現(xiàn)代供電技術(shù)第2章

第二章負(fù)荷計(jì)算與功率因數(shù)補(bǔ)償負(fù)荷曲線及參數(shù)負(fù)荷計(jì)算方法企業(yè)負(fù)荷的確定與變壓器選擇功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)第一節(jié)負(fù)荷曲線及參數(shù)負(fù)荷計(jì)算－目的

企業(yè)用電總量選擇各級(jí)變壓器的容量架空線和電纜的截面積繼電保護(hù)整定電器設(shè)備型號(hào)選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置什么是負(fù)荷曲線⊙負(fù)荷曲線（loadcurve）是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律?！沿?fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間。⊙負(fù)荷曲線按負(fù)荷功率的功率性質(zhì)不同，分有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線；按時(shí)間單位的不同，分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對(duì)象不同，分用戶、車間或某類設(shè)備負(fù)荷曲線。一、日有功負(fù)荷曲線1.繪制的方法（1）以某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，在24h中各個(gè)時(shí)刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點(diǎn)繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線，見(jiàn)圖2.1a。（2）通過(guò)接在供電線路上的電度表，每隔一定的時(shí)間間隔（一般為半小時(shí)）將其讀數(shù)記錄下來(lái)，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點(diǎn)畫(huà)在坐標(biāo)上，把這些點(diǎn)連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線,如圖2.1b。

2.特點(diǎn)（1）電力負(fù)荷是變化的，不等于額定功率。

（2）電力負(fù)荷的變化是有規(guī)律的。二、年有功負(fù)荷曲線

年負(fù)荷曲線又分為年運(yùn)行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。

1、年運(yùn)行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成。

2、年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。

圖2.2是南方某廠的年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間計(jì)算為T(mén)1=200t1+165t2，其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況核定。

年有功負(fù)荷曲線的繪制（c）年負(fù)荷曲線（a）夏季日負(fù)荷曲線

（b）冬季日負(fù)荷曲線

三、年每日最大負(fù)荷曲線

該曲線按全年每日的最大負(fù)荷繪制，橫坐標(biāo)依次以全年十二個(gè)月的日期來(lái)分格，適用于確定擁有多臺(tái)電力變壓器的企業(yè)變電站在不同時(shí)間適合投入變壓器運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低損耗。四、負(fù)荷計(jì)算的幾個(gè)物理量年最大負(fù)荷Pmax年最大負(fù)荷Pmax就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，因此年最大負(fù)荷也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30。年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax(或P30)持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。

下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷，Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax一班制工廠Tmax=1000~3000h兩班制工廠Tmax=3000~5000h三班制工廠Tmax=5000~8000h平均有功負(fù)荷Pav平均有功負(fù)荷Pav就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能At除以時(shí)間t的值，即Pav=At/t年平均負(fù)荷：Pav=At/8760負(fù)荷系數(shù)：Klo=Pav/Pmax對(duì)用電設(shè)備：Klo=P/PN需用系數(shù)和利用系數(shù)需用系數(shù)Kd需用系數(shù)Kd是用電設(shè)備組實(shí)際從電網(wǎng)吸收的最大負(fù)荷與該用電設(shè)備組的額定總?cè)萘康谋戎?，即Kd=Pmax/ΣPN

利用系數(shù)Kc需用系數(shù)Kd是用電設(shè)備實(shí)際從電網(wǎng)吸收的平均負(fù)荷與該用電設(shè)備組的額定總?cè)萘康谋戎担碖d=Pav/ΣPN

各類企業(yè)用電設(shè)備組的典型需用系數(shù)和利用系數(shù)可以查表計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計(jì)算負(fù)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)表示。負(fù)荷計(jì)算就是求計(jì)算負(fù)荷Pca,Qca,Sca和Ica雖然年最大負(fù)荷Pmax和計(jì)算負(fù)荷Pca定義不一樣，但其物理意義相近，因此基本滿足以下關(guān)系Pmax=PcaQmax=QcaSmax=Sca規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因：一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為

