济南大学工厂供电第2章

1、2022-6-141工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院内容提要：内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。2022-6-142工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算第二节第二节 供电电压与电源的

2、选择供电电压与电源的选择第三节第三节 用户变电所用户变电所第四节第四节 变电所的电气主接线变电所的电气主接线第五节第五节 变电所的二次接线变电所的二次接线 第六节第六节 高低压配电网高低压配电网第七节第七节 用户供电系统的电能损耗与节约用户供电系统的电能损耗与节约第八节第八节 供电系统的方案比较供电系统的方案比较2022-6-143工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 2022-6-144工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院一、关于负荷的基本概念一、

3、关于负荷的基本概念 a)a)连续运行工作制连续运行工作制 b)b)短期运行工作制短期运行工作制 c)c)断续周期工作制断续周期工作制1. 1. 设备安装容量设备安装容量 设备安装容量设备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率称功率PE。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制运行工作制，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算应按设备铭牌功率予以折算。 2022-6-145工厂供电课件工厂供电课件_

4、_第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院连续运行工作制连续运行工作制短期运行工作制短期运行工作制断续周期工作制断续周期工作制能长期连续运行，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。 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

5、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。断续周期工作制的设备，可用断续周期工作制的设备，可用负荷持续率负荷持续率来表征其工作特性。来表征其工作特性。2022-6-146工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院负荷持续率（负荷持续率（FC）：）： 为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比，用为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比，用FC表示。表示。 工作时间工作时间 停歇时间。停歇时间。%100 xggtttFCgtxt 与 之和为整个周期时间，不应超过10min。gtxt202

6、2-6-147工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院应为应为“等效等效”换算，即按同一周期内相同发热条件进行换算。换算，即按同一周期内相同发热条件进行换算。设备安装容量设备安装容量的计算的计算a. 对一般长期连续工作制和短时工作制的用电设备组对一般长期连续工作制和短时工作制的用电设备组,设备安装容量就是设备安装容量就是 所有用电设备铭牌额定容量之和。所有用电设备铭牌额定容量之和。b. 对断续工作制的用电设备组对断续工作制的用电设备组,设备安装容量就是将所有设备在不同负荷设备安装容量就是将所有设备在不同负荷 持续率的铭牌额定容量统一换算到一个规定的负

7、荷持续率下的功率持续率的铭牌额定容量统一换算到一个规定的负荷持续率下的功率 之和之和。2022-6-148工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院假设设备在假设设备在FC下的额定容量为下的额定容量为PE,则换算到则换算到FC下的设备安装容量下的设备安装容量PN.M.N MEFCPPFC换算后容量铭牌容量铭牌负荷持续率规定的负荷持续率2022-6-149工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院对电焊机组对电焊机组 要求统一换算到要求统一换算到FC=100%.N MEPPFC.cosN MEPSFC对吊车电动机

8、组对吊车电动机组 要求统一换算到要求统一换算到FC=25%.252N MEEFCPPPFCFC一般来说，交流电焊机铭牌上应标注下列参数： 1、初级电压（V）； 2、次级空载电（V）； 3、额定工作电压（V）； 4、额定焊接电流（A）； 5、电流调节范围（A）； 6、额定负载持续率（%）； 7、相数（相）； 8、频率（HZ）； 9、冷却方式（F）； 10、额定输入容量（额定输入容量（KVA）； 11、使用焊条直径（mm）； 12、效率（%）； 13、功率因数功率因数； 14、重量（kg）； 15、外形尺寸。 2022-6-1410工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自

9、动化与电气工程学院2. 2. 负荷与负荷曲线负荷与负荷曲线 电力负荷电力负荷是指单是指单台用电设备或一组用台用电设备或一组用电设备从电源取用的电设备从电源取用的电功率，包括有功功电功率，包括有功功率、无功功率和视在率、无功功率和视在功率。功率。在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化的。电力负荷随时间变化电力负荷随时间变化的曲线称为的曲线称为负荷曲线。负荷曲线。 图图2-1 日负荷曲线与年负荷曲线日负荷曲线与年负荷曲线a)日有功负荷曲线日有功负荷曲线 b)年有功负荷曲线年有功负荷曲线2022-6-1411工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自

