【文章內容簡介】 caP 、 caQ 、 caS —— 該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷； ?NP —— 該用電設備組的設備總額定容量， kW nU —— 額定電壓， V ?tan —— 功率因數(shù)角的正切值 caI —— 該用電設備組的計算負荷電流， A dK —— 需用系數(shù) 多個用電設備組的計算負荷 在配電干線上或礦井變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或礦井變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù) siK 。具體計算公式如下： ? ??? mi Nidisica PKKP 1 )( (i=1,2,3,? ,m) (210)? ??? mi iNidisica PKKQ 1 )ta n( ? （ 211） 22 cacaca QPS ?? （ 212） )3( Ncaca USI ? （ 213） 式中 caP 、 caQ 、 caS —— 為配電干線或變電站低壓母線有功、無功、視在計算負荷； siK —— 同時系數(shù) ； m —— 為配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備總數(shù)； diK 、 i?tan 、 ?NiP —— 分別對應于某一用電設備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 8 值，總設備容量； NU —— 該干線或低壓母線上的額定電壓， V； caI —— 該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流， A； dK —— 需用系數(shù) 負荷計算 根據(jù)用電負荷表及負荷計算公式計算負荷，具體計 算方法如下： 1）主井提升機 111. Ndca PKP ? = 1000=870(kW) ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(1 0 3 8566870 222 . k V AQPS cacaca ????? 2）副井提升機 )(5 1 06 0 . kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(623357510 222 . k V AQPS cacaca ????? 3) 扇風機 1 )(. kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(848472704 222 . k V AQPS cacaca ????? 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 9 4) 扇風機 2 )(7 0 48 0 . kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(848472704 222 . k V AQPS cacaca ????? 5) 壓風機 )(7 8 39 0 . kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(901446783 222 . k V AQPS cacaca ????? 6）工房 )(3 6 04 8 . kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(430234360 222 . k V AQPS cacaca ????? 7) 修配廠 )(2 7 04 5 . kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(360238270 222 . k V AQPS cacaca ????? 同理可得其他負荷的有功、無功、視在功率計算負荷為 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 10 表 21 其他設備的計算負荷 設備名稱 )(kWPca var)(kQca )(kVASca 地面低壓 576 461 738 洗煤廠 847 661 1075 啤酒廠 571 355 673 排水泵 1584 935 1840 井下低壓 1846 1533 2400 計算出井下 6kV 低壓母線上的有功、無功、視在功率計算負荷為： ?siK ? ??? mi Nidisica PKKP 1 )( =(870+510+704+704+783+1584) =4640(kW) v a r )(3 4 )1 5 33446472472357566()ta n(1kPKKQ mi iNidisica????????? ? ??? )(5 7 9 03 6 4 24 6 4 0 2222 k V AQPS cacaca ????? 同理可得 380V 線上各負荷的有功、無功、視在功率計算負荷如下： ? ??? mi Nidisica PKKP 1 )( =（ 360+270+576+847+571） =2362(kW） ? ??? mi iNidisica PKKQ 1 )ta n( ? =（ 234+238+461+661+355） =1754(kvar) 22 cacaca QPS ?? =2942(kVA) zP =4640+2362=7002（ kW） 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 11 zQ =3462+1754=5207(kvar) zS =8726(kVA) 計算可得功率因數(shù)為： ?? 。礦井所要求功率因數(shù)為 ，故需用電容器補償。 功率因數(shù)補償 提高功率因數(shù)補償?shù)囊饬x 由于一般企業(yè)采用了大量的感應電動機和變壓器等用電設備，特別近年來大功率電力電子拖動設備的應用，企業(yè)供電系統(tǒng)除要供給有功功率外，還需要供給大 量無功功率，使發(fā)電機和輸電設備的能力不能充分利用，并增加輸電線路的功率損耗和電壓損失，估提高用戶的功率因數(shù)有如下益處。 1）提高電力系統(tǒng)的供電能力 在發(fā)電和輸、配電設備的安裝容量一定時，提到用戶的功率因數(shù)相應減少了無功功率的供給，則在同樣設備條件下，電力系統(tǒng)輸出的有功功率可以增加。 2）降低網(wǎng)絡中的功率損耗 當線路額定電壓 NU 和線路闡述的有功功率 P及線路電阻 R恒定時，則線路中的有功功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比。 3）減少網(wǎng)絡中的電壓損失，提高供電質量 由于用戶功 率因數(shù)的提高，使網(wǎng)絡中的電流減少。因此，網(wǎng)絡的電壓損失減少，網(wǎng)絡末端用電設備的電壓質量提高。 4）降低電能成本 從發(fā)電廠發(fā)出的電能有一定的總成本。提高功率因數(shù)可減少網(wǎng)絡和變壓器中的電能損耗。