第2章--负荷计算及无功补偿
供配电技术第二章教案
====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删==== 源-于-网-络-收-集 教 案 第二章 负荷计算 2011年3月 10 日 第 三 周 概 述
本章教学目的及基本要求： 掌握负荷曲线，负荷的设备容量，负荷的计算方法，功率因数和无功功率补偿。 本章教学内容的重点和难点： 负荷设备容量的计算； 需要系数法负荷的计算方法； 掌握功率因数的计算和无功功率补偿计算。
本章教学内容的深化和拓宽： 单相负荷计算法； 并联电容器的装设与控制 本章教学方法、方式：讲授 启发 讨论
本章主要参考资料： 刘介才编，《工厂供电》，机械工业出版社，2003年出版 江文，许慧中 主编，《供配电技术》，中国电力出版社，2005年出版。 ====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====
源-于-网-络-收-集 单 元 教 案 首 页 2011年3月10 日第三周 课题：2.1 负荷曲线 课次： 1 2.2 用电设备的设备容量 2.3 负荷计算的方法 教学方法：讲授、讨论、启发 教具：普通
教学目的： 掌握负荷曲线，负荷的设备容量，负荷的计算方法。
教学重点：需要系数法负荷的计算方法 教学难点：需要系数法负荷的计算方法 教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业） 新课导入 7分钟 讲授新课 70分钟 巩固小结 3分钟 课堂练习 10分钟
课后记： ====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====
源-于-网-络-收-集 一、负荷曲线 1 什么是负荷曲线？ 电力负荷随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。描述负荷变化趋势的数学手段：可用来预测负荷变化趋势。 2 负荷曲线用途 确定系统运行方式；安排供电计划；安排设备检修计划
（1）按负荷性质分 有功负荷曲线；无功负荷曲线 （2)按负荷变动的时间分 日负荷曲线(24h)；年负荷曲线（8760h〕 4．日负荷曲线的绘制 24小时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变绘制的方法 （1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。 （2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来， 求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。 5 年负荷曲线 年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。 年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。反映一年内逐月（或逐日）电力系统最大负荷的变化。 年持续负荷曲线的绘制，是不分日月先后，仅按全年的负荷变化，按不同负荷值在年内累计持续时间重新排列组成。
供电工程复习题-翁双安
供电工程复习题—翁双安第一章1.P1 电力系统的构成包含：发电、输电、变电、配电和用电。
2.P4 电力系统运行的特点：（1）电力系统发电与用电之间的动态平衡（2）电力系统的暂态过程十分迅速 (3）电力系统的地区性特色明显(4）电力系统的影响重要3、P4 简答:对电力系统运行的要求（1）安全在电能的生产、输送、分配和使用中,应确保不发生人身和设备事故(2）可靠在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足用户对供电可靠性的要求(3)优质就是要满足用户对电压和频率等质量的要求(4）经济降低电力系统的投资和运行费用，尽可能节约有色金属的消耗量,通过合理规划和调度，减少电能损耗,实现电力系统的经济运行。
4、P7 电力系统中性点的接地方式：电源中性点不接地，电源中性点经消弧线圈接地，电源中性点经小电阻接地和中性点直接接地.P9 电源中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，非故障相的对地电压电压升至电源相电压的√3倍，非故障相的电容电流为正常工作时的√3,而故障相的对地电容电流升至正常工作时的3倍.·中性点不接地发生单相短路时，短路电流小;·源中性点直接接地发生单相短路时，短路电流很大。
对于3-10kV电力系统中单相接地电流大于30A,20kV及以上电网中单相接地电流大于10A时，电源中性点必须采用经消弧线圈的接地方式.5、P14 三相低压配电系统分类N、TT和IT系统。
6、P18 各级电力负荷对供电电源的要求：一级负荷:由两个独立电源供电二级负荷:采用两台变压器和两回路供电三级负荷：对供电方式无特殊要求（一个回路）7、额定电压的计算：P6用电设备的额定电压=所连电网的额的电压UN发电机的额定电压UN。
