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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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