10、动化与电气工程学院自动化与电气工程学院2022-6-1412工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院负荷曲线负荷曲线 a.含义：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘制在直角坐含义：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘制在直角坐 标纸上，纵坐标表示负荷（有功负荷标纸上，纵坐标表示负荷（有功负荷P或无功负荷或无功负荷Q）值，横坐标表示对）值，横坐标表示对 应的时间（一般以小时为单位）。应的时间（一般以小时为单位）。 负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间耗用的电能。负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间耗用的电能。 b

11、.种类：种类： 工厂工厂 负荷曲线负荷曲线 有功负荷曲线有功负荷曲线 按负荷对象按负荷对象 车间负荷曲线车间负荷曲线 按负荷功率性质按负荷功率性质 某类设备某类设备 无功负荷曲线无功负荷曲线 年负荷曲线年负荷曲线 按负荷变动时间按负荷变动时间 月负荷曲线月负荷曲线 日负荷曲线日负荷曲线 工作班负荷曲线工作班负荷曲线 c.负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 负荷曲线多绘制成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便确定负荷曲线多绘制成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便确定“半小时最大负荷半小时最大负荷”。见。见图图 d. 负荷曲线的作用负荷曲线的作用 从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况。通过对

12、负荷从各种负荷曲线上，可以直观地了解电力负荷变动的情况。通过对负荷曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并从中获得一些对设计曲线的分析，可以更深入地掌握负荷变动的规律，并从中获得一些对设计和运行有用的统计参数。和运行有用的统计参数。我国日负荷曲线时间间隔t取为30min， t与导体的发热时间常数有关，导体截面越大， 越大。 一般在10min左右，导体达到热稳定温升需(34) ，所以t选30min是合适的。2022-6-1413工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院2022-6-1414工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工

13、程学院自动化与电气工程学院3. 3. 平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷 （1）平均负荷）平均负荷Pav 平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力用户的年平均负荷用户的年平均负荷Pav可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：gzaavTWP （2）最大负荷）最大负荷Pmax 最大负荷是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出最大负荷是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出现现3次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大负荷，即次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大负荷，即

14、30min内消内消耗电能最大时的平均负荷，记作耗电能最大时的平均负荷，记作Pmax或或P30。 （3）有效负荷）有效负荷Pe 有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为T）按）按下式计算所得的有效值：下式计算所得的有效值：c o s1c o s1， 阻 性 负 荷 ， 从 电 源 吸 收 有 功， 阻 感 性 或 阻 容 性 负 荷 ， 从 电 源 吸 收 有 功 和 无 功对同一负荷曲线，有效负荷大于平均负荷而小于最大负荷。对同一负荷曲线，有效负荷大于平均负荷而小于最大负荷。2022-6-1415工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自

15、动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 （4）计算负荷）计算负荷Pc （含义）电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和，这是因为：1）并非所有设备都同时投入工作。2）并非所有设备都能工作于额定状态。3）并非所有设备的功率因数都相同。4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。 因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电用电设备的等效负荷设备的等效负荷。所谓等效等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。从等效的含义上讲，前述“半小时最大平均负荷”就是等效负荷。等效负荷可以作为供电

16、系统设计和电气设备选择的依据。在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。 2022-6-1416工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院计算负荷是供电系统设计的基础。计算负荷是供电系统设计的基础。什么是负荷计算什么是负荷计算求计算负荷的这项工作，称为负荷计算。求计算负荷的这项工作，称为负荷计算。什么是计算负荷什么是计算负荷 根据已知的工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的根据已知的工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的最大假最大假想负荷想负荷。也就是通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电。也就是通过负荷的统计计算求出的、用来

17、按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。 本教材用本教材用PC 表示。计算负荷目的计算负荷目的 作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面，变压器容量、开关电器作为选择工厂电力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。及互感器等的额定参数的依据。计算负荷与实际负荷的关系、区别计算负荷与实际负荷的关系、区别2022-6-1417工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院4. 4. 负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数 （1）负荷系数负荷系数

18、 负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。负荷系数常分为有功负荷系数和无功负荷系数： maxmaxavQQPPav（2）利用系数利用系数 利用系数是针对用电设备组而言的。利用系数Kx定义为用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷Pav与该设备组的总安装容量PN之比，即NavxPPK 2022-6-1418工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院（3）需要系数需要系数 需要系数也是针对用电设备组而言的。需要系数Kd定义为用电设备组的最大负荷Pmax（或P30）与该设备组的总安装容量PN之比，即N30NmaxdPPPPK（4）形状系

