【文章內(nèi)容簡介】 10 表 2— 3 車間配電負荷統(tǒng)計表 （ 1）皇后風井生活泵房 dK =， ?cos =， ?tan = P=3KW 則 。有功功率 ???? ?Ndca PKP kW； 無功功率 a n ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 2222 ????? cacaca QPS kVA （ 2）生活污水處理設備 dK =， ?cos =， ?tan = P= 則 。有功功率 ???? ?Ndca PKP kW； 無功功率 an ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 2222 ????? cacaca QPS kVA 則 。有功功率 ???? ?Ndca PKP kW； 無功功率 a n ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 2222 ????? cacaca QPS kVA 序號 負 荷 名 稱 需用 系數(shù) Kx 功率 因 數(shù) cos φ tg φ 有功 （ kW） 無功 (kvar) 視在 (KVA) 1 副井井口及平車場 2 主井地面生產(chǎn)系統(tǒng) 3 鍋爐房 4 熱風爐及空氣加熱設備 5 機電修理車間 6 漁場取水泵房 6575 總計 11 表 2— 4 皇后風井功率負荷統(tǒng)計 全礦井上下合計 取系數(shù) K= KWPPKP Tcasca 3 1 4) 1 3 0 3 3()(6 ?????????? k v a 8 3 3) 6 1 8 4 4()(6 ?????????? Tcasca KQ 222 62 66 ????? ??? cacaca QPS 無補償時功率因數(shù)為： o s 666 ??? ??cacaSP? 無功補償計算及電容器 柜選擇 (1)無功補償計算 當采用提高用電設備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時，就需要增設人工補償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采用靜電電序號 負 荷 名 稱 需用 系數(shù) Kx 功率 因數(shù) cos φ tg φ 有功 （ kW） 無功 (kvar) 視在 (KVA) 1 皇后風井生活泵房 2 生活污水處理設備 3 井下水處理車間 4 煤泥泵房 5 空氣加熱室 6 聯(lián)建行政福利 7 煤樣化驗室 8 皇后風井生活泵房 總計 12 容器作為無功補償電源。 用電力電容器來提高功率因數(shù)時，其電力電容器的補償容量 CQ 用下式計算： )t a n(t a n 21 ??? ???? caC PQ 式中 ? —— 平均負荷系數(shù)， 1tan? —— 補償前功率因數(shù)角的正切值； 2tan? —— 補償后要達到的功率因數(shù)角的正切值； 本設計要求功率因數(shù)達到 及以上。假設補償后 10kV 側(cè)功率因數(shù) 6 ?‘? ， 39。6 ?? ， ? 取 ，則所需補償容量由公式計算得： )t a n( t a n 39。66 ??? ???? caC PQ 47)48 ( ????? kvar (2)電容器柜的選擇及實際補償容量計算 本設計采用高壓集中補償方式。因礦井地面變電所 10kV 母線為單母分段接線，故所選電容器柜應分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應取偶數(shù)?，F(xiàn)選用 GJZK103型高壓靜電電容柜，每柜安裝容量 360kvar，據(jù)此可計算出電容器柜的數(shù)量為： 60 58 5 ??? CCqQN 取偶數(shù) N=10 則 實際補償容量為： 360010*360 ????? CsC qNQ kvar 折算為計算容量為： ?? ?? sCC kvar 補償后 10kV 母線側(cè)總計算負荷及功率因數(shù)校驗 功率補償后 10kV 側(cè) 有功功率 ??caP kW 無功功率 )t a n( t a n 39。66 ??? ???? caC PQ 代入數(shù)據(jù)得 o s 39。 666 39。 ?? ??cacaSP? 大于 滿足要求。 補償后的無功功率 ???Q 因此 ??? kva 13 主變壓器的選擇 變壓器的選取原則 變電所的容量是有其裝設的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關電器等設備以及變電所的建設投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應全面考慮技術經(jīng)濟指標，合理選擇。 當企業(yè)絕大多數(shù)負荷屬三級負荷，其少量負荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設一臺變壓器。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，另一臺能承擔全部一、二及負荷。特殊情況下可裝設兩臺以上變壓器。例如分期建設大型 企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。 變壓器選擇計算 用電負荷分析 一級負荷：包括副提升機、主扇風機、井下主排水泵各項，其總負荷為 2184kW，占全礦總負荷的 %。 二級負荷：包括主提升機、壓風機、選煤廠、地面低壓（生產(chǎn)負荷占 75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場各項，其總負荷為 ，占全礦總負荷的 %. 三級負荷：包括礦綜合廠、機修廠、地面低壓負荷的 15%、工人村、支農(nóng)各項，其總負荷為 ，占全礦總負荷的 %。 根 據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺，當一臺故障停運時，另一臺必須保證一、二級負荷的用電。