供電負荷預(yù)測與計算

1、供電負荷預(yù)測與計算第1頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一第2章 供電負荷計算2.1 負荷曲線與計算負荷2.2 用電設(shè)備額定容量的確定2.3 負荷計算的方法2.4 功率損耗與電能損耗2.5 變電所中變壓器臺數(shù)與容量的選擇2.6 功率因數(shù)與無功功率補償2第2頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.1 負荷曲線與計算負荷 2.1.1 負荷曲線 負荷曲線（load curve）是指用于表達電力負荷隨時間變化情況的函數(shù)曲線。在直角坐標系中，縱坐標表示負荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標表示對應(yīng)的時間（一般以小時為單位）。 3第3頁，共67頁，2022年，5月20日，

2、0點5分，星期一1負荷曲線的分類按負荷的功率性質(zhì)分：可分為有功負荷曲線和無功負荷曲線；按所表示的負荷變動的時間分：可分為日負荷、月負荷和年負荷曲線。4第4頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一5第5頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一6第6頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2年最大負荷和年最大負荷利用小時數(shù)（1）年最大負荷Pmax 年最大負荷Pmax就是全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負荷也稱為半小時最大負荷。（2）年最大負荷利用小時數(shù)Tmax 年最大負荷利用小時數(shù)又稱為年最大負荷使用時間Tmax，它是一個

3、假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷Pmax持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。 7第7頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一 下圖為某廠年有功負荷曲線，此曲線上最大負荷Pmax就是年最大負荷，Tmax為年最大負荷利用小時數(shù)。8第8頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一3.平均負荷Pav 平均負荷Pav，就是電力負荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間內(nèi)消耗的電能W除以時間t的值，即Pav=W/t 年平均負荷為Pav=Wa/8760 9第9頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.1.2 計算負荷（c

4、alculated load） 通常將以半小時平均負荷為依據(jù)所繪制的負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或用P30(Q30、S30、I30)表示。 10第10頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一規(guī)定取“半小時平均負荷”的原因：一般中小截面導體的發(fā)熱時間常數(shù)為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗表明，中小截面導線達到穩(wěn)定溫升所需時間約為 3=31030（min），如果導線負載為短暫尖峰負荷，顯然不可能使導線溫升達到最高值，只有持續(xù)時間在30min以上的負荷時，才有可能構(gòu)成導線的最高溫升。11第11頁，共67頁，20

5、22年，5月20日，0點5分，星期一2.1.3 計算負荷的意義和計算目的負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據(jù)計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。 計算負荷是設(shè)計時作為選擇供配電系統(tǒng)供電線路的導線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。 正確確定計算負荷意義重大，是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。 返回目錄12第12頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.2 用電設(shè)備額定容量的確定2.2.1 用電設(shè)備的工作方式 用電設(shè)備按其工作方式可分為三種： （1）連續(xù)運行工作制（長期工作制） （2）短時運

6、行工作制（短暫工作制） （3）斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制） 13第13頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一連續(xù)運行工作制（長期工作制） 在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設(shè)備任何部分溫升均不超過最高允許值，負荷比較穩(wěn)定。如通風機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備。 14第14頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一短時運行工作制（短暫工作制） 用電設(shè)備的運行時間短而停歇時間長，在工作時間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達到該負荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時間內(nèi)其溫度又

7、降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設(shè)備。這類設(shè)備的數(shù)量不多。 15第15頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制） 用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進行工作，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊機和吊車電動機等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率表征其工作特征，取一個工作周期內(nèi)的工作時間與工作周期的百分比值，即為 ，即：式中：t，t0工作時間與停歇時間，兩者之和為工作周期T。1

8、6第16頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.2.2 用電設(shè)備額定容量的計算在每臺用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。 17第17頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（1）長期工作制和短時工作制的設(shè)備容量 Pe=PN（2）重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量 吊車機組用電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等 ）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到=25%時的額定功率（kW），若其N

