【正文】 的選擇。2 負荷計算及功率補償 負荷調(diào)查 工廠總平面圖 某機械工廠總平面圖 工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為三班制，年最大負荷利用小時數(shù)為，全年實際工作小時數(shù)為。該廠除鑄造車間、電鍍車間、空氣壓縮車間、鍋爐房屬于二級負荷外，其余均屬三級負荷。： 工廠負荷統(tǒng)計資料車間編號車間名稱設(shè)備容量（kW）需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間5002空氣壓縮車間7403鍛壓車間5504金工車間5805工具車間5706電鍍車間4207熱處理車間2608裝配車間3009機修車間28010鍋爐車間22011配料車間31012生活區(qū)480 供電電源情況當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供兩個供電電源，供設(shè)計者選用。從某區(qū)域變電所提供電源，該變電所距廠南。從某區(qū)域變電所提供電源，該變電所距廠西南側(cè)。該廠可通過高壓聯(lián)絡(luò)線由距該廠的鄰近單位取得備用電源。 工廠自然條件（1）氣象資料：年最高氣溫，年平均氣溫，年最低氣溫，年最熱月平均最高氣溫。年最熱月地下土壤中~處平均溫度為，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。年雷暴日天。（2）地質(zhì)水文資料：平均海拔，地層以沙質(zhì)黏土為主，地下水位~，地耐壓力為。 電費制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。每月基本電費為元/，動力電費為元/。此外，電力用戶需按新裝變壓器的容量，一次性向供電部門交納供電貼費為元/。 按需要系數(shù)法確定計算負荷 基本公式用電設(shè)備組的計算負荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷。用電設(shè)備組的設(shè)備容量，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量之和，即。而設(shè)備的額定容量，是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實際上不一定都同時運行，運行的設(shè)備也不太可能都滿負荷，同時設(shè)備本身有功率損耗，配電線路也有功率損耗，因此用電設(shè)備組的有功計算負荷應(yīng)為 （）式中，為設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負荷時運行的設(shè)備容量與全部容量之比；為設(shè)備組的負荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負荷時的輸出功率與運行的設(shè)備容量之比；為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負荷時的輸出功率與取用功率之比；為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負荷時的末端功率（亦即設(shè)備組的取用功率）與首端功率（亦即計算負荷）之比。令上式中的，這里的稱為需要系數(shù)。由上式可知需要系數(shù)的定義式為 （）即用電設(shè)備組的需要系數(shù)，是用電設(shè)備組在最大負荷時需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值。由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計算負荷的基本公式為 （）實際上，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)，因此應(yīng)盡可能地通過實測分析確定，使之盡量接近實際。在求出有功計算負荷后，可按下列各式分別求出其余的計算負荷。無功計算負荷為 （）式中，為對應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。視在計算負荷為 （）式中，為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。計算電流為 （）式中，為用電設(shè)備組的額定電壓。負荷計算中常用的單位：有功功率為“千瓦”，無功功率為“千乏”，視在功率為“千伏安”，電流為“安”，電壓為“千伏”。 多組用電設(shè)備計算負荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）和：對車間干線取~~對低壓母線（1）由用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時取~~（2）由車間干線計算負荷直接相加來計算時取~~總的有功計算負荷為 （）總的無功計算負荷為 （）以上兩式中的和分別為各組設(shè)備的有功和無功計算負荷之和。總的視在計算負荷為 （）總的計算電流為 （）注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負荷和計算電流一般不能用各組的視在計算負荷或計算電流之和來計算，總的視在計算負荷也不能按式（）計算。根據(jù)式（）~（），可以得到各車間的負荷計算表。 