明负荷。照明负荷约占总用电量的照明负荷约占总用电量的3030左右，设计时应按现行国家规定的照度标准左右，设计时应按现行国家规定的照度标准来推算总负荷，再考虑一个同期系数。参见来推算总负荷，再考虑一个同期系数。参见建筑照明设计标准建筑照明设计标准（GB50034-2004GB50034-2004）。）。2525第25页，此课件共67页哦各类建筑物单位面积推荐负荷指标各类建筑物单位面积推荐负荷指标：（：（W/mW/m2 2）住宅（或公寓）：住宅（或公寓）：30-50;30-50;旅馆旅馆40-7040-70；办公；办公40-8040-80；商业（一般商业（一般40-8040-80）（大中

17、型）（大中型70-13070-130）；体育）；体育40-7040-70；剧场剧场50-8050-80；医院；医院40-6040-60（无中央空调），（无中央空调），70-9070-90高等学校教学楼高等学校教学楼20-4020-40；中小学；中小学12-2012-20；展览馆；展览馆50-8050-80；演播室演播室250-500250-500；汽车库；汽车库8-158-15。以上指标包括了空调负荷，可作为初步设计估算，施工图设计时，若以上指标包括了空调负荷，可作为初步设计估算，施工图设计时，若有中央空调，应按空调专业提出的负荷，其他就只按照明和电器的有中央空调，应按空调专业提出的负荷，其他

18、就只按照明和电器的使用来计算。使用来计算。实际工程中：旅馆也有按房间或床位，如实际工程中：旅馆也有按房间或床位，如1.2KW/1.2KW/房；住宅按户和面房；住宅按户和面积，积，8080mm2 2左右，左右，4KW/4KW/户，户，90-12090-120mm2 2左右，左右，6KW/6KW/户，户，150150mm2 2左右，左右，8KW-12KW/8KW-12KW/户。公寓按户，户。公寓按户，1.5KW/1.5KW/户户.应用以上指标和方法计算时，还应结合工程具体情况，乘以不同的需要系应用以上指标和方法计算时，还应结合工程具体情况，乘以不同的需要系数。例：新建学生公寓数。例：新建学生公寓5

19、 5号（见工程设计图）号（见工程设计图）2626第26页，此课件共67页哦n n三、按需要系数法确定计算负荷三、按需要系数法确定计算负荷需要系数考虑了以下的主要因素：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备同时使用系数，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；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；工作着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

20、；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。2727第27页，此课件共67页哦1、按需要系数法确定计算负荷的公式有功功率计算负荷Pc=KdPN无功功率计算负荷Qc=KdPctan视在功率计算负荷或Sc=Pc /cos计算电流Ic=Pc /UNcos 或 Ic=Sc /UN2828第28页，此课件共67页哦Kd是通过测量统计确定的经验数值,其选择的正确与否对负荷的计算结果影响较大，在选择是还需结合具体情况，如建筑规模、档次、地区、习惯、用户要求等。部分民用建筑用电设备的需要系数选择见附录表2-6、2-7、2-8。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

21、考。2929第29页，此课件共67页哦由负荷端逐级向电源端进行计算3030第30页，此课件共67页哦1单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷（1）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Pc为式中P PN N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：Qc=Pctan式中 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。3131第31页，此课件共67页哦2.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算

22、负荷（1）有功计算负荷有功计算负荷：Pc=KdPN K Kd d用电设备组的需要系数用电设备组的需要系数（可查有关手册）（可查有关手册）P PN N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）无功计算负荷无功计算负荷：Qc=Pctan（3）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。3232第32页，此课件共67页哦n n当Kd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，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（n3

23、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Kd值(0.851)。3333第33页，此课件共67页哦3确定多组用电设备在同一低压母线上的计算确定多组用电设备在同一低压母线上的计算负荷负荷（1）总有功计算负荷总有功计算负荷：PcPci（2）总无功计算负荷总无功计算负荷：QcQci（3）总视在计算负荷总视在计算负荷：K的取值见书30页,一般取0.8-0.9计算目的：用于选择配电干线及其上的开关设备，或者用于低压母线的选择及变电所电力变压器容量的选择。例2-13434第34页，此课件共67页哦 例2-2学院教工住宅楼2栋,共7层，一层门面共1000m2,2-7层为住宅，4个单元