在上述分析中一、二級負荷占全礦總負荷的 %，當兩臺變壓器中一臺停止運行時，另一臺必須保證 %的正常供電，再考慮將來的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負荷不斷增加，故選用兩臺 S712500/35 型銅線雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，其技術參數(shù)如表所示： 14 表 3— 1 主變壓器技術參數(shù) 型號 S712500/35 容量 NTS (kVA) 12500 連接組別 Y,d11 電壓 NN UU 21 阻抗電壓 %kU 8 空載電流 %0I 損耗（ kW） 空載 0P? 負載 NTP? 兩臺主變壓器采用分列運行方式，備用方式為暗備用。 變壓器損耗計算 計算主變壓器各項損耗 空載無功損耗： K V A RSIQ NT 7528100%00 ??? 則 有功損耗： ?????? NTT PPP ? kW； 無功損耗： ?????? NTT Q ? kvar； 總的有功計算符合 ???P 總的無功計算符合 17 37 0 ???Q 數(shù)據(jù)代入 cosΦ =P/S 得到功率因數(shù) cos= 大于 所以所選擇的主變壓器符合設計要求 15 變壓器經(jīng)濟運行分析方法 電力系統(tǒng)的有功損耗，不僅僅與設備的有功功率損耗有關，而且還與設備的無功功率損耗有關，這是由于設備消耗的無功功率，也是由于電力系統(tǒng)供給得到的。由于無功功率的存在，使系統(tǒng)中的電流增大，從而使得電力系統(tǒng)的有功功率損耗增加。 為了計算電氣設備的無功功率損耗在電力系統(tǒng)中引起的有功功率損耗，引入一個換算系數(shù) K，稱為無功功率經(jīng)濟當量。它表示當電力系統(tǒng)輸送 1kvar 的無功功率時，在電力系統(tǒng)中增加的有功功率損耗千瓦數(shù)，單位是 KW/kvar。 無功功率經(jīng)濟當量 Kec的值與輸電距離 、電壓變換次數(shù)等因素有關。 對于工礦企業(yè)變，配電所 Kec=~ 對于發(fā)電機直配用戶 Kec=~ 對于經(jīng)兩級變壓的用戶 Kec=~ 對于經(jīng)三級及以上變壓的用戶 Kec=~ 變壓器的有功功率損耗是變壓器運行時自身的損耗，而變壓器的無功功率損耗會引起系統(tǒng)有功功率損耗的增加。因此，應將變壓器的無功功率損耗換算成等效的有功功率損耗。然后，計算變壓器運行時總的功率 損耗。當變壓器運行時的功率損耗最小時，運行費用最低，此時變壓器的運行方式即為經(jīng)濟運行方式。 單臺變壓器運行時其功率損耗可按下式計算： )( ,2,21 TNoecTNoTecT KPPQKPP ????????????? ?? )()( ..2. TNecTNTNacoeco QKPSSQKP ???????? 式中 Kec—— 無功功率經(jīng)濟當量， KW/kvar； —— 變電所的負荷容量（此時為變壓器的實際負荷容量）， KV178。 A； 兩臺同容量變壓器并聯(lián)運行 時，其總運行功率損耗應為此時單臺變壓器運行損耗的2 倍。同理，當 n 臺同容量變壓器并聯(lián)運行時，其總運行功率損耗為此時一臺變壓器運行損耗的 n 倍，即 16 )()( ..2 TNecTNTecTn QKPnQKPnP ????????? ? )()()(..2. TNecTNTNacoeco QKPnSSnQKPn ???????? 由于本設計中要求兩臺變壓器一用一備，所以每臺變壓器的容量都應大于全礦計算負荷，因此，此處在對變壓器經(jīng)濟運行分析時，應按照單臺變壓器運行時功率損耗計算，其中 Kec取 可得： )( ,2,21 TNoecTNoTecT KPPQKPP ????????????? ?? )()(..2. TNecTNTNacoeco QKPSSQKP ???????? 變壓器的經(jīng)濟運行：根據(jù)負荷的變化情況，調(diào)整變壓器的運行方式，使其在功率損耗最小的條件下運行，稱為變壓器的經(jīng)濟運行。 對于單臺運行的變壓器，要使變壓器運行經(jīng)濟，就必須滿足變壓器單位容量的有功功率損耗換算值Δ P1/S 最小。令 0/)/( 1 ?? dSSPd ,可求得單臺變壓器的經(jīng)濟負荷 Sec為： TNecTNecTNec QKP QKPSS..00. ??? ???? 單臺變壓器運行時的經(jīng)濟負荷率β ec為： TNecTNecec QKP QKP..00 ??? ????? 式中 Sec—— 經(jīng)濟運行臨界容量， KVA。 —— 變壓器額定容量， KVA； Δ P0—— 變壓 器空載有功損耗， KW； Δ Q0—— 變壓器空載無功損耗， kvar； Δ PNT—— 變壓器滿載有功損耗， KW； Δ QNT—— 變壓器滿載無功損耗， kvar； Kec—— 無功功率經(jīng)濟當量，大型礦井一般取 Kec=。 17 變壓器功率損耗Δ P1與變壓器負荷 S 的關系曲線： Δ P Δ PⅠ Δ PⅡ A O Scr S 圖 32 變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷 圖中，Δ PⅠ 為一臺變壓 器運行的損耗；Δ PⅡ 為兩臺變壓器并聯(lián)運行時的損耗。由圖可見，兩條曲線的交點 A所對應的負荷 Scr就是變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷。 由圖 32 可以看出：當 SScr時，因Δ PⅠ Δ PⅡ ，一臺變壓器運行經(jīng)濟；當 SScr時，因Δ PⅠ Δ PⅡ ,兩臺變壓器運行經(jīng)濟。 當 S=Scr，則Δ PⅠ =Δ PⅡ ，即 )()( ..2..00 TNecTNTN caec QKPSSQKP ??????? )()(22 ..2..00 TNecTNTN caec QKPSSQKP ????????