【文章內(nèi)容簡介】 計(jì)算負(fù)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(shè)備，應(yīng)考慮各種用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因數(shù)，因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時，應(yīng)引入有功計(jì)算負(fù)荷和無功計(jì)算負(fù)荷的同時系數(shù) PK? 和 QK? 。對有 N 組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)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(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加計(jì)算， PK? 取 ， QK? 取 由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加計(jì)算， PK? 取 ， QK? 取 變 電所 的 負(fù)荷計(jì)算 負(fù) 荷統(tǒng)計(jì) 對 某 機(jī)械化安裝公司 全廠 用電設(shè)備 的 統(tǒng)計(jì)如 表 10kv 變電所設(shè)計(jì) 5 表 用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 用電設(shè)備 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（ kW） 負(fù)荷類別 機(jī)床設(shè)備組 三級 電焊機(jī)設(shè)備組 三級 起重機(jī)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(fù)荷計(jì)算 按需要系數(shù)法計(jì)算各組負(fù)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(shè)備容量之和，單位為 kW； dK ： 需要 系數(shù)； ?cos :用電設(shè)備組的平均功率因數(shù) ； ?tan ：對應(yīng)于用電設(shè)備組 ?cos 的正切值 。 ⒈小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)： 查附 錄 A， dK =（取 ） ?cos = ?tan = 有功負(fù)荷 30(1)P = dK (1)eP = *=（ kW） 無功負(fù)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(jī)組的計(jì)算負(fù)荷： 查附錄 A， dK = ?cos = ?tan = 有功負(fù)荷 30(2)P = dK (2)eP =*=(kW) 10kv 變電所設(shè)計(jì) 6 無功負(fù)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(jī)的計(jì)算負(fù)荷： 查附錄 A， dK =（取 ） ?cos = ?tan = 有功負(fù)荷 30(3)P = dK (3)eP =*=(kW) 無功負(fù) 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(fù)荷 30(4)P = dK (4)eP 4=*176=(kW) 無功負(fù)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(fù)荷 30(5)P = dK (5)eP =*30=24(kW) 無功負(fù)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(fù)荷 30(6)P = dK (6)eP =*768=(kW) 無功負(fù)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(fù)荷 30(7)P = dK (7)eP =1*29=29(kW) 無功負(fù)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(shè)計(jì) 7 因此對于干線的 總負(fù)荷的計(jì)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(fù)荷的計(jì)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(jì)算得出如下表 所示 10kv 變電所設(shè)計(jì) 8 表 計(jì)算負(fù)荷表 設(shè)備組 dK ?cos ?tan 計(jì)算負(fù)荷 30P /kW 30Q /kvar 30S /kVA 機(jī)床組 電焊機(jī)組 起重機(jī) 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(jì) —— —— 對干線取 PK? =, QK? = 對低壓母線取PK? =, QK? = 無功補(bǔ)償?shù)哪康暮?方案 由于用戶的大量負(fù)荷如感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等，都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補(bǔ)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(shí)際情況本次設(shè)計(jì)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(shè)無功自動補(bǔ)償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，擬定采用低壓集中補(bǔ)償方式進(jìn)行無功補(bǔ)償。 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及 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(fù)荷時的功率因數(shù)不得低于 ，如達(dá)不到上述要求，則必須進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。 一般情況下，由于用戶的大量如：感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到上述要求，因此需要采用無功補(bǔ)償措施來提高10kv 變電所設(shè)計(jì) 9 功率因數(shù)。當(dāng)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(fù)荷電流相應(yīng)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(guān)設(shè)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(shè)人工補(bǔ)償裝置。最大負(fù)荷時的無功補(bǔ)償容量 .NCQ 應(yīng)為： .NCQ = 39。30 30? = 30P （ ?tan 39。tan? ） 式 (28) 按此公式計(jì)算出的無功補(bǔ)償容量為最大負(fù) 荷時所需的容量，當(dāng)負(fù)荷減小時，補(bǔ)償容量也應(yīng)相應(yīng)減小，以免造成過補(bǔ)償。因此，無功補(bǔ)償裝置通常裝設(shè)無功功率自動補(bǔ)償控制器，針對預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值，根據(jù)負(fù)荷的變化相應(yīng)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(bǔ)償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備和動態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備。前者主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備用于急劇變動的沖擊負(fù)荷。 低壓無功自動補(bǔ)償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)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(bǔ)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(bǔ)償裝置位置一般有三種安裝方式： (1)高壓集中補(bǔ)償 : 補(bǔ)償效果不如后兩種補(bǔ)償方式，但初投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對企業(yè)高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效補(bǔ)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(yīng)用。 (2)低壓集中補(bǔ)償 ： 補(bǔ)償效果較高壓集中補(bǔ)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(shí)際工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 (3)低壓分散補(bǔ)償 ： 補(bǔ)償效果最好，應(yīng)優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式總的投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)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(shè)計(jì)采用低壓集中補(bǔ)償方式。 30 30 30PQ S 取自低壓母線側(cè)的計(jì)算負(fù)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(shè)計(jì) 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(bǔ)償后的視在 功率 計(jì)算負(fù)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(bǔ)償后的計(jì)算電流 ： 39。39。 3030 23 NSI U? = 67 4 19 1 73 2 0 38. /( . . )?= 10kv 變電所設(shè)計(jì) 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(guān)鍵設(shè)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(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)的一個主要前題。 選 擇時必須遵照有關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇，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，并優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)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(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)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(diào)壓方式分，有無載調(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。 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(jié)組。由于 Dyn11 聯(lián)結(jié)組變壓器具有低壓側(cè)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(fù)荷的負(fù)載能力強(qiáng)和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而在 TN 及 TT 系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 由上面分析 得出選擇 變壓器的類型 為 油浸式、無載調(diào)壓、雙繞組 、 Dyn11 聯(lián)結(jié)組 。 變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負(fù)荷等級、用電容量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等條件綜合考慮確 定?！?10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50053－ 94》中規(guī)定，當(dāng)符合以下條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及兩臺以上的變壓器： ⑴ 有大量一級或二級負(fù)荷； ⑵ 季節(jié)性負(fù)荷變化較大； ⑶ 集中負(fù)荷容量較大。 結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)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(yīng)保證在計(jì)算負(fù)荷 S30 下變壓器能長期可靠運(yùn)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(yīng)同時滿足以下兩個條件： 滿足總計(jì)算負(fù)荷 70%的需要，即 10kv 變電所設(shè)計(jì)