建筑供配電工程第2章負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償課件

第二章負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谝还?jié)概述第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定第三節(jié)單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定第四節(jié)尖峰電流的計(jì)算第五節(jié)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)诹?jié)供配電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷本章小結(jié)第二章負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谝还?jié)概述第一節(jié)概述主要內(nèi)容

一、計(jì)算負(fù)荷的概念

二、用電設(shè)備的工作制

三、負(fù)荷曲線四、確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)第一節(jié)概述主要內(nèi)容一、計(jì)算負(fù)荷的概念統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出來(lái)的；供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)；力求接近實(shí)際。表示符號(hào)：Pc：有功計(jì)算負(fù)荷(kW)

Qc：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(kVar)Sc：視在計(jì)算負(fù)荷(kVA)

Ic：計(jì)算電流(kA)。我們選取一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，在一定時(shí)間間隔和特定效應(yīng)上與實(shí)際負(fù)荷相等。這一計(jì)算過(guò)程就是負(fù)荷計(jì)算。這一假想的持續(xù)性的負(fù)荷就稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。載流導(dǎo)體溫升曲線一、計(jì)算負(fù)荷的概念統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出來(lái)的；表示符號(hào)：我們選取一個(gè)二、用電設(shè)備的工作制和設(shè)備功率的確定1、連續(xù)工作制：在恒定負(fù)載下連續(xù)運(yùn)行達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)的用電設(shè)備；2、短時(shí)工作制：在未達(dá)到熱穩(wěn)定前即停機(jī)和斷能，其時(shí)間足以使設(shè)備冷卻下來(lái)的用電設(shè)備；3、斷續(xù)周期工作制：時(shí)而工作，時(shí)而停歇的用電設(shè)備。

t為工作周期內(nèi)的工作時(shí)間；t0為工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間負(fù)荷持續(xù)率（暫載率）銘牌上的功率PN是對(duì)應(yīng)于某一特定負(fù)荷持續(xù)率εN的額定功率。要換算到實(shí)際的負(fù)荷持續(xù)率ε下的功率，應(yīng)采用下面的公式：注意二、用電設(shè)備的工作制和設(shè)備功率的確定1、連續(xù)工作制：在恒定負(fù)連續(xù)工作制的設(shè)備組：設(shè)備組中的所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備）的額定容量之和。周期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備組：其設(shè)備功率應(yīng)為各設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌容量換算到一個(gè)統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的容量之和。舉例：將功率因數(shù)和功率相似的設(shè)備歸為一組，便于計(jì)算。（工廠中的用電設(shè)備組見(jiàn)附表1、民用建筑的用電設(shè)備組見(jiàn)附表4）用電設(shè)備組設(shè)備功率Pe的確定連續(xù)工作制的設(shè)備組：設(shè)備組中的所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備）的額(1)電焊機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=100%(2)吊車(chē)電動(dòng)機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=25%。電葫蘆、起重機(jī)、行車(chē)等均按吊車(chē)電動(dòng)機(jī)考慮。按負(fù)荷對(duì)象可分為工廠、車(chē)間或設(shè)備的負(fù)荷曲線。按功率性質(zhì)可分為有功和無(wú)功負(fù)荷曲線。按時(shí)間可分為有年、月、日或工作班的負(fù)荷曲線。表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形1、負(fù)荷曲線的繪制與類(lèi)型三、負(fù)荷曲線(1)電焊機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=100%按負(fù)荷對(duì)象可分日有功負(fù)荷曲線半小時(shí)平均功率日有功負(fù)荷曲線半小時(shí)平均功率年每月（日）最大負(fù)荷曲線：每年每個(gè)月（或日）最大負(fù)荷的變化情況。年每月最大負(fù)荷曲線年每月（日）最大負(fù)荷曲線：年每月最大負(fù)荷曲線

