【正文】 = P t a n 1 8 5 . 9 2 v a rQK? ?實(shí) 驗(yàn) 室 實(shí) 驗(yàn) 室 其他弱電系統(tǒng)的有功功率 弱電的有功功率 =20P KW弱 電 弱電的功率因數(shù) cos =? tan =? 弱電的無功功率 = t a n 6 . 6 v a rQ P K? ?弱 電 弱 電 總視在功率的計(jì)算 總有功功率 = + + + P + P = 6 2 5P P P P K W照 明總 空 調(diào) 水 泵 弱 電實(shí) 驗(yàn) 室 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文（ 20xx） 9 總無功功率 = + + + Q + Q = 3 4 9 . 0 8 v a rQ Q Q Q K照 明總 空 調(diào) 水 泵 弱 電實(shí) 驗(yàn) 室 總視在功率 22= + = 7 1 5 .8 8S P Q K V A總 總 總 總功率因數(shù) cos =? 無功補(bǔ)償 無功補(bǔ)償原理 電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。無功補(bǔ)償?shù)?意義： （ 1） 補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢在必 行。 （ 2） 功率因數(shù)越高，每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到 就是合理補(bǔ)償 鹽城工學(xué)院新校區(qū)電信館供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 就三種補(bǔ)償方式而言，無功就地補(bǔ)償克服了集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，是一種較為完善的補(bǔ)償方式： ⑴ 因電容器與電動(dòng)機(jī)直接并聯(lián)，同時(shí)投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。下面簡單介紹這 3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會(huì)造成無功倒送。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。 電信館無功功率補(bǔ)償方案 電信館的供電應(yīng)在提高功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，合理裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，供電功率因數(shù)值應(yīng)達(dá)到 以上，由 中，我計(jì)算得出的總功率因數(shù)在 ，故本工程不需要采用無功補(bǔ)償設(shè)備，已經(jīng)可以滿足功率因數(shù)的要求。 (2)最大短路電流作用時(shí)間產(chǎn)生的熱效應(yīng)，應(yīng)滿足熱穩(wěn)定條件。 (6)水下電纜敷設(shè)當(dāng)需纜芯承受拉力且較合理時(shí)，可按抗拉要求選用截面。電力電纜芯截面選擇不當(dāng)時(shí)，造成影響可靠運(yùn)行、縮短使用壽命、危害安全、帶來經(jīng)濟(jì)損失等弊病，不容忽視。 短路電流作用于纜芯產(chǎn)生的熱效應(yīng)，滿足不影響電 纜絕緣的暫態(tài)物理性能維持繼續(xù)正常使用，且使含有電纜接頭的導(dǎo)體連接能可靠工作，以及對分相統(tǒng)包電纜在電動(dòng)力作用下不致危及電纜構(gòu)造的正常運(yùn)行，這就統(tǒng)稱為符合熱穩(wěn)定條件。 系數(shù)是基于取經(jīng)濟(jì)使用年限為 25 年和施工年數(shù)按一年來計(jì)算的。以400～ 500Hz中頻勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路用的電纜為例，計(jì)入中頻情況比工頻時(shí)鄰近效應(yīng)與集膚效應(yīng)較為增大影響，要比同截面在工頻時(shí)的載流量降低至 ～ 倍；截面大時(shí)降低程度較顯。槽盒內(nèi)電纜載流量校正系數(shù) K 隨盒體材料導(dǎo)熱性、 壁厚、電纜占積率和結(jié)構(gòu)特征等因素而異。 直埋敷設(shè)路由位于水泥或石板的路面下，其保水性對防止土壤水份遷移有相當(dāng)作用。環(huán)境溫度不取極端最高溫度，是基 于電纜允許短時(shí)超過最高工作溫度，具有過負(fù)荷能力，而極端最高與最熱月的日最高溫度平均值相差在 5～ 8℃ 以內(nèi)，極端高溫持續(xù)多不超過數(shù)小時(shí)，累積所占使用總時(shí)數(shù)的比例更微小。如某地 20 年氣象記錄的平均值有：最熱月的地下、 、 ，分別比同一地面月平均氣溫低 3℃ 、 4℃ 、7℃ 。照明負(fù)荷為主的供電線路，不平衡電流往往較大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以平衡。如果從安全計(jì)放大截面，投資過大，如果偏于緊湊，就難免出現(xiàn)過負(fù)荷。電力電纜導(dǎo)體材質(zhì)的選擇，既需考慮其較大截面特點(diǎn)和包含連接部位的可靠安全性，又要統(tǒng)籌兼顧經(jīng)濟(jì)性，宜區(qū)別對待。耐 火電纜需具有在經(jīng)受 750～1000℃ 作用下維持通電的功能。故需相應(yīng)明確電纜芯數(shù)的選擇要求。 表 41 架空導(dǎo)線 截面按機(jī)械強(qiáng)度 選擇導(dǎo)線截面 ( 2mm ) 銅線 鋁線 絕緣線 裸 線 絕緣線 鋁絞線 鋼芯鋁絞線 室外 6 10 10 25 16 接戶線必須用絕緣線，銅線用截面不小于 4 2mm ，鋁線用截面不小于 6 2mm 。