某化工企业实验厂变电所及配电系统设计

第 1 章 设计条件 .2第 2 章 全厂负荷的分析和计算 .62.1 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求及负荷计算的目的 .62.2 负荷计算的方法 .72.3 具体的负荷计算 .92.4 全厂负荷计算 .21第 3 章 无功负荷的分析和补偿 .233.1 改善功率因数的意义、方法、解决的技术问题及电量的计费 .233.2 工厂常用功率因数的计算 .253.3 全厂负荷计算表 .28第 4 章 变压器台数和容量的选择 .304.1 电力变压器的分类、结构及型号意义 .304.2 电力变压器的联结组别及其选择 .314.3 变压器台数、容量及型号的选择 .32第 5 章 变电所主接线方案选择和确定 .355.1 工厂变配电所的主接线图 .355. 2 变配电所主结线方案的选择 .365.3 技术经济比较 .40第 6 章 短路电流计算 .466.1 短路的原因、后果、形式及尖峰电流 .466.2 短路电流计算的方法及步骤 .47第 7 章 全厂配电系统的设计 .537.1 低压电力配电系统的基本原则、接线方式及选择 .537.2 工厂电力线路的结构与敷设 .557.3 导线和电缆截面的选择原则及计算 .56第 8 章 变电所主要设备选择和校验 .688.1 配电屏类型的确定及一些参数 .688.2 低压配电屏内所选设备的基本功能 .698.3 变压器二次侧低压电气开关的选择与校验 .73第 9 章 10/0.4/0.23KV 变电所所址形式的确定 .769.1 工厂变配电所所址选择及确定 .769.2 变电所型式的选择及确定 .78第 10 章 变电所防雷与接地设计 .8210.1 变电所防雷 .8210.2 接地的设计 .85第 1 章 设计条件1.1 设计课题：某化工企业实验厂变电所及配电系统设计1.2 概述本厂主要负责化工企业新产品的研制中试任务。其组成车间包括：中央控制楼、中试站、合成车间、聚合车间、冷冻间、包装车间、检测站、机修站、水泵房等。各车间位置见全厂总平面布置图（附后）1.3 设计依据1、全厂总平面布置图（图一）2、各车间用电设备明细表（表一）1.4 供用电协议工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下： 1、 电源：从距厂西北侧 1 公里处的 35/10KV 市“北郊变电所” ，用 10KV 电缆线路向本厂供电。2、电系统短路技术数据：（1）35/10KV 市“北郊变电所”10KV 系统为单母线分段，10KV 母线为无限大电源系统。两段母线的短路数据为（ 2）35/10KV 市“北郊变电所”配出线路定时限过流保护装置的整定时间为 2S，厂变电所的整定时间应不大于 1S。3、电价：按水电部、国家物价局、华东电管局、省电力局等有关文件规定：”属于大工业电价“范围，应按两部电价计价。其中电度电价 0.490 元/千瓦时（不含电力建设资金）若考虑这项加价，电度电价约法三章 0.510 元/千瓦时。基本电价可按变电所主变电器容量计算为 18.000 元/千瓦时/月。4、主要在厂变电所 10KV 侧进行测量。1.5、负荷性质根据化工企业有腐蚀易爆，其中央控制楼、中试站、合成车间、聚合车间、冷冻站属二级负荷，其余部分均属三级负荷。本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为 6000 小时。1.6、气象及地质资料1、 气象条件：系统运行方式 短路容量最大运行方式 175MVA最小运行方式 100KVA（1） 主导风向为东北风；（2） 最热水平均最高温度为 33.5 摄氏度；（3） 最热月土壤中 0.71m 深处平均温度为 20 摄氏度；（4） 年平均雷暴日为 30d；2、 土壤结构为沙质黏土。3、 环境：合成车间、聚合车间属 2 区爆炸危险环境，需防爆；冷冻站属腐蚀环境；中央控制楼属需防爆环境；中试站属需防腐蚀防爆环境。1.7、主要设计任务1、 全厂负荷的分析和计算；2、 10/0.4/0.23KV 变电所所址型式的确定；3、 无功负荷的分析和补偿；4、 变压器台数及容量选择；5、 变电所主接线方案的技术经济和确定；6、 短路电流计算;7、 变电所主要设备选择和校验；8、 全厂配电系统设计；9、 变电所防雷接地设计。1.8、设计成品要求1、设计说明书：对整个设计任务、内容用说明书形式进行系统的说明、论证和计算。要求说明有条理，论证分析有理论依据，计算及结果正确。2、成品图纸：（1） 全厂配电平面布置图（2#）（2） 变电所配电系统图（1#）（3） 变电所平面布置图及主要剖面图（1#）（4） 电机控制、接线原理图（2#）（5） 变电所防雷接地平剖面图（1#）第 2 章 全厂负荷的分析和计算通过负荷的统计计算求除的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load） 。