【文章內(nèi)容簡介】 算 全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考 電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和 容量。 工廠總降壓變電所主結(jié)線設計 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求， 既 要安全可靠 又 要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。 廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計 根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計算出導線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設方式設 計。 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的短路電流。 改善功率因數(shù)裝置設計 按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。 變電所高、低壓側(cè)設備選 擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè) 4 電器設備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和 動 穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結(jié)線圖 和 設備材料表表達設計成果。 繼電保護及二次結(jié)線設計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。 設計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表， 控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng) 。 變電所防雷裝置設計 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地電阻計算。 5 2 設計任務及原始資料 設計任務 完成冶金企業(yè)總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)這一課題的設計。 原始資料 生產(chǎn)任務及車間組成 本廠 是為冶金系統(tǒng)的礦山、冶 煉和軋鋼行業(yè)生產(chǎn)各種機電 設備 和配件的企業(yè)。工廠共有 采礦 車間、 選礦 車間、 初扎 車間、 中 板車間、 術(shù) 型車間、管材車間、機修車間等生產(chǎn)車間。工廠擬設立總降壓變電所一座， 從總降壓變電所進線處轉(zhuǎn)出兩回線給采礦和選礦分廠供電， 車間變電所 七 個。 供用電協(xié)議 該廠 和當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議內(nèi)容如下： （ 1） 工廠電源從距離工廠 9Km 處在工廠南面的 220/35Kv 地區(qū)變電所架空線路進入本廠，另一路備用電源從距離工廠 6km處在工廠西南面熱電廠再引出一回 35kv 架空進線，給工廠供電的兩回路的電源平時不允許并列運行。 （ 2）地區(qū)變電所和發(fā)電廠 35kv 母線上短路容量，保護動作時間 表 21 母線上最大和最小運行下短路容量、保護動作時間 序號 電源來源 距離 系統(tǒng)最大短路容量（ ） 系統(tǒng)最小短路容量（ ） 繼電保護動作時間（ S） 1 地區(qū)變電所 9 600 400 2 2 熱電廠 6 266 203 2 （ 3）電業(yè)部門對本廠提出的技術(shù)要求 區(qū)域變電所 35 千伏配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為 2 秒；在總降變電所35 千伏側(cè)進行計量；本廠的功率因數(shù)值應在 以上。 6 本廠負荷的情況 表 22 該廠 負荷情況 序號 車間名稱 電壓（ kV） 有功功率（ kW） 無功功率（ kvar） 視在功率（ ） 計算電流（ A） 負荷分級 1 采礦 35 1468 625 1595 一級 2 選礦 35 842 359 915 3 煉鐵 10 2268 1662 2812 162 4 煉鋼 10 2432 2058 3186 184 5 出軋 10 2606 2032 3367 194 6 中板 10 2758 1501 3140 181 7 大型 10 2442 1602 2921 169 8 管材 10 1433 1304 1938 112 9 機修 10 1215 1156 1677 97 二級 工廠負荷類型屬于 一 級， 并且每個車間均有 50%的負荷要求有備用電源， 各車間都還有 10KV 高壓負荷。工廠為三班制連續(xù)生產(chǎn)。年最大有功負荷利用小時數(shù)為 6500 小時 。 廠的自然條件 (1) 氣象條件 7 ① 年平均最高溫度 ℃； ② 土壤中 20℃； ③ 年雷暴日為 36天； ④ 土壤凍結(jié)深度為 米； ⑤ 常年主導風向為偏西風。 (2) 地質(zhì)及水文條件 根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料獲悉，廠區(qū)地址原為耕地，地勢平坦，平均海拔高度 100 米，土壤以普通黏土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位為 米。地耐壓力為 20噸 /平方米。 8 3 負荷計算及無功功率補償 3． 1 負荷計算 負荷計算的意義 計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。