电力负荷及其计算 本章首先介绍电力负荷的分级、类别及负荷曲线的有关概念，然后重点讲述用电设备组计算负荷的计算，企业计算负荷及年耗电量的计算，最后讲述尖峰负荷的计算。本章内容是供配电系统运行分析和设计计算的基础。 电力负荷与负荷曲线 一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 电力负荷，既可指用电设备或用电单位（用户），也可指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流。 （一）电力负荷的分级 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为以下三级： 1.一级负荷 2.二级负荷 3.三级负荷 （二）各级电力负荷对供电电源的要求 1.一级负荷对供电电源的要求 一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统中。可作为应急电源的电源有：①独立于正常电源的发电机组；②供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；③蓄电池；④干电池。 2.二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一级负荷。二级负荷宜由两回线路供电，供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%二级负荷。 3.三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。 二、电力负荷的类别 电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负荷，前者为单相负荷，在三相系统中很难三相平衡；后者一般可视为三相平衡负荷。按行业分，有工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷等。工厂用电设备按工作制可分为以下三类： （1）长期连续工作制 （2）短时工作制 （3）断续周期工作制 三、用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数 1.用电设备的额定容量，是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。 必须指出：对断续周期工作制的设备来说其额定容量是对应于一定的负荷持续率的。 2.负荷持续率 负荷持续率，又称“暂载率”或“相对工作时间”，符号为ε，其定义为一个工作周期内的工作时间t与工作周期T的百分比，即 ε =100%=100% 同一设备，在不同的负荷持续率下运行时，其输出功率是不同的。这应进行“等效”换算，即按同一周期内不同负荷（P1或P2）下造成相同的热量损耗条件来进行换算。即设备容量与负荷持续率的二次方根成反比关系，因此 P2=P1 3.用电设备的负荷系数 用电设备的负荷系数（或称“负荷率”）为设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与设备额定容量PN的比值，即 KL= 四、负荷曲线的有关概念 （一）负荷曲线的绘制与类型 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘制在直角坐标上，纵坐标轴表示 负荷曲线按负荷对象分，有工厂（企业）的、车间的或某台设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线。按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线（如图3-la）和提醒负荷曲线（如图3-lb所示）  图3—1 日有功负荷曲线 年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷大小依次排列，如图3-2c所示。全年按8760h计。 图3—2c  图3-2 年负荷持续时间曲线的绘制 另一种形式的年负荷曲线，是按全年每日的最大负荷（通常取每日最大负荷的半小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图3-3所示。横坐标格依次以全年12个月份的日期来分格。这种年最大负荷曲线，可用来确定拥有多台电力变压器的变电所在一年的不同时期宜于投入几台运行，即所谓“经济运行方式”，以降低电能损耗，提高供配电系统运行的经济性。  图3—3 年最大贺年最大负荷利用小时 （二）与负荷曲线有关的物理量 1、年最大负荷和年最大负荷利用小时。 年最大负荷Pmax，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时平均负荷P30。 年最大负荷利用小时Tmax，是假设电力负荷按年最大负荷Pmax持续运行时，在此时间Tmax内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电能相等。因此全年最大负荷利小时是一个假想时间，按下式计算： Tmax= 式中，Ws为全年实际耗用的电能。 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与工厂的生产班制有明显的关系。例如一班制工厂，Tmax≈1800~3000h；两班制工厂， Tmax≈3500~4800h；三班制工厂， Tmax≈5000~7000h。 