供配电系统的负荷计算与无功功率补偿课件.ppt

教学目标：教学目标：Ø掌握供配电系统的负荷计算；掌握供配电系统的负荷计算；Ø掌握供电系统无功功率的补偿；掌握供电系统无功功率的补偿；Ø理解功率损耗与电能需要量的计算理解功率损耗与电能需要量的计算 第二章　建筑供配电的负荷计算第二章　建筑供配电的负荷计算 与无功功率补偿与无功功率补偿1 1、计算负荷、计算负荷: : 将原始资料将原始资料, ,结合考虑因素结合考虑因素, ,变成供配电系变成供配电系统设计所需要的统设计所需要的假想负荷假想负荷2 2、原始资料、原始资料: : 用电负荷的产品用电负荷的产品铭牌数据铭牌数据第一节　供配电系统负荷计算第一节　供配电系统负荷计算一、计算负荷的意义及计算目的一、计算负荷的意义及计算目的3 3、考虑因素、考虑因素: : 非同时运行非同时运行4 4、意义和目的、意义和目的: :求计算负荷求计算负荷, ,也称也称需用负荷需用负荷 (1) (1)作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网 络络变压器容量变压器容量、、导体导体和和电气设备电气设备的依据。

的依据 (2) (2)在工程上为方便计算，亦可作为在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量能量消耗量及及无无 功功率补偿功功率补偿的计算依据的计算依据(1) (1) 连续工作制连续工作制(2) (2) 短时工作制短时工作制(3) (3) 断续周期工作制断续周期工作制：采用负荷持续率（又称暂载率）表征：采用负荷持续率（又称暂载率）表征 其工作特征负荷持续率为一个工作周期内工作时间与其工作特征负荷持续率为一个工作周期内工作时间与 工作周期的百分比，用工作周期的百分比，用εε来表示，即来表示，即第二节　用电设备的主要特征第二节　用电设备的主要特征一、分类：一、分类：( (按工作制分按工作制分) )式中：式中：T T --- --- 工作周期工作周期 t tg g ------工作周期内的工作时间工作周期内的工作时间 t tt t ------工作周期内的停歇时间工作周期内的停歇时间1 1、、连续工作制：连续工作制：连续工作制用电设备的连续工作制用电设备的P Pe e等于其铭等于其铭牌额定功率牌额定功率P PN N。

对多台设备，设备容量为：对多台设备，设备容量为： P Pe e = ∑ = ∑P PN N对采用电感镇流器的电光源，需要考虑镇流器消耗的对采用电感镇流器的电光源，需要考虑镇流器消耗的功率，此时：功率，此时： P Pe e = 1.2*∑ = 1.2*∑ P PN N2 2、、短时工作制：短时工作制：短时运行工作制用电设备，求计算短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑负荷时一般不考虑二、设备容量二、设备容量 P Pe e 的确定的确定3 3、、断续周期工作制：断续周期工作制：将某一暂载率下的铭牌额定功将某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载率的功率率统一换算到一个标准暂载率的功率第三节　负荷计算的基本概念第三节　负荷计算的基本概念一、负荷曲线一、负荷曲线 表示用电设备功率随时间变化关系的图形可直观表示用电设备功率随时间变化关系的图形可直观地反映用户用电特点，对同类型的用户，其负荷曲线形地反映用户用电特点，对同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同状大致相同。

1.1.按负荷性质分：按负荷性质分： (1) (1) 有功负荷曲线有功负荷曲线 (2) (2) 无功负荷曲线无功负荷曲线2.2.按持续工作时间分：按持续工作时间分： (1) (1) 日负荷曲线日负荷曲线(24h)(24h) (2) (2) 年负荷曲线（年负荷曲线（8760h8760h〕〕二、与负荷计算相关的物理量二、与负荷计算相关的物理量1 1、年最大负荷和最大负荷利用小时数、年最大负荷和最大负荷利用小时数（（1 1）年最大负荷）年最大负荷 全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值用用 P Pm m 、、 Q Qm m 、、 S Sm m表示2 2）年最大负荷利用小时数）年最大负荷利用小时数 一个假想时间，反映用户以年最大负荷一个假想时间，反映用户以年最大负荷P Pm m持续持续运行运行 T Tm m h h所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能量2 2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数（（1 1）平均负荷）平均负荷 电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。

