负荷计算与无功补偿
2.1负荷计算的意义
电力负荷又称负荷，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一种是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，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。要进行工程的供电设计，必须首先将这些原始资料变成电力设计所需要的假想负荷——即计算负荷，然后根据计算负荷按允许发热条件来确定发电机组和变压器的容量，选择供电系统的导线截面，确定提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等等。所以，电力负荷的计算是整个工程供电设计的依据。如负荷计算过低可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增大电能损耗，影响供电系统的正常工作，甚至影响工程的战时指挥、通信联络等战时作用的发挥。反之，如果负荷计算过大，将使发电机组和变乐器的容量过大，会使工程的一次性投资增加，过大的设备在长期负荷率严重不足的情况下运行也不经济。因此，负荷计算的正确与否，将直接关系到工程的供电质量和经济指标，必须认真对待。
2.2负荷计算的方法
目前，负荷计算的方法主要有：需用系数法、二项式法等、利用系数法、ABC法。
需用系数法是在大量的测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法山于简单易行，在人防工程设计中被普遍采用。但是，当用电设备台数少而功率相差悬殊时，其计算结果往往偏小，因而这种方法只适用于整个工程的负荷计算。
二项式法是把计算负荷看作两个分量组成，一个分量是平均负荷，另一分量是数台大功率设备工作对负荷影响的附加功率。这种方法虽然也比较简单，但是于过分突出广大型设备对电气负荷的影响，使计算结果往往偏大，而且方法本身所推荐的公式和系数，仪限于机械加工工业，与人防工程内负荷情况相差较大，使用起来比较困难。 利用系数法是采用利用系数求出最大负荷的平均功率，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法是以概率论和数理统计作为理论根据的，计算结果比较接近实际，适用范围较广，但囚计算过程繁琐，人防工程中一般不使用。
“ABC”法是一种较新的负荷计算方法。它把计算负荷看作是平均负荷与计算负荷对平均负荷参差值的叠加，这个参差值是由没备的容量总平方和的方根表征的，因而人设备对计算负荷的影响将更接近实际，而且这种方法只需对设备台数进行简单的加法，不牵扯到设备容量的繁琐计算，比较方便。但目前在人防丁程中平均利用系统的实测数据不足，故此法尚未被采用。
本次设计中，采用的是需要系数法确定计算负荷，计算公式有： 有功功率：P30?Kd?Pe
无功功率:Q30?P30?tan? 视在功率:S30?P30 计算电流:I30? K?pcos?
?0.93~0.97
S303UN?0.90~0.95 ，K?q总的有功计算负荷为 ： P30?K?p??q?P30.i Q30.i
总的无功计算负荷为： Q30?K22?Q30总的视在计算负荷为： S30?P30
总的计算电流为 ： I30?S303UN
根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的P30,Q30,S30,I30，然后列出表格。 需要系数法基本公式P30?Kd?Pe中的Pe，，不含备用设备的容量，而且要注意，此容量的计算与用电设备组的工作制有关
1.一般连续工作制和短时工作制设备组的容量计算 其设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和 2.断续周期工作制的设备组容量计算
其设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。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，各自换算要求如下：
（1）电焊机组 要求容量统一换算到ε=100%，换算后的设备容量为 Pe=SNcos
N
式中，SN电焊机的铭牌容量；ε为与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小
数）；cos 为铭牌规定的功率因数
(2)吊车电动机组 要求容量统一换算到ε=25%，因此，换算后的设备容量为
Pe=2PN
N
式中，PN为吊车电动机的铭牌容量：ε中用小数）；
为与铭牌容量对应的负荷持续率（计算
2.3计算过程
