第二章 負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償

1、第二章負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償本章提要：本章首先簡介負(fù)荷計(jì)算的有關(guān)基本知識(shí)，然后著重講述用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定方法，介紹線路尖峰電流的計(jì)算，接著講述供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償、總計(jì)算負(fù)荷的確定及電能節(jié)約。本章是分析供電系統(tǒng)和進(jìn)行供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。 本章重點(diǎn)：三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定方法、尖峰電流的計(jì)算方法、無功功率補(bǔ)償容量的確定與無功功率補(bǔ)償裝置的選擇、供電系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷確定方法。本章難點(diǎn)：利用系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。教學(xué)基本要求：了解單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定方法、電能節(jié)約的技術(shù)措施；理解用電設(shè)備工作制、確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)；掌握三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定方法、尖峰電流的計(jì)算方法

2、、無功功率補(bǔ)償容量的確定與無功功率補(bǔ)償裝置的選擇、供電系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷確定方法。第一節(jié)概述一、計(jì)算負(fù)荷概念供電系統(tǒng)要能可靠地正常運(yùn)行，就必須使其元件包括電力變壓器、電器、電線電纜等滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。通過對(duì)已知用電設(shè)備組的設(shè)備容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的最大負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。按計(jì)算負(fù)荷選擇的電力變壓器、電器、電線電纜，如以最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不致超出允許值，因而也不會(huì)影響其使用壽命。 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。如果計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使設(shè)備和導(dǎo)線選擇偏大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷

3、確定過小，又將使設(shè)備和導(dǎo)線選擇偏小，造成運(yùn)行時(shí)過熱，增加電能損耗和電壓損失，甚至有可能使設(shè)備和導(dǎo)線燒毀，造成事故?？梢?，正確計(jì)算電力負(fù)荷具有重要意義。但是由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷的因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定規(guī)律可循，但準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷卻十分困難。實(shí)際上，負(fù)荷也不可能是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計(jì)算也只能力求接近實(shí)際。二、用電設(shè)備工作制及設(shè)備容量的計(jì)算 電器載流導(dǎo)體的發(fā)熱與用電設(shè)備的工作制關(guān)系較大，因?yàn)樵诓煌墓ぷ髦葡拢瑢?dǎo)體發(fā)熱的條件是不同的。(一)用電設(shè)備的工作制1 長期連續(xù)工作制 這類設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷比較穩(wěn)定，如通風(fēng)機(jī)、

4、水泵、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)扶梯、電爐和照明燈等。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷雖然變動(dòng)較大，但大多也是長期連續(xù)工作的。由于導(dǎo)體通過額定電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為（34）、為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)，而截面在16mm2以上的導(dǎo)體的均在10min以上，也就是載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min后可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值，因此長期連續(xù)工作制的用電設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)，電器載流導(dǎo)體能達(dá)到穩(wěn)定的溫升。2 短時(shí)工作制 這類設(shè)備的工作時(shí)間較短，而停歇時(shí)間相對(duì)較長，如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)(如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、升降電動(dòng)機(jī)等)。短時(shí)工作制的用電設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)，電器載流導(dǎo)體不會(huì)達(dá)到穩(wěn)定的溫升，斷電后卻能完全冷卻。3 斷續(xù)周期工作制 這類設(shè)備周期性地工作停歇工作，如此

5、反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過10min，如電焊機(jī)和起重機(jī)械。斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)，電器載流導(dǎo)體也不會(huì)達(dá)到穩(wěn)定的溫升，停歇時(shí)間也不會(huì)完全冷卻，在工作循環(huán)期間內(nèi)溫升會(huì)逐漸升高并最終達(dá)到穩(wěn)定值。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，可用負(fù)荷持續(xù)率（又稱暫載率）來表征其工作特征。負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，用來表示，即式中，T為工作周期；t為工作周期內(nèi)的工作時(shí)間；to為工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間。 (二)設(shè)備容量的計(jì)算1 長期連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量這兩類設(shè)備組的設(shè)備容量Pe，就取所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的銘牌額定容量PN之和。2斷續(xù)周期工作制的設(shè)備容量同一斷續(xù)周期工作

6、制設(shè)備，在不同的負(fù)荷持續(xù)率下工作時(shí)，其輸出功率是不同的。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，要求將所有設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下。例如某設(shè)備在銘牌下的額定容量為PN，那么該設(shè)備在統(tǒng)一下的設(shè)備容量Pe是多少呢？這就需要進(jìn)行“等效”換算，即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換算。假設(shè)設(shè)備的內(nèi)阻為R，則電流I通過設(shè)備在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為I2Rt。因此在R不變而產(chǎn)生的熱量又相等的條件下，。又電壓相同時(shí)，設(shè)備容量,因此。而同一周期的負(fù)荷持續(xù)率。由此可得，即設(shè)備容量與負(fù)荷持續(xù)率的平方根值成反比，因此（1）電焊機(jī)組要求設(shè)備容量統(tǒng)一換算到下,則 （2-1）式中，PN、SN為電焊機(jī)的銘牌容量，

7、前者為有功容量，后者為視在容量；為銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率。（2）吊車電動(dòng)機(jī)組 當(dāng)采用需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，要求設(shè)備容量統(tǒng)一換算到下,則 （2-2）式中,為對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率。當(dāng)采用利用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，要求設(shè)備容量統(tǒng)一換算到下，則 （2-3） 三、負(fù)荷曲線 調(diào)查研究表明相同性質(zhì)的用電設(shè)備組，其用電規(guī)律也是大致相同的。設(shè)計(jì)中的供電系統(tǒng)用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定，就可以利用現(xiàn)有的負(fù)荷曲線及其有關(guān)系數(shù)。負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的圖形。它繪在直角坐標(biāo)上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷功率，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動(dòng)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有工廠的、車間的或某臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷曲線。按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有有功和

