第2章 负荷计算与无功功率补偿
电力工程基础
第2章 负荷计算与无功功率补偿
制作 孙丽华
第2章 负荷计算与无功功率补偿
? ? ? ?
?
?
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
电力负荷与负荷曲线 计算负荷的确定 功率损耗与电能损耗计算 企业计算负荷的确定 无功功率补偿 尖峰电流的计算
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2.1 电力负荷与负荷曲线
一、负荷计算的目的及意义
计算负荷是选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等 额定参数的依据。
二、电力负荷的分级
1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，
重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。
?供电方式:由两个独立电源供电。 2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报 废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
?供电方式:由双回路供电。
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3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 ?供电方式:对供电电源无特殊要求。
三、负荷曲线
1．负荷曲线的分类 ?按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线 ?按负荷持续时间分：日负荷曲线和年负荷曲线 2．负荷曲线的绘制 ?日负荷曲线（图2-1） ：逐点描绘法、梯形曲线法 ?年负荷曲线： ?年最大负荷曲线（图2-2 ）：或称运行年负荷曲线。
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图2-1 日有功负荷曲线
a）折线图 b）梯形图
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图2-2 年最大负荷曲线
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?全年时间负荷曲线（图2-3 ）：或称年负荷持续曲线。
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）冬季典型日负荷曲线 b）夏季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：
? T1 ? (t1 ? t1 ) ? 213
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四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数 ?年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
功率，即
Pmax ? P30
?年最大负荷利用小时数Tmax：
在此时间内，用户以年最大负荷 持续运行所消耗的电能恰好等于 全年实际消耗的电能，如图2-4所 8760 示。 Wa ?0 pdt Tmax ? ? Pmax Pmax
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图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。
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2．平均负荷与负荷系数 ?平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即
Wt Pav ? t
年平均负荷为（图2-5）:
Wa Pav ? 8760
?负荷系数 KL：平均负荷与最大负荷 的比值，即
图2-5 年平均负荷
Pav KL ? Pmax
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KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。 河北科技大学电气信息学院
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3．需要系数和利用系数 ?需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部
用电设备额定功率 ?PN 之比值，即
Pmax P30 Kd ? ? ?PN ?PN
?利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设
备额定功率 ?PN之比值，即
Pav Ku ? ?PN
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一般中小截面导体的发热时间常数τ 为10min以上，而导体通过电流达到 稳定温升的时间大约为3τ～4τ，即载 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体 流导体大约经半小时（30min）后可 和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc 达到稳定温升值
4．计算负荷
（或Qc 、Sc 、 Ic ）表示。 通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的 “最 大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的 依据，因此
Pc ? Pmax ? P 30
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2.2 计算负荷的确定
一、概述
求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。
二、用电设备的工作制及设备容量的计算
1．用电设备的工作制 ?连续运行工作制（长期工作制） ?短时运行工作制（短时工作制） ?断续周期工作制（反复短时工作制） 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
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??
t t ? 100 % ? ? 100 % T t ? t0
吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种 电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种 2．设备容量Pe的确定 ?对长期工作制的用电设备： Pe ? PN ?对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。 折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
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1 ? Q ? I Rt ，当R、Q一定时，I ? t
2
而P ? I，同一周期的 ? t， 因此P ? ?
∴
1
?
Pe ? PN
?N ?
? 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容 量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
Pe ? PN
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?N ? 2 PN ? N ? 25
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? 电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100% 时的额定功率（kW），即
Pe ? PN
?N ? PN ? N ? S N cos ? N ? N ?100
?照明设备的设备容量： ? 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；
? 荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%）， 其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；
? 高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率 的1.1倍。
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?单相负荷的设备容量： 当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的 15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15%
时，应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一
起进行三相负荷计算。换算方法如下： ? 单相设备接于相电压时：Pe ? 3Pe.m? 式中， Pe为等效三相设备容量（kW）； e.m? 为最大负荷相所 P 接的单相设备容量（kW）。 ? 单相设备接于同一线电压时： Pe ? 3Pe.? 式中， Pe.? 为接于同一线电压的单相设备容量 （kW）。
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? 一般情况：应先将接于线电压的单相设备容量换算为接于 相电压的设备容量，换算公式如下： A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 ? qBC ? B PBC ? q AB? B PAB PC ? pCA?C PCA ? p BC ?C PBC
B相:
C相:
QC ? qCA?C PCA ? qBC ?C PBC
然后分相计算各相的设备容量，则最大负荷相的3倍即为总 的等效三相设备容量。
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三、单台用电设备的负荷计算
?对长期连续工作的单台用电设备：P30 ? Pe
P ?对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）： 30 ? Pe
?
