【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 ② 短路計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。 ③ 無功補(bǔ)償：求出工廠平均 功率因數(shù)，確定補(bǔ)償方式，選出相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)備。 ④ 主要電氣設(shè)備的選擇：包括斷路器 、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線等設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。選用設(shè)備型號(hào)、數(shù)量并 匯成設(shè)備一覽表。 ⑤ 主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：主要為主變壓器 的 保護(hù)方式 進(jìn)行 選擇和整定計(jì)算。 ⑥ 總降壓變電所二次回路的設(shè)計(jì)：主要包括對(duì)操作電源及電測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)。 （ 3） 廠區(qū) 10kV 配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 配電裝置的選擇：包括配電裝 置如高壓開關(guān)柜、線路的選擇。 （ 4） 車間變電所的設(shè)計(jì) ① 主接線設(shè)計(jì)：根據(jù)所給資料，選擇車間變電所的臺(tái)數(shù)、容量并設(shè)計(jì)主接線。 ② 配電裝置的選擇：包括配電裝置如低壓配電屏、線路的選擇。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償 負(fù)荷調(diào)查 工廠總平面圖 廠門生活區(qū)1 號(hào) 車 間2 號(hào) 車 間4 號(hào) 車 間1 0 號(hào) 車 間3 5 k V 電 源 進(jìn) 線1 1 號(hào) 車 間3號(hào)車間6號(hào)車間5 號(hào) 車 間7號(hào)車間8號(hào)車間9 號(hào)車 間鄰 廠 1 0 k V 備 用 電 源1 0 k V 電源 進(jìn) 線車 間 變 電 所總 降 壓 變 電 所高 壓 配 電 線高 壓 配 電 所高 壓 電 源 進(jìn) 線 低 壓 配 電 線 總 降 壓 變 電 所 某機(jī)械工廠總平面圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 5600h ，全年實(shí)際工作小時(shí)數(shù)為 6900h 。該廠除鑄造車間、電鍍車間、空氣壓縮車間、鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表 所示： 表 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料 車間編號(hào) 車間名稱 設(shè)備容量 （ kW） 需要系數(shù) 功率因數(shù) 1 鑄造車間 500 2 空氣壓縮車間 740 3 鍛壓車間 550 4 金工車間 580 5 工具車間 570 6 電鍍車間 420 7 熱處理車間 260 8 裝配車間 300 9 機(jī)修車間 280 10 鍋爐車間 220 11 配料車間 310 12 生活區(qū) 480 供電電源情況 當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供兩個(gè)供電電源，供設(shè)計(jì)者選用。從某 110 35kV 區(qū)域變電所提供電源，該變電所距廠南 10km 。從某 11010kV 區(qū)域變電所提供電源，該變電所距廠西南側(cè) 10km 。 該廠可通過高壓聯(lián)絡(luò)線由 距該廠 2km 的鄰近 單位取得 10kV 備用電源。 工廠自然條件 （ 1） 氣象資料：年最高氣溫 35C? ，年平均氣溫 24C? ，年 最低氣溫 30C??，年最熱月平均最高氣溫 30C? 。年最熱月地下土壤中 ~1m 處平均溫度為 20C? ，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。年雷暴日 31天。 （ 2） 地質(zhì)水文資料：平均海拔 146m ，地層 以沙質(zhì)黏土為主，地下水位 ~5m ，地耐壓力為 20 2tm 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 電費(fèi)制度 本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)為 18元 /kVA ，動(dòng)力電費(fèi)為 元 /kVA 。此外，電 力用戶需按新裝變壓器的容量，一次性向供電部門交納供電貼費(fèi)為 700 元 /kVA 。 按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 基本公式 用電設(shè)備 組 的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷 30P 。用電設(shè)備組的設(shè)備容量 eP ， 是指用電設(shè)備 組所有設(shè)備 （不含備用設(shè)備）的額定容量 NP 之和，即 eNP= P? 。 而設(shè)備的 額定容量 NP ，是 設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，同時(shí)設(shè)備本身有功率損耗， 配電線路也有功率損耗， 因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷 應(yīng)為 XL30 ee wLKKPP??? （ ） 式中， XK 為設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部容量之比； LK 為設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比； e? 為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與取用功率之比； wL? 為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率（亦即設(shè)備組的取用功率）與首端功率（亦即計(jì)算負(fù)荷）之比。 令上式中的 X L e wL d=K K K?? ，這里的 dK 稱為需要系數(shù)。由上式可知需要系數(shù)的定義式為 30d ePK P? （ ） 即用電設(shè)備組的需要系數(shù)，是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值。 由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為 30 d eP K P? （ ） 實(shí)際上，需要系數(shù) dK 不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)，因此應(yīng)盡可能地通過實(shí)測(cè)分析確定，使之盡量接近實(shí)際。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 在求出有功計(jì)算負(fù)荷 30P 后，可按下列各式分別求出其余的計(jì)算負(fù)荷。 無功計(jì)算負(fù)荷為 30 30 tanQP ?? （ ） 式中， tan? 為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組 cos? 的正切值。 視在計(jì)算負(fù)荷 為 3030 cosPS ?? （ ） 式中， cos? 為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。 計(jì)算電流為 30 30 N3I S U? （ ） 式中， NU 為用電設(shè)備組的額定電壓 [45]? 。 負(fù)荷計(jì)算中常用的單位：有功功率為“千瓦” KW ，無功功率為“千乏” kvar ，視在功率為“千伏 安” kVA ，電流為“安” A ，電壓為“千伏” kV [1] 。 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因 素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)） pK 和 qK ： 對(duì)車間干線取 pK ? ~ qK ? ~ 對(duì)低壓母線 （ 1） 由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷 直接相加來計(jì)算時(shí)取 pK ? ~ qK ? ~ （ 2） 由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取 pK ? ~ qK ? ~ 總的有功計(jì)算負(fù)荷為 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 30 P 30,iP K P? ? （ ） 總的無功計(jì)算負(fù)荷為 30 q 30,iQ K Q? ? （ ） 以上兩式中的 30,iP? 和 30,iQ? 