【文章內(nèi)容簡介】 目的。若提高自然功率因數(shù)仍達不到要求，則需要對小區(qū)內(nèi)的供電系統(tǒng)進行無功補償。 無功補償?shù)姆椒ㄒ话銇碚f，要想補償無功功率的方法有：改變發(fā)電機的端電壓，就地補償無功功率等。由于改變發(fā)電機端電壓這種補償方式補償距離較遠，損耗比較大，投資高，因此這種方法對于小區(qū)供電這種遠距離，補償?shù)攸c分散的場合并不適用。所以，小區(qū)供配電系統(tǒng)的無功功率補償一般采用就地補償?shù)姆椒?。本工程無功補償采用并聯(lián)電容器的方法。并聯(lián)電容器裝設位置共有高壓集中補償、低壓集中補償和單獨就地補償是三種方法。本次設計采用低壓集中補償?shù)姆椒?。該方法能夠有效的補償?shù)蛪簜?cè)用電設備所消耗的無功功率，雖然無法對低壓側(cè)配電系統(tǒng)起到無功補償?shù)淖饔茫悄軌驕p少高壓側(cè)供電系統(tǒng)中的電能損耗。這種方法補償與其他方法比較，使用電容器設備較為便宜，投資較小。并且具有接線簡單，管理方便，電容器的利用率較高等優(yōu)點，能夠使無功就地平衡。不僅如此，補償無功后會使10KV變壓器的視在功率變小，從而能夠?qū)⑦x擇變壓器的容量減小，減小了變壓器的投資。并聯(lián)電容器采用自動調(diào)節(jié)的控制方式，俗稱無功自動補償裝置。電容器在低壓母線進行補償時均為自動補償方式，即實際補償電容器容量隨自然功率因數(shù)的變化而調(diào)整。低壓無功自動補償裝置示意圖，如圖1所示。圖1 低壓無功自動補償裝置的原理電路 無功補償容量自然功率因數(shù)的計算方法如下： （12）采用分組自動投切的補償裝置的無功補償容量應按下式確定： （13）tanj1——補償前功率因數(shù)cosj1對應的正切值； tanj2——補償后期望的功率因數(shù)cosj2對應的正切值。在這里以供住宅負荷的T3變壓器進行無功補償為例?！?，Qc∑=，由公式11可得出視在功率為：由公式12可算出自然功率因數(shù)，即：cosj=Pc∑/Sc∑=，則由公式13可得：根據(jù)計算出來的結(jié)果，可選用4組額定容量為15Kvar的電容器和3組額定容量為30Kvar的電容器。因此，實際補償容量為150Kvar。公共部分負荷TT2變壓器無功補償可用此方法進行計算，結(jié)果見表表10。3 短路電流的計算 短路計算的目的（1）為了選擇和校驗電氣設備。如斷路器、隔離開關、熔斷器、互感器、母線、瓷瓶、電纜、架空線等等。其中包括計算三相短路沖擊電流、沖擊電流有效值以校驗電氣設備電動力穩(wěn)定，計算三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用以校驗電氣設備及載流導體的熱穩(wěn)定性，計算三相短路容量以校驗斷路器的遮斷能力等。（2）為繼電保護裝置的整定計算。在考慮正確、合理地裝設保護裝置，在校驗保護裝置靈敏度時，不僅要計算短路故障支路內(nèi)的三相短路電流值，還需知道其它支路短路電流分布情況；不僅要算出最大運行方式下電路可能出現(xiàn)的最大短路電流值，還應計算最小運行方式下可能出現(xiàn)的最小短路電流值；不僅要計算三相短路電流而且也要計算兩相短路電流或根據(jù)需要計算單相接地電流等。（3）在選擇與設計系統(tǒng)電氣之接成時，短路計算可為不同方案進行技術(shù)性比較以及確定是否采取限制短路電流措施等提供依據(jù)。 無限大容量電源條件下短路電流的計算無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。其特點是：當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路電路總阻抗的5％～10％，或者電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量的50倍時，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量系統(tǒng)[5]。 短路電流計算基本步驟本工程采用標幺值法計算短路電流，其基本步驟為：（1） 確定基準值基準容量：Sd=100MVA；基準電壓：Ud=Uc。