《供配電技術(shù)[唐志平主編]》PPT電子教案,供配電技術(shù)【唐志平主編,配電,技術(shù),唐志平,主編,PPT,電子,教案 第二章第二章供配供配電的的負(fù)荷荷計(jì)算算第一節(jié)第一節(jié)負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線第二節(jié)第二節(jié)用電設(shè)備的設(shè)備容量用電設(shè)備的設(shè)備容量第三節(jié)第三節(jié)負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法第四節(jié)第四節(jié)功率損耗和電能損耗功率損耗和電能損耗 第五節(jié)第五節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算全廠負(fù)荷計(jì)算第六節(jié)第六節(jié)尖峰電流的計(jì)算尖峰電流的計(jì)算 第七節(jié)第七節(jié)功率因數(shù)及無(wú)功功率補(bǔ)償功率因數(shù)及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谝还?jié)第一節(jié)負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的圖形。一、日負(fù)荷曲線：負(fù)荷在一晝夜間（024h）變化情況。制作：（1）以某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，在24h中各個(gè)時(shí)刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點(diǎn)繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線。（2）通過(guò)接在供電線路上的電度表，每隔一定的時(shí)間間隔（一般為半小時(shí)）將其讀數(shù)記錄下來(lái)，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點(diǎn)畫在坐標(biāo)上，把這些點(diǎn)連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線。二、年持續(xù)負(fù)荷曲線二、年持續(xù)負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線又分為年運(yùn)行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。年運(yùn)行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成。年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。繪制方法如圖22所示。圖22是南方某廠的年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間計(jì)算為T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況核定。一般在北方，近似認(rèn)為冬季200天，夏季165天；在南方，近似認(rèn)為冬季165天，夏季200天。圖22年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制（a）夏季日負(fù)荷曲線（b）冬季日負(fù)荷曲線（c）年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線三、負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量荷曲線的有關(guān)物理量1.年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)（1）年最大負(fù)荷Pmax年最大負(fù)荷是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)30分鐘平均功率的最大值。（2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax如圖23所示，陰影為全年實(shí)際消耗電能，如果以Wa表示全年實(shí)際消耗的電能,則有：圖23年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)圖24年平均負(fù)荷2.平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)（1）平均負(fù)荷Pav平均負(fù)荷就是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值。年平均負(fù)荷Pav,如圖24所示，陰影部分表示全年實(shí)際消耗的電能Wa，則：（2）負(fù)荷系數(shù)KL負(fù)荷系數(shù)是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，有功負(fù)荷系數(shù)KaL和無(wú)功負(fù)荷系數(shù)KrL，即有時(shí)也用表示有功負(fù)荷系數(shù)，用表示無(wú)功負(fù)荷系數(shù)。一般工廠=0.70.75，=0.760.82注意：對(duì)單個(gè)用電設(shè)備或用電設(shè)備組，有：第二節(jié)第二節(jié)用電設(shè)備的設(shè)備容量用電設(shè)備的設(shè)備容量一、一、設(shè)備容量的定義設(shè)備容量的定義設(shè)備的銘牌額定功率PN經(jīng)過(guò)換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為設(shè)備容量，用Pe來(lái)表示。二、設(shè)備容量的確定設(shè)備容量的確定1.長(zhǎng)期工作制和短期工作制的用電設(shè)備長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量就是所有設(shè)備的銘牌額定功率，即Pe=PN2.反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。式中，PN為電焊機(jī)額定有功功率；SN為額定視在功率；N為額定負(fù)荷持續(xù)率；cosN為額定功率因數(shù)。