年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線：根據(jù)一年中最大（具有代表性）的夏日負(fù)荷曲線和冬日負(fù)荷曲線來(lái)繪制。年(按8760h計(jì))每小時(shí)負(fù)荷按大小排隊(duì)作出的曲線。圖2-2年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制a)夏日負(fù)荷曲線b)冬日負(fù)荷曲線c)年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線：根據(jù)一年中最大（具有代表性）的夏日負(fù)荷2、與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量從發(fā)熱等效的觀點(diǎn)來(lái)看，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與年最大負(fù)荷是基本相當(dāng)?shù)摹Ｋ杂?jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是年最大負(fù)荷，即Pc=Pm＝P30。年最大負(fù)荷Pm年最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線2、與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量從發(fā)熱等效的觀點(diǎn)來(lái)年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax：在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pm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。產(chǎn)業(yè)Tmax(h)產(chǎn)業(yè)Tmax(h)第一產(chǎn)業(yè)2000~2800第三產(chǎn)業(yè)3500~4000第二產(chǎn)業(yè)4000~5500居民產(chǎn)業(yè)2500~3500

各產(chǎn)業(yè)的年最大負(fù)荷利用小時(shí)的取值年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax：在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定主要內(nèi)容

一、單位指標(biāo)法

二、按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定主要內(nèi)容一、單位指標(biāo)法1、單位產(chǎn)品耗電量法(kW)

ω—每一單位產(chǎn)品的耗電量，W/臺(tái)、W/噸

N—企業(yè)年產(chǎn)量2、單位指標(biāo)法

(kW)

P0

—單位面積的功率，W/m2，

W/戶，

W/人

S—建筑面積，m2，

戶，人

P0的選取應(yīng)綜合考慮建筑物的性質(zhì)、負(fù)荷的性質(zhì)等多方面的因素。各類(lèi)建筑物的單位面積功率見(jiàn)附表8。一、單位指標(biāo)法1、單位產(chǎn)品耗電量法2、單位指標(biāo)法二、按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷1、一組用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

Kd：需要系數(shù)Pe：一組用電設(shè)備的設(shè)備功率MMMPcWLPeKL：負(fù)荷率，設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行。KΣ：同時(shí)系數(shù)，一組設(shè)備不一定都同時(shí)運(yùn)行。ηe：設(shè)備組的平均效率。ηwL：線路的平均效率，考慮線路損耗。二、按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷MMMPcWLPeKL：負(fù)荷率，

Qc=Pctanφ

或3、多組用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

Pc=K∑p·∑PcQc=K∑q·

∑QcK∑p、K∑q為有功同時(shí)系數(shù)和無(wú)功同時(shí)系數(shù)P32其他物理量的計(jì)算思考：Qc=Pctanφ可以嗎？Qc=P《JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》：第3.5.2條方案設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法；初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段，宜采用需要系數(shù)法。

第3.5.2條條文說(shuō)明：在各類(lèi)用電負(fù)荷尚不夠具體或明確的方案設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法。

需要系數(shù)法計(jì)算較為簡(jiǎn)便實(shí)用，所以本規(guī)范將需要系數(shù)法作為民用建筑電氣負(fù)荷計(jì)算的主要方法。

各種計(jì)算方法的選用：《JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》：各種計(jì)算方法某生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)有冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)50臺(tái)共305kW，另有生產(chǎn)用通風(fēng)機(jī)15臺(tái)共45kW，點(diǎn)焊機(jī)3臺(tái)共19kW（ε=20%),試確定線路上總的計(jì)算負(fù)荷。解:先求各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷1.機(jī)床電動(dòng)機(jī)組查附錄表1得（取），，Pc.1=Kd.1Pe.1＝0.20×305kW=61.0kWQ

