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1、负荷计算负荷计算目的目的n 选择各级变压器的容量选择各级变压器的容量n 架空线和电缆的截面积架空线和电缆的截面积n 继电保护整定继电保护整定n 电器设备选择电器设备选择n 企业用电总量企业用电总量n 选择无功补偿装置选择无功补偿装置 “电力负荷电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。电流的大小。“计算负荷计算负荷”:是指用统计计算求出的，用来选择和校验是指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的
2、负荷值。变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。负荷计算负荷计算三步骤：三步骤：1 1、了解工作制，计算负荷持续率、了解工作制，计算负荷持续率2 2、求出相关系数、求出相关系数3 3、用相关公式求计算负荷、用相关公式求计算负荷用电设备工作制划分用电设备工作制划分长期连续工作制设备长期连续工作制设备短时工作制设备短时工作制设备反复短时工作制设备反复短时工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过能长期连续运行，每次连续工作时间超过8 8小时，小时，运行时负荷比较稳定。在计算其设备容量时，运行时负荷比较稳定。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。直接查取其铭牌上的额定容量。
3、这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。容量。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。恒速持续运行工作制需要调速的持续运行工作制反复短时工作制间歇运行工作制起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有15%15%15%15%、25%25%25%25%、40%40%40%40%、60%60%60
4、%60%四种。四种。四种。四种。电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有50%50%50%50%、65%65%65%65%、75%75%75%75%、100%100%100%100%四种。四种。四种。四种。负荷持续率负荷持续率FCFC（或称暂载率）（或称暂载率）:通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示（21）式中式中 工作时间；工作时间；停歇时间。停歇时间。式中式中 （换算前）设备铬牌额定功率；（换算前）设备铬牌额定功率；换算后设备容量；换算后设备容量；设备铬牌暂载率。设备铬牌暂载
5、率。同一设备在不同同一设备在不同的暂载率下工作的暂载率下工作时，其输出功率时，其输出功率是不同的。在计是不同的。在计算其设备容量时，算其设备容量时，必须先转换到一必须先转换到一个统一的个统一的下。下。对起重电动机应对起重电动机应统一换算到统一换算到=25%=25%，换算公，换算公式为：式为：对电焊机设备，应统一换算到对电焊机设备，应统一换算到=100%=100%，换算公，换算公式为：式为：式中：式中：设备铬牌额定容量；设备铬牌额定容量；设备铬牌功率因数。设备铬牌功率因数。负荷计算负荷计算负荷曲线负荷曲线n反映负荷变化情况反映负荷变化情况n曲线所包围的面积曲线所包围的面积 为用电负荷为用电负荷n
6、为用电决策提供依据为用电决策提供依据图2-1 日有功曲线按负荷对象分按负荷对象分工厂的的负荷曲线工厂的的负荷曲线车间的的负荷曲线车间的的负荷曲线某台设备的负荷曲线某台设备的负荷曲线按负荷的功率性质分按负荷的功率性质分有功负荷曲线有功负荷曲线无功负荷曲线无功负荷曲线按表示的时间分按表示的时间分年的负荷曲线年的负荷曲线月的负荷曲线月的负荷曲线日的负荷曲线日的负荷曲线工作班的负荷曲线工作班的负荷曲线按绘制方式分按绘制方式分依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线梯形的负荷曲线梯形的负荷曲线负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。绘制在直角坐标上，横坐标表示
