负荷计算方法无功功率补偿.doc

_ -可编辑修改- 第二章 高压供电系统设计 2.1 负荷计算 为了确定供电系统中各个环节的电力负荷的大小，以便正确地选择供电系统中的 各个元件（包括电力变压器、 导线、 电缆等）。对电力 负荷进行统计计算成为必要。 通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供电系统中组成元件的负荷值称为 计算负荷。 计算负荷是供电设计计算的基本依据， 计 算负荷确定的是否正确合理，将直接 影响到电器和导线选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大， 造成投资和有色金属的浪费。反之，又将使电器和导线 运行时增加电能损耗，并 产生过热 引起绝缘过早老化、甚至烧毁现象，以致 发生事故。同样给国家财产造成损失。由此可见， 正确确定负荷具有重要意义。 2.1.1 确定计算负荷的方法 我国目前采用的确定计算负荷的方法有：需要系数法、二项式法、以概率论为理论基 础的利用系数法、和我国设计 部门提出的“ABC”等。下面简单介绍各种方法的特点。 1、按需要系数法确定计 算负荷 需要系数 它与用电设备组的平均加权负荷系数 、同时运30fZtXelSbKP； fZK 行系数 、电动 机的平均加 权效率 以及网路供电效率 等系数有关，且 值恒tK lX 小于 1。 （1）单台用电设备计算负荷： ； - 计 算负荷， - 电动 机的额定容量，edjSPjSedP - 电动机额定负荷时的效率 对于单个设备如白炽灯、电热器、 电炉等。设备容量 Psb： Pjs=Psb （2）成组用电设备的负荷计算 _ -可编辑修改- 计算负荷表达式： ； exjSPKjSjQtg -计算负荷有功功率 - 无功功率 Kx-需要系数jSPj - 功率因数角 对应的正切值tg （3）多组用电设备的负荷计算 公式： ； )(11 mxemjSKP11()mmjSxeQKPtg - 同期系数，对于车间干线，可取 ，对于低压母线，由用电设K9.0 备组计算负荷直接相加来计算时 。8.09 2、二项式法确定计算负荷： 二项式法是用两个系数表征负荷变化规律的方法。 1 对于一组用电设备： 公式：P js=CPx+bPe，C，b - 系数（见 P23 表 18）。Px-组中 X 台容量最大的 用电设备的总额定容量（kw），P e-该组中所有用电设备的总额定容量（kw）计 算电流时： ，C1，b1 不同工作制的不同类用电设备，规定取用大xjSI1 容量设备的数量 X 不同。金切机床采用 X=5，反复短时工作制采用 X=3，加 热 炉 X=2；电焊设备 X=1 等。 2 对于不同类用电设备组（m 组）其二项式表达式 为： 有功功率： mexjSbPCP1a 式中 - 各用电设备组算术中第一项 CPx 的最大值。max - 所有用 电设备组 算式中第二项总和。e1 无功功率： 1max mjS eQCPtgbPtg _ -可编辑修改- 式中： - 与 相应的功率因数正切值， 1tgmaxCP - 与各组设备 相应的功率因数正切值。eb 3.“ABC”法 “ABC”计算负荷的特点是：1）运用概率论的基本原理找出计算负荷与设备容量之 间的关系。2）利用单元功率的概念和“ABC”列表法，将繁杂的功率运算简化为台数的 运算，使运算简单准确，利用“ABC”法计算公式为： BACDKPLjs 2 D-单台等 值功率（KW），一般容量（小于 50KW）的机床，取 D=3KW，对于电炉 等，取 D=9KW。 -该组用电设备的利用系数。（见 P24 表 19）.Lk ， 。 -该组用电设备中某一单台设备额定功率（KW）。i minA.1DPKeii ei - 对应于该功率设备 的台数。in ； ，i mi inB.1321 15.LkC 无功功率： jSjsQPtg 4、利用系数法（同济大学） 公式： ， ， “其中，PjsK.max PjSQK.max 2jjjS Kmax-最大负荷班内的半小时最大平均有功负荷 P30（等于 Pj）与总平均负荷（ ）P 之比。其值接近于负荷系数的倒数。 j/30max ，QP-每一用电设备组在最大负荷班内的平均有功负荷和平均无功负荷。 按利用系数法确定计算负荷时，不论计算范围大小，设备类型多少，都必 须先将各 类用电设备组的平均有功负荷 PP 和平均无功负荷 QP 分别代数相加，求得 和 P _ -可编辑修改- ，再依次去求利用系数 KLP 、nyx（有效台数）、 Kmax 各值。求计算负荷时，只需最后PQ 乘一次 Kmax值 即得，不需再乘同期系数，不必按供电范围逐级求得 Pj 、Qj 、SJ 之后，又 求得 ， ， ，再乘以同期系数。因用利用系数求得的 Pj 是各类负荷最大jjjS 值的总和，二者在概念上是有区别的。 纵观上述四种计算负荷的方法，各有特点。 1）需要系数法是当前通用的求计算负荷的方法。公式简单计算方便。