负荷计算与无功功率补偿

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,洁明过滤系统,*,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确实定,重点,第三节 单相用电设备组计算负荷确实定,第四节 尖峰电流的计算重点,第五节无功功率补偿重点,第六节供电系统的总计算负荷重点,第七节供电系统的电能节约,第一节 概 述,一、计算负荷的概念,载流导体温升曲线,二、用电设备工作制及设备容量的计算,计算负荷是根据的用电设备容量按一定统计方法确定的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元件的依据。,1.长期连续运行工作制,指工作时间内能到达稳定温升的用电设备。,该类设备不允许过载运行只允许短时过载。,(一)用电设备工作制,续上页,3.,断续周期工作制,指有规律性的，时而工作、时而停歇的用电设备。工作时间内也达不到稳定温升，允许过载运行。,工作时间,停歇时间,指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间内达不到稳定温升。允许过载运行。,断续周期工作制设备容量P与其负荷持续率密切相关，对供电系统而言，按发热等效原那么同一周期内求得其关系式：,用负荷持续率表征其工作特性,(二)设备容量的计算,长期连续工作制和短时工作制的设备容量Pe，就取所有设备不含备用设备的铭牌额定容量PN之和。,2.短时运行工作制,续上页,规定负荷持续率,25或100,铭牌负荷持续率,铭牌容量,等效容量,那么得：,（1）电焊机组要求设备容量统一换算到 下,则,（2）吊车电动机组 当采用需要系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到 下,则,当采用利用系数法计算负荷时，要求设备容量统一换算到,下。,三、负荷曲线,负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。,一班制工厂日有功负荷曲线,绘制负荷曲线采用的时间间隔,t,为,30,min,。,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。,续上页,从发热等效的观点来看，计算负荷实际上与年最大负荷是根本相当的。所以计算负荷也可以认为就是年最大负荷，即Pc=PmP30。,年负荷曲线,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。,续上页,年平均负荷,P,av,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,负荷曲线填充系数，亦称负荷率或负荷系数，即,四、确定计算负荷的系数,1.需要系数,K,d,需要系数定义为：,设备容量,K,d,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。,K,d,值,只能靠测量统计确定。,利用系数定义为：,2.,利用系数,K,u,K,u,可查附录表,5,P,e,P,m,续上页,3.附加系数,K,a,Ka值与设备容量差异程度、设备台数和利用系数有关。,为便于分析比较，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：,附加系数定义为：,根据利用系数,K,u,和等效台数,n,eq,查附录表,6,，可得到附加系数,K,a,值。,续上页,年最大负荷利用小时数,T,max,是假设电力负荷按年最大负荷,P,m,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。,4.年最大负荷利用小时数,第二节三相用电设备组计算负荷 确实定,一、单位容量法,在进行供电工程方案设计阶段，可采用单位容量法确定计算负荷。,二、需要系数法,1.单位产品耗电量法,2.,单位面积负荷密度法,一一组用电设备的计算负荷,按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的根本公式为,有功计算负荷kW,无功计算负荷kvar,视在计算负荷kVA,计算电流A,例,2-1,解此机床组电动机的总容量为,例2-1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，kW6台，4kW12台，kW6台。试用需要系数法确定其计算负荷Pc、Qc、Sc和Ic。,查附录表1“小批生产的金属冷加工机床电动机项得Kd、。因此可得,P,e,22 kW27.5 kW64kW121.5kW6,P,c,=K,d,P,e,=146 kW,在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数,K,。,续上页,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。,(二)多组三相用电设备的计算负荷,P,c,Q,c,S,c,I,c,P,c1,Q,c1,P,c2,Q,c2,P,c,i,Q,c,i,例2-2 某380V线路上，接有水泵电动机15kW以下30台共205kW，另有通风机25台共45kW，电焊机3台共kW=65%。试确定线路上总的计算负荷。,例,2-2,解先求各组用电设备的计算负荷,Q,c1,P,c1,tan 164kW0.75=123kvar,1水泵电动机组查附录表1得Kd(取，因此,2.通风机组查附录表1得Kd取，,因此,P,c2,=0.845kW=36kW,Q,c2,=36kW0.75=27kvar,P,c1,=,K,d1,P,e1,0.8205kW=164kW,续上页,3.,电焊机组查附录表,1,得,K,d,，,tan=2.68。,P,c3,P,c,Q,c,总计算负荷取Kp0.95，Kq0.97 为,S,c,=246.26kVA,I,c,=246.26kVA/(,0.38kV)=374.2A,Q,c3,在,100%,下的设备容量：,P,e,=10.5,=8.46kW,。,三、利用系数法,1.求用电设备组在最大负荷班的平均负荷：,2.求平均利用系数及等效设备台数：,3.,根据,K,u,与,n,eq,查附录表6，得出附加系数,K,a,。,4.利用以下公式求出总计算负荷：,例2-3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，kW6台，4kW12台，kW6台。试用利用系数法来确定机床组的计算负荷。