2、平均负荷和负荷曲线填充系数 平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即 Pav=  式中，Wt为t时间内耗用的电能。 年平均耗用的功率，即 Pav= 负荷曲线填充系数β，就是将起伏波动的负荷曲线“削峰填谷”，由此求出的平均负荷Pav与最大负荷Pmax的比值，亦称“负荷系数”或“负荷率”，即 　　　　　　　　　　　β= 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 一、概述 计算负荷，是通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各组件的负荷值。 计算符合是供电设计计算的基本依据。实际上，负荷也不可能变化有一成不变的，他与设备的性能、生产组织以及能源供应状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。 我国目前目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法，二项式法应用的局限性较大，但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。 二、按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷 （一）需要系数的含义 用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P ，如图3-6所示。用电设备组的设备容量P ，是指用电设备组所有设备（不包括备用设备）的额定容量P 之和，即P=。而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。但实际上用电设备组的设备不一定都同时运行，同时运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功率损耗，因此用电设备组进线的有功计算负荷应为 实际上，需要系数K不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率及线路损耗等有关，而且与操作人员的技能水平和生产组织等多种因素有关，因此需要系数宜尽可能实测分析确定，使之尽量接近实际。 （二）需要系数法的基本计算公式 由式（3-9）可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为： P30=KdPe 这里必须指出：对断续周期工作制的用电设备组，其设备容量应为各设备在不同负荷持续率下的铭牌容量换算到一个统一的负荷持续率下的容量之和。断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车机，它们的容量换算要求如下： （1）电焊机组 要求统一换算到ε=100%，因此由式可得换算后的设备容量为： Pe==PN==SN cosφ 即 Pe==PN==SN cosφ （2）吊车电动机组 要求统一换算到ε=25%，因此可得换算后的设备容量为： 注意： 电葫芦、起重机、行车等均按吊车电动机考虑。 用电设备组的无功计算负荷为： Q30=P30tanφ 用电设备组的视在计算负荷为： S30=P30/cosφ 用电设备组的计算电流为： I=S30/1.732UN 只有1~2台设备时，可认为（Kd=1），即（P30=Pe）在（Kd）适当取大的同时， cosφ值也适当取大。只有一台电动机时其（P30=Pn/η）式中Pn为电动机的额定容量，η为电动机的效率。一台电动机的计算电流I30=IN=PN/（1.732UN×cosφ）最后必须指出：需要系数值与用电的类别及工作状态有极大的关系，因此按需要系数法计算时，首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。例如机修车间的金属切削机床电动机，应属小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工，而机修车间不可能是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤等，应属热加工机床。 （三）多组用电设备计算负荷的确定 确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个综合系数（K）和（K）。 对车间干线取 K=0.85-0.95 KΣQ=0.90-0.97 对低压母线 1、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取 K=0.80-0.90 K= 0.85-0.95 2、由车间干线计算负荷直接相加来计算时取 K=0.90-0.95 K= 0.93-0.97 总的有功计算负荷为： P30= KΣPΣP30.i 总的视在计算负荷为：S30= 总的计算电流为：I30= 注意：在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按附录表10所列的计算系数来计算，而不必考虑因设备台数少而适当增大Kd和cosφ值的问题。 例3-1 某机工车间380V线路上，接有流水作业的金属切削机床电动机30台共85kW，其中较大容量电动机11kW1台，7.5kW3台，4kW6台，其它为更小容量的电动机。另有通风机3台，共5kW；电葫芦1个，3kW（ε=40%）。试确定各组的和总的计算负荷。 