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1、第2章供配电系统的负荷计算第1页，本讲稿共52页二、计算负荷的目的二、计算负荷的目的根据计算负荷根据计算负荷选择校验供配电系统的电气设备（断路器等）选择校验供配电系统的电气设备（断路器等）选择导线型号选择导线型号确定变压器的容量，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施制定改善功率因数的措施选择及整定保护设备等。选择及整定保护设备等。第2页，本讲稿共52页额定功率（额定功率（PN)电动机在铭牌上所规定的电动机在铭牌上所规定的额定电压、电流、温度额定电压、电流、温度下，按规定的运行方式工作时下，按规定的运行方式工作时最大最大输出输出功率功率（有用）。（有用）。此功率输出，拖动生产机械连续运转而不
2、会因温度过高此功率输出，拖动生产机械连续运转而不会因温度过高烧坏。烧坏。安装容量（功率）安装容量（功率）工厂里所有用电设备的额定功率之和。工厂里所有用电设备的额定功率之和。三、用电设备容量确定三、用电设备容量确定第3页，本讲稿共52页四、用电设备的工作制四、用电设备的工作制1、长期（连续）工作制、长期（连续）工作制:每次连续工作时间超过每次连续工作时间超过8小时，而且运行时负小时，而且运行时负荷比较稳定荷比较稳定。2、短时工作制、短时工作制工作时间较短，而间歇时间相对较长。工作时间较短，而间歇时间相对较长。3、断续周期工作制断续周期工作制（反复短时工作制）（反复短时工作制）工作具有周期性工作具
3、有周期性持续率持续率=（工作时间（工作时间/工作周期）工作周期）100 第4页，本讲稿共52页 1)1)起重机：起重机：起重机要求统一换算到标准持续率起重机要求统一换算到标准持续率(=25)=25)下计算下计算 N N为铭牌上的电动机的持续率为铭牌上的电动机的持续率2)电焊机；电焊机；(标准持续率标准持续率=100=1)第5页，本讲稿共52页负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，可以，可以直观地反映用户用电的特点和规律。直观地反映用户用电的特点和规律。五、负荷曲线五、负荷曲线第6页，本讲稿共52页 1、最大负荷、最大负荷Pmax年负荷曲线
4、中出现的年负荷曲线中出现的最大值。最大值。2、年最大负荷利用小时数、年最大负荷利用小时数Tmax所谓年最大负荷利用小时数就是线路全年的供电量所谓年最大负荷利用小时数就是线路全年的供电量Wa，都按最大负荷，都按最大负荷Pmax输送所需要的时间。输送所需要的时间。3、负荷系数、负荷系数KL KL=P/PN 表示设备被充分利用。表示设备被充分利用。（2-12）第7页，本讲稿共52页六、计算负荷六、计算负荷计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好与通过实际变动负荷时导体的最高温升正好与通过实际变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为其产生的
5、最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。计算负荷。一般导体在一般导体在30分钟后，温升达到稳定。分钟后，温升达到稳定。第8页，本讲稿共52页一般导体在一般导体在30分钟后，温升达到稳定。分钟后，温升达到稳定。以线路或设备在以线路或设备在30min内出现的最大平均负荷内出现的最大平均负荷为计算负荷。用为计算负荷。用P30、Q30、S30、I30、表示。表示。某供电系统如下图所示；某供电系统如下图所示；PTP1P NP机R L第9页，本讲稿共52页1、需用系数：、需用系数：Kde1）单一用电设备有功功率的计算）单一用电设备有功功率的计算因为选电机时因为选电机时PNMPj则要打折扣则要打折扣负荷系数
6、；负荷系数；kL=Pj/PNM而电机输入而电机输入P1P2，内部有铜铁损耗，内部有铜铁损耗效率（电机）；效率（电机）；e=P2/P1=Pj/P1第10页，本讲稿共52页传输效率传输效率;线路有功功率损耗线路有功功率损耗WLWL=P1/PT故为保证电机正常拖动负载运行，则需从变压故为保证电机正常拖动负载运行，则需从变压器输出的有功功率：器输出的有功功率：PT=P1/WLWL=（kLPNM）/（WLWL）2)2)用电设备用电设备组（单组）组（单组）的有功功率计算的有功功率计算多台设备不一定同时工作，有先有后，也不一定同时达多台设备不一定同时工作，有先有后，也不一定同时达到最大负荷运行，就需要在打一