8、無功負(fù)荷曲線。按所表示的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間分，有年的、月的、日的或最大負(fù)荷工作班的負(fù)荷曲線。圖2-1是一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線。圖2-1日有功負(fù)荷曲線a) 依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線b)梯形負(fù)荷曲線 為了便于求計(jì)算負(fù)荷，繪制負(fù)荷曲線采用的時(shí)間間隔t為30min。這是考慮到對(duì)于較小截面（16mm2左右）的載流導(dǎo)體而言，30min的時(shí)間已能使之達(dá)到穩(wěn)定溫升，對(duì)于較大截面的導(dǎo)體發(fā)熱，顯然有足夠的余量。另外，求確定計(jì)算負(fù)荷的有關(guān)系數(shù)，一般是依據(jù)用電設(shè)備組最大負(fù)荷工作班的負(fù)荷曲線，所謂最大負(fù)荷工作班并不是指偶然出現(xiàn)的，而是每月應(yīng)出現(xiàn)23次。年負(fù)荷曲線，通常是根據(jù)典型的冬日和夏日負(fù)荷曲線來繪制。這種曲線的負(fù)荷從大到小

9、依次排列，反映了全年負(fù)荷變動(dòng)與對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間（全年按8760h計(jì)）的關(guān)系。這種年負(fù)荷曲線全稱為年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，如圖2-2a所示。另一種年負(fù)荷曲線，是按全年每日的最大半小時(shí)平均負(fù)荷來繪制的，又稱為年每日最大負(fù)荷曲線，如圖2-2b所示。這種年負(fù)荷曲線，主要用來確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，即用來確定何段時(shí)間宜多投入變壓器臺(tái)數(shù)而另一段時(shí)間又宜少投入變壓器臺(tái)數(shù)，使供電系統(tǒng)的能耗達(dá)到最小，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。圖2-2年負(fù)荷曲線a) 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線b)年每日最大負(fù)荷曲線根據(jù)年負(fù)荷曲線可以查得年最大負(fù)荷Pm，即為全年中有代表性的最大負(fù)荷班的半小時(shí)最大負(fù)荷，因此也可用P30表示。從發(fā)熱等效的觀點(diǎn)來看，計(jì)算負(fù)

10、荷實(shí)際上與年最大負(fù)荷是基本相當(dāng)?shù)?。所以?jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是年最大負(fù)荷，即Pc=PmP30。年平均負(fù)荷Pav如圖2-3所示，就是電力負(fù)荷在全年時(shí)間內(nèi)平均耗用的功率，即式中，Wa為全年時(shí)間內(nèi)耗用的電能。通常將平均負(fù)荷Pav與最大負(fù)荷Pm的比值，定義為負(fù)荷曲線填充系數(shù)，亦稱負(fù)荷率或負(fù)荷系數(shù)，用表示（亦可表示為KL），即圖2-3 年平均負(fù)荷 負(fù)荷曲線填充系數(shù)表征了負(fù)荷曲線不平坦的程度，亦即負(fù)荷變動(dòng)的程度。從發(fā)揮整個(gè)電力系統(tǒng)效能來說，就是要將起伏波動(dòng)的負(fù)荷曲線“削峰填谷”，盡量設(shè)法提高值，因此,系統(tǒng)在運(yùn)行中必須實(shí)行負(fù)荷調(diào)整。四、確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)根據(jù)負(fù)荷曲線，可以求出用于確定計(jì)算負(fù)荷的有關(guān)系數(shù)。1.

11、需要系數(shù)Kd需要系數(shù)定義為： （2-4）式中，Pm為最大負(fù)荷工作班某組用電設(shè)備的半小時(shí)最大負(fù)荷；Pe為最大負(fù)荷工作班某組用電設(shè)備的設(shè)備容量。需要系數(shù)的大小取決于用電設(shè)備組中設(shè)備的負(fù)荷率、設(shè)備的平均效率、設(shè)備的同時(shí)利用系數(shù)以及電源線路的效率等因素。實(shí)際上，人工操作的熟練程度、材料的供應(yīng)、工具的質(zhì)量等隨機(jī)因素，都對(duì)Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計(jì)確定。附錄表14列出了部分用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及相應(yīng)的cos、tan值，供參考。2. 利用系數(shù)Ku利用系數(shù)定義為： (2-5)式中，Pav為用電設(shè)備組在最大負(fù)荷工作班消耗的平均功率；Pe為該用電設(shè)備組的設(shè)備容量。附錄表5為工廠部分用電設(shè)備組的利用系數(shù)

