負荷計算方法無功功率補償.doc

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______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 第二章 高壓供電系統(tǒng)設計 2.1 負荷計算 為了確定供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷的大小，以便正確地選擇供電系統(tǒng)中的 各個元件（包括電力變壓器、 導線、 電纜等）。對電力 負荷進行統(tǒng)計計算成為必要。 通過負荷的統(tǒng)計計算求出的用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中組成元件的負荷值稱為 計算負荷。 計算負荷是供電設計計算的基本依據， 計 算負荷確定的是否正確合理，將直接 影響到電器和導線選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大， 造成投資和有色金屬的浪費。反之，又將使電器和導線 運行時增加電能損耗，并 產生過熱 引起絕緣過早老化、甚至燒毀現(xiàn)象，以致 發(fā)生事故。同樣給國家財產造成損失。由此可見， 正確確定負荷具有重要意義。 2.1.1 確定計算負荷的方法 我國目前采用的確定計算負荷的方法有：需要系數(shù)法、二項式法、以概率論為理論基 礎的利用系數(shù)法、和我國設計 部門提出的“ABC”等。下面簡單介紹各種方法的特點。 1、按需要系數(shù)法確定計 算負荷 需要系數(shù) 它與用電設備組的平均加權負荷系數(shù) 、同時運30fZtXelSbKP????； fZK 行系數(shù) 、電動 機的平均加 權效率 以及網路供電效率 等系數(shù)有關，且 值恒tK l?X 小于 1。 （1）單臺用電設備計算負荷： ； --------- 計 算負荷， ---------- 電動 機的額定容量，?edjSP?jSedP --------- 電動機額定負荷時的效率 對于單個設備如白熾燈、電熱器、 電爐等。設備容量 Psb： Pjs=Psb （2）成組用電設備的負荷計算 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 計算負荷表達式： ； exjSPK?jSjQtg?? ----計算負荷有功功率 ------------ 無功功率 Kx--------需要系數(shù)jSPj -------- 功率因數(shù)角 對應的正切值tg? （3）多組用電設備的負荷計算 公式： ； )(11????? mxemjSKP11()mmjSxeQKPtg?????? --------- 同期系數(shù)，對于車間干線，可取 ，對于低壓母線，由用電設?K9.0～ 備組計算負荷直接相加來計算時 。8.09?? 2、二項式法確定計算負荷： 二項式法是用兩個系數(shù)表征負荷變化規(guī)律的方法。 1 對于一組用電設備： 公式：P js=CPx+bPe，C，b ----- 系數(shù)（見 P23 表 1—8）。Px----組中 X 臺容量最大的 用電設備的總額定容量（kw），P e----該組中所有用電設備的總額定容量（kw）計 算電流時： ，C1，b1 不同工作制的不同類用電設備，規(guī)定取用大xjSI1?? 容量設備的數(shù)量 X 不同。金切機床采用 X=5，反復短時工作制采用 X=3，加 熱 爐 X=2；電焊設備 X=1 等。 2 對于不同類用電設備組（m 組）其二項式表達式 為： 有功功率： ????? mexjSbPCP1a 式中 ---- 各用電設備組算術中第一項 CPx 的最大值。max ---- 所有用 電設備組 算式中第二項總和。e1 無功功率： ??1max mjS eQCPtgbPtg????? ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 式中： ----- 與 相應的功率因數(shù)正切值， 1tg???maxCP ---- 與各組設備 相應的功率因數(shù)正切值。eb 3.“ABC”法 “ABC”計算負荷的特點是：1）運用概率論的基本原理找出計算負荷與設備容量之 間的關系。2）利用單元功率的概念和“ABC”列表法，將繁雜的功率運算簡化為臺數(shù)的 運算，使運算簡單準確，利用“ABC”法計算公式為： ??BACDKPLjs 2?? D-----單臺等 值功率（KW），一般容量（小于 50KW）的機床，取 D=3KW，對于電爐 等，取 D=9KW。 -----該組用電設備的利用系數(shù)。（見 P24 表 1—9）.Lk ， 。 ------該組用電設備中某一單臺設備額定功率（KW）。i minA.1??DPKeii ei ------- 對應于該功率設備 的臺數(shù)。in ； ，????i mi inB.1321????? 15.??LkC 無功功率： jSjsQPtg?? 