負荷計算(2007年用)

第二章負荷計算學會計算或估算電力負荷是正確選擇供配電系統(tǒng)種導線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等的基礎(chǔ)，也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的環(huán)節(jié)。本章的內(nèi)容是分析供配電系統(tǒng)和進行供電設(shè)計計算的基礎(chǔ)。2/5/20231第二章負荷計算

第一節(jié)負荷曲線

第二節(jié)用電設(shè)備的設(shè)備容量

第三節(jié)負荷計算的方法

第四節(jié)功率損耗和電能損耗

第五節(jié)全廠負荷計算

第六節(jié)尖峰電流的計算

第七節(jié)功率因數(shù)及無功功率補償2/5/202322.1負荷曲線負荷曲線是電力負荷隨時間變化的圖形，反映了用戶用電的特點和規(guī)律。2.1.1日負荷曲線日負荷曲線：負荷在一晝夜間（0~24h）的變化情況。繪制方法：1.以某個監(jiān)測點為參考點，在24小時中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點繪制而成的折線形狀，稱為折線形負荷曲線。2/5/202332.1負荷曲線2.通過接在供電線路上的電度表，每隔一定時間間隔（半小時）將讀數(shù)記錄下來，求出半小時的平均功率，再依次將這些點畫在坐標上，把這些點連成階梯狀的階梯型負荷曲線。2/5/202342.1負荷曲線特點：1.電力負荷是變化的；2.不等于額定功率；3.電力負荷的變化是有規(guī)律的。日負荷曲線與橫坐標所包圍的面積代表全日所消耗的電能。

2/5/202352.1負荷曲線2.1.2

年負荷曲線

年負荷曲線反映負荷全年（8760小時）的變化情況。年負荷曲線分為：年運行負荷曲線：根據(jù)全年日負荷曲線間接制成。年持續(xù)負荷曲線：要借助一年中有代表性的冬季日負荷曲線和夏季日負荷曲線。通常用年持續(xù)負荷曲線來表示年負荷曲線。2/5/202362.1負荷曲線根據(jù)典型夏季日負荷曲線和冬季日負荷曲線，按負荷大小依次排列繪制北方：冬日200天，夏日165天南方：冬日165天，夏日200天2/5/202372.1負荷曲線2.1.3負荷曲線的有關(guān)物理量1.年最大負荷和年最大負荷利用小時（１）年最大負荷Ｐmax指全年中負荷最大的工作班內(nèi)（為防偶然性，這樣的工作班至少要在負荷最大的月份出現(xiàn)２～３次）30分鐘平均功率的最大值，因此年最大負荷有時也稱為30分鐘最大負荷P30。2/5/202382.1負荷曲線（２）年最大負荷利用小時Ｔmax指負荷以年最大負荷Pmax持續(xù)運行一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能，這段時間就是年最大負荷利用小時。如圖2-3所示，陰影部分即為全年實際消耗的電能。如果以Wa表示全年實際消耗的電能，則有：2/5/202392.1負荷曲線一班制工廠Tmax約為：1800～3000h，兩班制工廠Tmax約為：3500～4800h,三班制工廠Tmax約為：5000～7000h，居民用戶Tmax約為：1200～2800h。Tmax是反映工廠負荷是否均勻的一個重要參數(shù)。Tmax越大，則負荷越平穩(wěn)。2/5/2023102.1負荷曲線2.平均負荷和負荷系數(shù)(1)

平均負荷Pav平均負荷就是指電力負荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值。如在t這段時間內(nèi)消耗的電能為Wt，則t時間的平均負荷為2/5/2023112.1負荷曲線年平均負荷是指電力負荷在一年內(nèi)消耗的功率的平均值。如用Wa表示全年實際消耗的電能，則年平均負荷為：

陰影部分表示全年實際消耗的電能Wa，年平均負荷Pav的橫線與兩坐標軸所包圍的矩形面積恰好與之相等。

2/5/2023122.1負荷曲線(2)

