供配电系统计算负荷及无功补偿容量的确定.docx

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1、第一节概述一、计算负荷概念电力系统中的各种用电设备由供配电系统汲取的功率（电流）视为电力负荷。实际负荷通常是随机变动的。我们选取一个假想的持续性的负荷，在一定时间间隔和特定效应上与实际负荷相等。这一计算过程就是负荷计算。这一假想的持续性的负荷就称为计算负荷。计算负荷是用于按发热条件选择供配电系统中各元件的依据。负荷计算也只能力求接近实际。二、用电设备工作制及设备功率的计算电器载流导体的发热与用电设备的工作制关系较大，因为在不同的工作制下、载流导体发热的条件不同。（一）用电设备的工作制1 .连续工作制连续工作制设备在无规定期限的长时间内恒载的工作制，在恒定负载连续运行达到热稳定状态。2 .短时工

2、作制短时工作制设备在恒定负载下按制定的时间运行，在未达到热稳定前即停机和断能，其时间足以使电机或冷却器冷却到与最终冷却介质温度之差在2K以内。、七也月初识游堂3 .周期工作制周期工作制设备按一系列相同的工作周期运行，每一周期由一段恒定负载运行时间和一段停机并断能时间所组成，但在每一周期内运行时间较短，不足以使电机达到热稳定，且每一周期的起动电流对温升无明显影响。用负荷持续率C表征其工作特性：、七电用知职游堂（二）设备功率的计算1 .连续工作制的设备功率设备功率一般就取所有设备（不含备用设备）的铭牌额定功率尸r之和。照明器的设备功率为光源的额定功率加上附属设备（如镇流器）的功耗。2 .周期工作制

3、和短时工作制的设备功率其电流通过导体时的发热，与恒定电流的发热不同。我们应把这些设备的额定功率换算为等效的连续工作制的设备功率（有功功率），才能与其他负荷相加。按发热量相等的原则，可以导出设备功率与负荷持续率的平方根值成反比，艮U：I-Pe=当设备功率统一换算到=100%时,则当采用需要系数法计算负荷时，起重机的设备功率应换算到=25%下，即杼=2岫这是历史习惯形成的唯一特例。当采用利用系数法计算负荷时，起重机的设备功率则换算到2=oo%To三、负荷曲线负荷曲线一表征电力负荷随时间变动情况的图形。绘制负荷曲线采用的时间间隔，为30min0求确定计算负荷的有关系数，一般是依据用电设备组最大负荷工

4、作班的负荷曲线。一班制工厂日心电兔知识屏堂有功负荷曲线年最大负荷Pm全年中有代表性的最大负荷班的半小时最大负荷。从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷，年平均负荷尸ava=Pm电力负荷在全年时间内平均耗用的功率,负荷曲线填充系数，亦称负荷率或负荷系数,即r/h四、确定计算负荷的系数1.需要系数Kd需要系数定义为：Kd=乙RF设备容ii11Kd值的相关因素：用电设备组中设备的负荷率；设备的平均效率；设备的同时利用系数；电源线路的效率。Kd值只能靠测量统计确定。2.利用系数KU利用系数定义为：KU=维KU可查附录表5upc1电男知识墀堂3

5、.年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数ZmaX是假设电力负荷按年最大负荷尸m持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的电能相同。第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、单位指标法1 .单位产品耗电量法单位产品耗电量法用于工业企业工程。有功计算负荷计算公式为CN2 .单位面积功率法和综合单位指标法单位面积功率法和综合单位指标法主要用于民用建筑工程。有功计算负荷计算公式为尸=空或尸=星上ClOoOLC1000PC=Pm=K 把 Oc = Pctan SC = - COS夕7 一 SC 小酝二、需要系数法(一)一组用电设备的计算负荷按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的

6、基本公式为有功计算负荷(kW)无功计算负荷(kvar)视在计算负荷(kVA)计算电流（八）若设备台数较少时，则需要系数值宜适当取大。当只有4台设备时，Kd取0.9进行计算。当只有3台及以下用电设备时，需要系数Kd可取为IQ当只有1台电动机时，则此电动机的计算电流就取其额定电流。七电方知职墀空例21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22kW2台，7.5kW6台，4kW12台，L5kW6台。试用需要系数法确定其计算负荷Pq已、SC和解此机床组电动机的总功率为Pe=Z&=22kW2+7.5kW6+4kW12+1.5kW6=146kW查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机