19、数形状系数 形状系数也是针对用电设备组或用户整体而言的。形状系数Kz定义为有效负荷Pe与平均负荷Pav之比，即avPPKez 2022-6-1419工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院5. 5. 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数TmaxTmaxmaxamaxPWT年最大负荷利用小时数Tmax是这样一个假想时间假想时间：电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。如图2-2所示,年最大负荷Pmax延伸到Tmax的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积

20、，即全年实际消耗的电能Wa，因此年最大负荷利用小时数为年负荷曲线和年最大负荷利用小时年负荷曲线和年最大负荷利用小时30maxcPPP2022-6-1420工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院223030/coscccSSPPQ包括： ma x3 0cPPP3030tancQQP计算负荷PSQ2022-6-1421工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院二、负荷的估算二、负荷的估算 1. 单位产品耗电量法单位产品耗电量法 若已知某企业的产品和产量，查表可得该产品的单位产品耗电量和该类工厂的年最大负荷利用小

21、时数Tmax，进而按下式求出企业年电能需要量Wa和计算负荷Pc。maxacaTWPnW2. 负荷密度法负荷密度法已知建筑面积A(m2)，并查表得到同类建筑的负荷密度指标(W/m2)，则计算负荷Pc可按下式求得：APc应用范围：在制定建厂规划或初步设计时，尚无具体设备参数和工艺加工流程时，采用估算法。2022-6-1422工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院3. 形状系数法形状系数法iiviviiivPQQPKPPtan.a.aav.N. x.aavavzeavzeQKQQPKPPcc1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量.2）查出各用电

22、设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平均负荷：3）根据负荷的平稳程度，适当选择形状系数Kz的值（一般情况下可取Kz=1.15），按下式估计计算负荷：NavxPPKavPPKez利用系数有效负荷2022-6-1423工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院三、负荷的计算三、负荷的计算 需要系数法 常用方法： 附加系数法 二项式系数法 利用系数法2022-6-1424工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院需要系数法需要系数法比较简便因而广泛使用，但当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏

23、小。当设备台数多，容量差别不大时，一当设备台数多，容量差别不大时，一般可采用需要系数法般可采用需要系数法。故不适用于低压配电线路的计算，而适用于计算变、适用于计算变、配电所的负荷、全厂计算负荷。配电所的负荷、全厂计算负荷。附加系数法附加系数法考虑设备不同容量、不同台数以及投入工作随机性等因素对计算负荷的影响。不仅能够确定车间及全厂的计算负荷，也可以用来确定低压配电线路和分支线路的计算负荷。二项式系数法二项式系数法也比较简便，它考虑了数台大功率设备工作时对负荷影响的附加功率，但计算结果往往偏大，一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。全厂或大型车间变电所的计算负荷2022-6-1425工厂供电

24、课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院需要系数法求计算负荷的步骤：需要系数法求计算负荷的步骤： 1）将用电设备分组，求出各组用电设备组的设备安装容量）将用电设备分组，求出各组用电设备组的设备安装容量 。2）查出各组用电设备组相应的需要系数及对应的功率因数。）查出各组用电设备组相应的需要系数及对应的功率因数。 NP.1.2.22.tantan.cdNcdNccccPK PPKPQPQP于是22.cc icc icccPPQQSPQ3）用需要系数法求车间或全厂计算负荷时，应从负荷端逐级算向）用需要系数法求车间或全厂计算负荷时，应从负荷端逐

25、级算向电源端，而且需要在各级配电点乘以同期系数电源端，而且需要在各级配电点乘以同期系数 。K需要系数法求计算负荷需要系数法求计算负荷 N30NmaxdPPPPK2022-6-1426工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。Ncc2c2ccccNc3tanUSIQPSPQPP考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M应按下式计算：MMNMcPP. 1单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷2022-6-1427工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气

26、工程学院自动化与电气工程学院当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数kd.i及对应的功率因数cosi和功率因数正切值tani，则2c.2c.c. c. cc.N. d. cc.tanjjjiiijiiijQPSPQQPKPP对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以0.9的系数。 2用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷2022-6-1428工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院车间

27、或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同期系数K，即2c2cc. cc. ccQPSQKQPKPjj3车间或全厂的计算负荷车间或全厂的计算负荷求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算cTcT)08. 005. 0()02. 001. 0(SQSP2022-6-1429工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院4单相用电设备计算负荷的确定单相用电设备计算负荷的确定 当单相用电设备的总容

