1、 工厂供电工厂供电 11.1 工厂供电系统概述及电压选择工厂供电系统概述及电压选择 11.2 工厂电力负荷的计算工厂电力负荷的计算 11.3 变电所位置及变压器台数和容量选择变电所位置及变压器台数和容量选择 11.4 变配电所高低压一次设备变配电所高低压一次设备 11.5 工厂变配电所的主电路图工厂变配电所的主电路图 11.6 低压供配电线路的接线方式低压供配电线路的接线方式 11.7 工厂供电系统的防雷与接地工厂供电系统的防雷与接地 思考题与习题思考题与习题 11.1 工厂供电系统概述及电压选择工厂供电系统概述及电压选择 11.1.1 11.1.1 工厂供电系统概述工厂供电系统概述 工厂供电
2、系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统，是由工厂变配电所、配电线路和用电线端止的整个电路系统，是由工厂变配电所、配电线路和用电设备构成的整体，以实现工厂电能的接受、分配、变换、输送设备构成的整体，以实现工厂电能的接受、分配、变换、输送和使用。工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，也是电力和使用。工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，也是电力系统的主要用户。系统的主要用户。图图11.1.111.1.1所示为电力系统示意图，虚线框内即为工厂供电所示为电力系统示意图，虚线框内即为工厂供电系统。工厂供电系统中，变配电所担负着接收
3、电能、变换电压系统。工厂供电系统中，变配电所担负着接收电能、变换电压和分配电能的任务；和分配电能的任务；配电线路承担着输送和分配电能的任务；配电线路承担着输送和分配电能的任务；用电设备指的是消耗电能的电动机、照明设备等。用电设备指的是消耗电能的电动机、照明设备等。图图11.1.1 电力系统示意图电力系统示意图 不同类型的工厂，其供电系统组成各不相同。不同类型的工厂，其供电系统组成各不相同。大型工厂及某些电源进线电压为大型工厂及某些电源进线电压为35 kV35 kV及以上的中型工厂，及以上的中型工厂，一般经过两次降压，也就是电源进厂以后，先经总降压变电一般经过两次降压，也就是电源进厂以后，先经总
4、降压变电所，将所，将35 kV35 kV及以上的电源电压降为及以上的电源电压降为6 610 kV10 kV的配电电压，然的配电电压，然后通过高压配电线路将电能送到各个车间变电所，也有的经后通过高压配电线路将电能送到各个车间变电所，也有的经高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压用电设备所需的电压。低压用电设备所需的电压。一般中型工厂的电源进线电压是一般中型工厂的电源进线电压是6 610 kV10 kV。电能先经高压。电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所或配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间
5、变电所或由高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有由高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将电力变压器，将6 610 kV10 kV的高压降为一般低压用电设备所需的的高压降为一般低压用电设备所需的电压电压(如如220220380 V)380 V)，然后由低压配电线路将电能分送给各用，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。电设备使用。对于小型工厂，由于所需容量一般不大于对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000 kVA1000 kVA，因而，因而通常只设一个降压变电所，将通常只设一个降压变电所，将6 610 kV10 kV电压降为低压用电设备电压降
6、为低压用电设备所需的电压。当工厂所需容量不大于所需的电压。当工厂所需容量不大于160 kVA160 kVA时，一般采用低时，一般采用低压电源进线，因此工厂只需设一个低压配电间。压电源进线，因此工厂只需设一个低压配电间。对工厂供电系统的基本要求是：安全、灵活、可靠、经济。对工厂供电系统的基本要求是：安全、灵活、可靠、经济。11.1.2 11.1.2 电力系统的组成电力系统的组成电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统一整体。统一整体。电力系统由发电厂、变电站、电力网和用户组成。电力系统由发电厂、变电站、电力网和用户组成。图图11.1.