7、”项得Kd=0.16、cos=0.5tan=1.73o因此可得PC=KFe=O16X146kW=23.36kWQq=Pctan7=23.36kW1.73=40.4IkvarSCcos 2336kW0.5=46.72kVASC = 46.72 kVA 3C7n -30.38kV= 70.98A、七电足知识游室0.38kV（二）多组三相用电设备的计算负荷在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数KgoPC=KZAPCiSL庐注意：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KS来计算。J例22某生产厂房内有冷加工机床电动机

8、50台共305kW,另有生产用通风机15台共45kW,点焊机3台共19kWQ=20%o试确定线路上总的计算负荷。解：先求各组用电设备的计算负荷1 .机床电动机组查附录表1得5=0.170.20（取Kd=O20）,cos=0.5tan9=1.73,因此PaI=AdlPe=0.20X305kW=61.0kW2 ci=Pctanx=61kW1.73=105.5kar2.通风机组查附录表1得Kd=O750.85（取Kd=O.8）,cos=0.8,tan=0.75,因此Pc2=8X45kW=36.0kWc2=36kWX0.75=27.0kar、心电为知识屏堂3.点焊机组设备台数只有3台，取Kd=Lo,c

9、os=0.60,tan=1.33,先求出在统一负荷持续率=100%下的设备功率尸e=19而亚=8.5kW因此Pc3=1.08.5kW=8.5kW0c3=85kWX1.33=11.3kvar因此，总计算负荷（取/p=0.95;KEq=O.97）为2-1例的电力负荷计算衰年号川电段篙匕监台数女番功率kWAjCOSIanp6/IcW(icar、kVA4/AI机床电机500.160.51.7361.01055121918522通I机IS45OHOX0.75%。27045061U3电忤机319(20%)8.S(00)1.00.601.338.511.314.1215总il一一IOSS1438,-O.95

10、O.S5100.2159.5.升删瞠三、利用系数法利用系数法以概率论和数理统计为基础，把最大负荷Pm(即计算负荷)分成平均负荷和附加差值两部分；后者取决于负荷与其平均值的均方根差，用最大系数中大于1的部分来体现。最大系数Km定义为：Km=之在通用的利用系数法中，最大系数Km是平均利用系数和用电设备有效台数的函数。前者反映了设备的接通率；后者反映了设备台数和各台设备间的功率差异。(1)求各用电设备组在最大负荷班内的平均负荷：有功功率匕U=KniPt无功功率QVi=vitani心电男知识游堂（2）求平均利用系数:KgV（3）求用电设备的有效台数eq从导体发热的角度出发，不同容量的用电设备需归算为同

11、一容量的用电设备，于是可得到其等效台数,为：根据Ku和查附录表6,可得到最大系数Km值。（4）求计算负荷及计算电流：A=KmjQ=KmZ2、.、七电笈知识屏空SC=舵+Q：4二总例2-3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22kW2台，7.5kW6台，4kW12台，1.5kW6台。试用利用系数法来确定机床组的计算负荷。解1.用电设备组在最大负荷班的平均负荷机床电动机查附录表5得KU=O.12,tan=L73,因此Pa=KxiPc=0.12146kW=l7.52kWav=Pavtan=17.52kW1.73=30.34kvar2.平均利用系数因只有1组用电设备，故KUaV

12、=KU=O.123.用电设备的有效台数= 14.1 （取 14）、七名为知见境堂（匕丫Z2222+7.526+42121.5264.计算负荷及计算电流利用KUa=0.12及eq=14查附录表6,通过插值求得KmOOP-01Kn(1.85-2.1)2.1=2m0.15-0.1R=KmZES=217.52kW=35.04kWQc=KmZ2vi=2义30.34kar=60.68kvarSC=35.042+60.682kVA=70.07kVAr 二 SC一同Z70.07kVA3 0.38k V=106.46A按利用系数法计算结果比按需要系数法计算结果(70.98A)大,设备台数愈少差别愈大。-第三节单

