【文章內容簡介】 要系數(shù)法、單位指標法、二項式法、綜合系數(shù)法、利用系數(shù)法。前二種方法在國內設計單位的使用最為普遍，而且需要系數(shù)法以其計算簡單、適用面廣、需要系數(shù)數(shù)據齊全等特點，在用戶供電系統(tǒng)設計中應用廣泛，尤其適用于變（配）電所的負荷計算。 采用需用系數(shù)法計算用電設備組的負荷時，應將性質相同的用電設備劃作一組，并根據該組用電設備的 類別，查出相應的需用系數(shù) K!，然后按照表一給出的公式求出該組用電設備的計算負荷。因此此設計采用的是需用系數(shù)法來對電力負荷計算的。 礦井用電負荷計算（需要系數(shù)法） 單個用電設備組的計算負荷公式如下： ec PKP X? kW ?tancPQC ? kvar 22cc CQPS ?? kVA rc 3USI C? A 配電干線或者分變電所的計算負荷公式如下： ? ?expjc PKKP ?? ?. kW ? ??tan. eXqjc PKKQ ?? ? kvar 安徽理工大學畢業(yè)設計 4 .jc .j jcQPS ?? kVA 式中， cP 、 cQ 、 cS —— 該用電設備組的有功，無功和視在計算負荷； eP —— 用電設備組的設備有功功率， kW； xK —— 需要系數(shù)； ?tan —— 用電設備組功率因數(shù)角對應的正切值； p?K 、 q?K —— 有功功率、無功功率同時系數(shù)，分別取 和 ； rU —— 用電設備組額定電壓（線電壓）， kV； 取 ?K ?K ，計算負荷 ?P k v .j ?Q .j ?S 安徽理工大學畢業(yè)設計 5 表21 110kV煤礦變電所負荷統(tǒng)計表 使用容量 Sj （kva） 4222.22 5850 2473.33 1833.33 1600 1866.67 8533.33 6857.14 33236.02 Qj （kvar） 1824 4668.3 1068.48 792 1056 1232 5632 4896 17447.82 Pj （kW） 3800 3510 2226 1650 1200 1400 6400 4800 24986 tanΦ 0.48 0.48 CosΦ 0.9 0.9 需用系數(shù) （Ox） 設備容量 工作容量 (kVA) 4000 3900 3000 2200 1600 2021 8000 6000 總容量 (kVA) 4000 3900 6000 2750 3200 2021 總臺數(shù)/工作臺數(shù) 1/1 2/2 2/1 5/4 4/2 高壓電動機 額定容量 (kVA) 4000 1700/2200 3000 550 800 型式 同步 直流 同步 同步 異步 電壓 （kV） 10 10 10 10 10 10 10 設備負 荷名稱 主井提升機 副井提升機 通風機 壓風機 瓦斯泵 制冷降溫系統(tǒng) 地面低壓負荷 井下高壓負荷 變電所總計 順序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 安徽理工大學畢業(yè)設計 6 功率因數(shù)補償?shù)哪康暮头桨? 功率因數(shù)是用電的一項重要電氣指標。提高負荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設備和輸電線路的供電能力得到充分發(fā)揮，并能降低各級線路和供電變壓器的功率損失和電壓損失，因而具有重要意義。若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設備的有功功率不便的前提下，電流將增大。這樣電能損耗和導線截面增加，提高了電網初期投資的運行費用。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。為了減少電能轉化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進行補償。 無功補償?shù)挠嬎慵霸O備選擇 由負 荷表 21 得， 計算 有 功負 荷為 ?P ， 計 算視 在負 荷 為 .j ?S 。由公式 c .jc .jco s QP ??? 得， ??cos ，?tan = 則功率因數(shù) ??cos =，功率因數(shù)過小，需要進行無功補償。功率因數(shù)?cos 暫取 。則功率因數(shù)角 39。? = tan 39。? = 此時因有功功率 24986kw 不變 ,則需補償?shù)臒o功為 C A N T a cQ = P ( ta n ta n )??? =。 查《電氣設備實用手冊》補償裝置選由北京電力電容器廠生產 BFFH1151003W型集成并聯(lián)電容器 需用臺數(shù) c2NCQN=q WNCUU?????? 式中 NCq —— 單臺電容器的額定容量， kvar； WU —— 電容器的實際工作電壓， kV； NCU —— 電容器的額定電壓， kV 。 利用上式得 2105100( )11N ?? 由于變電所采用單母線分段式接線，每相所需臺數(shù)： 3Nn? （ n 取大于等于二的偶數(shù)），所以需用六臺設備其中三臺備用。 表 22 BFFH1151003W 型集成并聯(lián)電容 器參數(shù) 型號 額定電壓 （ kv） 額定容量（ kvar） 額定電容（ F? ） 外形及安裝尺寸（ mm） 質量（ kg） 長 寬 高 總高 BFFH1151003W 11 5100 134 2416 1436 1935 2440 5456 補償后：有功功率 P= 無功功率 Q== 安徽理工大學畢業(yè)設計 7 視在功率 22acS 2 2 5 2 3 .5 4 V AP Q k? ? ? 功率因素 ?? 