解 先求各组的计算负荷 （1）机床组 查附录表10得Kd=0.18~0.25（取Kd=0.25），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此 P30(1)=0.25×85Kw=21.3kW Q30(1)=21.3kW×1.73=36.8kvar S30(1)=21.3 kW /0.5=42.6kV·A I30(1) =42.6kVA/（×0.38kV）=64.7A （2）通风机组 查附录表10得Kd=0.7~0.8（取Kd=0.8），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此 P30(2)=0.8×5Kw=4kW Q30(2)=4kW×0.75=3kvar S30(2)=4 kW /0.5=5kV·A I30(2) =5kVA/（×0.38kV）=7.6A （3）电葫芦 查附录表10得Kd=0.1~0.15（取Kd=0.15），cosφ=0.5，tanφ=1.73，而ε=25%，故 Pe(ε=25%)=3kW×2=3.79 kW 因此 P30(3)=0.15×3.79 kW =0.569kW Q30(3)=0.569kW×1.73=0.984kvar S30(3)=0.569 kW /0.5=1.138kV·A I30(3) =1.138kVA/（×0.38kV）=1.73A 因此总计算负荷（取KΣp=0.95，KΣq=0.97）为： P30=0.95×（21.3+4+0.569）kW=24.6 kW Q30=0.97×（36.8+3+0.984）kvar=39.6 kvar S30= kV·A=46.6 kV·A I30=46.6kVA/（×0.38kV）=70.8A 为了使人一目了然，便于审核，实际工程设计中常采用计算表格形式。 三、按二项式法确定三相用电设备组计算负荷 （一）二项式法的基本公式及其应用 二项式法的基本公式是：有功计算负荷 P30=bPe+cPx 其余的计算负荷Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。 必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n<2x时，则x宜相应的取小一些，建议取为x= n/2，且按“四舍五入”的修约规则取为整数。 如果用电设备组只有1~2台设备时，就可认为P30= Pe，即b=1,c=0。对于单台电动机，则P30= PN/η，这里η为电动机效率。在设备台数较少时，cosφ也宜适当取大。 二项式法较之需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压分支干线的计算负荷。 （二）多组用电设备计算负荷的确定 采用项式法确定多组用电设备的计算负荷时，亦应考虑各组用电设备中的 最大负荷不同时出现的因子。但不是计入一个1的综合系数KΣ，而是在各组用电设备中取出一组最大附加负荷（cPx）max，再加上各组的平均负荷bPe，由此求出总的有功计算负荷，即总的有功计算负荷： P30=∑（bPe）i+（cPx）max 总的无功计算负荷为 Q30= （bPetanφ）+ （cPx）maxtanφmax 为了简化和统一，按二项式法计算多组设备的计算负荷时，也不论各组设备台数多少，各组的计算系数b、C、X和cosφ、tanφ等均按附录表10所列数值. 例 3-2 试用二项式法确定例3-1所述机工车间380V线路上各组的和总的计算负荷。 解 先求各组的平均负荷 ,附加负荷及计算负荷。 （1）机床组：查附录表10得b=0.14,c=0.5,x=5, cosφ=0.5, tanφ=1.73,因此 b Pe(1)=0.14×85kW=11.9kW cPx(1)=0.5×(11kW×1+7.5kW×3+4kW×1)=18.8kW 故 P30（1）=11.9kW+18.8kW=30.7kW Q30（1）=30.7kW×1.73=53.1kvar S30（1）=30.7kW/0.5=61.4kV·A I30（1）=61.4kVA/（×0.38kV）=93.3A （2）通风机组：查附录表10得b=0.65，c=0.25，x=5，cosφ=0.8, tanφ=0.75，因此 b Pe(2)=0.65×5kW=3.25kW c Pe(2)=0.25×5kW=1.25kW 故 P30（2）=3.25kW+1.25kW=4.5kW Q30（2）=4.5kW×0.75=3.38kvar S30（2）=4.5kW/0.8=5.63kV×A I30（2）=5.63kVA/（×0.38kV）=8.55A （3）电葫芦：查附录表10得b=0.06，x=3，c=0.2，cosφ=0.5， tanφ=1.73 电葫芦在ε=40%时PN=3kW，换算到 ε=25%的Pe=3.79KW。因此 b Pe(3)=0.06×3.79kW=0.227kW c Px(3)=0.2×3.79kW=0.758kW 故 P30（3）=0.227kW+0.758kW=0.985kW Q30（3）=0.985kW×1.73=1.70kvar S30（3）=0.985KW/0.5=1.97kV*A I30（3）=1.97kVA/（×0.38kV）=2.99kW 比较以上各组的附加负荷c Px可知，机床组的c Px(1)=18.8kW为最大。因此总计算负荷为： P30=（11.9+3.25+0.227）kW+18.8kW=34.2kW Q30=（11.9×1.73+3.25 ×0.75+0.227 ×1.73）kvar+18.8kvar×1.73=55.9kvar 第三节 单相用电设备组计算负荷的确定 一、概述 在工厂里，除了广泛应用三相电气设备外，还应用有诸如电焊机、电炉、电灯等各种单相电气设备。