1）電焊機(jī)和電焊裝置組要求統(tǒng)一換算到=100%時(shí)的功率，即：2）起重機(jī)（吊車電動(dòng)機(jī)）要求統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的功率，即：3）電爐變壓器組設(shè)備容量是指額定功率下的有功功率，即：Pe=SN*cosN4）照明設(shè)備不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量指燈頭的額定功率，即：Pe=PN用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備的設(shè)備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失。熒光燈：Pe=1.2PN 高壓水銀燈、金屬鹵化物燈：Pe=1.1PN照明設(shè)備的設(shè)備容量還可按建筑物的單位面積容量法估算：式中：是建筑物單位面積的照明容量，S為建筑物的面積。第三節(jié)第三節(jié)負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法一、一、計(jì)算負(fù)荷的估算法計(jì)算負(fù)荷的估算法1、單位產(chǎn)品耗電量法、單位產(chǎn)品耗電量法有功計(jì)算負(fù)荷為：有功計(jì)算負(fù)荷為：式中，Wa為全年電能，Wa=am，m為年產(chǎn)量，a為單位產(chǎn)品的耗電量；Tmax為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。2、單位面積負(fù)荷密度法若已知車間生產(chǎn)面積S和負(fù)荷密度指標(biāo)時(shí)，車間平均負(fù)荷為:Pav=*S，車間計(jì)算負(fù)荷為:二、需要系數(shù)法二、需要系數(shù)法Kd所有用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量，兩者之間存在一個(gè)比值關(guān)系，因此引進(jìn)需要系數(shù)的概念，即1、單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷式中，Kd為需要系數(shù)；Pe為設(shè)備容量；tg為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。例例2-1已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，有電壓為380V的電動(dòng)機(jī)30臺(tái)，其總的設(shè)備容量為120kw。試求其計(jì)算負(fù)荷。解解：查表可得，Kd=0.160.2(取0.2計(jì)算)，cos=0.15,tg=1.73。根據(jù)公式得：PC=KdPe=0.2120=24(KW)QC=PCtg=241.73=41.52(kvar)Sc=Pc/cos=24/0.5=48(kVA)2、多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷式中，n為用電設(shè)備組的組數(shù)，Kp、Kq分別為有功、無(wú)功同時(shí)系數(shù)，Pci，Qci為各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。解:(1)冷加工機(jī)床：查附錄表1可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.250=10kWQc1=Pc1tg1=101.73=17.3kvar(2)通風(fēng)機(jī)：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.82.4=1.92kWQc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar例22一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)Kp、Kq均為0.9）。(3)電阻爐：因只1臺(tái)，故其計(jì)算負(fù)荷等于設(shè)備容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0(4)車間計(jì)算負(fù)荷：三、二項(xiàng)式法二項(xiàng)式法(1)單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷式中，b、c為二項(xiàng)式系數(shù)；Pe是該組用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?；Px為x臺(tái)最大設(shè)備的總?cè)萘?，?dāng)用電設(shè)備組的設(shè)備總臺(tái)數(shù)n2x時(shí)，則最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為Pc=Pe；tg為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。(2)多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷式中，（bPe）i為各用電設(shè)備組的平均功率Pe是各用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?；cPx為每組用電設(shè)備組中x臺(tái)容量較大的設(shè)備的附加負(fù)荷；（cPx）max為附加負(fù)荷最大的一組設(shè)備的附加負(fù)荷；tgmax為最大附加負(fù)荷設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值。例23試用二項(xiàng)式法來(lái)確定例22中的計(jì)算負(fù)荷。