电力用户在一段时间内消耗功率的平均值用用 P Pavav 、、 Q Qavav 、、 S Savav 2 2）年平均负荷：）年平均负荷：（（3 3）负荷系数：表征负荷曲线不平坦度的一个物理量）负荷系数：表征负荷曲线不平坦度的一个物理量 用电负荷的平均负荷与最大负荷之比用电负荷的平均负荷与最大负荷之比3 3、计算负荷的定义、计算负荷的定义 是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个个假想负荷假想负荷，通常规定取，通常规定取3030分钟平均最大负荷分钟平均最大负荷 P P3030、、 Q Q3030和和 S S3030作为该用户的作为该用户的““计算负荷计算负荷”” 其物理意义：其物理意义： 计算负荷持续运行产生的热效应计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等因此：因此： P P3030 = = P Pm m Q Q3030 = = Q Qm m S S3030 = = S Sm m三、求计算负荷的方法三、求计算负荷的方法1 1、需要系数法：、需要系数法：设备功率乘以需要系数和同时系数设备功率乘以需要系数和同时系数(K∑= 0.9 )，直接，直接求出计算负荷。

求出计算负荷需要系数法比较简便、应用广泛，尤其适用于配、需要系数法比较简便、应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算变电所的负荷计算2 2、利用系数法：、利用系数法：结果比较接近实际结果比较接近实际适用于各种范围的负荷计算，适用于各种范围的负荷计算，但计算进程稍繁但计算进程稍繁 求出最大负荷班的平均负荷，考虑设备台数和功率求出最大负荷班的平均负荷，考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷计算负荷: (理论依据：概率论语数理统计理论依据：概率论语数理统计)3 3、二项式法：、二项式法：将负荷分为：基本部分将负荷分为：基本部分 + 附加部分，附加部分考附加部分，附加部分考虑一定数量大容量设备影响虑一定数量大容量设备影响适用于机修类用电设备计算，其他各类车间和车间适用于机修类用电设备计算，其他各类车间和车间变电所施工设计亦常采用，二项式法计算结果一般变电所施工设计亦常采用，二项式法计算结果一般偏大bPN：用电设备组的平均负荷，：用电设备组的平均负荷，PN是用电设备组的总容量，是电动机铭是用电设备组的总容量，是电动机铭牌功率的总和。

牌功率的总和cPx：用电设备组中：用电设备组中X台容量最大的设备投入运行时，增加的附加负荷，台容量最大的设备投入运行时，增加的附加负荷，Px是是X台容量最大的设备总容量台容量最大的设备总容量4 4、估算法：、估算法：单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法Sc ＝＝ K·N／／1000式中式中: Sc——计算的视在功率计算的视在功率(kVA)；； K——单位指标单位指标(W／／m2)；； N——建筑面积建筑面积(m2) 用于可行性研究和初步设计阶段电力负荷估算用于可行性研究和初步设计阶段电力负荷估算•照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率如气体放电灯、金属卤化率加上附属设备的功率如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗低压物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率•用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。

设备容量不列入总设备容量注注1：进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：：进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：•季节性用电设备季节性用电设备( (如制冷设备和采暖设备如制冷设备和采暖设备) )应择其应择其大者计入总设备容量大者计入总设备容量•反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为续率为2525％的设备功率％的设备功率•单相负荷应均衡的分配到三相上当单相负荷的单相负荷应均衡的分配到三相上当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的总容量小于计算范围内负荷的总容量的1515％时，％时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的称容量大于三相用电设备总容量的1515％时，则设％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算备容量应按三倍最大相负荷计算 注注2：住宅负荷的计算：：住宅负荷的计算：每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在一般可在4一一12kw范围选取。

范围选取高级公寓的每户建筑面积在高级公寓的每户建筑面积在l00—200m2时用时用电标准可为电标准可为10一一15kw•对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加不同类用电设备的总容量总容量为算数相加不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得• 配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数的计算负荷之和再乘以同时系数K∑，，一般取为一般取为0.8~0.9•当不同类别的建筑当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼如办公楼和宿舍楼)共用一共用一台变压器时，其同时系数可适当减小台变压器时，其同时系数可适当减小计算负荷小结：（总负荷计算）计算负荷小结：（总负荷计算）第四节　尖峰电流的计算第四节　尖峰电流的计算－－用电设备的额定电流；－－用电设备的额定电流；－－用电设备的起动电流；－－用电设备的起动电流；－－用电设备的起动倍数：笼型电动机为－－用电设备的起动倍数：笼型电动机为 ：： 5～～7；； 绕线型电动机为：绕线型电动机为：2～～3；； 直流电动直流电动 机为机为 ：：1.7。

