【正文】 補償 負荷調查 工廠總平面圖 某機械工廠總平面圖 工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為三班制，年最大負荷利用小時數(shù)為，全年實際工作小時數(shù)為。： 工廠負荷統(tǒng)計資料車間編號車間名稱設備容量（kW）需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間5002空氣壓縮車間7403鍛壓車間5504金工車間5805工具車間5706電鍍車間4207熱處理車間2608裝配車間3009機修車間28010鍋爐車間22011配料車間31012生活區(qū)480 供電電源情況當?shù)毓╇姴块T提供兩個供電電源，供設計者選用。從某區(qū)域變電所提供電源，該變電所距廠西南側。 工廠自然條件（1）氣象資料：年最高氣溫，年平均氣溫，年最低氣溫，年最熱月平均最高氣溫。年雷暴日天。 電費制度本廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制交納電費。此外，電力用戶需按新裝變壓器的容量，一次性向供電部門交納供電貼費為元/。用電設備組的設備容量，是指用電設備組所有設備（不含備用設備）的額定容量之和，即。但是用電設備組的設備實際上不一定都同時運行，運行的設備也不太可能都滿負荷，同時設備本身有功率損耗，配電線路也有功率損耗，因此用電設備組的有功計算負荷應為 （）式中，為設備組的同時系數(shù)，即設備組在最大負荷時運行的設備容量與全部容量之比；為設備組的負荷系數(shù)，即設備組在最大負荷時的輸出功率與運行的設備容量之比；為設備組的平均效率，即設備組在最大負荷時的輸出功率與取用功率之比；為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負荷時的末端功率（亦即設備組的取用功率）與首端功率（亦即計算負荷）之比。由上式可知需要系數(shù)的定義式為 （）即用電設備組的需要系數(shù)，是用電設備組在最大負荷時需要的有功功率與其設備容量的比值。在求出有功計算負荷后，可按下列各式分別求出其余的計算負荷。視在計算負荷為 （）式中，為用電設備組的平均功率因數(shù)。負荷計算中常用的單位：有功功率為“千瓦”，無功功率為“千乏”，視在功率為“千伏 多組用電設備計算負荷的確定確定擁有多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素?？偟囊曉谟嬎阖摵蔀? （）總的計算電流為 （）注意：由于各組設備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負荷和計算電流一般不能用各組的視在計算負荷或計算電流之和來計算，總的視在計算負荷也不能按式（）計算。 各車間的負荷計算表序號車間名稱1鑄造車間1501532空氣壓縮車間5183鍛壓車間1651934金工車間1165工具車間1712854336電鍍車間2107熱處理車間1561171958裝配車間909機修車間5613110鍋爐車間15411配料車間1249315512生活區(qū)336420總計22463019取，根據(jù)式（）~（）可得總有功計算負荷總無功計算負荷總的視在計算負荷總的計算電流 無功功率補償 無功功率補償?shù)囊饬x許多用電設備均是根據(jù)電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。因此在供電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。在電網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望功率因數(shù)越大越好。因此，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，已成為電力工業(yè)中的一個重要內(nèi)容，而提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，首先就要提高各用戶的功率因數(shù)。適當提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分的發(fā)揮發(fā)、供電設備的生產(chǎn)能力，減少線路損失，改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。我國電力工業(yè)部于年制定的171。規(guī)定“用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)應達到下列規(guī)定”：及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉售電企業(yè)，功率因數(shù)為以上。 