【文章內(nèi)容簡介】 caP 、 caQ 、 caS —— 該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷； ?NP —— 該用電設(shè)備組的設(shè)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(shè)備組的計算負荷電流， A dK —— 需用系數(shù) 多個用電設(shè)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(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)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(yīng)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(shè)備總數(shù)； diK 、 i?tan 、 ?NiP —— 分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切遼寧工程技術(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 8 值，總設(shè)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(fēng)機 1 )(. kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(848472704 222 . k V AQPS cacaca ????? 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 9 4) 扇風(fēng)機 2 )(7 0 48 0 . kWPKP Ndca ???? ?? ?? v a r )( n . kPQ caca ???? ? )(848472704 222 . k V AQPS cacaca ????? 5) 壓風(fēng)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(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 10 表 21 其他設(shè)備的計算負荷 設(shè)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(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(yīng)電動機和變壓器等用電設(shè)備，特別近年來大功率電力電子拖動設(shè)備的應(yīng)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(shè)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(shè)備的安裝容量一定時，提到用戶的功率因數(shù)相應(yīng)減少了無功功率的供給，則在同樣設(shè)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(luò)中的功率損耗 當(dāng)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(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量 由于用戶功 率因數(shù)的提高，使網(wǎng)絡(luò)中的電流減少。因此，網(wǎng)絡(luò)的電壓損失減少，網(wǎng)絡(luò)末端用電設(shè)備的電壓質(zhì)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(luò)和變壓器中的電能損耗。在發(fā)電設(shè)備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應(yīng)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(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 12 提高功率因數(shù)的關(guān)鍵是盡量減少電力系統(tǒng)中各個設(shè)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(shè)備本身的功率因數(shù)。 在生產(chǎn)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(zhuǎn)載運行；對不需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步機，采用高壓電動機等。在本設(shè)計中，扇風(fēng)機和壓風(fēng)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(yīng)無功功率的設(shè)備來就地補償用電設(shè)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(chǎn)生的無功功率與電感負載產(chǎn)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(yán)重的是當(dāng)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(yán)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(yán)重影響電能質(zhì)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(guān)，即 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(yīng)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(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)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(shè)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(shù)上是不合理的。因此，在變壓器容量和臺數(shù)的選擇上應(yīng)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(dāng)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(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （ 2）根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)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(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷 ；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)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(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 15 （ 2） 如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設(shè)兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，另一臺應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級負荷。 （ 3） 對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 1～ 2 級設(shè)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(shè)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(yīng)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(jié)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)