24、，每单元2户，共48户。每户面积125m2,每户用电为6KW。由学校变电站采用一路380v/220v电缆供电。大楼设总配电箱，门面由总配电箱引一个回路，每单元各引一个回路，住宅每户在单元一层设单元总配电箱集中安装户电度表。试计算各段线路的计算负荷和计算电流。计算（绘图讲解）：查表门面用电指标为60w/m2,Kd为0.9，cos取0.80Pc1=KdPN=0.9（60*1000/1000）=54(KW)3535第35页，此课件共67页哦Qc1=Pctan=54*0.76=41.04（Kvar）查表住宅每单元Kd为0.95，cos取0.80,tan=0.76每单元用电负荷为：Pc21=KdPN=0

25、.95（6*12）=68.4(KW)查表住宅总用电Kd为0.55，总用电负荷为：Pc2=KdPN=0.55（6*48）=158.4(KW)Qc2=Pctan=158.4*0.76=120.38（Kvar）大楼总用电为：取0.9 Pc=(Pc1+Pc2)=0.9（54+158.4）=212.4(KW)3636第36页，此课件共67页哦 Q Qc2c2=(Q(Qc1c1+Q+Qc2c2)=0.9)=0.9（41.0441.04+120.38120.38）=161.42(KW)KW)Ic1=Pc1 /UNcos=403.4 (A)3737第37页，此课件共67页哦4.确定变电所变压器高压侧的计算负荷

26、确定变电所变压器高压侧的计算负荷PcPc+PTQcQc+QT Pc、Qc、Sc车间变电所中变压器高压侧的有功、无功及视在计算负荷（kW、kvar及kVA）；PT、QT变压器的有功损耗与无功损耗（kW、kvar）。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3838第38页，此课件共67页哦在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变压器的有功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，因此一般按下列经验公式估算：对目前使用的低损耗型电力变压器：PT0.015Sca3 （kW）QT0.06Sca3 （kvar）式中Sca3变压器低压母线上的计算负荷（kVA）。3939第39页，此课件共67页哦5

27、.确定变电所中高压母线上的计算负荷确定变电所中高压母线上的计算负荷PcPcQcQc Pc、Qc变电站高压母线上所有变压器的有功及无功计算负荷之和。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4040第40页，此课件共67页哦例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

28、。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=P ca(1)ca(1)tantan wmwm=101.73=17.3(kvar)101.73=17.3(kvar)S Sca(1)ca(1)=P=P ca(1)ca(1)/cos/cos wmwm=10/0.5=20(kVA)10/0.5=20(

29、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=P ca(2)ca(2)tantan wmwm=40.75=3(kvar)40.75=3(kvar)S Sca(2)ca(2)=P=P ca(2)ca(2)/cos/cos wmwm=4/0.8=5(kVA)4/0.8=5(kVA)4141第41页，此课件共67页哦电电葫葫芦芦：由

30、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)S Sca(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.

31、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)4242第42页，此课件共67页哦为了使人一目了然，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。28.9924.1716.010.55取=0.926.8617.7924负荷总计6.563.791.730.513.79（=25%）1电葫芦3340.750.80.853通风机组217.

32、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4343第43页，此课件共67页哦例2：某大楼的用电负荷如下表宾馆为地下2层，地上15层，地下室为设备用房、车库及职工食堂等，14裙房为宾馆配套用房，514层为客房，15层为多功能厅、会议室。地下室二层高为3.9米，地下室一层高为4.2米，一层层高为4.5米，二、三层层高为4.2米，四层为5.1米，五层十四层均为3米，十五层为5.1米，总建筑高度约57.6米，总建筑面积28000平方米，该建筑为一类高层建筑。4444第44页，此课件共6

33、7页哦4272563420.81取=0.9285380460负荷总计1682240.750.80.82806-15层照明372960.750.80.81201-5层照明245600.750.8160立面照明1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)计算负荷tancosKd照明容量kW动力kW用电设备组名称序号返回目录4545第45页，此课件共67页哦161104.51230.76取=1104.5123159负荷总计2092.260.40.245电梯368920.750.8192消防泵216.5220.750.8122生活泵1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)计算负荷tan

34、cosKd照明容量kW动力kW用电设备组名称序号返回目录4646第46页，此课件共67页哦3.6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）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情况。4747第47页，此课件共67页哦（2）平均功率因数平均功率因

35、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：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）；由无功电度表读出。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生产的工业企业的功率因数。4848第48页，此课件共67页哦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

36、 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。4949第49页，此课件共67页哦（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）时的功率因数。根据功率因数的定义可以分别写出：式中：Pca全企业的有功功率计算负荷，kW；Qca全企业的无功功率计算负荷，kvar；Sca全企业的视在计算负荷，kVA。举例：例2计算功率因数5050第50页，此课件共67页哦3.6.2 功率因数对供电系统的影响