電容器的補償方式采用集中補償方式，將電容器集中裝設在企業(yè)總變電所的母線上，以專用開關控制。這種補償方式的優(yōu)點是電容器的利用率較高，管理方便，能夠減少電源線路和變電所主變壓器的無功負荷。接線情況應采用中性點不接地的星型或雙星型接線。此時電容器的額定電壓應按電網的相電壓選擇。 主變壓器的選型和損耗計算 變壓器的選型 具有一類負荷的變電所，應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。根據 171。煤炭工業(yè)設計規(guī)范 187。規(guī)定，礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺，當其中一臺停止運行時，另一臺應能保 證安全及原煤生產用電，并不得少于全礦計算負荷的 80%。 補償后總負荷 22acS 2 2 5 2 3 .5 4 V AP Q k? ? ? 變壓器的額定容量 acSS? 查《電氣設備實用手冊》選用合肥 ABB 變壓器有限公司生產 型號為 SF725000/110 兩臺 表 23 SF725000/110 型主變參數(shù) 型號 額定容量 kVA 額定電壓/kV 額定損耗/kW 連接組 短路電壓百分數(shù)（％） 空載電流（％） 高壓 低壓 空載 短路 SF725000/110 25000 110 123 Y/d11 變壓器的損耗計算 由表 23 知： . WiTPk?? . 123 WNTPk?? 0% ? % ? . 25000kNTS VA? acS V Ak? (1) 主變壓器 SF725000/110 的有功功率因數(shù)損耗 TP? 的計算： 2...()acT i T N TNTSP P P S? ? ? ? ? 22 2 5 2 3 .5 43 2 .5 1 2 325000??? ? ? ???? Wk? 式中 TP? —— 變壓器 的有功功率損耗， kW； .iTP? —— 變壓器在額定電壓時的空載損耗， kW； .NTP? —— 變壓器在額定負荷時的短路損耗， kW； 安徽理工大學畢業(yè)設計 8 .NTS —— 變壓器的額定容量， kVA； acS —— 變壓器的實際負載容量， kVA。 (2) 主變壓器 SF725000/110 的無功功率損耗 TQ? 的計算： 20. . . ...%%( ) ( )1 0 0 1 0 0a c s a cT i T N T N T N TN T N TS I u SQ Q Q S SSS? ? ? ? ? ? ? 20 . 8 1 0 . 5 2 2 5 2 3 . 5 42 5 0 0 0 2 5 0 0 01 0 0 1 0 0 2 5 0 0 0??? ? ? ? ? ???? vark? 式中 TQ? —— 變壓器的無功功率損耗， kvar ； .iTQ? —— 變壓器在空載時的無功功率損耗， kvar ； .NTQ? —— 變壓器在額定負荷時的無功功率損耗 ， kvar 0%I —— 變壓器的空載電流百分數(shù)； %su —— 變壓器的短路電壓百分數(shù)； .NTS —— 變壓器的額定容量， kVA； acS —— 變壓器的實際負載容量， kVA。 (3) 全礦總負荷 39。 2 2 4 8 7 .4 1 3 2 .3 4 2 2 6 1 9 .7 4TP P P k W? ? ? ? ? ??? 39。 . 1 2 7 5 .4 3 2 3 3 0 .7 3 6 0 6 .1 3 v a ra c TQ Q Q k? ? ? ? ? ?? 39。 39。 2 39。 2 2 22 2 6 1 9 . 7 4 3 6 0 6 . 1 3 2 2 9 0 5 . 3 9S P Q k V A? ? ? ? ?? ? ? 全礦的功率因數(shù)為 。 安徽理工大學畢業(yè)設計 9 3 變電所主接線方案的確定及短路電流的計算 變電所主接線的基本要求 變電所的主接線是由各種電氣設備 (變壓器、斷路器、隔離開關等 )及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分，它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)容量等因素有關。 安全、可靠、靈活、經濟是對變電所主接線的基本要求。 變電所的主接線設計方案和分析 變電所常用接線的 基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。 礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺。當一臺停止運行時，其余變壓器容量應能保證礦井全部一、二級負荷用電需求。當有兩回進線的變電所的各級電壓母主線，一般采用單母線分段制。 所以綜合分析本變電所的設計要求，電氣主接線采用單母線分段式主接線。 圖 31 單母線分段接線 安徽理工大學畢業(yè)設計 10 110kV 架空線的選擇和校驗 110kV 架空線的選擇 按經濟電流密度選擇導線截面。線路中通過的最大負荷電流： )110*( nm a x ???? ? USI (A) 煤礦生產時間為全年不間斷生產，屬于一級負荷。其鋼芯鋁線的電流密度?J 2/Amm ，所以導線的經濟截面面積： )( 3 39。 mmJIA ??? 查相關資料選用截面積為 2150mm 的導線， 110kv 架空線型號為 LGJ150 的導線。 表 31 110kV LGJ/150 型架空線線具體規(guī)格（ GB11791974） 型號 標稱截面（ 2mm ） 結構尺寸根數(shù) /直徑（ mm） 截面 （ 2mm ） 直徑（ mm） 直流電阻 (? /km ) （ 20 C? ） 拉斷力（ kg） 載流量 (A) 鋁 鋼 鋁 鋼 導線 鋼芯 70C? LGJ 150 28/ 7/ 5080 315 110kV 架空線的校驗 （