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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,潔明過濾系統(tǒng),*,第二章,負荷計算,與 無功功率補償,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 三相用電設備組計算負荷確實定,重點,第三節(jié) 單相用電設備組計算負荷確實定,第四節(jié) 尖峰電流的計算重點,第五節(jié)無功功率補償重點,第六節(jié)供電系統(tǒng)的總計算負荷重點,第七節(jié)供電系統(tǒng)的電能節(jié)約,第一節(jié) 概 述,一、計算負荷的概念,載流導體溫升曲線,二、用電設備工作制及設備容量的計算,計算負荷是根據(jù)的用電設備容量按一定統(tǒng)計方法確定的，預期不變的最大假想負荷，作

2、為按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)各元件的依據(jù)。,1.長期連續(xù)運行工作制,指工作時間內能到達穩(wěn)定溫升的用電設備。,該類設備不允許過載運行只允許短時過載。,(一)用電設備工作制,續(xù)上頁,3.,斷續(xù)周期工作制,指有規(guī)律性的，時而工作、時而停歇的用電設備。工作時間內也達不到穩(wěn)定溫升，允許過載運行。,工作時間,停歇時間,指工作時間很短，停歇時間相當長的用電設備，工作時間內達不到穩(wěn)定溫升。允許過載運行。,斷續(xù)周期工作制設備容量P與其負荷持續(xù)率密切相關，對供電系統(tǒng)而言，按發(fā)熱等效原那么同一周期內求得其關系式：,用負荷持續(xù)率表征其工作特性,(二)設備容量的計算,長期連續(xù)工作制和短時工作制的設備容量Pe，就取所有設備不

3、含備用設備的銘牌額定容量PN之和。,2.短時運行工作制,續(xù)上頁,規(guī)定負荷持續(xù)率,25或100,銘牌負荷持續(xù)率,銘牌容量,等效容量,那么得：,（1）電焊機組要求設備容量統(tǒng)一換算到 下,則,（2）吊車電動機組 當采用需要系數(shù)法計算負荷時，要求設備容量統(tǒng)一換算到 下,則,當采用利用系數(shù)法計算負荷時，要求設備容量統(tǒng)一換算到,下。,三、負荷曲線,負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的圖形。,一班制工廠日有功負荷曲線,繪制負荷曲線采用的時間間隔,t,為,30,min,。,求確定計算負荷的有關系數(shù)，一般是依據(jù)用電設備組最大負荷工作班的負荷曲線。,續(xù)上頁,從發(fā)熱等效的觀點來看，計算負荷實際上與年最大負荷是根本

4、相當?shù)摹Ｋ杂嬎阖摵梢部梢哉J為就是年最大負荷，即Pc=PmP30。,年負荷曲線,年最大負荷,Pm,全年中有代表性的最大負荷班的半小時最大負荷。,續(xù)上頁,年平均負荷,P,av,電力負荷在全年時間內平均耗用的功率，即,全年時間內耗用的電能,負荷曲線填充系數(shù)，亦稱負荷率或負荷系數(shù)，即,四、確定計算負荷的系數(shù),1.需要系數(shù),K,d,需要系數(shù)定義為：,設備容量,K,d,值的相關因素：用電設備組中設備的負荷率；,設備的平均效率；,設備的同時利用系數(shù)；,電源線路的效率。,K,d,值,只能靠測量統(tǒng)計確定。,利用系數(shù)定義為：,2.,利用系數(shù),K,u,K,u,可查附錄表,5,P,e,P,m,續(xù)上頁,3.附加系數(shù),

5、K,a,Ka值與設備容量差異程度、設備臺數(shù)和利用系數(shù)有關。,為便于分析比較，從導體發(fā)熱的角度出發(fā)，不同容量的用電設備需歸算為同一容量的用電設備，于是可得到其等效臺數(shù)neq為：,附加系數(shù)定義為：,根據(jù)利用系數(shù),K,u,和等效臺數(shù),n,eq,查附錄表,6,，可得到附加系數(shù),K,a,值。,續(xù)上頁,年最大負荷利用小時數(shù),T,max,是假設電力負荷按年最大負荷,P,m,持續(xù)運行時，在此時間內電力負荷所耗用的電能恰與電力負荷全年實際耗用的電能相同。,4.年最大負荷利用小時數(shù),第二節(jié)三相用電設備組計算負荷 確實定,一、單位容量法,在進行供電工程方案設計階段，可采用單位容量法確定計算負荷。,二、需要系數(shù)法,1

