【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分級(jí)及供電要求 電力負(fù)荷的分級(jí) 電力負(fù)荷根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度，電力負(fù)荷分為三級(jí)： 一級(jí)負(fù)荷： （ 1） 中斷供電將造成人身傷亡的負(fù)荷。 （ 2） 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的負(fù)荷。例如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、有害物質(zhì)溢出嚴(yán)重污染環(huán)境、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。 （ 3） 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷。例如重 要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。 二級(jí)負(fù)荷： （ 1） 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。例如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。 （ 2） 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。 三級(jí)負(fù)荷： 不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。 各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)電源的要求 一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 （ 1） 一級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受 到損壞。 一級(jí)負(fù)荷容量較大 或有高壓用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用兩路高壓電源。一級(jí)負(fù)荷容量不大時(shí)，可采用從電力系統(tǒng)取得第二低壓電源，亦可采用柴油發(fā)電機(jī)組等，以維持繼續(xù)供電。 （ 2） 一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，即應(yīng)有兩回線路供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺(tái)（兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所）。做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見故障（不包括鐵塔傾倒或龍卷風(fēng)引起的極少見的故障）時(shí)，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難 時(shí)，可由一回 6KV 及以上專用架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的電纜段供電，其每根電纜應(yīng)能承受 100%的二級(jí)負(fù)荷；為了解決線路和變配電設(shè)備的檢修以及突然停電后，設(shè)備能安全停產(chǎn)問題，設(shè)備可用小容量柴油發(fā)電站，其容量由實(shí)際需要確定。 本設(shè)計(jì)負(fù)荷分級(jí) 本設(shè)計(jì)中 公寓樓的消防用電、應(yīng)急照明、 變頻調(diào)速（恒壓供水） 、 排污泵屬于一級(jí)負(fù)荷，其他負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷。 對(duì)公寓配電采用雙回路供電來保證公寓中一級(jí)負(fù)荷的需求。 學(xué)生宿舍樓負(fù)荷計(jì)算 為了合理設(shè)計(jì)和選擇學(xué)校供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和導(dǎo)線，需要 根據(jù)用電設(shè)備的容量對(duì)有關(guān)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，即得到計(jì)算負(fù)荷。如果計(jì)算負(fù)荷確定過大，會(huì)增加投資和造成有色金屬的浪費(fèi)；而計(jì)算負(fù)荷過小，又造成電氣設(shè)備和導(dǎo)線長(zhǎng)期過熱，這不僅增加了電能損耗，而且影響它的使用壽命和用電安全。 由于學(xué)生公寓樓層有 5 層，每層有 10 個(gè)房間，每個(gè)房間里有 2 只熒光燈， 8 臺(tái)電腦， 1 臺(tái)飲水機(jī)， 1 個(gè)空調(diào)和 1 個(gè)熱水器。 據(jù)調(diào)查：學(xué)生宿舍樓各電器額定功率如下 ， 熒 光燈 （ 總 ） ： 1P =2105=4kw 電腦 （總） ： 2P =8105=160kw 飲水機(jī) （總） ： 3P =1105=21kw 空調(diào) （總） ： 4P =1105=125Kw 熱水器 （總） ： 5P =1105=75kw 求各組計(jì)算負(fù)荷如下： 熒 光燈組：查表得， dK =~（取 ）， ?cos =， ?tan = 30P (1)= dK 1P =? 4= kw 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 30Q (1)= 30P (1) ?tan = ? = 30S (1)= ?COSP)1(30 = = 30I (1)= )( )1(30?S= 電器組 : 電器P =160+21=181kw, 查表 得 , dK =~ （取 ），?cos =， ?tan = 30P (2)= dK 電器P =? 181= 30Q (2)= 30P (2) ?tan =? = 30S (2)=?COSP)2(30 = = 30I (2)=)( )2(30?S = ? = 空調(diào)組：查表得， dK =~（ 取 ） ， ?cos =, ?tan = 30P (3)= dK 5P =? 125=100kw 30Q (3)= 30P (5) ?tan =100? =75kvar 30S (3)=?COSP )5(30 = =125kva 30I (3)=)( )5(30?S = 125? = 熱水器組：查表得， dK =； ?cos =1； ?tan =0 30P (4)= dK 5P =? 75= 30Q (4)= 30P (4)=? 0=0kvar 30S (4)= 30(4)COSP?= = 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 30I (4)=)( )6(30?S = 3? = 以上設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷 （ 取 ??pK , ??qK ） 為 : 30P =? ( ++100+)= 30Q =? ( ++75+0)= 30S = 22 ? = 30I = )( 30?S = ? = 至此，學(xué)生宿舍樓負(fù)荷計(jì)算完成。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 第 4章 無功補(bǔ)償及變壓器的選擇 無功補(bǔ)償?shù)哪康? 無功功率 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；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。 在電力網(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，我們希望的是功率因數(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。 影響功率因數(shù)的主要因素 （ 1） 大量的電感性設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的 統(tǒng)計(jì)，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動(dòng)機(jī)的無功消耗占了 60％～ 70％；而在異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)所消耗的無功又占到電動(dòng)機(jī)總無功消耗的 60％～ 70％。