各車間的負荷計算表序號車間名稱1鑄造車間1501532空氣壓縮車間5183鍛壓車間1651934金工車間1165工具車間1712854336電鍍車間2107熱處理車間1561171958裝配車間909機修車間5613110鍋爐車間15411配料車間1249315512生活區(qū)336420總計22463019取，根據(jù)式（）~（）可得總有功計算負荷總無功計算負荷總的視在計算負荷總的計算電流 無功功率補償 無功功率補償?shù)囊饬x許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功”并不是“無用”的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機械能、熱能而已。因此在供電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。對廣大供電企業(yè)來說，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動，而且關(guān)系到節(jié)約用電和整個供電區(qū)域的供電質(zhì)量。在電網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。因此，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，已成為電力工業(yè)中的一個重要內(nèi)容，而提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，首先就要提高各用戶的功率因數(shù)。用戶功率因數(shù)的高低，對于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分的發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力，減少線路損失，改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，對于全國廣大供電企業(yè)，若能有效的搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網(wǎng)補償?shù)膲毫?，改善提高用戶功率因?shù)，而且能夠有效降低電能損失，減少用戶電費，其社會經(jīng)濟效益是非常顯著的。我國電力工業(yè)部于年制定的171。供電營業(yè)規(guī)則187。規(guī)定“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)應(yīng)達到下列規(guī)定”：及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為以上。并規(guī)定，凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的，應(yīng)添加無功補償裝置。 無功功率的補償方式 （1）高壓集中補償高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的~母線上。這種補償方式只能補償~母線前所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路的無功功率得不到補償，所以這種補償方式的經(jīng)濟效果較后兩種補償方式差。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運行維護，而且能對工廠高壓側(cè)的無功功率進行有效的無功補償，以滿足工廠總功率因數(shù)的要求，所以這種補償方式在一些大中型工廠中應(yīng)用相當(dāng)普遍。按規(guī)定：室內(nèi)高壓電容器裝置宜設(shè)置在單獨房間內(nèi)。當(dāng)電容器組容量較小時，可設(shè)置在高壓配電室內(nèi)。（2）低壓集中補償?shù)蛪杭醒a償是將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前車間變電所和前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補償能使車間主變壓器的視在功率減小從而可使主變壓器容量選得較小，因此比較經(jīng)濟，而且這種補償?shù)牡蛪弘娙萜饕话憧砂惭b在低壓配電室內(nèi)（只在電容器柜比較多時才考慮單設(shè)一房間），運行維護安全方便，因此這種補償方式在工廠中相當(dāng)普遍。（3）單獨就地補償單獨就地補償，又稱個別補償或分散補償，是將并聯(lián)補償電容器組裝設(shè)在需進行無功補償?shù)母鱾€用電設(shè)備旁邊。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，因此其補償范圍最大，補償效果最好，應(yīng)予優(yōu)先采用。但這種補償方式的總投資較大，且電容器組在被補償?shù)挠秒娫O(shè)備停止工作時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。對于供電系統(tǒng)中高壓側(cè)和低壓側(cè)的基本無功功率的補償，仍宜采用高壓集中補償和低壓集中補償?shù)姆绞健?無功功率補償計算（1）功率因數(shù)補償計算公式補償前平均負荷功率因數(shù)為 （）式中，為年平均有功負荷系數(shù)，~；為年平均無功負荷系數(shù)，~；為年實際工作小時數(shù)，三班制可取6900h；。