负荷计算及无功补偿

变电所负荷计算和无功补偿的计算1 计算负荷的方法及负荷计算法的确定由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。

另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。

在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。

为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。

计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。

用半小时最大负荷来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为、和。

我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。

由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。

2 需要系数法的基本知识(1).需要系数需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即=/=/ 式(1)用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量之和，即=。

而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。

但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为=/式(2)式中代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与30P 30Q 30S 30I dK d K max P e P 30P eP eP NK e P ∑NP dK K ∑LK e WLηηK ∑全部设备容量之比;代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；代表设备组的平均效率；代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。

无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

无功补偿的合理配置原则,从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。

为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

(1 ) 总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

(2) 电力部门补偿与用户补偿相结合。

在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。

因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

(3) 分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。

集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。

分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。

集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。

但不能降低配电网络的无功损耗。

因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。

所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。

所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。

(4) 降损与调压相结合，以降损为主。

2、影响功率因数的主要因素功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。

当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。

在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。

因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

2. 1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。

而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。

《供配电负荷计算及⽆功补偿》试题与答案《负荷计算及⽆功补偿》课后习题⼀、单选题1. 车间某三相配电系统中，每相均接⼊⼀盏交流 220V 2kW碘钨灯，同时在A相和B相间接⼊⼀个交流380V 、2kW的全阻性负载，清计算等效三相负荷，下列哪-项数值是正确的?(A) 5kW (B) 6kW (C) 9kW (D) 10kW答案: 【 C 】解答过程:依据《⼯业与民⽤供配电设计⼿册)) (第四版) P20 ，P21 。

⾸先将相间负荷转为相负荷。

由题中全阻性负载可知功率因数为1，查表1.6-1，则: Pu = Puv . p(UV)U+ Pwu . p(WU)U = 2×0.5 = lkWPv = Puv . p(UV)U + Pvw . p(VW)V= 2×0.5 = lkWPw = Pvw . p(VW)W + Pwu . p(WU)W= 0kW其次将各相负荷分别相加，取最⼤相负荷的 3倍作为等效三相负荷。

则: (2 +1)×3 = 9kW2. 假设某车间变电所设置⼀台10/0.4kV、630kV A变压器。

其空载有功损耗1.5kW、满载有功损耗6.8kW。

0.4kV侧计算视在功率为520kV A ，功率因数为0.95，问变电所10kV侧计算⽆功功率为那项?(A) 183k var(B) 185.6k var(C) 198k var(D) 188.24k var答案:【D 】解答过程:依据《⼯业与民⽤供配电设计⼿册》(第四版) P30 式(1.10-6) 。

0.4kV 侧计算⽆功功率: Q0.4 = Sc× sinψ= 520×0.312= 162.24kvar变压器⽆功功率损耗: △Q T=0.05Sc=0.05×520=26kvar10kV 侧计算有功功率:Q10 = Q0.4 +△Q T = 162.24 + 26= 188.24kvar解析：本题给出的空载有功损耗1.5kW、满载有功损耗6.8kW是⼲扰项，题中未给出空载⽆功损耗、满载⽆功损耗，则可⽤概略计算公式计算。