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。 （ 2） 變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的 10％～ 15％，它的空載無功功率約為滿載時(shí)的 1/3。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。 （ 3） 供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響。 當(dāng)供電電壓高于額定值的 10％時(shí)，由于 磁路飽和的影響，無功功率將增長(zhǎng)得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的 110％時(shí)，一般無功將增加 35％左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。 提高自然功率因數(shù)的方法 提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 的手段來減少各種用電設(shè)備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。 （ 1） 合理使用電動(dòng)機(jī)； （ 2） 提高異步電動(dòng)機(jī)的檢 修質(zhì)量； （ 3） 采用同步電動(dòng)機(jī) 。 （ 4） 合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運(yùn)行方式：對(duì)負(fù)載率比較低的配變，一般采取 “撤、換、并、停 ”等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。 無功補(bǔ)償方法 無功補(bǔ)償裝置的選擇 電力系統(tǒng)的無功電源除了同步電機(jī)外，還有靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器以及靜止無功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。 （ 1） 同步電機(jī)： 同步電機(jī)中有同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)及同步調(diào)相機(jī)三種。 ① 同步發(fā)電 機(jī)： 同步發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，同時(shí)又是最基本的無功電源，當(dāng)其在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以發(fā)出無功功率： 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí) ,以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主 ,向系統(tǒng)提供無功，但必要時(shí) ,也可以減小勵(lì)磁電流 ,使功率因數(shù)超前 ,即所謂的 “進(jìn)相運(yùn)行 ”，以吸收系統(tǒng)多余的無功。 ② 同步調(diào)相機(jī)： 同步調(diào)相機(jī)是空載運(yùn)行的同步電機(jī)，它能在欠勵(lì)或過勵(lì)的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無功，裝有自勵(lì)裝置的同步電機(jī)能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸出的無功功率，這是其優(yōu)點(diǎn)。但它的有功損耗大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，近來已逐漸退出電網(wǎng)運(yùn)行。 （ 2） 并聯(lián) 電容器： 并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng)發(fā)送無功功率。 （ 3） 靜止無功補(bǔ)償器： 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 靜止無功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng)電壓變化時(shí)靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)男枰瑫r(shí)還能做到分相補(bǔ)償，對(duì)于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，但由于晶閘管控制對(duì)電抗器的投切過程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，為此需加裝 專門的濾波器。 （ 4） 靜止無功發(fā)生器： 靜止無功發(fā)生器的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝?，將電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零負(fù)荷狀態(tài)。 無功補(bǔ)償裝置的安裝方法 （ 1） 低壓個(gè)別補(bǔ)償 : 低壓個(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨 機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行 (如大中型異步電動(dòng)機(jī) )的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會(huì)造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。 （ 2） 低壓集中補(bǔ)償： 低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、運(yùn) 行維護(hù)工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。 （ 3） 高壓集中補(bǔ)償： 高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的 6～ 10kV 高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可以減少對(duì)電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 無功補(bǔ)償初步計(jì)算 補(bǔ)償前 有功功率為 ,無功功率為 ，視在計(jì)算負(fù)荷為。 根據(jù)計(jì)算公式： cos? = CP / CS () 得出總功率因數(shù)大概為 根據(jù)計(jì)算公式： = CP (tan? 39。tan? ) () 可以得出初步計(jì)算無功補(bǔ)償容量大概為 補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取 ，以使變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)達(dá)到 。 初步計(jì)算如 表 所示 表 有功計(jì)算負(fù)荷排 CP /kW 無功計(jì)算負(fù)荷CQ /kvar 視在計(jì)算負(fù)荷CS /kVA 功 率 因 數(shù) cos? 無功補(bǔ)償前 無功補(bǔ)償后 綜上可總結(jié)出無功補(bǔ)償后的功率因數(shù)為 ，滿足補(bǔ)償后目標(biāo)功率因數(shù)。 變壓器的選擇 電力變壓器的類型選擇 電力變壓器類型選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能、免維護(hù)的新產(chǎn)品。 變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。 變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓（又稱無勵(lì)磁調(diào)壓）和有載調(diào)壓兩種。 10KV配電變壓器一般采用無載調(diào)壓方式； 35KV 總降壓變電所的主變壓