G =1.05UN(UN同级电网额定电压）电力变压器的额定电压:一次绕组：与发电机或同级电网的额定电压相同,U1N.T =UN.G或U1N。
T=UN1;二次绕组：线路长：U2N.T =1.1UN.G；线路短： U2N.T=1.05UN28、输电电压等级:220/380v，380/660v,1kv，3kv，6kv，10kv，20kv，35kv,66kv，110kv，220kv，330kv，500kv，750kv. 我国最高电压等级为750kv。
负荷计算
10 17.3 3.6 2.7 1.4 0
车间总计
24
56.5 15 20
取KEP=0.95, KIq=0.97 14.25 19.4 24.07 36.57
2.3.2 二项式系数法 单组用电设备计算负荷的确定
用电设备组 的平均负荷
由x台容量最大用 电设备投入运行时 增加的附加负荷
P30 bPe cPx
特点：工作时间短，达不到热平衡，间歇时间长（两者不在同一数 量级），能达到与周围环境相同温度，如闸门电机、机床进刀电机。
断续运行工作制（反复短时工作制）
特点：工作、间歇交替进行（两者在同一数量级），均达不到热平衡，工作 周期T<=10min，如桥式起重机。
暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的 百分比值，即
Q30 P30 tan
S30
P320
Q320
I 30 S30
3U N
多组用电设备计算负荷的确定
各用电设备组平 均负荷的总和
各用电设备组附加 负荷中的最大值
P30 （bPe）i (cPx ) max
Q30 (bPe tan)i (cPx ) max tanmax
Q30 K Q30.i
S30
P320
Q320
I 30 S30 3U N
式中，K 为同时系数 ，一般取0.85~0.95 。
2.3 求计算负荷的方法
2.3.1、用电设备的工作制及设备容量的确定
1．用电设备的工作制 连续运行工作制（长期工作制）
特点：负荷稳定，长时 工作，如风机、水泵、生产照明。 短时运行工作制（短时工作制）
建筑供配电的负荷计算
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当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼) 共用一台变压器时，其同时系数可适当 减小。
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五 单相负荷计算 单相用电设备应尽可能均衡分配在三
相线路上。（单相设备的总容量不超过 三相设备的15％〕否则： （一） 单相用电设备仅接于相电压 等效三相负荷 取最大相负荷的三倍
Peq=3 Pm
式中: Sc——计算的在功率(kvA)； K——单位指标(vA／m2)； N——建筑面积(m2)。
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（二）住宅负荷的计算 每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座 等容量逐一计算，而是按套型类别进行 确定，根据我国住宅发展，每套住宅供 电容量标准，一般可在4一12kw范围选 取。 高级公寓的每户建筑面积在l00— 200m2时用电标准可为10一15kw。
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二、负荷统计 按使用功能，由使用单位提供。 其他工种提供 按规范进行计算 电气设计人员自行搜集
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三、单位指标法 民用建筑主要有照明、动力及空
教案—供配电技术(第4版)(微课版).doc
2.2.1日负荷曲线（掌握）10分
2.2.2年负荷曲线（理解）10分
2.2.3负荷曲线的有关物理量（了解）10分
2.3电力负荷的计算
2.3.1设备容量及其确定（掌握）20分
2.3.2计算负荷的概念及估算法（理解）25分
重点和难点
重点：负荷分类、负荷曲线以及设备容量的确定和估算法
难点：设备容量的确定以及计算负荷的估算法
2.3.5工厂电气照明负荷的确定（理解、掌握）25分
举例20分
2.3.6全厂计算负荷的确定（理解、掌握）30分
举例15分
重点和难点
重点：工厂电气照明的负荷计算和全厂计算负荷的确定
难点：对电气照明负荷计算和全厂计算负荷的确定的理解和掌握
复习思考题，作业题
如有答疑、质疑请记录
教案
授课日期：年月日教案编号：7
1.3电力系统中性点运行方式
1.3.1中性点直接接地方式（理解）10分
1.3.2中性点不接地方式（了解）10分
1.3.3中性点经消弧线圈接地方式（了解）10分
1.4电能质量指标
1.4.1电压质量指标（掌握）20分
1.4.2频率质量指标（理解）7分
1.4.3波形质量指标（了解）8分
1.4.4提高电能质量的措施（了解）10分
五、分析计算题：做为学生作业
重点和难点
重点：检测题中包含的知识点
难点：对检测题中包含的知识点的理解和掌握
复习思考题，作业题
第1章检测题五.分析计算题1和2
如有答疑、质疑请记录
教案
授课日期：年月日教案编号：4
