第3章负荷计算及无功补偿电力变压器选择
变压器容量的选择与计算
变压器容量的选择与计算Revised by Petrel at 2021变压器容量的选择与计算电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。
所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。
一、台数选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。
当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：1.有大量一级或二级负荷在变压器出现故障或检修时，多台变压器可保证一、二级负荷的供电可靠性。
当仅有少量二级负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必须有足够容量的联络电源作为备用。
2.季节性负荷变化较大根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济运行、节约电能。
3.集中负荷容量较大虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够，这时也应装设两台及以上变压器。
当备用电源容量受到限制时，宜将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电，以方便备用电源的切换。
二、容量选择变压器容量的选择，要根据它所带设备的计算负荷，还有所带负荷的种类和特点来确定。
首先要准确求计算负荷，计算负荷是供电设备计算的基本依据。
确定计算负荷目前最常用的一种方法是需要系数法，按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为：有功计算负荷（kw ）c m d e P P K P == 无功计算负荷（kvar ）tan cc Q P ϕ=视在计算负荷（kvA ）cos cc P S ϕ=计算电流（A）c I =式中N U ——用电设备所在电网的额定电压（kv ）;d K ——需要系数；Pe ——设备额定功率； K Σq ——无功功率同期系数； K Σp ——有功功率同期系数； tan φ设备功率因数角的正切值。
例如：某380V 线路上，接有水泵电动机5台，共200kW ，另有通风机5台共55kW ，确定线路上总的计算负荷的步骤为（1）水泵电动机组需要系数d K =0.7~0.8(取d K =0.8)，cos 0.8ϕ=，tan 0.75ϕ=，因此（2）通风机组需要系数d K =0.7~0.8(取d K =0.8)，cos 0.8ϕ=，tan 0.75ϕ=，因此考虑各组用电设备的同时系数，取有功负荷的为0.95P K =∑，无功负荷的为0.97q K =∑，总计算负荷为计算出设备的负荷后，就可选择变压器了。
负荷计算与变压器的选择
变压器分类
充气式（SF6)电力变压器
铭牌含义
联接组别
工矿企业广泛采用6~10kV配电变压器， 二次侧电压220/380V 联接组别：Y，yn0和D，yn11
D，yn11联结的变压器有以下特点：
1. 抑制高次谐波 2. 有利于短路保护动作 3. 承受不平衡负荷能力强 4. D，yn11联结变压器一次绕组的绝缘 强度比Y,yn0联结变压器稍高。 5. 防雷性能好
第三章 负荷计算与变压器的选择
第一节 概述 负荷load
指电气设备和线路中通过的功率或 电流，而不是指它们的阻抗。 例如线路的负荷指通过导线的功率 （或电流）。
一、负荷计算的目的
供电设计时考虑到用户要用多少 电，这就是负荷计算问题，负荷计算 主要是确定“计算负荷”。计算负荷 是按发热条件选择电气设备的一个假 想的持续负荷，它产生的热效应和实 际变动负荷产生的最大热效应相等。 所以根据计算负荷选择导体时，导体 的最高温升不会超过允许值。
5.单相设备分别接于不同线电压时。
三、单一设备计算电流的确定
1.三相电机类设备 2.普通的电焊机 3.大容量的电焊机 4.单相的用电设备
四、按需要系数法确定用电设备组的 计算负荷
用电设备在运行时可能出现以下现象： 1.各用电设备可能不同时工作 2.运行时，并非所有设备全运行于满负荷状 态。 3.各用电设备在工作时都要功率损耗 4.给用电设备组供电的线路在输送功率时要 有线路功率损耗。 5.加工条件和工人操作水平影响用电的水平。
五、配电干线或变电所的有功、无功 和视在计算负荷
1.总的有功计算负荷 2.总的无功计算负荷 3.总的视在计算负荷 4.总的计算电流 5.如果用电设备组经变压器供电，变压器一 次高压计算负荷还应加上变压器损耗。 6.对于成组低压用户的高压计算负荷，还应 计入高压线路的功率损耗。
变电所负荷计算和无功补偿的计算
变电所负荷计算和无功补偿的计算1 计算负荷的方法及负荷计算法的确定由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。
另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。
在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。
为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。
用半小时最大负荷来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为、和。
我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。
由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。
