【正文】 ②若一臺變壓器故障，另一臺變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷的情況下繼續(xù)運(yùn)行一段時間，這段時間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除部分不重要負(fù)荷，保證生產(chǎn)秩序。因此，每臺變壓器的容量宜按全部最大負(fù)荷的 70％選擇。此時，兩臺變壓器均按最大負(fù)荷時變壓器負(fù)荷率為 100％考慮。②滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。 單臺變壓器的額定容量 SNT與計算負(fù)荷 SC的關(guān)系應(yīng)滿足： CNT SS ? (235) 2 用戶供電系統(tǒng)（ 267） (236) 對于兩臺并列運(yùn)行的變壓器，則應(yīng)滿足 ???????????C I ICI2NTC I ICI1NTC2NT1NTSSSSSSSSS式中 SNT SNT2—— 分別為并列運(yùn)行的兩臺變壓器的額定容量； SC I、 SC II—— 分別為負(fù)荷 SC中一級和二級負(fù)荷的容量。但當(dāng)負(fù)荷較大或認(rèn)為經(jīng)濟(jì)合理時，也可采用兩臺變壓器。若一、二級負(fù)荷較小，并且可由低壓側(cè)取得足夠容量的備用聯(lián)絡(luò)電源，也可裝設(shè)一臺變壓器。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 266） 3）變壓器數(shù)量和容量的選擇 (1)變壓器臺數(shù)的選擇 一個變電所中變壓器的臺數(shù)通常為 (1～ 2)臺。隨著負(fù)荷的變化，可以改變運(yùn)行變壓器的臺數(shù)，以便在不同的負(fù)荷區(qū)間，總運(yùn)行損耗最小。通常，變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率約在70%左右。所謂變壓器的運(yùn)行是經(jīng)濟(jì)的，是指變壓器在運(yùn)行中傳輸單位 kVA所消耗的有功功率損耗最小。 (2)事故急救過負(fù)荷 即使在變壓器正常過負(fù)荷的情況下，其絕緣老化程度也只相當(dāng)于絕緣自然損壞率的 80％，余量 20％是為了滿足急救過負(fù)荷而儲備的。當(dāng)負(fù)荷較輕或環(huán)境溫度較低時，絕緣材料的老化速度減緩；當(dāng)出現(xiàn)過負(fù)荷或環(huán)境溫度較高時，絕緣材料的老化加速。 變壓器的過負(fù)荷分為正常過負(fù)荷和事故過負(fù)荷兩種。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 264） 1）變壓器的過負(fù)荷能力 變壓器在額定條件下可以持續(xù)正常運(yùn)行。 變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等綜合確定。在具有三級高壓的大型工廠變電所，如通過主變壓器各側(cè)的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15％以上，宜采用三繞組變壓器。當(dāng)廠區(qū)配電母線電壓偏差不能滿足要求時，總降壓變壓器可選用有載調(diào)壓變壓器。 (4)地下變電所 地下變電所設(shè)于地下，通風(fēng)不良，投資較大，用于有防空等特殊要求的場合，此外，民用高層建筑的變電所常設(shè)置在地下室內(nèi)。如果廠房布局允許，也可將變電所設(shè)置在廠房內(nèi)部或梁架上，以便供電點最大程度地接近負(fù)荷中心。當(dāng)廠房生產(chǎn)面積有限、生產(chǎn)環(huán)境特殊、或因生產(chǎn)工藝要求設(shè)備經(jīng)常變動時，宜采用外附式，否則應(yīng)采用內(nèi)附式。獨立式變電所具有建筑費(fèi)用高、饋電距離遠(yuǎn)、線路損耗大等缺點。主要是用在負(fù)荷過于分散，將變電所建在任一廠房均不合適，或由于生產(chǎn)環(huán)境的限制，如防火、防爆、防塵、有腐蝕性氣體等，才考慮設(shè)置獨立變電所。 (234) 2 用戶供電系統(tǒng)（ 260） 2） 10(6)kV變電所 10(6)kV變電所的位置也應(yīng)深入到低壓負(fù)荷的中心，但往往受到生產(chǎn)工藝和建筑的制約。 圖 29 負(fù)荷分布示意圖 2 用戶供電系統(tǒng)（ 259） 0???xV 0???yV?????????????????????0)()(0)()(1 221 22niiiiiniiiiiyyxxyySyyxxxxS為求其有色金屬消耗量最少，令 和 可以得出： 根據(jù)式（ 234），可以解出（ x， y）的坐標(biāo)。假設(shè)在 (x， y)處設(shè)置總降壓變電所，則有色金屬消耗的體積 V為 ? ?nn lAlAlAV ???? ...3 2211 (233) 式中 Ai—— 第 i回線路的導(dǎo)線截面 (i=1， 2， 3， … ， n)； li—— 第 i回線路的導(dǎo)線長度。