12、Ku值。3. 附加系數(shù)Ka附加系數(shù)定義為： Ka = (2-6)附加系數(shù)Ka的含義是考慮了用電設(shè)備組總?cè)萘肯嗤浣M成設(shè)備容量不同（因而臺(tái)數(shù)也不完全相同）Pm超過Pav的倍數(shù)。因此，附加系數(shù)與設(shè)備臺(tái)數(shù)和利用系數(shù)有關(guān)。為便于分析比較，從導(dǎo)體發(fā)熱的角度出發(fā)，不同容量的用電設(shè)備需歸算為同一容量的用電設(shè)備，于是可得到其等效臺(tái)數(shù)neq為： （2-7）式中，Pei為用電設(shè)備組中各臺(tái)用電設(shè)備的設(shè)備容量。使用電子計(jì)算機(jī)的統(tǒng)計(jì)功能，計(jì)算和，求neq是比較方便的。由利用系數(shù)Ku和等效臺(tái)數(shù)neq可得到附加系數(shù)Ka，常見用電設(shè)備組的附加系數(shù)見附錄表6。4. 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax是

13、假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pm持續(xù)運(yùn)行時(shí)，在此時(shí)間內(nèi)電力負(fù)荷所耗用的電能恰與電力負(fù)荷全年實(shí)際耗用的電能相同，如圖2-4所示。因此年最大負(fù)荷利用小時(shí)是一個(gè)假想時(shí)間，按下式計(jì)算 （2-8）式中，Wa為全年實(shí)際耗用的電能。年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)是反映電力負(fù)荷時(shí)間特征的重要參數(shù)，它與工廠的生產(chǎn)班制有關(guān)，例如一班制工廠，Tmax18002500h；兩班制工廠，Tmax35004500h；三班制工廠，Tmax50007000h。附錄表7列出部分工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)參考值，供參考。圖2-4 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)第二節(jié)三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定 一、單位容量法在進(jìn)行供電工程方案設(shè)計(jì)階段，可采用單位容量法確定

14、計(jì)算負(fù)荷。1. 單位產(chǎn)品耗電量法計(jì)算公式為Pc （2-9）式中，Pc為有功計(jì)算負(fù)荷（kW）；為每一單位產(chǎn)品電能消耗量,可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊；N為企業(yè)的年生產(chǎn)量；2. 單位面積負(fù)荷密度法將建筑物的建筑面積A乘以建筑物的負(fù)荷密度，即得到建筑物的計(jì)算負(fù)荷Pc= （2-10）式中, A為建筑面積（m2）；為負(fù)荷密度（W/m2或VA/ m2），見附錄表7。二、需要系數(shù)法(一)一組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的基本公式為有功計(jì)算負(fù)荷（kW） Pc=Pm=KdPe （2-11）無功計(jì)算負(fù)荷（kvar） （2-12）視在計(jì)算負(fù)荷（kVA） （2-13）計(jì)算電流（A） （2-14）式中

15、，UN為用電設(shè)備所在電網(wǎng)的額定電壓（kV）。必須指出：附錄表中所列需要系數(shù)值，適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)多，且容量差別不大的負(fù)荷。若設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，則需要系數(shù)值宜適當(dāng)取大。當(dāng)只有12臺(tái)用電設(shè)備，需要系數(shù)Kd可取為1。當(dāng)只有1臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，則此電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流就取其額定電流。另外，當(dāng)用電設(shè)備帶有輔助裝置時(shí)，如氣體放電燈帶有電感型鎮(zhèn)流器，其輔助裝置的功率損耗也應(yīng)計(jì)入設(shè)備容量。 例2-1已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓380V的三相電動(dòng)機(jī)22kW2臺(tái)，7.5kW6臺(tái)，4kW12臺(tái)，1.5kW6臺(tái)。試用需要系數(shù)法確定其計(jì)算負(fù)荷Pc、Qc、Sc和Ic。解此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛镻e22 kW×27.

16、5 kW×64kW×121.5kW×6 =146 kW查附錄表1“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)”項(xiàng)得Kd0.160.2（取0.2）、cos0.5、tan1.73。因此可得有功計(jì)算負(fù)荷 Pc=KdPe0.2×146kW=29.2kW無功計(jì)算負(fù)荷 29.2kW×1.7350.52kvar視在計(jì)算負(fù)荷 58.4 kVA計(jì)算電流 88.73A (二)多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 在確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定低壓干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可結(jié)合具體情況對(duì)其有功和無

17、功計(jì)算負(fù)荷計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）。 對(duì)于干線，可取0.850.95；0.900.97。 對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取。由干線負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取0.90.95；0.930.97?？偟挠泄τ?jì)算負(fù)荷 (2-15)總的無功計(jì)算負(fù)荷 (2-16)總的視在計(jì)算負(fù)荷 (2-17)總的計(jì)算電流按式（2-14）計(jì)算。 由于各組設(shè)備的不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和乘以來計(jì)算。 必須注意：在計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡化和統(tǒng)一，各組設(shè)備的臺(tái)數(shù)不論多少，各組的計(jì)算負(fù)荷均可按附錄表中所列和值來計(jì)算。 例2-2某

18、380V線路上，接有水泵電動(dòng)機(jī)（15kW以下）30臺(tái)共205kW，另有通風(fēng)機(jī)25臺(tái)共45kW，電焊機(jī)3臺(tái)共10.5kW（）。試確定線路上總的計(jì)算負(fù)荷。 解先求各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 1水泵電動(dòng)機(jī)組查附錄表1得（取），因此Pc.1= Kd.1Pe.10.8×205kW=164kWQ c.1=164kW×0.75=123kvar2.通風(fēng)機(jī)組查附錄表1得Kd=0.70.8（取Kd=0.8），cos=0.8,tan=0.75,因此P c.2=0.8×45kW=36kWQ c.2=36kW×0.75=27kvar3.電焊機(jī)組查附錄表1得Kd=0.35，cos=0.