3τ=3×10＝30（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。第二節(jié)負(fù)荷計(jì)算方法負(fù)荷計(jì)算－計(jì)算方法需用系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便、對(duì)任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷都適用，計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際，適用于用電設(shè)備容量相差小而且用電設(shè)備數(shù)量較多的場(chǎng)合。二項(xiàng)系數(shù)法適用于各用電設(shè)備容量相差大的場(chǎng)合，如機(jī)械加工企業(yè)、煤礦井下綜合機(jī)械化采煤工作面等。利用系數(shù)法

以平均負(fù)荷作為計(jì)算的依據(jù)，利用概論論分析出最大負(fù)荷和平均負(fù)荷的關(guān)系，但計(jì)算繁瑣，實(shí)際應(yīng)用少。單位電耗法

常用于方案設(shè)計(jì)一、設(shè)備容量的確定

用電設(shè)備銘牌上面標(biāo)出的功率（或者容量）稱為電設(shè)備的額定功率PN，在計(jì)算負(fù)荷的時(shí)候，不能將額定功率簡(jiǎn)單的直接相加，而需將不同工作制的用電設(shè)備額定功率轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一規(guī)定的工作制條件下的功率，稱為用電設(shè)備功率PNμ用電設(shè)備按其工作方式可分為三種：（1）長(zhǎng)期連續(xù)工作制如通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、水泵、電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等PNμ=PN（2）短時(shí)工作制如井下的排水泵

PNμ=PN（3）斷續(xù)周期工作制這類工作制的設(shè)備周期性的時(shí)而工作時(shí)而停歇，工作周期不超過(guò)10min，如電焊機(jī)、吊車電機(jī)等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用負(fù)荷持續(xù)率ε表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即為ε，即：式中t，t0－工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作周期T。注意點(diǎn)：同一用電設(shè)備，在不同的負(fù)荷持續(xù)率工作時(shí)，其輸出功率是不一樣的。不同負(fù)荷持續(xù)率的設(shè)備容量必須換算為同一負(fù)荷持續(xù)率下的容量才能進(jìn)行相加運(yùn)算，并且這種運(yùn)算是等效換算，即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來(lái)進(jìn)行換算。

由于電流I通過(guò)設(shè)備在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為I2Rt。因此，在設(shè)備電阻不變而產(chǎn)生熱量又相等的情況下，,而在同電壓下，設(shè)備容量。由負(fù)荷持續(xù)率公式我們可以知道，同一周期的負(fù)荷持續(xù)率，因此可以得出。

如果假設(shè)設(shè)備在下的額定容量為，則換算到下的設(shè)備容量為①吊車機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等）的銘牌負(fù)荷持續(xù)率一般15%、25%、40%和50%四種，為了計(jì)算方便一般統(tǒng)一換算到ε=25%時(shí)的額定功率（kW），若其εN不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:②電焊機(jī)及電焊變壓器的銘牌負(fù)荷持續(xù)率一般有50%、60%、75%和100%四種，為了方便計(jì)算一般統(tǒng)一換算到ε＝100%時(shí)的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:例有一電焊變壓器，其銘牌上給出：額定容量SN=42kVA,負(fù)荷持續(xù)率，功率因數(shù)，求該電焊變壓器的設(shè)備容量解：電焊裝置的設(shè)備功率統(tǒng)一換算到，所以設(shè)備容量為例某車間有一臺(tái)10t橋式起重機(jī)，設(shè)備銘牌上給出：額定功率PN=39.6kW,負(fù)荷持續(xù)率,求該起重機(jī)的設(shè)備容量解：起重機(jī)應(yīng)換算到，所以設(shè)備容量為

（2）電焊機(jī)的設(shè)備容量電焊機(jī)屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以2臺(tái)電焊機(jī)的設(shè)備容量：解：（1）金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量金屬切削機(jī)床屬于長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺(tái)金屬切削機(jī)床的總?cè)萘繛椋豪承∨可a(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中10.5kW-4臺(tái)，7.5kW-8臺(tái)，5kW-8臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，,），車間有吊車1臺(tái)11kW，），試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。

（3）吊車的設(shè)備容量吊車屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以1臺(tái)吊車的容量為：例某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中10.5kW-4臺(tái)，7.5kW-8臺(tái)，5kW-8臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，,），車間有吊車1臺(tái)11kW，），試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。