導(dǎo)線所允許長時(shí)間通過的最大電流稱為該截面的安全載流量。表 43 是塑料絕緣線的安全載流量。 鹽城工學(xué)院新校區(qū)電信館供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 表 44BX 絕緣電線明敷及穿管持續(xù)載流量 環(huán)境溫度 ℃ 30 35 40 30 35 40 導(dǎo)線根數(shù) 1 1 1 2~4 5~8 9~12 12 2~4 5~8 9~12 12 2~4 5~8 9~12 12 標(biāo)稱截面 2mm 明敷載流量 A 導(dǎo)線穿管載流量 A 24 22 20 13 9 8 7 12 9 7 6 11 8 7 6 31 28 26 17 13 11 10 16 12 10 9 15 11 9 8 4 41 38 35 23 17 14 13 21 16 13 12 20 15 12 11 6 53 49 45 29 22 18 16 28 21 17 15 25 19 16 15 10 73 68 62 43 32 27 24 40 40 25 22 37 27 23 20 16 98 90 83 58 44 36 33 53 55 33 30 49 37 31 28 25 130 120 110 80 60 50 45 73 68 46 40 68 51 42 38 35 165 153 140 99 74 62 56 91 84 57 51 84 63 52 47 50 201 185 170 122 92 76 69 112 108 70 63 104 78 65 58 70 254 234 215 155 116 97 87 144 114 90 81 132 99 82 74 95 313 289 265 198 149 124 111 193 144 120 108 168 126 105 94 120 366 338 310 231 173 144 130 213 160 133 120 196 147 122 110 150 419 387 355 2。計(jì)算方法是先求出負(fù)載實(shí)際電流，再按電流查安全載流量表即可得導(dǎo)線截面。例如同一截面的導(dǎo)線作架空線敷設(shè)比穿管敷設(shè)的安全載流量大。 表 42 固定敷設(shè)的導(dǎo)線最小線芯截面 敷設(shè)方式 最小線芯截面 2mm 銅芯 鋁芯 裸導(dǎo)線敷設(shè)于絕緣子上 10 10 絕緣導(dǎo)線敷設(shè)于絕緣子上 室外 L≥2m 室內(nèi) L≥2m 室內(nèi)、外 2〈 L≥6m 4 6〈 L≥16m 4 6 16〈 L≥25m 6 10 絕緣導(dǎo)線穿管、板敷設(shè) 絕緣導(dǎo)線線槽敷設(shè) 塑料絕緣護(hù)套導(dǎo)線扎頭直敷 注： L 為絕緣子支持間距。多年電纜運(yùn)行實(shí)踐顯示了接頭故障率占電纜事故中相當(dāng)高的比例，基于電纜密集匯聚于柜、盤中因電氣間距等因素容易導(dǎo)致事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，因而在綜合評價(jià)時(shí)，不應(yīng)只注意單芯與三芯的投資差異，還要注重技術(shù)安全性。水下敷設(shè)比陸上的費(fèi)用高許多，采用銅芯有助于減少電纜根數(shù)時(shí)，一般從經(jīng)濟(jì)性和加快工程來看將顯然有利。電源回路一般電流較大，同一回路往往需多根電纜，采用鋁芯更增加電纜數(shù)量，造成柜、盤內(nèi)連接擁擠，曾多次回連接處發(fā)生故障導(dǎo)致嚴(yán)重事故。工程實(shí)踐中，已發(fā)生屏蔽層被電流燒壞的事例；通過對中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)不同地點(diǎn)兩相接地時(shí)接地電流作用燒壞屏蔽層的事故分析，建議對 10kV、 35kV 級，宜分別按 500A、 2500A 作用 3s 條件來選擇。交流回路并聯(lián)的電流分配，不僅與阻抗相關(guān)，還依賴于有功與無功負(fù)荷。電纜線路通過不同散熱條件區(qū)段時(shí)，同一纜芯截面下各區(qū)段的纜芯工作溫度可能出現(xiàn)差異。實(shí)測顯示地面 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文（ 20xx） 13 溫變化就不大，故對直埋時(shí)環(huán)境溫度的擇取，不同于空氣中的要求。一般對缺乏保水覆蓋層情況的防止水份遷移對策，可采取經(jīng)常性澆水或并行設(shè)置冷卻水管，但經(jīng)濟(jì)上不一定合算；也可實(shí)施換土即選用恰當(dāng)比例的砂與水泥等拌合進(jìn)行回填方式。電纜溝內(nèi)埋砂時(shí)，砂的熱阻系數(shù)不僅與砂粒的粗細(xì)以及其中土、細(xì)石等含量有關(guān)，還受含水量影響，但含水量不能只按初始條件，應(yīng)考慮運(yùn)行溫度較高時(shí)的水份遷移影響。 Ps＝ ΔWs(ΔL/L)2 式中： Ps——電纜金屬護(hù)層的附加損耗率； ΔWs——電纜金屬護(hù)層兩端完全接地時(shí)的金屬護(hù)層環(huán)流損耗占纜芯導(dǎo)體損耗的比值； ΔL——該單元系統(tǒng)劃分三區(qū)段中最大與最小長度之差； L——該單元系統(tǒng)三個(gè)區(qū)段長度之和。對35kV 以上高壓單芯電纜、電纜使用方式造成附加發(fā)熱、散熱變差的情況，一般宜直接用計(jì)算或測試方式來確定允許載流量。 “年費(fèi)用支出最小 ”原則的評定方法，是參照原水電部 82電計(jì)字第 44號文頒發(fā) “電力工程經(jīng)濟(jì)分析暫行條例 ”，該文件推薦的年費(fèi)用支出 B 的表達(dá)式如下： B＝ ＋鹽城工學(xué)院新校區(qū)電信館供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 。