28、量小于三相设备总容量的15时，不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算；若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的15时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算。 单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法如下： 1）单相设备接于相电压时，将三相线路中单相用电设备容量最大的一相乘以3作为三相等效设备容量。 2）单相设备接于线电压时，首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的3倍来作为等效的三相负荷容量。接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量时，换算公式如下：BCCBCCACCACBCCBCCAC

29、CACABBABBCBBCBABBABBCBBCBCAACAABABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPA2022-6-1430工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院, 5 . 0cos%,50,8011 FCKVAS5 . 0cos%,65,32, 5 . 0cos%,65,30333222FCKVASFCKVASkWFCSPN285 . 05 . 080cos1111kWPN125 . 065. 0302kWPN135 . 065. 0323kWPPPcaaba2801kWPb40281121kW

30、Pc25121131例：电焊变压器台，电压例：电焊变压器台，电压V V， 求计算负荷。求计算负荷。解：解： 1 1）将电焊机的）将电焊机的FCFC值归算至，则值归算至，则2 2）计算各相平均担负的负荷）计算各相平均担负的负荷S3S1S2abc2022-6-1431工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院负荷最大相为负荷最大相为b相相故计算负荷为：故计算负荷为：kWPb40kWPc120340KVASc605 . 0/120AUsINcc12.9138. 036032022-6-1432工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自

31、动化与电气工程学院四、功率因数及其提高四、功率因数及其提高 在交流电路中，电压与电流之间的相位差（在交流电路中，电压与电流之间的相位差（ ）的余弦叫做）的余弦叫做功率因数功率因数，用符号 表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即功率因数的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。 3 33t a n 6 . 9 6 1 . 7 3 1 2 . 0 4ccQ P k V a r co

32、sm a xcfa v i f x iN iP PK PK K PPSQ2022-6-1433工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院补充：功率因数对供电系统的影响补充：功率因数对供电系统的影响SPQ供电系统中输送的有功功率一定的情况下，无功供电系统中输送的有功功率一定的情况下，无功功率增大，功率因数就会降低。功率增大，功率因数就会降低。功率因数降低会引起以下情况：功率因数降低会引起以下情况：（2）增加设备和电力线路上的有功功率损耗和电能损耗。增加设备和电力线路上的有功功率损耗和电能损耗。若功率因数降低，有功不变时，无功就要增加，势必增大系统若功率因

33、数降低，有功不变时，无功就要增加，势必增大系统中的电流，使得系统中的有功功率损耗和电能损耗增大。中的电流，使得系统中的有功功率损耗和电能损耗增大。（1）系统中总电流的增加，使系统中的电气元件容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投增大了初投资费用。资费用。30303NSIUqPPk Q 2022-6-1434工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院（3）功率因数过低使线路的）功率因数过低使线路的电压损耗电压损耗增大，使得增大，使得调压困难调压困难。（4）对发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增）对

34、发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过渡增大励磁电流，转子温升超过允许范围，为加，电压降低，过渡增大励磁电流，转子温升超过允许范围，为保证转子的正常工作，发电机就不能达到预定的出力，也使原动保证转子的正常工作，发电机就不能达到预定的出力，也使原动机的出力相对降低。机的出力相对降低。无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良影响。无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良影响。供电部门对工厂企业用户供电部门对工厂企业用户按功率因数收取电费按功率因数收取电费。2022-6-1435工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工

35、程学院1工厂的功率因数分类和计算工厂的功率因数分类和计算 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大负荷时功率因数最大负荷时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 UIP3cos 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 22cosqPPWWWWP有功电度表读数；Wq无功电度表读数。 3030cosSP P

36、30工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。 代表某一瞬间状态的无功功率的变化情况，用来判断工厂的无功功率需要量是否稳定工业用户电费的收取要按月平均功率因数的高低调整工业电力用户在电网高峰负荷时的功率因数应在0.90（带负荷调压系统）和0.85(其它)以上，否则应增添无功补偿装置自然功率因数自然功率因数总功率因数总功率因数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 2022-6-1436工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程

37、学院自动化与电气工程学院2功率因数的提高 高压高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，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降低各用电设备所需的无功功率降低各用电设备所需的无功功率 主要方法主要方法（无功功率电源）（无功功率电源）发电机（同步发电机，既发有功，又发无功）发电机（同步发电机，既发有功，又发无功）静止电容器（并联电容器）静止电容器（并联电容器

