【正文】 (21) ?tan3030 PQ ? (22) ?c os/3030 ps ? (23) NUSI 3/3030 ? (24) 式中： 30P 為有功計算負(fù)荷 ； 30Q 為無功計算負(fù)荷； 30S 為視在計算負(fù)荷； 30I 為計算電流； dk 為需要系數(shù) ??3 。 各組用電負(fù)荷不會同時出現(xiàn)，在計算總有功負(fù)荷和無功負(fù)荷，在確定具有多條負(fù)荷 3 出線的干線的負(fù)荷，或低壓母線上的負(fù)荷時，分別乘以一個小于 1 的同時系數(shù)。即： ???? ip PkP i .3030 (25) ???? iQ QkQ i .3030 (26) 各車間或用電設(shè)備的負(fù)荷計算 380V負(fù)荷計算 經(jīng)原始資料分析，變電站 2 的負(fù)荷即簡潔有具有代表性，因此選取變電站 2 為例作詳細(xì)的負(fù)荷計算。 鑄鐵車間： ??30 = ??d???? = 200 = 70???? ??30 = ??30???????? = 70???? = ???????? ??30 = ??30???????? = √??302 +??302 = √702 + = 100?????? ??30 = ??30√3???? = 100√3380?? = 152?? 照明 ： ??30 = ??d???? = 5 = 4KW ??30 = ??30 = 4?????? ??30 = ??30√3???? = 4√3 = ?? ∴ 總計 : ??30 = ??30 照 +??30 動 = 70????+ 4???? = 74???? ??30 = ??30 照 +??30 動 = +0 = ??30 = ??30 照 +??30 動 = 100kva+ 4kvA = 104KVA ?? = ??30√3???? = √3 = 為使計算結(jié)果簡單明了，以下計算以表格的形式給出，各車間負(fù)荷統(tǒng)計情況見表 21。 表 21 各車間 380V 負(fù)荷表 4 廠房編號 廠房名稱 負(fù)荷類別 設(shè)備容量 /KW 需要系數(shù) ???? 功率因數(shù) cosφ tanφ 計算負(fù)荷 P30 (kW) Q30 (kvar) S30 (kVA) I30 (A) 1 鑄造車間 動力 200 70 100 照明 5 1 1 0 4 0 4 2 鍛壓車間 動力 230 照明 1 1 0 7 0 7 3 金工車間 動力 300 60 照明 1 1 0 0 4 工具車間 動力 250 75 125 照明 1 1 0 0 5 電鍍車間 動力 250 125 照明 1 1 0 0 6 熱處理車間 動力 200 100 75 125 照明 1 1 0 0 7 裝配車間 動力 150 0. 17 45 64 照明 1 1 0 4 0 8 機修車間 動力 200 40 照明 1 1 0 0 4 9 鍋爐房 動力 80 56 42 照明 1 1 0 0 10 倉庫 動力 50 70 照明 1 1 0 0 11 生活區(qū) 照明 250 0 175 0 175 266 12 小計（ K∑ =） 二級 負(fù)荷計算 二級負(fù)荷 車間包括 鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房 ，我們可以根據(jù)需要系數(shù)法計算各 5 車間的有功功率、無功功率、容量與工作電流。 計算負(fù)荷為： kwPkP ed ????? v a a n3030 kPQ ??? ? k V Aps 1 0 0c o s/3030 ?? ? NUSI 3/3030 ? = 6KV 側(cè)需配備兩臺工頻爐，各計算負(fù)荷為： kwPkP ed ??? v a a n3030 kPQ ??? ? k V Aps o s/3030 ?? ? NUSI 3/3030 ? = 6KV 側(cè)需配備兩臺空壓機，各計算負(fù)荷為： kwPkP ed 5630 ??? var42tan3030 kPQ ??? ? k V Aps o s/3030 ?? ? NUSI 3/3030 ? = 計算所得工廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計情況見表 22。 表 22 各車間 6kV 負(fù)荷結(jié)果表 序號 高壓設(shè)備名稱 設(shè)備容量 (kW) Kd cosφ tanφ 計算負(fù)荷 P30 (kW) Q30 (kvar) S30 (kVA) I30 (A) 1 鍛造車間 200 5 70 100 6 2 電鍍車間 230 5 3 鍋爐房 80 56 42 小計 小計（ K∑ =） 380V總負(fù)荷的計算 380V 側(cè)總負(fù)荷： ∴ 總計： kwPkP ip ???? kQkQ iQ ???? 