7、负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小年负荷持续时间曲线如图年负荷持续时间曲线如图2.2a，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按间（全年按8760h计）的关系。计）的关系。年每日最大负荷曲线如图年每日最大负荷曲线如图2.2b，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。图图2.2 2.2 年负荷曲线年负荷曲线 a)a)年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线 b)b)年每日最大负荷曲
8、线年每日最大负荷曲线 1负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 负荷计算的几个物理量负荷计算的几个物理量(一一)q年最大负荷年最大负荷:全年中全年中负荷最大的工作班内负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小消耗电能最大的半小时平均功率时平均功率;q年最大负荷利用小年最大负荷利用小时时Tmax:一个假想时一个假想时间间,在该时间内在该时间内,电力负电力负荷按年最大负荷持续荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能运行所消耗的电能,恰恰好等于该电力负荷全好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。年实际消耗的电能。n 图图图图2.3 2.3 2.3 2.3 年最大负荷和年平均负荷年最大负荷和年平均负荷年最大负荷和年平均负荷年最
9、大负荷和年平均负荷a)a)a)a)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 b)b)b)b)年平均负荷年平均负荷年平均负荷年平均负荷(1)年最大负荷年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时和年最大负荷利用小时Tmax （2-4）式中式中 Wa负荷全年实际耗用电能。负荷全年实际耗用电能。Tmax是一个反映工厂负荷特征的重要参数是一个反映工厂负荷特征的重要参数一班制工厂一班制工厂Tmax=18003000h两班制工厂两班制工厂Tmax=35004800h三班制工厂三班制工厂Tmax=50007000h。(2)(2)平均负
10、荷平均负荷PavPav和年平均负荷和年平均负荷平均负荷就是负荷在一定时间平均负荷就是负荷在一定时间t t内平均消耗的功率，即：内平均消耗的功率，即：式中式中 Wtt时间内耗用的电能。时间内耗用的电能。年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数，年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全年总小时数，如图如图2.3b所示。所示。负荷计算的几个物理量负荷计算的几个物理量(二二)n负荷系数负荷系数Klo Klo=Pav/Pmn尖峰负荷和低谷负荷尖峰负荷和低谷负荷 一昼夜用户出现的最大一昼夜用户出现的最大/小负荷小负荷n计算负荷计算负荷Pca（P30）假想负荷，在该负荷下持续运行时导体的恒定温
11、升与导体假想负荷，在该负荷下持续运行时导体的恒定温升与导体流过实际变动负荷时所产生的平均最高温升相等。流过实际变动负荷时所产生的平均最高温升相等。有点象有效值。有点象有效值。负荷计算就是求计算负荷负荷计算就是求计算负荷Pca,Qca,Sca和和Ica负荷计算的几个物理量负荷计算的几个物理量(三三)n需要系数：需要系数：Kdn利用系数：利用系数：Kxn形状系数：形状系数：Kzn附加系数：附加系数：Kf需要系数需要系数Kd的含义的含义n 假设有一组电动机共n台,其额定功率为PNi,效率为 ,这n台电动机不可能同时运行(考虑同时系数Ksi),运行的又不可能同时满载(考虑负荷系数Klo),另外供电线路
12、上也会有些损耗(考虑效率 ),因此计算负荷为nKd为需用系数,代表设备实际吸收功率所必需考虑的一个系数。n 为加权平均效率n需要系数和用电设备组中设备的负荷率、设备需要系数和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、供电线路的平均效率、设备的同时利用系数、供电线路的效率等因素有关。的效率等因素有关。n附表附表1/2/3可供参考可供参考利用系数利用系数Kxn利用系数利用系数Kx=Pav/PNn形状系数形状系数KZ=Pe/Pavn附加系数附加系数Kf=Pm/Pav负荷计算负荷计算计算方法计算方法q估算方法估算方法单位电耗法单位电耗法单位面积功率法单位面积功率法q计算方法计算方法
