【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 10 表 2— 3 車間配電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 （ 1）皇后風(fēng)井生活泵房 dK =， ?cos =， ?tan = P=3KW 則 。有功功率 ???? ?Ndca PKP kW； 無(wú)功功率 a n ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 2222 ????? cacaca QPS kVA （ 2）生活污水處理設(shè)備 dK =， ?cos =， ?tan = P= 則 。有功功率 ???? ?Ndca PKP kW； 無(wú)功功率 an ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 2222 ????? cacaca QPS kVA 則 。有功功率 ???? ?Ndca PKP kW； 無(wú)功功率 a n ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 2222 ????? cacaca QPS kVA 序號(hào) 負(fù) 荷 名 稱 需用 系數(shù) Kx 功率 因 數(shù) cos φ tg φ 有功 （ kW） 無(wú)功 (kvar) 視在 (KVA) 1 副井井口及平車場(chǎng) 2 主井地面生產(chǎn)系統(tǒng) 3 鍋爐房 4 熱風(fēng)爐及空氣加熱設(shè)備 5 機(jī)電修理車間 6 漁場(chǎng)取水泵房 6575 總計(jì) 11 表 2— 4 皇后風(fēng)井功率負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 全礦井上下合計(jì) 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(wú)補(bǔ)償時(shí)功率因數(shù)為： o s 666 ??? ??cacaSP? 無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算及電容器 柜選擇 (1)無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算 當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達(dá)到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時(shí)，就需要增設(shè)人工補(bǔ)償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補(bǔ)償廣泛采用靜電電序號(hào) 負(fù) 荷 名 稱 需用 系數(shù) Kx 功率 因數(shù) cos φ tg φ 有功 （ kW） 無(wú)功 (kvar) 視在 (KVA) 1 皇后風(fēng)井生活泵房 2 生活污水處理設(shè)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(yàn)室 8 皇后風(fēng)井生活泵房 總計(jì) 12 容器作為無(wú)功補(bǔ)償電源。 用電力電容器來(lái)提高功率因數(shù)時(shí)，其電力電容器的補(bǔ)償容量 CQ 用下式計(jì)算： )t a n(t a n 21 ??? ???? caC PQ 式中 ? —— 平均負(fù)荷系數(shù)， 1tan? —— 補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值； 2tan? —— 補(bǔ)償后要達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值； 本設(shè)計(jì)要求功率因數(shù)達(dá)到 及以上。假設(shè)補(bǔ)償后 10kV 側(cè)功率因數(shù) 6 ?‘? ， 39。6 ?? ， ? 取 ，則所需補(bǔ)償容量由公式計(jì)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(shí)際補(bǔ)償容量計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用高壓集中補(bǔ)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(yīng)分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應(yīng)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(jì)算出電容器柜的數(shù)量為： 60 58 5 ??? CCqQN 取偶數(shù) N=10 則 實(shí)際補(bǔ)償容量為： 360010*360 ????? CsC qNQ kvar 折算為計(jì)算容量為： ?? ?? sCC kvar 補(bǔ)償后 10kV 母線側(cè)總計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)校驗(yàn) 功率補(bǔ)償后 10kV 側(cè) 有功功率 ??caP kW 無(wú)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(bǔ)償后的無(wú)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(shè)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(tái)數(shù)是越多越好。但變壓器臺(tái)數(shù)增加，開(kāi)關(guān)電器等設(shè)備以及變電所的建設(shè)投資都要增大。所以，變壓器臺(tái)數(shù)與容量的確定，應(yīng)全面考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，合理選擇。 當(dāng)企業(yè)絕大多數(shù)負(fù)荷屬三級(jí)負(fù)荷，其少量負(fù)荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)變壓器。如企業(yè)的一、二級(jí)負(fù)荷較多，必須裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。兩臺(tái)互為備用，并且當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)能承擔(dān)全部一、二及負(fù)荷。特殊情況下可裝設(shè)兩臺(tái)以上變壓器。例如分期建設(shè)大型 企業(yè)，其變電站個(gè)數(shù)及變壓器臺(tái)數(shù)均可分期投建，從而臺(tái)數(shù)可能加多。 變壓器選擇計(jì)算 用電負(fù)荷分析 一級(jí)負(fù)荷：包括副提升機(jī)、主扇風(fēng)機(jī)、井下主排水泵各項(xiàng)，其總負(fù)荷為 2184kW，占全礦總負(fù)荷的 %。 二級(jí)負(fù)荷：包括主提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、選煤廠、地面低壓（生產(chǎn)負(fù)荷占 75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場(chǎng)各項(xiàng)，其總負(fù)荷為 ，占全礦總負(fù)荷的 %. 三級(jí)負(fù)荷：包括礦綜合廠、機(jī)修廠、地面低壓負(fù)荷的 15%、工人村、支農(nóng)各項(xiàng)，其總負(fù)荷為 ，占全礦總負(fù)荷的 %。 根 據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺(tái)，當(dāng)一臺(tái)故障停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)必須保證一、二級(jí)負(fù)荷的用電。