【正文】 率對電源及企業(yè)內(nèi)部供配電系統(tǒng)都有不良影響。 線路電壓損失增大，影響負荷端的電壓質(zhì)量。 引起線路電流增大，使供配電設(shè)備的容量不能充分利用，降低了供電能力。 由于 總負荷大于 1000kw， 查《供配電設(shè)計手冊》用電設(shè)備的需用系數(shù)及功率因數(shù) 表241，取需要系數(shù)得 ： Ktmax=。所以，計算總負荷時，將各用電設(shè) 備組計算負荷之和乘以組間最大負荷同時系數(shù)Ktmax。等于全部燈泡上標出 的額定功率 (KW) 即： Pc =∑ Pe ∑ Pe用電設(shè)備組之和 例： 廠區(qū)照明 PC =10KW 熒光燈因有鎮(zhèn)流器損失，對稱接入三相電路的熒燈，其設(shè)備容量 Pe 為全部燈管額定功率的 倍（ KW） 即： Pc =∑ Pe ∑ Pe用電設(shè)備組之和 例： PC =* = 75KW 采用鎮(zhèn)流器的高壓銀熒光燈和金屬鹵化物燈等也要計及整流器損失，對稱接入三相電路時，其設(shè)備容量 Pe為全部燈泡額定 功率的 倍（ KW） 即： Pc =∑ Pe 4 例： 車間照明 Pc =* =15KW 開發(fā)區(qū)熱源廠變電所負荷統(tǒng)計 全供熱變電所負荷統(tǒng)計是在現(xiàn)場采集的基礎(chǔ)上經(jīng)指導(dǎo)老師同意后調(diào)整，利用給水泵電機負荷的計算方法分別計算得出的，統(tǒng)計結(jié)果 詳見表 21。 給水泵電動機的負荷計算 已知： 給水泵異步電動機，電機 容量是 Pe=560kw，查 《供配電設(shè)計手冊》用電設(shè)備的需用系數(shù)及功率因數(shù) 表 241，取需要系數(shù) Kd=，得 tgφ=， （ 21） 有功計算負荷 Pc = KdPe =*560(KW) =280(KW) (2 2) 無功計算負荷 Qc =PctgΦ =280*=196kva (23) 視在計算負荷 Sc =√ Pc2 + Qc2 = √ 2802 +1962 =342kva 其 中 sc為設(shè)備最大連續(xù)負荷。需要系數(shù)即是實際負荷與額定總?cè)萘康谋戎怠? 負荷統(tǒng)計的方法有很多，如：需 用 系數(shù)法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法和附加系數(shù)法。負荷計算是根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負荷。 變電所位置的選擇 開發(fā)區(qū)熱源廠變電所的 主要大型設(shè)備分布在工業(yè)廣場， 因而 工業(yè)廣場位于負荷中心，所以變電所選擇在工業(yè)廣場東北角，該點臨近公路，交通運輸方便，且電源進出線方便，地質(zhì)條件較好，地勢較高，適 合 于變電所建設(shè)。60 KV 側(cè)主接線為 全 橋 式 ， 6 KV 側(cè) 主接 線為單母線分段 式 。 2020 年，該企業(yè)將實施蒸汽配套工程，五年內(nèi)預(yù)計實現(xiàn)供熱面積 120 萬平方米，工業(yè)蒸汽30T/n，年產(chǎn)值達 7400 萬元。企業(yè)自 2020 年 5月開始建設(shè)， 2020 年 11 月 1 日正式生產(chǎn)供熱，現(xiàn)已完成 120 萬平方米供熱面積的 80%的管網(wǎng)覆蓋及供熱所需設(shè)備，已實現(xiàn)供熱面積 萬平方米。 供熱的自然情況 阜新雙益熱源有限公司成立于 2020 年，坐落于遼寧阜新經(jīng)濟開發(fā)區(qū)海新街東、新開 8路北，占地面積 5萬平方米，資產(chǎn)總額 3300 萬元，凈資產(chǎn) 2300 萬元。 煤礦供電系統(tǒng) 都要考慮安全問題，努力提高安全系數(shù)。全國各地大小煤礦數(shù)以千計，煤炭業(yè)已成為我國經(jīng)濟支柱的重要組成部分。 本設(shè)計是根據(jù)《 10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》 GB500539《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB500529《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》 GB500629《工業(yè)與民用10KV以下變電所設(shè)計規(guī)范》 GBJ5383及建設(shè)單位提供有關(guān)資料而設(shè)計。變電所繼電保護分系統(tǒng)保護（包括輸電線路和母線保護）和元件保護（包括變壓器、電抗器及無功補償裝置保護）兩類。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進性、經(jīng)濟性和可靠性。