基準電流： （14）Uc——元件所在處的短路計算電壓（KV）（2）計算短路回路各元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)電抗： （15）——電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量（MVA）。電力線路電抗： （16）Xo——電力線路單位長度的電抗（Ω/km）；l——電力線路的長度（km）。電力變壓器電抗： （17）——電力變壓器的短路電壓百分值； ——電力變壓器的容量（MVA）。（3）繪制出短路回路的等效電路,通過網(wǎng)絡變換簡化短路電路，計算短路回路的總電抗標幺值。若短路回路的總電阻值大于總電抗值的1/3，需計入電阻值。（4）計算三相短路電流與短路容量三相短路電流周期分量有效值： （18）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流： （19）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流的有效值： （20） （21）三相短路容量： （22）（5） 兩相短路電流 （23） 本工程短路電流計算本工程由當?shù)毓╇姴块T提供兩路10KV專用電源，進線以電纜方式引入，由當?shù)毓╇姴块T提供的開閉所10KV饋線處短路系統(tǒng)數(shù)據(jù)為：Soc=200MVA。以變壓器高壓側(cè)(即圖3中d1點)短路電流的計算過程為例，步驟如下：（1） 確定基準值基準容量：Sd=100MVA；基準電壓：Ud==?；鶞孰娏?，由公式14得：（2） 計算短路回路各元件的電抗標幺值l 電力系統(tǒng)電抗標幺值由公式15得：l 供電線路電抗標幺值查閱相關手冊及產(chǎn)品樣本，可取Xo=。由公式16得：總的電抗標幺值為：（3）計算三相短路電流與短路容量：l 三相短路電流周其分量有效值由公式18得：l 其他三相短路電流由公式121得：l 三相短路容量由公式22得：l 兩相短路電流由公式23得：根據(jù)圖2繪制出短路等效電路圖如圖3所示。 圖2 電氣系統(tǒng)接線圖 圖3 標幺值法計算的等值電路圖變壓器高壓側(cè)短路電流計算結(jié)果如表6所示，低壓側(cè)短路電流計算與高壓側(cè)計算方法相同，計算結(jié)果如表7所示。表6 高壓側(cè)短路電流計算結(jié)果表短路計算點三相短路電流（KA）三相短路容量（MVA）兩相短路電流（MVA）周期分量有效值次暫態(tài)電流穩(wěn)態(tài)短路電流沖擊電流峰值d1表7 低壓側(cè)短路電流計算結(jié)果表短路計算點三相短路電流（KA）兩相短路電流（MVA）周期分量有效值次暫態(tài)電流沖擊電流峰值d2d3d44 本工程供配電措施設計方案 供配電系統(tǒng)概述小區(qū)供配電系統(tǒng)的設計的合理性對于可靠供電來說是十分關鍵的。它是由發(fā)、輸、變、配用幾個部分組成起來的。本次設計的小區(qū)供配電系統(tǒng)大致過程是：從附近市政開閉所引來兩路10KV電源，將10KV電源接引至小區(qū)變電所中，通過配電干線輸送到樓層配電箱，最后進入到各用戶配電箱。住宅建筑使用380V/220V三相五線制供電。從配電所三相五線至小區(qū)每座樓的樓層配電箱。供配電系統(tǒng)中應使接線保證安全性的同時，盡量滿足靈活性并且維修簡便。還應能夠達到使用和生產(chǎn)所需的電壓質(zhì)量和供電可靠性的要求。此外，還應當使電能損耗盡量降低，同時還要減少有色金屬的消耗。從實踐上看，由于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，用電負荷增長速度快。因此，住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)一定要將設計的眼光放長遠一些，從實際出發(fā)，為以后增長的負荷預留一定的空間與容量。 變電所的設計 變電所位置及環(huán)境變電所的位置應盡量選擇靠近負荷中心的地方，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗，并能有效減少一次投入，提高電能質(zhì)量。住宅小區(qū)內(nèi)的變電所應遵循小容量、密布點、靠近負荷中心的原則進行配置。進出線方便，考慮電源的進線方向，偏向電源側(cè)。同時，應盡可能設置在環(huán)境干燥，遠離有腐蝕性、塵埃多的環(huán)境中，最好能留有發(fā)展空間的場所。