【文章內容簡介】 計算負荷 在車間變電所低壓母線上或配電干線上，常有多種用電設備，應考慮各種用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因數(shù)，因此在確定多組用電設備的計算負荷時，應引入有功計算負荷和無功計算負荷的同時系數(shù) PK? 和 QK? 。對有 N 組用電設備的計算負荷如下： 30P = pK? 30( )1Nii P?? 30Q = QK? 30( )1Nii Q?? 式 () 30S = 2230 30PQ? 30I = 30S /（ 3NU ） 同時系數(shù) PK? 和 QK? 的取值為： 對車間干線 : PK? 取 ， QK? 取 對低壓母線 : 由用電設備組計算負荷直接相加計算， PK? 取 ， QK? 取 由車間干線計算負荷直接相加計算， PK? 取 ， QK? 取 變 電所 的 負荷計算 負 荷統(tǒng)計 對 某 機械化安裝公司 全廠 用電設備 的 統(tǒng)計如 表 10kv 變電所設計 5 表 用電負荷統(tǒng)計 用電設備 負荷統(tǒng)計（ kW） 負荷類別 機床設備組 三級 電焊機設備組 三級 起重機組 三級 辦公樓 30 三級 住宅區(qū)水泵組 176 三級 住宅用電 768 三級 廠區(qū)照明 29 三級 負荷計算 按需要系數(shù)法計算各組負荷 由式子 ()和式子 ()可知 ： 有功功率 30P = dK eP 式 () 無功功率 30Q = 30P ?tan () 視在功率 30S = 2230 30PQ? () 上述三個公式中： eP ：每組設備容量之和，單位為 kW； dK ： 需要 系數(shù)； ?cos :用電設備組的平均功率因數(shù) ； ?tan ：對應于用電設備組 ?cos 的正切值 。 ⒈小批量生產的金屬冷加工機床電動機： 查附 錄 A， dK =（取 ） ?cos = ?tan = 有功負荷 30(1)P = dK (1)eP = *=（ kW） 無功負荷 30(1)Q = 30(1)P ?tan =*=（ kvar） 視在功率 30(1)S = 2230(1) 30(1)PQ? =（ kVA） ⒉電焊機組的計算負荷： 查附錄 A， dK = ?cos = ?tan = 有功負荷 30(2)P = dK (2)eP =*=(kW) 10kv 變電所設計 6 無功負荷 30(2)Q = 30(2)P ?tan =*=(kvar) 視在功率 30(2)S = 2230(2) 30(2)PQ? =(kVA ) ⒊起重機的計算負荷： 查附錄 A， dK =（取 ） ?cos = ?tan = 有功負荷 30(3)P = dK (3)eP =*=(kW) 無功負 荷 30(3)Q = 30(3)P ?tan =*=(kvar) 視在功率 30(3)S = 2230(3) 30(3)PQ? =(kVA ) ⒋ 住宅區(qū)水泵組： 查附錄 A， dK = ?cos = ?tan = 有功負荷 30(4)P = dK (4)eP 4=*176=(kW) 無功負荷 30(4)Q = 30(4)P ?tan =*=(kvar) 視在功率 30(4)S = 2230(4) 30(4)PQ? =176() ⒌辦公樓： 查附錄 A， dK = ?cos =1 ?tan =0 有功負荷 30(5)P = dK (5)eP =*30=24(kW) 無功負荷 30(5)Q = 30(5)P ?tan =0(kvar) 視在功率 30(5)S = 2230(5) 30(5)PQ? =24(kVA ) ⒍住宅區(qū)： 查附錄 A， dK = ?cos =1 ?tan =0 有 功負荷 30(6)P = dK (6)eP =*768=(kW) 無功負荷 30(6)Q = 30(6)P ?tan =0(kvar) 視在功率 30(6)S = 2230(6) 30(6)PQ? =(kVA ) ⒎廠區(qū)照明： 查附錄 A， dK =1 ?cos =1 ?tan =0 有功負荷 30(7)P = dK (7)eP =1*29=29(kW) 無功負荷 30(7)Q = 30(7)P ?tan =0(kvar) 視在功率 30(7)S = 2230(7) 30(7)PQ? =29(kVA) 10kv 變電所設計 7 因此對于干線的 總負荷的計算： （取 pK? =， QK? =） 30P = pK? 30( )1Nii P?? =*=(KW) 30Q = QK? 30( )1Nii Q?? =*=(kvar) 30S = 2230 30PQ? =(kVA) 對于低壓母線的總負荷的計算：（取 pK? =， QK? =） 30P = pK? 30()1N ii P?? =*=(KW) 30Q = QK? 30()1N ii Q?? =*=(kvar) 30S = 2230 30PQ? =(kVA) 由上面計算得出如下表 所示 10kv 變電所設計 8 表 計算負荷表 設備組 dK ?cos ?tan 計算負荷 30P /kW 30Q /kvar 30S /kVA 機床組 電焊機組 起重機 水泵組 176 辦公樓 1 0 24 0 24 住宅區(qū) 1 0 0 廠區(qū)照明 1 1 0 29 0 29 總計 —— —— 對干線取 PK? =, QK? = 對低壓母線取PK? =, QK? = 無功補償?shù)哪康暮?方案 由于用戶的大量負荷如感應電動機、電焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于 ，按照實際情況本次設計要求功率因數(shù)為 以上，因此 必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設無功自動補償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償。 無功補償?shù)挠嬎慵?電容器的 選擇 我國《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在 100kVA 及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數(shù)不得低于 ，如達不到上述要求，則必須進行無功功率補償。 一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補償措施來提高10kv 變電所設計 9 功率因數(shù)。當功率因數(shù)提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關設備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng) 大有好處。 