13、q需要系数法需要系数法q形状系数法形状系数法q附加系数法附加系数法q基本步骤基本步骤查表得到系数，按照公式计算查表得到系数，按照公式计算需用系数法求计算负荷概述需用系数法求计算负荷概述n用电设备组求计算负荷用电设备组求计算负荷n计算公式计算公式:Pca=kdPN n设备容量的确定设备容量的确定PN n需用系数需用系数Kd 查附录表查附录表1、2、3n多个用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷n用需用系数法分别每个用电设备组的计算负荷用需用系数法分别每个用电设备组的计算负荷n查表查表2-3得多个用电设备组的同时系数得多个用电设备组的同时系数n按公式计算按公式计算需要系数法需要系数法(1)设
14、备容量确定设备容量确定设备容量的确定与设备工作制有关设备容量的确定与设备工作制有关n长期工作制长期工作制 取额定功率取额定功率n短时工作制短时工作制 也取额定功率也取额定功率n周期工作制周期工作制(短时连续工作制短时连续工作制)与负荷持续率有关。与负荷持续率有关。n负荷持续率定义：一个工作周期内工作时间与工作周期的负荷持续率定义：一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值百分比值n同一设备在不同负荷持续率下工作时，其输出功率是不同同一设备在不同负荷持续率下工作时，其输出功率是不同的，因此需要换算。的，因此需要换算。n周期工作的典型设备为电焊机和吊车电动机周期工作的典型设备为电焊机和吊车电动机设
15、备容量计算设备容量计算需要系数法需要系数法(2)需要系数查表需要系数查表n系数查表见附表系数查表见附表1nKd的范围原则任取，一般取较大值的范围原则任取，一般取较大值n正切值用来计算无功功率，余弦值只在单个用电设正切值用来计算无功功率，余弦值只在单个用电设备组中计算视在功率备组中计算视在功率n了解用电设备组的类型了解用电设备组的类型需用系数法需用系数法（3）计算公式）计算公式n一个用电设备组n多个用电设备组对需要系数法的评价对需要系数法的评价n简单：只用一个公式简单：只用一个公式n方便：查表方便：查表n准确：准确：Kd来自于多年的经验积累来自于多年的经验积累n明确：物理意义明确明确：物理意义明
16、确n适用范围广：基本各种情况都适用适用范围广：基本各种情况都适用n特例：存在单台大容量电动机时会有一定误差，可考特例：存在单台大容量电动机时会有一定误差，可考虑用二项系数法。虑用二项系数法。例题例题某机修车间某机修车间380V380V线路上有如下设备：线路上有如下设备：对焊机一台：对焊机一台：S SN N=42kVA,=42kVA,N N=60%,cos=60%,cos=0.62=0.62 10 10吨桥式起重机一台：吨桥式起重机一台：P PN N=39.6kW,=39.6kW,N N=40%=40%金属切削用三相电机：金属切削用三相电机：7.5kW 37.5kW 3台台,4kW 8,4kW
17、8台台;3kW 17;3kW 17台台试求计算负荷。试求计算负荷。思路：思路：先确定负荷应用范围：小批生产，属于冷加工车间先确定负荷应用范围：小批生产，属于冷加工车间 先分组：对焊机一组；起重机一组；金属切削用电机一组。先分组：对焊机一组；起重机一组；金属切削用电机一组。每一组用需用系数法分别计算：容量；查表得每一组用需用系数法分别计算：容量；查表得KdKd和和coscos；计算计算 查表得多个组的同时系数，再计算查表得多个组的同时系数，再计算例题详细求解例题详细求解企业负荷的确定企业负荷的确定n除求出计算负荷外，还应该考虑供电损耗。除求出计算负荷外，还应该考虑供电损耗。n供电损耗包括线路和变
18、压器损耗。线路损耗和变压器供电损耗包括线路和变压器损耗。线路损耗和变压器损耗包括有功和无功损耗。损耗包括有功和无功损耗。(开关不考虑开关不考虑)n企业年电能损耗，最大负荷损耗小时的物理意义。企业年电能损耗，最大负荷损耗小时的物理意义。n供电损耗计算有详细的计算公式，但也可以估算，取供电损耗计算有详细的计算公式，但也可以估算，取计算负荷的计算负荷的5-10%.n计算负荷加上供电损耗便是企业总负负荷。计算负荷加上供电损耗便是企业总负负荷。n计算负荷用于选择高低压线路的截面和变压器容量。计算负荷用于选择高低压线路的截面和变压器容量。企业负荷确定的步骤企业负荷确定的步骤从负荷端开始，逐级上推到电源进线
19、端。用电设备组车间低压变压器出线高压出线企业变压器出线企业进线P30.5=K5 P30.6iP304=P30.5+PwL2P30.3=K3 P304iP302=P303+PT+PwL1P301=K1 P302i功率因数功率因数功率因数：瞬时功率因数和平均功率因数两种。功率因数：瞬时功率因数和平均功率因数两种。n瞬时功率因数（动态功率因数）瞬时功率因数（动态功率因数）式中式中U为线电压为线电压n平均功率因数（加权功率因数）平均功率因数（加权功率因数）式中式中AP某一时间内的有功电能某一时间内的有功电能 AQ某一时间内的无功电能某一时间内的无功电能瞬时功率因数瞬时功率因数平均功率因数平均功率因数最
