第3章 负荷计算及无功补偿

负荷计算及无功补偿

供配电技术第3章 负荷计算及无功补偿

南京师范大学电气工程系

负荷计算及无功补偿

第3章 负荷计算及无功补偿3.1 负荷曲线与计算负荷

3.2 用电设备额定容量的确定3.3 负荷计算的方法

3.4 功率损耗与电能损耗3.5 变电所中变压器台数与容量的选择

3.6 功率因数与无功功率补偿

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3.1 负荷曲线与计算负荷3.1.1 负荷曲线负荷曲线(load curve)是指用于表达电力负荷随时 间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示 负荷(有功功率或无功功率)值，横坐标表示对应的时 间(一般以小时为单位)。

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1.负荷曲线的分类

按负荷的功率性质分：可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线； 按所表示的负荷变动的时间分： 可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。

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2.年最大负荷和年最大负荷利用小时数(1)年最大负荷Pmax

年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗 电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为 半小时最大负荷P30。(2)年最大负荷利用小时数Tmax 年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间 Tmax,它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年 最大负荷Pmax (或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于 该电力负荷全年实际消耗的电能。7

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下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax 就是年最大负荷，Tmax为年最大负荷利用小时数。

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3.平均负荷Pav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，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W除以 时间t的值，即Pav=W/t年平均负荷为Pav=Wa/8760

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3.1.2 计算负荷(calculated load)通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线 上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条 件选择电气设备的依据，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、 S30、I30)表示。

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规定取“半小时平均负荷”的原因： 一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上， 根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间 约为 3τ=3×10=30(min),如果导线负载为短暂尖 峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持 续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导线的 最高温升。

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3.1.3 负荷计算的意义和目的负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根 据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电 器的最高温升不会超过允许值。计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电 线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的 额定参数的依据。 正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提， 也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。返回 目录1

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3.2 用电设备额定容量的确定3.2.1 用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种：

(1)连续运行工作制(长期工作制)(2)短时运行工作制(短暂工作制)

(3)断续运行工作制(重复短暂工作制)

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连续运行工作制(长期工作制) 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升 均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、 空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、 电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、 照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。

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短时运行工作制(短暂工作制) 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间 内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停 歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温 度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动 机(如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机) 及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。

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断续运行工作制(重复短暂工作制) 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间 (t)与停歇时间(t0)相互交替。工作时间内设备温 度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一 个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续 周期工作制的设备，通常用暂载率ε表征其工作特征， 取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值， 即为ε ,即：

t t 100% T t t0式中 t,t0——工作时间与停歇时间，两者之和为工作周 期T。16