负荷计算及无功补偿

负荷计算是根据已知工厂的已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假象负荷。

它是按发热条件选择工厂电力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，所以非常重要。

如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网负责、浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。

特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。

但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。

因此，我们在设计时必须认真确定。

负荷计算的方法：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。

需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算。

但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。

需要系数法的主要步骤：（1）将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。

（2）查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。

（3）用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。

机械厂负荷统计表计算公式：有功功率 P30= Pe*Kx(kW) 无功功率 Q30= P30*Tan Φ(kVar) 视在功率 S30= P30/ Cos Φ(KVA) 计算电流 I30= S30/（√3*UN)(A) 1.金工车间(1)动力: 17.1tan ,65.0cos ,3.0,360====ϕϕd e K KW P (2)照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 2.工具车间 （1）动力：17.1tan ,65.0cos ,3.0,360====ϕϕd e K KW P(2)照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe3.电镀车间: （1）动力：75.0tan ,8.0cos ,6.0,310====ϕϕd e K KW P (2)照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe4.热处理车间：（1）动力： 75.0tan ,8.0cos ,6.0,260====ϕϕd e K KW P （2）照明：0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 5.装配车间：（1）动力：查表1得，88.0tan ,75.0cos ,4.0,260====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 6.机修车间：（1）动力： 02.1tan ,70.0cos ,3.0,180====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,5====ϕϕd K KW Pe 7.锅炉房：（1）动力：02.1tan ,70.0cos ,6.0,180====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,2====ϕϕd K KW Pe 8.仓库:（1）动力： 02.1tan ,70.0cos ,3.0,130====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,2====ϕϕd K KW Pe9．铸造车间：（1）动力： 02.1tan ,70.0cos ,4.0,360====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 10.锻压车间：（1）动力： 17.1tan ,65.0cos ,3.0,360====ϕϕd e K KW P （2）照明： 0tan ,0.1cos ,9.0,10====ϕϕd K KW Pe 宿舍住宅区：照明： 0tan ,0.1cos ,8.0,460====ϕϕd e K KW P 所有厂房总的计算负荷： 取97.0,95.0=∑=∑qpKK需向这些设备提供相应的无功功率。

《供配电负荷计算及⽆功补偿》试题与答案《负荷计算及⽆功补偿》课后习题⼀、单选题1. 车间某三相配电系统中，每相均接⼊⼀盏交流 220V 2kW碘钨灯，同时在A相和B相间接⼊⼀个交流380V 、2kW的全阻性负载，清计算等效三相负荷，下列哪-项数值是正确的?(A) 5kW (B) 6kW (C) 9kW (D) 10kW答案: 【 C 】解答过程:依据《⼯业与民⽤供配电设计⼿册)) (第四版) P20 ，P21 。

⾸先将相间负荷转为相负荷。

由题中全阻性负载可知功率因数为1，查表1.6-1，则: Pu = Puv . p(UV)U+ Pwu . p(WU)U = 2×0.5 = lkWPv = Puv . p(UV)U + Pvw . p(VW)V= 2×0.5 = lkWPw = Pvw . p(VW)W + Pwu . p(WU)W= 0kW其次将各相负荷分别相加，取最⼤相负荷的 3倍作为等效三相负荷。

则: (2 +1)×3 = 9kW2. 假设某车间变电所设置⼀台10/0.4kV、630kV A变压器。

其空载有功损耗1.5kW、满载有功损耗6.8kW。

0.4kV侧计算视在功率为520kV A ，功率因数为0.95，问变电所10kV侧计算⽆功功率为那项?(A) 183k var(B) 185.6k var(C) 198k var(D) 188.24k var答案:【D 】解答过程:依据《⼯业与民⽤供配电设计⼿册》(第四版) P30 式(1.10-6) 。

0.4kV 侧计算⽆功功率: Q0.4 = Sc× sinψ= 520×0.312= 162.24kvar变压器⽆功功率损耗: △Q T=0.05Sc=0.05×520=26kvar10kV 侧计算有功功率:Q10 = Q0.4 +△Q T = 162.24 + 26= 188.24kvar解析：本题给出的空载有功损耗1.5kW、满载有功损耗6.8kW是⼲扰项，题中未给出空载⽆功损耗、满载⽆功损耗，则可⽤概略计算公式计算。