9、不等于25%時應(yīng)進行換算，公式為: 電焊機及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到100%時的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率N不等于100%時，應(yīng)進行換算，公式為:18第18頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（3）電爐變壓器的設(shè)備容量 電爐變壓器的設(shè)備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即：Pe=PN=SNcos 19第19頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（4）照明設(shè)備的設(shè)備容量白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量就等于燈泡上標注的額定功率（kW）；熒光燈還要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈管功率的20%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）；高壓水銀熒光

10、燈亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）；金屬鹵化物燈：采用鎮(zhèn)流器時亦要考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），故其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。 20第20頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（5）不對稱單相負荷的設(shè)備容量當有多臺單相用電設(shè)備時，應(yīng)將它們均勻地分接到三相上，力求減少三相負載不對稱情況。設(shè)計規(guī)程規(guī)定，在計算范圍內(nèi)，單相用電設(shè)備的總?cè)萘咳绮怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時，可按三相對稱分配考慮，如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時，則設(shè)備容量Pe應(yīng)按三倍最大相負荷

11、的原則進行換算。21第21頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一設(shè)備接于相電壓或線電壓時，設(shè)備容量Pe的計算如下：單相設(shè)備接于相電壓時Pe3Pem式中：Pe等效三相設(shè)備容量； Pem最大負荷所接的單相設(shè)備容量。單相設(shè)備接于線電壓時式中Pel接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。返回目錄22第22頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.3 負荷計算的方法負荷計算的方法有：需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法 需要系數(shù)法比較簡便因而廣泛使用。這里僅介紹需要系數(shù)法。23第23頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一需要系數(shù)需要系數(shù)考慮了以下

12、的主要因素：式中：K同時使用系數(shù)，為在最大負荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；KL負荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負荷運行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實際所需功率與其額定容量之比；wl線路供電效率；用電設(shè)備組在實際運行功率時的平均效率。24第24頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一實際上，上述系數(shù)對于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì)，工藝特點，加工條件，技術(shù)管理，和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計確定,見附錄表35。上述各種因素可供設(shè)計人員在變動的系數(shù)范圍內(nèi)選用時參考。 25

13、第25頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.3.1 需要系數(shù)法 由負荷端逐級向電源端進行計算26第26頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一1單臺用電設(shè)備的計算負荷（1） 有功計算負荷： 考慮到單臺用電設(shè)備總會有滿載運行的時候，其計算負荷Pca1為 Pe換算到統(tǒng)一暫載率下的電動機的額定容量； 用電設(shè)備在額定負載下的的效率。 （2）無功計算負荷：Qca1=Pca1tan 用電設(shè)備功率因數(shù)角。 計算目的：用于選擇分支線導線及其上的開關(guān)設(shè)備。27第27頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2. 用電設(shè)備組的計算負荷（1）有功計算負荷：Pca2=Kd

14、Pe Kd用電設(shè)備組的需要系數(shù)，見附錄表3； Pe用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和，但不包括備用設(shè)備容量。（2）無功計算負荷：Qca2=Pca2tanwm tanwm值見附錄表3。（3）視在計算負荷：計算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備。 28第28頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一當Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數(shù)多時，一般取用較小值，臺數(shù)少時取用較大值；設(shè)備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺數(shù)較?。╪3臺）時，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計算負荷，或者采用較大的Kd值(0.851)。 29第29頁，共67

15、頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一3確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷（1）總有功計算負荷：Pca3Pca2（2）總無功計算負荷：Qca3Qca2（3）總視在計算負荷：Pca3、Qca3、Sca3車間變電所低壓母線上的有功、無功及視在計算負荷；Pca2、Qca2各用電設(shè)備組的有功、無功計算負荷的總和最大負荷時的同時系數(shù)?？紤]各用電設(shè)備組的最大計算負荷不會同時出現(xiàn)而引入的系數(shù)。的范圍值見附錄表6。注意：當變電所的低壓母線上裝有無功補償用的靜電電容器組，其容量為Qc3則當計算Qca3時，要減去無功補償容量，即Qca3Qca2Qc3 計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關(guān)

16、設(shè)備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。30第30頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一4. 確定車間變電所中變壓器高壓側(cè)的計算負荷Pca4Pca3+PTQca4Qca3+QT Pca、Qca、Sca車間變電所中變壓器高壓側(cè)的有功、無功及視在計算負荷（kW、kvar及kVA）； PT、QT變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar）。計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備 31第31頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一在計算負荷時，車間變壓器尚未選出，無法根據(jù)變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進行計算，因此一般按下列經(jīng)驗