解:求出各組的平均功率bPe和附加負(fù)荷cPx（）金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)組查附錄表1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，則(bPe)1=0.1450=7kW(cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW（）通風(fēng)機(jī)組查附錄表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取x2=n/2=1，則(bPe)2=0.652.4=1.56kW(cPx)2=0.251.2=0.3kW（）電阻爐(bPe)3=2kW(cPx)3=0顯然，三組用電設(shè)備中，第一組的附加負(fù)荷(cPx)1最大，故總計(jì)算負(fù)荷為：Pc=（bPe）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW比較例22和例23的計(jì)算結(jié)果可知，按二項(xiàng)式法計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果大得多?？梢?jiàn)二項(xiàng)式法更適用于容量差別懸殊的用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算。Qc=（bPetg）i+（cPx）tg1=(71.73+1.560.75+0)+10.081.73=30.72kvar四、單相負(fù)荷計(jì)算單相負(fù)荷計(jì)算單相設(shè)備應(yīng)盡可能地均勻分布在三相上，以使三相負(fù)荷保持平衡。單相負(fù)荷的計(jì)算如下：1.三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相總?cè)萘康?5%時(shí)，單相設(shè)備可按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。2.三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^(guò)三相總?cè)萘康?5%時(shí)，應(yīng)把單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再算出三相等效計(jì)算負(fù)荷。單相設(shè)備組等效三相設(shè)備容量的計(jì)算如下：（1）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)Pe=3Pem式中，Pem為最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量（2）單相設(shè)備接于線電壓時(shí)接于同一線電壓時(shí)接于不同線電壓時(shí)設(shè)接于三個(gè)線電壓的設(shè)備容量分別為P1、P2、P3，且cos1cos2cos3，P1P2P3，則等效三相設(shè)備容量為（3）有的單相設(shè)備接于線電壓、有的單相設(shè)備接于相電壓時(shí)應(yīng)將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，然后分別計(jì)算各相的設(shè)備容量。將線電壓的單相設(shè)備容量換算為相電壓的設(shè)備容量的換算公式為：PAB、PBC、PCA為接于AB、BC、CA相間的有功設(shè)備容量；PeA、PeB、PeC為換算為A、B、C相的有功設(shè)備容量；QeA、QeB、QeC為換算為A、B、C相的無(wú)功設(shè)備容量；pABA、qABA等為有功和無(wú)功換算系數(shù)。等效三相設(shè)備容量計(jì)算出來(lái)后，就可以算出等效三相計(jì)算負(fù)荷：第（1）和第（2）種情況可直接用需要系數(shù)法算出等效三相計(jì)算負(fù)荷；第（3）種情況的等效三相計(jì)算負(fù)荷取其最大有功負(fù)荷相的計(jì)算負(fù)荷的3倍，即式中，Pcm為最大有功負(fù)荷相的有功計(jì)算負(fù)荷；Qcm為最大有功負(fù)荷相的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷。例例2-4某220/380V三相四線制線路上，裝有220V單相電熱干燥箱6臺(tái)、單相電加熱器2臺(tái)和380V單相對(duì)焊機(jī)6臺(tái)。電熱干燥箱20kW2臺(tái)接于A相，30kW1臺(tái)接于B相，10kW3臺(tái)接于C相；電加熱器20kW2臺(tái)分別接于B相和C相；對(duì)焊機(jī)14kW（=100%）3臺(tái)接于AB相，20kW（=100%）2臺(tái)接于BC相，46kW（=60%）1臺(tái)接于CA相。試求該線路的計(jì)算負(fù)荷。解解:1.電熱干燥箱及電加熱器的各相計(jì)算負(fù)荷 查附錄表1得 Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要計(jì)算有功計(jì)算負(fù)荷A相PcA1=KdPeA=0.7202=28kWB相PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kWC相PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW2.對(duì)焊機(jī)的各相計(jì)算負(fù)荷查附錄表1得Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02查表24得cos=0.7時(shí)pABA=pBCB=pCAC=0.8pABB=pBCC=pCAA=0.2qABA=qBCB=qCAC=0.22qABB=qBCC=qCAA=0.8先將接于CA相的46kW（=60%）換算至=100%的設(shè)備容量，即（1）各相的設(shè)備容量為A相PeA=pABAPAB+pCAAPCA=0.8143+0.235.63=40.73kWQeA=qABAPAB+qCAAPCA=0.22143+0.835.63=37.74kvarB相PeB=pBCBPBC+pABBPAB=0.8202+0.2143=40.4kWQeB=qBCBPBC+qABBPAB=0.22202+0.8143=42.4kvarC相PeC=pCACPCA+pBCCPBC=0.835.63+0.2202=36.5kWQeC=qCACPCA+qBCCPBC=0.2235.63+0.8202=39.84kvar（2）各相的計(jì)算負(fù)荷為A相PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kWQcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvarB相PcB2=KdPeB=0.3540.4=14.14kWQcB2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvarC相PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kWQcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar3.