第三章 负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。

在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。

通常将以半小时平均负荷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。

3．2 用电设备额定容量的确定3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。

（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。

取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即暂载率亦称为负荷持续率或接电率。

根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。

吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。

3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。

（2）重复短时工作制的设备容量○1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量εN 为铭牌暂载率Pn 为换算前的电动机铭牌额定功率注意：电葫芦、起重机、行车等都可以用电动机考虑○2电焊机及电焊装置的设备容量统一换算到ε=100%时的额定功率。

一．概述电力负荷计算的目的是：（1）、计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。

（2）、计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据。

（3）、计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。

（4）、计算尖峰负荷，用于保护电气的整定计算和校验电动机的启动条件。

（5）、为电气设计提供技术依据。

二．工厂电力负荷的分级及设备容量的确定1.电力负荷的概念电力负荷又称为电力负载。

它有两重含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷的具体含义视具体情况而定。

2.负荷分级的相关规范：电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定。

符合下列情况之一时，应为一级负荷：（1）.中断供电将造成人身伤亡时。

（2）.中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。

例如：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。

（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

（3）另外，不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

3. 设备容量的确定（1）长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率。

无功补偿电抗参数计算无功补偿是指通过调节电力系统的功率因数，使其接近1的技术措施，主要是利用电力电子器件进行主动无功补偿。

无功补偿的一个重要参数是电抗参数。

下面将介绍无功补偿电抗参数的计算方法。

根据负载特性曲线计算无功补偿电抗参数的方法是通过观察电力系统的负载特性曲线，确定合适的电抗参数。

具体步骤如下：1.测量电力系统的负载特性曲线。

可以通过安装功率因数仪来测量功率因数的变化以及电流、电压等参数的取值。

2.分析曲线。

通过观察曲线的形态和波动性，确定系统对无功补偿的需求。

3.确定电抗参数。

根据需要补偿的无功功率和系统电压，计算出所需电抗参数。

另一种方法是根据电力系统的无功需求进行计算。

这种方法更为常用，通常采用功率因数改进方法或容性电抗定位法。

以下是两种方法的具体步骤介绍：1.功率因数改进方法：这种方法常用于中小型电力系统中，具体步骤如下：1. 选择合适的功率因数（通常为0.95-1之间），设为cosφb，其中φb为设定值的电压相位差。

2.确定电力系统的负荷功率和功率因数（通常通过电流和电压测量仪表获得）。

3. 计算负荷无功功率：Q = P × tanφ，其中P为负荷有功功率，tanφ为负荷功率因数的正切值。

4. 计算所需的无功功率：Qc = P × tanφa，其中P为负荷有功功率，tanφa为设定值功率因数的正切值。

5. 计算所需的电容无功功率：Qc = (Q - Qa) / cosφa，其中Q为负荷的无功功率，Qa为设定值功率因数时的无功功率，cosφa为设定值功率因数的余弦值。