7、个折扣。到最大负荷运行，就需要在打一个折扣。同时系数；同时系数；k=PNsi/PNM第11页，本讲稿共52页 此时；效率为此时；效率为加权加权平均效率，即按各设备的权重确平均效率，即按各设备的权重确定的平均数。（多台）定的平均数。（多台）WLWL=（P1 11 1+P22 2+-+-+Pn nn n)/()/(P1 1+P2+-+-+Pn n)故故：PT=(kL k PN)/(e WL)3)3)需用系数；需用系数；令令 kd=(kL k)/(e WLWL）查附表查附表 1 (1 (0k kd d 1)PT=kdPNM第12页，本讲稿共52页工厂各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数工厂各组用
8、电设备的需用系数和加权平均功率因数需用系数功率因数用用 电电 设设 备备 名名 称称小批量生产的金属冷加工机床电动机小批量生产的金属冷加工机床电动机大批量生产的金属冷加工机床电动机大批量生产的金属冷加工机床电动机小批量生产的金属热加工机床电动机小批量生产的金属热加工机床电动机大批量生产的金属热加工机床电动机大批量生产的金属热加工机床电动机通风机、水泵、空压机及电动发电机组的电动机通风机、水泵、空压机及电动发电机组的电动机非联锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械非联锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械联锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械联锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械锅炉房和机加工、机修、装配等
9、类车间的吊车（锅炉房和机加工、机修、装配等类车间的吊车（=25%=25%）铸造车间吊车（铸造车间吊车（=25%=25%）自动连续装料的电阻炉设备自动连续装料的电阻炉设备实验室用的小型电热设备（电阻炉、干燥箱等）实验室用的小型电热设备（电阻炉、干燥箱等）工频感应电炉（未带无功补偿装置）工频感应电炉（未带无功补偿装置）高频感应电炉（未带无功补偿装置）高频感应电炉（未带无功补偿装置）电弧熔炉电弧熔炉点焊机、缝焊机点焊机、缝焊机对焊机、铆钉加热机对焊机、铆钉加热机自动弧焊变压器自动弧焊变压器单头手动弧焊变压器单头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器多头手动弧焊变压器单头弧焊电动发电机组单头弧焊电动发电机组
10、多头弧焊电动发电机组多头弧焊电动发电机组生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明变电所、仓库照明变电所、仓库照明宿舍（生活区）照明宿舍（生活区）照明室外照明、事故照明室外照明、事故照明0.160.20.180.250.250.30.30.350.70.80.50.60.650.70.10.150.150.250.750.80.70.80.80.90.350.350.50.350.40.350.70.810.50.70.6.810.50.50.60.650.80.750.750.50.50.9510.350.60.870.60.70.40.350.350.60.7
11、51111第13页，本讲稿共52页2 2、变压器容量的计算、变压器容量的计算；3 3、多组负荷的变压器容量计算、多组负荷的变压器容量计算；第14页，本讲稿共52页为为什么要用加什么要用加权权平均平均值值求求？例：有两例：有两负负荷荷 K Kdede=1 K=1 Ksisi=1=13 3、多组负荷的变压器容量计算、多组负荷的变压器容量计算；（2-22）第15页，本讲稿共52页解：解：1 1、按、按实际输实际输出出计计算：算：（KVA）（KVA）二、按算二、按算术术平均平均值计值计算：算：coscos多多 4.5KVA4.5KVA（KVA）（KVA）第16页，本讲稿共52页 3 3、按加权平均值计