19、35,tan=2.68,先求出在統(tǒng)一負(fù)荷持續(xù)率100%下的設(shè)備容量Pe=10.5=8.46kW。因此 P c.3=0.35×8.46kW=2.96kWQ c.3=2.96kW×2.68=7.94kvar因此總計(jì)算負(fù)荷（取0.95；0.97）為Pc0.95×(164362.96)kW=192.81kWQc0.97×(123+27+7.94)kvar=153.20kvarSc=246.26kVAIc=246.26kVA/(×0.38kV)=374.2A在供電工程設(shè)計(jì)說明書中，為便于審核，常采用計(jì)算表格形式，如下表21所示。表21例22的電力負(fù)荷計(jì)算

20、表序號(hào)用電設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)設(shè)備容量Kd計(jì)算負(fù)荷1水泵302050.80.80.75164123205311.472通風(fēng)機(jī)25450.80.80.7536274568.373電焊機(jī)310.5（65%）8.46（100%）0.350.352.682.967.948.4612.85總計(jì)202.9157.94取0.95；0.970.79192.8153.20246.26374.2三、利用系數(shù)法用利用系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，不論計(jì)算范圍大小，都必須求出該計(jì)算范圍內(nèi)用電設(shè)備有效臺(tái)數(shù)及最大系數(shù)，而后算出結(jié)果，具體步聚如下：（1）求各用電設(shè)備組在最大負(fù)荷班內(nèi)的平均負(fù)荷：有功功率 (2-18)無功功率 (2-19)（

21、2）求平均利用系數(shù)： （3）求用電設(shè)備的有效臺(tái)數(shù)neq，按式（2-7）進(jìn)行計(jì)算。然后根據(jù)有效臺(tái)數(shù)neq和平均利用系數(shù)，查附錄表6求出附加系數(shù)。（4）求計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流：有功計(jì)算負(fù)荷 (2-20)無功計(jì)算負(fù)荷 (2-21)視在計(jì)算負(fù)荷按式（217）計(jì)算，計(jì)算電流按式（214）計(jì)算。在實(shí)際工程中，若用電設(shè)備在3臺(tái)及以下，則其有功計(jì)算負(fù)荷取設(shè)備功率總和；3臺(tái)以上用電設(shè)備，而有效臺(tái)數(shù)小于4時(shí)，有功計(jì)算負(fù)荷取設(shè)備功率總和，再乘以0.9系數(shù)。例2-3 試用利用系數(shù)法來確定例21所示機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。解：1用電設(shè)備組在最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷機(jī)床電動(dòng)機(jī) 查附錄表5得Ku=0.12，tan=1.73,因此Pav

22、=K u Pe0.12×146 kW =17.52kW17.52 kW×1.73=30.34kvar2 平均利用系數(shù)因只有1組用電設(shè)備，故Ku0.123用電設(shè)備的有效臺(tái)數(shù)=14.11 （取14）4計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流利用Kx.av=0.12及neq=14查附錄表6，通過插值求得Ka=2=2×17.52 kW =35.04kW2×30.34 kvar60.68kvar= kVA =70.07kVA=106.46A比較例2-1和2-3的計(jì)算結(jié)果可以看出，按利用系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果稍大，特別是在設(shè)備臺(tái)數(shù)較少的情況下。供電設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)說明，選擇低

23、壓分支干線或支線時(shí)，特別是用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少而各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，宜采用利用系數(shù)法，特別是計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，利用系數(shù)法有望進(jìn)一步推廣應(yīng)用。第三節(jié) 單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定一、概述在用戶供電系統(tǒng)中，除了廣泛應(yīng)用三相電氣設(shè)備外，還應(yīng)用各種單相電氣設(shè)備，特別是民用建筑物，大量應(yīng)用的是各種單相電氣設(shè)備。單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能地平衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，則不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時(shí)，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。

24、由于確定計(jì)算負(fù)荷的目的，主要是為了選擇供配電系統(tǒng)中的設(shè)備和導(dǎo)線電纜，使設(shè)備和導(dǎo)線在最大負(fù)荷電流通過時(shí)不致過熱或燒毀，因此，在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相有功負(fù)荷的三倍作為等效三相有功負(fù)荷，以滿足線路安全運(yùn)行的要求。二、單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計(jì)算1.接于相電壓的單相設(shè)備容量換算按最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量Pe.m乘以3來計(jì)算其等效三相設(shè)備容量為： 2.接于線電壓的單相設(shè)備容量換算由于容量為的單相設(shè)備接在線電壓上產(chǎn)生的電流，這一電流應(yīng)與等效三相設(shè)備容量產(chǎn)生的電流產(chǎn)生的電流相等，因此其等效三相設(shè)備容量為：3. 單相設(shè)備接

25、于不同線電壓時(shí)的計(jì)算如圖2-5所示，設(shè)P1>P2>P3，且cos1cos2cos3, P1接于UAB，P2接于UBC，P3接于UCA。按等效發(fā)熱原理，可等效為圖示三種接線的疊加：UAB、UBC、 UCA間各接P3，其等效三相容量為3P3;UAB和UBC間各接P2-P3，其等效三相容量為3 (P2-P3 )；UAB間接P1-P2，其等效三相容量為( P1-P2)。圖2-5 接于各線電壓的單相負(fù)荷等效變換程序因此P1、P2、P3接于不同線電壓時(shí)的等效三相設(shè)備容量為：Pe=P1+(3-)P2 Qe=+(3-)等效三相計(jì)算負(fù)荷同樣按需要系數(shù)法計(jì)算。4.單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時(shí)的負(fù)荷