4、利用系數(shù)法（同濟大學） 公式： ， ， “其中，?PjsK.max PjSQK.max 2jjjS?? Kmax-------最大負荷班內的半小時最大平均有功負荷 P30（等于 Pj）與總平均負荷（ ）?P 之比。其值接近于負荷系數(shù)的倒數(shù)。 j//30max ，QP-------每一用電設備組在最大負荷班內的平均有功負荷和平均無功負荷。 按利用系數(shù)法確定計算負荷時，不論計算范圍大小，設備類型多少，都必 須先將各 類用電設備組的平均有功負荷 PP 和平均無功負荷 QP 分別代數(shù)相加，求得 和 P ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- ，再依次去求利用系數(shù) KLP 、nyx（有效臺數(shù)）、 Kmax 各值。求計算負荷時，只需最后?PQ 乘一次 Kmax值 即得，不需再乘同期系數(shù)，不必按供電范圍逐級求得 Pj 、Qj 、SJ 之后，又 求得 ， ， ，再乘以同期系數(shù)。因用利用系數(shù)求得的 Pj 是各類負荷最大jjjS 值的總和，二者在概念上是有區(qū)別的。 縱觀上述四種計算負荷的方法，各有特點。 1）需要系數(shù)法是當前通用的求計算負荷的方法。公式簡單計算方便。為設計人員普 遍接受，需要系數(shù)法的數(shù)值 來源于大量的測定值和統(tǒng)計，這個公式對于單臺設備，用 電 設備組，一個 車間甚至一個工廠的 計算負荷均可進行計算。這對于初步設計時估算全車 間或全廠的計算負荷顯得尤為方便。其缺點是沒有考慮大容量電動機的運行特性（如起 動和過載等）對整個計算負荷 P30，Q30 的影響，尤其是當總用電設備臺數(shù)少時，其影響 較大，但當設備臺數(shù)足夠多容量足 夠大，其影響是微弱的。 2）二項式法計算負荷時，考慮了電動機臺數(shù)和大容量電動機對計算負荷的影響，一 般被用來計算車間干線，支干 線的負荷，其缺點是 x 的取值仍缺乏足夠的理論依據，沒 有考慮 x 值隨電動機臺數(shù)的變化而變化，并且由于過分突出 x 臺大型設備對電氣負荷 的影響，其計算結果要比用需要系數(shù)法算出的 結果大一些。 3）“ABC”法也把 計算負荷看作是平均 負荷 PPj 與計算負荷對平均負荷參差值的疊加， 但它對這個參數(shù)的估計是由設備容量的總平方根 表征的。 該方根隨設備臺數(shù)??? miein1 和 設備 容量 而變化。容量值越大，對方根的影響越大。 ineiP “ABC”法適應 于連續(xù)工作制、短時工作制、反復短時工作制類設備。其另一特點就 是它的基本計算系數(shù)是最大負荷班的平均利用系數(shù)，該系數(shù)的數(shù)值穩(wěn)定，易于通過實測 取得，因而本方法具有實用價 值。 通過以上三種方法的綜合分析，從而充分熟悉了各種方法的優(yōu)點，缺點和適用范圍，根據 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 本次負荷的特點和性質和鑒于指導老師的意見，本設計對于車間總的負荷計算則采用需要系 數(shù)法。 2.1.2 各車間負荷計算： 根據下列公式： 1 單個設備的容量計算： 計算負荷表達式： ； exjSPK?jSjQtg?? ----計算負荷有功功率 ------------ 無功功率 Kx--------需要系數(shù)jSPj -------- 功率因數(shù)角 對應的正切值tg? 2）整個車間的負荷計算： 計算負荷表達式： ； )(11????? mxemjSKP 11() mjSxeQKtg??????????jsjsjsQ1 22 --------- 同期系數(shù)（同時率）。 對于車間干線：可取 ，取 0.9；?K 19.0～K?? 對于低壓母線：由于用電設備組計算負荷直接相加來計算時 。8.0? 各車間變電所的計算負荷計算結果如下表： 序 車間或用電 設備容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) 功率因數(shù)角 計算負荷 變壓器臺數(shù)及容量 號 設備組名稱 （KW) Kx cosφ 正切 tgφ 有功 Pjs（千瓦） 無功 Qjs(千乏） 視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù)× 千伏安） （1）№1 變電所 1 薄膜車間 1680 0.6 0.6 1.33 1008.00 1340.64 1677.31 2 原料庫 310 0.25 0.5 1.73 77.50 134.08 154.86 3 生活間 290 0.8 1 1.33 232.00 308.56 386.05 4 成品庫一 305 0.3 0.5 1.73 91.50 158.30 182.84 5 成品庫二 304 0.3 0.5 1.73 91.20 157.78 182.24 6 包裝材料庫 300 0.3 0.5 1.73 90.00 155.70 179.84 7 小計 3189 1590.20 2255.05 2759.34 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- K∑=0.9 時： =0.9*1590.20=1431.18(KW))(11????? mxemjSKP =0.9*2255.05=2029.545KVAR）11()jSxeQtg???? =???? mjsjsjsQP1 22????)