20、大负荷时功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数自然功率因数总功率因数总功率因数指运行中的工厂供用电系指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值统在某一时刻的功率因数值 P功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；I电流表测出的线电流读数。指某一规定时间段内指某一规定时间段内功率因数的平均值功率因数的平均值 指配电系统运行在年最大负荷时指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数（计算负荷）的功率因数 WP有功电度表读数；Wq无功电度表读数。P30工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。指用电设备或工厂在没有安指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数装人工
21、补偿装置时的功率因数 指用电设备或工厂设置了人工指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数补偿后的功率因数 功率因数的相关问题功率因数的相关问题产生原因：感应电动机和变压器以及大功率电力电子拖动设备产生原因：感应电动机和变压器以及大功率电力电子拖动设备提高功率因数的好处：提高功率因数的好处：1.提高电力系统的供电能力：在发电和输、配电设备的安装容提高电力系统的供电能力：在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高功率因数相应减少了无功，增加有功。量一定时，提高功率因数相应减少了无功，增加有功。2.降低电网中的功率损耗降低电网中的功率损耗3.减少电压损失减少电压损失4.降低电能成本。降低电能成本。
22、国家奖励企业提高功率因数，当企业功率因数太低时罚款。国家奖励企业提高功率因数，当企业功率因数太低时罚款。按照按照全国供用电规则全国供用电规则，企业功率因数一般要求不小于，企业功率因数一般要求不小于0.85-0.95,否则必须采取措施。否则必须采取措施。高压高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到装置的电力用户，功率因数应达到0.90.9以上，以上，其他用户其他用户功率因数应在功率因数应在0.850.85以上以上人工补偿无功功率人工补偿无功功率提高自然功率因数提高自然功率因数提高功率因数提高功率因数并联电容器原理并联电容器原理
23、n原理：电感性负载电流滞后电网电压，而电容原理：电感性负载电流滞后电网电压，而电容器的电流超前电网电压，这样就可以完全或部器的电流超前电网电压，这样就可以完全或部分抵消。减小功率因数角，提高功率因数。分抵消。减小功率因数角，提高功率因数。n方法：并联静电电容器方法：并联静电电容器并联电容器的容量选择并联电容器的容量选择电容器的补偿方式电容器的补偿方式-单独单独n补偿方式有三种：单独补偿、分组补偿和集中补偿。补偿方式有三种：单独补偿、分组补偿和集中补偿。q单独补偿，即对个别功率因数特别不好的大容量电气设备及所单独补偿，即对个别功率因数特别不好的大容量电气设备及所需无功补偿容量较大的负荷，或由较长
24、线路供电的电气设备进需无功补偿容量较大的负荷，或由较长线路供电的电气设备进行单独补偿。行单独补偿。q优点：补偿效果最好。优点：补偿效果最好。q缺点：电容器将随着用电设备一同工作和停止，所以利用率较缺点：电容器将随着用电设备一同工作和停止，所以利用率较低、投资大、管理不方便。低、投资大、管理不方便。电容器（柜）台数的确定电容器（柜）台数的确定n 在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压应与其接入电网的工作电压相适应。由于电容器器的额定电压应与其接入电网的工作电压相适应。由于电容器的实际补偿容量与其端电压的平方成正比，所以电容
25、器的台数的实际补偿容量与其端电压的平方成正比，所以电容器的台数N应按下式计算：应按下式计算：n每相所需电容器台数为每相所需电容器台数为 n=N/3n式中：式中：qNC单台电容器（柜）的额定容量，单台电容器（柜）的额定容量，kvar；n U 电容器的实际工作电压，电容器的实际工作电压，kV；n UNC电容器的额定电压，电容器的额定电压，kV。n 因为电容器一般分成两组，分别接在变电所因为电容器一般分成两组，分别接在变电所6（10）kV的的两段母线上，所以两段母线上，所以n应取与计算值相等或稍大的偶数。应取与计算值相等或稍大的偶数。电容器的补偿方式电容器的补偿方式-分组分组q分组补偿，即将全部电容