四、用电设备组的负荷计算
1．需要系数法 确定用电设备组的计算负荷时，应考虑以下几种因素： ? 各用电设备因工作情况不同，可能不同时工作，因此应考 虑一个同时使用系数 K ? ; ? 各用电设备在工作时，不一定全部在满负荷下运行，因此 应考虑一个负荷系数 K ; L
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? 各用电设备的平均效率 ? e ; ? 线路的供电效率 ? W L 。 因此，一个用电设备组的需要系数可表示为
K d? K?KL
? e?W L
?单组用电设备计算负荷的确定
? Q30 ? P30 tan? ? ? S 30 ? P30 cos? ? ? I 30 ? S 30 3U N ? ?
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P30 ? K d Pe
说明：P30 、 Q30、 S30的单位分 别为kW、kvar、kVA2
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?多组用电设备计算负荷的确定 当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最 大负荷不同时出现，此时应计入一个同时系数。
P30 ? K ? ? P30.i ? ? Q30 ? K ? ? Q30.i ? ? 2 2 ? S 30 ? P30 ? Q30 ? ? I 30 ? S 30 3U N ? ?
式中，K ? 为同时系数 ，一般取0.85~0.95 。
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例2-1（P31）
电力负荷计算表
用电设备 序 名称 号 1 2 3 金属切削 机床组 通风机组 吊车组 小计 负荷总计 （ K ? ? 0.9）
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台 数
设备容量/kW 铭牌 值 85 5 3 93 换算 值 85 5 3.795 93.795 Kd cos? tan? P30/kW 0.16 0.85 0.15 0.5 0.85 0.5 1.73 0.62 1.73 13.6 4.25 0.569 18.419 16.58
计算负荷 Q30/kvar 23.53 2.635 0.984 24.149 24.43 29.52 44.85 S30/kVA I30/A
30 3 1 34
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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 ? ? Q30 ? P30 t an? ? 2 2 ? S 30 ? P30 ? Q30 ? ? I 30 ? S 30 3U N ?
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?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
? ? Q30 ? ? (bPe tan? ) i ? (cPx ) max tan? max ? ? ? 2 2 S 30 ? P30 ? Q30 ? ? ? I 30 ? S 30 3U N ?
P30 ? ? bPe） ? (cPx ) max （ i
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例2-2（P33）
电力负荷计算表
用电设备 名称 设备台数 总台 数 30 3 大容量 台数 5 设备容量 二项式系数 cos? b 0.14 0.65 c 0.4 0.25 0.5 0.8 1.73 0.75 11.9+15=26.9 3.25+1.25=4.5 tans?
x
序 号
? Pe
/kW 85 5
?P
计算负荷P30/kW
/kW 37.5
1 2
切削机床 通风机组
3
吊车组
1
3（ε=40% ） 3.795(ε=25% ）
0.06
0.2
0.5
1.73
0.228+0.759=0.987
负荷总计
P30=30.38kW Q30=49.37kvar S30=57.97kVA
I30=88.1A
与例2-1（S30=29.52kVA ，I30=44.85A）比较可知，按二项式计 算的结果比按需要系数法计算的结果要大。
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2.3 功率损耗与电能损耗计算
一、功率损耗
1．线路的功率损耗
2 ?PW L ? 3I 30 R ? 10 ?3 ? ? 2 ?3 ? ?QW L ? 3I 30 X ? 10 ? ?