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。2.1 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求及负荷计算的目的（P28）电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负载、重负载、空负载、满负载等。2.1.1 工厂电力负荷分级（1） 、一级负荷（first order load） 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所布允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。（2） 、二级负荷（second order load） 二级负荷为中断供电将在政治、经济少年宫造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。（3） 、三级负荷（third order load） 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。2.1.2 各级供电负荷对供电电源的要求2.1.2.1 一级负荷对供电电源的要求 ：由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可使用下列几种电源：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路；蓄电池；干电池。2.1.2.2 二级负荷对供电电源的要求 ： 二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器比一定在同一变电所） 。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断厚能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路 6KV 及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。2.1.2.3 三级负荷对供电电源的要求 ：由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求2.1.3 负荷计算的目的：（高配 P4）（1） 、求计算负荷（根据统计得到的按 30min 的平均负荷绘制的负荷曲线中的最大值）作为按发热条件合理的选择各级导线的截面，选定各种电器设备，准确确定变压器的容量提供依据。（2） 、求尖峰电流，用作校验一些保护设备和检验电器的依据。（3） 、求平均负荷以计算负荷率。2.2 负荷计算的方法（高配 P4）负荷计算的方法很多 ，常用的主要有需用系数法、利用系数法、二项式法、单位产量耗电量法、单位产值耗电量法、单位面积用电量法等。需要系数法：计算比较简单，适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别布十分悬殊的用电场合，特别适用于车间及工厂的计算负荷的计算，一般多用于初步设计和方案估算等，是目前用得最普遍的一种方法。二项式法：主要考虑了用电设备的数量以及一些大容量的用电设备对计算负荷的影响，所得到的结果往往偏大，适用于用电设备台数较少。而有些设备的容量相差较悬殊的场合，一般比较适用于设备组的计算及有些施工计算的场所。利用系数法：因为是以概率论为基础分析所有用电设备在工作时的功率迭加来求解计算负荷的数值，因此求出的结果比需要系数法和利用系数法更接近实际，但由于过程较麻烦，而且利用系数累积的也不多，所以实际应用较少。已知产品的单位产量的耗电量或单位产值的耗电量：初步设计和方案估算采用单位产量和单位产值耗电量法计算是最简单的。单位面积用电量法适用于住宅、办公楼和具有均匀分布负荷的生产线等的负荷计算，一般较多用于照明设计种。2.2.2 目前最常用的负荷计算的方法是需要系数法和二项式法2.2.2.1、需要系数法适用用电设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。2.2.2.2、二项式法适用用电设备台数较少，有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时宜采用。2.2.3 考虑到本厂的实际情况，应采用需要系数法计算：计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。