c.1=＝61kW×1.73=105.5kvar，因此例題2-2解題思路1、先將用電設(shè)備分組；2、根據(jù)需要系數(shù)法求每一組的計(jì)算負(fù)荷；3、求總的（多組）計(jì)算負(fù)荷。注意（P32）：若設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，則需要系數(shù)值宜適當(dāng)取大。當(dāng)只有3臺(tái)及以下用電設(shè)備時(shí)，需要系數(shù)Kd可取為1。當(dāng)只有1臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，則此電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流就取其額定電流。某生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)有冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)50臺(tái)共305kW，另有生產(chǎn)用2.通風(fēng)機(jī)組查附錄表1得Kd=0.75~0.85（取Kd=0.8），cosφ=0.8,tgφ=0.75，因此Pc.2=0.8×45kW=36.0kWQc.2=36kW×0.75=27.0kvar3.點(diǎn)焊機(jī)組設(shè)備臺(tái)數(shù)只有3臺(tái)，取Kd=1.0，cosφ=0.6,tgφ=1.33，先求出在統(tǒng)一負(fù)荷持續(xù)率ε=100%時(shí)的設(shè)備功率P

c.3=1.0×8.5kW=8.5kWQc.3=8.5kW×1.33=11.3kvar因此，總計(jì)算負(fù)荷（?。?.95；＝0.97）為Pc＝0.95×(61.0＋36.0＋8.5)kW=100.2kWQc＝0.97×(105.5+27.0+11.3)kvar=139.5kvar2.通風(fēng)機(jī)組查附錄表1得Kd=0.75~0.85（取Kd=作業(yè)：P52習(xí)題2-8作業(yè)：P52習(xí)題2-8前提：?jiǎn)蜗嘣O(shè)備接在三相線路中應(yīng)盡可能均衡分配。原則：如果單相負(fù)荷應(yīng)均衡分配到三相上，當(dāng)單相設(shè)備的總功率不超過(guò)三相設(shè)備總功率的15％時(shí)，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合，按三相平衡負(fù)荷計(jì)算；如果超過(guò)15％時(shí)，應(yīng)將單相設(shè)備功率換算為等效三相設(shè)備功率，再與三相設(shè)備功率相加。等效公式（單相設(shè)備接于相電壓）：

第三節(jié)單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定Pe：等效后的三相負(fù)荷；Pemph

：最大相負(fù)荷。前提：?jiǎn)蜗嘣O(shè)備接在三相線路中應(yīng)盡可能均衡分配。第三節(jié)第四節(jié)尖峰電流的計(jì)算尖峰電流：持續(xù)時(shí)間1~2秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。單臺(tái)設(shè)備尖峰電流的計(jì)算：

kst:設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)，Ir·m

:設(shè)備的額定電流多臺(tái)設(shè)備尖峰電流的計(jì)算：

Ist·max：起動(dòng)電流最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流;Ic(n-1)：除起動(dòng)設(shè)備以外的線路的計(jì)算電流。第四節(jié)尖峰電流的計(jì)算尖峰電流：持續(xù)時(shí)間1~2秒的短時(shí)最大第五節(jié)無(wú)功功率補(bǔ)償主要內(nèi)容

一、功率因數(shù)的定義

二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

三、無(wú)功補(bǔ)償容量的確定

四、無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇

五、無(wú)功補(bǔ)償裝置的裝設(shè)位置第五節(jié)無(wú)功功率補(bǔ)償主要內(nèi)容一、功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)平均功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)由功率因數(shù)表直接測(cè)得，以確定是否進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償供電部門(mén)收取電費(fèi)的依據(jù)Wp:有功電度表讀取的一月內(nèi)消耗的有功電能Wq:無(wú)功電度表讀取的一月內(nèi)消耗的無(wú)功電能在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)?！豆╇姞I(yíng)業(yè)規(guī)則》規(guī)定：用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，100kVA及以上高壓供電的用戶，不得低于0.90；其他電力用戶，不得低于0.85。凡功率因數(shù)不能達(dá)到上述規(guī)定的新用戶，供電企業(yè)可拒絕供電。在周期狀態(tài)下，有功功率P的絕對(duì)值與視在功率S的比值。一、功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)由功率因數(shù)表直接測(cè)得，以確定是否進(jìn)行二、無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x假設(shè)功率因數(shù)由cosφ提高到，這時(shí)在有功不變的情況下，無(wú)功功率將由Qc