6、.單位產品耗電量法,2.,單位面積負荷密度法,一一組用電設備的計算負荷,按需要系數(shù)法確定三相用電設備組計算負荷的根本公式為,有功計算負荷kW,無功計算負荷kvar,視在計算負荷kVA,計算電流A,例,2-1,解此機床組電動機的總容量為,例2-1某機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓380V的三相電動機22kW2臺，kW6臺，4kW12臺，kW6臺。試用需要系數(shù)法確定其計算負荷Pc、Qc、Sc和Ic。,查附錄表1“小批生產的金屬冷加工機床電動機項得Kd、。因此可得,P,e,22 kW27.5 kW64kW121.5kW6,P,c,=K,d,P,e,=146 kW,在確定低壓干線上或低壓母線上的計算

7、負荷時，可結合具體情況對其有功和無功計算負荷計入一個同時系數(shù),K,。,續(xù)上頁,注意：總的視在計算負荷和計算電流不能用各組的視在計算負荷,或計算電流之和乘以,K,來計算。,(二)多組三相用電設備的計算負荷,P,c,Q,c,S,c,I,c,P,c1,Q,c1,P,c2,Q,c2,P,c,i,Q,c,i,例2-2 某380V線路上，接有水泵電動機15kW以下30臺共205kW，另有通風機25臺共45kW，電焊機3臺共kW=65%。試確定線路上總的計算負荷。,例,2-2,解先求各組用電設備的計算負荷,Q,c1,P,c1,tan 164kW0.75=123kvar,1水泵電動機組查附錄表1得Kd(取，因

8、此,2.通風機組查附錄表1得Kd取，,因此,P,c2,=0.845kW=36kW,Q,c2,=36kW0.75=27kvar,P,c1,=,K,d1,P,e1,0.8205kW=164kW,續(xù)上頁,3.,電焊機組查附錄表,1,得,K,d,，,tan=2.68。,P,c3,P,c,Q,c,總計算負荷取Kp0.95，Kq0.97 為,S,c,=246.26kVA,I,c,=246.26kVA/(,0.38kV)=374.2A,Q,c3,在,100%,下的設備容量：,P,e,=10.5,=8.46kW,。,三、利用系數(shù)法,1.求用電設備組在最大負荷班的平均負荷：,2.求平均利用系數(shù)及等效設備臺數(shù)：,

9、3.,根據(jù),K,u,與,n,eq,查附錄表6，得出附加系數(shù),K,a,。,4.利用以下公式求出總計算負荷：,例2-3某機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓380V的三相電動機22kW2臺，kW6臺，4kW12臺，kW6臺。試用利用系數(shù)法來確定機床組的計算負荷。,例,2-3,解,1,用電設備組在最大負荷班的平均負荷,Q,av,P,av,tan,機床電動機,查附錄表,5,得,K,u,，,因此,2.,平均利用系數(shù),因只有,1,組用電設備，故,K,K,u,P,av,=,K,u,P,e,3,用電設備的有效臺數(shù),取14,續(xù)上頁,4,計算負荷及計算電流,利用,K,及,n,eq,=14,查附錄表,6,，通過插值求

10、得,K,a,=2,。,2,17.52,kW,2,30.34,kvar,60.68kvar,第三節(jié) 單相用電設備組計算負荷 確實定,如果單相設備容量超過三相設備容量15%時，那么應將單相設備容量換算為等效三相設備容量，再進行負荷計算。,1.,接于相電壓的單相設備容量換算,2.,接于,同一,線電壓的單相設備容量換算,3.,單相設備接于,不同,線電壓時的負荷計算,應將接于線電壓的單相設備容量換算為接于相電壓的設備容量；,分相計算各相的設備容量，并按需要系數(shù)法計算其計算負荷；,總的等效三相計算負荷為其最大有功負荷相的計算負荷的3倍。,4.,單相設備分別接于線電壓和相電壓時的負荷計算,第四節(jié) 尖峰電流的

11、計算,尖峰電流是指只持續(xù),12,s,的短時最大負荷電流，它用來計算電壓波動、選擇熔斷器和低壓斷路器及整定繼電保護裝置等。,單臺用電設備如電動機的尖峰電流Ipk，就是其起動電流Ist，即,接有多臺用電設備的線路，只考慮一臺設備起動時的尖峰電流，按以下公式計算,式中，,I,為起動電流最大的一臺設備的起動電流；,I,c(n-1),為除起動設備以外的線路計算電流。,I,pk,I,st,k,st,I,第五節(jié) 無功功率補償,一,、,功率因數(shù)定義,1,瞬時功率因數(shù),監(jiān)測負荷用。,2,平均功率因數(shù),調整電費用。,3,最大負荷時的功率因數(shù),確定需要無功補償容量用。,22,2024/9/30,無功功率補償,一、功