26、計(jì)算首先應(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，然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，并按需要系數(shù)法計(jì)算其計(jì)算負(fù)荷，而總的等效三相有功計(jì)算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的有功計(jì)算負(fù)荷的3倍，總的等效三相無功計(jì)算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的無功計(jì)算負(fù)荷的3倍。關(guān)于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)備容量問題，可按下列換算公式進(jìn)行換算：A相 PA=pAB-APAB+pCA-APCA ； QA=qAB-APAB+qCA-APCAB相 PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB ； QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB C相 PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC ； QC=qCA-CPCA

27、+qBC-CPBC 式中, PAB、PBC、PCA為接于AB、BC、CA相間的有功設(shè)備容量；PA、PB、PC為換算為接于A相、B相、C相的有功設(shè)備容量；QA、QB、QC為換算為接于A相、B相、C相的無功設(shè)備容量；pAB-A、qAB-A等為接于AB、等相間設(shè)備容量換算為接于A、等相設(shè)備容量的有功和無功換算系數(shù)，如附錄表9所列。第四節(jié)尖峰電流的計(jì)算尖峰電流是指只持續(xù)12s的短時(shí)最大負(fù)荷電流，它用來計(jì)算電壓波動(dòng)、選擇熔斷器和低壓斷路器及整定繼電保護(hù)裝置等。單臺(tái)用電設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）的尖峰電流Ipk，就是其起動(dòng)電流Ist，即IpkIstkstIN.M式中，IN.M為用電設(shè)備的額定電流；kst為用電設(shè)備的

28、直接起動(dòng)電流倍數(shù)，籠型異步電動(dòng)機(jī)為57，繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)為23，電焊變壓器為3或稍大。接有多臺(tái)用電設(shè)備的線路，只考慮一臺(tái)設(shè)備起動(dòng)時(shí)的尖峰電流，按下列公式計(jì)算Ipk=式中，Ist.max為起動(dòng)電流最大的一臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流；Ic(n-1)為除起動(dòng)設(shè)備以外的線路計(jì)算電流。 兩臺(tái)及以上設(shè)備有可能同時(shí)起動(dòng)時(shí)，尖峰電流按實(shí)際情況確定。第五節(jié)無功功率補(bǔ)償一、功率因數(shù)定義1瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)可由裝設(shè)在配電裝置上的功率因數(shù)表（相位計(jì)）直接讀出。也可按下式計(jì)算瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析供電系統(tǒng)運(yùn)行中無功功率變化的情況，以便考慮采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。2. 平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)是指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)（例如一個(gè)

29、月內(nèi)）功率因數(shù)的平均值，按下式計(jì)算式中, Wp為某一時(shí)間（例如一個(gè)月）內(nèi)耗用的有功電能，由有功電能表讀出；Wq為某一時(shí)間（例如一個(gè)月）內(nèi)內(nèi)耗用的無功電能，由無功電能表讀出。我國供電企業(yè)每月向用戶收取電費(fèi)時(shí)，就規(guī)定要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整電費(fèi)。平均功率因數(shù)低于一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要增加一定比例的電費(fèi)，而高于供電標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可適當(dāng)減少一定比例的電費(fèi)。此措施用以鼓勵(lì)用戶設(shè)法提高功率因數(shù)，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。3 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)是指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電的用戶，最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.

30、9，如果達(dá)不到要求，則必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。因此，在進(jìn)行供電設(shè)計(jì)時(shí)，可用此功率因數(shù)來確定需要無功補(bǔ)償?shù)淖畲笕萘?。二、無功補(bǔ)償容量的確定一般情況下，由于用戶的大量負(fù)荷如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等，都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到上述要求，因此需要采用無功補(bǔ)償措施來提高功率因數(shù)。圖2-6表示功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系（有功功率固定不變條件下）。當(dāng)功率因數(shù)由cos提高到cos'時(shí)，無功功率Qc和視在功率Sc將分別減小Qc'和Sc'(Pc不變條件下)，從而使負(fù)荷電流相應(yīng)減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設(shè)備

31、和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此提高功率因數(shù)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高到cos'，通常需裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置。由圖2-6可知最大負(fù)荷時(shí)的無功補(bǔ)償容量QN.C應(yīng)為QN.C=QcPc(tan-tan') （2-22）圖2-6功率因數(shù)的提高與無功功率和視在功率的變化需要說明的是，按式（2-22）計(jì)算出的無功補(bǔ)償容量為最大負(fù)荷時(shí)所需容量，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，補(bǔ)償容量也應(yīng)相應(yīng)減小，以免造成過補(bǔ)償，因此，無功補(bǔ)償裝置通常裝設(shè)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，針對(duì)預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值，根據(jù)負(fù)荷的變化相應(yīng)投切電容器組數(shù)，使瞬時(shí)功率因數(shù)滿足要求。三、無功補(bǔ)償裝置的選擇(一) 穩(wěn)態(tài)

32、無功功率補(bǔ)償設(shè)備穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備，主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容器是一種專用來無功補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜?，它與同步補(bǔ)償機(jī)相比，因無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用最為普遍。但是它有損壞后不便修復(fù)以及從電網(wǎng)中切除后有危險(xiǎn)的殘余電壓等缺點(diǎn)。不過，電容器從電網(wǎng)中切除后的殘余電壓可通過放電來消除。而現(xiàn)在有一種金屬化膜低壓并聯(lián)電容器具有被擊穿后能“自愈”的性能，即它被電擊穿時(shí)，擊穿電流使擊穿點(diǎn)周圍的金屬層蒸發(fā)，介質(zhì)迅速恢復(fù)絕緣性能。常用自愈式并聯(lián)電容器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如附錄表10所示，供參考。并聯(lián)電容器大多采用三角形接線，以提高電容器組的利用率。

