【正文】 析計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償 計(jì)算負(fù)荷是確定供配電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依 據(jù) ， 也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù) ； 計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確 ， 直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。采用無(wú)功補(bǔ)償 ，提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，不僅可以節(jié)能，減少線路壓降，提高供電質(zhì)量， 還可以提高系統(tǒng)供電的裕量。本章采用需要系數(shù)法對(duì)學(xué)校的各類(lèi)用電負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算 ，并采用并聯(lián)電容器方法對(duì)低壓進(jìn)行集中補(bǔ)償， 以提高功率因數(shù)。 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容包括設(shè)備功率計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷，一、二級(jí)負(fù)荷和平均負(fù)荷等內(nèi)容。 計(jì)算負(fù)荷又稱(chēng)需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變采用 30 分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 負(fù)荷計(jì)算的目的是為了合理的選擇供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)電器、變壓器等元 計(jì)算負(fù)荷的確定 式法計(jì)算。 凡是民用建筑中的負(fù) 荷，一般都是用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算的。它既簡(jiǎn)便又實(shí)、在計(jì)及供電線路、開(kāi)關(guān)時(shí)，都是用單機(jī)的額定電流或起動(dòng)電流進(jìn)行選型或校驗(yàn)的，所以普遍采用需要系數(shù)法。本次設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。 3 需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷所用公式 (1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為 kW） 30 deP K P? （ 11） 式中 eP — 用電設(shè)備總的設(shè)備容量 dK 用電設(shè)備組的需要系數(shù) （ 2）無(wú)功 計(jì)算負(fù)荷 （單位為 kvar） 30 30tanQP ?? （ 12） （ 3）視在計(jì)算負(fù)荷（單位為 kVA） 3030 cosPS ?? （ 13） （ 4）計(jì)算電流（單位為 A） 3030 NSI=3U （ 14） （ 5）多組用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷基本公式： 同時(shí)系數(shù)： ? =～ ? =~ 本次設(shè)計(jì)取 ? = ? = 有功計(jì)算負(fù)荷 30 30P =K .pP?? （ 15） 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 30 30Q =K .qQ?? （ 16） 計(jì)算電流 3030 NSI=3U （ 17） 4 功率因數(shù) 3030cosPS?? （ 18） 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 根據(jù)學(xué)校負(fù)荷資料，按照需要系數(shù)法，負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如下所示 表 11 華夏大學(xué)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表 名稱(chēng) 類(lèi)別 計(jì)算負(fù)荷 30P /kW 30Q /kvar 30S /kVA 30I /A 行政樓 照明 動(dòng)力 小計(jì) 教學(xué)樓 照明 動(dòng)力 小計(jì) 實(shí)驗(yàn)樓 照明 動(dòng)力 小計(jì) 223 圖書(shū)館 照明 動(dòng)力 小計(jì) 1 號(hào)宿舍樓（ 5 號(hào)同） 照明 動(dòng)力 小計(jì) 185 5 名稱(chēng) 類(lèi)別 計(jì)算負(fù)荷 30P /kW 30Q /kvar 30S /kVA 30I /A 其它 小計(jì) 202 總計(jì) 二級(jí)負(fù)荷 全部 總計(jì)算負(fù)荷（ 380V側(cè)） 二級(jí)負(fù)荷 全部 注： 有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù) 取 ， 無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù) 取 由表知， 30P =， 30S = 再由式（ 17） ，得計(jì)算電流 30I = 30NP 1 6 0 9 .7= = 2 4 4 5 .73 U 3 0 .3 8? 由式 （ 18），得 3030P 1 2 2 2 .5 6c o s = = = 0 .7 6S 1 6 0 9 .7? 無(wú)功功率補(bǔ)償 該學(xué)校 380V 側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有 。