(41.2835.20918.43KVA?? 查手冊選№1 變電所變壓器型號 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 車間或用電 設備容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) 功率因數(shù)角 計算負荷 變壓器臺數(shù)及容量 號 設備組名稱 （KW) Kx cosφ 正切 tgφ 有功 Pjs（千瓦） 無功 Qjs(千乏） 視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù) ×千伏安） （2）№2 變電所 1 單絲車間 1685 0.6 0.6 1.3 1011.00 1314.30 1658.16 2 水泵房及其附 屬設備 320 0.65 0.8 0.75 208.00 156.00 260.00 3 小計 2005 1219.00 1470.30 1909.91 K∑=0.9 時： =0.9*1219.00=1097.1(KW))(11????? mxemjSKP =0.9*1470.30=1323.27（KVAR）11()jSxeQtg???? =???? mjsjsjsQP1 22???)(92.1782.31.0972 KVA?? 查手冊選№2 變電所變壓器型號 SG10-1250KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 車間或用電 設備容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) 功率因數(shù)角 計算負荷 變壓器臺數(shù)及容量 號 設備組名稱 （KW) Kx cosφ 正切 tgφ 有功 Pjs（千瓦） 無功 Qjs(千乏） 視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù)× 千伏安） （3）№3 變電所 1 注塑車間 189 0.4 0.6 1.33 75.60 100.55 125.80 1 臺 2 管材車間 880 0.35 0.6 1.33 308.00 409.64 512.51 SG10- 800KV/10KV/0.4KV 3 小計 1069 383.60 510.19 638.31 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- K∑=0.9 時： =0.9*608.60=365.16(KW))(11????? mxemjSKP =0.9*809.44=728.496（KVAR）11()jSxeQtg???? =???? mjsjsjsQP1 22????)(48.571.49.36522 KVA?? 查手冊選№3 變電所變壓器型號 SG10-800KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 車間或用電 設備容 量 需要系數(shù) 功率因數(shù) 功率因數(shù)角 計算負荷 變壓器臺數(shù)及容量 號 設備組名稱 （KW) Kx cosφ 正切 tgφ 有功 Pjs（千瓦） 無功 Qjs(千乏） 視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù)× 千伏安） （4）№4 變電所 1 備料復制車間 138 0.6 0.5 1.73 82.80 143.24 165.45 1 臺 2 生活間 10 0.8 1 8.00 0.00 8.00 SG10-500KVA 3 浴室 3 0.8 1 2.40 0.00 2.40 4 鍛工車間 30 0.3 0.65 1.17 9.00 10.53 13.85 5 原料、生活間 15 0.8 1 12.00 0.00 12.00 6 倉庫 15 0.8 0.5 1.17 12.00 14.04 18.47 7 機修模具車間 100 0.25 0.65 1.73 25.00 43.25 49.96 8 熱處理車間 150 0.6 0.7 1.02 90.00 91.80 128.56 9 鉚焊車間 180 0.3 0.5 1.73 54.00 93.42 107.90 10 小計 641 295.20 396.28 494.15 K∑=0.9 時： =0.9*1870.20=1683.18(KW))(11????? mxemjSKP =0.9*1562.83=1406.547（KVAR）11()jSxeQtg???? =???? mjsjsjsQP1 22????)