6.计算所需的容性电抗值：Xc=V^2/(Qc×1000)，其中V为电力系统的工频电压。

2.容性电抗定位法：这种方法常用于大型电力系统中，具体步骤如下：1.测量电力系统的电压和电流波形，计算系统功率因数和负荷功率。

2.通过曲线拟合或计算方法，确定电力系统的无功功率-电压曲线。

该曲线表示在不同电压下，负载所需的无功功率。

变电站负荷计算概念1. 负荷计算的目的变电站的负荷计算是电力系统规划和设计过程中的重要环节。

其主要目的是确定变电站的供电能力，确保电力系统的稳定运行，并优化电力资源的分配。

通过负荷计算，可以确定变电站的变压器容量、无功补偿装置的配置以及继电保护装置的整定值等关键参数。

2. 负荷计算的方法负荷计算通常采用以下两种方法：单位容量法：根据单位面积或单位用户的用电负荷，乘以相应的面积或用户数量，得到总的负荷需求。

负荷密度法：根据地区的用电历史数据，确定负荷密度，再乘以变电站供电区域的总面积，得到总负荷需求。

3. 负荷计算的依据进行负荷计算的主要依据包括：地区的用电历史数据：包括过去几年的用电量、用电结构、用电趋势等。

地区经济发展规划：了解未来的产业发展方向、重点项目及重大企业规划等信息。

地区电网规划：了解地区电网的结构、线路容量、无功补偿配置等信息。

行业标准和规范：如电力系统的设计规范、变压器和电机的额定容量等。

4. 负荷计算的结果通过负荷计算，可以得到以下结果：变电站的总供电容量：用于确定变压器和其他关键设备的配置。

最大负荷需求：用于评估电力系统的运行状况和稳定性。

平均负荷需求：用于评估电力系统的平均运行状况。

无功补偿需求：用于确定无功补偿装置的配置和容量。

5. 负荷计算的注意事项在负荷计算过程中，需要注意以下几点：确保数据来源的可靠性和准确性，如用电历史数据、经济发展规划等。

考虑未来用电需求的变化，如新产业的发展、新技术的推广等。

根据实际情况调整计算方法和参数，如根据地区的气候条件、生活习惯等因素调整负荷密度。

考虑电力系统的稳定性和经济性，合理配置变压器和无功补偿装置等设备。

第一章 利用系数法负荷计算1、用电设备组的平均负荷有功功率：e l av P K P =平均有功功率-利用系数法负荷计算 无功功率：ϕtg P Q av av =平均无功功率-利用系数法负荷计算2、 平均利用系数 ∑∑=e av av P P K 平均利用系数-利用系数法负荷计算3、 求出用电设备的有效台数()∑∑=212e e yx P P n 用电设备的有效台数-利用系数法负荷计算4、 求出用电设备的最大系数根据Nyx 和Klp 查表(1-8)得到Km5、 计算负荷及计算电流有功功率：∑=av m c P K P有功功率-利用系数法负荷计算 无功功率：∑=av m c Q K Q无功功率-利用系数法负荷计算 视在功率：22c c c Q P S +=视在功率-利用系数法负荷计算 计算电流：r cc U S I 3=计算电流-利用系数法负荷计算 lav K yx n m K c I功率损耗计算1、 三相线路有功功率损耗： 32103-⨯=∆R I P c l有功功率损耗-三相线路功率损耗计算 无功功率损耗： 32103-⨯=∆X I Q c l无功功率损耗-三相线路功率损耗计算 c I l l P ∆ l Q ∆2、 电力变压器 有功功率损耗：20⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆r c k T S S P P P 有功功率损耗-电力变压器功率损耗计算 无功功率损耗： 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆rc k o T S S Q Q Q 无功功率损耗-电力变压器功率损耗计算T P ∆ T Q ∆ r S c S o P ∆ o Q ∆ o I k u3、 高压电动机有功功率损耗： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆ηη1r M P P 有功功率损耗-高压电动机功率损耗计算 无功功率损耗： ϕtg P Q M M ∆=∆无功功率损耗-高压电动机功率损耗计算谐波电压电流计算1、 电流叠加 相位角已知：n n n n n n I I I I I θcos 2212221++=电流叠加(已知相位角)-谐波电流/电压计算相位角未知：()ααα/121n n n I I I += 电流叠加(未知相位角)-谐波电流/电压计算2、 谐波电压计算%103kn N n S nI U HRU ∙=电压计算-谐波电流/电压计算 3、 电流允许值计算 α/1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=rT i n ni S S I I 电流允许值-谐波电流/电压计算第一章 电弧炉负荷计算1cos **2.1ϕr c S P =()()∑∑+=222111**cos *66.0**cos *2.1S n S n P c ϕϕ ()()∑∑+=222111**sin *66.0**sin *2.1S n S n Qc ϕϕ 22Qc Pc S c +=1cos ϕ 2cos ϕ r S c P c Q c S第一章 电网供电系统电能损耗计算L P ∆ L W ∆ T W ∆τ*L L P W ∆=∆τ***2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆r c k o T S S P t P W c S r S o P ∆ k P ∆第一章 无功补偿计算1cos ϕ 2cos ϕ ()21*ϕϕtg tg P Q c c -=第二章 柴油发电机起动容量 ∑P ∑η 1G S ϕcosϕηcos *1G ∑∑=P S 2G S j K G K m S m P m Qm G jG2*S K K S =U ∆ ∆st S d X ' 3G S ∆∆∆-=st d G S X U U S *'*13第三章 通风窗有效面积j F c F o P k P(**25.4k o c j P P F F +== )3*t h ∆ξ2m第五章 母线的应力跨距、及振动频率计算 c l 3p i i r y σ x K c σ 0f max l m f 222310******16.2-=βσWD l i K p x c 222310******73.1-=βσW D l i K p x cmJ E l f c **20γ= y p W D i l σ***603.73max = ε*1122l r f im =第五章 绝缘耐受电压修正系数 a K ()8150/1000-=H m a e K。

负荷计算方法1、 计算负荷的内容（1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷，通常采用30min 的最大平均负荷作为发热条件选择电器或导体的依据。