教学安排
课型：理论
教学方式：启发式讲授法
教学资源
多媒体课件、教材
无功补偿计算公式
无功补偿计算公式无功补偿计算公式是用于计算无功功率补偿量的重要公式。
无功功率是电力系统中的重要组成部分，它对电力系统的稳定运行、节能降耗以及提高电能质量具有重要意义。
下面将详细介绍无功补偿计算公式的应用。
一、无功功率与无功补偿无功功率是指在交流电力系统中，与电源交换能量的电气设备（如电动机、变压器等）在工作时所产生的无功功率。
无功功率的存在主要是因为这些设备在运行过程中需要不断变换磁场，以维持其正常运行。
无功功率在电力系统中以电压的形式表现，它对电力系统的稳定运行、节能降耗以及提高电能质量具有重要意义。
无功补偿是指通过在电力系统中增加无功功率的设备，以提高电力系统的功率因数和电能质量。
无功补偿设备主要有并联电容器、同步调相机、静止无功补偿器等。
通过对无功功率的合理补偿，可以有效地降低电力系统的能耗，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、无功补偿计算公式的应用无功补偿计算公式通常是根据电力系统的具体情况和需要达到的补偿效果来进行计算的。
下面介绍两种常用的无功补偿计算公式：1.按照负荷的功率因数计算：Qc=P(tanφ1-tanφ2)其中，Qc为需要补偿的无功功率（kVar），P为负荷的有功功率（kW），φ1和φ2分别为补偿前后的功率因数角。
通过测量或计算出负荷的有功功率和功率因数，可以计算出需要补偿的无功功率。
这种方法适用于已知负荷的有功功率和功率因数的情况。
2.按照变压器的容量进行计算：Qc=(1.732×U×I×β)÷(1000×cosφ)其中，U为变压器的额定电压（kV），I为变压器的额定电流（A），β为变压器的负载率（%），cosφ为负荷的功率因数。
通过测量或计算出变压器的额定电压、额定电流和负载率，以及负荷的功率因数，可以计算出需要补偿的无功功率。
这种方法适用于已知变压器参数和负荷的功率因数的情况。
三、无功补偿装置的配置与控制策略在进行无功补偿时，需要根据电力系统的具体情况选择合适的无功补偿装置，并制定相应的控制策略。
第2章思考题和习题集解答
第2章负荷计算2-1 什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。
负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。
与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时；平均负荷和负荷系数。
2-2 什么叫年最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？答：年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷P持续运行一段时间后，消耗的电能恰m ax好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是最大负荷利用小时。
年最大负荷P指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负m ax荷最大的月份出现2～3次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷P。
30负荷系数K是指平均负荷与最大负荷的比值。
L2-3 什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用30min最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？答：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。
导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)τ，τ为发热时间常数。
对中小截面的导体，其τ约为10min左右，故截流倒替约经30min后达到稳定温升值。
但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min，30min还不能达到稳定温升。
由此可见,计算负荷 Pc 实际上与30min 最大负荷基本是相当的。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理。
计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。
工厂供电第6版 第二章
第四节、工厂的计算负荷及年耗电量的计算
• 一、工厂计算负荷的确定
•
工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的
基本依据，也是计算工厂的功率因数及无功补偿容量的基本依据。工厂的
计算负荷的方法很多。
• (1)工厂需要系数法
•
设备总容量Pe乘上 一个需要系数Kd，就可以得到全厂有功计算负荷。
三、 按二项式确定计算负荷