其中:
R ? r1l
X ? x1l
而x1与导线之间的几何均距有关。 ?等边三角形排列：
sav ? 3 sab sbc sca
sav ? s
?水平等距离排列：
sav ? 2s ? 1.26s
3 3
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图2-6 三相导线的布置方式 a）等边三角形布置 b）水平等距布置
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２．变压器的功率损耗 ? 有功功率损耗 ?铁心中的有功功率损耗，即铁损 ?PFe （不变损耗）
变压器的空载损耗 ?P0可认为就是铁耗，即
?PFe ? ?P0
?消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗，即铜耗 ?PCu : 与负荷电流（或功率）的平方成正比。——可变损耗 变压器的短路损耗 ?Pk 可认为就是额定负载下的铜耗，则 任意负载下的铜耗为：
?PCu ? ? 2 ?Pk
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所以
?PT ? ?PFe ? ?PCu ? ?P0 ? ? 2 ?Pk
式中，? ? S 30 S N 为变压器的负荷率；S30为变压器的计算负 荷（kVA）； SN为变压器的额定容量（kVA）。 ? 无功功率损耗 ?用来产生主磁通即产生励磁电流的无功功率损耗 ?Q0 ：只 与电网的电压有关，与负荷大小无关，可用I 0 % 来表征。
I0 3U N I 0 ?Q0 ? I 0 % ? ?100 ? ?100 ? ?100 IN SN 3U N I N
所以
I0 % ?Q0 ? SN 100
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?消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗 ?QL ：与负 荷电流（或功率）的平方成正比，可用 U k % 来表征。
2 Uk 3I N X T 3I N X T ?QN ?U k % ? ?100 ? ?100 ? ?100 ? ?100 UN UN SN 3U N I N
所以
Uk % ?QN ? S N ——额定负载下的损耗 100
SN ? ?QT ? ?Q0 ? ? ?QN ? ( I 0 % ? ? 2U k %) 100
2
近似公式：
?PT ? 0.015S 30 ? ? ?QT ? 0.06S 30 ?
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二、电能损耗
2 1．线路的电能损耗 ： ?Wa ? 3I 30 R? ? ?PWL?
式中，τ为年最大负荷损
耗小时数，它与Tmax以及 cos?有关，如图2-7所示。
τ的含义：在此时间内，线 路持续通过计算电流所
（I30）产生的电能损耗与
实际负荷电流在全年内所 产生的电能损耗相等。
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图2-7 τ与Tmax关系曲线
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2．变压器的电能损耗
?由变压器铁损引起的电能损耗：
?Wa1 ? ?PFe ? 8760 ? ?P0 ? 8760
?由变压器铜损引起的电能损耗：
?Wa 2 ? ?PCu? ? ?Pk ? 2?
因此，变压器全年的电能损耗为
?Wa ? ?Wa1 ? ?Wa 2 ? ?P0 ? 8760 ? ?Pk ? 2?
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三、线损率的计算
1. 线损：发电厂发出来的电能，在电力网输送、变压、配电各
环节所造成的损耗，称为电力网的电能损耗，简称为线损。包 括理论线损和管理线损两部分。
2. 线损率：指线损电量占电网供电量的百分数，即
电网线损电量 线损率 ? ? 100% 电网供电量
实际线损率： 实际线损率 ? 实际线损电量 ? 100% ? 供电量 ? 售电量 ? 100%
电网供电量 电网供电量
理论线损率：理论线损率 ? 理论线损电量 ? 100% ? 固定损耗 ? 可变损耗 ? 100%
电网供电量 电网供电量
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2.4 企业计算负荷的确定
一、按逐级计算法确定企业的计算负荷
逐级计算法是指从企业的用电端开始，逐级上推，直至求
出电源进线端的计算负荷为止。
一般工业企业的供电系统图如图2-8所示：
图2-8 负荷计算用供电系统
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1. 用电设备组的计算负荷（图2-8中的1点）
?P ? K P d e ? 30.1 ? ?Q30.1 ? P30.1 tan ? ? 2 2 ?S30.1 ? P30.1 ? Q30.1 ?
2．车间变压器低压母线上的计算负荷（图2-8中的2点）
P30.2 ? K ?1 ? P30.1 ? ? ? Q30.2 ? K ?1 ? Q 30.1 ? ? 2 2 S30.2 ? P30.2 ? Q30.2 ? ?