分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。 總的視在計(jì)算負(fù)荷為 2230 30 30S P Q?? （ ） 總的計(jì)算電流為 30 30 N3I S U? （ ） 注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算，總的視在計(jì)算負(fù)荷也不能按式（ ） 計(jì)算 [13]? 。 根據(jù) 式 （ ） ~（ ）， 可以得到各車間的負(fù)荷計(jì)算表，如表 所示。 表 各車間的負(fù)荷計(jì)算表 序號(hào) 車間名稱 30/kWP 30/kvarQ 30/kVAS 30/AI 1 鑄造車間 150 153 2 空氣壓縮車間 518 3 鍛壓車間 165 193 4 金工車間 116 5 工具車間 171 285 433 6 電鍍車間 210 7 熱處理車間 156 117 195 8 裝配車間 90 9 機(jī)修車間 56 131 10 鍋爐車間 154 11 配料車間 124 93 155 12 生活區(qū) 336 420 總計(jì) 2246 3019 取 p ? ， q ? ， 根據(jù)式（ ） ~（ ）可得 總有功計(jì)算負(fù)荷 3 0 P 3 0 , i 0 . 8 2 2 4 6 1 7 9 6 . 8 (k W )P K P? ? ? ?? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 總無功計(jì)算負(fù)荷 3 0 q 3 0 , i 0 . 8 5 1 8 9 9 . 2 1 6 1 4 . 3 2 ( k v a r )Q K Q? ? ? ?? 總的視在計(jì)算負(fù)荷 2 2 2 23 0 3 0 3 0 1 7 9 6 . 8 1 6 1 4 . 3 2 2 4 1 5 . 4 7( k V A )S P Q? ? ? ? ? 總的計(jì)算電流 3 0 3 0 N3 2 4 1 5 . 4 7 ( 3 0 . 3 8 ) 3 6 7 0 ( A )I S U? ? ? ? 無功功率補(bǔ)償 無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x 許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功”并不是 “無用”的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已。因此在供電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。 對(duì)廣大供電企業(yè)來說，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動(dòng)，而且關(guān)系到節(jié)約用電和整個(gè)供電區(qū)域的供電質(zhì)量。在電網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。因此，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，已成為電力 工業(yè)中的一個(gè)重要內(nèi)容，而提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，首先就要提高各用戶的功率因數(shù)。 用戶功率因數(shù)的高低，對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分的發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力，減少線路損失，改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，對(duì)于全國(guó)廣大供電企業(yè)，若能有效的搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫?，改善提高用戶功率因?shù)，而且能夠有效降低電能損失，減少用戶電費(fèi)，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。 我國(guó)電力工業(yè)部于 1996年制定的 171。供電營(yíng)業(yè)規(guī)則 187。規(guī)定“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定”： 100kVA 及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為 以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購(gòu)轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為 以上。并規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)添加無功補(bǔ)償裝置 [13]? 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 無功功率的補(bǔ)償方式 （ 1） 高壓集中補(bǔ)償 高壓集中補(bǔ)償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的 6 ~10kV 母線上。這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償 6 ~10kV 母線前所有線路上的無功功率，而此母線后 的廠內(nèi)線路的無功功率得不到補(bǔ)償，所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果較后兩 種補(bǔ)償方式差。但這種補(bǔ)償方式的初 投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對(duì)工廠高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的無功補(bǔ)償，以滿足工廠總功率因數(shù)的要求，所以這種補(bǔ)償方式在一些大中型工廠中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 按 GB5005394 規(guī)定：室內(nèi)高壓電容器裝置宜設(shè)置在單獨(dú)房間內(nèi)。當(dāng)電容器組容量較小時(shí)，可設(shè)置在高壓配電室內(nèi)，但與高壓配電裝置的距離不應(yīng)小于 。 （ 2） 低壓集中補(bǔ)償 低壓集中補(bǔ)償是將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。這種補(bǔ)償方式能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前車間變電所和前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于 這種補(bǔ)償能使車間主變壓器的視在功率減小從而可使主變壓器容量選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì)，而且這種補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜饕话憧砂惭b在低壓配電室內(nèi)（只在電容器柜比較多時(shí)才考慮單設(shè)一房間），運(yùn)行維護(hù)安全方便，因此這種補(bǔ)償方式在工廠中相當(dāng)普遍。 （ 3） 單獨(dú)就地補(bǔ) 償 單獨(dú)就地補(bǔ)償，又稱個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償，是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在需進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備旁邊。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位以前的所有高低壓線路和 電力變壓器的無功功率，因此其補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果最好，應(yīng)予優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式的總投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償 的用電設(shè)備停止工作時(shí)，它也將一并被切除，因此其利用率較低。對(duì)于供電系統(tǒng)中高壓側(cè)和低壓側(cè)的基本無功功率 的補(bǔ)償，仍宜采用高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞?[1] 。 無功功率補(bǔ)償計(jì)算 （ 1）功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算公式 補(bǔ)償前平均負(fù) 荷功率因數(shù)為 3 0 a223 0 a 3 0 ac o s ( ) ( )PTP T Q T?? ??? ? （ ） 式中， ? 為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取 ~； ? 為年平均無功負(fù)荷系數(shù)，一般取~； aT 為