17、公式估算：對SJL1等型電力變壓器：PT0.02Sca3 （kW）QT0.08Sca3 （kvar）對SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器：PT0.015Sca3 （kW）QT0.06Sca3 （kvar）式中：Sca3變壓器低壓母線上的計算負荷（kVA）。32第32頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一5. 確定全車間變電所中高壓母線上的計算負荷Pca5Pca4+P4mQca5Qca4+Q4m P4m、Q4m車間高壓用電設(shè)備的有功及無功計算負荷。計算目的：用于車間變電所高壓母線的選擇。33第33頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一6. 確定總降壓變

18、電所出線上的計算負荷Pca6= Pca5 +PLPca5Qca6 = Qca5 +QL Qca5Sca6Sca5PL、QL高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計。計算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備。34第34頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一7. 確定總降壓變電所低壓側(cè)母線的計算負荷Pca7PcaQca7Qca 注意：如果在總降壓變電所10kV二次母線側(cè)采用高壓電容器進行無功功率補償，則在計算總無功功率Qca7時，應(yīng)減去補償設(shè)備的容量時Qc7 ，即Qca7Qca- Qc7計算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所

19、主變壓器容量。35第35頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一8確定全廠總計算負荷Pca8Pca7+PTQca8Qca7+QT 計算目的：全廠總計算負荷的數(shù)值可作為向供電部門申請全廠用電的依據(jù)，并作為原始資料進行高壓供電線路的電氣計算，選擇高壓進線導線及進線開關(guān)設(shè)備。 36第36頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一例2.3.1 一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW；另接通風機3臺共5kW；電葫蘆4個共6kW（FCN =40%）試求計算負荷。解：冷加工電動機組： 查附錄表3可得Kd=0.160.2（取0.2），cos=0.5，tan

20、=1.73，因此Pca(1)=KdPe=0.250 =10(kW)Qca(1)= P ca(1)tanwm=101.73=17.3 (kvar) Sca(1)= P ca(1)/coswm=10/0.5=20(kVA) 通風機組： 查附錄表3可得Kd=0.70.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75，因此Pca(2)=KdPe=0.85 =4(kW)Qca(2)= P ca(2)tanwm=40.75=3 (kvar)Sca(2)= P ca(2)/coswm=4/0.8=5(kVA)37第37頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一電葫蘆：由于是單臺設(shè)備，可取Kd=1

21、，查附錄表3可得cos=0.5，tan=1.73，因此Pca(3)= Pe=3.79 =3.79(kW)Qca(3)= Pca(3)tanwm=3.791.73= 6.56(kvar) Sca(3)= Pca(3)/coswm=3.79/0.5=7.58(kVA) 取同時系數(shù)為0.9，因此總計算負荷為Pca()Pca=0.9（10+4+3.79）=16.01(kW)Qca()Qca=0.9（17.3+3+6.56）=24.17(kW)38第38頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一為了使人一目了然，便于審核，實際工程設(shè)計中常采用計算表格形式，如下表所示。28.9924.1716

22、.01取=0.926.8617.7924負荷總計7.586.563.791.730.513.79（=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風機組22017.3101.730.50.25020機床組1Sca(kVA)Qca(kVar)Pca(kW)計算負荷tancosKd設(shè)備容量（kW）臺數(shù)用電設(shè)備組名稱序號返回目錄39第39頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.4 功率損耗與電能損耗2.4.1 供電線路的功率損耗在實際工作中，常根據(jù)計算負荷來求線路的功率損耗，即最大功率損耗，故三相線路的有功功率損耗PL和無功功率損耗QL可分別按下式計算：式中：Ica線路中的計算