33、只有容量在450kvar及以上的高壓電容器組才接成星形接線，以減小一相電容器組擊穿時(shí)造成的危害。低壓并聯(lián)電容器絕大多數(shù)是做成三相的，而且內(nèi)部已接成三角形。并聯(lián)電容器有手動(dòng)投切和自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種控制方式。對(duì)于補(bǔ)償?shù)蛪夯緹o功功率的電容器組以及常年穩(wěn)定的無功功率和投切次數(shù)較少的高壓電容器組，宜采用手動(dòng)投切；為避免過補(bǔ)償或在輕載時(shí)電壓過高，造成某些用電設(shè)備損壞等，宜采用自動(dòng)投切。自動(dòng)調(diào)節(jié)的并聯(lián)電容器，通常稱為“無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置”，它能按系統(tǒng)無功功率的變動(dòng)隨時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償。高壓電容器由于采用自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)對(duì)電容器組回路切換元件的要求較高，價(jià)格較貴，而且維護(hù)檢修比較困難，因此當(dāng)補(bǔ)償效果相同時(shí)，宜優(yōu)先選用低壓無功自動(dòng)

34、補(bǔ)償裝置。低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組(取決于控制器的回路數(shù))等。在式（2-22）確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的單組并聯(lián)電容器容量qNC來確定電容器的組數(shù)：n= （2-23）無功自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)方式可根據(jù)下列情況選擇：以節(jié)能為主進(jìn)行補(bǔ)償者，采用無功功率參數(shù)調(diào)節(jié)；當(dāng)三相負(fù)荷平衡，也可采用功率因數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)；為改善電壓偏差為主進(jìn)行補(bǔ)償者，應(yīng)按電壓參數(shù)調(diào)節(jié)；無功功率隨時(shí)間穩(wěn)定變化時(shí)，按時(shí)間參數(shù)調(diào)節(jié)。(二)動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備用于急劇變動(dòng)的沖擊負(fù)荷如煉鋼電弧爐、軋鋼機(jī)等的無功補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償

35、設(shè)備又稱為“靜止型無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置” (SVC), 它具有響應(yīng)快(可小于10ms)、平滑調(diào)節(jié)性能好、補(bǔ)償效率高、維修方便及諧波、噪聲、損耗均小等優(yōu)點(diǎn)，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。靜止型無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置由特殊電抗器和電容器組成，有的是兩者之一采用可控硅控制的，有的是兩者都是可控的，是一種并聯(lián)連接的無功功率發(fā)生器和吸收器。所謂“靜止”，就是它不同于同步調(diào)相機(jī)，其主要元件是不旋轉(zhuǎn)的。它具有電力電容器的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，又具有同步調(diào)相機(jī)良好調(diào)節(jié)特性的優(yōu)點(diǎn)。它可以迅速地按負(fù)荷的變化改變無功功率輸出的大小和方向，調(diào)節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行電壓，尤其適合于沖擊性負(fù)荷的無功補(bǔ)償。SVC有多種類型（參見第十章第三節(jié)內(nèi)容

36、），而以飽和電抗器型(SR型)的效果最好，其電子元件少，可靠性高、維修方便，且我國一般變壓器廠均能制造，所以發(fā)展迅速。四、無功補(bǔ)償裝置的裝設(shè)位置在用戶供電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償裝置的裝設(shè)位置一般有三種安裝方式：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償）。以并聯(lián)電容器為例，如圖2-7所示。圖2-7 并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置和補(bǔ)償效果（1）高壓集中補(bǔ)償 補(bǔ)償效果不如后兩種補(bǔ)償方式，但初投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對(duì)企業(yè)高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效補(bǔ)償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用。（2）低壓集中補(bǔ)償 補(bǔ)償效果較高壓集中補(bǔ)償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使

37、主變壓器容量選得較小，因而在實(shí)際工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。（3）分散就地補(bǔ)償 補(bǔ)償效果最好，應(yīng)予以優(yōu)先采用，但這種補(bǔ)償方式總的投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)用時(shí)，它也將一并被切除，因此其利用率較低。這種就地補(bǔ)償方式特別適用于負(fù)荷平穩(wěn)、長期運(yùn)行而容量又大的設(shè)備如大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、高頻電爐等，也適于容量雖小但數(shù)量多而分散且長期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈等采用。不過對(duì)于供電系統(tǒng)中高壓側(cè)和低壓側(cè)的基本無功功率的補(bǔ)償，仍宜采用高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞?。在供電設(shè)計(jì)中，實(shí)際上多是綜合采用上述各種補(bǔ)償方式，以求經(jīng)濟(jì)合理地達(dá)到總的無功功率補(bǔ)償要求，使用戶電源進(jìn)線處在最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)

38、不低于規(guī)定值。例2-4 某用戶10kV變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為800kW580kvar。若欲使低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.92，則需在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置容量是多少？并選擇電容器組數(shù)及每組容量。解：（1）求補(bǔ)償前的視在計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)視在計(jì)算負(fù)荷 功率因數(shù) （2）確定無功補(bǔ)償容量 800×（tan arccos0.810tan arccos0.92）238.4kvar（3）選擇電容器組數(shù)及每組容量查附錄表10，初選BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，每組容量qN.C=20kvar。則需要安裝的電容器組數(shù)為n=考慮到無功自動(dòng)補(bǔ)償控制器可控制電容器投切的回路數(shù)為4

