CN106602545A - 一种变电所用电设备的负荷计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气技术领域，具体涉及一种负荷计算方法。一种变电所用电设备的负荷计算方法，其特征在于，设定用电设备的总容量Pe、用电设备的需要系数Kd、用电设备的功率因数

Description

一种变电所用电设备的负荷计算方法

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体涉及一种负荷计算方法。

背景技术

在电力系统中，电压有很多等级，只有同等电压等级之间才能进行电能交换，否则要借助中间环节来进行电压变换，实现这个功能的中间环节就是变电站。变电站在系统中起着一个枢纽作用，电力系统变换电压通过变电站来完成，而且还能分配电能，它要将电能输送到每个用电场所且要保证电能的安全性、可靠性和经济性。所以变电站的设计不容小视。

电能(功率)是能量的一种存在方式。电能有着许多优点，它的生产过程快捷，便于控制和管理，且对自然的污染性作用较小，可以代替其他资源，能够保护生态环境。目前，随着电力行业的管理要求和技术要求的不断进步和优化，我们国家对变电站的运行也提出了更高的要求。这就要求提高理论与实践的集合能力，并且积极总结变电站设计中遇到的各种问题。变电站设计中要综合各方面的原因，不可为提高某一方面的性能以另一性能为代价。其实提高电能的质量和利用率，可以通过一些先是可行的方法如改善优化变电站结构。改进变电站组织结构可以起到减小变电站的有功无功内耗，使变电站能够满足可靠、灵活、经济的运行要求。

变电所中，根据用电的重要性和突然中断供电造成的损失程度可以将负荷分为三类，其中三级负荷供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失，因此可以用单回线路供电，在供电之前，需要对其用电设备进行负荷计算，以便于设计合理的变电站结构。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种变电所用电设备的负荷计算方法，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种变电所用电设备的负荷计算方法，设定用电设备的总容量Pe、用电设备的需要系数Kd、用电设备的功率因数则采用系数法和下列公式进行计算：

有功计算负荷(kW)

P_j＝P_e×K_d (1-1)

功率因数的正切值

无功计算负荷(kW)

视在计算负荷(kW)

计算电流(A)

式中P_e——用电设备的总容量；K_d——用电设备的需要系数；cosφ——用电设备的功率因数；tanφ——功率因数正切值；U_e——工厂进线额定电压(kV)。

在计算负荷时，应考虑到有功负荷同时系数k_ΣP＝0.90，无功负荷同时系数k_Σq＝0.95；

还应考虑到主变压器的损耗：

ΔP_b＝1％S_j (1-6)

ΔQ_b＝5％S_j (1-7)

则，计算负荷为：

P_j＝k_ΣP×ΣP_j+ΔP_b (1-8)

Q_j＝k_Σq×ΣQ_j+ΔQ_b (1-9)

当总降压变电所的主电源采用35kV电压等级时，经过主变压器降压后采用10kV电压供电，且采用另一变电所的10kV电源作为备用电源；

本发明则在总降压变电所的10kV侧进行无功功率补偿，在10kV侧接上无功功率补偿装置时，10kV侧的总的视在计算负荷会降低，从而使总降压变电所主变压器的容量减小，既可以减小变电所的建厂的投入，能够减小工厂的电费开支。

应满足在进行补偿后的功率因素达到0.95，取cosφ＞0.95的数值，则：

对低压侧没加无功补偿时功率因素为：

cosΦ＝P_j/Q_j (1-11)

补偿容量为：

Q_c＝P_j*(tgΦ₁-tgΦ₂) (1-12)

选取Q_c＝整数

10kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：

主变压器损耗

ΔP_T≈0.01S_j' (1-14)

ΔQ_T＝0.05S_j' (1-15)

35kV侧的计算负荷为

P_j'＝k_ΣP×ΣP_j+ΔP_T (1-16)

Q_j'＝k_Σq×ΣQ_j+ΔQ_T-Q_c (1-17)

cosΦ＝P_j'/S_j' (1-19)

当cosφ取的数值满足cosΦ≥0.95即可。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明的负荷计算方法能大大减小变电所的投入，且能减少下游工厂的电费开支。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

一种变电所用电设备的负荷计算方法，在电力系统能提供的总降压变电所的主电源采用35kV电压等级时，经过主变压器降压后采用10kV电压供电，且采用另一变电所的10kV电源作为备用电源。用电设备的总容量Pe、用电设备的需要系数Kd、用电设备的功率因数已知，以工厂每个车间总功率为例，如下表所示：

采用系数法和下列公式进行计算：

有功计算负荷(kW)

P_j＝P_e×K_d (1-1)

功率因数的正切值

无功计算负荷(kW)

视在计算负荷(kW)

计算电流(A)