其中，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統(tǒng)；繼電保護和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠動和通信系統(tǒng)等屬二次系統(tǒng)。它是能變換電壓的電工裝置，是聯(lián)系發(fā)電廠和電能用戶的中間環(huán)節(jié)，同時通過變壓器 還可以 將各電壓等 級的電力網(wǎng)聯(lián)系起來。由于電力系統(tǒng)中缺乏大容量的快速儲能設(shè)備，所以電能的生產(chǎn) 和使用在任何時刻都必須保持基本平衡。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，出現(xiàn)了近代史上的第二次技術(shù)革命。 1 前言 電能是最方便和最清潔的終端能源，是現(xiàn)代人類社會對能源最主要的利用方式。大規(guī)模的電能從生產(chǎn)到使用要經(jīng)過發(fā)電、輸電、配電和用電四個環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)就是由分布在遼闊地域的發(fā)電廠、變電站、輸配電線路、用電設(shè)備等組成的大型互聯(lián)系統(tǒng)，也是最大的人造能量傳送系統(tǒng)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)具有規(guī)模巨大、結(jié)果復(fù)雜、運行方式多變、非線性因素眾多、擾動隨即型強等基本特征。 變電所 是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所 。 變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補償裝置和主控制室等組成。主接線是變電所的最重要組成部分，它決定著變電所的 功能、建設(shè)投資、運行質(zhì)量、維護條件和供電可靠性。此外，對變電所其他設(shè)備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求。變電所的控制方式一般分為直接控制和選控兩大類。 2 1 概述 供熱供電系統(tǒng)的發(fā)展情況 我國是物產(chǎn)資源豐富的國家，煤炭儲量居世界前列。 煤礦供電系統(tǒng)是煤礦的重要組成部分，在煤炭業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，人們不僅注意出煤的質(zhì)量，更加關(guān)心的是 礦井 的安全問題，這對煤礦的供電系統(tǒng)提出了更高的要求，但也相應(yīng)的促進其發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā) 展， 煤礦 電器將會向著更穩(wěn)定、更安全、 技術(shù) 經(jīng)濟 更合理 的方向發(fā)展。 該公司屬民營股份制企業(yè)，主要承擔阜開發(fā)區(qū)范圍之內(nèi)的居民、企事業(yè)單位冬季供熱及工業(yè)生產(chǎn)所需蒸汽供應(yīng)。預(yù)計隨著阜新經(jīng)濟 開發(fā)區(qū)發(fā)展，五年內(nèi)將實現(xiàn)供熱面積 120 萬平方米。 電源及電壓 開發(fā)區(qū)熱源廠 變電所的上級電源為民主開閉所，供電距離為 2km，電源電壓為 60KV，2 條 LGJ120 供電線路 的 電源取自開閉所 的 不同母線，變電所入口處基準容量為 100MVA，基準電壓為平均電壓時，系統(tǒng)阻抗為：最大運行方式 X*max=，最小運行方式為 X*min=。 全礦 采用 的 電壓等級 分別 為1140V、 660V、 380V、 220V 和 127V。 3 2 用電負荷計算及主變壓器的選擇 用電負荷的計算 求計算負荷的過程叫做負荷計算。它 的大小是確定變電所的供 電系統(tǒng) 結(jié)線形式、 選擇變壓器容量、導(dǎo)線截面及儀表量程的依據(jù)，同時也是 綜合 繼電保護整定的重要數(shù)據(jù)。本設(shè)計采用需 用 系數(shù)法。由于計算方法相同，所以本設(shè)計以 給水泵電動機 的計算負荷為例進行計算，其它負荷計算 過程 省略。 其他用電設(shè)備計算 白熾燈和碘鎢燈對稱接入三相電路時的設(shè)備容量 Pe。 由于 存在 一臺設(shè)備的額定容量往往大于其實際負荷；一組設(shè)備中各個負荷的 cosφ 值不同，一般不同時工作；最大負荷一般不同時出現(xiàn)等情況，要精確的計算變電所的負荷是困難的。即： 1 2 3 m a x()Z n tP P P P P K? ? ? ? ? ? （ 24） 其中 Ktmax表示最大負荷同時系數(shù)。 