为设计人员普 遍接受，需要系数法的数值 来源于大量的测定值和统计，这个公式对于单台设备，用 电 设备组，一个 车间甚至一个工厂的 计算负荷均可进行计算。这对于初步设计时估算全车 间或全厂的计算负荷显得尤为方便。其缺点是没有考虑大容量电动机的运行特性（如起 动和过载等）对整个计算负荷 P30，Q30 的影响，尤其是当总用电设备台数少时，其影响 较大，但当设备台数足够多容量足 够大，其影响是微弱的。 2）二项式法计算负荷时，考虑了电动机台数和大容量电动机对计算负荷的影响，一 般被用来计算车间干线，支干 线的负荷，其缺点是 x 的取值仍缺乏足够的理论依据，没 有考虑 x 值随电动机台数的变化而变化，并且由于过分突出 x 台大型设备对电气负荷 的影响，其计算结果要比用需要系数法算出的 结果大一些。 3）“ABC”法也把 计算负荷看作是平均 负荷 PPj 与计算负荷对平均负荷参差值的叠加， 但它对这个参数的估计是由设备容量的总平方根 表征的。 该方根随设备台数 miein1 和 设备 容量 而变化。容量值越大，对方根的影响越大。 ineiP “ABC”法适应 于连续工作制、短时工作制、反复短时工作制类设备。其另一特点就 是它的基本计算系数是最大负荷班的平均利用系数，该系数的数值稳定，易于通过实测 取得，因而本方法具有实用价 值。 通过以上三种方法的综合分析，从而充分熟悉了各种方法的优点，缺点和适用范围，根据 _ -可编辑修改- 本次负荷的特点和性质和鉴于指导老师的意见，本设计对于车间总的负荷计算则采用需要系 数法。 2.1.2 各车间负荷计算： 根据下列公式： 1 单个设备的容量计算： 计算负荷表达式： ； exjSPKjSjQtg -计算负荷有功功率 - 无功功率 Kx-需要系数jSPj - 功率因数角 对应的正切值tg 2）整个车间的负荷计算： 计算负荷表达式： ； )(11 mxemjSKP 11() mjSxeQKtgjsjsjsQ1 22 - 同期系数（同时率）。 对于车间干线：可取 ，取 0.9；K 19.0K 对于低压母线：由于用电设备组计算负荷直接相加来计算时 。8.0 各车间变电所的计算负荷计算结果如下表： 序 车间或用电 设备容量 需要系数 功率因数 功率因数角 计算负荷 变压器台数及容量 号 设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数 千伏安） （1）1 变电所 1 薄膜车间 1680 0.6 0.6 1.33 1008.00 1340.64 1677.31 2 原料库 310 0.25 0.5 1.73 77.50 134.08 154.86 3 生活间 290 0.8 1 1.33 232.00 308.56 386.05 4 成品库一 305 0.3 0.5 1.73 91.50 158.30 182.84 5 成品库二 304 0.3 0.5 1.73 91.20 157.78 182.24 6 包装材料库 300 0.3 0.5 1.73 90.00 155.70 179.84 7 小计 3189 1590.20 2255.05 2759.34 _ -可编辑修改- K=0.9 时： =0.9*1590.20=1431.18(KW)(11 mxemjSKP =0.9*2255.05=2029.545KVAR）11()jSxeQtg = mjsjsjsQP1 22)(41.2835.20918.43KVA 查手册选1 变电所变压器型号 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 车间或用电 设备容量 需要系数 功率因数 功率因数角 计算负荷 变压器台数及容量 号 设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数 千伏安） （2）2 变电所 1 单丝车间 1685 0.6 0.6 1.3 1011.00 1314.30 1658.16 2 水泵房及其附 属设备 320 0.65 0.8 0.75 208.00 156.00 260.00 3 小计 2005 1219.00 1470.30 1909.91 K=0.9 时： =0.9*1219.00=1097.1(KW)(11 mxemjSKP =0.9*1470.30=1323.27（KVAR）11()jSxeQtg = mjsjsjsQP1 22)(92.1782.31.0972 KVA 查手册选2 变电所变压器型号 SG10-1250KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 车间或用电 设备容量 需要系数 功率因数 功率因数角 计算负荷 变压器台数及容量 号 设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数 千伏安） （3）3 变电所 1 注塑车间 189 0.4 0.6 1.33 75.60 100.55 125.80 1 台 2 管材车间 880 0.35 0.6 