7、2所示为电力系统及动力系统示意图。所示为电力系统及动力系统示意图。图图11.1.2 电力系统及动力系统示意图电力系统及动力系统示意图 1 1 发电厂发电厂发电厂是将一次能源转换为电能的工厂。根据一次能源的发电厂是将一次能源转换为电能的工厂。根据一次能源的来源不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、来源不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、地地热发电厂、潮汐发电厂、风力发电厂以及太阳能发电厂等。热发电厂、潮汐发电厂、风力发电厂以及太阳能发电厂等。2 2 电力网电力网电力网由变电所和各种不同电压等级的线路组成，它的任电力网由变电所和各种不同电压等级的线路组成，它的任务是将发电厂生产的
8、电能输送、变换和分配到电能用户。电力务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。电力网按电压高低和供电范围的大小又分为区域网和地方网。网按电压高低和供电范围的大小又分为区域网和地方网。区区域网供电范围大，且电压一般在域网供电范围大，且电压一般在220 kV220 kV以上；以上；地方网供电范地方网供电范围小，最高电压一般不超过围小，最高电压一般不超过110 kV。3 3 用户用户用户是指将电能转换为所需要的其它形式能量的工厂或用用户是指将电能转换为所需要的其它形式能量的工厂或用电设备。电设备。随着电力系统的发展，各国建立的电力系统，其容量及范随着电力系统的发展，各国建立的电力系统，其容量
9、及范围越来越大。建立大型电力系统可以经济合理地利用一次能源，围越来越大。建立大型电力系统可以经济合理地利用一次能源，降低发电成本，减少电能损耗，降低发电成本，减少电能损耗，提高电能质量，实现电能的提高电能质量，实现电能的灵活调节和调度，灵活调节和调度，大大提高供电可靠性。大大提高供电可靠性。11.1.3 11.1.3 电力系统的电压电力系统的电压1.1.三相交流电网和电力设备的额定电压三相交流电网和电力设备的额定电压根据受电设备和供电设备的额定电压，国标根据受电设备和供电设备的额定电压，国标GB 156GB 1569393标准电压标准电压规定了交流电力网和电力设备的额定电压等级。规定了交流电力
10、网和电力设备的额定电压等级。1 1）电网电网(电力线路电力线路)的额定电压的额定电压(rated voltage)(rated voltage)电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基本电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基本依据，它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有依据，它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有水平，经过全面的技术分析后确定的。三相交流电网和电力设水平，经过全面的技术分析后确定的。三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表备常用的额定电压如表11.1.1所示。所示。表表11.1.1 我国交流电力网和电气设备的额定电压我国交流电力网和电气设备
11、的额定电压 电力变压器额定电压/KV 分类 电网和用电设备 电压/KV 发电机额定 电压/KV 一次绕组 二次绕组 低压 0.38 0.66 0.40 0.69 0.38 0.66 0.40 0.69 高压 3 6 10 35 66 110 220 330 500 750 3.15 6.3 10.5 13.8,15.75,18,20,22,24,26 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8,15.75,18,20,22,24,26 35 66 110 220 330 500 750 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 38.5 72.6 121
12、 242 363 550 820 2 2）电力设备的额定电压电力设备的额定电压 用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5 5，以以补偿线路上的电压损失。补偿线路上的电压损失。变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。电压。（1 1）变压器一次绕组额定电压分两种情况：当变压器直变压器一次绕组额定电压分两种情况：当变压器直接与发电机相连时，如图接与发电机相连时，如图11.1.311.1.3中的变
13、压器中的变压器T T1 1，其额定电压与，其额定电压与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5 5；当变；当变压器连接在线路上时，如图压器连接在线路上时，如图11.1.311.1.3中的变压器中的变压器T T2 2，成为电网上，成为电网上的一个负荷，其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。的一个负荷，其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。（2 2）变压器的二次绕组额定电压也分两种情况：当变压变压器的二次绕组额定电压也分两种情况：当变压器二次侧供电线路较长时，如图器二次侧供电线路较长时，如图11.1.311.1.3中的变压器中的变压器T T1 1，