(73.465.38.6522KVA?? 查手冊選№4 變電所變壓器型號 SG10-500KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序 車間或用電 設備容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) 功率因數(shù)角 計算負荷 變壓器臺數(shù)及容量 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 號 設備組名稱 （KW) Kx cosφ 正切 tgφ 有功 Pjs（千瓦） 無功 Qjs(千乏） 視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù)× 千伏安） （5）№5 變電所 1 鍋爐房 500 0.7 0.75 0.88 350.00 308.00 466.22 2 試驗室 425 0.25 0.5 1.73 106.25 183.81 212.31 3 輔助材料庫 410 0.2 0.5 1.73 82.00 141.86 163.85 4 油泵房 315 0.65 0.8 0.75 204.75 153.56 255.94 5 加油站 310 0.65 0.8 0.75 201.50 151.13 251.88 6 辦公室、招待所、 食堂 315 0.6 0.6 1.33 189.00 251.37 314.50 7 小計 2275 1133.50 1189.73 1643.25 8 全廠合計 9618 6421.50 7287.35 9712.93 K∑=0.9 時： =0.9*1133.50=1020.15(KW)?????)(11 mxemjSKP =0.9*1189.73=1070.757（KVAR）11()jSxeQtg???? =????? mjsjsjsP1 22????)(2.1567.1075.22 KVA?? 查手冊選№5 變電所變壓器型號 SG10-315KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 2.2 無功功率補償： 2.2.1 無功補償?shù)囊饬x： 電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補償是電力系統(tǒng)安全經濟運行研究的一個重要 組成部分。通過對電力系統(tǒng) 無功電源的合理配置和對無功負荷的最佳補償,不僅可以維持 電壓水平和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性, 而且可以降低有功網損和無功網損,使電力系統(tǒng) 能夠安全經濟運行。 無功優(yōu)化計算是在系統(tǒng)網絡結構和系統(tǒng)負荷給定的情況下，通過調節(jié)控制變量（發(fā)電 機的無功出力和機端電壓水平、電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調節(jié)）使系統(tǒng)在 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 滿足各種約束條件下網損達到最小。通過無功優(yōu)化不僅使全網電壓在額定值附近運行， 而且能取得可觀的經濟效益，使電能質量、系 統(tǒng)運行的安全性和經濟性完美的結合在一 起。無功補償可看作是無功優(yōu)化的一個子部分，即它通過調節(jié)電容器的安裝位置和電容 器的容量，使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網損達到最小。 2.2.2 無功補償?shù)姆N類 對于企業(yè)及大負荷用電單位，按照無功補償?shù)姆N類又分為高壓集中補償、低壓集 中補償和低壓就地補償。在 補償容量相等的情況下，低壓就地補償減低的線損最大，因而 經濟效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補償 了負荷的感性部分，使流 經線路和變 壓器上的無功電流大大減小， 顯然此種方法所取得的經濟效益最佳。 2.2.3 并聯(lián)電容器裝置設計的一般要求 1．高壓并聯(lián)電容器裝置接入電網的設計， 應按全面規(guī)劃、合理布局、分 級補償、 就地平衡的原則確定最優(yōu)補償容量和分布方式。 2．變電所里的電容器安裝容量，應根據本地區(qū)電網無功規(guī)劃以及國家現(xiàn)行標準 《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》和《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定計算后確定。當不具備 設計計算條件時，電容器安裝容量可按變壓器容量的 10%～30%確定。 3．電容器分組容量，應根據加大單組容量、減少 組 數(shù)的原則確定。 4．