13、相用电设备组计算负荷的确定一、计算原则A如果三相线路中单相设备的总功率不超过三相设备总功率的15%时，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。;如果单相设备功率超过三相设备功率15%时，则应将单相设备功率换算为等效三相设备功率，再与三相设备功率相加。二、单相设备组等效三相负荷的计算1 .接于相电压的单相设备功率换算2 .接于线电压的单相设备功率换算Pe=3.ph、七电方知识溺室3.单相设备接于不同线电压时的计算A7=(3-3)P20e=G(j2(i2(i2(i2二、供配电系统的电能损耗 线路上全年电能损耗为第七节供配电系统的电能节约一、年电能需要量的计算年有功电能消

14、耗量(kWh)WP=aPQaa取0.700.75年无功电能消耗量(kvarh)Wq=QJ取076082 J匕=3产CRE变压器全年电能损耗为 +匕2Po876OPkc2r年最大负荷损耗小时r与年最大负荷利用小时TmaX有一定关系，如图所不。三、电能节约的技术措施(一)电能节约的一般措施1 .变压器的节能措施;合理选择变压器容量和台数，使变压器运行在高效负荷率附近。A选用符合国家标准能效指标的高效节能型变压器，有条件时选择卷制铁心变压器或非晶合金变压器。方加强运行管理，根据负荷的变化，及时调整变压器投运台数,实现变压器经济运行。2 .配电线路节能措施A合理设计供配电系统和选择配电电压，减少配电级

15、数。A变电所尽量接近负荷中心，以缩短低压供电半径。A按经济电流密度合理选择导线电缆截面。A提高功率因数，减少线路和变压器的电能损耗。g宅男知识谢堂3 .配电电器节能措施A选用国家推荐的节能的新产品A接触器吸引线圈采用直流接线等。4 .电动机节能措施A采用高效率电动机。A根据负荷特性合理选择电动机功率，避免“大马拉小车”。A轻载电动机采取降压运行，提高运行效率及自然功率因数。A需要根据机械负载变化调节电动机的转速。5 .照明节能措施A采用图效光源和图效灯具。A选用合理的照明方案，严格控制功率密度值。A合理设计照明灯的控制方式，减少不必要的点灯时间。A合理设计配电线路，保证电源在光效较高的工作电压

16、范围。气体放电灯采用低能耗高功率因数的电子镇流器，或选择节能型电感镇流器及单灯或线路无功补偿的方案。心电先知烈熄（二）电力变压器的经济运行电力变压器经济运行在确保安全可靠运行及满足供电量需求的基础上，通过对变压器进行合理配置，对变压器运行方式进行优化选择，对变压器负荷实施经济调整，从而最大限度地降低变压器的电能损耗。1 .单台双绕组变压器的经济运行根据GB/T134622008电力变压器经济运行，变压器经济运行的条件是：在一定时间内（一周、一月、一季度等）,变压器的综合功率损耗率最小，即变压器综合功率损耗与其输入的有功功率外之比的百分数最小。P5+KqA0M+(A。+(M+Q0k)X负荷波动损

17、耗系数KT=T三竺g（A叱）、心现笈知识屏堂P%=100%6dP%八二O邛可得到变压器综合功率经济负荷系数：2 .并列运行的两台双绕组变压器的经济运行关于两台变压器的经济运行，不但要研究变压器本身的技术参数，还要研究负荷的变化规律，应按综合功率损耗最小的条件投运变压器。本章小结本章重点：三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择、供电系统的总计算负荷确定方法。本章难点：利用系数法确定三相用电设备组的计算负荷。教学基本要求：A了解单相用电设备组计算负荷的确定方法，电能节约的技术措施；A理解用电设备工作制、确定计算负荷的系数，变压器的经济运行；A掌握三相用电设备组计算负荷的确定方法、尖峰电流的计算方法、无功功率补偿容量的确定与无功功率补偿装置的选择方法、供配电系统总计算负荷的确定方法。