【正文】 術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 ② 無功計(jì)算負(fù)荷： ? PQ ? （ 2） tan? ：用電設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值； ③ 視在計(jì)算負(fù)荷： ?c o s3023023030 PQPS ??? （ 3） cos? ：用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)； ④ 計(jì)算電流： NUSI 33030 ? （ 4） UN ：用電設(shè)備組的額定電壓； 注意：需要系數(shù)值是按設(shè)備較多的情況來確定的， 對(duì)單臺(tái)設(shè)備， xK =1；即 NPP ?30 ；但對(duì)于電動(dòng)機(jī)，它本身?yè)p耗較大，因此當(dāng)只有一臺(tái)時(shí)， ?NPP ?30 。 （ 2）二項(xiàng)式系數(shù)法 確定用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的公式為二項(xiàng)式。它考慮了設(shè)備組中容量最大的幾臺(tái)對(duì)整個(gè)設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的影響，彌補(bǔ)了需要系數(shù)法的不足。此法計(jì)算也十分簡(jiǎn)便，至今仍為我國(guó)不少設(shè)計(jì)單位和設(shè)計(jì)人員所采用。 ① 有功計(jì)算負(fù)荷： xN cPbPP ?? ?30 （ 5） ?NbP ：表示用電設(shè)備組的平均負(fù)荷。 xcP ：表示用電設(shè)備組中的 x 臺(tái)容量組大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中 xP 為 x 臺(tái)容量最大的設(shè)備之和； b、 c：二項(xiàng)式系數(shù)，其數(shù)值隨用電設(shè)備組的類別和臺(tái)數(shù)而定； ② 無功計(jì)算負(fù)荷： ? PQ ? （ 6） ③ 視在計(jì)算負(fù)荷： 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 ?c o s3023023030 PQPS ??? （ 7） ④ 計(jì)算電流： NUSI 33030 ? （ 8） （ 3）利用系數(shù)法 先根據(jù)利用系數(shù)求出各用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的平均負(fù)荷，然后求總的平均利用系數(shù)和 用電設(shè)備的有效臺(tái)數(shù)，并由此查出對(duì)應(yīng)的最大系數(shù)，最后由各平均負(fù)荷之和乘以最大系數(shù)，從而求得總的有功計(jì)算負(fù)荷。利用系數(shù)法對(duì)于用電設(shè)備組無論臺(tái)數(shù)多少和容量差別大小，計(jì)算結(jié)果都比較準(zhǔn)確。但此法計(jì)算繁復(fù)，因此應(yīng)用不甚普遍。 （ 4）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間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)的因數(shù)。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別記入一個(gè)同時(shí)系數(shù) pK? 、qK? ； 對(duì)車間干線?。? ~?? pK ； ~?? qK 對(duì)低壓母線?。? ① 由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取 ~?? pK ； ~?? qK ② 由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加計(jì)算時(shí)取 ~?? pK ； ~?? qK ③總的有功計(jì)算負(fù)荷為 ip PKP ,3030 ?? ? （ 9） ④總的無功計(jì)算負(fù)荷為 iq QKQ ,3030 ?? ? （ 10） 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 （以上兩式中的∑ P30,i 和∑ Q30,i 分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。） 總的視在計(jì)算負(fù)荷為 23023030 QPS ?? （ 11） 總的計(jì)算電流為 ? ?NUSI 33030 ? （ 12） 變壓器功率損耗的計(jì)算 對(duì)于雙繞組變壓器，（有功功率損耗）和（無功功率損耗）分別為 TT RV QPPP 2220 ????? （ 13） TNT XV QPSIQ 2220200 % ???? （ 14） 式中， ? P0— 變壓器器空載有功損耗； I0%— 變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)； SN— 變壓器的額定容量； P— 通過變壓器的有功負(fù)荷； Q— 通過變壓器的無功負(fù)荷； V— 變壓器運(yùn)行線電壓； RT— 變壓器每相電阻； XT— 變壓器每相電抗。 精確計(jì)算時(shí)， P、 Q、 V 為同一點(diǎn)的功率和電壓。近似計(jì)算中，可用變壓器額定電壓代替實(shí)際運(yùn)行電壓。在 V≈VN的條件下，將 RT 及 XT 的公式代入上式，就可得到用變壓器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接求其功率損耗的表達(dá)式了，即 20 ?????????????NsT SSPPP （ 15） 20 100%100 % ???????????NNsNT SSSVSIQ （ 16） 式中， n— 變壓器臺(tái)數(shù)； ? PS— 變壓器短路損耗； S— 通過變壓器的負(fù)荷視在計(jì)算功率； VS%— 變壓器短路電壓 百分?jǐn)?shù)。 當(dāng)有 n 臺(tái)同型號(hào)同容量的變壓器并聯(lián)對(duì)功率為 S 的負(fù)荷供電時(shí)，其總功率損耗為 20 ?????????????NsT SSnPPnP （ 17） 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 20 100%100 % ???????????NNsNT SSnSVSInQ （ 18） 在負(fù)荷計(jì)算中， SL S S9 等型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡(jiǎn)化公式近似計(jì)算。 SPT ?? （ 19） SQT ?? （ 20） 工廠的計(jì)算負(fù)荷和年電能消耗量 工廠計(jì)算負(fù)荷的確定 工廠計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，也是計(jì)算工廠的功率因數(shù)和工廠需電量的基本依據(jù)。 （ 1）按逐級(jí)計(jì)算法確定工廠計(jì)算負(fù)荷 如圖 1 所示，工廠的計(jì)算負(fù)荷 P30。 ① 應(yīng)該是高壓 母線上所有高壓配電線計(jì)算負(fù)荷之和，在乘上一個(gè)同時(shí)系數(shù)。