負荷系數(shù)KL負荷系數(shù)是指平均負荷與最大負荷的比值，分為有功負荷系數(shù)KaL和無功負荷系數(shù)KrL，即負荷系數(shù)又稱負荷率或負荷填充系數(shù)，它表征負荷曲線不平坦的程度，負荷系數(shù)越接近1，負荷越平坦。2/5/2023132.1負荷曲線有時也用α表示有功負荷系數(shù)，用β表示無功負荷系數(shù)。一般工廠α=0.7~0.75，β=0.76~0.82對于單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負荷系數(shù)是指設(shè)備的輸出功率P和設(shè)備額定容量PN之比值，即它表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。2/5/2023142.2用電設(shè)備的設(shè)備容量“電力負荷”在不同的場合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。2/5/2023152.2用電設(shè)備的設(shè)備容量工廠常用用電設(shè)備①生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備；②電焊、電鍍設(shè)備；③電熱設(shè)備；④照明設(shè)備。

2/5/2023162.2用電設(shè)備的設(shè)備容量1.生產(chǎn)機械的拖動設(shè)備機床設(shè)備起重運輸設(shè)備功能

金屬切削金屬壓力加工功能

起吊搬運物料運輸客貨車床銑床刨床鉆床磨床組合機床鏜床沖床鋸床剪床砂輪機吊車行車輸送機電梯自動扶梯2/5/2023172.2用電設(shè)備的設(shè)備容量2．電焊和電鍍設(shè)備

電焊機的工作特點是：（1）工作方式呈一定的同期性，工作時間和停歇時間相互交替。（2）功率較大。（3）功率因數(shù)很低。（4）一般電焊機的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動。2/5/2023182.2用電設(shè)備的設(shè)備容量電鍍的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻。電鍍設(shè)備的工作特點是：（1）工作方式是長期連續(xù)工作的。（2）供電采用直流電源，需要晶閘管整流設(shè)備。（3）容量較大，功率因數(shù)較低。

2/5/2023192.2用電設(shè)備的設(shè)備容量3．電熱設(shè)備電阻加熱爐電弧爐感應爐其它電熱設(shè)備主要用于各種零件的熱處理主要用于礦石熔煉、金屬熔煉主要用于熔煉和金屬材料熱處理紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等電熱設(shè)備的工作特點是：（1）工作方式為長期連續(xù)工作方式。（2）電力裝置一般屬二級或三級負荷。（3）功率因數(shù)都較高，小型的電熱設(shè)備可達到1。2/5/2023202.2用電設(shè)備的設(shè)備容量4．照明設(shè)備白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。

白熾燈2/5/2023212.2用電設(shè)備的設(shè)備容量鹵鎢燈1-石英玻璃泡2-金屬支架3-燈絲4-散熱罩5-電極2/5/2023222.2用電設(shè)備的設(shè)備容量高壓汞燈2/5/2023232.2用電設(shè)備的設(shè)備容量高壓鈉燈它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光1-主電極2-陶瓷放電管理3-外玻殼4-消氣劑5-燈頭

2/5/2023242.2用電設(shè)備的設(shè)備容量金屬鹵化物燈在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應的金屬蒸氣，金屬原子在電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光譜線。

1-主電極2-放電管3-保溫罩4-石英玻管5-消氣劑6-觸發(fā)極7-限流電阻

2/5/2023252.2.1設(shè)備容量的定義經(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)備容量，用Pe表示。2.2.2設(shè)備容量的確定1.長期工作制和短時工作制的用電設(shè)備其設(shè)備容量為該設(shè)備的銘牌額定功率，即

Pe=PN

（2–6）

2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量

2/5/2023262.反復短時工作制的用電設(shè)備其設(shè)備容量是指某負荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。常用設(shè)備的換算要求如下：2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量2/5/202327（1）電焊機和電焊機組要求統(tǒng)一換算到ε=100%時的功率，即

式中，PN為電焊機額定有功功率；SN為額定視在功率；εN為額定負荷持續(xù)率（計算中用小數(shù)）；ε100％為其值為100%的負荷持續(xù)率（計算中用1）；cosφN為額定功率因數(shù)。2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量2/5/202328（2）起重機（吊車電動機）要求統(tǒng)一換算到ε=25%時的額定功率，即

式中，PN為額定有功功率；εN為額定負荷持續(xù)率（用小數(shù)計算）；ε25%為其值為25%的負荷持續(xù)率（用0.25計算）。2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量2/5/2023293.電爐變壓器組指在額定視在功率下的有功功率，即