各相總的計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)為0.95）A相PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+14.26）=40.15kWQcA=K（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvarB相PcB=K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kWQcB=K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.84）=14.10kvarC相PcC=K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.39kWQcC=K（QcC1+QcC2）=0.95（0+13.94）=13.24kvar4.總的等效三相計(jì)算負(fù)荷因?yàn)锽相的有功計(jì)算負(fù)荷最大，所以Pcm=PcB=46.68kWQcm=QcB=14.10kvarPc=3Pcm=346.68=140.04kWQc=3Qcm=314.10=42.3kvar第四節(jié)第四節(jié) 功率損耗和電能損耗功率損耗和電能損耗一、一、供配電系統(tǒng)的功率損耗供配電系統(tǒng)的功率損耗供配電系統(tǒng)的功率損耗是指最大功率時(shí)功率損耗供配電系統(tǒng)的功率損耗是指最大功率時(shí)功率損耗。1、線路的功率損耗：、線路的功率損耗：(1)線路功率損耗線路功率損耗 PWL=3IC2RWL*10-3 QWL=3IC2XWL*10-3式中，式中，Ic為線路的計(jì)算電流（為線路的計(jì)算電流（A）；）；RWL為線路每相的電阻為線路每相的電阻（），），RWL=R0L，R0為線路單位長(zhǎng)度的電阻（為線路單位長(zhǎng)度的電阻（/km），），L為線為線路的計(jì)算長(zhǎng)度（路的計(jì)算長(zhǎng)度（km）；）；XWL為線路每相的電抗（為線路每相的電抗（），），XWL=X0L，X0為線路單位長(zhǎng)度的電抗（為線路單位長(zhǎng)度的電抗（/km）。(2)變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗 估算法估算法 PT=0.015ScQQT=0.06Sc精確法有功功率損耗鐵損PFe 空載損耗P0可認(rèn)為就是鐵損，所以鐵損又稱為空載損耗。銅損PCu 負(fù)載損耗Pk可認(rèn)為就是額定電流下的銅損PCu。變壓器的有功功率損耗為PTP0+Pk2式中，SN為變壓器的額定容量；Sc為變壓器的計(jì)算負(fù)荷；為變壓器的負(fù)荷率（=Sc/SN）無(wú)功功率損耗空載無(wú)功功率損耗 Q0負(fù)載無(wú)功功率損耗 QL變壓器的無(wú)功功功率損耗為：式中，I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值;Uk%為變壓器的短路電壓百分值。二、供配電系統(tǒng)的電能損耗二、供配電系統(tǒng)的電能損耗（1）線路電能損耗最大損耗時(shí)間：當(dāng)線路或變壓器中以最大計(jì)算電流Ic流過(guò)小時(shí)后所產(chǎn)生的電能損耗，等于全年流過(guò)實(shí)際變化的電流時(shí)所產(chǎn)生的電能損耗。線路電能損耗 WL=PWL*（2）變壓器的電能損耗 WT=P0*8760+Pk(SC/SN)2*第五節(jié)第五節(jié) 用戶負(fù)荷計(jì)算用戶負(fù)荷計(jì)算一、負(fù)荷計(jì)算原則是選擇電源進(jìn)線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù)。逐級(jí)計(jì)算法（用需要系數(shù)法）：從用電設(shè)備向電源方向逐級(jí)計(jì)算負(fù)荷。二、負(fù)荷計(jì)算的步驟（以下圖為依據(jù)）1.供給單臺(tái)用電設(shè)備的支線的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中1點(diǎn)處）計(jì)算目的：用于選擇其開(kāi)關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面計(jì)算負(fù)荷為：2.用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定（如圖中2點(diǎn)處）計(jì)算目的：用來(lái)選擇車間配電干線及干線上的電氣設(shè)備。計(jì)算負(fù)荷為：3.車間干線或多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中3點(diǎn)處）計(jì)算公式為：4.車間變電所低壓母線計(jì)算負(fù)荷的確定（如圖中4點(diǎn)處）計(jì)算目的：以此選擇車間變電所的變壓器容量。5.車間變電所高壓母線的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中5點(diǎn)處）計(jì)算目的：以次選擇高壓配電線及其上的電氣設(shè)備。計(jì)算公式：估算：6.總降變電所二次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中6點(diǎn)處）計(jì)算負(fù)荷為：7.總降變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷確定（如圖中7點(diǎn)處）計(jì)算負(fù)荷為：第六節(jié)尖峰電流的計(jì)算尖峰電流Ipk是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)12秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。它是由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、電壓波動(dòng)等原因引起的，尖峰電流比計(jì)算電流大的多。