23、電流，A；R線路每相電阻，等于單位長度的電阻R0乘以長度L；X線路每相電抗，等于單位長度的電抗X0乘以長度L。 40第40頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一上式如用線路的計算功率Pca、Qca及Sca表示時，則式中：UN三相供電線路的額定電壓，kV。41第41頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.4.2 變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗包括有功功率損耗PT和無功功率損耗QT。變壓器的有功功率損耗由兩部分組成：一部分是變壓器在額定電壓UN時不變的空載損耗P0，也就是鐵損PFe；另一部分是隨負荷而變化的繞組損耗，即有載損耗Pl，也就是銅損PCu。變壓器的短路

24、損耗Pk可認為是額定電流下的銅損PCuN。42第42頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一由于有載損耗與變壓器負荷電流的平方成正比，所以變壓器在計算負荷Sca下的有功功率損耗PT為：式中：Sca變壓器低壓側(cè)的計算負荷，kVA；SNT變壓器額定容量，kVA；P0變壓器空載有功損耗，kW；Pk變壓器有功短路損耗，kW。 43第43頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成：一部分是變壓器空載時不變的無功損耗Q0，另一部分是隨著變壓器負荷而變化在繞組中產(chǎn)生的無功損耗。所以變壓器在計算負荷Sca下的無功功率損耗QT為：式中： 變壓器空載時的

25、無功損耗，kvar； 變壓器額定負荷時的無功損耗，kvar； 變壓器空載電流的百分值； 變壓器阻抗電壓的百分值。 44第44頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.4.3 供電系統(tǒng)的電能損耗1供電線路年電能損耗的計算式中： 按計算負荷求得的線路最大功率損耗； 年最大負荷損耗時間（小時數(shù)）。的含義是：線路連續(xù)通過計算負荷所產(chǎn)生的電能損耗與實際負荷在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗恰好相等所需要的時間，稱為年最大負荷損耗時間，它與Tmaxa以及功率因數(shù)有關(guān)。 45第45頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.變壓器年電能損耗的計算 變壓器空載不變的功率損耗所引起的年電能損

26、耗與接電時間Ton（近似取8760h）有關(guān)，即：WT0=P0Ton 隨負荷而變化的有載功率損耗所引起的年電能損耗為：變壓器總的年電能損耗為：46第46頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.4.4 企業(yè)年電能需要量企業(yè)年電能需要量也就是企業(yè)在一年內(nèi)所消耗的電能，它是企業(yè)供電設(shè)計的重要指標之一。若已知企業(yè)的年負荷曲線如圖，則負荷曲線下的面積即為企業(yè)有功年電能需要量Wa。但實際上，負荷隨時都在變動，通常用一個等值的矩形面積來代替負荷曲線下的面積。 返回目錄47第47頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.5 變電所中變壓器臺數(shù)與容量的選擇2.5.1 車間變電所變

27、壓器臺數(shù)與容量的選擇 對于一般生產(chǎn)車間，盡量裝設(shè)一臺變壓器，其額定容量應(yīng)大于用電設(shè)備的總計算負荷，且應(yīng)有適當富裕容量。對于有一、二級負荷的車間，要求兩個電源供電時，應(yīng)選用兩臺變壓器，每臺變壓器容量應(yīng)能承擔全部一、二級負荷的供電。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時，當車間變電所出現(xiàn)故障時，其一、二級負荷可通過聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，亦可只選用一臺變壓器。48第48頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一對于隨季節(jié)變動較大的負荷，為了使運行經(jīng)濟，減少變壓器空載損耗，也宜采用兩臺變壓器，以便在低谷負荷時，切除一臺。凡選用兩臺變壓器的變電所，任一臺變壓器單獨投入運行時，必須能滿足變電所總計算負荷70%

28、的需要和一、二級負荷的需要。 49第49頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.5.2 企業(yè)總降變電所主變壓器的選擇對第三級負荷供電的總降變電所，或者有少量一、二級負荷，但可由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可只裝設(shè)一臺主變壓器；其額定容量應(yīng)大于企業(yè)全部車間變電所計算負荷的總和，并考慮1525%的富裕。當企業(yè)中一、二級負荷占全部負荷比重較大時，應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器，兩臺主變壓器之間互為備用。當一臺出現(xiàn)事故或檢修時，另一臺能承擔全部一、二級負荷。 50第50頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.5.3 變壓器的經(jīng)濟運行所謂變壓器的經(jīng)濟運行，是指變壓器在功率損耗最小的情