配電所所址的選擇 變電所所址的選擇按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，應(yīng)根據(jù)下列要求，選擇確定： a. 靠近負(fù)荷中心； b. 節(jié)約用地，盡量少占耕地及經(jīng)濟效益高的土地； c. 與實際情況相協(xié)調(diào)，以便線路的引入和引出； d. 交通運輸方便； e. 遠(yuǎn)離有腐蝕性氣體或多塵多水的場所，若無法避開，應(yīng)有相應(yīng)的保護措施； f. 具不宜設(shè)在易爆、有火災(zāi)危害的環(huán)境附近； g. 應(yīng)考慮變電所與周圍環(huán)境、附近設(shè)施的相互影響。 工廠或車間的負(fù)荷中心的確定的方法有兩種：一是負(fù)荷指示圖法，二是按負(fù)荷功率矩法確定；本論文綜合全廠負(fù)荷狀況，選擇后一種方法進(jìn)行計算 ??1 。 負(fù)荷功率矩法的基本原理是根據(jù)負(fù)荷的位置建立合理的直角坐標(biāo)系，標(biāo)出相應(yīng)的負(fù)荷的直角坐標(biāo)，再仿照求重心的方法求得負(fù)荷中心 ??1 。 設(shè)有負(fù)荷 1P 、 2P 和 3P ，他們在任選的的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為 1P （ 1,1yx ）、 2 P（ 2,2yx ）和 3P （ 3,3yx ）。現(xiàn)假設(shè)總負(fù)荷 321 PPPPP i ???? ? 的負(fù)荷中心位于坐標(biāo) P（ yx, ） 7 處，則仿照力學(xué)中的力矩方程可得： 332211 xPxPxPPx i ???? 即 ???iiiPxPx )( (27) 332211 yPyPyPPy i ???? 即 ???iiiPyPy )( 由此可求得負(fù)荷中心的坐標(biāo)為（ ??iiiPxP )( ， ??iiiPyP )( ） . 變電所的形式有很多種，優(yōu)點各異。戶外式配電裝置具有運行維護方便，占地面積少、投資少等優(yōu)點，而屋內(nèi)式配電裝置安裝方便、運行可靠，故本設(shè)計總降壓變電所 35kV側(cè)采用屋外式配電裝置，變壓器放置于露天。 根據(jù)各車間的地理位置，車間建筑物結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境和車間負(fù)荷等情況，本設(shè)計詳細(xì)考慮了各個車間的變電所形式。 根據(jù)原始資料，本廠的主要負(fù)荷主要包括 鑄造車間、電鍍車間、鍋爐房 等 十一 回用電負(fù)荷。 下面， 根據(jù)原始資料給給出的全廠總平面布置圖中負(fù)荷安裝位置建立合理的坐標(biāo)系，可得出各個車間及用電設(shè)備的坐標(biāo)分別如下表所示： 表 23 各負(fù)荷對應(yīng)坐標(biāo)表 車間或用電單位名稱 在坐標(biāo)系中對應(yīng)的點 橫坐標(biāo) X 縱坐標(biāo) Y 有功計算負(fù)荷Pi（ kw） 鑄造車間 鍛壓車間 金工車間 工具車間 電鍍車間 (28) 8 ??? ??PxPx i ii171 ??? ??PyPy i ii171 因此可得出變電站的位置大致為（ ）。 根據(jù)所得的負(fù)荷中心，以及綜合考慮全廠的負(fù)荷情況，可以確定主降壓變電所的位置，見圖 21所示： 圖 21 工廠高壓配電系統(tǒng)示意圖 第 3 章 變壓器的選擇與無功補償 變壓器的選擇 變壓器的選擇主要包括容量、臺數(shù)、相數(shù)、繞組數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式的選擇。一般正常環(huán)境的變電所，可以選用三相油浸式雙繞組變壓器 ??5 。國標(biāo) ～～ 20xx電力變壓器 規(guī)定，選擇型號時要優(yōu)先選擇 R10 容量系列。推廣用低損耗變壓器，例如 SL S S9 等系列變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運行的場所，應(yīng)選用 S9M、 S11M、 R等系列全密封式變壓器。多層或高層建筑內(nèi)的變電所，選用 SC9 等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或 SF6 充氣型變壓器。 ??3 根據(jù)本論文給出的條件我們可以選用 SC 系列 干 式變壓器。 而對于 380V 的 11 個車間，分別根據(jù)容量來選擇 380V 的變壓器。 