【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 負(fù)荷計(jì)算的目的 為一個(gè)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(jìn)行負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)合計(jì)算，為正確地選擇變壓器容量與無功補(bǔ)償裝置、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線 、以及繼電器保護(hù)的整定等提供技術(shù)參數(shù)。 負(fù)荷計(jì)算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器等。負(fù)荷計(jì)算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險(xiǎn)，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此，正確的負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。 負(fù)荷計(jì)算方法 供電設(shè)計(jì)常用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有需用系數(shù)法、二項(xiàng)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(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)任何 性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且計(jì)算結(jié)果基本上符合實(shí)際。公式簡(jiǎn)單，計(jì)算方便只用一個(gè)原始公式?? NXca PKP 就可以表征普遍的計(jì)算方法。該公式對(duì)用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個(gè)企業(yè)變電站的負(fù)荷計(jì)算都適用。對(duì)不同性質(zhì)的用電設(shè)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(jì)和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，查取方便，因而為我國設(shè)計(jì)部門廣泛采用。 本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，步驟如下： 用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定 用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個(gè)車間中可根 據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。其計(jì)算公式為： ?? Nca KxPP ， kW ?tancaca PQ ? , kvar （ 31） 22 cacaca QPS ?? ， kVA 式中 caP 、 caQ 、 caS —— 該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計(jì)算負(fù)荷； ?NP —— 該用電設(shè)備組的設(shè)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(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，但是各個(gè)用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷 時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù) sK 。具體計(jì)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(jì)算負(fù)荷； sK —— 同時(shí)系數(shù)； m—— 該配電干線或變電站低壓母線上 所接用電設(shè)備組總數(shù)； iNii PKx ?、 ?tan —— 分別對(duì)應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需 用 系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量； 負(fù)荷計(jì)算過程 各用電設(shè)備組負(fù)荷計(jì)算 用電設(shè)備分組，由表 11確定各組用電設(shè)備的總額定容量。 由表 11 查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù) Kx 和功率因數(shù) ?cos ，根據(jù)公式 21計(jì)算出各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。 （ 1）對(duì)主提升機(jī) 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(jì)算出其它各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，結(jié)果記入表 321 全22 cacaca QPS ?? 礦電力負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷表中。 注：主扇風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)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(bǔ)償?shù)淖饔?，故它們的計(jì)算無功功率為負(fù)值。 無功補(bǔ)償 無功補(bǔ)償概述 電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)爐等。都是依靠磁場(chǎng)來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)約占全部負(fù)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(yùn)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(jī)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(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機(jī)）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(shí)，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達(dá)到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的 60%～ 70%時(shí)，用戶的電動(dòng)機(jī)將不能啟動(dòng)甚至造成燒毀。所以進(jìn)行無功補(bǔ)償是非常有必要的。 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 補(bǔ)償前 cos 1? =，要求補(bǔ)償后達(dá)到 。因此可以如下計(jì)算： 設(shè) 需要補(bǔ)償 XMva 的無功 則 cos 2? =??39。39。SP=22 ）（ X?? = （ 3１） 解得 X= 表 321 全礦電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 序號(hào) 負(fù)荷名稱 電壓 （ kV） 電 機(jī) 型 號(hào) 電機(jī) 容量 (kW) 安 裝 臺(tái) 數(shù) 設(shè)備容量 (kW) 需用 系數(shù) KX 功率 因數(shù) cosφ tanφ 計(jì)算 負(fù)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(jī) 6 繞線 800 1/1 800 800 712 534 890 2 副提升機(jī) 6 繞線 630 1/1 800 800 640 480 800 3 主扇風(fēng)機(jī) 6 同步 1000 2/1 2020 1000 830 402 922 4 壓風(fēng)機(jī) 6 同步 250 3/2 750 500 400 194 444 5 礦綜合廠 330 290 180 135 225 6 機(jī)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(jì) 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(chǎng) 165 165 116 102 154 6 井下合計(jì) 3945 2765 2053 2564 三 礦井合計(jì) 11605 8725 7533 乘 ， 5969 3215 6780 無功補(bǔ)償 1300 補(bǔ)償后 5969 1915 6269 無功補(bǔ)償裝置 無功補(bǔ)償裝置分為串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置兩大類。并聯(lián)補(bǔ)償裝置又可分為同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、靜補(bǔ)裝置等幾大類。 同期調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行，它向系統(tǒng)提供可無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強(qiáng) 勵(lì)補(bǔ)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(diào)相機(jī)，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補(bǔ)償器有電力電容器與可調(diào)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(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無功，降低電壓波動(dòng)和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)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(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，功耗小，能做到分相補(bǔ)償，對(duì)沖擊負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)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(shè)來接地供應(yīng)無功功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小。 綜合比較以上三種無功補(bǔ)償裝置后，選擇 靜止無功補(bǔ)償裝置 作為無功補(bǔ)償裝置，并且采用集中補(bǔ)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置及諧波治理成套裝置，經(jīng)隔離開關(guān)固定接于母線。額定容量 2020KVA，額定電壓 ，在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，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(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定 1主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)的選擇，根據(jù) 《礦山電 力設(shè)計(jì)規(guī)范》，礦山一級(jí)負(fù)荷的兩個(gè)電源均需經(jīng)主變壓器變壓時(shí)，就采用兩臺(tái) 。 當(dāng)其中一臺(tái)停止運(yùn)行進(jìn)，其余變壓器容量就能保證一級(jí)與二級(jí)負(fù)荷的供電。 主變臺(tái)數(shù)的確定 為保證供電的可靠性， 本次設(shè)計(jì) 采用兩臺(tái)主變 ，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用 。 主變?nèi)萘康拇_定 按照一般變壓器選擇原則，變壓器的負(fù)荷率一般為 75%～８ 5%。 由 的負(fù)荷計(jì)算得知 10kV 側(cè)的負(fù)荷總量為 。 考慮 20%到裕量， ?? 39。S S/=（ 4１） 所以應(yīng)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(cè)采用 Y連接， 10kV 側(cè)采用△接線。 為了適應(yīng)電壓變化，采用有載調(diào)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(hào)為 : SZ11— 8000/35，具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 主變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 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(tái) SJ5035 變壓器，供站內(nèi)保護(hù)、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(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 所用變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 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(shè)計(jì) 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)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(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)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(gè)重要組成部分。主接線的確定，對(duì)電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)長(zhǎng)生直接的影響。 主接線的設(shè)計(jì)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(shè)規(guī)模； 3負(fù)荷大小和重要性； 4系統(tǒng)備用容量大小； 5系統(tǒng)專業(yè)對(duì)電氣主接線提供的具體資料。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 變電所的電氣主接線應(yīng)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(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。因此對(duì)主接線的設(shè)計(jì)要求可以歸納為以下三點(diǎn)。 1可靠性； 2靈活性； 3經(jīng)濟(jì)性。 主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線的基本形式就是主要電氣設(shè)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(cè)主接線設(shè)計(jì) 35kV 側(cè)進(jìn)線 兩 回， 設(shè)計(jì)本著對(duì)煤礦供電的安全可靠，擇優(yōu)選用路線簡(jiǎn)單清晰操作方便靈活，便于檢修，運(yùn)營費(fèi)低的 35/10kV 單母線分段結(jié)線方式 。故 35kV