推钢机 有功计算负荷P30?Kd?Pe=120×0.8=96kw 无功计算负荷Q30?P30?tan?=96×0.75=72kvar 鼓风机 有功计算负荷P30?Kd?Pe=160×0.8=128kw 无功计算负荷Q30?P30?tan?=128×0.5=64kvar 升降机 有功计算负荷P30?Kd?Pe=180×0.3=54kw 无功计算负荷Q30?P30?tan?=54×0.75=40.5kvar 水泵电动机 有功计算负荷P30?Kd?Pe=60×0.75=45kw 无功计算负荷Q30?P30?tan?=45×0.5=22.5kvar 铸造车间吊车 有功计算负荷P30?Kd?Pe=40×
=28.3
无功计算负荷Q30?P30?tan?=28.3×1.73=49kvar 对焊机 有功计算负荷P30?Kd?Pe=80×
=62
无功计算负荷Q30?P30?tan?=62×1.05=63.2 机床电动机 有功计算负荷P30?Kd?Pe=400×0.2=80 无功计算负荷Q30?P30?tan?=80×1.73=138.4 电阻炉 有功计算负荷P30?Kd?Pe=120×0.8=96 无功计算负荷Q30?P30?tan?=96×0.3=28.8 隔离变压器 有功计算负荷P30?Kd?Pe=100×0.5=50 无功计算负荷Q30?P30?tan?=50×2.29=114.5 全厂照明 有功计算负荷P30?Kd?Pe=35×0.7=24.5 无功负荷计算Q30?P30?tan?=24.5×0=0
取K?p?0.95,K?q?0.97
P30?0.95?(96?128?...?24.5)KW?630.61KWQ30?0.97?(72?64?...?0)Kvar?575.11KvarS30?I30?630.612?575.112KV?A?853.5KV?A853.5K?A3?380KV?1.3A
通过以上的计算，得到以下负荷总汇
容量 Pe kW 60 需要系数 Kd 0.8 计算负荷 cosφ tanφ P30 kW 96 Q30 kvar 72 S30 kV.A 120 150.58 67.5 I30 A 0.18 序 用电设备组号 名称 台数 n 1 推钢机 2 0.8 0.75 2 鼓风机 4 40 0.8 0.85 0.5 128 64 0.23 3 升降台 6 30 0.3 0.8 0.75 54 40.5 0.11 4 水泵电动机 铸造车间吊车（ε=50%） 对焊机 （ε=60%） 3 20 0.75 0.85 0.5 45 22.5 52.9 0.08 5 1 20 0.2 0.5 1.73 28.3 49 56.6 0.09 6 2 40 0.35 0.7 1.02 62 63.2 88.6 0.13 7 机床电动机 8 50 0.2 0.5 1.73 80 138.4 160 0.24 8 电阻炉 4 30 0.8 0.7 0.3 96 28.8 137 0.2 9 隔离变压器 10 10 0.5 0.4 2.29 50 114.5 125 0.19 10 全厂照明 1 35 0.7 取K∑p=0.95 K∑q=0.97 1 0 24.5 0 24.5 0.04 车间总计
630.61 575.11 853.5 1.3 2.4无功功率补偿
按规定，变压器高压侧的cos??0.9，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高与0.90，取cos?'?0.92。 又cos?(2)?P30630.61??0.74 S30853.5要使低压侧功率因数又0.74提高到0.92，需装设的并联电容器得容量
QC?1476.40?(tanarccos0.74?tanarccos0.92)Var?508Kvar
查《工厂供电》附录表4，选用BKMJ0.4-25-3的电容器，其参数为额定容量为
25Kvar，额定电容为500uF.电容个数n?508?25?21 故取QC?25Kvar?21?525Kvar 补
偿
后
的
低
压
侧
的
视
在
计
算
负
荷
为
'S30(2)?630.612?(853.5?525)2KV?711A.03KV
A考虑无功补偿后最终确定变压器：查《工厂供电》附录表5，选用型号为S9-800/10的变压器，其额定容量为800KVA。
变压器的检验 变压器的功率损耗为：
?PT?0.015?853.5KVA?8.5KW?QT?0.06?853.5KVA?43Kvar
变压器高压侧得计算负荷为：
'P30(1)?630.61KW?8.5KW?639KW'Q30Kvar?43Kvar?371.5Kvar(1)?(853.5-525)'S30(1)?'I30(1)?6392?371.52KVA?739KVA739KVA3?10KV?42.6A
补偿后的功率因数为：
'P30639cos??'(1)??0.90
739S30(1)'这一功率因数满足要求。