12、率因數(shù)低的不良影響,1,使供電網絡中的功率損耗和電能損耗增大。,2,使供電網絡的電壓損失增大，影響負荷端的電壓質量。,3,使供配電設備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。,4使發(fā)電機的出力下降，發(fā)電設備效率降低，發(fā)電本錢提高。,因為功率因數(shù)越低，在保證輸送同樣的有功功率時，系統(tǒng)中輸送的總電流越大，從而使輸電線路上的功率損耗和電能損耗增加。,由于發(fā)電機、變壓器都有一定的額定電壓和額定電流，在正常情況下不允許超過額定值，根據(jù) ，功率因數(shù)越低，輸出的有功功率越小，使設備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。,當有功功率保持不變時，功率因數(shù)越低，無功電流越大，對發(fā)電機轉子的去磁效應越大，端電壓越

13、低，發(fā)電機就達不到預定的出力。,由于 ，當,P,、,R,、,X,一定時，功率因數(shù)越低，,Q,越大，則 越大。,23,2024/9/30,提高功率因數(shù)的方法,提高自然功率因數(shù)的方法,不加任何補償設備，采取措施減少供電系統(tǒng)中無功功率的需要量，稱為提高自然功率因數(shù)。,用小容量的電動機代替負荷缺乏的大容量電動機。,正確選用感應電動機的型號和容量。,當電動機的負荷系數(shù) KL70%時，可以不換；當 KL40%時，必須換小電機；當40%KL 70%時，那么需經過技術經濟比較后再進行更換。,降低感應電動機的端電壓就降低了感應電動機的無功功率需要量，從而可提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。,對負荷缺乏的電動機可用降低外加電壓

14、的方法提高功率因數(shù)。,24,2024/9/30,定子繞組的匝數(shù)不能減少。,所以,限制感應電動機的空載運行。,提高感應電動機的檢修質量。,氣隙,不能增加。,當變壓器的負荷系數(shù),K,L,30%,時，應考慮換小容量的變壓器。,合理使用變壓器。,感應電動機同步化運行。,同步電動機過勵磁下可向電網送入無功功率，從而改善功率因數(shù)。,25,2024/9/30,2,提高功率因數(shù)的補償法,穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備,采用并聯(lián)電容器,無功自動補償裝置,采用同步補償機,優(yōu)點：與同步補償機相比，因無旋轉局部，具有安裝簡單、運行維護方便、有功功率損耗小及組裝靈活、擴充方便等優(yōu)點，因此是目前工業(yè)企業(yè)中應用最廣泛的無功補償設備。

15、,實質上是空載運行的同步電動機，通過調節(jié)其勵磁電流可以起到補償系統(tǒng)無功功率的作用。由于它為旋轉機械，安裝和運行維修都相當復雜，所以在企業(yè)供配電系統(tǒng)中很少應用。,按晝夜時間劃分進行控制,根據(jù)全天24小時無功負荷的變化曲線，按時間程序投入或切除補償電容器。其特點是控制設備簡單、操作方便，并可以防止無功功率倒送向電網，適用于負荷比較穩(wěn)定，無功負荷變化有規(guī)律的場合。,26,2024/9/30,按母線電壓的上下進行控制,按無功功率的大小進行控制,起動元件采用低電壓和過電壓兩個繼電器，當母線電壓低于低電壓繼電器的整定值時，電容器自動投入；當母線電壓高于過電壓繼電器的整定值時，電容器自動切除。,起動元件是一

16、個無功功率檢測器，當無功檢測器測出的無功功率值大于上限給定值時，電容器自動投入；反之，當無功檢測器測出的無功功率值小于下限給定值時，電容器自動切除。,按功率因數(shù)的大小進行控制,起動元件是一個相位檢測器，通過檢測一個線電壓和一個線電流的相位來得出系統(tǒng)當前的功率因數(shù)值，假設此功率因數(shù)值小于下限給定值，電容器自動投入；反之，假設此功率因數(shù)值大于上限給定值，那么電容器自動切除。,二、無功補償容量確實定,Q,=,Q,c,Q,c,P,c,(tan-tan,),Q,N.C,穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備，主要有同步補償機和并聯(lián)電容器自愈式。,三、無功補償裝置的選擇,低壓并聯(lián)電容器裝置根據(jù)負荷變化相應自動循環(huán)投切的電容器組數(shù)，在無功補償容量,Q,確定后可根據(jù)選定的單組容量,q,NC,來選擇：,動態(tài)無功功率補償設備SVC用于急劇變動的沖擊負荷如煉鋼電弧爐、軋鋼機等的無功補償。,四、無功補償裝置的裝設位置,在用戶供電系統(tǒng)中，有三種方式：高壓集中補償、低壓集中補償和分散就地補償個別補償。,例23 某用戶10kV變電所低壓計算負荷為800kW580kvar。假設欲使低壓側功率因數(shù)到達，那么需在低壓側進行補償?shù)牟⒙?lián)電容器