在上述分析中一、二級(jí)負(fù)荷占全礦總負(fù)荷的 %，當(dāng)兩臺(tái)變壓器中一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)必須保證 %的正常供電，再考慮將來(lái)的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負(fù)荷不斷增加，故選用兩臺(tái) S712500/35 型銅線雙繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表所示： 14 表 3— 1 主變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 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(fù)載 NTP? 兩臺(tái)主變壓器采用分列運(yùn)行方式，備用方式為暗備用。 變壓器損耗計(jì)算 計(jì)算主變壓器各項(xiàng)損耗 空載無(wú)功損耗： K V A RSIQ NT 7528100%00 ??? 則 有功損耗： ?????? NTT PPP ? kW； 無(wú)功損耗： ?????? NTT Q ? kvar； 總的有功計(jì)算符合 ???P 總的無(wú)功計(jì)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(shè)計(jì)要求 15 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析方法 電力系統(tǒng)的有功損耗，不僅僅與設(shè)備的有功功率損耗有關(guān)，而且還與設(shè)備的無(wú)功功率損耗有關(guān)，這是由于設(shè)備消耗的無(wú)功功率，也是由于電力系統(tǒng)供給得到的。由于無(wú)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(jì)算電氣設(shè)備的無(wú)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(gè)換算系數(shù) K，稱為無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。它表示當(dāng)電力系統(tǒng)輸送 1kvar 的無(wú)功功率時(shí)，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(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量 Kec的值與輸電距離 、電壓變換次數(shù)等因素有關(guān)。 對(duì)于工礦企業(yè)變，配電所 Kec=~ 對(duì)于發(fā)電機(jī)直配用戶 Kec=~ 對(duì)于經(jīng)兩級(jí)變壓的用戶 Kec=~ 對(duì)于經(jīng)三級(jí)及以上變壓的用戶 Kec=~ 變壓器的有功功率損耗是變壓器運(yùn)行時(shí)自身的損耗，而變壓器的無(wú)功功率損耗會(huì)引起系統(tǒng)有功功率損耗的增加。因此，應(yīng)將變壓器的無(wú)功功率損耗換算成等效的有功功率損耗。然后，計(jì)算變壓器運(yùn)行時(shí)總的功率 損耗。當(dāng)變壓器運(yùn)行時(shí)的功率損耗最小時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用最低，此時(shí)變壓器的運(yùn)行方式即為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。 單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)其功率損耗可按下式計(jì)算： )( ,2,21 TNoecTNoTecT KPPQKPP ????????????? ?? )()( ..2. TNecTNTNacoeco QKPSSQKP ???????? 式中 Kec—— 無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量， KW/kvar； —— 變電所的負(fù)荷容量（此時(shí)為變壓器的實(shí)際負(fù)荷容量）， KV178。 A； 兩臺(tái)同容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行 時(shí)，其總運(yùn)行功率損耗應(yīng)為此時(shí)單臺(tái)變壓器運(yùn)行損耗的2 倍。同理，當(dāng) n 臺(tái)同容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其總運(yùn)行功率損耗為此時(shí)一臺(tái)變壓器運(yùn)行損耗的 n 倍，即 16 )()( ..2 TNecTNTecTn QKPnQKPnP ????????? ? )()()(..2. TNecTNTNacoeco QKPnSSnQKPn ???????? 由于本設(shè)計(jì)中要求兩臺(tái)變壓器一用一備，所以每臺(tái)變壓器的容量都應(yīng)大于全礦計(jì)算負(fù)荷，因此，此處在對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析時(shí)，應(yīng)按照單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)功率損耗計(jì)算，其中 Kec取 可得： )( ,2,21 TNoecTNoTecT KPPQKPP ????????????? ?? )()(..2. TNecTNTNacoeco QKPSSQKP ???????? 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：根據(jù)負(fù)荷的變化情況，調(diào)整變壓器的運(yùn)行方式，使其在功率損耗最小的條件下運(yùn)行，稱為變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 對(duì)于單臺(tái)運(yùn)行的變壓器，要使變壓器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，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(tái)變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷 Sec為： TNecTNecTNec QKP QKPSS..00. ??? ???? 單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率β ec為： TNecTNecec QKP QKP..00 ??? ????? 式中 Sec—— 經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(wú)功損耗， kvar； Δ PNT—— 變壓器滿載有功損耗， KW； Δ QNT—— 變壓器滿載無(wú)功損耗， kvar； Kec—— 無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，大型礦井一般取 Kec=。 17 變壓器功率損耗Δ P1與變壓器負(fù)荷 S 的關(guān)系曲線： Δ P Δ PⅠ Δ PⅡ A O Scr S 圖 32 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷 圖中，Δ PⅠ 為一臺(tái)變壓 器運(yùn)行的損耗；Δ PⅡ 為兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的損耗。由圖可見(jiàn)，兩條曲線的交點(diǎn) A所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷 Scr就是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷。 由圖 32 可以看出：當(dāng) SScr時(shí)，因Δ PⅠ Δ PⅡ ，一臺(tái)變壓器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)；當(dāng) SScr時(shí)，因Δ PⅠ Δ PⅡ ,兩臺(tái)變壓器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。 當(dāng) S=Scr，則Δ PⅠ =Δ PⅡ ，即 )()( ..2..00 TNecTNTN caec QKPSSQKP ??????? )()(22 ..2..00 TNecTNTN caec QKPSSQKP ????????