當分組電容器按各種容量組合運行時，不得 發(fā)生諧振，且 變壓器各側母線的任 何一次諧波電壓含量不應超過現(xiàn)行的國家標準《電能質量－公用電網諧波》的有關規(guī)定。 5．高 壓并聯(lián)電容器裝置 應裝設在變壓器的主要負荷側。當不具備條件時，可裝 設 在三繞組變壓器的低壓側。 6．當配電所中無高壓負荷時，不得在高 壓側裝設并聯(lián)電容器裝置。低 壓并聯(lián)電容 器裝置的安裝地點和裝設容量， 應根據分散補償和降低線損的原則設置。補償后的功率 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 因數(shù)應符合現(xiàn)行國家標準《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定。 2.2.4 并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝的一般規(guī)定 1．高壓并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝設計， 應利于分期擴建、通 風散熱、運行巡 視、便于 維護檢修和更換設備 。 2．高壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式，應根據安裝地點的環(huán)境條件、 設備性能和 當?shù)貙嵺`經驗， 選擇屋外布置或屋內布置。一般地區(qū)宜采用屋外布置；嚴寒、濕 熱、風沙等 特殊地區(qū)和污穢、易燃易爆等特殊 環(huán)境宜采用屋內布置。屋內布置的并聯(lián)電容器裝置， 應 設置防止凝露引起污閃事故的措施。 3．低壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式，應根據設備適用的環(huán)境條件確定采用屋內 布置或屋外布置。 4．屋內高壓并聯(lián)電容器裝置和供電線路的開關柜，不宜同室布置。 5．低壓電容器柜和低壓配電屏可同室布置，但宜將電容器柜布置在同列屏柜的端 部。 2.3 無功補償容量的計算： 初步計算總功率： =788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75（KW）? 51jSP =1058.967+981.05+459.17+356.65+215.53=3071.07（KVAR） 51jSQ 因在工業(yè)企業(yè)消耗的無功功率中， 電動機占 70%，變壓器占 20%，線路占 10%。 ∑Qjs =3071.07KVAR 未計算五臺主 變的無功功率，故設高壓側的無功功率為 QH 則，Q H ×（1－0.2）=∑Q js= 3071.07KVAR；QH=∑Qjs/0.8= 3071.07/0.8=3838.84 KVAR 即在未補 償前在廠變 10KV 母線上： P=2355.75KW，Q=3071.07KVAR 補償后：Cosφ=0.9，（φ=25.8 0） ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 則 S=P/cosφ=2355.75/0.9=2617.5KVA Q=S*Sin25.80=2617.5*0.618=1617.62 KVAR 應補償?shù)臒o功功率為： ?Q=3071.07－1617.62=1453.46 KVAR 采用集中補償和分散補償相結合的方式補償。在廠變 10KV 母線上， 選擇 TBB3- 10-750/50 型電力電容器柜(2 臺)，每柜容量 為 750KVAR，將它們分別設置在Ⅰ、Ⅱ段母 線上，另在Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ變的低壓母線上裝設低壓電容器進行補償。（根據計算結果 選擇） 根據以上計算的補償容量，選擇無功補償裝置， 補償后變電站 10kV 側功率因數(shù)為 0.90。選 取的補償裝置見下表： 并聯(lián)補償成套裝置 型號 額定電壓(kV) 總標稱容量 (kvar) 單臺標稱容量 (kvar) 接線方式750/-1TB3 10 750 50 Y 2.3 供電電壓的選擇： 根據用電協(xié)議，電業(yè)部門擬定在廠南側 1 公里處的 110KV/10KV變電所用 10KV 架空線 路向本廠供電。從以上負荷 計算可知：總的視在功率為 2617.5KVA，符合 10KV 架空線路 的輸送容量。 根據設計任務書，Ⅲ、Ⅳ變電所變壓器 10KV/0.4KV 均 為 1 臺，其余 Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ變電所變 壓器皆設置兩臺變壓器 10KV/0.4KV。給本廠重要負荷車間供電。 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- THANKS !!! 致力為企業(yè)和個人提供合同協(xié)議，策劃案計劃書，學習課件等等 打造全網一站式需求 歡迎您的下載，資料僅供參考