14、其额，其额定电压应高于同级电网额定电压的定电压应高于同级电网额定电压的1010，5%5%用来补偿变压器用来补偿变压器二次绕组的内阻抗压降，二次绕组的内阻抗压降，5%5%用来补偿线路上的电压损失；当用来补偿线路上的电压损失；当变压器二次侧供电线路不太长时，如图变压器二次侧供电线路不太长时，如图11.1.311.1.3中的变压器中的变压器T T2 2，其额定电压只需高于电网额定电压的其额定电压只需高于电网额定电压的5 5即可，用于补偿变压即可，用于补偿变压器内部的电压损耗。器内部的电压损耗。图图11.1.3 电力变压器的额定说明电力变压器的额定说明 2.2.电压分类及高低电压的划分电压分类及高低电
15、压的划分按国标规定，按国标规定，额定电压分为三类：额定电压分为三类：第一类额定电压为第一类额定电压为100 V100 V及以下，如及以下，如12 V12 V、24 V24 V、36 V36 V等，等，主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量负荷。负荷。第二类额定电压为第二类额定电压为100 V100 V以上、以上、1000 V1000 V以下，如以下，如127 V127 V、220 V220 V、380 V380 V、600 V600 V等，主要用作低压动力电源和照明电源。等，主要用作低压动力电源和照明电源。第三类额定电压为第三类
16、额定电压为1 kV1 kV以上，以上，有有6 kV6 kV、10 kV10 kV、35 kV35 kV、110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV、500 kV500 kV、750 kV750 kV等，主要用于高等，主要用于高压用电设备、发电及输电设备。压用电设备、发电及输电设备。在电力系统中，通常把在电力系统中，通常把1 kV1 kV以下的电压称为低压，以下的电压称为低压，1 kV1 kV以上的电压称为高压，以上的电压称为高压，220 kV220 kV以上的电压称为超高压，以上的电压称为超高压，1000 1000 kVkV以上的电压称为特高压。三相电力设备的
17、额定电压不作特以上的电压称为特高压。三相电力设备的额定电压不作特别说明时均指线电压。别说明时均指线电压。11.1.4 11.1.4 工厂供电系统配电电压的选择工厂供电系统配电电压的选择1 1 高压配电电压的选择高压配电电压的选择工厂供电系统的高压配电电压主要取决于当地供电电源电工厂供电系统的高压配电电压主要取决于当地供电电源电压以及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。中、压以及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。中、小型工厂采用的高压配电电压通常为小型工厂采用的高压配电电压通常为6 610 kV10 kV，从技术经济指，从技术经济指标来看，最好采用标来看，最好采用10 kV10 k
18、V配电电压。由于同样的输送功率和输配电电压。由于同样的输送功率和输送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，线路所采用的送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，线路所采用的导线或电缆截面越小，因而采用导线或电缆截面越小，因而采用10 kV10 kV配电电压可以减少线路配电电压可以减少线路的初投资和金属消耗量，还可以减少线路的电能损耗和电压损的初投资和金属消耗量，还可以减少线路的电能损耗和电压损耗。从设备的选型及将来的发展来说，耗。从设备的选型及将来的发展来说，10 kV10 kV更优于更优于6 kV6 kV。对对于一些厂区面积大、负荷大且集中的大型厂矿，如厂区的环境于一些厂区面积大、负荷大且
19、集中的大型厂矿，如厂区的环境条件允许，可采用条件允许，可采用3535220 kV220 kV架空线直接深入工厂负荷中心配架空线直接深入工厂负荷中心配电，电，这样可以分散建立总降压变电所，简化供电环节，节约这样可以分散建立总降压变电所，简化供电环节，节约有色金属，有色金属，降低功率损耗和电压损失。降低功率损耗和电压损失。2 2 低压配电电压的选择低压配电电压的选择工厂供电系统的低压配电电压一般采用工厂供电系统的低压配电电压一般采用220/380 V220/380 V的标准的标准电压等级，但在某些特殊的场合如矿井，因负荷中心远离变电电压等级，但在某些特殊的场合如矿井，因负荷中心远离变电所，为保证负
20、荷端的电压水平故采用所，为保证负荷端的电压水平故采用660 V660 V电压作为配电电压，电压作为配电电压，这样不仅可以减少线路的电压损耗，降低线路有色金属消耗量，这样不仅可以减少线路的电压损耗，降低线路有色金属消耗量，而且能够增加配电半径，提高供电能力，简化供配电系统。而且能够增加配电半径，提高供电能力，简化供配电系统。另外，在某些场合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低另外，在某些场合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低电压配电。电压配电。11.1.5 11.1.5 工厂供电系统的质量指标工厂供电系统的质量指标1 1 电压的质量要求电压的质量要求国家标准国家标准GB 12325GB 1