一．概述电力负荷计算的目的是：（1）、计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。

（2）、计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据。

（3）、计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。

（4）、计算尖峰负荷，用于保护电气的整定计算和校验电动机的启动条件。

（5）、为电气设计提供技术依据。

二．工厂电力负荷的分级及设备容量的确定1.电力负荷的概念电力负荷又称为电力负载。

它有两重含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷的具体含义视具体情况而定。

2.负荷分级的相关规范：电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定。

符合下列情况之一时，应为一级负荷：（1）.中断供电将造成人身伤亡时。

（2）.中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。

例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

（3）另外，不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

3. 设备容量的确定（1）长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率。

配电一些计算公式第一章利用系数法负荷计算1、用电设备组的平均负荷有功功率：P av =K l P e无功功率：Q av =P av tg ϕ2、平均利用系数平均有功功率-利用系数法负荷计算平均无功功率-利用系数法负荷计算K av =∑P av P e 平均利用系数-利用系数法负荷计算3、求出用电设备的有效台数(∑P e )2 n yx =2∑P 1e 用电设备的有效台数-利用系数法负荷计算4、求出用电设备的最大系数根据Nyx 和Klp 查表(1-8)得到Km5、计算负荷及计算电流有功功率：P c =K m ∑P av∑Q av有功功率-利用系数法负荷计算无功功率-利用系数法负荷计算视在功率-利用系数法负荷计算计算电流-利用系数法负荷计算无功功率：Q c =K m 视在功率：S c =计算电流：I c =P c 2+Q c 2 S c3U rK lav n yx K m I c功率损耗计算1、三相线路有功功率损耗：∆P l =3I c R ⨯102-32-3 有功功率损耗-三相线路功率损耗计算无功功率损耗-三相线路功率损耗计算无功功率损耗：∆Q l =3I c X ⨯10I c l ∆P l ∆Q l2、电力变压器 2⎛S c 有功功率损耗：∆P T =∆P 0+∆P k S ⎛r ⎛⎛⎛ ⎛2有功功率损耗-电力变压器功率损耗计算⎛S c 无功功率损耗：∆Q T =∆Q o +∆Q k S ⎛r⎛⎛⎛ ⎛无功功率损耗-电力变压器功率损耗计算∆P T ∆Q T S r S c ∆P o ∆Q o I o u k3、高压电动机有功功率损耗：∆P M =P r ⎛1-η⎛⎛⎛η⎛⎛有功功率损耗-高压电动机功率损耗计算无功功率损耗：∆Q M =∆P M tg ϕ谐波电压电流计算1、电流叠加相位角已知：I n = 无功功率损耗-高压电动机功率损耗计算 22I n 1+I n 2+2I n 1I n 2cos θn 电流叠加(已知相位角)-谐波电流/电压计算αα相位角未知：I n =I n 1+I n 2()1/α电流叠加(未知相位角)-谐波电流/电压计算2、谐波电压计算HRU n =3U N ∙nI n %电压计算-谐波电流/电压计算 10S k⎛⎛⎛⎛1/α3、电流允许值计算⎛S i I ni =I n S ⎛rT 电流允许值-谐波电流/电压计算第一章电弧炉负荷计算P c =1. 2*S r *cos ϕ1P c =1. 2*cos ϕ1*∑(n 1*S 1)+0. 66*cosϕ2*∑(n 2*S 2) Qc =1. 2*sin ϕ1*∑(n 1*S 1)+0. 66*sin ϕ2*∑(n 2*S 2) S c =Pc 2+Qc 2cos ϕ1 cos ϕ2 S r P c Q c S c第一章电网供电系统电能损耗计算∆P L ∆W L ∆W T∆W L =∆P L *τ⎛S c ∆W T =∆P o *t +∆P k * S ⎛r ⎛⎛⎛*τ ⎛2S c S r ∆P o ∆P k第一章无功补偿计算cos ϕ1 cos ϕ2 Q c =P c *tg ϕ1-tg ϕ2第二章柴油发电机起动容量 ()P ∑ η∑ S G 1 cos ϕS G 1=P ∑ η∑*cos ϕS G 2 K j K G S m P m Q mS G2=K jK G *S m1-∆U *X ' d *S st ∆∆U ∆U S st ∆ X ' d S G 3 S G 3=第三章通风窗有效面积F j F c P o P kF j =F c =4. 25*(P o +P k * h *∆t 3 m 2第五章母线的应力跨距、及振动频率计算l c i p 3 r i σy K x σc f 0 l max f m σc =2. 16*K x *i p 32l 2**β*10-2 D *Wl 2**β*10-2 D *W σc =1. 73*K x *i p 32f 0=γl c 2*E *J ml max =7. 603*D *W *σy i p 3r il 2f m =112*ε第五章绝缘耐受电压修正系数 K a K a =e m (H -1000)/8150。