Pe=SNcosφN（2–9）

式中，SN是電爐變壓器的額定容量；cosφN是電爐變壓器的額定功率因數(shù)。4.照明設(shè)備（1）不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（如白熾燈、碘鎢燈）的設(shè)備容量是指燈頭的額定功率，即Pe=PN（2–10）

2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量2/5/202330（2）用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（如熒光燈、高壓水銀燈）的設(shè)備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失：熒光燈：Pe=1.2PN（2–11）高壓水銀燈、金屬鹵化物燈：Pe=1.1PN（2–12）（3）

照明設(shè)備的設(shè)備容量還可按建筑物的單位面積容量法估算：Pe=ωS/1000（2–13）式中，ω是建筑物單位面積的照明容量（W/m2）；S為建筑物的面積（m2）。

2.2用電設(shè)備的設(shè)備容量2/5/202331為了使供配電系統(tǒng)正常條件下可靠地運行，必須正確選擇電力變壓器、開關(guān)設(shè)備以及導線、電纜等，這就需要對電力負荷進行計算。計算負荷：是指導體中通過一個等效負荷時，導體中的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷。發(fā)熱時間常數(shù)：導體中通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為（3～4）τ，τ為發(fā)熱時間常數(shù)。2.3負荷計算的方法

2/5/202332計算負荷Pc實際上與30min最大負荷（年最大負荷）基本是相當?shù)摹Ｒ虼?，有：Pc=Pmax=P30(有功功率)Qc=Qmax=Q30(無功功率)Sc=Smax=S30(視在功率)Ic=Imax=I30

(電流)2.3負荷計算的方法2/5/202333工程上依據(jù)不同的計算目的，總結(jié)出了估算法、需要系數(shù)法、二項式法、單相負荷計算等負荷計算方法。

估算法實為指標法，在做設(shè)計任務(wù)書或初步設(shè)計階段，尤其當需要進行方案比較時，按估算法計算比較方便。2.3.1計算負荷的估算法2/5/2023341.單位產(chǎn)品耗電量法已知某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量m和每一產(chǎn)品的單位耗電量a,則企業(yè)全年電能Wa為：Wa=a·m有功計算負荷為：式中，Tmax為年最大負荷利用小時數(shù)。

2.3.1計算負荷的估算法2/5/2023352.負荷密度法已知車間生產(chǎn)面積S(m2)和負荷密度指標ρ（kW/m2）時，車間平均負荷為：Pav=ρ·S(2–16)

車間計算負荷為:KaL是有功負荷系數(shù)將式中的車間密度指標和車間面積改為全廠的密度指標和全廠的面積，就可以計算出整個企業(yè)的用電負荷。2.3.1計算負荷的估算法2/5/202336在所計算的范圍內(nèi)（如一條干線、一段母線或一臺變壓器），所有用電設(shè)備的設(shè)備容量并不等于其計算負荷，兩者之間存在一個比值關(guān)系，因此引進需要系數(shù)的概念，即式中，Kd即為需要系數(shù)；PC為計算負荷；Pe為設(shè)備容量。

2.3.2需要系數(shù)法

2/5/2023372.3.2需要系數(shù)法形成Kd系數(shù)的原因：用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個平均效率ηN；用電設(shè)備不一定都滿負荷運行，因此引入負荷系數(shù)KL；用電設(shè)備本身及配電線路有功率損耗，所以引入一個線路平均效率ηWL；所有用電設(shè)備不一定同時運行，故引入一個同時系數(shù)K∑。通過查表A-1確定Kd。2/5/2023382.3.2需要系數(shù)法1.單組用電設(shè)備組的計算負荷

式中，Kd為需要系數(shù)；Pe為設(shè)備容量；tgφ為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。2/5/2023392.3.2需要系數(shù)法例2-1已知某機修車間的金屬切削機床組，有電壓為380V的電動機30臺，其總的設(shè)備容量為120kW。試求其計算負荷。解:查A-1表(P334)中的“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機”項，可得Kd=0.16~0.2（取0.18計算），cosφ=0.5，tanφ=1.73。Pc=KdPe=0.18×120=21.6kWQc=Pctanφ=21.6×1.73=37.37kvarSc=Pc/cosφ=21.6/0.5=43.2kVA