配電設備的布置必須遵循安全、可靠、適用和經(jīng)濟等原則，并應便于安裝、操作、搬運、檢修、試驗和監(jiān)測[6]。 當高層建筑樓層較高時，用電負荷較大而且分散，對供電可靠性要求高，配電干線壓降不得超過允許值，以降低線路電能損耗。因此，高層建筑多采用樓內(nèi)變電所。樓內(nèi)變電所常有以下幾種設置方式：地下室、中間的某層和高層。本次設計將變電所設置于樓內(nèi)地下二層。 變壓器容量和數(shù)目的選取原則變壓器的容量首先要滿足在計算負荷下變壓器能夠長期可靠運行。單臺變壓器的額定容量SNT與計算負荷Sc的關系應滿足： (24)對于兩臺并列運行的變壓器，則應滿足: (25),——分別為并列運行的兩臺變壓器的額定容量；，——分別為負荷SC中一級和二級負荷的容量。變壓器容量的選擇除必須滿足上述基本要求外，還應考慮：為適用發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量應留有15％～25％的裕量，滿足變壓器經(jīng)濟運行條件。對于居民住宅、機關學校等，如果1臺變壓器能滿足用電負荷需要時，宜選用1臺變壓器，其容量大小由計算負荷確定，但總用電負荷通常在1000kVA及以下，且用電負荷變化不大。對于有大量一、二級用電負荷、或用電負荷季節(jié)性（或晝夜）變化較大、或集中用電負荷較大的單位，應設置兩臺及以上電力變壓器。如有大型沖擊負荷，如高壓電動機、電爐等動力，為減少對照明或其他負荷的影響，應增設獨立變壓器。對供電可靠性要求高，又無條件采用低壓聯(lián)絡線或采用低壓聯(lián)絡線不經(jīng)濟時，也應設置兩臺電力變壓器。選用兩臺電力變壓器時，其容量應滿足在一臺變壓器故障或修時，另一臺仍能保持對二級用電負荷供電，但需對該臺變壓器的過負荷能力及其允許運行時間進行校核國產(chǎn)電力變壓器的短時過負荷運行。綜上所述，電力變壓臺數(shù)和容量的確定，應根據(jù)供配電計算負荷、供電可靠性要求和 用電單位的發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮確定，力求經(jīng)濟合理，滿足用電負荷的要求。一般說來，選用電力變壓器的臺數(shù)愈多，供電的可靠性愈好，但增加了設備投資和維護運行等費用。因此，在供電可靠性保證的條件下，電力變壓器的臺數(shù)應盡量減少。 變壓器容量及數(shù)目的選擇通過計算負荷可以求得變壓器的總?cè)萘??？偟囊曉谟嬎阖摵晒綖椋? (26)由于變壓器在運行時還需要考慮到負荷率的影響，并且多臺設備在運行的時候，各臺設備用電的最大值不會同時出現(xiàn)，所以在選擇變壓器的時候還需要計入同時系數(shù)。變壓器的負荷率一般在75%85%，本次負荷率取值85%，即β=。同時系數(shù)的參考值，～，由于愈趨向電源端，負荷愈平穩(wěn)，所以對應的值也愈大，本次設計同時系數(shù)取K∑p=。因此變壓器容量的計算方法為： （27）Pcj——計算負荷；cosj——功率因數(shù)；β——變壓器的負荷率；K∑p——同時系數(shù)。（1）住宅用電部分變壓器容量計算，即cosj=?！?，所以在這里不再重復同時系數(shù)的運算。由公式27可計算出：因此住宅部分供電可選用一臺800KVA的變壓器，計算數(shù)據(jù)如表8所示。表8 變壓器T3用電設備名稱設備容量（KW）cosjtanj需要容量有功（KW）無功（Kvar）T3容量1住宅照明干線2922住宅照明干線3653住宅照明干線3654住宅照明干線3655住宅照明干線3656住宅照明干線365合計2117計入同時系數(shù)KΣp=KΣq=補償容量150補償后變壓器選擇800kVA（2）公共用電部分變壓器容量計算變壓器TT2為公共用電部分，由公式27可得：T1：T2：具體計算結(jié)果和無功補償計算如表表10所示。表9 變壓器T1用電設備名稱設備臺數(shù)設備容量（KW）Kdcosjtanj需要容量有功（KW）無功KvarT1容量寫字樓照明141物業(yè)照明109變電所照明15車庫照明4032消防控制室15115客梯（備）2觀光電梯（備）2低區(qū)生活泵17中區(qū)生活泵1高區(qū)生活泵111換熱機組A2147換熱機組B1潛水排污泵A14潛水排污泵B3公共照明兼應急照明（備）公共照明兼應急照明66166送風兼消防補機A1送風兼消防補機B2送風兼消防補機C13送風兼消防補機D2送風兼消防補機E3雙速排風兼排煙風機A112雙速排風兼排煙風機B