【文章內容簡介】 3 負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎? 負荷計算的目的 為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設備與導線 、以及繼電器保護的整定等提供技術參數(shù)。 負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設備和元件，如導線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。 負荷計算方法 供電設計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何 性質的企業(yè)負荷均適用，且計算結果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式?? NXca PKP 就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質的用電設備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設計部門廣泛采用。 本設計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下： 用電設備組計算負荷的確定 用電設備組是由工藝性質相同需要系數(shù)相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中可根 據(jù)具體情況將用電設備分為若干組，在分別計算各用電設備組的計算負荷。其計算公式為： ?? Nca KxPP ， kW ?tancaca PQ ? , kvar （ 31） 22 cacaca QPS ?? ， kVA 式中 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； ?tan —— 功率因數(shù)角的正切值； XK —— 需 用 系數(shù)，由表 21 查得。 多組用電設備組的計算負荷 在配電干線上或車間變電所低壓母線上，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車間變電所低壓母線的計算負荷 時，應再計入一個同時系數(shù) sK 。具體計算如下： ?? ?? mi iNxisca PKKP 1 )( ?? ??mi iiNxisca PKKQ 1 )t a n( ? （ 32） 式中 caP 、 caQ 、 caS—— 為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷； sK —— 同時系數(shù)； m—— 該配電干線或變電站低壓母線上 所接用電設備組總數(shù)； iNii PKx ?、 ?tan —— 分別對應于某一用電設備組的需 用 系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設備容量； 負荷計算過程 各用電設備組負荷計算 用電設備分組，由表 11確定各組用電設備的總額定容量。 由表 11 查出各用電設備組的需要系數(shù) Kx 和功率因數(shù) ?cos ，根據(jù)公式 21計算出各用電設備組的計算負荷。 （ 1）對主提升機 Kx =， ?cos =， ?tan = 則 。有功功率 ???? ?Nca KxPP kW； 無功功率 5 3 1 2t a n ???? ?caca PQ kvar； 視在功率 890534712 2222 ????? cacaca QPS kVA； 用同樣方法可計算出其它各用電設備組的計算負荷，結果記入表 321 全22 cacaca QPS ?? 礦電力負荷計算負荷表中。 注：主扇風機、壓風機等因功率因數(shù)超前，其無功電流為容性，即提供無功功率，起無功補償?shù)淖饔?，故它們的計算無功功率為負值。 無功補償 無功補償概述 電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應原理工作的電氣設備，如變壓器、電動機、感應爐等。都是依靠磁場來傳送和轉換電能的電感性負載，在電力系統(tǒng)中感應電動機約占全部負荷的 50%以上。電力系統(tǒng)中的無功功率很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。 電力系統(tǒng)中的無功電源由三部分組成： 發(fā)電機可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的 40%～ 50%）。 無功功率補償裝置（并聯(lián)電容器和同步調相機）輸出無功功率 。 110kV 及以上電壓線路的充電功率。 電力系統(tǒng)中如無功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。電壓低于額定電壓值時，將使發(fā)電、送電、變電設備均不能達到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的 60%～ 70%時，用戶的電動機將不能啟動甚至造成燒毀。所以進行無功補償是非常有必要的。 無功補償?shù)挠嬎? 補償前 cos 1? =，要求補償后達到 。因此可以如下計算： 設 需要補償 XMva 的無功 則 cos 2? =??39。39。