計(jì)算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護(hù)裝置、計(jì)算電壓波動(dòng)及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。1、單臺(tái)用電設(shè)備供電的支線尖峰電流計(jì)算尖峰電流就是用電設(shè)備的起動(dòng)電流，即Ipk=Ist=KstIN式中，Ist為用電設(shè)備的起動(dòng)電流；IN為用電設(shè)備的額定電流；Kst為用電設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)。2、給多臺(tái)用電設(shè)備供電的干線尖峰電流計(jì)算 計(jì)算公式為：或式中，Istmax為用電設(shè)備組中起動(dòng)電流與額定電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流；（IstIN）max為用電設(shè)備組中起動(dòng)電流與額定電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流與額定電流電流之和；K為上述n1臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，其值按臺(tái)數(shù)多少選取，一般為0.71；Ic為全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流。例例2-5有一380V配電干線，給三臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求該配電線路的尖峰電流。解：解：Ist1IN1=355=30AIst2IN2=164=12AIst3IN3=Kst3IN3IN3=31010=20A可見(jiàn)，（IstIN）max=30A，則Istmax=35A，取K=0.9，因此該線路的尖峰電流為Ipk=K（IN2+IN3）+Istmax=0.9（4+10）+35=47.6A第七節(jié)功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償一、功率因數(shù)的計(jì)算一、功率因數(shù)的計(jì)算1.瞬時(shí)功率因數(shù)2.最大負(fù)荷功率因數(shù)3.平均功率因數(shù)（1）由消耗的電能計(jì)算式中，Wa為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；Wr為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能（kVAh）。（2）由計(jì)算負(fù)荷計(jì)算4.供電部門對(duì)用戶功率因數(shù)的要求cos0.9二、功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高功率因數(shù)功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高功率因數(shù)的方法的方法1、功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響 電能損耗增加 P=3I2R 電壓損失增大在功率因數(shù)降低后，不得不降低輸送的有功功率P來(lái)控制電流I的值，這樣就降低了供電設(shè)備的供電能力。2.提高功率因數(shù)的方法(1)提高自然功率因數(shù) 自然功率因數(shù)是指未裝設(shè)任何補(bǔ)償裝置的實(shí)際功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無(wú)功功率的需要量，使供配電系統(tǒng)總功率因數(shù)提高。供電設(shè)備利用率降低合理選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào)防止電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行保證電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量合理選擇變壓器的容量交流接觸器的節(jié)電運(yùn)行(2)人工補(bǔ)償功率因數(shù) 并聯(lián)電容器 同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償 調(diào)相機(jī)(僅發(fā)無(wú)功功率的同步發(fā)電機(jī))補(bǔ)償 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償三、并聯(lián)電容器補(bǔ)償并聯(lián)電容器補(bǔ)償1、并聯(lián)電容器的型號(hào)并聯(lián)電容器的型號(hào)由文字和數(shù)字兩部分組成，型號(hào)各部分所表示的意義如下：例如：BW0.4121型即為單相戶內(nèi)型十二烷基苯浸漬的并聯(lián)電容器，額定電壓為0.4kV、容量為12kvar。2.補(bǔ)償容量和電容器臺(tái)數(shù)的確定（1）采用固定補(bǔ)償Qcc=Pav（tgav1tgav2）式中，Qcc為補(bǔ)償容量；Pav為平均有功負(fù)荷，Pav=Pc或Wa/t，Pc為負(fù)荷計(jì)算得到的有功計(jì)算負(fù)荷，為有功負(fù)荷系數(shù)，Wa為時(shí)間t內(nèi)消耗的電能；tgav1為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgav2為補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角的正切值；（2）采用自動(dòng)補(bǔ)償Qcc=Pc（tg1tg2）式中，QcN為單個(gè)電容器的額定容量（kvar）例26如某一工廠的計(jì)算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67。要使其平均功率因數(shù)提高到0.9（在10kV側(cè)固定補(bǔ)償），問(wèn)需要裝設(shè)多大容量的并聯(lián)電容器？如果采用BWF10.5401型電容器，需裝設(shè)多少個(gè)？