21、23259090电能质量电能质量 供电电压允许偏差供电电压允许偏差规规定了不同电压等级的允许电压偏差：定了不同电压等级的允许电压偏差：35 kV35 kV及以上供电电压，及以上供电电压，正、正、负偏差的绝对值之和不超过负偏差的绝对值之和不超过额定电压的额定电压的10%10%；10 kV10 kV及以下三相供电电压允许偏差为及以下三相供电电压允许偏差为7%7%；220 V单相供电电压允许偏差为单相供电电压允许偏差为+7%、-10%。2 2 频率的要求频率的要求我国规定的额定电压频率为我国规定的额定电压频率为50 Hz50 Hz，大容量系统允许的频，大容量系统允许的频率偏差为率偏差为0.2 Hz0
22、.2 Hz，中、小容量系统允许的频率偏差为，中、小容量系统允许的频率偏差为0.5 0.5 HzHz。频率的调整主要由发电厂进行。工厂电力系统的频率指频率的调整主要由发电厂进行。工厂电力系统的频率指标由电力系统给予保证。标由电力系统给予保证。3 3 供电的可靠性要求供电的可靠性要求保证供电系统的安全可靠性是电力系统运行的基本要求。保证供电系统的安全可靠性是电力系统运行的基本要求。所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。这就要所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。这就要求供配电系统的每个环节都安全、可靠运行，不发生故障，以求供配电系统的每个环节都安全、可靠运行，不发生故障，以保证
23、连续不断地向用户提供电能。保证连续不断地向用户提供电能。不同的用户对供电可靠性的要求是不一样的。根据对供电不同的用户对供电可靠性的要求是不一样的。根据对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度，将电力用可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度，将电力用户负荷分为三类。户负荷分为三类。1 1）一级负荷一级负荷(first order load)(first order load)一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡危险，或造成重一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡危险，或造成重大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在政治上造
24、成重大影响的电力负荷。如火车站、大会堂、重要政治上造成重大影响的电力负荷。如火车站、大会堂、重要宾馆、宾馆、通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。重点文物保护场所等。一级负荷要求由两个独立电源供电，当其中一个电源发一级负荷要求由两个独立电源供电，当其中一个电源发生故障时，生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。对一级负荷中另一个电源应不致同时受到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。还必须增设应急电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组、专门的供
25、常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组、专门的供电线路、电线路、蓄电池、干电池等。蓄电池、干电池等。2 2）二级负荷二级负荷(second order load)(second order load)二级负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失二级负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失的电力负荷，的电力负荷，如主要设备损坏、大量产品报废、如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产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。过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这这两
26、台变压器不一定在同一变电所两台变压器不一定在同一变电所)，当其中有一条回路或一台，当其中有一条回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断供电后能迅速恢复供电。供电后能迅速恢复供电。3 3）三级负荷三级负荷(third order load)(third order load)三级负荷为一般电力负荷，三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负所有不属于上述一、二级负荷者均为三级负荷。荷者均为三级负荷。由于三级负荷为不重要的一般负荷，由于三级负荷为不重要的一般负荷，因因而它对供电电源无特殊要求。而它对供电电源无特殊要求。
27、11.2 工厂电力负荷的计算工厂电力负荷的计算11.2.1 11.2.1 计算负荷及设备容量计算负荷及设备容量1.1.计算负荷的概念计算负荷的概念 根据用电设备的安装容量，采用一定的计算方法得出的根据用电设备的安装容量，采用一定的计算方法得出的负荷，称为计算负荷。计算负荷是一个假想负荷，其热效应负荷，称为计算负荷。计算负荷是一个假想负荷，其热效应和实际负荷产生的热效应相等。和实际负荷产生的热效应相等。如以计算负荷连续运行，根如以计算负荷连续运行，根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆其发热温度不会超过据计算负荷选择的电气设备和导线电缆其发热温度不会超过允许值。允许值。导体通过电流达到稳定温升的时