開發(fā)區(qū)熱源廠總 有功 負荷 ： Pc∑ = KtmaxPc=*1116= 780(KW) 表 21 負荷統(tǒng)計表 序 號 用戶名稱 設(shè)備容量 需 用 系數(shù) 功率 因數(shù) 最大連續(xù)負荷 安裝（ kw） 工作（ kw） 有功（ kw） 無功（ kva） 視在（ kva） 一 主要用電設(shè)備 1 給水泵電動機 560 560 280 196 342 2 一號鍋爐電動機 408 408 204 142 248 3 二號鍋爐電動機 408 408 204 142 248 4 一號爐風機 196 196 98 119 5 二號爐風機 196 196 98 119 6 辦公用電 75 36 83 7 車間照明 15 27 8 廠區(qū)照明 10 10 1 1 10 10 10 9 所用電 8 8 1 1 8 8 8 10 其他用電備用 124 124 1 1 124 124 124 總 記 1116 818 1328 5 開發(fā)區(qū)熱源廠總 無功 負荷 ： QC∑ =QCKtamx=818*=570kva （ 26） 開發(fā)區(qū)熱源廠總 視在功率： Sc∑ =√ PC∑ +Qc∑ =√ 7802+5702=966kva （ 27） 開發(fā)區(qū)熱源廠 自然功率因數(shù)： COS∮ =PC/SC=780/966= （ 28） 主變壓器的選擇 無功功率的補償 企業(yè)生產(chǎn)用電設(shè)備多為感性負荷，除由電源取用有功功率之外，還有大量無功功率由電源到負荷往返交換 ，導(dǎo)致功率因數(shù)降低，從而造成下述不利影響。 電流增大，使設(shè)備和線路的功率損耗和電能損耗急劇增加（參考表 2211）。 對發(fā)電機而言，無功電流增大，使電機的去磁效應(yīng)增加，端電壓降低，使發(fā)電機達不到預(yù)定出力。從節(jié)約電能、改善配電設(shè)備利用情況和提高電能質(zhì)量等方面考慮，都必須設(shè)法減少負荷無功功率帶來的不利影響，為此需要安裝無功功率補償設(shè)備。因此，《全國供用電規(guī)則》明確規(guī)定：“用電利率（功率因數(shù)）低于 時，電業(yè)局不予供電。 企業(yè)的自然功率因數(shù)值，通常小于電力部的規(guī)定，為此，應(yīng)設(shè)法提高到 以上。 6 不同 COS∮時的損耗百分比 表 2211 COS∮ 變壓器銅柱與線路損耗 100 123 156 204 278 400 625 1110 開發(fā)區(qū)熱源廠自然 功率因數(shù) 按要求應(yīng) 達到 以上 [1]， 由式（ 28）可知開發(fā)區(qū)熱源廠自然功率因數(shù)為 ，所以 要 提高功率因數(shù)。提高功率因數(shù)的裝置有同步補償機和靜電電容器。而靜電電容器功率損耗小，容量組成靈活，所以本設(shè)計 采用的方法是在 并聯(lián)裝設(shè)兩組靜電電容器進行集中補償。 所以本設(shè)計選用三角形接線方式。 圖 22 電容器接線圖 Fig . 22 Capacitor wiring diagram 查 《 電工手冊》，選 GGD2 型 靜電電容器柜 2 臺 （其中一臺備用） 。 8 主變壓器的選擇 由于 開發(fā)區(qū)熱源廠變電所為三級供電負荷較多，因此 對供電的可靠性要求較高， 為保證對供電可靠性的要求，變電所的 主變壓器的臺數(shù)確定為兩臺。 變壓器容量的選擇 1） 變 壓器損耗的估算 其損耗計算如下公式： ? ? （ 214） 2）加入 變壓器損耗后 的 總功率為： P’m=Pm+Pi=*780=801kvar Q’m=Qm+Pi=*40=44kvar S’m=√ P’m2+ Q’m2=825kvar 所選變壓器，每臺容量按下式 確定： 39。cos? 表示考慮人工補償和變壓器損失后的功率因數(shù)。這樣主變壓器的容量為： S111000kvar S11100kvar 則 選取 S111000kvar 型電力變壓器作為變電所的主變壓器，其參數(shù)見表 22。即以最大負荷時一臺變壓器工作的情況型號 額定電壓 額定電流 A 空載電流 I% 阻抗壓降 短路損耗 kw 空載損耗 kw 聯(lián)接 組別 高壓 低壓 高壓 低壓 S1110/ 10KV 1500 Y/Y—11 9 進 行計算，此時，負荷率為： β =Smax/Sb=825/1000= （ 216） 有功損耗： △ Pb=△ P0+β 2. △ Pd=+*= （ 217） 無功損耗： △ Qb=(I0%/100+β 2/Ud%/100)Sd=(+*10/100)*1000= （ 218） 加入 變壓器損耗后，變電所總的容量為： Pmax=Pm+△ Pb=801+= Qmax=Qm+△ Qb=40+= Smax=√ +=931kvar bSS ?max ，滿足要求。 經(jīng)濟運行分