1.33 308.00 409.64 512.51 SG10- 800KV/10KV/0.4KV 3 小计 1069 383.60 510.19 638.31 _ -可编辑修改- K=0.9 时： =0.9*608.60=365.16(KW)(11 mxemjSKP =0.9*809.44=728.496（KVAR）11()jSxeQtg = mjsjsjsQP1 22)(48.571.49.36522 KVA 查手册选3 变电所变压器型号 SG10-800KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 车间或用电 设备容 量 需要系数 功率因数 功率因数角 计算负荷 变压器台数及容量 号 设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数 千伏安） （4）4 变电所 1 备料复制车间 138 0.6 0.5 1.73 82.80 143.24 165.45 1 台 2 生活间 10 0.8 1 8.00 0.00 8.00 SG10-500KVA 3 浴室 3 0.8 1 2.40 0.00 2.40 4 锻工车间 30 0.3 0.65 1.17 9.00 10.53 13.85 5 原料、生活间 15 0.8 1 12.00 0.00 12.00 6 仓库 15 0.8 0.5 1.17 12.00 14.04 18.47 7 机修模具车间 100 0.25 0.65 1.73 25.00 43.25 49.96 8 热处理车间 150 0.6 0.7 1.02 90.00 91.80 128.56 9 铆焊车间 180 0.3 0.5 1.73 54.00 93.42 107.90 10 小计 641 295.20 396.28 494.15 K=0.9 时： =0.9*1870.20=1683.18(KW)(11 mxemjSKP =0.9*1562.83=1406.547（KVAR）11()jSxeQtg = mjsjsjsQP1 22)(73.465.38.6522KVA 查手册选4 变电所变压器型号 SG10-500KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 车间或用电 设备容量 需要系数 功率因数 功率因数角 计算负荷 变压器台数及容量 _ -可编辑修改- 号 设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数 千伏安） （5）5 变电所 1 锅炉房 500 0.7 0.75 0.88 350.00 308.00 466.22 2 试验室 425 0.25 0.5 1.73 106.25 183.81 212.31 3 辅助材料库 410 0.2 0.5 1.73 82.00 141.86 163.85 4 油泵房 315 0.65 0.8 0.75 204.75 153.56 255.94 5 加油站 310 0.65 0.8 0.75 201.50 151.13 251.88 6 办公室、招待所、 食堂 315 0.6 0.6 1.33 189.00 251.37 314.50 7 小计 2275 1133.50 1189.73 1643.25 8 全厂合计 9618 6421.50 7287.35 9712.93 K=0.9 时： =0.9*1133.50=1020.15(KW)(11 mxemjSKP =0.9*1189.73=1070.757（KVAR）11()jSxeQtg = mjsjsjsP1 22)(2.1567.1075.22 KVA 查手册选5 变电所变压器型号 SG10-315KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 2.2 无功功率补偿： 2.2.1 无功补偿的意义： 电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要 组成部分。通过对电力系统 无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持 电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统 能够安全经济运行。 无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下，通过调节控制变量（发电 机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节）使系统在 _ -可编辑修改- 满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行， 而且能取得可观的经济效益，使电能质量、系 统运行的安全性和经济性完美的结合在一 起。