通過觀察負(fù)荷指示圖，可以大致確定負(fù)荷中心，必要時也可按下述計算方法求取。 在確定負(fù)荷中心時，通常畫出負(fù)荷指示圖，如圖 28所示。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 256） 變電所位置的確定 1）總降壓變電所或總配電所 總降壓變電所的位置應(yīng)接近負(fù)荷中心，并適當(dāng)靠近電源的進(jìn)線方向，以便使有色金屬耗量最少和線路功率及電能損耗最小。 根據(jù)負(fù)荷的大小和負(fù)荷等級，一個 10(6)kV變電所一般設(shè)置 1～ 2臺變壓器，單臺變壓器容量一般不大于 1600kV車間（或小區(qū)）負(fù)荷較大時，可考慮單獨建立一個變電所。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 255） 2） 10(6)kV變電所 10(6)kV變電所（在工廠供電系統(tǒng)中常稱為車間變電所）的設(shè)置主要取決于車間（或小區(qū)）負(fù)荷的大小、車間（或小區(qū)）之間的距離、各生產(chǎn)車間之間工藝聯(lián)動要求以及經(jīng)濟(jì)效果。 當(dāng)供電電壓為 10(6)kV且有多臺高壓用電設(shè)備或 10(6)kV變電所較多時，宜設(shè)置總配電所。對于以 35kV供電的用戶，若用戶沒有高壓用電設(shè)備，為簡化供電系統(tǒng)，減少投資和電能損耗，在周圍環(huán)境允許時，也可以不設(shè)總降壓變電所，而以 35／ 荷供電。 安全、可靠、合理、經(jīng)濟(jì)是對用戶供電系統(tǒng)的基本要求，也是對用戶變電所的要求。 用戶變電所按電壓等級分為總降壓變電所和 10(6)kV變電所（在工業(yè)企業(yè)稱為車間變電所）。 降壓變壓器是用戶變電所的最重要的設(shè)備。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 252） 三、用戶變電所 用戶變電所是用戶供電系統(tǒng)的主要組成部分，它向用戶分配電能并進(jìn)行控制，其組成結(jié)構(gòu)如圖 27所示。小容量負(fù)荷可以采用一路電源加不間斷電源，或一路電源加設(shè)備自帶的蓄電池組在末端實現(xiàn)切換。 （ 2）二級負(fù)荷 應(yīng)由兩回線路供電，并可在配電裝置內(nèi)實現(xiàn)切換，當(dāng)一回線路故障時，應(yīng)不影響另一回線路供電。兩個供電電源應(yīng)在設(shè)備的控制箱內(nèi)實現(xiàn)自動切換，切換時間應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求。譬如，獨立于正常電源的備用發(fā)電機(jī)組、獨立于正常電源的備用饋電線路、蓄電池組、不間斷電源（ UPS）等。 直接來自電力系統(tǒng)的電源是絕大多數(shù)電力用戶的主要電能來源，它為用戶提供了滿足長期穩(wěn)定持續(xù)供電需要的大宗電能，屬于正常電源。 (3)三級負(fù)荷（一般負(fù)荷） 不屬于一級和二級負(fù)荷者。 (2)二級負(fù)荷（重要負(fù)荷） 突然停電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，或在政治上造成不良影響者。 1)負(fù)荷等級 按照用電負(fù)荷對供電可靠性的要求，即中斷供電對人身生命、生產(chǎn)安全造成的危害及對經(jīng)濟(jì)影響的程度，用電負(fù)荷分為下列三級： 2 用戶供電系統(tǒng)（ 249） (1)一級負(fù)荷（關(guān)鍵負(fù)荷） 突然停電將關(guān)乎人身生命安全，或在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失，或在政治上造成重大不良影響者。可靠性即根據(jù)用電負(fù)荷的性質(zhì)和突然中斷其供電在政治或經(jīng)濟(jì)上造成損失或影響的程度對用電設(shè)備提出的不允許中斷供電的要求。對于礦山和油田等特殊場合，由于負(fù)荷分散，供電距離長，為了保證電壓質(zhì)量，動力用電可采用 660／ 380V或 1140/660V。 對于具有下列情況的工業(yè)企業(yè)，可考慮采用 35kV深入廠區(qū)直接配電的方式： (1)廠區(qū)和負(fù)荷都不大的用戶，且取得 35kV電源很方便時，可用 35／ 變壓器直接供給用電負(fù)荷； (2)廠區(qū)十分分散，而分區(qū)負(fù)荷又相對集中，可采用 35kV架空線深入廠區(qū)直接給各分區(qū)配電。當(dāng)用戶有多臺 6kV用電設(shè)備、且容量較大、在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時，才采用 6kV。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 247） 2）高壓配電電壓的選擇 用戶供電系統(tǒng)的高壓配電電壓一般采用 (6～ 10)kV。一般用戶的供電電壓為 (6～ 10)kV，大中型工業(yè)企業(yè)的供電電壓可為 35kV。