根据上述公式，得到下表：

则主变压器损耗：

ΔP_b＝1％S_j＝0.01×10613.07＝106.13kW (1-6)

ΔQ_b＝5％S_j＝0.05×10613.07＝530.65kvar (1-7)

计算负荷为：

P_j＝k_ΣP×ΣP_j+ΔP_b＝0.90×7987.4+106.13＝7294.79kW (1-8)

Q_j＝k_Σq×ΣQ_j+ΔQ_b＝0.95×8218.64+530.65＝8338.36k var (1-9)

本发明在总降压变电所的10kV侧进行无功功率补偿，在10kV侧接上无功功率补偿装置时，10kV侧的总的视在计算负荷会降低，从而使总降压变电所主变压器的容量减小，既可以减小变电所的建厂的投入，能够减小工厂的电费开支。

设cosφ＝0.97，则

对低压侧没加无功补偿时功率因素为:

cosΦ＝P_j/Q_j＝0.66 (1-11)

补偿容量为：

Q_c＝P_j*(tgΦ₁-tgΦ₂)＝5940.6k var (1-12)

选取Q_c＝6000k var

10kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：

主变压器损耗

ΔP_T≈0.01S_j'＝0.01×7412.46＝74.12 (1-14)

ΔQ_T＝0.05S_j'＝0.05×7412.46＝370.62 (1-15)

35kV侧的计算负荷为

P_j'＝k_ΣP×ΣP_j+ΔPT＝0.90×7987.4+74.12＝7262.78kW (1-16)

Qj'＝k_Σq×ΣQ_j+ΔQ_T-Q_c＝2178.33k var (1-17)

cosΦ＝P_j'/S_j'＝0.958 (1-19)

cosΦ＝0.958满足了要求。

当进行无功补偿后，如下表所示：

根据上述表格，则可选取：型号为BWF10.5-100-1的电容器60只，补偿总容量为100kvar×60＝6000kvar。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种变电所用电设备的负荷计算方法，其特征在于，设定用电设备的总容量Pe、用电设备的需要系数Kd、用电设备的功率因数则采用系数法和下列公式进行计算：

有功计算负荷(kW)

P_j＝P_e×K_d (1-1)

功率因数的正切值

$tan\mathrm{\φ}=\frac{\sqrt{1-{\cos }^2}\mathrm{\φ}}{cos\mathrm{\φ}}---(1-2)$

无功计算负荷(kW)

$Q_j=P_j/\sqrt{1-{\mathrm{cos\φ}}^2}---(1-3)$

视在计算负荷(kW)

$S_j=\sqrt{{P_j}^2+{Q_j}^2}---(1-4)$

计算电流(A)

$I_j=S_j/\sqrt{3}{U}_e---(1-5)$

式中P_e为用电设备的总容量；K_d为用电设备的需要系数；cosφ为用电设备的功率因数；tanφ为功率因数正切值；U_e为工厂进线额定电压(kV)。

2.根据权利要求1所述的一种变电所用电设备的负荷计算方法，其特征在于，在计算负荷时，应考虑到有功负荷同时系数k_ΣP＝0.90，无功负荷同时系数k_Σq＝0.95；

还应考虑到主变压器的损耗：

ΔP_b＝1％S_j (1-6)

ΔQ_b＝5％S_j (1-7)

则，计算负荷为：

P_j＝k_ΣP×ΣP_j+ΔP_b (1-8)

Q_j＝k_Σq×ΣQ_j+ΔQ_b (1-9)

$S_j=\sqrt{{P_j}^2+{Q_j}^2}---(1-10).$

3.根据权利要求2所述的一种变电所用电设备的负荷计算方法，其特征在于，

当总降压变电所的主电源采用35kV电压等级时，经过主变压器降压后采用10kV电压供电，且采用另一变电所的10kV电源作为备用电源；

应满足在进行补偿后的功率因素达到0.95，取cosφ＞0.95的数值，则：

对低压侧没加无功补偿时功率因素为：

cosΦ＝P_j/Q_j (1-11)

补偿容量为：

Q_c＝P_j*(tgΦ₁-tgΦ₂) (1-12)

选取Q_c＝整数

10kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：

${S_j}^{\′}=\sqrt{{P_j}^2+{(Q_j-Q_c)}^2}---(1-13)$

主变压器损耗

ΔP_T≈0.01S_j' (1-14)

ΔQ_T＝0.05S_j' (1-15)

35kV侧的计算负荷为

P_j'＝k_ΣP×ΣP_j+ΔP_T (1-16)

Q_j'＝k_Σq×ΣQ_j+ΔQ_T-Q_c (1-17)

${S_j}^{\′}=\sqrt{{P_j}^{\′2}+{Q_j}^{\′2}}---(1-18)$

cosΦ＝P_j'/S_j' (1-19)

当cosφ取的数值满足cosΦ≥0.95即可。