（2） 尖峰电流是指单台或多台用电设备在短时间内的最大负荷电流。

单台电动机的尖峰电流就是起动电流；多台电动机的尖峰电流是指计算电流再加上一台最大电动机的起动电流。

如果多台电动机中最大电动机是双电动机驱动时（例如：大吨位起重机中的主卷扬往往是双电动机驱动）则尖峰电流应是计算电流加上这两台同时工作电动机的起动电流。

尖峰电流用于计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。

此外在校验滑触线和较长线路供电的电动机起动时能否满足允许电压损失的要求时，也用尖峰电流来校验。

（3） 平均负荷为某段时间用电设备所消耗的电能与该段时间之比，常选用最大负荷班的平均负荷，作为计算电能消耗和选择无功补偿装置的依据2、 负荷计算的方法（1） 需要系数法：使用最为广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

（2） 利用系数法：计算结果比较接近实际，但计算过程复杂，工程中很少采用。

（3） 二项式法：一般用于用电设备较少的场所，计算结果偏大。

（4） 单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法：前两者多用于民用建筑，后者用于某些工业的可行性研究和初步设计阶段的电力负荷估计。

（5） 3台及2台用电设备的计算负荷，取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷，取设备功率之和乘以0.9的系数；5台及以上的用电设备，可采用二项式法计算，但计算负荷不能小于其中一台最大电动机的功率。

3、 设备功率的确定：用电设备铭牌标明的功率系厂家规定工作条件下的额定输出功率。

各种设备规定的工作条件不完全相同（如JZR 型电动机在不同的负载持续率下有不同的功率），故负荷计算时应将其换算为统一规定工作条件下的功率，即设备功率。

设备功率换算的规定如下：（1） 连续工作工作制电动机的设备功率等于额定（铭牌）功率。

（2） 短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率：（a ） 当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%时的有功功率：例如负载持续率为ε为40%的45KW 电动机换算到ε为25%时的有功功率： KW P P r r N 5725.04.04525.0===ε （b ） 当采用利用系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为100%时的有功功率：按上例内容换算到ε为100%的有功功率为：KW P P r r N 5.284.045===ε （c ） 电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率：ϕεcos r r N S P = 如一台23KV A(380V)单相电焊机，5.0cos =ϕ， %65=r εKW x P N 3.95.065.023== 计算负荷时：当一台电焊机时：N d P P 3=；当二台电焊机时：N d P P 3= ；当三台电焊机时：N d P P 3= ；当四台电焊机时：N d P P 33+= 。

Power Electronics •电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 219【关键词】10kV 供配电系统 负荷计算 无功补偿作为供配电系统的重要组成部分之一，10kV 供配电系统在电力系统中的应用范围较广，对10kV 供配电系统负荷进行精确计算，以及对无功补偿技术进行有效应用，可有效提升供配电系统的稳定性与持续性，使其在社会生产生活中发挥最优效用。

本文就此展开了论述。

1 电力负荷的分级10kV 及以下供配电系统的负荷计算和无功功率补偿文/周鲁根据实际应用环境及需求的不同，电力负荷通常具有不同的级别，对应不同的社会生产生活实际。

一般而言，通常可以将电力负荷分为如下几个层级。

首先是一级负荷，即供配电系统的最高负荷。

一级负荷对社会生产生活的影响极为直接而深远，表现为一旦负荷中段，将在政治、经济、交通、通信等方面造成严重负面影响，影响社会正常运行，甚至造成社会安全事故，因此对其连续性及可靠性有着较高要求，在供配电系统的应用中，需要采取针对性措施防止其供应中段。

其次是二级负荷，二级负荷的稳定性要求仅次于一级负荷。

当二级负荷出现故障问题，供应不连续时，会对社会经济运行产生较大程度上的影响，对于部分人员密集场所会出现混乱失控现象，同时会对政治、经济、交通等带来较大不便。

其次是三级负荷，即除一级负荷与二级负荷之外的最低最层级的负荷，对社会经济生活的影响相对较小，但其在供配电系统中所发挥的重要作用不容忽视。

对供配电系统的电力负荷进行适当分级，有利于依据不同分级制定不同的供配电系统设计与运行策略，提高电气设备保护的针对性，为社会生产生活的持续稳定运行提供基础性的能源供应保障。

2 负荷计算的目的和意义负荷计算是进行供配电系统设计的重要环节之一，理想的负荷计算可为优化供配电系统设计效果，提高供配电系统的安全性与经济性具有关键意义。