(4)車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋憾?、需用系?shù)法

對(duì)于用戶或者一組用電設(shè)備，當(dāng)在最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，所安裝的所有用電設(shè)備不可能全部同時(shí)運(yùn)行，也不可能全部以額定負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)線路在輸送電流時(shí)會(huì)有一定的損耗，用電設(shè)備本身也有一定的損耗。因此，不能將所有設(shè)備的額定容量簡(jiǎn)單相加來(lái)作為用戶或者一組用電設(shè)備的最大負(fù)荷，必須對(duì)相加所得的總額定容量打一個(gè)折扣。

需用系數(shù)法原理

需用系數(shù)法：利用需用系數(shù)來(lái)確定用戶或者用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法。其實(shí)質(zhì)是用一個(gè)小于1的需用系數(shù)Kd對(duì)用電設(shè)備組的總額定容量ΣPN進(jìn)行打折，使得計(jì)算負(fù)荷Pca接近最大半小時(shí)平均負(fù)荷Pmax?；竟綖椋篜ca=KdΣPN一個(gè)用電設(shè)備組計(jì)算公式1、用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個(gè)車間中，可以根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，再分別計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。例題

某機(jī)修車間380V線路上有如下設(shè)備：三相電動(dòng)機(jī)7.5kW三臺(tái)，4kW8臺(tái)，3kW17臺(tái)，1.5kW19臺(tái)。試求該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。思路：

因?yàn)檫@一組用電設(shè)備都是三相電動(dòng)機(jī)，工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近，可以將它們合并成一組用電設(shè)備。

多個(gè)用電設(shè)備組計(jì)算公式2、多個(gè)用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

在配電干線上或者車間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，而各個(gè)用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時(shí)出現(xiàn)。因此在求配電干線或者車間變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)KSI。例題某機(jī)修車間380V線路上有如下設(shè)備：對(duì)焊機(jī)一臺(tái)：SN=42kVA,εN=60%,cos=0.6210噸橋式起重機(jī)一臺(tái)：PN=39.6kW,εN=40%

金屬切削用三相電機(jī)：7.5kW3臺(tái),4kW8臺(tái);3kW17臺(tái)試求計(jì)算負(fù)荷。思路：

先確定負(fù)荷應(yīng)用范圍：小批生產(chǎn)，屬于冷加工車間

先分組：對(duì)焊機(jī)一組；起重機(jī)一組；金屬切削用電機(jī)一組。每一組用需用系數(shù)法分別計(jì)算：容量；查表得Kd和cos；計(jì)算查表得多個(gè)組的同時(shí)系數(shù)，再計(jì)算簡(jiǎn)單：只用一個(gè)公式方便：查表準(zhǔn)確：Kd來(lái)自于多年的經(jīng)驗(yàn)積累明確：物理意義明確適用范圍廣：基本各種情況都適用特例：存在單臺(tái)大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)會(huì)有一定誤差，可考慮用二項(xiàng)系數(shù)法。對(duì)需用系數(shù)法的評(píng)價(jià)三、二項(xiàng)系數(shù)法

從企業(yè)日負(fù)荷曲線可以看出，其最大有功負(fù)荷Pca可以表示成

大量的考察和統(tǒng)計(jì)表明，產(chǎn)生企業(yè)“尖峰負(fù)荷”的主要原因是企業(yè)內(nèi)X臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)在某一生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)較密集地處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。如果已知X臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛镻X，則上式可以表示為：1、用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

當(dāng)已知各用電設(shè)備的設(shè)備容量后，確定計(jì)算負(fù)荷的公式為:例題

某機(jī)修車間380V線路上有如下設(shè)備：三相電動(dòng)機(jī)7.5kW三臺(tái)，4kW8臺(tái)，3kW17臺(tái)，1.5kW19臺(tái)。試用二項(xiàng)系數(shù)法求該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。2、多個(gè)用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

采用二項(xiàng)系數(shù)法確定干線上或者變電站母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，同樣應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因數(shù)。因此，在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負(fù)荷cPX,再加上所有各組的平均負(fù)荷。計(jì)算公式為評(píng)價(jià)：