一、单台用电设备一、单台用电设备尖峰电流：指持续尖峰电流：指持续 1～～2 s 的短时最大负荷电流用来计算电的短时最大负荷电流用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检压波动，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验电动机自起动条件等 二、多台用电设备二、多台用电设备三、自起动电动机组三、自起动电动机组第五节　无功功率补偿第五节　无功功率补偿一、什么是无功功率一、什么是无功功率有功功率：电能转化为其他形式能量有功功率：电能转化为其他形式能量( (机械能、光能、热能机械能、光能、热能) )无功功率：建立和维持旋转磁场无功功率：建立和维持旋转磁场无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1) (1) 降低发电机有功功率的输出降低发电机有功功率的输出 (2) (2) 降低输、变电设备的供电能力降低输、变电设备的供电能力 (3) (3) 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加造成线路电压损失增大和电能损耗的增加 (4) (4) 造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得 不到充分发挥。

不到充分发挥二、无功功率补偿装置类型及位置二、无功功率补偿装置类型及位置1 1、类型：、类型： 并联电容器补偿装置：无功功率变化速度较慢或无并联电容器补偿装置：无功功率变化速度较慢或无 功功率需求较恒定的场合功功率需求较恒定的场合2 2、补偿方式：高压集中补偿；、补偿方式：高压集中补偿； 低压集中补偿；低压集中补偿； 低压就地补偿低压就地补偿三、补偿容量计算三、补偿容量计算电容器的补偿容量为：电容器的补偿容量为：电容器的个数为：电容器的个数为：电容器的电容大小为：（单位：电容器的电容大小为：（单位：μFμF））φφ1 1：补偿前的相角；：补偿前的相角；φφ2 2：补偿后的相角：补偿后的相角四、无功补偿后的计算负荷四、无功补偿后的计算负荷优点：主变压器容量减少；优点：主变压器容量减少； 降低初投资；降低初投资； 降低电费开支降低电费开支计算负荷为：计算负荷为：一、供电线路的功率损耗一、供电线路的功率损耗式中：式中：R R ------线路每相电阻；线路每相电阻；X X --- ---线路每相电抗线路每相电抗式中：式中：r0 ---线路交流电阻；线路交流电阻；x 0 ---线路交流电抗线路交流电抗 l ---线路每相计算长度线路每相计算长度第六节　功率损耗与电能需要量的计算第六节　功率损耗与电能需要量的计算二、变压器的功率损耗二、变压器的功率损耗变压器的有功损耗和无功损耗可按下式计算：变压器的有功损耗和无功损耗可按下式计算：ΔP0 ---- 变压器空载有功功率损耗变压器空载有功功率损耗(kW)，可查产品手册，可查产品手册ΔPk ---- 变压器满载有功功率损耗变压器满载有功功率损耗(kW)，可查产品手册，可查产品手册 SC ---- 计算负荷的视在容量计算负荷的视在容量(kVA) Sr ---- 变压器的额定容量变压器的额定容量(kVA)当变压器负荷率不大于当变压器负荷率不大于85%85%时，上式可近似为：时，上式可近似为：三、供配电系统年电能损耗三、供配电系统年电能损耗1 1、线路年电能损耗：、线路年电能损耗：τ：最大负荷损失小时数：最大负荷损失小时数2 2、变压器年电能损耗：、变压器年电能损耗：四、线损率和年电能需要量计算四、线损率和年电能需要量计算1 1、线损耗率：、线损耗率：2 2、年电能需要量计算：、年电能需要量计算：Pc、、Qc：： 企业的计算用功功率、计算无功功率；企业的计算用功功率、计算无功功率；Tn ：： 年实际运行小时数；年实际运行小时数；αn 、、 βn：： 年平均有功、无功负荷系数。

年平均有功、无功负荷系数。