2 需要系数法的基本知识(1).需要系数需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即=/=/ 式(1)用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量之和，即=。
而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。
但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为=/式(2)式中代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与30P 30Q 30S 30I dK d K max P e P 30P eP eP NK e P ∑NP dK K ∑LK e WLηηK ∑全部设备容量之比;代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；代表设备组的平均效率；代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。
变电站负荷计算及变压器选择探讨
变电站负荷计算及变压器选择探讨摘要：本文介绍煤矿供电企业如何通过变电站负荷计算来确定站用变压器容量及站用变压器型式、阻抗选择原则，并通过新建变电站用变容量设计计算进行分析。
对如何选择站用变压器进行有益的探索。
关键词：煤矿企业变电站站用变压器选择容量探讨煤矿供电企业承担着满足充足供电和安全供电的责任，这要求变电站建设和变压器增容等项工作要考虑变电站的供电负荷选择和变压器的容量。
在变电站建设、扩建和变压器增容时，压器的台数和容量的选择，目前尚无明确具体规定，在通常是按相关规程、制度并结合经验进行。
如果选择变压器的容量过大，就会增加变压器本身和相关设备购置和安装、运行维护的投入，造成资金浪费；如果选择变压器的容量过小，就不能满足供电的需求，变压器超铭牌额定使值运行，造成设备损坏，影响变电站对外安全可靠供电；如果选择变压器容量相当，不仅可节约建设的一次性投资，而且有利于变压器的安全经济运行，减少运行、维护的费用。
因此，在实际工作工作中，要提前计算变电站变压器的容量，根据实际情况，为变电站适当选择变压器的台数、容量和型式。
一、变电站变压器负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。
首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kVφ负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。
由公式式中——某电压等级的计算负荷——同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）а% ——该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cos ——各用户的负荷和功率因数站用负荷计算如下：S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)=96.075KV A≈0.096MV A；10kV负荷计算如下：S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4]×(1+5%)=38.675WV A；35kV负荷计算如下：S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)=27.448MV A110kV负荷计算如下：S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) ×(1+5%)+ S站=68.398+0.096=68.494MV A。
建筑电气 建筑供配电的负荷计算和无功补偿
Pav=Wp/t 全年小时数取8760h， Wp是全年消费的总电能。 （4）负荷系数 负荷系数也称负荷率，又叫负荷曲线填充
系数。
Pav
P max
Qav
Q max
0.70 ~ 0m a x Pr
Pmax―用电设备组负荷曲线上最大有功负荷(kＷ)
Pr ―用电设备组的设备功率(kＷ)
（6）利用系数 用电设备组在最大负荷班内的平均负荷 有功功率 (kW)
Pav K l Pe
Pav Kl Pe 无功功率 (kvar)
Qav Pav tan
式中Pav ――用电设备组在最大负荷工
作班内消耗的平均功负荷（kＷ）；
Pe――用电设备组的设备功率（kＷ）
➢当采用需要系数法和二项式法计算负荷 时，起重机用电动机类的设备功率为统一 换算到负载持续率ε=25%下的有功功率
Pe
r Pr 2 25
r Pr
(kW)
➢当采用需要系数法和二项式法计算负 荷时，断续工作制电焊机的设备功率是 指将额定容量换算到负载持续率 ε=100%时的有功功率。
Pe
r Pr 100
（5）电焊机3台总计17.50KVA； （Kx5=0.35 cosφ5=0.60 tgφ5=1. 33 ε5 =65%）
试求：每组负荷的计算负荷（Pc、Qc、 Sc、Ic）？
解：（1）机床组为连续工作制设备,故
PC1 K X1 Pe1 0.20 98 19.60 (kW)
QC1 PC1 tg1 19.60 1.72 33.91 (kvar)
r Sr cos
(kW)
3.用电设备组的计算负荷及计算电流
有功功率 Pc K X Pe (kW)
无功功率 QC PC tg (kvar)
第三章电力负荷1
3
供配电技术
3.用电设备的负荷系数
负荷系数：指设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与设备的额定容量的 比值，表征了设备容量的利用程度，即
KL
P PN
二、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图形，反映了用户用 电特点和规律。 1.日负荷曲线 负荷在一昼夜（0-24h）的变化情况。如同如图3.1所示。
Pe 3Pe.