单相设备接在三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%时，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。 由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择配电系统中的设备和导线电缆，使设备和导线在最大负荷电流通过时不致过热或烧毁，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的三倍作为等效三相有功负荷，以满足线路安全运行的要求。 二、单相设备组等效三相负荷的计算 （一）单相设备接于相电压时负荷计算 等效三相设备容量Pe应按最大负荷相所接单相设备容量Pe。mφ的3倍计算，即 Pe=3 Pe。mφ （二）单相设备接于线电压时的负荷计算 1. 单相设备接于同一线电压时 其等效三相设备容量为: Pe= Pe。φ 2.单相设备接于不同线电压时 Pe= P1+（3-）P2 Qe= P1 tanφ1+（3-）P2 tanφ2 （三）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 首先应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，然后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。而总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷的3倍，即 P30=3 P30。mφ 总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍，即 Q30=3Q30。mφ 关于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问题，可按下列换算公式进行换算： A相 PA=pAB-APAB+pCA-APCA QA=qAB-AQAB+qCA-AQCA B相 PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB QB=qBC-BQBC+qAB-BQAB C相 PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC QC=qCA-CQCA+qBC-CQBC 例3-3 在220/380V三相四线制线路上，接有220V单相电热于燥箱四台，其中2台10kw接于A相，1台30kW接于B相，一台20kW接于C相。此外接有380V单相对焊机4台，其中2台14kW（ε=100%）接于AB相，1台20kW（ε =100%）接于BC相，1台30kW(ε =60%)接于CA相。试求此线路的计算负荷。 解 （1）电热干燥箱的个相负荷计算 查附录表得Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0 A相 P30。A（1）=Kd+ Pe。A=0.7×2×10kW=14kW B相 P30。B（1）=Kd+ Pe。B=0.7×1×30kW=21kW C相 P30。C（1）=Kd+ Pe。C=0.7×1×20kW=14kW （2）对焊机的各相计算负荷 先将接于CA相的30kw(ε=60%)换算至ε=100%时的容量，可得： PCA=30kw×=23kw 查附录表达式0得Kd=0.35,cosφ=0.7,tanφ=1.02;g再由表3-3查得cos=0.7时的功率换算系数pAB-A=pBC-B=pCA-A=0.8,pAB-B=pBC-B=pCA-A=0.2,qAB-A=qBC-B=qCA-C=0.22, qAB-B=qBC-C=qCA-A=0.8.因此各相的有功和无功设备容量为： A相 pA=0.8×2×14kw+0.2×23kw=27kw QA=0.22×2×14kvar+0.2×2×14kvar=24.6kw B相 PB=0.8×20×2×14kw=21.6kw QB=0.22×20kvar+0.8×2×14kvar=26.8kvar C相 PC=0.8 23kw+0.2×20kw=22.4kw QC=0.22×23kvar+0.8×20kvar=21.1kvar　 各相的有功和无功计算负荷为： A相 P30.A(2)=0.35×27kw=9.45kw Q30.A(2)=0.35×24.6kvar=8.61kvar B相 P30.B(2)=0.35×21.6kw=7.56kw Q30.B(2)=0.35×26.8kvar=9.38kvar C相 P30.C(2)=0.35×22.4kw=7.84kw Q30.C(2)=0.35 ×21.1kvar=7.39kvar (3) 各相总的有功和无功计得负荷 A相 P30.A=P30.A(1)+P30.A(2)=14KW+9.45KW=23.5KW Q30.A=Q30.A(1)+Q30.A(2)=0+8.61kvar=8.61kvar B相 P30.B=P30.B(1)+P30.B(2)=21kw+7.5kw=28.6kw Q30.B=Q30.B(1)+Q30.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvar C相 P30.C=P30.C(1)+P30.C(2)=14kw+7.84kw=21.8kw Q30.C=Q30.C(1)+Q30.C(2)=0+7.39kvar=7.39kvar (4) 总的等效三相计算负荷 由以上计算可知，B相的有功计算负荷最大，故取B相计算等效三相计算负荷，因此可得： P30=3P30.B=3×28.6kw=85.8kw Q30=3Q30.B=3×9.38kvar=28.1kvar S30=P230+Q230=85.82+28.12KV*A=90.3KV*A 第四节 企业计算负荷及年耗电量的计算 一、 企业供配电系统的功率损耗计算 在确定各用电设备组的计算负荷后，如要确定企业或工厂车间的计算负荷，就需要逐级计入有关线路和变压器的功率损耗，如下图所示。 （一）线路的功率损耗计算 1.线路的有功功率损耗 有功功率损耗是电流通过线路电阻所产生的，按下式计算： △PWL=3RWL 电阻RWL=R0l，可查有关手册或产品样本。 2.线路的无功功率损耗 无功功率损耗是电流通过线路电抗所产生的，按下式计算： △QWL=3XWL 电抗XWL=X0l,也可查有关手册或产品样本。但是查架空线路的X0值，不仅要根据导线截面，而且要根据导线之间的几何均距，是指三相线路各相导线之间距离的几何平均值。如图3-10a所示A、B、C三相线路，其线间几何均距为： aav= 如导线为等边三角形排列，则aav =a；如导线为水平等距排列，则aav =a=1.26a。  （二） 变压器的功率损耗计算 变压器的功率损耗也包括有功和无功两大部分。 1.变压器的有功功率损耗 变压器的有功功率损耗由两部分组成： （1）铁心中的有功功率损耗 简称“铁损”。它在变压器一次绕组的外施电压和频率不变的条件下是固定不变的，与负荷无关。 （2）一、二次绕中的功率损耗 俗称“铜损”。它与负荷电流（或功率）的平方成正比。因此，变压器的有功功率损耗为： 2.变压器的无功功率损耗 变压器的无功功率损耗也由两部分组成： （1）用来产生磁通即励磁电流的一部分无功功率 它只与一次绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流或近似地与空在电流成正比，即 （2）消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率 额定负荷下的这部分无功损耗用△QN表示。由于变压器的电抗大于电阻，因此△QN 近似的与阻抗电压（即短路电压）成正比，即 因此，变压器的无功功率损耗为： ΔPT=ΔPFe+ΔPCu2≈ΔP0+ΔPk2 在电力负荷计算中，通常采用简化公式计算： 有功功率损耗ΔPT≈0.15S30 无功功率损耗ΔQT≈0.06S30 二、 企业计算负荷的确定 企业计算负荷是选择企业电源进线及其中一、二次设备的基本依据，也是计算企业的功率因数和企业用电容量的基本依据。确定企业计算负荷的方法很多，可按具体情况选用。 （一）按逐级计算机法确定企业的计算负荷 企业的计算负荷（这里举有功负荷为例）P30.1，应该是高压配电所母线上所有高压配电线计算负荷之和，再乘上一个综合系数（同时系数）。而高压配电线的计算负荷P30.2，应该是该线路所供车间变电所低压侧的计算负荷P30.3，加上变压器的功率损耗△PT高压配电线的功率损耗△PWL1。依次类推。但对于一般的企业供配电系统来说，由于其高低压配电线路一般不长，所以在企业计算负荷时往往略去不计。 （二）按需要系数法确定企业的计算负荷 将企业用电设备的总容量Pe（不包括备用设备容量）乘上一个需要系数Kd,即得到企业的有功计算负荷，即 P30= Kd Pe 附录表11列出了部分企业的需要系数值，供参考。 （三）按年产量估算企业计算负荷 将企业年产量A乘以单位产量损耗电量a，就可得到企业全年的耗电量： Wa=Aa 各类企业的单位产品耗电量a可由有关单位根据实测统计资料确定，亦可查有关设计手册。 在求年耗电量Wa后，除以企业的年最大负荷利用小时Tmax,就可求得企业的有用计算负荷： P30= （四）企业的无功补偿几补偿后的企业计算负荷 在第二章第五节已讲到《供电营业规则》规定：用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，100kV·A及以上高压供电的用户，不得低于0.90；其他电力用户，不得低于0.85。因此用户必须在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求时，必须考虑进行的人工补偿。 要使功率因数由cosφ提高到cosφ′, 必须装设的无功补偿装置容量为： QC=Q30-Q30′=P30(tanφ-tanφ′) 或QC=ΔqcP30 式中，Δqc= (tanφ-tanφ′)， 称为“无功补偿率”，或“比补偿容量”。 如图所示 表示功率因数的提高与无功功率、和视在功率变化的关系。 确定了总的补偿容量以后，即可根据所选电容器的单个容量qc来确定电容器的个数，即 n= 企业（或车间）装设了无功补偿容量以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷： 无功补偿后总的视在计算负荷： Q30′=Q30-QC 由上式可以看出，在变压所低压侧装设无功补偿装置后，由于低压侧总的 视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。 例3-4 某企业拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kw，无功计算负荷为800kvar。为使企业（变电所高压侧）的功率因数不低于0.9，如在低压侧装设并联电容器进行无功补偿时，需装设多少补偿容量？并问补偿前后企业变电所所选主变压器容量有什么变化？ 解 （1）补偿前的变压器容量和功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷为： S30(2)=kVA=1031kVA 主变压器容量的选择条件为 SN.T≥S30(2)，因此未进行无功补偿时，主变压器容量的应选为1250kVA。 