第2章负荷计算及无功补偿

1负荷计算1.1什么是供电系统的负荷？供电系统的负荷是指用电设备所需用的功率，或者说是供电设备中流过的功率或电流。如果负荷达到了电气设备额定容量就叫做满负荷或满载。1.2负荷计算的目的：合理选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等设备，使电器设备和材料既能得到充分利用又能满足电网的安全运行。另外，也是选择仪表、继电保护整定的依据。导线截面及供电设备额定容量选择取决于计算负荷的大小。如计算负荷过大，则所选导线截面和供电设备额定容量就大，造成投资和设备的浪费。反之，将造成导线及电气设备过热，使线路及各种电气设备的绝缘老化，寿命缩短，甚至无法正常工作。1.3负荷计算的内容-1计算负荷（需要负荷或最大负荷）a.用于:按发热条件选择电器和导体；计算电压偏差及电网损耗。b.通常取“半小时最大负荷”适用于选择导体和电器。-2平均负荷年平均负荷用于计算电能年消耗量；最大负荷班平均负荷用于计算最大负荷（见利用系数法）。-3尖峰电流a.用于计算电压波动；选择和整定保护器件；校验电动机起动条件。b.通常取持续1s左右的最大负荷电流，即起动电流的周期分量。在校验瞬动元件时，还应考虑其非周期分量。1.4负荷计算的方法－－需要系数法-1简介a.特点：逐级打系数。b.步骤：设备功率乘需要系数，再逐级乘同时系数。-2评价计算过程较简便。计算精度一般；用电设备台数少时，误差较大。-3适用范围适用于设备功率已知的各类项目，尤其是变电所负荷计算。1.5设备功率的计取114.1单台设备a.电力：应把额定值换算为负载持续率ε=100﹪下的有功功率；只有一个例外：需要系数法中的周期工作制电动机ε取25﹪。b.照明：气体放电灯应计入镇流器的功率损耗。114.2用电设备组设备功率不含备用设备。114.3变电所或建筑物的总设备功率不同时出现者不叠加:*消防设备一般不计入，但平常运行者（消防电梯、正常点燃的应急照明）仍应计入；*季节性负荷取较大者。需要系数法采用计算公式：用电设备组的计算负荷有功功率无功功率视在功率PeKxPctgPcQc22QcPcSc配电干线或车间变电所的计算负荷：有功功率无功功率视在功率相应计算电流对于配电所有功、无功同时系数分别取0.85～1和0.95～1；对于总降压变电所，分别取0.8～0.9和0.93～0.97)(PeKKPcxp)(tgPeKKQcxq22QcPcScUScIc32无功补偿2.1无功补偿的基本原则-1设计中应采取提高自然功率因数的措施，达不到要求时，应采取无功补偿措施，通常采用并联电容器装置。-2就地平衡补偿原则a.高、低压部分的无功功率宜分别在高、低压侧补偿；无高压负荷时，不在高压侧装设电容器。b.基本无功功率宜在变配电所内集中补偿；c.环境正常的车间内，宜装设低压电容器分散补偿；d.负荷平稳且经常使用的用电设备，宜单独就地补偿。-3投切方式的选择a.手动投切：用于补偿基本或稳定无功功率时，或每日投切次数不超过三次时。b.自动投切：用于手投不能满足电网技术要求，或自投在经济上合理时。-4高压电容器组宜串联适当参数的电抗器。2.2无功补偿容量的计算并联电容器补偿容量：QC≥αPc(tanφ1－tanφ2)α为平均负荷系数，可取0.7~0.8；如按电网高峰负荷时考核功率因数，最不利条件下取1。负荷计算和补偿容量的正确计算，详见后面例题。变压器的选择1变压器数量的确定(1)主变压器台数的确定原则是为了保证供电的可靠性。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器。①有大量一级负荷或二级负荷②季节性负荷变化较大时③集中负荷较大时对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况可以安装2～4台主变压器。装设多台变压器时，宜根据负荷特点和变化适当分组以便灵活投切相应的变压器组。变压器应按分列方式运行。变压器低压出线端的中性线和中性点接地线应分别敷设。为测试方便，在接地回路中，靠近变压器处做一可拆卸的连接装置。(2)一般三级负荷或容量不太大的动力与照明宜共负荷只用一台变压器。(3)当属下列情况之一时，可设专用变压器①当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器。②单台单相负荷较大时，宜设单相变压器。③冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。④当季节性负荷(如空调设备等)约占工程总用电负荷的1/3及以上时，宜配置专用变压器。2变压器容量的确定(1)变压器的容量选择的一般原则变压器容量应根据计算负荷选择。确定一台变压器的容量时，应首先确定变压器的负荷率。变压器当空载损耗等于负荷率平方乘以负载损耗时效率最高，在效率最高点变压器的负荷率为63％～67％之间，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般在85％左右。但这仅仅是从节电的角度出发得出的结论，是不够全面的。值得考虑的重要元素还有运行变压器的各种经济费用，包括固定资产投资、年运行费、折旧费和一些其他费用。选择变压器容量时，适当提高变压器的负荷率以减少变压器的台数或容量，即牺牲运行效率，降低一次投资，也只是一种选择。(2)当安装两台及以上主变时，每台容量的选择应安照其中任何一台停运时，其余的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60～75％，通常一次变电所采用75％，二次变电所采用60％。(3)低压为0.4kV变电所中单台变压器的容量不宜大于1600kVA，当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时可选用2000kVA及以上容量的变压器。(4)当建筑物的计算负荷确定后，配电变压器的总装机容量为：S=Pjs/βb×cosφ2(KVA)式中Pjs——建筑物的有功计算负荷KW;cosφ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9;βb——例1(数据见负荷计算表)自然功率因数为0.74，假如使补偿后功率因数达到0.93，则需要的无功补偿功率为QC＝Pc(tanφ1－tanφ2)=448.11kvar取QC为450kvar。无功补偿后，总视在功率为944.3kVA。变压器容量(取βb＝0.75)：S=Pjs/（βb×cosφ2）＝Sjs/βb=1259kVA选择10/0.4kV,1250kVA变压器,1台。总负荷率75.5％。