第二章 负荷计算与无功功率补偿

Tmax
Wa Pm
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
一、单位指标法
1. 单位产品耗电量法 单位产品耗电量法用于工业企业工程。有功计算负荷计 算公式为 N
Pc Tmax
2. 单位面积功率法和综合单位指标法 单位面积功率法和综合单位指标法主要用于民用建筑工 程。有功计算负荷计算公式为
pe' N pe S 或 Pc= Pc= 1000 1000
（3）点焊机组 设备台数虽然只有3台，但本题计算 目的是确定厂房总计算负荷，为简化和统一，Kd值仍 按附录表1选取。
得Kd=0.35，cos =0.60，tan =1.33。 先求出在统一负荷持续率 ＝100%下的设备功率 Pe=19 20% =8.5kW。因此 P c.3=1.0×8.5kW=8.5kW Q c.3=8.5kW×1.33=11.3kvar
Pav.i Ku.i Pe.i
Qav.i Pav.i tan i
无功功率
（2）求平均利用系数： （3）求用电设备的有效台数neq
K u.av
P P
av.i e.i
从导体发热的角度出发，不同容量的用电设备需归算为同 一容量的用电设备，于是可得到其等效台数neq为：
Pe.i P neq n eq
93.12 131.72 =161.3kVA Ic=161.3kVA/( 3 ×0.38kV)=245.2A
Sc=
例2-3 某办公楼建筑面积约30000m2，已知正常照明与办 公设备功率2500kW，应急照明168kW（其中正常点亮 50kW），空调1800kW，水泵与风机350kW（其中消防设 备150 kW），电梯80kW（其中消防电梯20kW）。试确定 该办公楼总的计算负荷。 解: 本题计算步骤同例2-2，但要注意，统计总设备功率 时，正常不工作的建筑消防设备不应计入，而正常点亮的 应急照明50kW仍应计入，消防电梯平时均作为客梯使用， 也不应扣除。查附录表3，得到各用电设备组的需要系数 和功率因数。本题所统计照明功率已包括附属设备功率。 采用表格形式计算，见表2-2。
r Pe Pr
当设备功率统一换算到 100% 时,则
Pe Pr
r Pr 100
r Sr cos r
当采用需要系数法计算负荷时，起重机的设备功率应 换算到 25% 下，即
r Pe Pr 2 Pr r 25
这是历史习惯形成的唯一特例。 当采用利用系数法计算负荷时，起重机的设备功率则 换算到 100% 了。
第二章 负荷计算与无功功率补偿
第一节 概述 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 第三节 单相用电设备组计算负荷的确定 第四节 尖峰电流的计算 第五节 无功功率补偿 第六节 供配电系统的计算负荷 第七节 供配电系统的电能节约 本章小结
第一节 概述
一、计算负荷概念
电力系统中的各种用电设备由供配电系统汲取的功率（电 流）视为电力负荷。实际负荷通常是随机变动的。我们选取一 个假想的持续性的负荷，在一定时间间隔和特定效应上与实际 负荷相等。这一计算过程就是负荷计算。这一假想的持续性的 负荷就称为计算负荷。
三、负荷曲线
负荷曲线——表征电力负荷随时间变动情况的图形。
绘制负荷曲线采用的时间间隔△t为30min。
一班制工厂日 有功负荷曲线
求确定计算负 荷的有关系数，一 般是依据用电设备 组最大负荷工作班 的负荷曲线。
年最大负荷Pm——全年中有代表性的最大负荷班的半小 时最大负荷。 从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷 是基本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷， 即Pc=Pm＝P30。
（4）行车 同理查附录表1得Kd=0.15，cos =0.50，tan =1.73。先求出在统一负荷持续率＝25%下的设备功率 Pe=2×10 15% =7.7kW。因此
P c.4=0.15×7.7kW=1.2kW Q c.4=1.2kW×1.73=2.1kvar
因此，总计算负荷（取 Kp＝0.92； K q ＝0.95）为 Pc＝0.92× (61.0＋36.0＋3.0+1.2)kW=93.1kW Qc＝0.95×(105.5+27.0+4.0+2.1)kvar=131.7kvar
例 2-1
已知某机修车间的金属切削机床组 ，拥有电压
380V 的三相电动机 22kW2 台， 7.5kW6 台， 4kW12 台， 1.5kW6 台。试用需要系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。 解 此机床组电动机的总功率为 Pe＝ PN.i ＝22 kW×2＋7.5 kW×6＋4kW×12＋1.5kW×6 =146 kW 查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机”项得Kd＝ 0.16、cosφ ＝0.5、tanφ＝1.73。因此可得 Pc=KdPe＝0.16×146kW=23.36kW
