全厂计算负荷的确定.

工厂的功率因数和无功补偿
功率因数cosφ 值的大小反映了用电设备在消耗了一定数量有 功功率的同时向供电系统取用无功功率的多少 ,功率因数高,则取 用的无功功率少,功率因数低,则无功功率大。
1.工厂的功率因数
①瞬时功率因数
瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，也可间接测量，即由 功率表、电流表和电压表的读数按下式求出： P
2. 功率因数对供配电系统的影响 电能损耗增加：当用电设备的有功功率一定时，功率因 数愈低，其供电线路的电流愈大，线路的电力损耗随之增加。 电压损失加大：功率因数低，通过线路的电流就大，线 路电压降亦随之增加，从而影响用电设备的正常运转。 供电设备利用率低：发电机发出的功率是有限的，当无 功功率增加时，有功功率下降，发电机的效率降低。 国家标准规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9， 凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与 就地无功补偿设备”。
(2) 无功功率损耗 变压器的无功功率损耗也由两部分组成： ① △Q0，是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成的。 和绕组电压有关，与负荷无关。 即 式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。 ②△QN，是变压器负荷电流在一次、二次绕组电抗上所产生的无 功功率损耗，其值与负荷电流（或功率）的平方成正比。 即
cos
3UI
瞬时功率因数只是用来了解和分析工厂用电设备在生产过程 中无功功率的变化情况，以便采取相应的补偿措施。
工厂的功率因数和无功补偿
②平均功率因数 平均功率因数又称为加权平均功率因数，指某一规定时间内功 率因数的平均值，按下式计算：
cos WP WP2 Wq2 1 1 ( Wq Wp )2
无功补偿。
线路的功率损耗 (1) 有功功率损耗 有功功率损耗是电流流过线路电阻所引起的，故其计算公式为 △PWL=3I302RWL×10－3(kw) 式中，I30为线路的计算电流（A）； RWL为线路每相的电阻（Ω），RWL=R0L，R0为线路单 位长度的电阻（Ω/km），L为线路的计算长度（km）。 (2) 无功功率损耗 无功功率损耗是电流流过线路电抗所引起的，故其计算公式为 △QWL=3I302XWL×10－3(kvar) 式中，XWL为线路每相的电抗（Ω），XWL =X0L，X0为线路单 位长度的电抗（Ω/km），一般对架空线路，其值为0.4Ω/km左 右，对电缆线路，其值为0.08Ω/km左右。 (3)线路上全年的电能损耗用ΔW表示，其计算公式为：
全厂计算负荷的确定
为了选择工厂变电站各种主要电气设备的规 格型号，以和I30。
在前述的内容中，我们已经用需要系数法或 二项式系数法确定了单台设备、低压干线、车 间低压母线的计算负荷。但要确定全厂的计算
负荷，还要考虑线路和变压器的功率损耗以及
式中WP是某一时间内消耗的有功电能； Wq是某一时间内消耗 的无功电能。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要 按月平均功率因数的高低来调整。（其中实际功率因数0.85至0.90 者，在此期间可不减收电费，0.85以下者应增收电费。）
③最大负荷时的功率因数 最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。可按下式计 P30 算： cos
式中，Uk%为变压器的短路电压百分值。 因此，变压器的无功功率损耗为
在工程设计中变压器的有功损耗和无功损耗也可以用下式估算 对普通变压器△PT ≈0.02S30, △QT ≈0.08S30 对低损耗变压器△PT ≈0.015S30, △QT ≈0.06S30 例：已知某车间变电所选用变压器型号为SJL1－1000/10， 电压10/0.4kV，其技术数据如下：空载损耗△P0 ＝2kW， 短路损耗△PK ＝13.7kW，短路电压百分值UK％＝4.5，空 载电流百分值I0％＝1.7，该车间的S30＝800kVA，试计算 该变压器的有功损耗和无功损耗。 解: △PT ≈ ΔP0 + ΔPk β2=2＋13.7×（800/1000）2＝10.8kW △QT=SN(I0％/100+β2UK％/100) =1000×（1.7/100+4.5×0.82/100）＝45.8kvar SJL1－1000（额定容量KVA）/10（高压侧额定电压KV） 变压器表
2 Wa 3I 30 RwL 2 Tmax 8760
例：有一条35kV高压线路给某工厂变电所供电。已知该线路长
度为12km；采用钢芯铝线LGJ－70，导线的几何均距为2.5m， 变电所的总视在计算负荷S30＝4917kVA，计算此高压线路的
有功和无功功率损耗。
解： △PWL=3I302RWL×10－3(kw)＝ S302RWL/UN2×10－3(kw) =49172/352×0.48×12×10－3＝105kW △QWL=3I302XWL×10－3(kvar)＝ S302XWL/UN2×10－3(kvar) = ×49172/352×0.4×12×10－3 ＝94.7kvar
导线表
变压器的功率损耗
变压器同样具有电阻和电抗，所以其功率损耗也包括有功功率损耗 和无功功率损耗两部分。 (1) 有功功率损耗 变压器的有功功率损耗又由两部分组成： ① 铁损△PFe:铁损是变压器主磁通在铁芯中产生的有功损耗。变压 器主磁通只与外加电压有关，当外加电压和频率恒定时，铁损与负荷 无关，是定值，且近似于空载损耗ΔP0。 ② 铜损△PCu：铜损是变压器负荷电流在一次、二次绕组的电阻中 产生的有功损耗，其值与负荷电流（或功率）的平方成正比。且近似 于短路损耗ΔPk。 因此变压器的有功功率损耗为△PT ≈ ΔP0 + ΔPk β2 式中，β为变压器的负荷率（β= Sc/SN），SN为变压器的额定容量； Sc为变压器的计算负荷；
Wa 3I RwL
2 30
τ（年最大负荷损耗小时） 的物理含义：当线路或变压 器中以最大计算电流流过τ 小时后所产生的电能损耗， 恰与全年流过实际变化的电 流时所产生的电能损耗相等。 τ与Tmax之间的关系如左 图示。τ与Tmax的关系可用 公式表达为： 2
Tmax 8760
当cosφ=1，且线路电压不变时，全年的电能损耗为 ：