用二项式法进行负荷计算时，既考虑了用电 设备组的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备 引起的附加符合。 （一）单组用电设备组的计算负荷
式中，b, c为二项式系数；Pe是该组用电设备组 的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量（ b,c,x 的值可查附录表1），当用电设备组的设
• 我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法，主要是简便实用的需要系数法和 二项式法。
二、按需要系数法确定计算负荷
（1）基本公式
• 设备组的有功功率计算负荷应为：
• 需要系数的定义式为：
按需要系数法确定三相用电设备组的有功计算负荷的基本公式为：
在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷。 无功率计算负荷为： 视在计算负荷为：
一、电力负荷的有关概念
电力负荷：如第一章所述，既可指用电设备 或用电单位（用户），也可指用电设备或 用户所耗用的电功率或电流，视具体情况 而定。
（一）工厂电力负荷的分类：
• 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者； 或者中断供电将在政治、经济上造成重大 损失者，如重大设备损坏、重大产品报废 等。
• 二级负荷 中断供电将在政治、经济上造 成较大损失者，如主要设备损坏、大量产 品报废、连续生产过程被打乱需较长时间 才能恢复、重点企业大量减产等。
电力负荷计算
第二十一页，共41页。
第三节 工厂的计算(jì suàn)负荷及年耗电 量的计算(jì suàn)
一、工厂计算负荷(fù hè)的 确定
工厂计算负荷是选择电源(diànyuán)进线、电气设备、主变压器 的依据。
1、按需要系数法确定工厂计算负荷
P3 0KdPe
用电设备总容量（不包括备用）乘上一个需要系数
第二十六页，共41页。
4）总降压变电所高压配电(pèi diàn)线路计算负荷
对于一般工厂供电系统来说，由于线路一般不会(bùhuì)很长，因此 在确定计算负荷时往往可以略去不计。
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5) 工厂(gōngchǎng)的功率因数
（1）瞬时功率因数(可由功率因数表获得） cos P
（附录表2）
2、按逐级计算法确定工厂计算负荷
计算负荷加上各级损耗进行计算
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全厂全计厂计算算负负荷荷 CC
总降压变电所
高压配电所 车间变电所
P30(7)
△PT P 30 (6) P 30(5) △P WL P 30(4) P 30(3) △P T P 30 (2)
10kV
M 0.4kV
第二十页，共41页。
总的有功计算(jì suà n)负荷为：
P 3 0 ( be )P i (cx ) P max
总的无功(wú ɡōnɡ)计算负荷为：
Q 3 0 ( b e tP a ) i n ( c x ) m P ta a m xn ax
式中，tanφmax为最大附加负荷（cPX ） max的设备组的 平均功率因数的正切(zhèngqiē)值。 各组的计算系数b、c、x和cos φ等均按附录表1所列数值。
无功补偿计算公式介绍
无功补偿计算公式介绍假设总负荷为P(KW),补偿前的功率因数为COSΦl=al现要求将功率因数补偿到C0SΦ2=a2则补偿前的容量Sl=P∕al补偿前的无功功率QIJl/2补偿后的容量S2=P∕a2补偿后的无功功率Q2—1/2上式Q1-Q2即为需要补偿的无功容量，Q≡Q1-Q2以上的方法就是利用功率三角形来计算。
若以有功负载1KW,功率因数从0.7提高到0.95时，无功补偿电容量：功率因数从0∙7提高到0.95时：总功率为1KW,视在功率：S=P∕cosΦ=l∕0.7≈1.4(KVA)cosΦ1=0.7sin61=0.71(查函数表得)cosΦ2=0.95sinΦ2=0.32(查函数表得)tanΦ=0.35(查函数表得)Qc=S(sinΦl-cosΦ1×tanΦ)=1.4×(0.71—O.7×O.35)-O.65(千乏)补偿电容器容量计算提高功率因数所需补偿电容器的无功功率的容量QK,可根据负载有功功率的大小，负载原有的功率因数cosΦl及提高后的功率因数cosφ来决定，其计算方法如下：设有功功率为P,无电容器补偿时的功率因数cosΦl,则由功率三角形可知，无电容器补偿时的感性无功功率为：Ql=PtgΦ1并联电容器后，电路的功率因数提高到cosΦ,并联电容器后的无功功率为：Q=PtgΦ由电容器补偿的无功功率QK显然应等于负载并联电容器前后的无功功率的改变，即：QK=Ql-Q=PtgΦ1—PtgΦ=P（tgΦ1—tgΦ）（式1）其中：tgΦl=sinΦ1/cosΦ1=√1—cos2Φ1/cosΦ1tgΦ=sinΦ/cosΦ=√l-cos2Φ/cosΦ根据（式1）就可以算出要补偿的电容器容量，将：QK=U2/XC=U2/1—ωc=U2ωc代入（式1）,有U2ωc=P（tgΦ1—tgΦ）C=P/ωU2（tgφ1—tgΦ）（式2）。