無功功率的補償方式 （1）高壓集中補償高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的~母線上。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運行維護，而且能對工廠高壓側的無功功率進行有效的無功補償，以滿足工廠總功率因數(shù)的要求，所以這種補償方式在一些大中型工廠中應用相當普遍。當電容器組容量較小時，可設置在高壓配電室內(nèi)。這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前車間變電所和前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。（3）單獨就地補償單獨就地補償，又稱個別補償或分散補償，是將并聯(lián)補償電容器組裝設在需進行無功補償?shù)母鱾€用電設備旁邊。但這種補償方式的總投資較大，且電容器組在被補償?shù)挠秒娫O備停止工作時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。 無功功率補償計算（1）功率因數(shù)補償計算公式補償前平均負荷功率因數(shù)為 （）式中，為年平均有功負荷系數(shù)，~；為年平均無功負荷系數(shù)，~；為年實際工作小時數(shù)，三班制可取6900h；。電容器實際容量與實際工作電壓平方成正比，即 （）其中，為單只電容器的額定容量；為電容器的額定電壓。變壓器的有功功率損耗及無功功率損耗為 （） （）式中，為補償后側的視在計算負荷。（2）功率因數(shù)補償?shù)姆桨讣坝嬎銥榱吮阌诩泄芾聿p小投資，本廠采用高壓集中補償方式。由式（）得補償前平均負荷功率因數(shù)為該廠側平均負荷時的功率因數(shù)只有，而供電部門要求進線側最大負荷時功率因數(shù)不低于。則實際補償容量。3 供電電壓及總降壓變電所主電路的確定 總降壓變電所主電路 總降壓變電所主電路的分類（1）具有一回電源進線和一臺變壓器的主電路接線這種情況在變電所的高壓側通常是線路一變壓器組的接線，而變壓器低壓側則采用單母線接線方式。低壓側單母線接線是最簡單的母線接線，由母線引出饋電線路到工廠配電所或車間變電所。 高壓側裝有斷路器的 高壓側只裝隔離開關的線路—變壓器組結線 線路—變壓器組結線在工廠供電系統(tǒng)中，為了簡化配電裝置，減少投資，往往從簡化變壓器一次側的開關設備入手。由于利用隔離開關進行變壓器的空載分閘和合閘，這種結線在變壓器容量上有一定限制：對于電壓，變壓器容量限制在以下；對于電壓，變壓器容量限制在以下。當線路一變壓器組中的任一元件或低壓母線發(fā)生故障或進行檢修時，全所都要停電。（2）具有兩回電源進線和兩臺變壓器的變電所主電路接線為使重要負荷得到可靠的供電，大型企業(yè)變電所通常有兩回電源進線并且設置兩臺主變壓器，在這種情況下，變電所高壓側多采用橋式結線。 內(nèi)橋接線 外橋接線由于裝設兩臺變壓器，因此變壓器低壓側可以采用單母線分段接線方式，一般分兩段。車間重要負荷可用雙回路供電，二回線路分別接在兩段上，可保證重要負荷的不間斷供電。這時兩回電源進線和兩臺變壓器作并聯(lián)運行，可靠性高，但短路電流大，繼電保護裝置復雜。這種運行方式可以限制短路電流，宜用于來自同一電源的雙回進線。這適用于兩個未經(jīng)同期的獨立電源，它的運行性能相當于兩個互為備用的線路一變壓器組。這種運行方式適用于高壓兩回電源進線來自不同地區(qū)變電所，其中有一電源進線是正常工作電源，而另一電源進線在正常情況下則是備用電源。為了進一步提高這種高壓采用橋式接線、低壓采用單母線分段接線的變電所的供電可靠性和靈活性，通常在高壓側和低壓側都裝設備用電源自動投入裝置。當電源進線來自兩個不同獨立電源，而變壓器低壓側的單母線分段接線中設有備用電源自動投入裝置時，這種接線完全可以滿足任何類型用戶的要求。經(jīng)技術經(jīng)濟比較可知，二者初投資差不多，只是內(nèi)橋型接線要多投資一個高壓斷路器，但顯然在靈活性上橋型接線優(yōu)于單母線分段接線，因此采用內(nèi)橋型接線作為本方案的接線方式，總降壓變電所內(nèi)裝兩臺主變壓器。（3）方案三：工廠電源采用，用架空線路引入，廠內(nèi)總降壓變電所中裝設一臺主變壓器，由于主變壓器容量大于，所以變壓器高壓側必須裝設高壓斷路器，備用電源為，接在總降壓變電所內(nèi)母線的一個分段上。（2）電壓損失小，調壓問題易解決。（4）要建總降壓變電所，對供電設備便于集中管理，易于實現(xiàn)自動化。缺點（1）廠內(nèi)要設總降壓變電所，需占一定的土地面積。方案二：工作電源及備用電源均為優(yōu)點（1）工廠內(nèi)不裝主變壓器，可簡化結線，降低投資及運行費用。缺點（1）供電電壓低，會增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也大。（3）要設總配電所。