解tgav1=tg(arccos0.67)=1.1080tg av2=tg(arccos0.9)=0.4843Qcc=Pav（tgav1tgav2）=0.752400(1.10800.4843)1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28個(gè)考慮三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)30個(gè)，每相10個(gè)，此時(shí)并聯(lián)電容器的實(shí)際值為3040=1200kvar，此時(shí)的實(shí)際平均功率因數(shù)為滿足要求。四、并聯(lián)電容器的裝設(shè)與控制1.并聯(lián)電容器的結(jié)線不同的接線方法其補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘坎煌盒谓Y(jié)線時(shí)形結(jié)線時(shí)高壓電容器組接形；容量較小(450Kvar)或低壓電容器組接形。2.并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點(diǎn)(1)高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償是指將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變電所的610kV母線上。補(bǔ)償范圍小，運(yùn)行維護(hù)方便，投資少，利用率高，大中企業(yè)用。(2)低壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。補(bǔ)償范圍中，經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便，用戶普遍應(yīng)用。(3)單獨(dú)就地補(bǔ)償單獨(dú)就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償）是指在個(gè)別功率因數(shù)較低的設(shè)備旁邊裝設(shè)補(bǔ)償電容器組。補(bǔ)償范圍最大，效果最好，利用率低。3.并聯(lián)電容器的控制方式并聯(lián)電容器的投切是隨著負(fù)荷的變化，以某個(gè)參量進(jìn)行分組投切控制的，有：按功率因數(shù)進(jìn)行控制；按負(fù)荷電流進(jìn)行控制。五、補(bǔ)償后全廠負(fù)荷和功率因數(shù)計(jì)算1.負(fù)荷計(jì)算若補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)在變壓器一次側(cè)，計(jì)算負(fù)荷為：若補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)在變壓器二次側(cè)，則還要考慮變壓器的損耗：其中PT、QT為考慮了補(bǔ)償容量Qcc后的變壓器的有功功率和無(wú)功功率損耗。補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷為2.功率因數(shù)計(jì)算（1）固定補(bǔ)償一般計(jì)算其平均功率因數(shù)，補(bǔ)償后平均功率因數(shù)（2）自動(dòng)補(bǔ)償一般計(jì)算其最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，補(bǔ)償后功率因數(shù)為例26有一工廠修建10/0.4kV的車間變電所，已知車間變電所低壓側(cè)的視在功率Sc1為800kVA，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷Qc1為540kvar，現(xiàn)要求車間變電所高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.9，如果在低壓側(cè)裝設(shè)自動(dòng)補(bǔ)償電容器，問(wèn)補(bǔ)償容量需多少？補(bǔ)償后車間總的視在計(jì)算負(fù)荷（高壓側(cè)）降低了多少？解（1）補(bǔ)償前低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷低壓側(cè)的功率因數(shù)cos1=590.25/800=0.74變壓器的功率損耗（設(shè)選低損耗變壓器）PT=0.015Sc=0.015800=12kWQT=0.06Sc=0.06800=48kvar變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kWQc2=Qc1+QT=540+48=588kvar變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為cos=602.25/841.7=0.716(2)確定補(bǔ)償容量現(xiàn)要求在高壓側(cè)不低于0.9，而補(bǔ)償在低壓側(cè)進(jìn)行，所以我們考慮到變壓器損耗，可設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.92，來(lái)計(jì)算需補(bǔ)償?shù)娜萘縌cc=Pc1（tg1tg2）=590.25（tgarccos0.74tgarccos0.92）=285.03kvar查附錄表2選BW0.4141型電容器，需要的個(gè)數(shù)為n=285.03/14=21個(gè)實(shí)際補(bǔ)償容量為Qcc=2114=294kvar(3)補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷此時(shí)變壓器的功率損耗變電所高壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷S=841.7663.84=177.86kVA變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)符合要求。如果結(jié)果小于0.9，則需重新計(jì)算，同時(shí)把一開(kāi)始的設(shè)定值0.92取大一點(diǎn)，到cos的值滿足要求為止。通過(guò)上述計(jì)算可得：需補(bǔ)償?shù)娜萘繛?94kvar，補(bǔ)償后車間變電所高壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.904，高壓側(cè)的總視在功率減少了177.86kVA。補(bǔ)償前車間變電所變壓器容量應(yīng)選1000kVA，補(bǔ)償后選800kVA即滿足要求。