28、间大约为导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3(34)4)，为发热时间常数。为发热时间常数。截面在截面在16 mm16 mm2 2及以上的导体，其及以上的导体，其10 10 minmin。因此，载流导体大约经因此，载流导体大约经30 min30 min后可达到稳定温升值，计后可达到稳定温升值，计算负荷也就是半小时最大负荷。分别用算负荷也就是半小时最大负荷。分别用P P3030、Q Q3030、S S3030和和I I3030表示表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。计算负荷是分析和设计供电系统的基础，是选择供电系统计算负荷
29、是分析和设计供电系统的基础，是选择供电系统导线、变压器、开关电器等设备的依据。如计算负荷过大，导线、变压器、开关电器等设备的依据。如计算负荷过大，则将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费；则将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，如计算负荷过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。因此，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。因此，正确确定计算负荷意义重大。正确确定计算负荷意义重大。2.2.设备容量的确定设备容量的确定采用需要系数法确定计算负荷时，首先
30、要知道设备的容量采用需要系数法确定计算负荷时，首先要知道设备的容量P Pe e。设备容量与设备的工作制有关，设备容量不一定就是设备。设备容量与设备的工作制有关，设备容量不一定就是设备铭牌上所标定的额定容量。铭牌上所标定的额定容量。因此，当统计设备的安装容量时，因此，当统计设备的安装容量时，不能将铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质将不能将铭牌上的额定功率直接相加，而应按不同的工作性质将用电设备分组，再将不同负荷持续率下的额定功率换算为统一用电设备分组，再将不同负荷持续率下的额定功率换算为统一持续率下的功率，这就是设备容量。持续率下的功率，这就是设备容量。1 1）长期连续运行工作制长期
31、连续运行工作制采用长期连续运行工作制的设备工作时间长，连续运行，采用长期连续运行工作制的设备工作时间长，连续运行，绝大多数用电设备都属于这一类设备，绝大多数用电设备都属于这一类设备，如风机、泵类、机床、如风机、泵类、机床、照明等。照明等。这类设备的设备容量就是设备铭牌上的额定容量。这类设备的设备容量就是设备铭牌上的额定容量。2 2）短时运行工作制短时运行工作制采用短时运行工作制的设备工作时间短，停歇时间长，采用短时运行工作制的设备工作时间短，停歇时间长，如如船闸电动机、机床中的辅助电动机等，其设备容量按铭牌额定船闸电动机、机床中的辅助电动机等，其设备容量按铭牌额定容量计算。容量计算。3 3）断
32、续周期工作制断续周期工作制继续周期工作制也称反复短时工作制，采用这种工作制的继续周期工作制也称反复短时工作制，采用这种工作制的设备时而工作，时而停歇，反复运行，设备时而工作，时而停歇，反复运行，如吊车用电动机、如吊车用电动机、电电焊机等，其设备容量是将所有设备在不同负载持续率下的铭牌焊机等，其设备容量是将所有设备在不同负载持续率下的铭牌额定容量换算到一个统一的负荷持续率下的功率之和。额定容量换算到一个统一的负荷持续率下的功率之和。断续周断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，换算要求换算要求如下：如下：(1)电焊机组要求统一换算到电焊机
33、组要求统一换算到=100，换算后的设备容量为，换算后的设备容量为 100NN100NNecosSPPNNNNecosSPP（11.2.1）即即 式中式中:PN、SN为吊车电动机的铭牌容量；为吊车电动机的铭牌容量；N为与铭牌容量对应为与铭牌容量对应的负荷持续率的负荷持续率(计算中用小数计算中用小数)；100为其值为为其值为100%的负荷持续的负荷持续率（计算中用率（计算中用1）；）；cos为铭牌规定的功率因数。为铭牌规定的功率因数。（2）吊车电动机组要求统一换算到吊车电动机组要求统一换算到=25，换算后换算后的设备容量为的设备容量为 NN25Ne2PPPN（11.2.2）式中式中:PN为吊车电动
34、机的铭牌容量；为吊车电动机的铭牌容量；N为与铭牌容量对应的为与铭牌容量对应的负荷持续率；负荷持续率；25为其值为为其值为25%的负荷持续率（计算中用的负荷持续率（计算中用0.25）。）。11.2.2 11.2.2 按需要系数法确定计算负荷按需要系数法确定计算负荷1.1.三相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定用电设备组是由工艺性质相同、需要系数相近的用电设备用电设备组是由工艺性质相同、需要系数相近的用电设备合并组成的。合并组成的。用电设备组的计算负荷是指用电设备组从供电用电设备组的计算负荷是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷，系统中取用的半小时最大负荷，其基本公式为其