注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器 组，其容量为 QC 2 ，则
Q30.2 ? K ?1 ? Q30.1 ? QC 2
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3. 车间变压器高压侧的计算负荷（图2-8中的3点） P30.3 ? P30.2 ? ?PT ? ? ? Q30.3 ? Q30.2 ? ?QT ? ? 2 2 S30.3 ? P30.3 ? Q30.3 ? ? 注意：若求计算负荷时车间变压器的容量和型号尚未确定， 变压器的功率损耗可按近似公式进行计算，即
?P ? 0.015S30.2 ? T 对SL7、S9、SC9等低损耗变压器： ? ?QT ? 0.06S30.2 ?
对SJL1等变压器：
?PT ? 0.02S30.2 ? ? ?QT ? 0.08S30.2 ?
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4. 车间变电所高压母线上的计算负荷（图2-8中的4点）
? ? ? Q30.4 ? ? Q30.3 ? ? 2 2 S30.4 ? P30.4 ? Q30.4 ? ? P30.4 ? ? P30.3
5. 总降压变电所出线上的计算负荷 （图2-8中的5点） 由于工业企业厂区范围不大，高压线路中的功率损耗较小，
在负荷计算中可以忽略不计，所以有
P30.5 ? P30.4 ? ? Q30.5 ? Q30.4 ? S30.5 ? S30.4 ? ?
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6. 总降压变电所低压母线上的计算负荷 （图2-8中的6点）
P30.6 ? K ? 2 ? P30.5 ? ? ? Q30.6 ? K ? 2 ? Q 30.5 ? ? 2 2 S30.6 ? P30.6 ? Q30.6 ? ?
注意：如果在总降压变电所6～10kV二次母线侧采用高压电容
器进行无功补偿，其容量为 Q30.6 ，则 Q30.6 ? K ? 2 ? Q30.5 ? QC 6
7. 企业总计算负荷 （图2-8中的7点） P30.7 ? P30.6 ? ?PT ? ? ? Q30.7 ? Q30.6 ? ?QT ? 2 2 ? S30.7 ? P30.7 ? Q30.7 ? ?
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二、按需要系数法确定企业的计算负荷
P30 ? K d ? Pe
式中，Kd为企业的需要系数，查表2-4；? Pe 为全厂用电设备 的总容量（不包括备用设备容量）。
三、按年产量估算企业的计算负荷
将企业年产量A乘以单位产品耗电量a，即可得到企业全年
的耗电量：
Wa ? Aa
Wa 则企业的有功计算负荷为： P30 ? Tmax
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2.5 无功功率补偿
一、功率因数低的不良影响
1．使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大。
因为功率因数越低，在保证输送同样的有功功率时，系统中输送的 总电流越大，从而使输电线路上的功率损耗和电能损耗增加。
2．使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量。
由于 ?U ? PR ? QX ，当P、R、X 一定时，功率因数越低，Q越 UN 3．使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。 大，则 ?U 越大。 由于发电机、变压器都有一定的额定电压和额定电流，在正常情况下不 允许超过额定值，根据 P ? 3UI cos ? ，功率因数越低，输出的有功 4．使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。 功率越小，使设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。 当有功功率保持不变时，功率因数越低，无功电流越大，对发电机 转子的去磁效应越大，端电压越低，发电机就达不到预定的出力。
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二、功率因数的计算
1. 瞬时功率因数：可由功率因数表（相位表）直接读出，或 由电压表、电流表和功率表在同一时刻的读数按下式求出：
P cos ? ? 3UI
瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的变化情况。 2. 均权功率因数： 指某一规定时间内，功率因数的平均值。 其计算公式为：
cos ? av ? WP W p2 ? Wq2
式中， Wp为某一时间内消耗的有功电能（kW· h）；Wq为同一 时间内消耗的无功电能（kvar· h）。