39、、6、8、10、12等。故選擇成套并聯(lián)電容器屏，可安裝的電容器組數(shù)為12組，總?cè)萘繛?2×20kvar240kvar。實(shí)際最大負(fù)荷時(shí)的補(bǔ)償容量為12×20kvar240kvar。補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)為視在計(jì)算負(fù)荷 功率因數(shù) 滿足要求。第六節(jié) 供電系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷一、供電系統(tǒng)的功率損耗線路和變壓器具有電阻和電抗，在傳送電能時(shí)會(huì)產(chǎn)生有功和無功損耗。在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)計(jì)入這部分損耗。(一) 電力線路的功率損耗三相供電線路的有功功率損耗（kW）、無功功率損耗(kvar)分別按下式計(jì)算：式中, R為線路帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的每相電阻()，R=r0L；X為線路每相電抗()，X=x

40、0L；L為線路每相計(jì)算長度（km）；r0 、x0為線路單位長度的電阻和電抗（/km），其值可查附表11。需指出，在查x0時(shí)，表格中的“線間幾何均距”是指三相線路間距的幾何平均值。假設(shè)AB兩相的線間距離為a1，BC兩相的線間距離為a2，CA兩相的線間距離為a3，因此三相線路的線間幾何均距為aav=；如三相線路為等邊三角形排列，則aav=a ；如導(dǎo)線為水平等距排列，則。(二)電力變壓器的功率損耗1. 變壓器的有功功率損耗（1）鐵心中的有功功率損耗（俗稱鐵損） 它在變壓器一次繞組的外施電壓和頻率不變的條件下是固定不變的，與負(fù)荷無關(guān)。鐵損可由變壓器空載實(shí)驗(yàn)測定。變壓器的空載損耗P0可認(rèn)為就是鐵損PFe

41、，因?yàn)樽儔浩鞯目蛰d電流I0很小，在一次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗可略去不計(jì)。（2）一、二次繞組中的功率損耗（俗稱銅損） 它與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。銅損可由變壓器短路實(shí)驗(yàn)測定。變壓器的短路損耗（亦稱負(fù)載損耗）Pk可認(rèn)為就是銅損Pcu，因?yàn)樽儔浩鞫蝹?cè)短路時(shí)，一次側(cè)的短路電壓（亦稱阻抗電壓）Uk很小，在鐵心中產(chǎn)生的有功功率損耗可略去不計(jì)。因此，變壓器的有功功率損耗為： (2-24)式中，SN.T為變壓器的額定容量；Sc為變壓器的計(jì)算負(fù)荷。2. 變壓器的無功功率損耗（1）用來產(chǎn)生磁通即勵(lì)磁電流的一部分無功功率它只與一次繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。它與勵(lì)磁電流或近似地與空載電流成正比，即 式中，

42、I0%為變壓器空載電流占額定一次電流的百分值。（2）消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無功功率它與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。額定負(fù)荷下的這部分無功損耗用Qk表示。由于變壓器的電抗遠(yuǎn)大于電阻，因此Qk近似地與阻抗電壓（短路電壓）成正比，即 式中，Uk%為變壓器阻抗電壓占額定一次電壓的百分值。因此，變壓器的無功損耗為： (2-25)以上公式中的P0、Pk、I0%和Uk%等均可從有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本中查得。S9、SC(B)10系列變壓器的這些技術(shù)數(shù)據(jù)可查附錄表1213。在負(fù)荷計(jì)算中，當(dāng)變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)不詳時(shí)，變壓器的功率損耗在負(fù)荷率不大于85時(shí)可采用簡化公式估算，即PT0.01Sc ；QT0.05S

43、c 。此式適用于S9、SC(B)10等型低損耗電力變壓器。二、供電系統(tǒng)總計(jì)算負(fù)荷的確定在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，供電系統(tǒng)總計(jì)算負(fù)荷的確定，一般采用逐級(jí)計(jì)算法由用電設(shè)備處逐步向電源進(jìn)線側(cè)計(jì)算。各級(jí)計(jì)算點(diǎn)的選取，一般為各級(jí)配電箱（屏）的出線和進(jìn)線、變電所低壓出線、變壓器低壓母線、高壓進(jìn)線等處。下面是一個(gè)民用建筑供電系統(tǒng)總計(jì)算負(fù)荷的確定實(shí)例。圖2-8 某供電系統(tǒng)示意圖例2-5 如圖2-8所示供電系統(tǒng)，其負(fù)荷數(shù)據(jù)列于表2-2中，求系統(tǒng)中AG各點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。表22 負(fù)荷數(shù)據(jù)負(fù)荷編號(hào)負(fù)荷名稱冷凍機(jī)組冷凍水泵冷卻水泵冷卻塔電梯商場照明辦公照明客房照明設(shè)備容量/kW15630227.5301003020功率因數(shù)0.