2/5/2023402.3.2需要系數(shù)法2.多組用電設(shè)備組的計算負荷因為各用電設(shè)備組的最大負荷不一定同時出現(xiàn)，需要計入各用電設(shè)備組的同時系數(shù)。式中，n為用電設(shè)備組的組數(shù)，K∑p、K∑q分別為有功、無功同時系數(shù)，Pci，Qci為各用電設(shè)備組的計算負荷。

2/5/2023412.3.2需要系數(shù)法例2-2一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW，其中較大容量電動機有7.5kW2臺，4kW2臺，2.2kW8臺；另接通風機2臺共2.4kW；電阻爐1臺2kW。試求計算負荷（設(shè)同時系數(shù)K∑p、K∑q均為0.9）。解：查表A-1可得冷加工電動機：Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tanφ1=10×1.73=17.3kvar

2/5/2023422.3.2需要系數(shù)法通風機：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×1.2×2=1.92kWQc2=Pc2tanφ2=1.92×0.75=1.44kvar電阻爐：因只1臺，故其計算負荷等于設(shè)備容量Pc3=Pe3=2kW因為：查表tanφ3＝0，所以Qc3=Pc3tanφ3＝02/5/2023432.3.2需要系數(shù)法車間計算負荷為：

2/5/2023442.3.2需要系數(shù)法需要系數(shù)法中的需要系數(shù)與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有關(guān)，計算時一定要正確判斷。（1）機修車間的金屬切削機床電動機屬于小批生產(chǎn)的冷加工機床電動機；（2）各種鍛造設(shè)備屬于熱加工機床；（3）起重機、行車或電葫蘆屬于吊車。用需要系數(shù)法求計算負荷，其特點是簡單方便，計算結(jié)果較符合實際，因此在世界各國均普遍采用。2/5/202345電流流過電力線路時，要引起功率和電能的損耗。在進行用戶或全廠負荷計算時，應計入這部分損耗。2.4.1線路的功率損耗包括有功和無功兩部分。(1)

有功功率損耗有功功率損耗是電流流過線路電阻所引起的，故其計算公式為2.4功率損耗和電能損耗2/5/202346△PWL=3Ic2RWL×103(2–31)式中，Ic為線路的計算電流(A)；RWL為線路每相的電阻(Ω)，RWL=R0L，R0為線路單位長度的電阻(Ω/km)，L為線路的計算長度(km)。2.4功率損耗和電能損耗2/5/202347(2)

無功功率損耗無功功率損耗是電流流過線路電抗所引起的，故其計算公式為△QWL=3Ic2XWL×103（2–32）式中，Ic為線路的計算電流(A)；XWL為線路每相的電抗(Ω)，XWL=X0L，X0為線路單位長度的電抗(Ω/km)，一般對架空線路，其值為0.4Ω/km左右，對電纜線路，其值為0.08Ω/km左右，L為線路的計算長度(km)。2.4功率損耗和電能損耗2/5/2023482.變壓器的功率損耗因為變壓器同樣具有電阻和電抗，所以其功率損耗也包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分。(1)

有功功率損耗變壓器的有功功率損耗又由兩部分組成：①鐵損△PFe

鐵損是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。2.4功率損耗和電能損耗2/5/202349變壓器空載時的損耗為空載損耗，由鐵損和一次繞組中的有功損耗產(chǎn)生，因空載電流I0很小，在一次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗也很小，可忽略不計，故空載損耗△P0可以認為就是鐵損，所以，鐵損又稱為空載損耗。變壓器主磁通只與外加電壓有關(guān)。當外加電壓和頻率恒定時，鐵損與負荷無關(guān)，是定值。2.4功率損耗和電能損耗2/5/202350②銅損△PCu銅損是變壓器負荷電流在一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗，其值與負荷電流（或功率）的平方成正比。變壓器負載試驗時，一次側(cè)施加的電壓Uk很小，鐵心中的主磁通很小，在鐵心中產(chǎn)生的有功功率損耗可忽略不計，故變壓器的負載損耗△Pk可認為就是額定電流下的銅損△PCu?！鱌T≈△P0+△Pkβ2(2–34）式中:β=Sc/SN；SN為變壓器的額定容量；Sc為變壓器的計算負荷；β為變壓器的負荷率2.4功率損耗和電能損耗2/5/202351(2)