由于用戶負(fù)荷相對較小、供電距離較短，從安全和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，用戶供電系統(tǒng)的電壓等級一般在 35kV及以下。當(dāng)然，當(dāng)輸送功率減小時，輸電距離可相應(yīng)延長。譬如，對截面為 240mm2的鋁心架空線而言，在滿足經(jīng)濟(jì)性條件下其可承載的最大電流約為 216A，設(shè)負(fù)荷功率因數(shù) cos?=，則在 lOkV電壓下可輸送的最大功率為： 2 用戶供電系統(tǒng)（ 244） ? ? %5%1 0 0t an%1 0 0%2N002N00 ????????UxrlPUlxQlrPU ??t an%5002NxrUPl??? 0 3 101 0 0/5 32 ???????? ??Pl 9 9 3m a x???? P Pll2)按線路電壓損失要求 (一般不應(yīng)大于 5％ )，在額定電壓 UN下，對某一截面導(dǎo)線的負(fù)荷矩限制如下： 故 譬如，對截面為 240mm2的鋁心架空線，線間幾何均距為 lm，設(shè)負(fù)荷功率因數(shù) cos?=，則在 lOkV電壓下的最大負(fù)荷距為 最大負(fù)荷下的傳輸距離為： 此例說明，在 lOkV電壓下， 240mm 的鋁絞線可輸送的最大功率約為 3000kW，并在此功率下可傳輸?shù)淖畲缶嚯x約為 5km。 1)通常用戶供電系統(tǒng)所用的導(dǎo)線最大標(biāo)稱截面為 240mm2，其承載電流的能力限制了某一電壓下輸送功率的大小。 由式 (232)可知，輸送功率與輸送距離的乘積決定著線路上的電壓損失，常稱其為負(fù)荷距，它是判斷電壓質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。圖中， p、 q分別為支線上的負(fù)荷； P、 Q分別為干線上的負(fù)荷； l、 r、 x分別為每段線路的長度和阻抗； L、 R、 X分別為各負(fù)荷點至線路首端的長度和阻抗。 圖 25 電壓損失計算示意圖 a)電路圖 b)相量圖 2 用戶供電系統(tǒng)（ 240） HZBA UjUUUU ??????? ???BZs i nc o s U QXPRIXIRbcabacU ???????? ??BHs i nc o s U QRPXIRIXecfefcU ???????? ??BBA UQXPRacagUUU ???????根據(jù)定義，線路 AB的電壓降為： 式中 ?UZ—— 電壓降的縱分量； ?UH—— 電壓降的橫分量，分別計算如下： 對于用戶供電系統(tǒng)，由于線路首末端電壓相角差小，在討論電壓對用戶電氣設(shè)備的實際影響時，往往只考慮電壓幅值的大小。線路首末端電壓的相量差稱為線路中的電壓降，記作 ；線路首末端電壓的幅值差稱為線路中的電壓損失，記作 。供電電壓的選擇主要取決于負(fù)荷大小、供電距離和用電設(shè)備特性，但它往往受到用戶所在地區(qū)供電條件的限制。 線路電壓損失是影響用戶供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的主要因素。決定用戶供電電壓高低的主要因素是用戶供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量與安全經(jīng)濟(jì)性。 圖 24 負(fù)荷計算示例圖 2 用戶供電系統(tǒng)（ 235） k v a a n?????????PQPKPk v a a n?????????PQPKP? ?? ? k v a a n?????????????????PQPKP1）用電設(shè)備組的負(fù)荷計算 (1)通風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī)： PN=29kW，查表得 Kd＝ tan?=，于是 (2)高頻加熱設(shè)備 高頻加熱設(shè)備： PN=80kW，查表得 Kd= tan?=，于是 (3)機(jī)加工車間 冷加工機(jī)床： PN=50kW，查表得 Kd= tan?=； 熱加工機(jī)床： PN=92kW，查表得 Kd= tan?=；于是 2 用戶供電系統(tǒng)（ 236） k v a a n?????????PQPKP? ? ? ?? ? ? ?1 6 31 0 8c o sk V A1 6 31 2 01 0 8k v a r1 2 kW1 0 12222??????????????????????????????SPQPSKQPPPPKP?? ? ? ? k v a 0 8t a nt a n ?????? ??PQ(4)點焊機(jī) 點焊機(jī)： PN=90kW，查表得 Kd= tan?=，于是 2） 1＃ 變電所低壓側(cè)計算負(fù)荷 取 1＃ 變電所各組負(fù)荷的同期系數(shù)為： K? =，于是 3）低壓集中補(bǔ)償容量的計算 采用電容器分組自動投切的低壓集中補(bǔ)償方式，設(shè)補(bǔ)償后功率因數(shù)為cos?=，則 2 用戶供電系統(tǒng)（ 237） k v a c1Tc1T??????????SQSP? ? ? ? k v a r36690120kW1091108T1B1c .L V 11c .H V???????????