29、況下的運行方式。這樣使電能損耗最小，運行費用最低。如果把無功損耗歸算為有功損耗，則變壓器在實際負荷S下，其總的功率損耗可由下式求得：式中 Kr為無功功率經(jīng)濟當量。它的意義是指供電系統(tǒng)中每增加1kvar的無功損耗，相當于有功損耗增加的千瓦數(shù)，此值通常取0.060.1kW/kvar。 51第51頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一現(xiàn)假設(shè)變電所有兩臺同型號同容量的變壓器，當其中一臺變壓器運行時，它承擔所有的負荷S；當兩臺變壓器同時并列運行時，每臺承擔負荷S/2。求出兩種運行方案歸算以后的功率損耗，并分別繪出隨負荷而變化的曲線。52第52頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分

30、，星期一兩條曲線交于n點，它所對應(yīng)的負荷稱為變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷Scr。 53第53頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一同理，如果變電所裝設(shè)同容量多臺變壓器，根據(jù)n臺和n+1臺兩種運行方式總有功損耗相等的原則，可求出其臨界負荷值：顯然，實際負荷小于Scr應(yīng)取n臺運行，大于Scr則取n+1臺運行。返回目錄54第54頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.6 功率因數(shù)與無功功率補償2.6.1 功率因數(shù)的計算（1）瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出：式中：P功率表測出的三相功率讀數(shù)（kW）；U電壓表

31、測出的線電壓讀數(shù)（kV）；I電流表測出的相電流讀數(shù)（A）。瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。 55第55頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（2）平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計算公式為式中： Wa-某一時間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；由有功電度表讀出。Wr-某一時間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）；由無功電度表讀出。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。 56第56頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一對于正在進行設(shè)計的工業(yè)企業(yè)則采用

32、下述的計算方法：式中： Pca-全企業(yè)的有功功率計算負荷，kW；Qca-全企業(yè)的無功功率計算負荷，kvar；-有功負荷系數(shù)，一般為0.70.75；-無功負荷系數(shù)，一般為0.760.82。 57第57頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（3）最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷（即計算負荷）時的功率因數(shù)。根據(jù)功率因數(shù)的定義可以分別寫出：式中：Pca全企業(yè)的有功功率計算負荷，kW；Qca全企業(yè)的無功功率計算負荷，kvar；Sca全企業(yè)的視在計算負荷，kVA。 58第58頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.6.2 功率因數(shù)過低對供電系統(tǒng)的影響

33、（1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的起動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費用。（2）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。（3）線路的電壓損耗增大。影響負荷端的異步電動機及其它用電設(shè)備的正常運行。（4）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。綜上可知電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題，因此，必須設(shè)法提高電力網(wǎng)中各種有關(guān)部分的功率因數(shù)。目前供電部門實行按功率因數(shù)征收電費，因此功率因數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項重要的經(jīng)濟指標。 59第59頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一2.6.3 功率因數(shù)的改善（1）

34、提高自然功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)的方法，即采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施，主要有： 正確選用感應(yīng)電動機的型號和容量，使其接近滿載運行； 更換輕負荷感應(yīng)電動機或者改變輕負荷電動機的接線； 電力變壓器不宜輕載運行； 合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運行狀況，限制電焊機、機床電動機等設(shè)備的空載運轉(zhuǎn)； 使用無電壓運行的電磁開關(guān)。 60第60頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一（2） 人工補償無功功率 當采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時，就需要設(shè)置專門的無功補償電源，人工補償無功功率。人工補償無功功率的方法主要有以下三種：并聯(lián)電容器補償同步電動機補償動態(tài)無功功率補償 61第61頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器）作無功補償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補償裝置。電力電容器的補償容量可用下式確定Qc=Pav（tan1-tan2）=Pca（tan1-tan2）式中：Pca最大有功計算負荷，kW；月平均有功負荷系數(shù)；tan1、tan2補償前、后平均功率因數(shù)角的正切值。62第62頁，共67頁，2022年，5月20日，0點5分，星期一在計算補償用電