無功功率損耗變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成：①△Q0，是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通的勵磁電流所造成的。與繞組電壓有關(guān)，與負荷無關(guān)。其值與勵磁電流成正比式中，I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值。2.4功率損耗和電能損耗2/5/202352②△Q，是變壓器負荷電流在一次、二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功功率損耗，其值也與電流的平方成正比。因為變壓器繞組的電抗遠大于電阻，故可認為其在額定電流時的值與阻抗電壓成正比，即

式中，Uk%為變壓器的短路電壓百分值。

2.4功率損耗和電能損耗2/5/202353因此，變壓器的無功功率損耗為

或

以上各式中，△P0、△Pk、I0%和Uk%均可由變壓器產(chǎn)品目錄和附錄表3中查得。2.4功率損耗和電能損耗2/5/202354在供配電系統(tǒng)中，通常利用年最大負荷損耗小時τ來近似計算線路和變壓器的有功電能損耗。τ的物理意義：當線路或變壓器中以最大計算電流Ic流過τ小時后產(chǎn)生的電能損耗，恰與全年流過實際變化的電流時產(chǎn)生的電能損耗相等。是一個假想時間，它與年最大負荷利用小時Tmax和負荷功率因數(shù)有一定關(guān)系。在cosφ=1，且線路電壓不變時有2.4.2供配電系統(tǒng)的電能損耗2/5/2023551.線路的電能損耗△Wa.WL=3Ic2RWLτ×103（2–40）式中，Ic為通過線路的計算電流；RWL為線路每相的電阻。2.變壓器的電能損耗包括兩部分：①由于鐵損引起的電能損耗△Wa1=△PFe×8760≈△P0×8760（2–41）2.4.2供配電系統(tǒng)的電能損耗2/5/202356②由于銅損引起的電能損耗△Wa2=△PCu.Nβ2τ≈△Pkβ2τ（2–42）因此，變壓器全年的電能損耗為△Wa=Wa1+△Wa2≈△P0×8760+△Pkβ2τ（2–43）2.4.2供配電系統(tǒng)的電能損耗2/5/2023572.5用戶負荷計算在供電設(shè)計中進行設(shè)備選擇時則應進行較詳細的用戶負荷計算，如逐級計算法。下面討論按逐級計算法確定用戶計算負荷。根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電源方向逐級計算，最后求出總的計算負荷的方法稱為逐級計算法。以需要系數(shù)法來陳述逐級計算法確定全廠計算負荷的步驟。以下圖為例來求圖中各點的計算負荷。2/5/2023582.5用戶負荷計算確定用戶總計算負荷的供配電系統(tǒng)示意圖2/5/2023592.5用戶負荷計算1.供給單臺用電設(shè)備的支線的計算負荷確定（如圖中1點處）

計算目的：用于選擇其開關(guān)設(shè)備和導線截面。因為是給一臺設(shè)備供電，故同時系數(shù)K∑=1，又因為線路長度較短，所以線路效率ηWL＝1；負荷系數(shù)KL=1,此時Kd=1/ηe則

2/5/2023602.5用戶負荷計算式中，Pe為單臺用電設(shè)備的設(shè)備容量，ηe為單臺用電設(shè)備額定效率，tanφ為單臺用電設(shè)備的額定功率因數(shù)角的正切值。2.用電設(shè)備組計算負荷的確定（如圖中2處）計算目的：用來選擇車間配電干線及干線上的電器設(shè)備。用電設(shè)備組是指用電設(shè)備性質(zhì)相同的一組設(shè)備（2臺以上）。其計算負荷按下式計算：2/5/2023612.5用戶負荷計算式中，Pe∑為該用電設(shè)備組各設(shè)備的設(shè)備容量總和(kW)；UN為用電設(shè)備的額定線電壓(kV)；tanφ為該用電設(shè)備組的功率因數(shù)正切值；Kd為該用電設(shè)備組的需要系數(shù)。2/5/2023622.5用戶負荷計算3車間干線或多組用電設(shè)備組的計算負荷確定（如圖中3點）

式中，K∑p為有功負荷的同時系數(shù)（0.85~0.95）；K∑q為無功負荷的同時系數(shù)(0.9~0.97)；∑Pc2為各組用電設(shè)備的有功計算負荷之和；∑Qc2為各組用電設(shè)備的無功計算負荷之和。2/5/2023632.5用戶負荷計算4.車間變電所低壓母線的計算負荷的確定（如圖中4處）計算目的：以此選擇車間變電所的變壓器容量

