【正文】 企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采用靜電電容器作為無功補償電源。 用電力電容器來提高功率因數(shù)時，其電力電容器的補償容量 CQ 用下式計算： )t a n(t a n 21 ??? ???? caC PQ （ 28） 式中 ? —— 平均負(fù)荷系數(shù)， 1tan? —— 補償前功率因數(shù)角的正切值； 2tan? —— 補償 后要達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值； 本設(shè)計要求功率因數(shù)達(dá)到 及以上。假設(shè)補償后 10kV 側(cè)功率因數(shù) 6 ?‘? ， 39。6 ?? ， ? 取 ，則所需補償容量由公式計算得： )t a n( t a n 39。66 ??? ???? caC PQ 97)48 ( ????? kvar （ 29） (2)電容器柜的選擇及實際補償容量計算 本設(shè)計采用高壓集中補償方式。因 礦井地面變電所 10kV 母線為單母分段接線，故所選電容器柜應(yīng)分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應(yīng)取偶數(shù)?，F(xiàn)選用 GJZK103 13 型高壓靜電電容柜，每柜安裝容量 360kvar，據(jù)此可計算出電容器柜的數(shù)量為： ??? CCqQN 取偶數(shù) N=10 則 實際補償容量為： 3 6 0 010*3 6 0 ????? CsC qNQ kvar 折算為計算容量為 ： 3 9 0?? ?? sCC kvar 補償后 10kV 母線側(cè)總計算負(fù)荷及功率因數(shù)校驗 功率補償后 10kV 側(cè) 有功功率 ??caP kW 無功功率 )t a n( t a n 39。66 ??? ???? caC PQ （ 210） 代入數(shù)據(jù)得 os 39。 666 39。 ?? ??cacaSP? 大于 滿足要求。 補 償 后 的 無 功 功 率 ???Q 因此 0 1 4 3 7 1 5 4s ??? kva 14 第三章 主變壓器的選擇 變壓器的選取原則 選擇主變壓器需要 根據(jù)其使用環(huán)境條件、電壓等級及計算負(fù)荷選擇其形式和容量 。 變電所的容量是 由 其裝設(shè)的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關(guān)電器等設(shè)備以及變電所的建設(shè)投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應(yīng)全面考慮技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，合理選擇。 當(dāng)企業(yè)絕大多數(shù)負(fù)荷屬三級負(fù)荷，其少量負(fù)荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設(shè)一臺變壓器。如企業(yè)的一、二級負(fù)荷較多，必須裝設(shè)兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當(dāng)一臺出現(xiàn)故障 時，另一臺能承擔(dān)全部一、二及負(fù)荷。特殊情況下可裝設(shè)兩臺以上變壓器。例如分期建設(shè)大型企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。 變壓器選擇計算 按第二章計算出來的計算負(fù)荷進(jìn)行用電負(fù)荷分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇變壓器容量及臺數(shù)。其計算計算過程如下： 用電負(fù)荷分析 一級負(fù)荷：包括副提升機、主扇風(fēng)機、井下主排水泵各項，占全礦總負(fù)荷的%。 二級負(fù)荷：包括主提升機、壓風(fēng)機、選煤廠、地面低壓（生產(chǎn)負(fù)荷占 75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場各項，占全礦總負(fù)荷的 %. 三級 負(fù)荷：包括礦綜合廠、機修廠、地面低壓負(fù)荷的 15%、工人村、支農(nóng)各項，占全礦總負(fù)荷的 %。 