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我国供电部门每月向工业用户收取电费，就是按月均权功 率因数的高低来调整的。并规定：高压供电的用户，其功率因 数不应低于0.9，其他电力用户的功率因数不应低于0.85。若达 不到以上要求，应进行人工补偿，否则要加收电费。
3. 最大负荷时的功率因数： 指在年最大负荷（即计算负荷） 时的功率因数。其计算公式为：
P30 cos ? ? S 30
注意：在供电设计中考虑无功补偿时，严格地讲，应按均权功 率因数否满足要求来计算，但为简便起见，常按最大负荷时的 功率因数来计算补偿容量。
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三、提高功率因数的方法
1. 提高自然功率因数的方法
不加任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无功功率 的需要量，称为提高自然功率因数。 ? 正确选用感应电动机的型号和容量。 ?用小容量的电动机代替负荷不足的大容量电动机。 当电动机的负荷系数 KL＞70%时，可以不换；当 KL＜40% 时，必须换小电机；当40% ＜KL ＜70%时，则需经过技术经 济比较后再进行更换。 ?对负荷不足的电动机可用降低外加电压的办法提高功率因 数。 降低感应电动机的端电压就降低了感应电动机的无功功率需
要量，从而可提高系统的功率因数。
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? 限制感应电动机的空载运行。 ? 提高感应电动机的检修质量。 ?定子绕组的匝数不能减少。
? U ? E ? 4.44 fW1kdp1Φm
所以
W1减小 ? Φm增加 ? I 0增加 ? cos?降低
U 增加 ? cos ?降低 Xm
?气隙δ不能增加。
?增加 ? Rm 增加(? m下降）? X m ? 2πf? mW12降低 ? I 0 ?
? 合理使用变压器。
当变压器的负荷系数 KL＜30%时，应考虑换小容量的变压器。
? 感应电动机同步化运行 。
同步电动机过励磁下可向电网送入无功功率，从而改善功率因数。
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2．提高功率因数的补偿法 ?稳态无功功率补偿设备 ?采用同步补偿机
实质上是空载运行的同步电动机，通过调节其励磁电流可以起到补偿系统无功 功率的作用。由于它为旋转机械，安装和运行维修都相当复杂，所以在企业供 配电系统中很少应用。
?采用并联电容器——无功自动补偿装置
优点：与同步补偿机相比，因无旋转部分，具有安装简单、运行维护方便、有功 功率损耗小及组装灵活、扩充方便等优点，因此是目前工业企业中应用最广泛的 无功补偿设备。
?按昼夜时间划分进行控制
根据全天24小时无功负荷的变化曲线，按时间程序投入或切除补偿电容器。其 特点是控制设备简单、操作方便，并可以防止无功功率倒送向电网，适用于负 荷比较稳定，无功负荷变化有规律的场合。
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?按母线电压的高低进行控制
起动元件采用低电压和过电压两个继电器，当母线电压低于低电压继电器的 整定值时，电容器自动投入；当母线电压高于过电压继电器的整定值时，电 容器自动切除。
?按无功功率的大小进行控制
起动元件是一个无功功率检测器，当无功检测器测出的无功功率值大于上限 给定值时，电容器自动投入；反之，当无功检测器测出的无功功率值小于下 限给定值时，电容器自动切除。
?按功率因数的大小进行控制
起动元件是一个相位检测器，通过检测一个线电压和一个线电流的相位来得 出系统当前的功率因数值，若此功率因数值小于下限给定值，电容器自动投 入；反之，若此功率因数值大于上限给定值，则电容器自动切除。
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?动态无功功率补偿设备 ——静补装置（SVC）
动态无功功率补偿设备又称为“静止型无功功率自动补偿
装置”，简称“静补装置”（SVC），具有响应速度快、平滑 调节性能好、补偿效率高、维修方便及谐波、噪声、损耗均 小等优点，因此应用越来越广泛。 静止型无功功率自动补偿装置由可控的可调电抗器与电 容器并联组成，电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收 无功功率。它可以迅速地按照负荷的变动情况改变无功功率 的大小和方向，调节或稳定系统的运行电压，尤其适用于冲 击性负荷的无功补偿。
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四、电容器并联补偿的工作原理
在工业企业中，绝大部分电气设备的等值电路可视为电阻 R和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：
cos ? ? R
2 R2 ? X L
?
P P2 ? Q2
?