,例,2-3,解,1,用电设备组在最大负荷班的平均负荷,Q,av,P,av,tan,机床电动机,查附录表,5,得,K,u,，,因此,2.,平均利用系数,因只有,1,组用电设备，故,K,K,u,P,av,=,K,u,P,e,3,用电设备的有效台数,取14,续上页,4,计算负荷及计算电流,利用,K,及,n,eq,=14,查附录表,6,，通过插值求得,K,a,=2,。,2,17.52,kW,2,30.34,kvar,60.68kvar,第三节 单相用电设备组计算负荷 确实定,如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，那么应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。,1.,接于相电压的单相设备容量换算,2.,接于,同一,线电压的单相设备容量换算,3.,单相设备接于,不同,线电压时的负荷计算,应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量；,分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷；,总的等效三相计算负荷为其最大有功负荷相的计算负荷的3倍。,4.,单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算,第四节 尖峰电流的计算,尖峰电流是指只持续,12,s,的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动、选择熔断器和低压断路器及整定继电保护装置等。,单台用电设备如电动机的尖峰电流Ipk，就是其起动电流Ist，即,接有多台用电设备的线路，只考虑一台设备起动时的尖峰电流，按以下公式计算,式中，,I,为起动电流最大的一台设备的起动电流；,I,c(n-1),为除起动设备以外的线路计算电流。,I,pk,I,st,k,st,I,第五节 无功功率补偿,一,、,功率因数定义,1,瞬时功率因数,监测负荷用。,2,平均功率因数,调整电费用。,3,最大负荷时的功率因数,确定需要无功补偿容量用。,22,2024/9/30,无功功率补偿,一、功率因数低的不良影响,1,使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大。,2,使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量。,3,使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。,4使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电本钱提高。,因为功率因数越低，在保证输送同样的有功功率时，系统中输送的总电流越大，从而使输电线路上的功率损耗和电能损耗增加。,由于发电机、变压器都有一定的额定电压和额定电流，在正常情况下不允许超过额定值，根据 ，功率因数越低，输出的有功功率越小，使设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。,当有功功率保持不变时，功率因数越低，无功电流越大，对发电机转子的去磁效应越大，端电压越低，发电机就达不到预定的出力。,由于 ，当,P,、,R,、,X,一定时，功率因数越低，,Q,越大，则 越大。,23,2024/9/30,提高功率因数的方法,提高自然功率因数的方法,不加任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无功功率的需要量，称为提高自然功率因数。,用小容量的电动机代替负荷缺乏的大容量电动机。,正确选用感应电动机的型号和容量。,当电动机的负荷系数 KL70%时，可以不换；当 KL40%时，必须换小电机；当40%KL 70%时，那么需经过技术经济比较后再进行更换。,降低感应电动机的端电压就降低了感应电动机的无功功率需要量，从而可提高系统的功率因数。,对负荷缺乏的电动机可用降低外加电压的方法提高功率因数。,24,2024/9/30,定子绕组的匝数不能减少。,所以,限制感应电动机的空载运行。,提高感应电动机的检修质量。,气隙,不能增加。,当变压器的负荷系数,K,L,30%,时，应考虑换小容量的变压器。,合理使用变压器。,感应电动机同步化运行。,同步电动机过励磁下可向电网送入无功功率，从而改善功率因数。,25,2024/9/30,2,提高功率因数的补偿法,稳态无功功率补偿设备,采用并联电容器,无功自动补偿装置,采用同步补偿机,优点：与同步补偿机相比，因无旋转局部，具有安装简单、运行维护方便、有功功率损耗小及组装灵活、扩充方便等优点，因此是目前工业企业中应用最广泛的无功补偿设备。,实质上是空载运行的同步电动机，通过调节其励磁电流可以起到补偿系统无功功率的作用。由于它为旋转机械，安装和运行维修都相当复杂，所以在企业供配电系统中很少应用。,按昼夜时间划分进行控制,根据全天24小时无功负荷的变化曲线，按时间程序投入或切除补偿电容器。其特点是控制设备简单、操作方便，并可以防止无功功率倒送向电网，适用于负荷比较稳定，无功负荷变化有规律的场合。,26,2024/9/30,按母线电压的上下进行控制,按无功功率的大小进行控制,起动元件采用低电压和过电压两个继电器，当母线电压低于低电压继电器的整定值时，电容器自动投入；当母线电压高于过电压继电器的整定值时，电容器自动切除。,起动元件是一个无功功率检测器，当无功检测器测出的无功功率值大于上限给定值时，电容器自动投入；反之，当无功检测器测出的无功功率值小于下限给定值时，电容器自动切除。,按功率因数的大小进行控制,起动元件是一个相位检测器，通过检测一个线电压和一个线电流的相位来得出系统当前的功率因数值，假设此功率因数值小于下限给定值，电容器自动投入；反之，假设此功率因数值大于上限给定值，那么电容器自动切除。,二、无功补偿容量确实定,Q,=,Q,c,Q,c,P,c,(tan-tan,),Q,N.C,稳态无功功率补偿设备，主要有同步补偿机和并联电容器自愈式。,三、无功补偿装置的选择,低压并联电容器装置根据负荷变化相应自动循环投切的电容器组数，在无功补偿容量,Q,确定后可根据选定的单组容量,q,NC,来选择：,动态无功功率补偿设备SVC用于急剧变动的冲击负荷如炼钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。,四、无功补偿装置的装设位置,在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地补偿个别补偿。,例23 某用户10kV变电所低压计算负荷为800kW580kvar。假设欲使低压侧功率因数到达，那么需在低压侧进行补偿的并联电容器