SP=22 ）（ X?? = （ 3１） 解得 X= 表 321 全礦電力負荷統(tǒng)計表 序號 負荷名稱 電壓 （ kV） 電 機 型 號 電機 容量 (kW) 安 裝 臺 數(shù) 設備容量 (kW) 需用 系數(shù) KX 功率 因數(shù) cosφ tanφ 計算 負荷 安裝 容量 工作 容量 有功功率 （ kW） 無功功率 （ kvar） 視在功率 （ kVA） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 一 地面部分 1 主提升機 6 繞線 800 1/1 800 800 712 534 890 2 副提升機 6 繞線 630 1/1 800 800 640 480 800 3 主扇風機 6 同步 1000 2/1 2020 1000 830 402 922 4 壓風機 6 同步 250 3/2 750 500 400 194 444 5 礦綜合廠 330 290 180 135 225 6 機修廠 620 550 286 252 381 7 選煤廠 800 650 488 391 625 8 地面低壓 800 700 490 432 653 9 工人村 450 360 306 222 378 10 支農(nóng) 310 310 248 186 310 地面合計 7660 5960 5012 一 井下部分 1 井下主排水泵 6 鼠籠 500 4/2 2020 1000 850 527 1000 2 一采區(qū) 6 680 650 423 339 542 3 二采區(qū) 6 1100 950 665 569 875 4 井底車場 165 165 116 102 154 6 井下合計 3945 2765 2053 2564 三 礦井合計 11605 8725 7533 乘 ， 5969 3215 6780 無功補償 1300 補償后 5969 1915 6269 無功補償裝置 無功補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩大類。并聯(lián)補償裝置又可分為同期調相機、并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置等幾大類。 同期調相機相當于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供可無級連續(xù)調節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強 勵補償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調相機，以便平滑調節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補償器有電力電容器與可調電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無級連續(xù)調節(jié)的容性和感性的無功，降低電壓波動和波形畸變率，全面提高電壓質量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過電壓的功能。其運行維護簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上 。既可集中安裝，又可分散裝設來接地供應無功功率，運行時功率損耗亦較小。 綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇 靜止無功補償裝置 作為無功補償裝置，并且采用集中補償?shù)姆绞健? 選擇 上海思源 清能電氣電子有限公司 生產(chǎn)的 SVG— 1300/ 型動態(tài)無功補償裝置及諧波治理成套裝置，經(jīng)隔離開關固定接于母線。額定容量 2020KVA，額定電壓 ，在實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)耐瑫r，還能抑制 3次與 5 次諧波。 4 主變壓器與所用變壓器的選擇 規(guī)程中的有關變電所主變壓器選擇的規(guī)定 1主變容量和臺數(shù)的選擇，根據(jù) 《礦山電 力設計規(guī)范》，礦山一級負荷的兩個電源均需經(jīng)主變壓器變壓時，就采用兩臺 。 當其中一臺停止運行進，其余變壓器容量就能保證一級與二級負荷的供電。 主變臺數(shù)的確定 為保證供電的可靠性， 本次設計 采用兩臺主變 ，一臺運行，一臺備用 。 主變容量的確定 按照一般變壓器選擇原則，變壓器的負荷率一般為 75%～８ 5%。 由 的負荷計算得知 10kV 側的負荷總量為 。 考慮 20%到裕量， ?? 39。S S/=（ 4１） 所以應選容量為 8000kVA 的變壓器。 主變形式的選擇 主變一般采用三相變壓器， 35kV 側采用 Y連接， 10kV 側采用△接線。 為了適應電壓變化，采用有載調壓變壓器。 根據(jù)上述的討論選用 35kV 雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號為 : SZ11— 8000/35，具體技術數(shù)據(jù)如下表： 表 主變壓器技術參數(shù) 型號 SZ11— 8000/35 額定容量 (kVA) 8000 額定電壓 (kV) 高壓 35 低壓 損耗 (KW) 空載 短路 短路電壓 (%) 空載電流 (%) 所變的選擇 所變采用兩臺 SJ5035 變壓器，供站內保護、事故照明、跳合閘電源。 2站用變由雙投刀閘互為閉鎖投切操作。 SC95035 變壓器，具體技術數(shù)據(jù)如下表： 表 所用變壓器技術參數(shù) 型號 SC95035 額定容量 (kVA) 50 額定電壓 (kV) 高壓 35 低壓 損耗 (W) 空載 450 短路 1300 短路電壓 (%) 6 空載電流 (%) 5 電氣主接線設計 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會長生直接的影響。 主接線的設計原則 1發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用； 2發(fā)電廠、變電所的分期和最 終建設規(guī)模； 3負荷大小和重要性； 4系統(tǒng)備用容量大??； 5系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。 主接線設計的基本要求 變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。因此對主接線的設計要求可以歸納為以下三點。 1可靠性； 2靈活性； 3經(jīng)濟性。 主接線設計 電氣主接線的基本形式就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為 有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 35kV 側主接線設計 35kV 側進線 兩 回， 設計本著對煤礦供電的安全可靠，擇優(yōu)選用路線簡單清晰操作方便靈活，便于檢修，運營費低的 35/10kV 單母線分段結線方式 。故 35kV