與需用系數(shù)法相比，二項(xiàng)系數(shù)法不僅考慮了用電設(shè)備組的平均最大負(fù)荷，而且還考慮了容量最大的少數(shù)用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響，所以這種計(jì)算方法比較適合確定用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，而且其容量差別又較大的用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算。但是二項(xiàng)系數(shù)bcX的值缺乏足夠的理論依據(jù)，積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)也較少，所以其應(yīng)用受到一定的局限。四、單位產(chǎn)品電耗法

當(dāng)已知企業(yè)年生產(chǎn)量為m，其單位產(chǎn)品的電能消耗量為a，則年電能需用與計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算式為：評(píng)價(jià)：?jiǎn)挝划a(chǎn)品電耗法無(wú)法確定企業(yè)各級(jí)母線和各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，只能得到一個(gè)企業(yè)組的總結(jié)果，用于供電方案設(shè)計(jì)。例題

某機(jī)修車間380V線路上有如下設(shè)備：金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共100kW,通風(fēng)機(jī)4臺(tái)共6kW，電阻爐4臺(tái)共8kW。設(shè)其金屬切削機(jī)床組有10kW電動(dòng)機(jī)3臺(tái)，7.5kW電動(dòng)機(jī)五臺(tái)等，其余電動(dòng)機(jī)均小于7.5kW。試用二項(xiàng)系數(shù)法求該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。第三節(jié)企業(yè)負(fù)荷的確定與變壓器的選擇企業(yè)負(fù)荷計(jì)算方法負(fù)荷統(tǒng)計(jì)逐級(jí)計(jì)算低壓用電設(shè)備低壓母線高壓母線電源母線低壓變壓器主變壓器企業(yè)年能力消耗單位產(chǎn)品電力消耗一、功率損耗及電能損耗

電流通過(guò)導(dǎo)線和變壓器的時(shí)候，要引起有功功率和無(wú)功功率的損耗，在確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷的時(shí)候也要將這部分的損耗加進(jìn)去。1、供電線路的功率損耗三相供電線路的三相有功功率損耗：R-線路每相電阻X-線路每相電抗L-線路計(jì)算程度R0、X0-分別為單位長(zhǎng)度的交流電阻和電抗

上式中的Ica用Pca、Qca和Sca來(lái)表示，則上式子可以轉(zhuǎn)換成：例

試求從電力系統(tǒng)的某地區(qū)變電站到一個(gè)企業(yè)總降壓變電站的35kV送電線路的有功功率損耗和無(wú)功功率損耗。已知該線路的長(zhǎng)度為12km，采用LGJ-70型鋼芯鋁絞線，其單位電阻和電抗分別為R0=0.46Ω/km，X0=0.397Ω/km，輸送計(jì)算負(fù)荷Sca=4917kVA.2、變壓器的功率損耗有功功率損耗

變壓器的有功損耗由兩部分組成：空載損耗（鐵損）僅與外部電壓和頻率有關(guān)，與負(fù)載無(wú)關(guān)；短路損耗（銅損），由一次繞組和二次繞組電阻產(chǎn)生，與負(fù)荷電流的平方成正比。雙繞組變壓器有功功率損耗計(jì)算公式：無(wú)功功率損耗

變壓器的無(wú)功損耗由兩部分組成：變壓器空載時(shí)，由主磁通的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的無(wú)功功率損耗；由變壓器負(fù)荷電流在一次繞組和二次繞組電抗上產(chǎn)生的無(wú)功功率損耗。變壓器的無(wú)功功率損耗計(jì)算公式：

變見(jiàn)過(guò)變化可得：

在負(fù)荷計(jì)算中，變壓器的有功功率損耗和無(wú)功功率損耗還可以按照下列簡(jiǎn)化公式近似計(jì)算。對(duì)于SL9型等型號(hào)的電力變壓器，有

對(duì)于SL7型等型號(hào)的電力變壓器，有例某車間裝一臺(tái)SJL-1000/10型變壓器，電壓為10/0.4kV,ΔP0=2.0kW,ΔPK=13.7kW，I0%=1.7,Uk%=4.5。并已知變壓器的計(jì)算負(fù)荷Sca=800kVA。試求該變壓器的有功功率損耗和無(wú)功功率損耗。3、企業(yè)年電能損耗計(jì)算供電線路電能損耗