按利用系数法计算结果比按需要系数法计算结果 （70.98A）大，设备台数愈少差别愈大。
第三节 单相用电设备组计算负荷的确定
一、计算原则
如果三相线路中单相设备的总功率不超过三相设备总功率的 15%时，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综 合按三相负荷平衡计算。 如果单相设备功率超过三相设备功率 15% 时，则应将单相设 备功率换算为等效三相设备功率，再与三相设备功率相加。
neq P P
e.i 2 e.i 2
1462 2 14.1（取14） 2 2 2 22 2 7.5 6 4 12 1.5 6
4．计算负荷及计算电流 利用Ku.av=0.12及neq=14查附录表6，通过插值求得Km。
0.12 0.1 Km (1.85 2.1) 2.1 2 0.15 0.1
Pe
Kd值的相关因素：用电设备组中设备的负荷率； 设备的平均效率； 设备的同时利用系数； 电源线路的效率。 Kd值只能靠 Pe
Ku可查附录表5
3. 年最大负荷利用小时数 年最大负荷利用小时数 Tmax 是假设电力负荷按年最大负 荷Pm持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电 力负荷全年实际耗用的电能相同。
P c K p P c.i
Sc P Q
2 c 2 c
Qc Kq Qc.i
，计入同时系数K∑。
S c Ic 3U n
注意：总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷 或计算电流之和乘以K∑来计算。
例2-2 某生产厂房内有冷加工机床电动机50台共 305kW，另有生产用通风机15台共45kW，点焊机3台 共19kW（ 20% ），行车1台10kW（ 15% ）。 试确定线路上总的计算负荷。 解: 先求各组用电设备的计算负荷 （1）机床电动机组 查附录表1得 Kd 0.17 ~ 0.20（取 Kd 0.20）， cos 0.5 ， tan 1.73 ，因此 Pc.1= Kd.1Pe.1＝0.20×305kW=61.0kW Q c.1= Pc.1 tan 1 ＝61kW×1.73=105.5kvar （2）通风机组 查附录表1得Kd=0.75~0.85（取Kd=0.8）， cos =0.8，tan =0.75,因此 Pc.2=0.8×45kW=36.0kW Qc.2=36kW×0.75=27.0kvar
载流导体温升曲 线
计算负荷是用于按发热条 件选择供配电系统中各元件的 依据。 负荷计算也只能力求接近 实际。
二、用电设备工作制及设备功率的计算
电器载流导体的发热与用电设备的工作制关系较大， 因为在不同的工作制下、 载流导体发热的条件不同。 (一)用电设备的工作制 1.连续工作制 连续工作制——设备在无 规定期限的长时间内恒载的工 作制，在恒定负载连续运行达 到热稳定状态。
2 e.i
2
neq
P P
e.i 2 e.i
2
根据Ku.av和neq查附录表6，可得到最大系数Km值。 （4）求计算负荷及计算电流：
Pc Km Pav.i
Sc P Q
2 c 2 c
Qc Km Qav.i
Sc Ic 3U n
例2-3已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压380V 的三相电动机 22kW2 台， 7.5kW6 台， 4kW12 台， 1.5kW6 台。 试用利用系数法来确定机床组的计算负荷。
Qc P c tan =23.36kW 1.73=40.41kvar
23.36kW Pc 46.72kVA Sc cos 0.5 46.72 kVA Sc Ic 70.98A 3U N 3 0.38kV
(二)多组三相用电设备的计算负荷
在确定低压干线上 或母线上的计算负荷时
三、利用系数法
利用系数法以概率论和数理统计为基础，把最大负荷Pm （即计算负荷）分成平均负荷和附加差值两部分；后者取决 于负荷与其平均值的均方根差，用最大系数中大于1的部分来 体现。 Pm 最大系数Km定义为： K m Pav 在通用的利用系数法中，最大系数Km是平均利用系数和 用电设备有效台数的函数。前者反映了设备的接通率；后者 反映了设备台数和各台设备间的功率差异。 （1）求各用电设备组在最大负荷班内的平均负荷： 有功功率
Pc Km Pav.i ＝2×17.52 kW ＝35.04kW
Qc Km Qav.i ＝2×30.34 kvar＝60.68kvar
Sc Pc2 Qc2 ＝ 35.042 60.682 kVA =70.07kVA
Ic Sc 3U N
70.07kVA ＝ ＝ 106.46A 3 0.38kV
年负荷曲线
年平均负荷Pav——电力负荷在全年时间内平均耗 用的功率，即 全年时间内耗用的电能
P av
Wa 8760
负荷曲线填充
系数，亦称负 荷率或负荷系 数，即