按需要系数法确定计算负荷。基本公式：（2-1）30LeWKP（2-2）30de用电设备的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时30P最大负荷。用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用的设e备）的额定容量 之和，即 。NPeNP设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率（出力） 。N但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷运行的设备容量与全部K设备容量之比； 为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设L备容量之比；为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率e之比；为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末锻功率（亦WL即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。需要系数（demand coefficient） = /（ ） 。 dKL eWL实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能很生产组等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。 无功计算负荷： （2-3） 30tanQP为对应于用电设备组 的正切值。tancos视在计算负荷： （2-4）30S（ 为用电设备组的平均功率因数。 ）cos计算电流： （2-5）30NIU（ 为用电设备组的额定电压。 ）N如果为一台三相电动机，则其计算电流应取其额定电流，即 （2-6）30cosNNPIU负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦” （kW） ，无功功率为“千乏” （kar） ，视在功率为“千伏安” （kV.A） ，电流为“安” （A） ，电压为“千伏” （kV） 。2.3 具体的负荷计算 2.3.1 中央控制楼1、 高压水枪=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=320.8=4.8kW)1(30P=4.80.75=3.6kvar)(Q=4.8/0.8=6.0kVA)1(30S=6.0/(0.381.732)=9.13A)(I2、 试验釜=0.5 =0.5 =1.73dKcostan=4.7520.5=4.75kW)2(30P=4.751.73=8.2175kvar)(Q=4.75/0.5=9.5kVA)2(30S=9.5/(0.381.732)=14.45A)(I3、 实验间动力配电箱=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2020.8=161.6kW)3(0P=161.60.75=121.2kvar)(Q=161.6/0.8=202.0kVA)3(0S=202/(0.381.732)=307.27A)(I4、 分析室电源箱=1 =0.75 =0.88dKcostan=5041=200kW)4(30P =2000.88=176kvar)4(30Q=200/0.75=266.7kVA)(S=266.7/(0.381.73)=405.69A)4(30I5、 检修工作室电源箱=1 =0.75 =0.88dKcostan=251=25kW)5(30P=250.88=22kvar)(Q=25/0.75=33.3kVA)5(30S=33.3/(0.381.73)=50.65A)(I6、 控制楼一楼照明箱=1 =0.8 =0.75dKcostan=721=72kW)6(30P=720.75=54kvar)(Q=72/0.8=90kVA)6(30S=90/(0.381.73)=136.9A(I7、控制室照明箱=1 =0.8 =0.75dKcostan=501=50kW)7(30P=500.75=37.5kvar)(Q=50/0.8=62.5kVA)7(30S=62.5/(0.381.73)=95A)(I8、不停电电源=1 =0.8 =0.75dKcostan =7.512=15kW)8(30P=150.75=11.25kvar)(Q=15/0.8=18.75kVA)8(30S=18.75/(0.381.73)=28.52A)(I2.3.2 聚合车间9、 