44、750.80.80.80.60.850.850.9回路數(shù)/個(gè)24424546備注兩用兩備兩用兩備解：1. 確定變壓器T1的計(jì)算負(fù)荷（1） 確定D1D4點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷 確定這一級(jí)計(jì)算負(fù)荷的目的是為了選擇給各用電設(shè)備配電的導(dǎo)線截面及其開關(guān)電器、確定低壓母線（C1點(diǎn)）計(jì)算負(fù)荷。這一級(jí)每個(gè)回路負(fù)荷均為單臺(tái)設(shè)備，直接取其設(shè)備容量計(jì)算。如表2-3所示。表2-3 計(jì)算點(diǎn)D1D4的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)設(shè)備容量Pe/kW功率因數(shù)cos有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kW無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA計(jì)算電流Ic/AD11560.75156.0137.6208.0316.0D2300.8030.022.537.557.0

45、D3220.8022.016.527.541.8D47.50.807.55.69.414.3（2）確定C1點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷 確定這一級(jí)計(jì)算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QNC1和變壓器T1。這一級(jí)為多組用電設(shè)備的計(jì)算，分別由1臺(tái)冷凍機(jī)組、1臺(tái)冷凍水泵、1臺(tái)冷卻水泵和1臺(tái)冷卻塔組成兩套成組用電設(shè)備，其中有2臺(tái)冷凍水泵和2臺(tái)冷卻水泵為備用，不參與計(jì)算。同時(shí)在低壓母線上設(shè)置無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)達(dá)到0.9。計(jì)算結(jié)果如表2-4所示：表2-4 計(jì)算點(diǎn)C1的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)成組設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷成組設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷同時(shí)系數(shù)有功計(jì)算負(fù)荷P

46、c/kW無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA計(jì)算電流Ic/A功率因數(shù)cos補(bǔ)償前C1點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷2×（156.0+30.0+22.0+7.5）431.02×（137.6+22.5+16.5+5.6）364.2409.5353.3540.8821.70.757補(bǔ)償容量QNC1/kvarQNC1409.5×（tan arccos0.757tan arccos0.92）179.0實(shí)際取 10組×18 kvar180 kvar180補(bǔ)償后C1點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷409.5173.8444.9676.00.920（3）確定B1點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷 確定這一級(jí)計(jì)算負(fù)荷的目

47、的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器和確定高壓進(jìn)線（A點(diǎn)）的計(jì)算負(fù)荷。B1點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷等于C1點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷加上變壓器T1的功率損耗，即Pc.B1= Pc.C1 +PT1； Qc.B1= Qc.C1 +QT1。根據(jù)C1點(diǎn)的視在計(jì)算負(fù)荷Sc444.9 kVA，選擇SCB10-630/10型變壓器（變壓器選擇方法參見第五章），變壓器額定容量SN.T=630kVA，其技術(shù)數(shù)據(jù)可查附錄表13得到。計(jì)算結(jié)果如表2-5所示。表2-5 計(jì)算點(diǎn)B1的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)變壓器功率損耗（Sc444.9 kVA，SNT=630kVA）有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kW無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA高壓側(cè)計(jì)算電流Ic/

48、A功率因數(shù)cosPT/kWQT/kvarB11.185.120.84.03.717.6413.2191.4455.426.30.9072. 確定變壓器T2的計(jì)算負(fù)荷（1）確定G1G4點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷 確定這一級(jí)計(jì)算負(fù)荷的目的是為了選擇給各用電設(shè)備配電的導(dǎo)線截面及其開關(guān)電器、確定F1F4點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。這一級(jí)每個(gè)回路負(fù)荷既有單臺(tái)設(shè)備，又有單組用電設(shè)備。采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。如表2-6所示。表2-6 計(jì)算點(diǎn)G1G4的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)設(shè)備容量Pe/kW功率因數(shù)cos需要系數(shù)Kd有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kW無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA計(jì)算電流Ic/AG130060130.040.05076.0G

49、21000.850.8585.052.7100151.9G3300.850.824.014.928.242.8G4200.900.48.03.98.913.5（2）確定F1F4點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷 確定這一級(jí)計(jì)算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓配電線路和確定E1E4點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。這一級(jí)各個(gè)點(diǎn)都是范圍更大的單組用電設(shè)備，同樣可采用需要系數(shù)法計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如表2-7所示。表2-7 計(jì)算點(diǎn)F1F4的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)設(shè)備容量Pe/kW功率因數(shù)cos需要系數(shù)Kd有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kW無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA計(jì)算電流Ic/AF130×41200600.784.0112.0140.0212.7

50、F2100×55000.850.80400.0248.0470.6715.0F330×41200.850.7590.055.9105.8160.8F420×61200.900.336.017.640.160.9（3） 確定E1E4點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷 確定這一級(jí)計(jì)算負(fù)荷的目的是為了確定C2點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。E1E4各點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷等于F1F4點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷加上線路WL1WL4的功率損耗，即Pc.Ei= Pc.Fi+PWLi；Qc.Ei= Qc.Fi+QWLi。根據(jù)F1F4點(diǎn)的計(jì)算電流可選擇線路采用ZR-YJV-0.6/1型交聯(lián)聚乙烯絕緣5芯電力電纜（電纜選擇參見第四章），相線截面分別為：WL1為95mm2； WL2為185mm2兩根電纜并聯(lián)；WL3為50 WL4為16 mm2。其技術(shù)數(shù)據(jù)可查附錄表11得到。計(jì)算結(jié)果如表2-8所示。表2-8 計(jì)算點(diǎn)E1E4的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)線路功率損耗有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kW無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA計(jì)算電流Ic/AL/kmIc/APWL/kWQWL/kvarE10.2290.0770.15212.74.71.688.7113.6144.