P S
当在R、L电路中并联接入电容器C后，如图2-9a）所示，
回路电流为：
? ? ? I ? I C ? I RL
图2-9 电容器无功补偿原理图
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器二次侧电压的升高，会增大电容器本身 供电回路的功率因数提高了。 的损耗，使温升增大，电容器寿命降低， 同时还会使线路上的电能损耗增加。
一般都不采用过补偿，因为这将引起变压 ? ? 可见，并联电容器后 U 与 I 之间的夹角变小了，因此，
? ? ?欠补偿 ：补偿后电流 I 落后电压 U ，如图2-9b）所示。 ? ? ?过补偿 ：补偿后电流 I 超前电压 U ，如图2-9c）所示。
五、电容器的接线方式与装设位置
1．电容器的接线方式 低压电容器一般接成三角形。高压电容器组宜接成星形， 2 ?由于 QC ? ?CU ，而 U ? 3U ，因此电容器接成三角形时的容量 Q 为采用星 C ? ? 但容量较小（450kvar及以下）时可接成三角形。
形接线时的3倍 。 ?若电容器采用三角形接线，一电容器断线时，三相线路仍能得到无功补偿；而采 用星形接线时，一相电容器断线，该相将失去无功补偿，造成三相负荷不平衡。 ?但是，电容器采用三角形接线时，任一电容器击穿将造成两相短路，有可能发生 电容器爆炸 ；而采用星形接线时，若一相电容器击穿，短路电流数值相对较小。 因此星形接线较之三角形接线安全多了。 46 河北科技大学电气信息学院 2012-12-21
2．电容器的装设位置（补偿方式）
图2-10 并联电容器的装设位置与补偿区
?高压集中补偿：将高压电容器组集中安装在企业或地方总降 压变电所6～10kV母线上。
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?低压成组补偿：将低压电容器组分散安装在各车间变电所低 压母线上。 ?分散就地补偿（个别补偿）：将电容器组直接安装在需要进 行无功补偿的各个用电设备附近。
对高压电容器，通常利用母线上电压互感 器的一次绕组来放电；对分散补偿的低压 电容器组，通常采用白炽灯的灯丝电阻来 放电；对就地补偿的低压电容器组，通常 利用用电设备本身的绕组来放电。
必须指出：电容器从电网上切除后有残余电压，其最高可达 电网电压的峰值。所以电容器组应装设放电装置，且其放电 回路中不得装设熔断器或开关设备，以免放电回路断开，危 及人身安全。
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六、补偿容量的计算
电容器的补偿容量可用下式确定（图2-11）:
? QC ? Q30 ? Q30 ? P30 (tan ? ? tan ? ?) ? ?qc P30
式中，P30为最大有功计算负荷（kW）； tan ? 和 tan ? ? 分别为补偿前、后的功率因 数角的正切值； qc ? (tan ? ? tan ? ?)称为补偿 ? 率或比补偿功率（kvar/kW） 。
图2-11 功率因数与无功功 率和视在功率的关系
在计算补偿用电容器的容量和个数时，应考虑以下两个问题：
?当电容器的额定电压与实际运行电压不相符时，电容器的实 际补偿容量应按下式进行换算：
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?U ? ? QN ? QN ? ?U ? ? ? N?
运行电压时的容量（kvar）。
2
式中， QＮ为电容器的额定容量（kvar）；QN为电容器在实际 ?
?在确定了总的补偿容量QC时，就可根据所选电容器的单个容
量 qC来确定电容器的个数n，即
QC n? qC
由上式计算所得的数值对三相电容器应取相近偏大的整数； 对单相电容器，则应取3的整数倍，以便三相均衡分配。
例2-3（P45）
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2.6 尖峰电流的计算
一、单台用电设备的尖峰电流
单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流，即
I pk ? I st ? K st I N
二、多台用电设备的尖峰电流
（ I pk ? K ? ? I N .i ?I st.max 或 I pk ? I 30 ? I st ? I N ) max
i ?1 n ?1
式中，I st. max和 I st ? I N ) max 分别为用电设备中起动电流与额定电流 （
之差最大的那台设备的起动电流及其起动电流与额定电流之差；
?I
n ?1
i ?1 2012-12-21
N .i
其它n-1台设备的额定电流之和。
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例2-4（P46）
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