變壓器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在能量轉(zhuǎn)換過程中必然產(chǎn)生損耗。變壓器的有功損耗熱處理車間 裝配車間 機修車間 鍋爐房 倉庫 9 可以分為鐵損耗和銅損耗 ??6 。變壓器的鐵損耗即鐵芯中的有功功率損耗，就是主磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和渦流損耗。變壓器的銅損耗即有負(fù)荷的情況下變壓器一、二次繞組中的有功功率損耗。我們可以同過查詢變壓器參數(shù)得到空載損耗和短路損耗，也就是鐵損耗和銅損耗 ??4 。 有功功率損耗公式： 20 ?kt PPP ????? 式中： 0P? 為空載損耗， kP? 為負(fù)載損耗， tP? 為有功功率損耗，β — 變壓器的負(fù)荷率。 變壓器的無功損耗也由兩部分組成，一是用來產(chǎn)生主磁通的一部分無功功率，用 0Q?表示。只與繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。二是額定負(fù)荷下消耗在變壓器繞組的電抗上的無功功率，用 nQ? 表示。 有功功率損耗公式： ]1 0 0%1 0 0%[ 20 ?KNT UISQ ??? 式中： %0I 為空載電流， %0U 為短路阻抗。 S7和 S9 等型號的電力變壓器的功率損耗可以按照下列的公式近似計算。 SPT ?? SQT ?? 380V 車間變壓器的選擇 車間變電所變壓器選擇的原則與總降壓變電所基本相同。在保證供電質(zhì)量的同時盡量減少投資運行費用，從而達(dá)到經(jīng)濟性的要求。 車間變電所臺數(shù)的選擇，對于二、三類負(fù)荷，變電所只需要設(shè)置一臺變壓器。其容量大于最大視在計算功率。同時，為保證供電可靠性，可以從其他車間變電所的低壓母線上拉取備用電源，不僅在變壓器故障的情況下可以正常運行，在分段母線發(fā)生故障的時候也可以保證供電的可靠性。對于一二級負(fù)荷較大的車間，才用兩回線兩臺變壓器并列運行，其容量選擇與主變的選擇相同 ]5[ 。 1. 變電所變壓器的選擇 已知 S1=，根據(jù)原始資料可知工廠的 部分負(fù)荷 為二類負(fù)荷，且為保證供電可靠性，選擇兩臺變壓器供電，因此必須同時滿足一下兩個條件： 每臺變壓器單獨工作時必須能夠承擔(dān)全變電所 70%的負(fù)荷，即： (32) (33) (34) (31) 10 k V ASS NT 7 1 1 11 ???? 當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺必須能為全部一類及二類負(fù)荷供電，根據(jù)本廠的實際情況，鑄造車間、鍛壓車間和鍋爐房 為二類負(fù)荷。即： KVAS NT ? 所以變壓器容量必須同時滿足如下兩個條件： 1NTNT SS ? 2NTNT SS ? 0P? =； ?? KP KW ； %0 ?I ； %0 ?U ； 計算每臺變壓器的損耗： kwSP T 8 3 0 30 ????? 30 kSQ T ????? 表 32 S9 系列銅線配電變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù) ]7[ 項目容量 (kVA) 電壓組合 (kV) 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 空載電流 (%) 短路阻抗 (%) 空載損耗 (W) 負(fù)載損耗 (W) 高壓 低壓 80 Dyn11 4 無功補償 無功功率平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)。有效的電壓控制和合理的無功補償不僅可以保證供電質(zhì)量，同時能提高電力系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性 ??8 。 電力系統(tǒng)的無功電源與無功負(fù)荷，在各個正常運行以及故障運行時，都應(yīng)實行分層分區(qū)、就地平衡的原則，并且無功電源都應(yīng)該具備靈活的調(diào)節(jié)能力，以及一定的檢修備用容量和事故備用容量 ??4 。 在工廠中大多數(shù)的設(shè)備為電感性設(shè)備 ，從原始資料表里便可看出大多數(shù)的功率因數(shù)較低，無法滿足供電部門對工廠的要求。因此必須對負(fù)荷進(jìn)行無功補償，提高功率因數(shù)。在 10kV配電線路上，并聯(lián)電容器的容量不可以過大，一般都為變壓器總?cè)萘康?5%～ 10%。無功補償?shù)脑O(shè)備包括并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、同步調(diào)相機以及靜止無功補償