38、）调相机（只能发无功功率的发电机）调相机（只能发无功功率的发电机）静止无功补偿器（与静电电容器对应）静止无功补偿器（与静电电容器对应）静止无功发生器（与同步调相机对应）静止无功发生器（与同步调相机对应）电力电子器件电力电子器件无功补充装置无功补充装置2022-6-1437工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院3补偿容量和补偿后计算负荷的计算 （1 1）补偿容量的计算）补偿容量的计算 (2) (2) 补偿后计算负荷的计算补偿后计算负荷的计算 )tantan2130（PQC cCqQn 确定电容器的个数确定电容器的个数 CQQQ30/30补偿后总的无功

39、计算负荷为补偿后总的无功计算负荷为 2302302/30230/30)(CQQPQPS补偿后的视在计算负荷为补偿后的视在计算负荷为 CQ2022-6-1438工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院以某企业变电所为例，说明需要系数法求计算负荷的方法。以某企业变电所为例，说明需要系数法求计算负荷的方法。2022-6-1439工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(1) 单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷对单台电动机对单台电动机 电动机额定功率。电动机额定功率。 电动机在额定负荷下的效率。电动机在额

40、定负荷下的效率。 .130N McN MNPPPPMNP N对单台电热设备、电炉变压器等长期连续工作制和短时工作制设备，设对单台电热设备、电炉变压器等长期连续工作制和短时工作制设备，设备额定容量作为计算负荷。备额定容量作为计算负荷。对单台断续周期工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷。对单台断续周期工作制的设备，其设备容量均作为计算负荷。.1.1tanccQP 计算目的：用于选择分支线及其上的开关设备计算目的：用于选择分支线及其上的开关设备用电设备的功率因数角用电设备的功率因数角2022-6-1440工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(2) 用

41、电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 将用电设备组按需要系数表上的分类方法详细地分成将用电设备组按需要系数表上的分类方法详细地分成若干组，即将工艺性质相同的且需要系数相近的用电若干组，即将工艺性质相同的且需要系数相近的用电设备合并成组，然后进行各用电设备组的负荷计算。设备合并成组，然后进行各用电设备组的负荷计算。有功计算负荷有功计算负荷2cdePKP无功计算负荷无功计算负荷.2.2tanccQP视在计算负荷视在计算负荷.2.2coscccccSPQSP用电设备组的加权功率因数角用电设备组的加权功率因数角 计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备计算目的：用于选择各组配电

42、干线及其上的开关设备2022-6-1441工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(3) 确定车间配电干线或变电所低压母线上的计算负荷确定车间配电干线或变电所低压母线上的计算负荷当车间配电干线上接有多个用电设备组时，需将当车间配电干线上接有多个用电设备组时，需将该干线上各用电设备组的计算负荷相加，然后乘该干线上各用电设备组的计算负荷相加，然后乘以最大负荷同时系数即得该干线上的计算负荷。以最大负荷同时系数即得该干线上的计算负荷。同样的方法计算低压母线上的计算负荷。同样的方法计算低压母线上的计算负荷。总有功计算负荷总有功计算负荷3.2ccPKP总无功计算

43、负荷总无功计算负荷.3.2ccQKQ总视在计算负荷总视在计算负荷cccSPQ同时系数，可查表得同时系数，可查表得2022-6-1442工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备或用于低压母线的计算目的：用于选择车间配电干线及其上的开关设备或用于低压母线的 选择及车间变电所电力变压器容量的选择。选择及车间变电所电力变压器容量的选择。若变电所的低压母线上装有无功补偿装置，若变电所的低压母线上装有无功补偿装置，设其容量为设其容量为3( var)cQk计算无功计算负荷计算无功计算负荷 时，要减去无

44、功补偿容量，即时，要减去无功补偿容量，即.3cQ.3.23cccQKQQ2022-6-1443工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(4) 确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷将车间变电所低压母线的计算负荷加上车间变压器将车间变电所低压母线的计算负荷加上车间变压器的功率损耗，可得高压侧负荷。的功率损耗，可得高压侧负荷。4.32ccTPPP4.32ccTQQQcccSPQ变压器有功损耗变压器有功损耗变压器无功损耗变压器无功损耗但计算负荷时，车间变压器尚未选出，一般按经验公式估算。但计算负荷时，车