要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)的無功補償裝置容量為 （）式中，為無功補償后的無功功率。電容器實際容量與實際工作電壓平方成正比，即 （）其中，為單只電容器的額定容量；為電容器的額定電壓。并聯(lián)電容器的臺數(shù)為 （）式中，為無功補償容量；為電容器的實際容量。變壓器的有功功率損耗及無功功率損耗為 （） （）式中，為補償后側(cè)的視在計算負荷。補償后平均負荷功率因數(shù)為 （）式中，和為補償后的計算負荷。（2）功率因數(shù)補償?shù)姆桨讣坝嬎銥榱吮阌诩泄芾聿p小投資，本廠采用高壓集中補償方式。無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯(lián)電容器兩種，由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此本廠采用并聯(lián)電容器作為無功補償裝置。由式（）得補償前平均負荷功率因數(shù)為該廠側(cè)平均負荷時的功率因數(shù)只有，而供電部門要求進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于。由式（）得無功補償容量為因此，若選，由式（）知該電容器的實際容量為由式（）得并聯(lián)電容器的臺數(shù)為由于是單相電容器，所以應(yīng)取的倍數(shù)以便三相均衡分配，因此，可選三臺并聯(lián)電容器。則實際補償容量。補償后側(cè)的視在計算負荷為 由式（）及式（）得變壓器的功率損耗為變電所側(cè)的計算負荷為由式（）得無功補償后工廠的平均功率因數(shù)為滿足要求。3 供電電壓及總降壓變電所主電路的確定 總降壓變電所主電路 總降壓變電所主電路的分類（1）具有一回電源進線和一臺變壓器的主電路接線這種情況在變電所的高壓側(cè)通常是線路一變壓器組的接線，而變壓器低壓側(cè)則采用單母線接線方式。圖為變壓器高壓側(cè)裝有斷路器的線路—變壓器組結(jié)線，這種接線由于變壓器高壓側(cè)裝有斷路器，正常運行時變壓器的投切操作及發(fā)生故障時故障線路的切除均可利用斷路器進行，所以運行操作比較方便。低壓側(cè)單母線接線是最簡單的母線接線，由母線引出饋電線路到工廠配電所或車間變電所。饋電線路可用斷路器或負荷開關(guān)控制，或者簡單地采用隔離開關(guān)及熔斷器控制方式，視負荷的大小及重要程度而定。 高壓側(cè)裝有斷路器的 高壓側(cè)只裝隔離開關(guān)的線路—變壓器組結(jié)線 線路—變壓器組結(jié)線在工廠供電系統(tǒng)中，為了簡化配電裝置，減少投資，往往從簡化變壓器一次側(cè)的開關(guān)設(shè)備入手。正常工作時，若要切除變壓器，首先需要斷開變壓器低壓側(cè)斷路器，然后再打開隔離開關(guān)；投入變壓器時，要先合上，再合。由于利用隔離開關(guān)進行變壓器的空載分閘和合閘，這種結(jié)線在變壓器容量上有一定限制：對于電壓，變壓器容量限制在以下；對于電壓，變壓器容量限制在以下。這兩種結(jié)線都具有簡單、經(jīng)濟的優(yōu)點，雖然第一種結(jié)線還采用了高壓斷路器，投資稍大些，但是由于只有一回進線和一臺變壓器，低壓側(cè)又是單母線結(jié)線，所以供電可靠性都不高。當(dāng)線路一變壓器組中的任一元件或低壓母線發(fā)生故障或進行檢修時，全所都要停電。因此，這一類結(jié)線一般僅用于給三級負荷的中小型變電所供電。（2）具有兩回電源進線和兩臺變壓器的變電所主電路接線為使重要負荷得到可靠的供電，大型企業(yè)變電所通常有兩回電源進線并且設(shè)置兩臺主變壓器，在這種情況下，變電所高壓側(cè)多采用橋式結(jié)線。當(dāng)供電線路較長、工廠負荷比較平穩(wěn)，兩臺變壓器需要經(jīng)常投入運行時采用內(nèi)橋式接線，如圖所示；如供電線路較短，而工廠負荷又極不均衡，需要按經(jīng)濟運行方式經(jīng)常投切變壓器的變電所，則采用外橋式接線。 內(nèi)橋接線 外橋接線由于裝設(shè)兩臺變壓器，因此變壓器低壓側(cè)可以采用單母線分段接線方式，一般分兩段。分段開關(guān)可采用斷路器或隔離開關(guān)，如果采用斷路器分段，則接線的供電可靠性和靈活性均較高。車間重要負荷可用雙回路供電，二回線路分別接在兩段上，可保證重要負荷的不間斷供電。根據(jù)橋斷路器及低壓母線分段開關(guān)的不同狀態(tài)，橋式接線在正常情況下有多種運行方式：① 高壓橋斷路器閉合，低壓母線分段開關(guān)也閉合。這時兩回電源進線和兩臺變壓器作并聯(lián)運行，可靠性高，但短路電流大，繼電保護裝置復(fù)雜。② 高壓橋斷路器斷開，低壓分段開關(guān)閉合。這種運行方式可以限制短路電流，宜用于來自同一電源的雙回進線。③ 高壓橋斷路器斷開，低壓母線分段開關(guān)也斷開。這適用于兩個未經(jīng)同期的獨立電源，它的運行性能相當(dāng)于兩個互為備用的線路一變壓器組。④ 高壓橋斷路器閉合，低壓母線分段開關(guān)斷開。這種運行方式適用于高壓兩回電源進線來自不同地區(qū)變電所，其中有一電源進線是正常工作電源，而另一電源進線在正常情況下則是備用電源。這種情況下低壓母線分段開關(guān)斷開是為了減少短路電流。為了進一步提高這種高壓采用橋式接線、低壓采用單母線分段接線的變電所的供電可靠性和靈活性，通常在高壓側(cè)和低壓側(cè)都