聚合釜=0.5 =0.5 =1.73dKcostan=420.5=4.0kW)9(30P=4.01.73=6.92kvar)(Q=4.0/0.5=8.0kVA)9(30S=8.0/(0.381.73=12.17A)(I10、 盐水补给泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2.220.8=3.52kW)10(3P=3.50.75=2.64kvar)(Q=3.52/0.8=4.4kVA)10(3S=4.4/(0.381.73)=6.69A)(I11、 15 度盐水泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2240.8=70.4kW)1(30P=70.4 0.75=52.8kvar)(Q=70.4/0.8=88.0kVA)1(30S =88.0/(0.38 1.73)=133.86A)1(30I12、 热水循环泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=1.1 4 0.8=3.52kW)12(30P=3.52 0.75=2.64kvar)(Q=3.52/0.8=4.4kVA)12(30S=4.4/(0.38 1.73)=6.69A)(I13、 真空泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2.2 2 0.8=3.52kW)13(0P=3.52 0.75=2.64kvar)(Q=3.52/0.8=4.4kVA)13(0S=4.4/(0.38 1.73)=6.69A)(I14、 聚合间离心通风机=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=1.1 0.8=0.88kW)14(30P=0.88 0.75=0.66kvar)(Q=0.88/0.8=1.1kVA)14(30S=1.1/(0.38 1.73)=1.69A)(I15、 聚合 10：00 平面电源箱=1 =0.8 =0.75dKcostan=25 1=25kW)15(30P =25 0.75=18.75kvar)15(30Q=25/0.8=31.25kVA)(S=31.25/(0.38 1.73)=47.54A)15(30I16、 聚合 10：00 平面防爆电源箱=1 =0.8 =0.75dKcostan=5 1=5kW)16(30P=5 0.75=3.75 kvar)(Q=5/0.8=6.25kVA)16(30S=6.25/(0.38 1.73)=9.51A)(I17、 起重机=0.15 =0.5 =1.73dKcostan=2.5 0.15=0.375kW)17(30P=0.375 1.73=0.64875 kvar)(Q=0.375/0.5=0.75kVA)17(30S=0.75/(0.38 1.73)=1.14A)(I18、 防爆电动葫芦=0.15 =0.5 =1.73dKcostan=3.4 2 0.15=1.02kW)18(30P=1.02 1.73=1.7646 kvar)(Q=1.02/0.5=2.04kVA)18(30S=2.04/(0.38 1.73)=3.1A)(I2.3.3、冷冻站 19、 助剂槽=0.7 =0.75 =0.88dKcostan=0.8 2 0.7=1.12kW)19(30P=1.12 0.88=0.9856 kvar)(Q=1.12/0.75=1.5kVA)19(30S=1.5/(0.38 1.732)=2.28A)(I20、 50 度冷冻机组=0.75 =0.8 =0.75dKcostan=22 2 0.75=33.0kW)20(3P=33.0 0.75=24.75 kvar)(Q=33.0/0.8=41.25kVA)20(3S=41.25/(0.38 1.73)=62.75A)(I21、 助剂泵=0. 8 =0.8 =0.75dKcostan=0.18 2 0.8=0.288kW)21(30P=0.288 0.75=0.216 kvar)(Q=0.288/0.8=0.36kVA)21(30S=0.36/(0.38 1.73)=0.55A)(I22、 配制间离心通风机=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=1.1 2 0.8=1.76kW)2(30P=1.76 0.75=1.3 2kvar)(Q=1.76/0.8=2.2kVA)2(30S )2(30I=2.2/(0.38 1.73)=3.35A23、 冷凝间离心通风机=0.8 =0.8 =0.75dKcostan)23(0P=1.1 2 0.8=1.76kW)(Q=1.76 