由于載流導體一般通電半小時后即可達到穩(wěn)定的溫升值，因此通常取“半小時最大負荷”作為發(fā)熱條件選擇電器元件的計算負荷 用電設備組計算負荷的確定，在工程中常用的方法有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各地普遍應用的確定計算負荷的基本方法，而二項式法應用的局限性較大，主要應用于機械加工企業(yè)。關(guān)于以概率論為理論基礎而提出的用以取代二項式法的利用系數(shù)法，由于其計算比較繁復而未能得到普遍應用，所以這里只用到需要系數(shù)法與二項式法。當用電設備臺數(shù)多、各臺設備容量相差不甚懸殊時，宜采用需要系數(shù)法來計算。當用電設備臺數(shù)少而容量又相差懸殊時，則宜采用二項式法計算。 根據(jù)原始資料，用電設備臺數(shù)較多且各臺容量相差不遠，所以選擇 需要系數(shù)法來進行負荷計算。 按需要系數(shù)法確定計算負荷 根據(jù)原始資料分析，本課題中負荷是多組用電設備計算，所以，要根據(jù)多組用電設備計算負荷的計算公式來計算。 （ 1）有功計算負荷的計算公式： ???cp PKP30 (31) 式中， ?cP —— 所有設備組有功計算負荷 P30之和； pK? —— 有功負荷同時系數(shù)，本文 資料有提供為 （ 2）無功計算負荷（單位為 kvar）的計算公式： ??? QcKQq30 (32) 式中， ?qK 無功負荷同時系數(shù)，取 。 9 （ 3）視在計算負荷（單位為 ）的計算公式： 2230 30 30S P Q?? (33) （ 4）計算電 流（單位為 A）的計算公式： 3030 3NSI U? ? (34) 各車間的負荷計算 （ 1）采礦車間 ??? ?cp PKP301468 = ??? ? QcKQq30625 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 3 2 1 ??? 33030 nUSI ??353 (2)選礦車間 ??? ?cp PKP30842 = ??? ? QcKQq30353 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 ??? 33030 nUSI ??353 （ 3）煉鐵車間 ??? ?cp PKP302268 = ??? ? QcKQq301662 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 5 7 0 4 1 ??? 33030 nUSI ??103 10 (4)煉鋼車間 ??? ?cp PKP302432 = ??? ? QcKQq302058 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 9 5 1 8 8 ??? 33030 nUSI ??103 (5)初軋車間 ??? ?cp PKP302606 =1854KW ??? ? QcKQq302032 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 ??? 33030 nUSI ??103 （ 6） 中板車間 ??? ?cp PKP302758 = ??? ? QcKQq301501 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 4 2 4 8 2 ??? 33030 nUSI ??103 （ 7） 大型車間 ??? ?cp PKP302442 = ??? ? QcKQq301602 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 0 0 1 9 7 ??? 33030 nUSI ??103 11 （ 8） 管材車間 ??? ?cp PKP301433 = ??? ? QcKQq301304 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 2 3 2 8 9 ??? 33030 nUSI ??103 （ 9） 機修車間 ??? ?cp PKP301215 = ??? ? QcKQq301156 = 2230 30 30S P Q??= ?? 22 0 9 0 9 3 ??? 33030 nUSI ??103 表 31 各車負荷計算表 序號 名稱 30P (KW) (Kvar 30Q ) 30S () 30I (A) 1 采礦 2 選礦 3 煉鐵 4 煉鋼 5 初軋 1854 6 中板 7 大型 8 管材 9 機修 總計 11106 12 無功功率補償 工廠中由于有大量的電動機、電焊機及氣體放電燈等感性負荷，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提供其自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需考慮人工補償． 供電部門要求工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于 ，本設計中我們?nèi)?cos 39。? = 無功補償選用 PGJ1 型無功功率補償裝置，電容采用 ， ,40kvar。 （ 1）補償前功率因數(shù)： cos? = ? (35) tan? = (36) （ 2）補償后功率因數(shù)： 根據(jù)系統(tǒng)要求，變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)應大于 。因此變電所低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)可?。?cos 39。? = 則有 ?39。tan? 故補償容量： )t a n( t a n 39。3039。3030 ?? ????? PQ C (37) =11106 ()= ??????????? 2CNNcccCUUqQqQn ????????23540 9 考慮到三項均衡分配，所以取 n=9。