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分，即它通过调节电容器的安装位置和电容 器的容量，使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。 2.2.2 无功补偿的种类 对于企业及大负荷用电单位，按照无功补偿的种类又分为高压集中补偿、低压集 中补偿和低压就地补偿。在 补偿容量相等的情况下，低压就地补偿减低的线损最大，因而 经济效益最佳。这是可以理解的。由于低压就地补偿 了负荷的感性部分，使流 经线路和变 压器上的无功电流大大减小， 显然此种方法所取得的经济效益最佳。 2.2.3 并联电容器装置设计的一般要求 1高压并联电容器装置接入电网的设计， 应按全面规划、合理布局、分 级补偿、 就地平衡的原则确定最优补偿容量和分布方式。 2变电所里的电容器安装容量，应根据本地区电网无功规划以及国家现行标准 电力系统电压和无功电力技术导则和全国供用电规则的规定计算后确定。当不具备 设计计算条件时，电容器安装容量可按变压器容量的 10%30%确定。 3电容器分组容量，应根据加大单组容量、减少 组 数的原则确定。 4当分组电容器按各种容量组合运行时，不得 发生谐振，且 变压器各侧母线的任 何一次谐波电压含量不应超过现行的国家标准电能质量公用电网谐波的有关规定。 5高 压并联电容器装置 应装设在变压器的主要负荷侧。当不具备条件时，可装 设 在三绕组变压器的低压侧。 6当配电所中无高压负荷时，不得在高 压侧装设并联电容器装置。低 压并联电容 器装置的安装地点和装设容量， 应根据分散补偿和降低线损的原则设置。补偿后的功率 _ -可编辑修改- 因数应符合现行国家标准全国供用电规则的规定。 2.2.4 并联电容器装置的布置和安装的一般规定 1高压并联电容器装置的布置和安装设计， 应利于分期扩建、通 风散热、运行巡 视、便于 维护检修和更换设备 。 2高压并联电容器装置的布置型式，应根据安装地点的环境条件、 设备性能和 当地实践经验， 选择屋外布置或屋内布置。一般地区宜采用屋外布置；严寒、湿 热、风沙等 特殊地区和污秽、易燃易爆等特殊 环境宜采用屋内布置。屋内布置的并联电容器装置， 应 设置防止凝露引起污闪事故的措施。 3低压并联电容器装置的布置型式，应根据设备适用的环境条件确定采用屋内 布置或屋外布置。 4屋内高压并联电容器装置和供电线路的开关柜，不宜同室布置。 5低压电容器柜和低压配电屏可同室布置，但宜将电容器柜布置在同列屏柜的端 部。 2.3 无功补偿容量的计算： 初步计算总功率： =788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75（KW） 51jSP =1058.967+981.05+459.17+356.65+215.53=3071.07（KVAR） 51jSQ 因在工业企业消耗的无功功率中， 电动机占 70%，变压器占 20%，线路占 10%。 Qjs =3071.07KVAR 未计算五台主 变的无功功率，故设高压侧的无功功率为 QH 则，Q H （10.2）=Q js= 3071.07KVAR；QH=Qjs/0.8= 3071.07/0.8=3838.84 KVAR 即在未补 偿前在厂变 10KV 母线上： P=2355.75KW，Q=3071.07KVAR 补偿后：Cos=0.9，（=25.8 0） _ -可编辑修改- 则 S=P/cos=2355.75/0.9=2617.5KVA Q=S*Sin25.80=2617.5*0.618=1617.62 KVAR 应补偿的无功功率为： Q=3071.071617.62=1453.46 KVAR 采用集中补偿和分散补偿相结合的方式补偿。在厂变 10KV 母线上， 选择 TBB3- 10-750/50 型电力电容器柜(2 台)，每柜容量 为 750KVAR，将它们分别设置在、段母 线上，另在、 、变的低压母线上装设低压电容器进行补偿。（根据计算结果 选择） 根据以上计算的补偿容量，选择无功补偿装置， 补偿后变电站 10kV 侧功率因数为 0.90。选 取的补偿装置见下表： 并联补偿成套装置 型号 额定电压(kV) 总标称容量 (kvar) 单台标称容量 (kvar) 接线方式750/-1TB3 10 750 50 Y 2.3 供电电压的选择： 根据用电协议，电业部门拟定在厂南侧 1 公里处的 110KV/10KV变电所用 10KV 架空线 路向本厂供电。从以上负荷 计算可知：总的视在功率为 2617.5KVA，符合 10KV 架空线路 的输送容量。 根据设计任务书，、变电所变压器 10KV/0.4KV 均 为 1 台，其余 、变电所变 压器皆设置两台变压器 10KV/0.4KV。给本厂重要负荷车间供电。 _ -可编辑修改- THANKS ! 致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等 打造全网一站式需求 欢迎您的下载，资料仅供参考