在發(fā)電設備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應增多了，每度電的總成本就會降低。 提高功率因數(shù)的方法 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 12 提高功率因數(shù)的關鍵是盡量減少電力系統(tǒng)中各個設備所需用的無功功率，特別是減少負荷從電網(wǎng)中取用的無功功率，使電網(wǎng)在輸送有功功率時，少輸送或不輸送無功功率。 1） 提高用電設備本身的功率因數(shù)。 在生產中，盡量采用鼠籠式 異步發(fā)電機，避免電動機與變壓器的轉載運行；對不需調速的大型設備，盡量采用同步機，采用高壓電動機等。在本設計中，扇風機和壓風機就采用了同步電動機，它對該礦供電系統(tǒng)的功率因數(shù)具有一定的補償作用。 2）采用人工補償提高功率因數(shù) 人工補償提高功率因數(shù)的做法是采用供應無功功率的設備來就地補償用電設備所需要的無功功率，以減少線路中的無功輸送。 人工補償一般采用并聯(lián)電力電容器，利用電容器產生的無功功率與電感負載產生無功功率進行交換，從而減少了負載向電網(wǎng)吸取無功功率。并聯(lián)電容器補償法具有投資省、有功功率損耗小、運行維護方便 、故障范圍小、無振動與噪聲、安裝地點較為靈活。 補償電容器組的接線方式 在無功補償中， 10kV 及以下線路的補償電容器組常按三角形接線，主要原因如下： ① 三角形接線可以防止電容器容量不對稱（如個別電容器的熔斷器熔斷）而出現(xiàn)的過電壓，電容器對過電壓是比較敏感的，若為星形接線，則由于中性點位移，使部分相欠電壓而部分相過電壓。更嚴重的是當發(fā)生單相接地時，其余兩相將升為線電壓（中性點不接地系統(tǒng)），電容器將很容易損壞。 ② 三角形接線若發(fā)生一相斷線，只是使各 相的補償容量有所減少，不致于嚴重不平衡。而星形接線若發(fā)生一相斷線，就使該相失補償，嚴重影響電能質量。 ③ 用三角形接線可以充分發(fā)揮電容器的補償能力，電容器的補償容量與加在其兩端的電壓有關，即 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 13 v a r)(/ 22 kCUXUUIQ CC ???? （ 214） 電容器采用三角形接法時，每相電容承受線電壓，而采用星形接法時，每相電容承受相電壓，所以有 v a r )(3/3/)3/( .22. kQCUUCQ ACYC ??? ?? （ 215） 上式表明 ，具有相同電容量的三個單相電容器組，采用三角形接法時的補償容量是采用星形接法的三倍。因此，在電壓相符的情況下，應盡量采用三角形接法。 電容器補償計算 需要電容器的容量： )tan(tan 21 ?? ?? zC PQ （ 216） 式中 CQ —— 補償電容器的容量，單位： kvar zP —— 總有功功率， 單位： kW 1tan? —— 補償前的 功率因數(shù)， 2tan? —— 補償后的功率因數(shù) , 1 ?? 2 ?? 計算可知： 1 ?? 2 ?? CQ =7002（ ） =1821(kvar) 電容器采用雙星型接線接在變電所的二次母線上，因此選容量為 30kvar，額定電壓為 3/ kV的電容器，裝于電容柜中，每柜裝 9 個，每柜容量為 270kvar，則電容柜的總數(shù)為： N=1821247。 270= 取 7個柜 利用電力電容補償 .容量為 CQ ＝ 270 7=1890 補償后變電所總無功功率： zQ ＝ 52071890=3317 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 14 補償后的功率因數(shù)： ?? ＝ 滿足要求 由于煤礦變電所 6kV 供電采用 單 母線分段，電容器分別安裝在一 、 二 ，三 段母線上。 故每段補償電容器容量 540kvar。分別安裝 2個電容柜。共計 7個電容柜。滿足無功功率的補償要求 3 主變壓器選擇與主接線方案的確定 主變壓器容量和臺數(shù)的確定原則 主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10 年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選擇過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小 ，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出或者會滿足不了變電站負荷的需要，這在技術上是不合理的。因此，在變壓器容量和臺數(shù)的選擇上應遵循一定的原則。 主變壓器容量的確定原則 （ 1）主變壓器容量一般按變電站建成后 5～ 10 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10～ 20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電站，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。 （ 2）根據(jù)變電站所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在其過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷 ；對一般性變電站，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的 70%～ 80%。 主變壓器臺數(shù)的確定原則 （ 1） 對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。 遼寧工程技術大學 應用技術學院畢業(yè)設計（論文）用紙 15 （ 2） 如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當一臺出現(xiàn)故障時，另一臺應能承擔全部一、二級負荷。 （ 3） 對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1～ 2 級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 （ 4）特殊情況下可裝設兩臺以上變壓器。 主變壓器的損失計算 補償后的 6 千伏母線計算負荷即主變壓器應輸出的電力負荷，此時計算主變壓器損失，在未選型之前可用 負荷計算中的結果 按下式近似計算如下： TP? = ? = 8726=174kW TQ? = = 5207=417kvar 變電所 35KV 母線總負荷為： )(7 1 7 61 7 47 0 0 2 kWPPP Tcaz ?????? ? v a r )(5 6 2 44175 2 0 7 kQ Tcaz ?????? ? )(9 1 1 75 6 2 47 1 7 6 2222 k V AQPS zzz ????? 主變壓器選型 為了保證煤礦供電，并根據(jù)《煤礦安全規(guī)