0.75=1.3 2kvar=1.76/0.8=2.2kVA)23(0S=2.2/(0.38 1.73)=3.35A)(I24、 15 度冷冻机组=0.75 =0.8 =0.75dKcostan=104.5 2 0.75=156.75kW)24(30P=156.75 0.75=117.56 kvar)(Q=156.75/0.8=195.9375kVA)24(30S=195.9375/(0.38 1.73)=298.05A)(I26、 冷冻站防腐照明箱=1 =0.8 =0.75dKcostan=4.15 1=4.15kW)26(30P=4.15 0.75=3.1125 kvar)(Q=4.15/0.8=5.1875kVA)26(30S=5.1875/(0.38 1.73)=7.89A)(I2.3.4、中试站27、 反应釜=0.5 =0.5 =1.73dKcostan=5.5 2 0.5=5.5kW)27(30P=5.5 1.73=9.515kvar)(Q=5.5/0.5=11.0kVA)27(30S=11.0/(0.38 1.73)=16.73A)(I28、 真空泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2.2 2 0.8=3.52kW)28(30P=3.52 0.75=2.64kvar)(Q=3.52/0.8=4.4kVA)28(30S=4.4/(0.38 1.73)=6.69A)(I29、 防爆离心通风机=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2.2 2 0.8=3.52kW)29(30P=3.52 0.75=2.64kvar)(Q=3.52/0.8=4.4kVA)29(30S=4.4/(0.38 1.73)=6.69A)(I30、 吸收循环泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=3 4 0.8=9.6kW)30(P=9.6 0.75=7.2kvar)(Q=9.6/0.8=12.0kVA)30(S=12.0/(0.38 1.73)=18.25A)(I2.3.5、合成车间31、 合成反应釜=0.5 =0.5 =1.73dKcostan=3 2 0.5=3kW)31(0P=3 1.73=5.19kvar)(Q=3/0.5=6kVA)31(0S=6/(0.38 1.73)= 9.13A)(I32、 压缩机=0.75 =0.75 =0.88dKcostan=1.5 2 0.75=2.25kW)32(0P=2.25 0.88=1.98kvar)(Q=2.25/0.75=3.0kVA)32(0S=3.0/(0.38 1.73)=4.56A)(I33、 脱液塔=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=3 2 0.8=4.8kW)3(0P=4.8 0.75=3.6kvar)(Q=4.8/0.8=6.0kVA)3(0S=6.0/(0.38 1.73)=9.13A)(I34、 1#、2#加料泵=0.71 =0.84 =0.65dKcostan=0.75 4 0.71=2.13kW)34(0P =2.13 0.65=1.385kvar)34(0Q=2.13/0.84=2.54kVA)(S=2.54/(0.38 1.73)=3.86A)34(0I35、 1#、2#碱泵=0.71 =0.84 =0.65dKcostan=1.5 4 0.71=4.26kW)35(0P=4.26 0.65=2.77kvar)(Q=4.26/0.84=5.08kVA)35(0S=5.08/(0.38 1.73)=7.73A(I36、 盐酸循环泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=2.2 2 0.8=3.52kW)36(0P=3.52 0.75=2.64kvar)(Q=3.52/0.8=4.4kVA)36(0S=4.4/(0.38 1.73)=6.69A)(I37、 水喷射泵=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=5.5 2 0.8=8.8kW)37(0P=8.8 0.75=6.6kvar)(Q=8.8/0.84=11.0kVA)37(0S)(I=11.0/(0.38 1.73)=16.73A38、 水洗槽=0.7 =0.75 =0.88dKcostan=1.1 2 0.7=1.54kW)38(0P=1.54 0.88=1.36kvar)(Q=1.54/0.75=2.05kVA)38(0S=2.05/(0.38 