35、基本公式为 ed30PKP（11.2.3）K Kd d为需要系数，反映用电设备组中投入运行的设备性质、为需要系数，反映用电设备组中投入运行的设备性质、容量、线路损耗、设备效率及操作人员的技能等诸多因素，容量、线路损耗、设备效率及操作人员的技能等诸多因素，是一个综合系数。不同用电设备组的是一个综合系数。不同用电设备组的K Kd d值列于表值列于表11.2.111.2.1中。中。用电设备组设备台数较少时，用电设备组设备台数较少时，K Kd d值适当取大些，如只有值适当取大些，如只有1 12 2台台设备时，取设备时，取K Kd d1 1。当只有一台电动机时，。当只有一台电动机时，P30=PN/,PN
36、为电为电动机额定容量，动机额定容量，为电动机的效率。为电动机的效率。Pe为用电设备组中各设备为用电设备组中各设备容量之和（不包括备用设备）。容量之和（不包括备用设备）。在求出有功计算负荷在求出有功计算负荷P P3030后，可按下列各式分别求出无功后，可按下列各式分别求出无功计算负荷、计算负荷、视在计算负荷和计算电流。视在计算负荷和计算电流。无功计算负荷为无功计算负荷为 tan3030PQ（11.2.4）式中：式中：tantan为对应于用电设备组为对应于用电设备组coscos的正切值。的正切值。视在计算负荷为视在计算负荷为 cos3030PS（11.2.5）式中：式中：cos为用电设备组的平均功
37、率因数。为用电设备组的平均功率因数。计算电流为计算电流为 N30303USI（11.2.6）式中式中:UN为用电设备组的额定电压。为用电设备组的额定电压。负荷计算中常用的单位：有功功率为负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦千瓦”(kW)，无，无功功率为功功率为“千乏千乏”(kvar)，视在功率为，视在功率为“千伏安千伏安”(kVA)，电，电流为流为“安安”(A)，电压为电压为“千伏千伏”(kV)。2 多组用电设备计算负荷的确定多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷
38、不同时出现的的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的情况。因此，在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况。因此，在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数同时系数Kp、Kq，则计算负荷为则计算负荷为 ipPKP,3030iqQKQ,303023023030QPSN30303USI（11.2.7）以上两式中的以上两式中的P30,i和和Q30,i分别为各组设备的有功和无功分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。对车间干线取计算负荷之和。对车间干线取Kp=0.850.95，Kq=0.900.97；
39、对车间母线取对车间母线取Kp=0.900.95，Kq=0.930.97。注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算。此外，在计算多组设备总的计算负荷时，为电流之和来计算。此外，在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按供电设计手册所列的计算系数来计算，而不必考虑设备台数按供电设计手册所列的计算系数来计算，而不必考虑设备
40、台数少而适当增大少而适当增大Kd和和cos值的问题。值的问题。3.确定全厂计算负荷的方法确定全厂计算负荷的方法1）按逐级计算法确定全厂计算负荷按逐级计算法确定全厂计算负荷从计算低压用电设备的负荷开始，逐级向电源方向计算，从计算低压用电设备的负荷开始，逐级向电源方向计算，只需要在每级配电点乘以同时系数只需要在每级配电点乘以同时系数Kp、Kq，然后再考虑变压，然后再考虑变压器的功率损失：器的功率损失：T3030T3030QQQPPP（11.2.8）式中，式中，为变压器高、低压侧计算负为变压器高、低压侧计算负荷；荷；、为变压器有功、无功损耗，按经验估算值为、为变压器有功、无功损耗，按经验估算值为 3
41、0303030QPQP、TPTQ303006.0015.0SQSPTT（11.2.9）最后确定出工厂总计算负荷。最后确定出工厂总计算负荷。2）按不同工厂的需要系数确定全厂计算负荷按不同工厂的需要系数确定全厂计算负荷 首先确定全厂总设备容量，再乘以工厂的需要系数首先确定全厂总设备容量，再乘以工厂的需要系数Kd，就，就得到该厂的计算负荷。得到该厂的计算负荷。ed30PKP（11.2.10）其中查有关工厂需要系数的资料。其中查有关工厂需要系数的资料。3）按年产量估算工厂计算负荷按年产量估算工厂计算负荷 年产量按估算工厂计算负荷为年产量按估算工厂计算负荷为 M30TMWP（11.2.11）式中，式中，
42、M为工厂年产量；为工厂年产量；W为单位产品耗电量；为单位产品耗电量；TM为工厂年为工厂年最大有功负荷利用小时数，查有关资料。最大有功负荷利用小时数，查有关资料。11.2.3 11.2.3 工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷 1 1 工厂常用的几种功率因数工厂常用的几种功率因数1 1）瞬时功率因数瞬时功率因数瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出电流表和电压表的读数按下式求出 IUP3cos（11.2.12）式中式中:P为功率表测出的三相功率读数为