45、间变压器尚未选出，一般按经验公式估算。2022-6-1444工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院对对SJL1型电力变压器型电力变压器2.30.02()TcPSkW510.9(43.11 4.59 12.04)53.8cciiQKQkVar对对SL7、S7、S9、S10等低损耗型电力变压器等低损耗型电力变压器2.30.015()TcPSkW2.30.06()TcQSkVar 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。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。2022-6-1445工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章

46、章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(5) 确定全车间变电所中高压母线上的计算负荷确定全车间变电所中高压母线上的计算负荷当车间变电所的高压母线上接有多台电力变压器当车间变电所的高压母线上接有多台电力变压器和多台高压用电设备时，将车间各变压器高压侧和多台高压用电设备时，将车间各变压器高压侧计算负荷及高压用电设备计算负荷相加，即得车计算负荷及高压用电设备计算负荷相加，即得车间变电所的高压母线上的计算负荷。间变电所的高压母线上的计算负荷。5.44ccmPPP5.44ccmQQQcccSPQ车间高压用电设备的计算负荷车间高压用电设备的计算负荷 计算目的：用于选择车间变电所高压母线

47、的选择。计算目的：用于选择车间变电所高压母线的选择。2022-6-1446工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(6) 总降压变电所出线上的计算负荷总降压变电所出线上的计算负荷应将计算负荷应将计算负荷 加上供电线路上的功率损耗。但加上供电线路上的功率损耗。但由于厂区范围不大，且高压线路中电流较小，故高压由于厂区范围不大，且高压线路中电流较小，故高压配电线路中的功率损耗较小，在负荷计算中可以忽略配电线路中的功率损耗较小，在负荷计算中可以忽略不计。则有不计。则有ccccccPPQQSS 计算目的：用于选择总降压变电所出线及其上的开关设

48、备。计算目的：用于选择总降压变电所出线及其上的开关设备。.5cP2022-6-1447工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(7) 确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷将总降压变电所各出线上的计算负荷分别相加后，将总降压变电所各出线上的计算负荷分别相加后，乘以各自的最大负荷同时系数，可得总降压变电所乘以各自的最大负荷同时系数，可得总降压变电所低压侧母线上的计算负荷。如果总降压变电所低压低压侧母线上的计算负荷。如果总降压变电所低压侧母线上需装设无功补偿装置，则计算无功计算负侧母线上需装设无功补偿装置，则计算无功计算

49、负荷时，应减去补偿设备的容量荷时，应减去补偿设备的容量 。7.6ccPKP7.67cccQKQQ7cQcccSPQ 计算目的：用于选择总降压变电所低压母线以及选择总降压变电计算目的：用于选择总降压变电所低压母线以及选择总降压变电 所主变压器容量。所主变压器容量。2022-6-1448工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院(8) 确定全厂总计算负荷确定全厂总计算负荷将总降压变电所低压侧母线上的计算负荷加上主变压将总降压变电所低压侧母线上的计算负荷加上主变压器的功率损耗，即得全厂总计算负荷。器的功率损耗，即得全厂总计算负荷。8.718.

50、71228.8.8ccTccTcccPPPQQQSPQ 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。计算，选择高压进线导线及进线开关设备。2022-6-1449工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院还可求得全厂最大负荷时的功率因数和需要系数的计算值还可求得全厂最大负荷时的功率因数和需要系数的计算值.88.8.8coscccdePSPKP总设备容量总设

51、备容量只有当设备台数比较多，容量足够大，且无特大型用电设备时，只有当设备台数比较多，容量足够大，且无特大型用电设备时， 才趋才趋于一个稳定数值。因此，需要系数法比较适用于求全厂或大型车间变电于一个稳定数值。因此，需要系数法比较适用于求全厂或大型车间变电所的计算负荷。所的计算负荷。dK从负荷端逐级算向电源端，而且在各级配电点乘以同时系数。从负荷端逐级算向电源端，而且在各级配电点乘以同时系数。2022-6-1450工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院五、供电系统负荷计算示例五、供电系统负荷计算示例 某用户供电系统结构和负荷数据如图2-4所示，按照需要

52、系数法，各级负荷计算如下。例例图2-4 负荷计算示例图2022-6-1451工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院解解kvar19kvar75. 025tankW25kW2985. 01 . c1 . cNd1 . cPQPKP(1)通风机通风机：PN=29kW，查表得Kd0.85和tan=0.75，于是（2）高频加热设备高频加热设备：PN=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是kvar49kvar02. 148tankW48kW806 . 02 . c2 . cNd2 . cPQPKP（3）机加工车间冷加工机床：PN=50kW，查表

