【文章內(nèi)容簡介】 某住宅樓共有五個單元，地上六層為住宅，地下一層為儲藏室，每單元一層兩戶，由三相四線制線路供電，試確定其計算負(fù)荷。 解 :(1)負(fù)荷計算按一般家庭生活考慮。設(shè)家用電器功率如下： 電視機(jī) 100W；洗衣機(jī) 120W；電冰箱 120W；電風(fēng)扇 60W；空調(diào)1000W；電腦 200W；電熨斗 500W；照明及其它 300W。合計 2400W。 家用電器電壓為 220V，負(fù)荷需用系數(shù)查表按 ，功率因數(shù)加權(quán)平均，按 ，則每戶計算負(fù)荷為： 240 0 120 0( )1200 ( )c os 220 c d NccNP K P WPIAU ??? ? ? ?? ? ??（ 2)每單元的地下室、樓梯燈按 2A考慮，單元同時系數(shù)取 ，則一個單元總的計算電流為： 2 6 2 63. 3 ( )cIA? ? ? ? ? ?(3)全樓共五個單元，擬由 A相供一單元； B相供二、三單元； C相供四、五單元用電，取兩單元同時系數(shù)為 ，則 6 3 .3 ( )0 .9 6 3 .3 2 1 1 3 .9 4 ( )ABCIAI I A?? ? ? ? ?二項(xiàng)式法 ?基本公式： （ 220） 式中： b、 c — 二項(xiàng)式系數(shù)，如附錄 1所示（略）。 bPe— 用電設(shè)備組的平均功率。其中 Pe為用電設(shè)備組設(shè)備總?cè)萘俊? cPx— 用電設(shè)備組中 x臺 容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時增加的附加負(fù)荷。其中 Px是 x臺 容量最大的設(shè)備總?cè)萘俊? ?其他計算負(fù)荷： 如 QC、 SC和 IC計算公式同 需要系數(shù)法。 如： ? 說明： (1)關(guān)于最大容量設(shè)備臺數(shù) x: ① 若設(shè)備總臺數(shù) n少于附錄 1規(guī)定的容量最大設(shè)備臺數(shù) x的 2倍（即 n＜2x)時： 取 x=n/2，按“四舍五入法”取整。如 n=7，可取 x=7/2≈4(臺）。 ②若用電設(shè)備只有 1～ 2臺時： 可取 b=1， c=0，即認(rèn)為 Pc＝ Pe。 ③對于單臺電動機(jī)： 則取 Pc＝ Pe／ η， η為電動機(jī)額定效率。 (2)關(guān)于功率因數(shù)取值： 當(dāng)設(shè)備臺數(shù)較少時，應(yīng)適當(dāng) 取大 。 ??? tantantan ?????? xeCC cPbPPQ【 例題 】 二項(xiàng)式法 ?基本公式： （ 1）總有功計算負(fù)荷： （ 221） 式中： ∑（ bPe）和 ∑（ bPetanφ)— 各用電設(shè)備組的有功和無功平均負(fù)荷之和。 (cPx)max和（ cPxtanφ)max— 各用電設(shè)備組有功和無功附加負(fù)荷中最大者。 （ 2）總無功計算負(fù)荷： （ 222） （ 3）總視在計算負(fù)荷： （ 223） （ 4）總計算電流： （ 224） （ 220） QC=Pctanφ=bPetanφ+cPxtanφ 【 例題 】 ??供配電系統(tǒng)的功率損耗 （一）電力線路功率損耗計算 ： （ 225） ： （ 226） ?兩式中： RWL— 線路每相的電阻（ Ω）， RWL=R0L ； XWL— 線路每相的電抗（ Ω）； XWL=X0L ； Ic — 線路的計算電流（ A）。 L — 線路長度（ km）； R0和 X0 — 每 km線路的電阻和電抗（ Ω/km），與線路的導(dǎo)線種類、基面大小、 線間幾何均距 等有關(guān)。 (表 23） ?線間幾何均距 aav： 指三相線路各線間舉例的幾何平均值。 如： a1為 A、 B相間距離； a2為 B、 C相間距離； a3為 C、 A相間距離。 則 ： （ 1）三相線路的線間幾何均距為： （ 2）三相線路為等邊三角形排列時： （ 3）三相線路為水平等距排列時： ， a為相鄰線距。 （ 227） aaa av ??LJ型鋁絞線的技術(shù)數(shù)據(jù) 供配電系統(tǒng)的功率損耗 （二）電力變壓器功率損耗計算 △ PT： （ 228） △ QT ： ?包括兩部分： ①用于產(chǎn)生主磁通； ②消耗在一、二次繞組的漏電抗上。 （ 229） ?兩式中： △ PFe— 鐵損（ kW）； △ PCu— 銅損（ kW）； Sc — 變壓器的視在計算負(fù)荷（ kVA）。 （ 230） ?近似計算法： 對于低損耗變壓器： ?近似計算法： 對于低損耗變壓器： 某高壓 10kV配電線路的長度為 4km，計算電流 Ic=100A，今采用 LJ95型鋁絞線等邊三角形排列，線距為 1m，本地氣溫為 28℃ 。求該線路的電阻 RWL、電抗 XWL、有功損耗△ PWL和無功損耗 △ QWL。 解： 線間幾何均距： aav=a=1m=1000mm； 查表 23， LJ95導(dǎo)線的電阻 R0=； 電抗 X0=；則有 （ 1）該線路的總電阻 RWL： （ 2）該線路的總電抗 XWL： （ 3）該線路的有功損耗 △ PWL： （ 4）該線路的無功損耗 △ QWL： 電力用戶計算負(fù)荷確定 ?概述： 確定電力用戶計算負(fù)荷的常用方法有： 逐點(diǎn)計算法、 需要系數(shù)法、按年產(chǎn)量或年產(chǎn)值估算法等。 ?方法步驟： 以圖 27為例。 （ 1）首先確定用電設(shè)備組的計算負(fù)荷 Pc7。 （ 2）然后從負(fù)荷側(cè)向電源側(cè)逐級計算干線和電壓母線的計算負(fù)荷。 （ 3）變電所低壓側(cè)總計算負(fù)荷 Pc3+變壓器損耗△ PT，再 +△ PwL1=Pc2。 （ 4）電力用戶總計算負(fù)荷，即高壓配電所進(jìn)線端計算負(fù)荷 Pc1等于各車間變電所高壓側(cè)干線首端計算負(fù)荷（如 Pc2等）之和。 計算 WL1首端有功計算負(fù)荷步驟如下： （一）逐點(diǎn)計算法 133 CkP PC ??? ?? ???37 WLC PP ??電力用戶計算負(fù)荷確定 ?方法步驟： （ 1）總有功計算負(fù)荷： （ 2）總無功計算負(fù)荷： （ 3）總視在計算負(fù)荷： （ 4）總計算電流： （二）需要系數(shù)法 式中： Pe— 電力用戶的設(shè)備總?cè)萘浚ú缓瑐溆迷O(shè)備容量）。 kd— 需要系數(shù)，可查 附錄 1（注：可查有關(guān)性質(zhì)企業(yè)的需要系數(shù)）。 cosφ、 tanφ— 用電設(shè)備的平均功率因數(shù)及線對應(yīng)的正切值。 （ 231） （ 232） （ 233） （ 234） 電力用戶計算負(fù)荷確定 ： （ 1）全年需要電量 Wa為： 式中： A— 工廠年產(chǎn)量； a— 單位產(chǎn)品耗電量。 （ 2）工廠有功計算負(fù)荷 Pc： 式中： Tmax— 工廠年最大負(fù)荷利用小時數(shù)。 （ 3）按前面所學(xué)公式確定 Qc、 Sc和 Ic等。 （三）按年產(chǎn)量或年產(chǎn)值估算 ： （ 1）全年需要電量為： 式中： B— 工廠年產(chǎn)值； b— 單位產(chǎn)值耗電量。 （ 2）按上述公式分別求出： Pc、 Qc、 Sc和 Ic等。如 ?說明： 以上三種方法中，以逐點(diǎn)計算法較為準(zhǔn)確，后兩者雖然簡便，但只能用于估算，不能作為計算負(fù)荷的依據(jù)。 （ 235） （ 236） （ 237） （四）工廠功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的計算負(fù)荷 ： 分三種： (1)瞬時功率因數(shù)： 是隨時變化的。由功率因數(shù)表實(shí)測，或由功率表、電壓表和電流表的讀數(shù)計算出： （ 238） (2)平均功率因數(shù)： 對已投產(chǎn)一年以上的用電單位，根據(jù)電能消耗量計算： （ 239） 式中： Wp、 Wq— 分別為某一時間內(nèi)消耗的有功或無功電能，分別由有功或無功電度表計量（ kWh或 kvarh )。 (3)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)： 即年最大負(fù)荷（計算負(fù)荷）時的功率因數(shù)。按下式求得： （ 240？ ） 式中： Pc、 Qc、 SC－有功、無功、視在計算負(fù)荷（ Kw)； 230230303030c osQPPSPSPcc?????（四）工廠功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的計算負(fù)荷 ?三種功率因數(shù)的關(guān)系是： 既有聯(lián)系，又彼此區(qū)別。 （ 1）瞬時功率因數(shù)： 反映某一瞬時功率因數(shù)的大小?？捎糜跈z測和確定手動投、切并聯(lián)補(bǔ)償電容量的多少。 （ 2）最大負(fù)荷時的功率因數(shù)： 主要用于設(shè)計計算補(bǔ)償容量。 （ 3）平均功率因數(shù)： 我國供電企業(yè)收取電費(fèi)時，規(guī)定按月平均功率因數(shù)高低進(jìn)行調(diào)整。例如：高于規(guī)定值時可減收電費(fèi)；低于規(guī)定值時則要加收電費(fèi)。 （四）工廠功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的計算負(fù)荷 ： 1)使發(fā)電、配電設(shè)備的容量得不到充分利用； 2)增大線路電壓損耗，影響供電質(zhì)量； 3)增大電能損耗，降低輸電效率 4)增大線路截面，增加有色金屬消耗。 ： 電力負(fù)荷通常是感性的，最經(jīng)濟(jì)有效的措施是： 并聯(lián)電力電容器，人工補(bǔ)償無功功率。 (1)并聯(lián)電容器的補(bǔ)償原理： ① 如圖 28所示， 與 反相位，起相互抵消作用 。 ② 如圖 29所示，由于 被 部分抵消，總電流減小，總功率因數(shù)提高。但 原感性負(fù)荷的工作狀態(tài)無任何改變。 這是補(bǔ)償?shù)那疤帷? CI? LI?CI?LI?（四）工廠功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的計算負(fù)荷 (2)無功補(bǔ)償三種類型： 按圖 29分析。 ?① 欠補(bǔ)償： Ic＜ IL ， φ′為正角。 ?② 全補(bǔ)償： Ic＜ IL ， φ′ =0。 ?③ 過補(bǔ)償： Ic＜ IL ， φ′為負(fù)角。 ?說明： ?① cos φ′ ≈： 欲再提高功率因數(shù)，并聯(lián)電容量將增加很多，功率因數(shù)提高較少，既不必要，也不經(jīng)濟(jì) （可通過計算證明，略）。 ?②過補(bǔ)償： 更是得不償失。 ?③ 因此， 實(shí)際工程設(shè)計及應(yīng)用中，總是采取欠補(bǔ)償， 僅將 cosφ提高到~。 ?④ 提高功率因數(shù) 不僅對供電部門有益， 對電力用戶也有經(jīng)濟(jì)意義。 （四）工廠功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的計算負(fù)荷 ： ?分析： 如圖 210所示。 ?經(jīng)補(bǔ)償， Pc不變； Qc→Qc′↓； Sc→Sc′↓；cosφ→cos φ′↑；相應(yīng)地， Ic↓ 。 1）無功補(bǔ)償容量與“比補(bǔ)償量”： 式中： 叫做“比補(bǔ)償量”或“補(bǔ)償率”。 2）并聯(lián)電容器數(shù)量的選擇： 根據(jù)單只電容器容量 qc計算如下： （ 241） （ 242） ?注意： ⅰ .若選用單相電容器，個數(shù)應(yīng)為 3的整倍數(shù)，以利三相均衡分配。 ⅱ .電容器個數(shù)和容量，盡可能與國標(biāo)的無功功率補(bǔ)償屏（柜）規(guī)格一致。 ⅲ .若實(shí)選與計算補(bǔ)償容量不一致，以實(shí)選容量為準(zhǔn)。 （四）工廠功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的計算負(fù)荷 ： ?裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置后，其裝設(shè)地點(diǎn)之前的計算負(fù)荷： 1）有功計算功率保持不變。 2）改變后的無功計算功率 Qc′： 3）改變后的視在計算功率 Sc′： 式中： — 實(shí)際選用補(bǔ)償量。 （ 243） ?結(jié)論 ： ?分析表明，在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，視在計算功率將明顯降低。 ?故可降低變壓器容量和成本，節(jié)約配套的電氣設(shè)備、導(dǎo)線電纜、保護(hù)裝置及占地等。 ?所以，提高功率因數(shù)對電力系統(tǒng)和用戶都是有利的。 （ 244） 變壓器的電能損耗 （ 1） 由鐵損 △ PFe產(chǎn)生的電能損耗 在交流電源電壓和頻率不變條件下 ， 鐵損 △ PFe近似等于空載損耗△ P0， 也固定不變 。 由此產(chǎn)生的全年電能損耗為： 電能損耗與電能需要量計算 （ kWh) (245) （ 2）由銅損△ PCu產(chǎn)生的電能損耗 變壓器繞組上的銅損△ PCu近似等于短路損耗△ Pk，與功率或負(fù)荷電流的平方成正比，因此與變壓器的負(fù)荷率 β的平方成正比。由此產(chǎn)生的全年電能損耗為： （ kWh