而供電部門(mén)要求該學(xué)校 10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng)低于 。考慮到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此 380V 側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于 ，暫取 來(lái)計(jì)算 380V 側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量 ? ?C 3 0 1 2Q = P ta n ta n = 12 22 .5 6 ta n a r c c os 0. 76 ta n a r c c o s0 .9 2??（ ） （ ） （ ）=525kvar 參照資料選 PGJ1 型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 型，采用其方案 2（主屏） 1 臺(tái)與方案 4（輔屏） 4 臺(tái)相組合，總共容量 1 1 2 k v ar 5 =5 6 0 k v ar? 。因此無(wú)功補(bǔ)償后學(xué)校 380V 側(cè)和 10KV 側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表 12 所示。 6 表 12 無(wú)功補(bǔ)償后學(xué)校的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng)目 cos? 計(jì) 算 負(fù) 荷 30P /kW 30Q /kvar 30S /kVA 30I /A 380V 側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷 380V 側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量 560 380V 側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷 1316 主變壓器功率損 耗 = = 10KV 側(cè)負(fù)荷總計(jì) 7 2 變 電所和 主變壓器 及主接線方案 選擇 變配電所是電力網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著電網(wǎng)電壓的變換和電能傳輸任務(wù)。它的設(shè)計(jì)（變電所位置的確定和主變壓器及主接線方案的選擇）至關(guān)重要，其中主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對(duì)各種電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有 決定性的關(guān)系，并將長(zhǎng)期影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循變電所各個(gè)部分設(shè)計(jì)的原則，選擇出適合本學(xué)校供配電方式的方案。 變配電所選擇 變配電所選擇的一般原則 選擇生活區(qū)變、配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定： （ 1） 接近負(fù)荷中心。 （ 2） 進(jìn)出線方便。 （ 3） 接近電源側(cè)。 （ 4） 設(shè)備運(yùn)輸方便。 （ 5） 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所。 （ 6） 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。 （ 7） 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相鄰。 （ 8） 不應(yīng)設(shè)在有爆炸 危險(xiǎn)的正上方和正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。 （ 9） 不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。 （ 10） 不應(yīng)妨礙其他建筑物的發(fā)展，并適當(dāng)考慮今后的擴(kuò)建。 變配電所型式的選擇 8 變電所有屋內(nèi)式和屋外式兩大型。 屋內(nèi)式運(yùn)行維護(hù)方便，占地面積少。在選擇生活區(qū)變電所的型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體地理環(huán)境，因地制宜；技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用屋內(nèi)式。 負(fù)荷較大的地方，宜設(shè)附設(shè)式或半露天式變電所。 負(fù)荷較大的 及高層建筑內(nèi)，宜設(shè)在室內(nèi)變電所或組合式成套變電站。 負(fù)荷小而分散的生活區(qū)，或需要遠(yuǎn)離有易燃易爆危險(xiǎn)及有腐蝕性時(shí)，宜設(shè)獨(dú)立變電所。如戶(hù)外環(huán)境正常，亦可設(shè)露天式變電所。 當(dāng)變壓器容量在 350kVA 及以下時(shí)，宜設(shè)桿上式變電臺(tái)或高臺(tái)式變電所。 利用學(xué)校負(fù)荷來(lái)選擇變電所位置 利用學(xué)校負(fù)荷來(lái)選 變 電所的位置。因?yàn)樵撋顓^(qū)的負(fù)荷較集中于宿舍樓。所以考慮到方便進(jìn)出線及周?chē)h(huán)境情況。決定該變電所選在學(xué)生宿舍樓附近來(lái)修建，其型式附設(shè)式。 變電所主變壓器 的選擇 2.. 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng) 根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器。 （ 1） 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷 （ 2） 季節(jié)性負(fù)荷變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。 （ 3） 集中負(fù)荷較大，例如大于 1250kVA 時(shí)。 主變壓器容量的選擇 （ 1） 裝有一臺(tái)主變壓器的場(chǎng)所 主變壓器容量 NTS? 應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷 30S ，即 NT 30SS? ? （ 21） （ 2） 裝有兩臺(tái)主變壓器的場(chǎng)所 每臺(tái) 主變壓器容量 NTS? 不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷 30S 的 60%~70%，即 9 N T 30S ( ~ )S? ? （ 22） 同時(shí)每臺(tái)變壓器容量不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷之和 30 +S（ Ⅰ Ⅱ ） ，即 N T 30 +SS? ? （ Ⅰ Ⅱ ） （ 23） （ 3） 主變壓器單臺(tái)容量上限 單臺(tái) 10（ 6） / 的配電變壓器容量一般不宜大于 1250kVA。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用 1600~2020kVA 的變壓器。生活區(qū)變電所的單臺(tái) 主變壓器容量 一般不宜大于 630kVA。 因?yàn)閷W(xué)校有行政樓，教學(xué)樓，實(shí)驗(yàn)樓，圖書(shū)館這些二級(jí)負(fù)荷，且學(xué) 校計(jì)算負(fù)荷較大，根據(jù)實(shí)際情況選擇雙回路，兩臺(tái)變壓器，以便一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或安全檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。 每臺(tái)變壓器容量： N T 3 0S ( 0 .6 ~ 0 .7 ) S = 0 .6 0 .7 1 3 6 5 .2 =? ??（ ～ ）（ ~） kVA 且 N T 30 +SS? ? （ Ⅰ Ⅱ ） = 因此選兩臺(tái) S91000/10 型低損耗配點(diǎn)變壓器。學(xué)校二級(jí)負(fù)荷的備用電源由與鄰近單位相連的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承擔(dān)。 主變壓器聯(lián)絡(luò)組均采用 Yyn0。 變配電 所主接線方案的選擇 變配電所的主接線 （ 一次接線 ） 是指由各種開(kāi)關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù) ， 也是運(yùn)行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處 理的重要依據(jù)。用圖形符號(hào)表示主要電氣設(shè)備在電路中連接的相互關(guān)系，稱(chēng)為電氣主結(jié)線圖。電氣主結(jié)線圖通常以單線圖形式表示。 主結(jié)線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種 電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。 （ 1） 可靠性 10 供電可靠性是指能夠 長(zhǎng)期、連續(xù)、正常地向用戶(hù)供電的能力 ,是電力生產(chǎn)和分配的首要要求， 主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這個(gè)要求。 電氣主接線不僅要保證在正常運(yùn)行時(shí) ,還要考慮到檢修和事故時(shí) ,都不能導(dǎo)致一類(lèi)負(fù)荷停電 ,一般負(fù)荷也要盡量減少停電時(shí)間。顯然 ,這些都會(huì)導(dǎo)致費(fèi)用的增加 ,與經(jīng)濟(jì)性的要求發(fā)生矛盾。因此 ,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 ,保證必要的可靠性 ,而不可片面地追求高的可靠性。 （ 2） 靈活性 ① 滿足調(diào)度時(shí)的靈活性要求。應(yīng)能根據(jù)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，靈活地投入和切換電源、變壓器和線路， 滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下 的系統(tǒng)調(diào)度要求。 ② 滿足檢修時(shí)的靈活性要求。在某一設(shè)備需要檢修時(shí)， 應(yīng)能方便地停運(yùn)斷 路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備， 進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的供電 ，并使該設(shè)備與帶電運(yùn)行部分有可靠的安全隔離， 保證檢修人員檢修時(shí)的方便和安全。 ③滿足擴(kuò)建時(shí)的靈活性要求。大的電力工程往往要分期建 設(shè)。從初期的主接線到最終方案的確定，每次過(guò)渡都應(yīng)比較方便，對(duì)已運(yùn)行部分影響小，不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾， 并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少 。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要 矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動(dòng)裝置，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增加。因此， 主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮 。 ①節(jié)省一次投資。主