12、算：、按加权平均值计算：coscos多多 0.4KVA0.4KVA第17页，本讲稿共52页 例例2-1 2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为压为380V380V的电动机的电动机3030台，其总的设备容量为台，其总的设备容量为120kW120kW。试求其计算负荷。试求其计算负荷。（单组负荷）（单组负荷）解；解；查附录表查附录表1 1中的中的“小批生产的金属冷加工机床小批生产的金属冷加工机床电动机电动机”项，可得项，可得K Kd d=0.16=0.160.2(0.2(取取 0.20.2计算计算)COSCOS0.50.5，tgtg 1.731.73。第
13、18页，本讲稿共52页第19页，本讲稿共52页 例例2-2 2-2 一机修车间的一机修车间的380V380V线路上，接有金属线路上，接有金属切削机床电动机切削机床电动机2020台共台共50kW50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7 75kW25kW2台，台，4kW24kW2台，台，2 22kW82kW8台；另接通风机台；另接通风机2 2台共台共2 24kW4kW；电阻炉；电阻炉1 1台台2kW2kW。试求计算负荷。试求计算负荷(设同时系数为设同时系数为0 09)9)。有三组负荷，多组负荷。有三组负荷，多组负荷。第20页，本讲稿共52页 解：解：1 1、查附录表、查附录表1 1
14、冷加工电动机冷加工电动机通风机通风机 电阻炉电阻炉2、负荷计算、负荷计算1 1）冷加工电动机冷加工电动机第21页，本讲稿共52页 2）通风机）通风机3）电阻炉）电阻炉第22页，本讲稿共52页3 3）电阻炉）电阻炉查附录表查附录表1 1，取，取 kWkW 12)4.192.110(9.0=+=第23页，本讲稿共52页简捷计算简捷计算4）总计算功率）总计算功率查附表查附表3，选择选择S930/10(10/0.4)第24页，本讲稿共52页一、线路功率损耗的计算一、线路功率损耗的计算 由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产生有功功率损耗和无功功率损耗。
15、其值分别按下式计算生有功功率损耗和无功功率损耗。其值分别按下式计算 有功功率损耗有功功率损耗 无功功率损耗无功功率损耗 线间的几何均距线间的几何均距 2.22.2供配电系统的功率损耗供配电系统的功率损耗第25页，本讲稿共52页二、变压器功率损耗的计算变压器功率损耗的计算 变压器功率损耗包括有功和无功两大部分。（1）变压器的有功功率损耗变压器的有功功率损耗由两部分组成：1）铁心中的有功功率损耗，即铁损 2）有负荷时一、二次绕组中的有功功率损耗，即铜损变压器的有功功率损耗的计算为式中，为变压器的空载损耗；为变压器的短路损耗；为变压器的计算负荷；为变压器的额定容量。第26页，本讲稿共52页 变压器的
16、无功功率损耗变压器的无功功率损耗 由两部分组成：由两部分组成：1 1）用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无）用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率。功功率。2 2）消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率）消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率 变压器的无功功率损耗的计算为：变压器的无功功率损耗的计算为：第27页，本讲稿共52页 3 3、简化公式、简化公式 在负荷计算中，在负荷计算中，SLSL7 7、S S7 7、S S9 9型的低损耗电型的低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算算有功损耗有功损耗无功耗损无功耗损 第28页，本讲稿共