高壓配電線的計(jì)算負(fù)荷 P30。 ② 應(yīng)該是該線所供車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 P30。 工廠及變電所低壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷 P Q S30 和 I30的計(jì)算公式，分別如前面式（ 9）～（ 12）所示，其 ??pK ～ ， ??qK ～ 。 （ 2）按需要系數(shù)法確定工廠計(jì)算負(fù)荷 將全廠用電設(shè)備的總?cè)萘?Pe（不含備用設(shè)備容量）乘上一個(gè)需要系數(shù)Kd，即得到全廠的有功 計(jì)算負(fù)荷， 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 即 edPKP ?30 （ 21） 全廠的無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流按式（ 6）～（ 8）計(jì)算。 （ 3）按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷 將工廠年產(chǎn)量 A 乘上單位產(chǎn)品耗電量 a，就得到工廠全年的需電量 AaWa ? （ 22） 各類工廠的單位產(chǎn)品耗電量 a 可由有關(guān)設(shè)計(jì)單位根據(jù)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)資料確定，亦可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。 在求出年需電量 Wa 后，除以工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax，就可求出工廠的有功計(jì)算負(fù)荷 max30 TWP a? （ 23） 其他計(jì)算負(fù)荷 Q S I30 的計(jì)算，與上述需要系數(shù)法相同。 （ 4）工廠的功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì) 算負(fù)荷 1）工廠的功率因數(shù) ① 瞬時(shí)功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù)可由功率因數(shù)表（相位表）直接測(cè)量，亦可以由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出（間接測(cè)量） ? ?IUP 3cos ?? （ 24） 式中， P 為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（ kW）； I 為電流表測(cè)出的線電流讀數(shù)（ A）； U 為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（ kV） 瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無 功功率的變化情況， 以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。 ② 平均功率因數(shù) 平均功率因數(shù)亦稱加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計(jì)算 22211c o s????????????pqqppWWWWW? （ 25） 式中， Wp 為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出； WQ 為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電度表讀出。 我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 8 來調(diào)整。 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)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 3030cos SP?? （ 26） 2）無功功率補(bǔ)償 工廠中由于有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感應(yīng)負(fù)荷，從而使功率因數(shù)降低 ， 需考慮人工補(bǔ)償。 要使功率因數(shù)由 ?cos 提高到 ??cos ，必須裝設(shè)的無功功率補(bǔ)償裝置容量為 ? ??? ?????? t ant an303030 PQ C （ 27） 或 30PqQ CC ?? （ 28） 式中， ?? ???? tantanCq ，稱為無功補(bǔ)償率，或比補(bǔ)償容量。這無功補(bǔ)償率，是表示要使 1kW 的有功功率由 ?cos 提高到 ??cos 所需 要的無功補(bǔ)償容量 kvar 值。 在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量 qC 來確定電容器的個(gè)數(shù)，即 CC qQn? （ 29） 由上式計(jì)算所得的電容器個(gè)數(shù) n,對(duì)于單相電容器來說，因取 3 的倍數(shù) 。 3）無功補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷 工廠裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置后，則在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前的的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，即總的無功計(jì)算負(fù)荷 CQ ??? 3030 （ 30） 補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷 23023030 )( CPS ???? （ 31） （由上式可以看出，在變電所低壓側(cè)裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，由于低壓側(cè)總的視在計(jì)算負(fù)荷減小，從而可使變電所主變壓器的容量選得小一些。著不僅降低了變電所的初投資，而且可減少工廠的電費(fèi)開支。由此可見，提高功率因數(shù)不陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 9 僅對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)大有好處，而且對(duì)工廠本上也是有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。） 鋼鐵廠的負(fù)荷計(jì)算 各車間的計(jì)算負(fù)荷 序號(hào) 用電單位名稱 設(shè) 備容量 (kW) Kd ?cos ?tan 計(jì)算負(fù)荷 P30 (kW) Q30(kvar) S30(kV A) 1 高爐車間 2020 800 600 1000 2 煉鋼車間 1170 702 3 軋 鋼車間 800 400 4 線材車間 1200 780 5 機(jī)電修車間 300 76 6 水泵站 500 325 7 氧氣站 300 19