此時K∑p取0.90~0.95；K∑q取0.93~0.97；∑Pc3為各干線上的有功計算負荷之和；∑Qc3為各干線上的無功計算負荷之和。2/5/2023642.5用戶負荷計算5.車間變電所高壓母線的計算負荷的確定（如圖中5處）計算目的：以此選擇高壓配電線及其上的電器設(shè)備。

2/5/2023652.5用戶負荷計算但因為變壓器尚未選出，所以變壓器損耗按如下方法估算：

式中,Sc4為變壓器低壓側(cè)(即圖中4處)的視在計算負荷。2/5/2023662.5用戶負荷計算6.總降變電所二次側(cè)的計算負荷確定(如圖中6處)總降變電所二次側(cè)的計算負荷根據(jù)其二次側(cè)各出線的計算負荷計算。因為總降變電所到車間的距離一般較長,所以應該考慮線路的功率損耗，其功率損耗△PWL、△QWL可按照式（2-31）和式（2-32）計算。

企業(yè)總降變電所二次側(cè)的計算負荷:2/5/2023672.5用戶負荷計算7.總降變電所高壓側(cè)的計算負荷的確定（如圖中7處）

此時所得到結(jié)果即為用戶的總計算負荷。

2/5/202368尖峰電流Ipk：指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1~2秒的短時最大負荷電流。計算尖峰電流的目的：選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護裝置、計算電壓

波動及檢驗電動機自起動條件等。1.

給單臺用電設(shè)備供電的支線尖峰電流計算Ipk=Ist=KstIN

（2–52）式中，Ist為用電設(shè)備的起動電流；IN為用電設(shè)備的額定電流；2.6尖峰電流的計算2/5/202369Kst為用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)(可查樣本或銘牌，對籠型電動機一般為5~7，對繞線型電動機一般為2~3，對直流電動機一般為1.7，對電焊變壓器一般為3或稍大)。2.

給多臺用電設(shè)備供電的干線尖峰電流計算

或Ipk=Ic+(Ist–IN)max

（2–54）

2.6尖峰電流的計算2/5/202370Istmax為用電設(shè)備組中起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備的起動電流；(Ist－IN)max為起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備的起動電流與額定電流之差；為除了起動電流與額定電流之差為最大的那臺設(shè)備外，其它n-1臺設(shè)備的額定電流之和；K∑為上述n–1臺設(shè)備的同時系數(shù)，其值按臺數(shù)多少選取，一般為

0.7~1；Ic為全部設(shè)備投入運行時線路的計算電流。2.6尖峰電流的計算2/5/202371

例2-5有一380V配電干線，給三臺電動機供電，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求該配電線路的尖峰電流。解：Ist1–IN1=35–5=30A

Ist2

–IN2=16–4=12AIst3–IN3=Kst3IN3–IN3=3×10–10=20A可見，(Ist–IN)max=30A，則Istmax=35A，取K∑=0.9，因此該線路的尖峰電流為

Ipk=K∑（IN2+IN3）+Istmax=0.9×（4+10）+35=47.6A2.6尖峰電流的計算2/5/202372用戶中絕大數(shù)用電設(shè)備，如感應電動機、電力變壓器、電焊機及交流接觸器等，它們都要從電網(wǎng)吸收大量無功電流來產(chǎn)生交變磁場，其功率因數(shù)均小于1。而功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟運行的一個重要指標。2.7.1功率因數(shù)的計算功率因數(shù)是隨著負荷和電源電壓的變動而變動的。2.7功率因數(shù)及無功功率補償2/5/2023732.7功率因數(shù)及無功功率補償瞬時功率因數(shù)平均功率因數(shù)最大負荷時功率因數(shù)自然功率因數(shù)總功率因數(shù)指運行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時刻的功率因數(shù)值

P——功率表測出的三相有功功率讀數(shù)；U——電壓表測出的線電壓讀數(shù)；I——電流表測出的線電流讀數(shù)。指某一規(guī)定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值

指配電系統(tǒng)運行在年最大負荷時（計算負荷）的功率因數(shù)WP——有功電度表讀數(shù)；Wq——無功電度表讀數(shù)。

P30——工廠的有功計算負荷；S30——工廠的視在計算負荷。

指用電設(shè)備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數(shù)