1.73)=3.12A)(I39、 照明配电箱=1 =0.8 =0.75dKcostan=10 1=10kW)39(0P=10 0.75=7.5kvar)(Q=10/0.8=12.5kVA)39(0S=12.5/(0.38 1.73)=19.01A)(I2.3.6、机修车间=0.25 =0.6 =1.33dKcostan=142 0.2595=35.5 95kW33.725KW)40(3P=35.5 1.33 97%=47.215 97%kvar=45.8Kvar)(Q=35.5/0.6=59.17kVA)40(3S=59.17/(0.38 1.73)= 90.0A)(I2.3.7、检测站=0.2 =0.7 =1.02dKcostan=186.9 0.2 95%=37.38 95%kW=35.5KW)41(30P=37.38 1.02 97%=38.1276 97%kvar=37Kvar)(Q =37.38/0.7=53.4kVA)41(30S=53.4/(0.38 1.73)= 81.23A)(I2.3.8、包装车间=0.3 =0.65 =1.17dKcostan=190 0.395%=57.0 95%kW=54.15KW)42(30P=57.0 1.17 97%=66.69 97%kvar=64.7Kvar)(Q=57.0/0.65=87.7kVA)42(30S=87.7/(0.38 1.73)= 133.40A)(I2.3.9、水泵房=0.65 =0.8 =0.75dKcostan=165 0.65 95%=107.25 95%Kw=102KW)43(0P=107.25 0.75 97%=80.4375 97%kvar=78Kvar)(Q=107.25/0.8=134.1kVA)43(0S=134.1/(0.38 1.73)= 203.99A)(I2.4 全厂负荷计算（工厂供电 P36）确定拥有多组用电设备的干线或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数） 和 ：PKq对车间干线，取 =0.800.90P=0.850.95q对低压母线，分两种情况（1） 由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取=0.800.90PK=0.850.95q（2） 由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取=0.900.95PK=0.930.97q这里 取 0.95， 取 0.97Pq总的有功计算负荷为 =30PK30.i总的无功计算负荷为 =30Qq30.i以上两式中的 和 分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。30.i.i总的视在计算负荷为 23030SP全厂总的计算负荷=0.9 ( + + )30P)130(2)30(8)P30(90.95 （ ）30(4)30(41)P30(42)(4)P0.9 911.66+0.95 225.271034.5KW=0.95 ( + + )+0.97 （ 30Q301)(2)Q30(8)30(9)Q30(4)30(41)Q ）(42)(4)0.95 731.27+0.97 225.5913.44Kvar= =1380.06 kVA23030SPQ221.593.4= =1034.5/1380.06=0.75946=0.76cos/第 3 章 无功负荷的分析和补偿 （查工厂供电设计P191）无功补偿设备可分为稳态无功补偿设备和动态无功补偿设备。稳态无功补偿设备又可分为同步补偿及并联电容器。同步补偿机是一种专门用来改善因数的空载运转的同步电动机，通过调节其励磁电流来补偿电网的无功功率。由于它为旋转机械，安装和运行都相当复杂，在企业配电系统中很少应用。并联电容器是一种专门用来无功补偿的电容器与同步补偿机相比，因无旋转部分，具有安装简单，运行维护方便，有功损耗小以及组装灵活，扩容方便等优点，但它有损坏后不便修复以及电网中切除后有危险残余电压等缺点，现在在企业变电所和车间中广泛使用的无功功率补偿装置就是以并联电容器作为无功补偿元件组合起来的一种成套装置。动态无功补偿装置设备则用语急剧变动的冲击负荷如炼钢电弧炉，轧钢机等无功功率补偿。全厂的无功补偿容量（千乏） 。CQ3.1 改善功率因数的意义、方法、解决的技术问题及电量的计费3.1.1 改善功率因数的意义工厂中大多数用电设备都是电感性负荷,运行时功率因数很低.需要从电力系统取用无功功率.因此供电系统除供给有功功率外,还需要供给大量无功功率.给系统带来下述不良影响:(功功率不变时)（）线路电流，使供配电设备不能充分利用，降低了供电能力。（）电流增加引起了线路和设备的功率损耗和电能损耗增大。