要使功率因數(shù)提高，通常需裝設人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量 .NCQ 應為： .NCQ = 39。30 30? = 30P （ ?tan 39。tan? ） 式 (28) 按此公式計算出的無功補償容量為最大負 荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應相應減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設無功功率自動補償控制器，針對預先設定的功率因數(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應投切電容器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。 提高功率因數(shù)的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備和動態(tài)無功功率補償設備。前者主要有同步補償機和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補償設備用于急劇變動的沖擊負荷。 低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有 12 組等。用上式確定了總的補償容量后，就可根據(jù) 選定的單相并聯(lián)電容器容量 來確定電容器組數(shù)： ? 式 () 在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式： (1)高壓集中補償 : 補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集中運行維護，而且能對企業(yè)高壓側的無功功率進行有效補償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應用。 (2)低壓集中補償 ： 補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實際工程中應用相當普遍。 (3)低壓分散補償 ： 補償效果最好，應優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償?shù)脑O備停止運用時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。 由上面的分析 并綜合考慮 本次設計采用低壓集中補償方式。 30 30 30PQ S 取自低壓母線側的計算負荷， ?cos 提高至 ?cos = 30 30/PS= = 30 (N .CQ P tan tan 39。)????=*[tan()tan()]=120（ kvar） 選擇 型自愈式并聯(lián)電容器， =20kvar 10kv 變電所設計 10由式子 (29)可知 電容器組數(shù) : Qn? 式 () 120kvar/20kvar=6， 所以電容器組數(shù)選擇 6 組。 補償后的視在 功率 計算負荷 ： 39。 2 2 2 23 0 3 0 3 0 .( ) ( 6 1 9 .5 0 6 ) ( 3 8 5 .9 6 6 1 2 0 )NCS P Q Q? ? ? ? ? ?=A ?cos = 39。3030SP = 61 9 96 6 67 4 19. / . = 補償后的計算電流 ： 39。39。 3030 23 NSI U? = 67 4 19 1 73 2 0 38. /( . . )?= 10kv 變電所設計 113 變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇 變壓器的選擇原則 電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關鍵設備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經濟性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數(shù)和容量，是對接下來主接線設計的一個主要前題。 選 擇時必須遵照有關國家規(guī)范標準，因地制宜，結合實際情況，合理選擇，并應優(yōu)先選用技術先進、高效節(jié)能、免維護的新產品，并優(yōu)先選用技術先進的產品。 變壓器類型的選擇 電力變壓器類型的選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結組別等。 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。 變壓器按調壓方式分，有無載調壓和有載調壓兩種。 10kV 配電變壓器一般采用無載調壓方式。 變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。 變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（ SF6）等。 10kV 配電變壓器有 Yyn0 和 Dyn11 兩種常見聯(lián)結組。由于 Dyn11 聯(lián)結組變壓器具有低壓側單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單相不平衡負荷的負載能力強和高壓側三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網等優(yōu)點，從而在 TN 及 TT 系統(tǒng)接地形式的低壓電網中得到越來越廣泛的應用。 由上面分析 得出選擇 變壓器的類型 為 油浸式、無載調壓、雙繞組 、 Dyn11 聯(lián)結組 。 變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負荷等級、用電容量和經濟運行等條件綜合考慮確 定?！?10kV及以下變電所設計規(guī)范 GB50053－ 94》中規(guī)定，當符合以下條件之一時，宜裝設兩臺及兩臺以上的變壓器： ⑴ 有大量一級或二級負荷； ⑵ 季節(jié)性負荷變化較大； ⑶ 集中負荷容量較大。 結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。 變壓器容量的選擇 變壓器的容量 首先應保證在計算負荷 S30 下變壓器能長期可靠運行。 對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應同時滿足以下兩個條件： 滿足總計算負荷 70%的需要，即 10kv 變電所設計