指用電設(shè)備或工廠設(shè)置了人工補償后的功率因數(shù)

2/5/2023741.功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響（1）電能損耗增加△P=3I2R可知，電流的增加會使有功損耗增加，從而電能損耗增加。（2）電壓損失增大

功率因數(shù)越低，即Q越大，Q越大則△U也越大。從而影響供電質(zhì)量。2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法

2/5/202375（3）供電設(shè)備利用率降低無功電流增加后，供電設(shè)備的溫升會超過規(guī)定范圍。為控制設(shè)備溫升，所以工作電流也受到控制，根據(jù)公式

在功率因數(shù)降低后，不得不降低輸送的有功功率P來控制電流I的值，這樣就降低了供電設(shè)備的供電能力。2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/2023762.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2.提高功率因數(shù)的方法人工補償無功功率提高自然功率因數(shù)提高功率因數(shù)2/5/2023772.提高功率因數(shù)的方法(1)

提高自然功率因數(shù)①合理選擇電動機的規(guī)格、型號②防止電動機空載運行③保證電動機的檢修質(zhì)量④合理選擇變壓器的容量⑤交流接觸器的節(jié)電運行(2)

人工補償功率因數(shù)①并聯(lián)電容器人工補償

②同步電動機補償

③動態(tài)無功功率補償2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/202378并聯(lián)電容器補償1.

并聯(lián)電容器的型號并聯(lián)電容器的型號由文字和數(shù)字兩部分組成，型號各部分所表示的意義如下：例如：BW0.4-12-1型即為單相戶內(nèi)型十二烷基苯浸漬的并聯(lián)電容器，額定電壓為0.4kV、容量為12kvar。

2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/2023792.

補償容量和電容器臺數(shù)的確定（1）采用固定補償在變電所6～10kV高壓母線上進行人工補償時，采用固定補償，即補償電容器不隨負荷的變化投入或切除。補償容量按下式計算：

Qcc=Pav（tanφav1－tanφav2）式中，Qcc為補償容量；Pav為平均有功負荷，Pav=KaLPc或Wa/t，Pc為負荷計算得到的有功計算負荷，KaL為有功負荷系數(shù)，Wa為時間t內(nèi)消耗的電能；2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/202380tanφav1為補償前平均功率因數(shù)角的正切值；tanφav2為補償后平均功率因數(shù)角的正切值；tanφav1－tanφav2稱為補償率，可用△qc表示。（2）采用自動補償在變電所0.38kV母線上進行補償時，都采用自動補償。即根據(jù)cosφ測量值按功率因數(shù)設(shè)定值，自動投入或切除電容器，即Qcc=Pc（tanφ1－tanφ2）

2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/202381在確定并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄（附表A－2）就可以選擇并聯(lián)電容器的型號規(guī)格，并確定并聯(lián)電容器的數(shù)量為式中，QcN為單個電容器的額定容量（kvar）對于計算的n值，應取相近偏大的整數(shù)，如果是單相電容器，還應取為3的倍數(shù)，在實際工程中，都選用成套電容器補償柜。2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/202382例2-6如某一工廠的計算負荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67。要使其平均功率因數(shù)提高到0.9（在10kV側(cè)固定補償），問需要裝設(shè)多大容量的并聯(lián)電容器？如果采用BWF-10.5-40-1型電容器，需裝設(shè)多少個？解tanφav1=tan(arccos0.67)=1.1080tanφav2=tan(arccos0.9)=0.4843Qcc=Pav（tanφav1－tanφav2）=0.75×2400×(1.1080-0.4843)＝1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28個2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/202383考慮三相均衡分配，應裝設(shè)30個，每相10個，此時并聯(lián)電容器的實際值為30×40=1200kvar，此時的實際平均功率因數(shù)為滿足要求。

2.7.2功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

及提高功率因數(shù)的方法2/5/2023841.負荷計算若補償裝置裝設(shè)地點在變壓器一次側(cè)，計算負荷為：

若補償裝置裝設(shè)地點在變壓器二次側(cè)，如圖2-11所示，則還要考慮變壓器的損耗：2.7.5補償后用戶的負荷計算

和功率因數(shù)計算2/5/202385補償后總的視在計算負荷為2.功率因數(shù)計算（1）固定補償一般計算其平均功率因數(shù)，補償后平均功率因數(shù)