根據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺，當(dāng)一臺故障停運時，另一臺必須保證一、二級負(fù)荷的用電。在上述分析中一、二級負(fù)荷占全礦總負(fù)荷的 %，當(dāng)兩臺變壓器中一臺停止運行時，另一臺必須保證 %的正常供電，再考慮將來的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負(fù)荷不斷增加，故選用兩臺 S712500/35 型銅線雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表 31 所示： 15 表 31 主變壓器技術(shù)參數(shù) 型號 S712500/35 容量 NTS (kVA) 12500 連接組別 Y,d11 電壓 NN UU 21 阻抗電壓 %kU 8 空載電流 %0I 損耗（ kW） 空載 0P? 負(fù)載 NTP? 兩臺主變壓器采用分列 運行方式，備用方式為暗備用。 變壓器損耗計算 根據(jù)公式 23計算主變壓器各項損耗 空載無功損耗 ： K V A RSIQ NT 7 4 4 81 0 0%00 ??? （ 31） 則 有功損耗 ： ?????? NTT PPP ? kW； （ 32） 無功損耗： 4 1 120 ?????? NTT Q ? kvar； （ 33） 總的有功計算符合 ???P 總的無功計算符合 0 ???Q （ 34） 數(shù)據(jù)代入 cosΦ =P/S 得到功率因數(shù) cos= 大于 所以所選擇的主變壓器符合設(shè)計要求 變壓器經(jīng)濟運行分析方法 （ 1）無功功率經(jīng)濟當(dāng)量的概念 電力系統(tǒng)的有功損耗，不僅僅與設(shè)備的有功功率損耗有關(guān)，而且還與設(shè)備的無功功率損耗有關(guān)，這是由于設(shè)備消耗的無功功率，也是由于電力系統(tǒng)供給得到的。 16 由于無功功率的存在，使系統(tǒng)中的 電流增大，從而使得電力系統(tǒng)的有功功率損耗增加。 為了計算電氣設(shè)備的無功功率損耗在電力系統(tǒng)中引起的有功功率損耗，引入一個換算系數(shù) K，稱為無功功率經(jīng)濟當(dāng)量。它表示當(dāng)電力系統(tǒng)輸送 1kvar 的無功功率時，在電力系統(tǒng)中增加的有功功率損耗千瓦數(shù)，單位是 KW/kvar。 無功功率經(jīng)濟當(dāng)量 Kec的值與輸電距離、電壓變換次數(shù)等因素有關(guān)。 對于工礦企業(yè)變，配電所 Kec=~ 對于發(fā)電機直配用戶 Kec=~ 對于經(jīng)兩級變壓的用戶 Kec=~ 對于經(jīng)三級及以上變壓的用戶 Kec=~ （ 2）變壓器的經(jīng)濟運行 變壓器的有功功率損耗是變壓器運行時自身的損耗，而變壓器的無功功率損耗會引起系統(tǒng)有功功率損耗的增加。因此，應(yīng)將變壓器的無功功率損耗換算成等效的有功功率損耗。然后，計算變壓器運行時總的功率損耗。當(dāng)變壓器運行時的功率損耗最小時，運行費用最低，此時變壓器的運行方式即為經(jīng)濟運行方式。 單臺變壓器運行時其功率損耗可按下式計算： )( ,2,21 TNoecTNoTecT KPPQKPP ????????????? ?? )()( ..2. TNecTNTNacoeco QKPSSQKP ???????? （ 35） 式中 Kec—— 無功功率經(jīng)濟當(dāng)量， KW/kvar； —— 變電所的負(fù)荷容量（此時為變壓器的實際負(fù)荷容量）， KV178。 A； 兩臺同容量變壓器并聯(lián)運行時，其總運行功率損耗應(yīng)為此時單臺變壓器運行損耗的 2 倍。同理，當(dāng) n 臺同容量變壓器并聯(lián)運行時，其總運行功率損耗為此時一臺變壓器運行損耗的 n倍，即 )()( ..2 TNecTNTecTn QKPnQKPnP ????????? ? )()()(..2. TNecTNTNacoeco QKPnSSnQKPn ???????? （ 36） 由于本設(shè)計中要求兩臺變壓器一用一備，所以每臺變壓器的容量都應(yīng)大于全礦 17 計算負(fù)荷，因此，此處在對變壓器經(jīng)濟運行分析時，應(yīng)按照單臺變壓器運行時功率損耗計算，其中 Kec取 可得： )( ,2,21 TNoecTNoTecT KPPQKPP ????????????? ?? )()(..2. TNecTNTNacoeco QKPSSQKP ???????? （ 37） =+179。 = 變壓器的經(jīng)濟運行：根據(jù)負(fù)荷的變化情況，調(diào)整變壓器的運行方式，使其在功率損耗最小的條件下運行，稱為變壓器的經(jīng)濟運行。 對于單臺運行的變壓器，要使變壓器運行經(jīng)濟，就必須滿足變壓器單位容量的有功功率損耗換算值Δ P1/S 最小。令 0/)/( 1 ?? dSSPd ,可求得單臺變壓器的經(jīng)濟負(fù)荷 Sec為： TNecTNecTNec QKP QKPSS..00. ??? ???? （ 38） 單臺變壓器運行時的經(jīng)濟負(fù)荷率β ec為： TNecTNecec QKP QKP..00 ??? ????? （ 39） 式中 Sec—— 經(jīng)濟運行臨界容量， KVA。 —— 變壓器額定容量， KVA； Δ P0—— 變壓器空載有功損耗， KW； Δ Q0—— 變壓 器空載無功損耗， kvar； Δ PNT—— 變壓器滿載有功損耗， KW； Δ QNT—— 變壓器滿載無功損耗， kvar； Kec—— 無功功率經(jīng)濟當(dāng)量，大型礦井一般取 Kec=。 變壓器功率損耗Δ P1與變壓器負(fù)荷 S的關(guān)系曲線： 18 Δ P Δ PⅠ Δ PⅡ A O Scr S 圖 32 變壓器經(jīng)濟運行的臨界負(fù)荷 圖中，Δ PⅠ 為一臺變壓器運行的損耗；Δ PⅡ 為兩臺變壓器并聯(lián) 運行時的損耗。由圖可見，兩條曲線的交點 A 所對應(yīng)的負(fù)荷 Scr就是變壓器經(jīng)濟運行的臨界負(fù)荷。 由圖 32 可以看出：當(dāng) SScr時，因Δ PⅠ Δ PⅡ ，一臺變壓器運行經(jīng)濟；當(dāng) SScr時，因Δ PⅠ Δ PⅡ ,兩臺變壓器運行經(jīng)濟。 當(dāng) S=Scr，則Δ PⅠ =Δ PⅡ ，即 )()( ..2..00 TNecTNTNcaec QKPSSQKP ??????? )()(22 ..2..00 TNecTNTNcaec QKPSSQKP ???????? 由此可求得兩臺變壓器并聯(lián)經(jīng)濟運行的臨界負(fù)荷 Scr為： 19 TNecTNecTNcr QKP QKPSS..00. 2 ??? ???? 當(dāng)一臺變壓器運行與兩臺同容量變壓器并聯(lián)運行損耗相同時，稱β ec為一臺變壓器運行時的臨界負(fù)荷率，即 TNecTNecTNcrec QKP QKPSS..00.2 ??? ?????? 同理，當(dāng)變電所設(shè)置 n 臺容量相同的變壓器時，則 n 臺與 n1 臺經(jīng)濟運行的臨界負(fù)荷 Scr為： TNecTNecTNcr QKP QKPnnSS..00. )1( ??? ????? 本礦若采用 2臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界容量為： K V AQKPQKPSSTNecTNecTNcr1 3 0 1 6 9 6 7 4 4 0 0 0 02..00.??????????????? 因此，當(dāng)實際負(fù)荷容量 S13016KVA 時，系統(tǒng)采用一臺變壓器運行經(jīng)濟；當(dāng)實際負(fù)荷容量 S13016KVA 時，系統(tǒng)采用兩臺變壓器運行經(jīng)濟。 由于該煤礦供電系統(tǒng)中 35kV側(cè)全礦計算負(fù)荷為 Sca=,且大于兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界容量 Scr=13016KVA，故宜選用 1臺變壓器運行 一臺備用 的方案，這樣變壓器自身和電力系統(tǒng)的有功功率損耗最小，從而獲得最佳經(jīng)濟效益的運行方式。 20 第四章 地面供電系統(tǒng)的接線方案 地面供電系統(tǒng)的擬定原則 在確定變電所主接線前，應(yīng)首先明確其基本要求： （ 1）安全可靠。應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。此外，還應(yīng)負(fù)荷等級的不同采取相應(yīng)的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調(diào)其安全可靠性而造成不應(yīng)有的浪費。 （ 2）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的