方案三：工作電源是，備用電源為這個方案的技術經(jīng)濟指標介于上述兩個方案之間。② 線路的電壓損耗計算 （）式中，和為線路單位長度的電阻和電抗；和為線路各負荷點的有功負荷和無功負荷；為各負荷點至電源的長度和各段干線的長度。線路功率等于計算負荷與變壓器損耗之和由式（）及（）得計算負荷和線路電流為據(jù)規(guī)定，及以上鋁及鋁合金架空裸導線的最小截面為，按發(fā)熱條件選擇導線，由設備選擇手冊查得其允許載流量為，大于，滿足要求。由式（）及（）得計算負荷和線路電流為按發(fā)熱條件選擇導線，設備選擇手冊查得其允許載流量為，大于，滿足要求。線路功率等于計算負荷與變壓器損耗之和由式（）及（）得計算負荷和線路電流為按發(fā)熱條件選擇導線，由設備選擇手冊查得其允許載流量為，大于，滿足要求。由式（）~（）。方案二投資雖少，但電壓損失嚴重，無法滿足負荷長期正常運行的要求，因此不予考慮。線路故障時，備用線路運行期間，電壓降較大，但這種情況較少且時間不長；從設備投資來看，方案三比方案一少一臺主變壓器和兩臺斷路器，投資將降低，至于備用線路的電壓損失問題，可以采用適當提高線路導線截面的辦法來降低電壓損失。經(jīng)濟計算包括基本建設投資和年運行費用兩大項。所謂綜合投資，包括設備本體價值、輔助設備及配件、材料費、設備的試驗調整費用，土建及安裝費用，也包括設備的運輸費。 方案一和方案三的投資費比較比較項目方案一方案三線路綜合投資單價為萬元/千米，需要千米，則費用為萬元單價為萬元/千米，需要千米，單價為萬元/千米，需要千米，則費用為萬元電力變壓器綜合投資單價為萬元，需要兩臺，由于變壓器的綜合投資為其單價的兩倍，則費用為萬元單價為萬元，需要一臺，由于變壓器的綜合投資為其單價的兩倍，則費用為萬元斷路器單價為萬元，需要三臺，則費用為萬元單價為萬元，需要一臺，則費用為萬元供電貼費按元/計，貼費為萬元按元/計，貼費為萬元合計萬元萬元（2）年運行費由式（）~（）。對每一設備每年所必須提存的資金稱為折舊費，折舊費一般按設備投資的一個百分數(shù)提取。折舊費按下式計算 萬元/年 （）② 設備維護管理費為使供電系統(tǒng)保持良好的性能和正常運行，必須對各種設備經(jīng)常進行維護檢查和管理，為此需配備各種維修管理人員。維修管理費按下式計算 萬元/年 （）③ 年基本電價費工廠大多數(shù)皆按大宗工業(yè)用電計算電費，為二部電價制 。另一部分電費叫電度電費，是按每月實際耗用的電能數(shù)來計算電費，并且根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個調整系數(shù)。根據(jù)所確定的供電方案，可設計出總降壓變電所的主接線如附圖。在變壓器高壓側設置少油斷路器，這便于變電所的控制、運行和維修。（3）主變壓器低壓側經(jīng)少油斷路器接在母線的一個分段上，而備用線路也經(jīng)少油斷路器接在另一段上。（5）根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停止運行及主變壓器故障或檢修時才能投入，因此備用電源進線開關在正常時是斷開的，而母線的分段斷路器在正常時則是閉合的。（7）當主電源發(fā)生故障時，變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。其中短路故障危害最大，短路的電流引起的電氣設備熱效應和力效應使設備損壞，電壓降落嚴重影響非故障元件的正常運行。進行短路電流計算時要考慮供電系統(tǒng)的最大運行方式和最小運行方式。短路電流計算高壓（及以上）宜采用標幺值法（相對單位制），低壓宜采用歐姆法（有名單位制）。計算步驟同歐姆法，只是采用基準電抗標幺值進行計算。除了上述各種短路以外，變壓器或電機還可能發(fā)生一相繞組匝間或層間短路等。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響。這就使全部電氣設備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇。按標幺制法進行短路計算時，一般是先選定基準容量和基準電壓?；鶞孰妷海ǔＨ≡谔幍亩搪酚嬎汶妷?，即取。 （）基準電抗則按下式計算。② 電力變壓器的電抗標幺值 （）式中，為變壓器的阻抗電壓百分值；為變壓器的額定容量。無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值按下式計算。 短路電流計算電路。由式（）計算基準電流分別為由式（）~（）可得① 電力系統(tǒng)電抗標幺值 ② 地區(qū)變電所三繞組變壓器的高壓—中壓繞組之間的電抗 式中，地區(qū)變電所三繞組變壓器的阻抗電壓百分值，為該變壓器的額定容量。（2）最大運行方式下點與點的三相短路電流計算： 系統(tǒng)最大運行方式時的等值電路① 點三相短路電流的計算短路回路總電抗按無限大容量系統(tǒng)計算，由式（）~（）可得 點三相短路電流周期分量有效值為三相短路