減小到，那么Sc和Ic也相應(yīng)地減小，這使得系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且，可選擇較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提供功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)大有好處。MPQ意義QIcosφ≥0.9二、無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x假設(shè)功率因數(shù)由cosφ提高到三、無(wú)功補(bǔ)償容量的確定要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容量為：補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷為：三、無(wú)功補(bǔ)償容量的確定要使功率因數(shù)由提高到四、無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)ABCABC(1)、Δ接線時(shí)的容量為同一電路中接成Y形時(shí)容量的3倍；(2)、任一邊電容器斷線時(shí)，三相線路仍能得到補(bǔ)償；(3)、但是Δ接線時(shí)，任一相擊穿短路時(shí)，短路電流很大，可能引起爆炸，所以要接有熔斷器保護(hù)。Δ接線的優(yōu)缺點(diǎn)：并聯(lián)電容器的接線四、無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器《GB50053-199410kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：高壓電容器組宜接成中性點(diǎn)不接地星形，容量較小時(shí)（450kvar及以下）宜接成三角形，低壓電容器組應(yīng)接成三角形。應(yīng)用：手動(dòng)投切自動(dòng)調(diào)節(jié)（自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償屏）圖10-9并聯(lián)電容器的控制《GB50053-199410kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范五、并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）高壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償分散就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償）五、并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）高壓集中補(bǔ)償裝設(shè)地點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)合高壓集中補(bǔ)償變配電所的6~10kV母線初投資少，運(yùn)行維護(hù)方便母線后的廠內(nèi)線路得不到補(bǔ)償。大中型工廠低壓集中補(bǔ)償車(chē)間變電所的低壓母線上補(bǔ)償范圍較廣，可減小變壓器容量，較經(jīng)濟(jì)工程中應(yīng)用普遍分散就地補(bǔ)償用電設(shè)備旁邊補(bǔ)償范圍最大，效果最好投資大，利用率較低。負(fù)荷平穩(wěn)、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備并聯(lián)電容器的三種裝設(shè)位置的比較裝設(shè)地點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)合高壓集中補(bǔ)償變配電所的6~10kV母例題2-4某用戶10kV變電所低壓計(jì)算負(fù)荷為800kW＋580kvar。若欲使低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.92，則需在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置容量是多少？并選擇電容器組數(shù)及每組容量。解：（1）求補(bǔ)償前的視在計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)（2）確定無(wú)功補(bǔ)償容量＝800×(tanarccos0.810－tanarccos0.92)＝238.4kvar例題2-4某用戶1（3）選擇電容器組數(shù)及每組容量選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，每組容量qr.C=20kvar。補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷減少118.8kVA。若選擇成套并聯(lián)電容器屏，可安裝的電容器組數(shù)為12組。則需要安裝的電容器單組容量為功率因數(shù)滿足要求。作業(yè)：P52習(xí)題2-12無(wú)功功率改為620kvar（3）選擇電容器組數(shù)及每組容量選擇BSMJ第六節(jié)供配電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容

一、供配電系統(tǒng)的功率損耗

二、供配電系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷的確定第六節(jié)供配電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷主要內(nèi)容一、供配電系統(tǒng)的功率損耗（一）電力線路的功率損耗1、線路的有功功率損耗

2、線路的無(wú)功功率損耗

x0與導(dǎo)線類(lèi)型、導(dǎo)線截面和線間幾何均距aav有關(guān)。RWL：線路每相電阻RWL=r0

LXWL：線路每相電抗XWL=x0Lr0取值見(jiàn)附錄表13x0取值見(jiàn)附錄表13線路的功率損耗變壓器的功率損耗一、供配電系統(tǒng)的功率損耗RWL：線路每相電阻RWL（二）變壓器的功率損耗1、變壓器的有功功率損耗Sc:變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷；SrT:變壓器的額定容量2、變壓器的無(wú)功功率損