企業(yè)按照Pca三持續(xù)運(yùn)行一年，相供電線路中有功功率一年內(nèi)的損耗可以按照以下公式來(lái)計(jì)算：

但實(shí)際上，企業(yè)的半小時(shí)平均負(fù)荷是變動(dòng)的，一般都比Pca低，實(shí)際消耗的有功功率可以表示為：τ的物理意義：如果供電線路按照半小時(shí)最大負(fù)荷Pca持續(xù)運(yùn)行，在τ小時(shí)內(nèi)消耗的電能等于實(shí)際負(fù)載在全年消耗的電能企業(yè)消耗的電能主要由企業(yè)生產(chǎn)和生活組成。但企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)備和線路也消耗一部分電能變壓器的電能損耗

變壓器鐵耗ΔP0可以表示為

變壓器銅耗ΔPcu可以表示為

因此，變壓器全年有功電能損耗為二、企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定從負(fù)荷端開(kāi)始，逐級(jí)上推到電源進(jìn)線端。①求用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷先將車間用電設(shè)備按工作制的不同進(jìn)行分組，求各組的設(shè)備容量，再用需用系數(shù)法或者二項(xiàng)系數(shù)法確定各用電組的算負(fù)荷。②求車間低壓變壓器側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。將低壓各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的總和乘以同時(shí)系數(shù)。用該計(jì)算負(fù)荷可以選擇車間變壓器的容量和低壓導(dǎo)線的截面。注意無(wú)功功率和有功功率分別相加。③求車間變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷加上該變壓器的功率損耗就是車間變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷，用于選擇車間變壓器高壓側(cè)的導(dǎo)線截面用逐級(jí)計(jì)算方法來(lái)確定企業(yè)計(jì)算負(fù)荷④總降壓站6-10kW側(cè)的計(jì)算負(fù)荷由總降壓站各配出線計(jì)算負(fù)荷的總和乘以一個(gè)同時(shí)系數(shù)，再加上各高壓配出線的功率損耗，該值可以用來(lái)選擇總降壓站主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)⑤企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷的確定

首先計(jì)算出主變壓器的功率損耗，企業(yè)計(jì)算負(fù)荷是總降壓站6-10kV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷與主變壓器功率損耗之和，該值可以用來(lái)選擇電源的進(jìn)線截面。注意：各級(jí)負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果，不僅是選擇導(dǎo)線截面和變壓器容量提高依據(jù)，而且是選擇高低壓電氣設(shè)備和繼電保護(hù)整定的重要依據(jù)。對(duì)企業(yè)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算也是前提參數(shù)之一。

三、供電變壓器選擇

根據(jù)使用環(huán)境條件、電壓等級(jí)及計(jì)算負(fù)荷選擇供電變壓器的形式和容量。1、變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則

一般性生產(chǎn)車間，盡量裝一臺(tái)變壓器車間有一、二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)裝兩臺(tái)變壓器車間負(fù)荷晝夜變化較大，或向幾個(gè)負(fù)荷曲線相差懸殊的車間供電，應(yīng)裝兩臺(tái)變壓器特殊場(chǎng)合可選多臺(tái)變壓器。如井下變電站。確定車間變電站變壓器臺(tái)數(shù)的原則確定企業(yè)總壓降變電站變壓器臺(tái)數(shù)的原則

企業(yè)絕大部分負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，可裝一臺(tái)變壓器企業(yè)一、二級(jí)負(fù)荷較多，必須裝兩臺(tái)變壓器特殊情況可選多臺(tái)變壓器，如分期建設(shè)的企業(yè)。兩臺(tái)變壓器互為備用的方式

明備用：兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)均按承擔(dān)100%負(fù)荷來(lái)選擇，其中一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用暗備用：正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入運(yùn)行，每臺(tái)承擔(dān)50%的負(fù)荷，每臺(tái)容量選擇計(jì)算負(fù)荷的70%~80%2、變壓器容量選擇