37、功率因数对供电系统的影响（1）系统中输送的总电流增大，使得供电系统中的电气元件，容量增大，从而使启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。（2）总电流增大增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。（3）线路的电压损失增大。影响负荷端的异步电动机及其它用电设备的正常运行。（4）使电力系统内的电气设备容量不能充分利用。综上可知综上可知,电力系统功率因数的高低是十分重要的问题，因此，电力系统功率因数的高低是十分重要的问题，因此，必须设法提高电力网中各种有关部分的功率因数。目前供电部门必须设法提高电力网中各种有关部分的功率因数。目前供电部门实行按功率因数征收电费，因此功率因数的

38、高低也是供电系统的实行按功率因数征收电费，因此功率因数的高低也是供电系统的一项重要的经济指标。一项重要的经济指标。5151第51页，此课件共67页哦3.6.3 功率因数的改善功率因数的改善（1）提高自然功率因数提高自然功率因数的方法，即采用降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，主要有：正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线；更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线；电力变压器不宜轻载运行；电力变压器不宜轻载运行；合理安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行状况，限制合理

39、安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行状况，限制电焊机、机床电动机等设备的空载运转；电焊机、机床电动机等设备的空载运转；使用无电压运行的电磁开关。使用无电压运行的电磁开关。5252第52页，此课件共67页哦（2）人工补偿无功功率当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到不能达到供用电规则供用电规则所要求的数值时，就需要设置专门的无功补所要求的数值时，就需要设置专门的无功补偿电源，人工补偿无功功率。偿电源，人工补偿无功功率。n n人工补偿无功功率的方法主要有以下三种：并联电容器补偿（目前民用建筑中主要采用此法）同步电动机补偿动态无

40、功功率补偿 5353第53页，此课件共67页哦用静电电容器用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器）（或称移相电容器、电力电容器）作无功补偿作无功补偿以提高以提高功率因数，功率因数，是目前广泛应用的一种补偿装置是目前广泛应用的一种补偿装置。n n电力电容器的补偿容量可用下式确定电力电容器的补偿容量可用下式确定Qc=Pc（tan1-tan2）=Pc（tan1-tan2）式中：Pc有功计算负荷，kW；月平均有功负荷系数，一般取0.70.75；tan1、tan2补偿前、后平均功率因数角的正切值。补偿容量也可按下式计算：Qc=Pcqc 式中式中 qc-无功补偿率或叫比补偿量，无功补偿率或叫比补偿量，单

41、位为单位为 Kvar/Kw (Kvar/Kw (可在设计手册查取可在设计手册查取)见书表见书表2-122-125454第54页，此课件共67页哦在计算补偿用电力电容器容量和个数时，应考虑到实际运行电压可能与额定电压不同，电容器能补偿的实际容量将低于额定容量，此时需对额定容量作修正：式中：式中：Q QN N电容器铭牌上的额定容量，电容器铭牌上的额定容量，kvarkvar；Q Qe e电容器在实际运行电压下的容量，电容器在实际运行电压下的容量，kvarkvar；U UN N电容器的额定电压，电容器的额定电压，kV;kV;U U电容器的实际运行电压，电容器的实际运行电压，kVkV。例如将例如将YY1

42、0.5-10-1YY10.5-10-1型高压电容器用在型高压电容器用在kVkV的工厂变电所中作无功补偿设备，则每个电容的工厂变电所中作无功补偿设备，则每个电容器的无功容量由额定值器的无功容量由额定值10kvar10kvar降低为：降低为：显然除了在不得已的情况下，这种降压使用的做法应避免。显然除了在不得已的情况下，这种降压使用的做法应避免。5555第55页，此课件共67页哦在确定总补偿容量Qc之后，就可根据所选并联电容器单只容量Qc1决定并联电容器的个数：n=Qc/Qc1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。5656第56页，此

43、课件共67页哦三相电容器，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。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。5757第57页，此课件共67页哦如：BKMJ450-30-3-E系列BWFBFFBFMBAM系列等5858第58页，此课件共67页哦用户处的静电电容器补偿方式可分个别补偿、分组（分散）补偿和集中补偿三种。n n个别补偿将电容器直接