负荷计算方法1、 计算负荷的内容（1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷，通常采用30min 的最大平均负荷作为发热条件选择电器或导体的依据。

（2） 尖峰电流是指单台或多台用电设备在短时间内的最大负荷电流。

单台电动机的尖峰电流就是起动电流；多台电动机的尖峰电流是指计算电流再加上一台最大电动机的起动电流。

如果多台电动机中最大电动机是双电动机驱动时（例如：大吨位起重机中的主卷扬往往是双电动机驱动）则尖峰电流应是计算电流加上这两台同时工作电动机的起动电流。

尖峰电流用于计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。

此外在校验滑触线和较长线路供电的电动机起动时能否满足允许电压损失的要求时，也用尖峰电流来校验。

（3） 平均负荷为某段时间用电设备所消耗的电能与该段时间之比，常选用最大负荷班的平均负荷，作为计算电能消耗和选择无功补偿装置的依据2、 负荷计算的方法（1） 需要系数法：使用最为广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

（2） 利用系数法：计算结果比较接近实际，但计算过程复杂，工程中很少采用。

（3） 二项式法：一般用于用电设备较少的场所，计算结果偏大。

（4） 单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法：前两者多用于民用建筑，后者用于某些工业的可行性研究和初步设计阶段的电力负荷估计。

（5） 3台及2台用电设备的计算负荷，取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷，取设备功率之和乘以0.9的系数；5台及以上的用电设备，可采用二项式法计算，但计算负荷不能小于其中一台最大电动机的功率。

3、 设备功率的确定：用电设备铭牌标明的功率系厂家规定工作条件下的额定输出功率。

各种设备规定的工作条件不完全相同（如JZR 型电动机在不同的负载持续率下有不同的功率），故负荷计算时应将其换算为统一规定工作条件下的功率，即设备功率。

设备功率换算的规定如下：（1） 连续工作工作制电动机的设备功率等于额定（铭牌）功率。

（2） 短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率：（a ） 当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%时的有功功率：例如负载持续率为ε为40%的45KW 电动机换算到ε为25%时的有功功率： KW P P r r N 5725.04.04525.0===ε （b ） 当采用利用系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为100%时的有功功率：按上例内容换算到ε为100%的有功功率为：KW P P r r N 5.284.045===ε （c ） 电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率：ϕεcos r r N S P = 如一台23KV A(380V)单相电焊机，5.0cos =ϕ， %65=r εKW x P N 3.95.065.023== 计算负荷时：当一台电焊机时：N d P P 3=；当二台电焊机时：N d P P 3= ；当三台电焊机时：N d P P 3= ；当四台电焊机时：N d P P 33+= 。

3章例题讲解【案例一7】某车间有下列用电负荷：1) 机床：80kW2 台；60kW4 台；30kW15 台。

2) 通风机：80kW4台，其中备用1台；60kW4台，其中备用1台；30kW 12台，其中备用2台。

3) 电焊机：三相380V, 75kW 4 台，50kW 4 台30kW 10 台，负载持续率100%。

4) 起重机：160kW 2台，100kW 2台，80 kW 1台，其负载持续率25%。

5) 照明：采用高压钠灯，功率~220V, 400W数量90个，镇流器的功率消耗为灯管功率的8%负荷计算系数表上述负荷中通风机为二类级负荷，其余为三类级负荷。

请回答下列问题：1. 采用需要系数法确定本车间的照明计算负荷，并确定把照明负荷功率因数提高到0.9,计算需要无功功率的补偿容量是多少？(A) 58.16kvar ( B)52.35 kvar(C) 48.47 kvar ( D) 16.94 kvar答案【B J解答过程：依据《配电手册》P2、P3、P21。

气体放电灯的设备功率应计入镇流器损耗，即P e = 0.4 X90X 1.08 =38.88 kW;照明负荷计算功率P c = KxR 二0.9 X 38.88 = 34.99 kW。