53、得Kd=0.16和tan=1.73；热加工机床：PN=92kW，查表得Kd=0.25和tan=1.33；于是kvar23kvar33. 1773. 18tankW15kW2825. 05016. 0c3 . cNd3 . cPQPKP1. 用电设备组的负荷计算2022-6-1452工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院（4）点焊机点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是kvar42kvar33. 132tankW32kW9035. 04 . c4 . cNd4 . cPQPKP取1变电所各组负荷的同期系数为：K =0.9

54、0，于是66. 0163108cosAkV163AkV120108kvar120kvar422349199 . 0kW108kW321548259 . 01LV. c1LV. c12221LV. c21LV. c1LV. c4 . c3c.2 . c1 . c1LV. c4 . c3 . c2 . c1 . c1LV. cSPQPSQQQQKQPPPPKP2. 1变电所低压侧计算负荷2022-6-1453工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数为cos=0.93，则kvar90kvar40.

55、023. 1108tantan211LV. c1BPQ补偿后变压器低压侧计算负荷为108kW+j30kvar，Sc=112kVA。kvar6kvar11205. 005. 0kW1kW11201. 001. 0c1Tc1TSQSPkvar36kvar690120kW109kW1108T1B1c.LV11c.HV1T1LV. c1HV. cQQQQPPP1变电所变压器损耗按下式估算：1变电所高压侧计算负荷为：3. 低压集中补偿容量的计算4. 变电所高压侧计算负荷2022-6-1454工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院取全厂负荷的同期系数为：K =

56、0.90，于是cc.HV1c.HV2c.HV3cc.HV1c.HV2c.HV32222ccccc0.9109439320 kW781kW0.936200136 kvar335kvar781335 kVA850kVA781cos0.92850PKPPPQKQQQSPQPS5.全厂总计算负荷2022-6-1455工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院序号用电设备组名称台数设备容量/KW计算负荷1通风机290.850.80.7525192高频加热设备800.61.0248493机加工车间500.161.731523280.251.334点焊机900.35

57、1.333242低压集中补偿容量90kVar1变电所低压侧同时系数0.66108120163变压器损耗有功损耗 1kW无功损耗 6kVar变电所高压侧109362#变电所计算负荷4392003#变电所计算负荷320136全厂负荷总计同时系数取0.92781335850costandK/cP kW/varcqk/cSkVA0.9K电力负荷计算表0.9K2022-6-1456工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院补充：二项式系数法补充：二项式系数法考虑一定数量大容量对计算负荷的影响而得出的计算方法。考虑一定数量大容量对计算负荷的影响而得出的计算方法。基

58、本公式基本公式cexPbPcP用电设备的平均功率用电设备的平均功率用电设备组的设备容量用电设备组的设备容量用电设备组中用电设备组中x台容量最大的设台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷备投入运行时增加的附加负荷X台最大容量的设备容台最大容量的设备容量量cQcS 、 的计算与需要系数法的计算相同。的计算与需要系数法的计算相同。b、c为二项式系数，可查表得到。为二项式系数，可查表得到。2022-6-1457工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量.2）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平均负

59、荷：2.2.()E ieqE ipnpfxfKnKfK得,补充：附加系数法补充：附加系数法 考虑了设备不同容量不同台数，以及投入工作随机性因素，对计考虑了设备不同容量不同台数，以及投入工作随机性因素，对计 算负荷结果产生影响。算负荷结果产生影响。步骤：步骤：a）同形状系数法（同形状系数法（1）、（）、（2）；）； b）求出上述用电设备组的加权利用系数求出上述用电设备组的加权利用系数 c）求出上述用电设备组的等效台数求出上述用电设备组的等效台数 d）查曲线查曲线 e）利用利用 ，求出计算负荷，求出计算负荷 的有功功率和无功功率。的有功功率和无功功率。 iiviviiivPQQPKPPtan.a.

60、aav.N. x.aavNavxPPK每台用电设备的额定功率maxfavPKP2022-6-1458工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院2022-6-1459工厂供电课件工厂供电课件_ _第第2 2章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院负荷计算例题 例：某分支线供给一台由三相异步电动机驱动的通风机用电，该电 动机的额定功率 ，额定电压 ，功率因数 ，效率 试求其计算电流。解：工作制为连续运行工作制，kWPE11VUN38084. 0cos %88/11/ 0.8812.5cEPPkW312.51022.6()3cos33800.84ccNP