26、器分别安装于功率因数较低的各配电分组补偿，即将全部电容器分别安装于功率因数较低的各配电用户的高压侧母线上。用户的高压侧母线上。q优点：电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电优点：电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电源线路和变压器中的无功负荷。源线路和变压器中的无功负荷。q缺点：不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初缺点：不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初期投资较大。期投资较大。电容器的补偿方式电容器的补偿方式-集中集中q集中补偿，即将电容器集中装设在企业总变电所的母线上，以集中补偿，即将电容器集中装设在企业总变电所的母线上，以专用的开关控制。专用的
27、开关控制。q优点：电容器的利用率较高，管理方便，能够减少电源线路和优点：电容器的利用率较高，管理方便，能够减少电源线路和变电所主变压器的无功负荷。变电所主变压器的无功负荷。q缺点：不能减少低压网络和高压配出线的无功负荷，需另外建缺点：不能减少低压网络和高压配出线的无功负荷，需另外建设专门房间。工矿企业目前多采用集中补偿方式。设专门房间。工矿企业目前多采用集中补偿方式。电容器的接线方式电容器的接线方式n接线方式分为三角形接线和星形接线接线方式分为三角形接线和星形接线q三角形接线：当电容器额定电压按电网的线电压选择三角形接线：当电容器额定电压按电网的线电压选择时，应采用三角形接线。时，应采用三角形
28、接线。q星形接线：当电容器额定电压低于电网的线电压时，星形接线：当电容器额定电压低于电网的线电压时，应采用星形接线。应采用星形接线。三角形和星形接线的比较（一）三角形和星形接线的比较（一）n三角形接线比星形接线能节约电容三角形接线比星形接线能节约电容23。分析如下：。分析如下：n当采用星形接线时：当采用星形接线时：n当采用三角形接线时：当采用三角形接线时：三角形和星形接线的比较（二）三角形和星形接线的比较（二）n若某一电容器内部击穿，当电容器采用三角形接线时，若某一电容器内部击穿，当电容器采用三角形接线时，就形成了相间短路故障，有可能引起电容器膨胀、爆就形成了相间短路故障，有可能引起电容器膨胀
29、、爆炸、使事故扩大；当采用星形接线当某一电容器击穿炸、使事故扩大；当采用星形接线当某一电容器击穿时，不形成相间短路故障。时，不形成相间短路故障。n实际中电容器组多接成三角形，并尽可能接在较高的实际中电容器组多接成三角形，并尽可能接在较高的电压侧。电压侧。静电电容器运行中的注意事项静电电容器运行中的注意事项q温度：静电电容器的周围空气极限温度是温度：静电电容器的周围空气极限温度是-40 C+40 C，因此电容器室应有良好的通风，当周围空气温度达到因此电容器室应有良好的通风，当周围空气温度达到35 C时，时，便应将电容器从电网中切除。便应将电容器从电网中切除。q电压：电容器对电压比较敏感，当电压升
30、高而且超过电容器的电压：电容器对电压比较敏感，当电压升高而且超过电容器的额定电压时，很容易使电介质击穿，因此，在运行中应严格监额定电压时，很容易使电介质击穿，因此，在运行中应严格监视加在电容器上的电压。当线路电压降低时，电容器的输出功视加在电容器上的电压。当线路电压降低时，电容器的输出功率随之下降，从而使电网所需无功功率加大，进一步使电压质率随之下降，从而使电网所需无功功率加大，进一步使电压质量变坏。量变坏。q残压：电容器从电网上切断时，由于残余电荷的影响，接线端残压：电容器从电网上切断时，由于残余电荷的影响，接线端上有电压且其值和没有断开时一样，因此对电容器要求装设专上有电压且其值和没有断开
31、时一样，因此对电容器要求装设专用的放电设备。用的放电设备。保证保证1分钟内电容器组的残压在分钟内电容器组的残压在65V以下。以下。1kV以上的电容器组用电压互感器做为放电设备，以上的电容器组用电压互感器做为放电设备，1kV以下的电容以下的电容器组可用电阻或者白炽灯做为放电设备。器组可用电阻或者白炽灯做为放电设备。n 无功自动补偿无功自动补偿n现代化工业企业中，有一些大型的变速设备采用可控现代化工业企业中，有一些大型的变速设备采用可控硅整流供电。这些设备的负载经常急剧变化，会对电硅整流供电。这些设备的负载经常急剧变化，会对电网产生重复性的无功冲击。对这种急剧变化而幅值很网产生重复性的无功冲击。对这种急剧变化而幅值很大的冲击性无功功率，采用静态的并联电容器来进行大的冲击性无功功率，采用静态的并联电容器来进行补偿，在技术上已不符合要求。此时可采用可控硅开补偿，在技术上已不符合要求。此时可采用可控硅开关快速分段投切电容器、饱和电抗器式静止型动态无关快速分段投切电容器、饱和电抗器式静止型动态无功补偿装置、高压电抗器式静止型动态无功补偿装置功补偿装置、高压电抗器式静止型动态无功补偿装置等。等。