功率因数提高到0.9所需的补偿容量Q C = P c (tg © 1- tg © 2)=34.99 (1.98-0.484 ) = 52.35 kvar 。

2. 采用二项式法计算本车间通风机组的视在功率应为( )。

(A) 697.5 kVA (B) 716.2 kVA(C) 720 kVA (D) 853.6 kVA答案【A J解答过程：依据《钢铁手册》。

通风机设备功率不应包括备用设备，即P e = 80 X 3 + 60 X 3 + 30 X10 = 720 kW;最大5 台设备功率之和P5 = 80 X 3 + 60 X 2 = 360 kW。

无功补偿计算：
负荷：6kv电机12台800kw水泵
一般电动机额定负载时的功率因数约在0.75~0.90，根据设备手册，本工程取值
0.87。

1.集中补偿方式
当负荷负载率为额定总负荷的70％时，功率因数最高为0.87
公式：Q＝Q1－Q2＝P*（tgφ1－Ptgφ2）=（Pn/η）*（tgφ1－Ptgφ2）Pn-电动机额定功率KW
η-效率
cosφ1-电动机补偿前功率因数（水泵电机功率因数保证值）
cosφ2-电动机补偿后功率因数
本公式中，Pn=9600kW，η=95.32％，cosφ1=0.87，cosφ2=0.95,
由上计算可得Q=9600÷0.9532×(0.567-0.329)=2397Kvar
采用集中补偿，自动跟踪补偿，分组投切方式。

2 .单台电机就地补偿方式
单台电机就地补偿计算方式同上，单台就地补Q=200 Kvar
采用就地补偿时，根据规范要求，电动机补偿容量不能超过电机空载无功功率，即Q≤0.9*1.732*U*I0
由以上两个条件选择补偿容量。

变电站负荷计算概念1. 负荷计算的目的变电站的负荷计算是电力系统规划和设计过程中的重要环节。

其主要目的是确定变电站的供电能力，确保电力系统的稳定运行，并优化电力资源的分配。

通过负荷计算，可以确定变电站的变压器容量、无功补偿装置的配置以及继电保护装置的整定值等关键参数。

2. 负荷计算的方法负荷计算通常采用以下两种方法：单位容量法：根据单位面积或单位用户的用电负荷，乘以相应的面积或用户数量，得到总的负荷需求。

负荷密度法：根据地区的用电历史数据，确定负荷密度，再乘以变电站供电区域的总面积，得到总负荷需求。

3. 负荷计算的依据进行负荷计算的主要依据包括：地区的用电历史数据：包括过去几年的用电量、用电结构、用电趋势等。

地区经济发展规划：了解未来的产业发展方向、重点项目及重大企业规划等信息。

地区电网规划：了解地区电网的结构、线路容量、无功补偿配置等信息。

行业标准和规范：如电力系统的设计规范、变压器和电机的额定容量等。

4. 负荷计算的结果通过负荷计算，可以得到以下结果：变电站的总供电容量：用于确定变压器和其他关键设备的配置。

最大负荷需求：用于评估电力系统的运行状况和稳定性。

平均负荷需求：用于评估电力系统的平均运行状况。

无功补偿需求：用于确定无功补偿装置的配置和容量。

5. 负荷计算的注意事项在负荷计算过程中，需要注意以下几点：确保数据来源的可靠性和准确性，如用电历史数据、经济发展规划等。

考虑未来用电需求的变化，如新产业的发展、新技术的推广等。

根据实际情况调整计算方法和参数，如根据地区的气候条件、生活习惯等因素调整负荷密度。

考虑电力系统的稳定性和经济性，合理配置变压器和无功补偿装置等设备。

第三章 负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。

在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。

通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。

3．2 用电设备额定容量的确定3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。

（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。

取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即暂载率亦称为负荷持续率或接电率。

根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。

吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。

3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。

（2）重复短时工作制的设备容量○1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量εN 为铭牌暂载率Pn 为换算前的电动机铭牌额定功率注意：电葫芦、起重机、行车等都可以用电动机考虑○2电焊机及电焊装置的设备容量统一换算到ε=100%时的额定功率。