这时变电所低压侧的功率因数为： cosφ(2)=650/1031=0.63 （2）无功补偿容量 按规定，变电所高压侧的cosφ(2)≥0.90。考虑到变压器的无功功率损耗ΔQT远大于其有功功率损耗ΔPT，一般ΔQT≈(4-5)ΔPT，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取cosφ(2)′=0.92。 要使低压侧功率因数为0.63提高到0.92，由式（3-47）可求得低压侧需装设的并联电容器容量为： QC=650×[tan(arccos0.63)-tan(arccos0.92)]kvar 取 Qc=530kvar （3）无功补偿后的主变压器容量和功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷为： S30(2)’=kVA=704kVA 因此无功补偿后，主变压器容量可改选为800kVA。 变电所变压器的功率损耗为： △PT≈0.015S30(2)’=0.015×704kVA=10.6kW △QT≈0.06S30(2)’=0.06×704kVA=42.2kvar 变电所高压侧的计算负荷为： P30(1)’=650kW+10.6kW=661KW Q30(1)’=(800-530)kvar+42.2kvar=312kvar S30(1)’=KVA=731kVA 无功补偿后，企业的功率因数提高为： 这一功率因数满足规定的要求。 （4）无功补偿前后主要容量的变化 主变压器容量在补偿后减少容量 SN.T- SN.’T=1250kVA-800kVA=450kVA 三、企业公配电系统的电能损耗计算 （一）线路时电能损耗计算 线路上全年的电能损耗是由于电流通过线路电阻产生的，可按下式计算：ΔWa=3RWLτ 年最大负荷损耗小时τ与年最大负荷利用小时Tmax有一定关系。因此全年电能损耗为： （二） 变压器的电能损耗计算 变压器的电能损耗包括铁铁损和铜损两部分： （1）全年的铁损△PFe产生的电能损耗 可近似地按其空载损耗△P0计算， 即 （2）全年的铜损△PCu产生的电能损耗 与负荷电流平方成正比，即与变压器负荷率β（即S30/SN）成正比，可近似地按其短路损耗△Pk计算， 即 △Wa(1)=△PFe×8760≈△P0 由此变压器全年的电能损耗为： △Wa(2)= △PCuβ2τ≈△Pkβ2τ 四、企业年耗电量的计算 企业年耗电量的精确计算，可用企业的有功和无功计算负荷P30和Q30按下列公式计算： 年有功电能损耗量Wp.a=aP30Ta 年无功电能损耗量Wq.a=βQ30Ta α为年平均有功负荷系数，一般取0.7~0.75；β为年平均无功负荷系数，一般取0.76~0.82；Ta为年实际工作小时数，一班制可取 2300h,二班制可取 4600h,三班制可取 6900h。 第五节 尖峰电流极其计算 一、尖峰电流的有关概念 尖峰电流（peak current）是指持续时间1~2s的短时最大负荷电流。 尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置和检验电动机自起动条件等。 二、单台用电设备尖峰电流的计算 单台用电设备尖峰电流就是其起动电流，因此单台用电设备尖峰电流为： Ipk=Ist=KstIN 对笼型电动机Kst=5~7，绕线型电动机Kst=2~3，直流电动机Kts≈1.7电焊变压器Kst≈3或稍大。 三、多台用电设备尖峰电流的计算 引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算： Ipk=K∑IN.i+IST.MAX 或 Ipk=I30+(IST-IN)MAX 习 题 3-1 有一大批生产的机械加工车间，拥有金属切削机床电动机容量共800KW，通风机容量共556KW，线路电压为380V。试分析确定各组和车间的计算负荷P30、Q30、S30和 I30。 3-2 有一机修车间，拥有冷加工机床52台 ，共200KW；行车1台，共5.1KW（ε=15%）；通风机4台，共 5KW。点焊机3台，共10.5KW（ε=65%）。车间采用220/380V三想四线制供电。试确定该车间的计算负荷P30、 Q30 、S30和 I30。 3-3 某220/380V的TN-C线路，供电给大批生产冷加工机床电动机，总容量共105KW，其中大容量电动机有7.5KW 2台，5.5KW 1台 ，4KW 5台。试分析用需要系数法和二项式法计算该线路的计算负荷P30、 Q30 、S30和 I30。 3-4现有9台 220V单相电阻炉，其中4台 1KW，3台 1.5KW，2台 2KW 。试合理分配上列各电阻炉于220/380V的TN-C线路上，并计算其计算负荷P30、 Q30 、S30和 I30。 3-5 某降压变压所装有一台Yyn0联结S9-630/10型电力变压器，其二侧（380V）的有功计算负荷为420KW，无功计算负荷为350kvar。试求此变电所一次的计算负荷及其功率因数。如果功率因数未达到0.90，问此变电所低压母线上装设多大并联容量才能到达要求？ 3-6某电器开关厂（一班制生产）共有用电设备5840kW。试估计该厂的计算负荷P30、Q30、S30和年有功电能消耗量Wa。 3-7某企业的有功计算负荷为2400kW，功率因数为0.65。现拟在企业变电所1kv母线上装设BWF10.5-1型电容器，使功率因数提高到0.90。问安装多少个？装设电容器以后，该企业的现在计算负荷为多少？比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少？