• • • （三）单相设备分别接于线电压和相电压时 先将接于线电压的负荷换算为接于相电压的负荷，换算公式如下： A相 B相
PA p AB A PAB pCA A PCA QA q AB A PAB qCA A PCA
PB p BC B PBC p AB B PAB QB q BC B PBC q AB B PAB
Pe 2PN N 7.5kW 2 0.6 3kW 2 2 0.15 16.3kW
查附录表3得
K d 0.1 ~ 0.15
，取
K d 0.15
，cos = 0.5 , tan = 1.73,因此可
P 30 K d P e 0.1516.3kW 2.45kW
例3-2教材P66
16
供配电技术
• • 第三节 单相用电设备组计算负荷确定 一、概述
•
•Байду номын сангаас
单相设备接在三相线路中，要均衡分配。
单相设备总容量不超过三相设备总容量15%时，无论如何分配，按三相 负荷平衡计算；
•
• • • •
单相设备总容量超过三相设备总容量15%时，则应将单相设备容量换算
为等效三相设备容量，在与三相设备容量相加。 三相分配不平衡时，以最大负荷相的有功负荷的3倍作为等效三相有功负
国家电网电力系统无功配置技术原则
为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下：国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则第一章总则第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。
第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。
第二章无功补偿配置的基本原则第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。
分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。
无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。
第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。
500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。
500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。
第五条受端系统应有足够的无功备用容量。
当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。
第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。
所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。
负载计算方法
7. 确定总降压变电所低压侧母线的计算负荷
Pca·7＝ＫΣΣPca·６ Qca·7＝ＫΣΣQca·６
Sca7
P2 ca7
Q2 ca7
注意：如果在总降压变电所６~10kV二次母线侧采用高压电容器 进行无功功率补偿，则在计算总无功功率Qca·7时，应减去补偿设
备的容量时Qc7 ，即Qca·7＝ＫΣΣQca·６- Qc7
KL——负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示 工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；
ηwl——线路供电效率； η——用电设备组在实际运行功率时的平均效率。
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实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定 的，而且对一个生产企业或车间来说，生产性质，工 艺特点，加工条件，技术管理，和劳动组织以及工人 操作水平等因素，都对Kd有影响。所以Kd只能靠测量 统计确定,见附录表3~5。上述各种因素可供设计人员 在变动的系数范围内选用时参考。
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。
15
断续周期工作制（重复短暂工作制）
用电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：
负荷计算的方法有： 需要系数法、二项式法、利用系数法、形状系数
法、附加系数法 需要系数法比较简便因而广泛使用。这里仅介绍
需要系数法。
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这类设备的数量不多。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
• 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，
第3章负荷计算及无功补 偿电力变压器选择
2020/11/26
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
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
可能构成导线的最高温升。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
•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。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
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）。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
•（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。
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：
• 式中 t，t0——工作时间与停歇第3章时负荷计间算器及选，无择功补两偿电力者变压之和
• 3.2.2 用电设备额定容量的计算
•
在每台用电设备的铭牌上都有“额定
功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式 不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
• 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。
接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额
定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定
的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容
量”，用Pe表示。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
• （1）长期工作制和短时工作制的设备容量 • Pe=PN
• （2）重复短暂工作制的设备容量 • ① 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
• 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
行车等 ）的设备容量统一换算到ε=25%时的额 定功率（kW），若其εN不等于25%时应进行换 算，公式为:
• ② 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算 到ε＝100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂 载率εN不等于100%时，应进行第3章换负荷算计算及，无功补公偿电式力变压为:
器选择
• （3）电炉变压器的设备容量
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
• 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。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
•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 •
• 正安全、经济运行的必要 手段。
•返 回目 第3章负荷计算及无功补偿电力变压 录
器选择
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）
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
• 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。
• 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。
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
•2．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
•
电炉变压器的设备容量是指在额定功率因
第3章负荷计算及无功补偿电力变压 器选择
•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。 •