17、52页一、工厂的功率因数一、工厂的功率因数（1 1）瞬时功率因数）瞬时功率因数 由功率因数表直接测量由功率因数表直接测量 也可由公式计算也可由公式计算（2 2）平均功率因数平均功率因数 2-32-3无功功率补偿无功功率补偿 第29页，本讲稿共52页（3）最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数最大负荷时功率因数指在年最大负荷最大负荷时功率因数指在年最大负荷(即计算负荷即计算负荷)时的功率时的功率因数，按下式计算：因数，按下式计算：供电营业规则供电营业规则规定：规定：100千伏安及以上高压供电的千伏安及以上高压供电的用户功率因数为用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力以上。其他电
18、力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为排灌站、趸购转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用以上。农业用电，功率因数为电，功率因数为0.80及以上。及以上。”这里所指的功率因数，即这里所指的功率因数，即为最大负荷时功率因数。为最大负荷时功率因数。第30页，本讲稿共52页二、无功功率补偿二、无功功率补偿 第31页，本讲稿共52页 （一）提高功率因数的意义：一）提高功率因数的意义：1 1、提高电力系统的供电能力；、提高电力系统的供电能力；2 2、减小供电网络中电压损失；、减小供电网络中电压损失；3 3、提高供电质量；、提高供电质量；4 4、降低供电系统的功率损耗、降低供电系统的功率
19、损耗;5 5、降低企业产品成本。、降低企业产品成本。（二）提高功率因数的方法（二）提高功率因数的方法 1 1、提高负荷的自然功率因数：、提高负荷的自然功率因数：第32页，本讲稿共52页 1 1）正确选择合理使用电动机。（电动机一定、）正确选择合理使用电动机。（电动机一定、Q Q一定，侧一定，侧P P随负荷变）即大马拉小车。随负荷变）即大马拉小车。提高电力系统的供电能力提高电力系统的供电能力发电能力发电能力S=C,Q P 大马拉小车大马拉小车。Q=C P COS 发电机；SQPS1=SQ1QP1P1电动机；QPQ1=QP1P1第33页，本讲稿共52页 2 2）合理选择变压器（同上）合理选择变压器
20、（同上）3 3）对于容量大且不要求调速的电动机，选用）对于容量大且不要求调速的电动机，选用同步电动机。同步电动机。2 2、人工补偿提高功率因数。、人工补偿提高功率因数。并联电容器并联电容器-人为产人为产生容性电流抵消感生容性电流抵消感性电流性电流第34页，本讲稿共52页（三）电容器的选择：（三）电容器的选择：1 1、补偿电容器无功容量的计算。、补偿电容器无功容量的计算。需补电容器提供的总无功功率需补电容器提供的总无功功率补偿前的电网无功功率补偿前的电网无功功率补偿后的电网无功功率补偿后的电网无功功率-tan=(tan-tan)00 第35页，本讲稿共52页 第36页，本讲稿共52页QC=P(t
21、an -tan )0例例;=0.6;=0.6;=53=531313 tan tan=1.333=1.333=0.9=0.9 ;=25=254848 =0.47=0.47 1.33-0.47=0.86 0第37页，本讲稿共52页二、二、电电容器台数的确定。容器台数的确定。每相应并联的电容器台数。每相应并联的电容器台数。n=N/3 取整数。采用单母线分段，取整数。采用单母线分段，取偶数取偶数分别分别接到接到母线两段上。母线两段上。第38页，本讲稿共52页 BWBW0.4-12-1W0.4-12-1W 室外型室外型 单相单相 额定容量额定容量 KvarKvar 额定电压额定电压 KVKV 十二烷基苯
22、十二烷基苯 并联电容器并联电容器 第39页，本讲稿共52页3 3、电电容器的容器的补偿补偿方式方式1 1）单单独就地独就地补偿补偿；（；（单单台台电电机）机）2 2）分散）分散补偿补偿：每台：每台电电机各机各补偿补偿各的各的3 3）集中）集中补偿补偿：变电变电所二次母所二次母线线上（常用）上（常用）4 4、电电容器的接容器的接线线方法方法 1 1）三角形接三角形接线线；U UCC=U U（线线），第40页，本讲稿共52页 优点；由于优点；由于Q QC C=C =C ，则外加电压则外加电压高，无功容量大。一相断线仍可补偿。高，无功容量大。一相断线仍可补偿。缺点；容易发生两相短路，短路电流数缺点；