43、功率表测出的三相功率读数(kW)；I为电流表测出的为电流表测出的线电流读数线电流读数(A)；U为电压表测出的线电压读数为电压表测出的线电压读数(kV)。瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。2 2）平均功率因数平均功率因数平均功率因数亦称加权平均功率因数，平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算按下式计算 222p11cosqpqpWWWWW（11.2.13）式中式中:W Wp p为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出；为某一时间内消耗
44、的有功电能，由有功电度表读出；W Wq q为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。我国电业部门每月向工业用户收取电费，我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。月平均功率因数的高低来调整。3 3）最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数指在年最大负荷最大负荷时的功率因数指在年最大负荷(即计算负荷即计算负荷)时时的功率因数，按下式计算的功率因数，按下式计算 3030cosSP（11.2.14）我国电力规程规定：高压供电的用户功率因数应达到我国电力规程规定：高压供电的用户功率因
45、数应达到0.900.90以上，其它电力用户功率因数应为以上，其它电力用户功率因数应为0.850.85以上；以上；同时还规同时还规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。这里所指的功率因数为最大负荷时的功率因数。这里所指的功率因数为最大负荷时的功率因数。2.2.无功功率补偿无功功率补偿 达不到规定的工厂功率因数要求时，则需要考虑人工补达不到规定的工厂功率因数要求时，则需要考虑人工补偿。人工补偿最普遍采用的方法是并联电容器来提高功率因偿。人工补偿最普遍采用的方法是并联电容器来提高功率因数。数。要使功率因数由要使功率因数由cos提高到提
46、高到cos，必须装设的无功补，必须装设的无功补偿装置容量为偿装置容量为)tan(tan303030PQQQC（11.2.15）式中，式中，称为无功补偿率，表示要使称为无功补偿率，表示要使1kW1kW的有功功率由提高到的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量所需要的无功补偿容量kvarkvar值。值。在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量个容量q qC C来确定电容器的个数，即来确定电容器的个数，即（11.2.16）并联电容器有三相和单相之分。如采用三相电容器组进并联电容器有三相和单相之分。如采用三相电容器组进行补偿，其个数按上述
47、计算值取整数选择，如采用单相电容行补偿，其个数按上述计算值取整数选择，如采用单相电容器进行补偿，其个数应是器进行补偿，其个数应是3的整数倍，以便电容器三相均衡分的整数倍，以便电容器三相均衡分配。配。CCqQn 3 3无功补偿后的工厂计算负荷无功补偿后的工厂计算负荷 工厂工厂(或车间或车间)装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷即总的无功计算负荷 CQQQ3030（11.2.17）补偿后总的视在计算负荷补偿后总的视在计算负荷 230302
48、30)(CQQPS（11.2.18）11.3 变电所位置及变压器台数和容量选择变电所位置及变压器台数和容量选择 11.3.1 11.3.1 变配电所的所址选择变配电所的所址选择确定变电所位置时，应考虑以下因素：确定变电所位置时，应考虑以下因素：尽量接近负荷尽量接近负荷中心；中心；进出线方便；进出线方便；接近电源侧；接近电源侧；设备运输方便；设备运输方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；有腐蚀性气体的场所；不应设在有爆炸危险环境的正上方不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；
49、或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；保证供电安全，便于今后发展。保证供电安全，便于今后发展。其中，变配电所接近负荷其中，变配电所接近负荷中心是最重要的。中心是最重要的。1)1)负荷指示图法负荷指示图法负荷指示图是将负荷按一定的比例，以负荷圆的面积表负荷指示图是将负荷按一定的比例，以负荷圆的面积表明负荷大小的图形。明负荷大小的图形。负荷圆半径为负荷圆半径为 30nPr（11.3.1）式中式中:n为负荷圆的比例系数，单位为为负荷圆的比例系数，单位为kWmm2。根据全厂各车间的负荷图，可以直观地确定工厂的负荷根据全厂各车间的负荷图，可以直观地确定工厂的负荷中心的位置。中心的位置。结合
50、位置选择原则，拟定几个方案，择优选择结合位置选择原则，拟定几个方案，择优选择变电所位置。变电所位置。2)2)负荷矩法负荷矩法这是一种近似定量的计算方法，以负荷圆的圆心为负荷这是一种近似定量的计算方法，以负荷圆的圆心为负荷点，用求物体重心的方法确定负荷中心。点，用求物体重心的方法确定负荷中心。图图11.3.111.3.1所示为所示为3 3个负荷点的负荷矩示意图。有功功率个负荷点的负荷矩示意图。有功功率P P1 1P P3 3分布于直角坐标系中，一般负荷中心为分布于直角坐标系中，一般负荷中心为)(iiixPPx)(iiiyPPyiiiPxPx)(（11.3.2）iiiPyPy)(（11.3.3）因