車間變電所變壓器的總額定容量應(yīng)等于或稍大于其計(jì)算容量

企業(yè)35kV總壓降變電所主變壓器容量選擇一般大型企業(yè)常選兩臺(tái)容量相同的變壓器，每臺(tái)容量為

其中，Kgu為事故時(shí)的負(fù)荷保證系數(shù)，根據(jù)企業(yè)一二級(jí)負(fù)荷所占的比例決定，一般取0.7~1；S’ca.35為企業(yè)35kV母線上無(wú)功補(bǔ)償后的總視在計(jì)算負(fù)荷四、供電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

使自身與電力系統(tǒng)的有功損耗最小而獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的運(yùn)行方式成為電力設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于變壓器，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在多大的負(fù)荷率下運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題一、無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量Kq

電力系統(tǒng)的有功功耗，不僅與用電設(shè)備的有功功耗有關(guān)系，而且與無(wú)功損耗也有關(guān)系。為了計(jì)算設(shè)備無(wú)功損耗所引起電力系統(tǒng)有功損耗的增加量而定義的換算系數(shù)稱為無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。它表示電力系統(tǒng)多輸送1kvar的無(wú)功功率，將使電力系統(tǒng)中增加有功功率損耗的千瓦數(shù)。

無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量Kq與電力系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)及計(jì)算點(diǎn)的具體位置等多種因數(shù)有關(guān)。對(duì)工礦企業(yè)變、配電所，Kq=0.02-0.1

對(duì)發(fā)電機(jī)直配的負(fù)荷，Kq=0.02-0.04

對(duì)經(jīng)兩級(jí)變壓器的負(fù)荷，Kq=0.05-0.07

對(duì)經(jīng)三級(jí)變壓器的負(fù)荷，Kq=0.08-0.1變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與變壓器的負(fù)荷率有關(guān)，通常單臺(tái)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷率約為70％。多臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器，也存在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問(wèn)題。二、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件第四節(jié)功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)一、功率因數(shù)的概念

功率因數(shù)是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，它反映了供電系統(tǒng)中無(wú)功功率消耗量在系統(tǒng)總?cè)萘恐兴嫉谋戎?，反映了供電系統(tǒng)的供電能力。功率因數(shù)主要有以下幾種：1、瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)是指運(yùn)行中的工廠供電系統(tǒng)在某一時(shí)刻的功率因數(shù)值。它隨著設(shè)備的類型、運(yùn)行方式、電壓高低而隨時(shí)變化。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(cè)出的三相功率讀數(shù)（kW）；

U－電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（kV）；

I－電流表測(cè)出的相電流讀數(shù)（A）。瞬時(shí)功率因數(shù)用來(lái)了解和分析工廠或者設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)功功率的變化情況，以采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。2、平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值,也叫加權(quán)平均功率因數(shù)。其計(jì)算公式為式中：AP－某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能,由有功電度表讀出。

AQ－某一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能,由無(wú)功電度表讀出。我國(guó)電業(yè)部門(mén)每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)來(lái)調(diào)整。上式用以計(jì)算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。

3、最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指按有功計(jì)算負(fù)荷和視在計(jì)算負(fù)荷計(jì)算得到的功率因數(shù)，其計(jì)算公式為式中：Pca－有功計(jì)算負(fù)荷

Sca－視在計(jì)算負(fù)荷在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對(duì)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，應(yīng)按照最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)來(lái)計(jì)算。

二、提高負(fù)荷功率因數(shù)的意義

在工礦企業(yè)中，采用了大量的動(dòng)力負(fù)荷如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐，特別是近年來(lái)大功率電力電子拖動(dòng)設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。這些都是感性負(fù)荷，供電系統(tǒng)除了要提高有功功率之外，還有提供大量的無(wú)功功率，使得功率因數(shù)偏低，發(fā)電、變電、輸電設(shè)備的能力都得不到充分的利用，而且增加了線路的功率損耗和電壓損耗，因此提高用戶的功率因數(shù)有著重大意義。提高電力系統(tǒng)的供電能力降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗

減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量降低電能成本三、供電部門(mén)對(duì)用戶功率因數(shù)的要求