23、容易发生两相短路，短路电流数值极大，电容器可能发生爆炸。值极大，电容器可能发生爆炸。2 2）星形接线；）星形接线；U UC C=(1/)U=(1/)U 优点；外加电压低，电容器不容易发生爆炸。优点；外加电压低，电容器不容易发生爆炸。第41页，本讲稿共52页 缺点；无功容量小点，一相断线不可补缺点；无功容量小点，一相断线不可补偿。偿。由于由于 Q Q 所以所以 Q Q CC=3Q=3Q C C 需要指出，集中固定补偿在变电所需要指出，集中固定补偿在变电所的高压和低压侧均可进行。在低压侧补偿时，的高压和低压侧均可进行。在低压侧补偿时，应考虑降压变压器的功率损耗。应考虑降压变压器的功率损耗。第42页
24、，本讲稿共52页 例例2-4 2-4 某厂拟建一降压变电所，装设一某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为为 650kW650kW，无功计算负荷为，无功计算负荷为800kvar800kvar。在低。在低压侧装设并联电容器进行补偿，以保证在工压侧装设并联电容器进行补偿，以保证在工厂变电所高压侧的功率因数不低于厂变电所高压侧的功率因数不低于0.90.9，应，应补偿多少无功功率？补偿多少无功功率？第43页，本讲稿共52页变电所低压侧的视在计算负荷为变电所低压侧的视在计算负荷为主变压器的容量主变压器的容量应选择为应选择为1250kV
25、A附表附表3变电所低压侧的功率因数为变电所低压侧的功率因数为kVA=1031kVA第44页，本讲稿共52页要求高压侧要求高压侧的功率因数不应低于的功率因数不应低于0.9，取补偿后，取补偿后低压侧低压侧功率因数功率因数为为0.92,则低压侧需要装设的并联则低压侧需要装设的并联电容器容量为电容器容量为kvar（kvar）（kvar）？取选择选择BW0.4-13-3 电容器电容器第45页，本讲稿共52页取整数取整数14 接到母线上。接到母线上。(Kvar)第46页，本讲稿共52页 （3 3）补偿后重新选择变压器容量）补偿后重新选择变压器容量补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：补偿后变电所低压侧的视在
26、计算负荷为：因此因此 选择选择S9S9800/10 (10/0.4)800/10 (10/0.4)（4）补偿后的工厂功率因数补偿后的工厂功率因数补偿后变压器的功率损耗为补偿后变压器的功率损耗为第47页，本讲稿共52页变电所高压侧的计算负荷变电所高压侧的计算负荷补偿后工厂的功率因数为补偿后工厂的功率因数为第48页，本讲稿共52页（5）无功补偿前后的比较）无功补偿前后的比较功率因数：功率因数：低压侧从低压侧从0.63变化到变化到0.93变压器容量：变压器容量：1250kVA-800kVA=450kVA从补偿前的从补偿前的1250kVA降为降为800kVA,减少减少450kVA，不仅减少了投资，而且
27、减少电费的支出，不仅减少了投资，而且减少电费的支出第49页，本讲稿共52页 2-4 2-4尖峰电流的计算尖峰电流的计算 一、尖峰电流：是指持续时间一、尖峰电流：是指持续时间12s的短时的短时最大负荷电流。最大负荷电流。二、作用：主要用来选择熔断器和低压断路器，二、作用：主要用来选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。第50页，本讲稿共52页三、单台用电设备尖峰电流的计算：三、单台用电设备尖峰电流的计算：式中；式中；-为用电设备的起动电流倍数，笼型为用电设备的起动电流倍数，笼型电动机为电动机为57，绕线型电动机为，绕线型电动机为23，直流电，直流电动机为动机为1.7。-为用电设备的起动电流。为用电设备的起动电流。第51页，本讲稿共52页四、多台用电设备尖峰电流的计算：四、多台用电设备尖峰电流的计算：式中；式中；-为用电设备中起动电流与额定电流为用电设备中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；之差为最大的那台设备的起动电流；-为其它用电设备的额定电流；为其它用电设备的额定电流；-为其它用电设备的同时系数。为其它用电设备的同时系数。例例2-5第52页，本讲稿共52页