44、安装在吸取无功功率的用电设备附近；n n分组（分散）补偿将电容器组分散安装在各车间配电母线上；n n集中补偿指电容器组集中安装在总降压变电所二次侧（610kV侧）或变配电所的一次侧或二次侧（610kV或380V侧）。在设计中一般考虑将测量电能侧的平均功率因数补偿到规定标准。5959第59页，此课件共67页哦例例3.3.某工厂的计算负荷为某工厂的计算负荷为2400kW2400kW，平均功率因数为，平均功率因数为0.670.67。根据规定应将。根据规定应将平均功率因数提高到平均功率因数提高到0.90.9（在低压侧固定补偿），如果采用（在低压侧固定补偿），如果采用BWF-0.38-BWF-0.38-

45、40-140-1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。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（取平均负荷系数=0.75=0.75）解解tantan 1 1=tan(arccos0.67)=1.108=tan(arccos0.67)=1.108tantan 2 2=tan(arccos0.9)=0.484=tan(arccos0.9)=0.484Q Qc c=P=Pavav（tantan 1 1-tan-tan 2 2）=0.752400(1.108-0.484)=1122.66(kvar)=0.752400(1.108-0.484)=

46、1122.66(kvar)n=Q n=Qc c/QQc1c1=1122.66/4030=1122.66/4030(个个)，每相装设，每相装设1010个。个。此时的实际补偿容量为此时的实际补偿容量为303040=1200(kvar)40=1200(kvar)，所以补偿后实际平均，所以补偿后实际平均功率因数为功率因数为返回目录6060第60页，此课件共67页哦或：就按cos=0.67计算如下：补偿容量补偿容量:Q:QC C=P=PC C*(tan*(tan 1 1-tantan 2 2)=2400*(1.108-0.484)=2400*(1.108-0.484)=1497=1497(kvar)(k

47、var)或：或：Q QC C=P=PC C*q*qc c=2400*0.624=2400*0.624=1497=1497(kvar)(kvar)qqc c查表再采用插值法计算。查表再采用插值法计算。例例4 4：计算例：计算例2 2中的补偿容量中的补偿容量6161第61页，此课件共67页哦3.7、电力变压器的选择 民用建筑变配电所电力变压器的选择应包括四个方面的内容：1变压器类型的选择2变压器联结组别的选择3变压器台数的选择4变压器容量的选择6262第62页，此课件共67页哦1变压器类型的选择民用建筑电气设计规范中规定：一类高、低层主体建筑内，严禁设置装有可燃性油的电气设备的变配电所。二类高、低

48、层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的变配电所。因此，设置在一类高、低层主体建筑中的变压器，应选用干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低层主体建筑中也宜如此。6363第63页，此课件共67页哦 2 2变压器联结组别的选择变压器联结组别的选择 10kv10kv0 040kV40kV0 023kV23kV系统的电力变压器的联结组别一般有系统的电力变压器的联结组别一般有Y Y，yn12yn12和和D D，ynllynll两种。具有下列情况之一者，宜选用两种。具有下列情况之一者，宜选用D D，yn11yn11型变压型变压器：器：(1)(1)三相不平衡负荷超过变压器每相额定功率的三相

49、不平衡负荷超过变压器每相额定功率的1515以上者。以上者。D D，ynllynll接线变压器允许用在三相不平衡负荷较大的变配电系统中。接线变压器允许用在三相不平衡负荷较大的变配电系统中。(2)(2)需要提高单相短路电流值，确保低压单相接地保护装置动作灵敏需要提高单相短路电流值，确保低压单相接地保护装置动作灵敏度者。度者。采用采用D D，ynllynll接线变压器可较大地提高单相短路电流值，从而提高保护装接线变压器可较大地提高单相短路电流值，从而提高保护装置的灵敏度，有利整定变压器低压侧总开关动作电流值。置的灵敏度，有利整定变压器低压侧总开关动作电流值。(3)(3)需要限制三次谐波含量者。需要限

50、制三次谐波含量者。由于由于D D，ynllynll接线变压器一次侧的三角形接法为接线变压器一次侧的三角形接法为3n3n次谐波提供了通路，可次谐波提供了通路，可使使3n3n次谐波电动势比次谐波电动势比Y Y，ynl2ynl2接线变压器小得多，增强干扰能力。接线变压器小得多，增强干扰能力。6464第64页，此课件共67页哦3变压器台数的选择变压器台数的选择主要是根据用电负荷对供电可靠性的要求，也就是用电负荷决定的。对于有一、二级负荷时，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。如果一、二级负荷容量不大，附近有独立的低压电源时，其一、二级负荷可通过联络线保证