當(dāng)工作溫度比允許值大時(shí)，相應(yīng)的使用壽命縮短，如交聯(lián)聚乙烯工作溫度較允許值增加約 8℃ ，對應(yīng)載流量增加 7％，則使用壽命降低一半。其中導(dǎo)線承受最低的機(jī)械強(qiáng)度的要求是指諸如導(dǎo)線的自重、風(fēng)、雪、冰封等而不致于斷線；導(dǎo)線應(yīng)能滿足負(fù)載長時(shí)間通過正常工作最大電流的需要；及導(dǎo)線上的電壓降應(yīng)不超過規(guī)定的允許電壓降。 (4)較長距離的大電流回路或 35kV 以上高壓電纜，當(dāng)符合上述條件時(shí)，宜選擇經(jīng)濟(jì)截面，可按 “年費(fèi)用支出最小 ”原則。無論室內(nèi)或室外的配電導(dǎo)線及電纜截面的選擇方法是一樣的。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文（ 20xx） 11 電費(fèi)的增加。 (2)低壓集中補(bǔ)償： 低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母 線上的 無功負(fù)荷 而直接控制電容器的投切。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。為此，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場合，各司其職。 無功就地補(bǔ)償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定： Q UIO? 式中： Q無功補(bǔ)償容量（ kvar）； U電動(dòng)機(jī)的額定電壓（ V）； Ι0電動(dòng)機(jī)空載電流（ A）；但是無功就地補(bǔ)償也有其缺點(diǎn)： ⑴ 不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償；眾所周之，無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。 加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。因此，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。 無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。 電信館 的負(fù)荷分級與供電措施 本工程為 多功能 實(shí)驗(yàn) 樓，消防中心、消防栓泵、噴淋泵、消防電梯、防煙排煙風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明等消防設(shè)備為一級負(fù)荷，普通電梯、生活水泵和弱電機(jī)房為二級負(fù)荷，設(shè)為一用一備，互為備用，采用雙電源供電，從附近兩變電站引入兩回路，采用單母線分段制，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)柜，并在最末一級配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。在三相供電線路中，單相用電設(shè)備應(yīng)均勻地分配到三相線路，應(yīng)盡可能做到三相平衡。配電線路或配電室及配電箱應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，以最大限度地減小導(dǎo)線截面，降低電能損耗。且應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下，盡量減少電壓偏差和電壓波動(dòng)。一級負(fù)荷設(shè)備應(yīng)采用雙電源供電，并在最末一級配電裝置處自動(dòng)切換。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文（ 20xx） 7 (1)一級負(fù)荷用戶和設(shè)備的供電措施 一級負(fù)荷用戶應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到破壞。即一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。所以本次設(shè)計(jì)選擇 10KV 電纜供配電。 系統(tǒng)方案的比較及確定 此次設(shè)計(jì)的是鹽城工學(xué)院新校區(qū) 電信館的供電系統(tǒng)，由于處于校區(qū)，為了美觀不可能采用架空線路的供電方式。 配電線路路徑選擇得是否合適，不僅直接影響到線路的建設(shè)費(fèi)用，而且會(huì)影響到線路的運(yùn)行和維護(hù)。 方案三 采用 10KV 架空線路進(jìn) 線至電信館附近的小變電柜，出線為 400V 電纜線路至電信館供電。 （ 2）環(huán)網(wǎng)形供電方式 隨著城市建設(shè)的發(fā)展，用戶對供電可靠性的要求越來越高，這就給原有配電設(shè)備的質(zhì)量和配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了更高的要求，而我國原有 10 kV 配電網(wǎng)大部分采用放射形供電，這種供電方式弊病較多，一旦某處發(fā)生故障，就會(huì)造成整條線路的大面積停電，且停電時(shí)間較長，可靠性差，為改變這種狀況，最好的辦法是近期采用環(huán)網(wǎng)接線，最終可采用網(wǎng)格式接線，正常時(shí)開環(huán)運(yùn)行，這樣的接線方式有一個(gè)鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文（ 20xx） 5