高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，其他電力用戶功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上，農(nóng)業(yè)用戶要求0.8以上。供電部門(mén)根據(jù)功率因數(shù)在收取電費(fèi)時(shí)進(jìn)行獎(jiǎng)懲處罰四、提高功率因數(shù)的方法電氣設(shè)備的合理運(yùn)行提高功率因數(shù)方法人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)正確選擇電氣設(shè)備人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)1、正確選擇電氣設(shè)備選擇氣隙小、磁阻小的電氣設(shè)備。如選擇電動(dòng)機(jī)，盡量選擇鼠籠式電動(dòng)機(jī)。同容量下選擇磁路體積小的電氣設(shè)備。電動(dòng)機(jī)、變壓器容量選擇要合適，避免輕載運(yùn)行。對(duì)不需調(diào)速、持續(xù)運(yùn)行的大容量電動(dòng)機(jī)，有條件盡量選擇同步電機(jī)。同步電機(jī)過(guò)激磁運(yùn)行時(shí)，可以提供容性無(wú)功，提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。2、電氣設(shè)備的合理運(yùn)行消除嚴(yán)重輕載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)和變壓器。合理調(diào)度安排生產(chǎn)工藝流程，限制電氣設(shè)備空載運(yùn)行。提高維護(hù)檢修質(zhì)量，保證電動(dòng)機(jī)的電磁特性。進(jìn)行技術(shù)改造，降低總的無(wú)功損耗。如，電磁開(kāi)關(guān)的無(wú)壓運(yùn)行，繞線式電動(dòng)機(jī)同步化。

3、人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)并聯(lián)電力電容器組

投資省、有功功率損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小、無(wú)振動(dòng)噪音、安裝靈活；只能有級(jí)調(diào)節(jié)采用同步調(diào)相機(jī)實(shí)際是一個(gè)大容量的同步電機(jī)，過(guò)勵(lì)磁時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)無(wú)功發(fā)電機(jī)；可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)無(wú)功功率；造價(jià)高、有功功率損耗大、要專人維護(hù)；主要用于大型樞紐變電所采用可控硅靜止無(wú)功補(bǔ)償器性能比較優(yōu)越的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，由移相電容器、飽和電抗器、可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、濾波器組成；特點(diǎn)是將飽和電抗器和移相電容器并聯(lián)，電容器可以補(bǔ)償設(shè)備所產(chǎn)生的沖擊無(wú)功功率的全部和大部分，當(dāng)無(wú)沖擊無(wú)功功率時(shí)，則利用飽和電抗器所構(gòu)成的可調(diào)感性負(fù)荷將電容器的過(guò)剩無(wú)功吸收；濾波器可以吸收高次諧波；動(dòng)態(tài)補(bǔ)償反應(yīng)迅速、損耗小、適合對(duì)功率因數(shù)變化劇烈的大型負(fù)荷進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償；投資大、設(shè)備體積大、占地大。采用可控硅靜止無(wú)功補(bǔ)償器采用進(jìn)相機(jī)改善功率因數(shù)也叫轉(zhuǎn)子自勵(lì)相位補(bǔ)償機(jī)，新型的感性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，只適用于對(duì)繞線異步電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的補(bǔ)償。補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)是投資少、補(bǔ)償效果徹底，還可以降低電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷電流，節(jié)電效果顯著；缺點(diǎn)是本身是一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，需要輔助電機(jī)拖動(dòng)，增加了維護(hù)和檢修的負(fù)擔(dān)，只適用于負(fù)荷變化不大的大容量的繞線式電動(dòng)機(jī)。五、并聯(lián)電力電容器提高功率因數(shù)無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)本著就近平衡的原則。補(bǔ)償裝置應(yīng)盡量靠近無(wú)功負(fù)荷。按照補(bǔ)償電容器安裝的位置，分為就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償。原理：工廠企業(yè)中，大部分是電感性和電阻性的負(fù)荷，電流將滯后電壓一個(gè)角度，并聯(lián)電力電容器，電容器的電流將抵消一部分感性電流，從而使得無(wú)功電流減小。

1、工作原理并聯(lián)電容器的補(bǔ)償原理就地補(bǔ)償：優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償效果最好。缺點(diǎn)：電容器利用率較低。集中補(bǔ)償：優(yōu)點(diǎn)：電容器