（）功率因数愈低。线路的电压损失也愈大，使设备运行条件恶化。（）对发电设备来说，无功电流增大，对发电机转子的去磁效应增加，端电压降低。使发电机达不到预定出力。无功功率对供电系统及工厂内部配电系统都有极不良影响，从节约电能和提高电能质量出发，都必须考虑改善功率因数措施。功率因数是供用电的一项重要经济指标。 全国供用电规则明确规定：“用电力率（功率因数）低于.时，电业局不予供电。新建及扩建的电力用户其用电力率一律不应低于.” 。 （其它用户不低于.） 。3.1.2 提高功率因数的方法提高功率因数办法，主要是减少系统供给的无功功率。如能采用下列措施降低用电设备所需的无功功率，则可使设备的自然功率因数有所提高。、 提高变压器的负荷率、 正确选用异步电动机的规格型号、 限制异步电动机及电焊机空载运行、 不调速的饶线式异步电动机同步化运行采用提高自然功率因数措施后仍达不到电业部门归标准时，必须采用补偿装置提供无功功率以改善功率因数。、 补偿装置选择工厂常用补偿装置有：（）移相电容器（静电电容器） ；（）同步电动机。同步电动机过励磁运行，可以向系统提供无功功率，但同步机运行和维护都较异步机复杂，且价格昂贵。在工厂中有适合大容量同步机带动的负载时，才考虑使用同步机过励磁或饶线式异步机同步化运行改善功率因数。同时应与加移相电容器补偿进行技术经济比较，然后确定设计方案。移相电容器功率损耗小，维护方便，增容容易，可靠性高（个别电容器损坏，不影响全局） ，在工厂供电系统中得到广泛应用。使用移相电容器要注意通风降温，并严格控制端电压以延长电容器使用寿命。工厂常用的移相电容器有 型和型数种。 （过去生产过型，3现已严禁使用） 。移相电容器有室内式和室外式两种，根据环境选用。、 移相电容器的补偿方式移相电容器的补偿方式可分为下述三种：（）个别补偿，电容器直接安装在用电设备附近；（）分组（分散）补偿，电容器分散安装在车间配电母线上，对部分用电设备专设一组补偿用移相电容器；（）集中补偿，电容器集中安装在变配电所的一次或二次母线上（多装在二次侧）或总降压变电所二次侧（千伏侧） 。从补偿效果考虑，在用点设备近旁安装电容器的个别补偿方式效果最好，可以降低线路和变压器的有功损耗。电压损失小。有时还可减小车间线路的导线截面以及车间变电所变压器容量。但投资大，利用率低，维护管理不便，占地较多。所以个别补偿方式只适用于连线运行的大容量设备或配电线路较长并长时间运行设备。对于用电负荷分散及补偿容量较小的工厂，可采用电容器组分散在车间内的分组补偿方式，或集中装设在低压配电间内。对于补偿容量相当大的工厂，可采用分散补偿和集中补偿相结合的补偿方式。各车间低压侧补偿之后功率因数仍达不到要求时，可再在总降压变电所的二次侧联入高压电容器进行集中补偿。使计量电能侧的均权功率因数达到电业部门规定标准。并应根据负荷变动情况灵活投切电容器，力争瞬时功率因数越高越好。所需补偿容量，可参考第一篇第一章进行计算。 3.1.3 无功补偿应解决的技术问题1、电容器和负荷直接并联后，由空载到满载和由满载时应保证有较高的功率因数。2、电容器接通电源时产生的涌流，高次谐波等动态过程，应有效地抑制吸收。3、装置中选用的电器元件应保证达到技术要求。4、功率因数自动控制器，限涌流元件，吸收高次谐波的元件，接通与断开容性负载的接触器等。 无功补偿装置要用于变电站集中补偿的电容器屏。3.1.4 电量的计费我国供电企业对工业用户是实行的“两部电费制” ；一部分叫基本电费，按所装用的主变压器容量来计费，规定每月按 KV.A 容量大小交纳电费，容量越大，交纳的基本电费越多，容量减少了，交纳的基本电费就减少了。另一部分叫电能电费，按每月实际耗用的电能 kWh 来计算电费，并且要根据月平均功率因素的高低乘上一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定值的，可减收一定百分率的电费。由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本身有是有一定经济实惠的。3.2 工厂常用功率因数的计算 用电负荷的功率因数通常随着负荷的改变与电压的波动而变动。如何满足供电部门要求，使功率因数不低于国家规定数值，首先需对工厂几种功率因数的计算方法有所了解。3.2.1 功率因数计算方法3.2.1.1 均权功率因数按工厂每月有功及无功电度表记录的电能消耗量为参数计算的来的数值：cos （）2PQW21()PQ式中： 有功电能（千瓦小时） ；P无功电能（千乏小时）Q均权功率因数是电业部门计量电费时的参考数据。3.2.1.2 自然功率因数凡未装设人工补偿装置的功率因数称为自然功率因数。自然功率因数有瞬时值和均权值两种。前者可由功率因数表读出，或抄记电流表，电压及功率在同一瞬间的读数按下式求得：cos （）13PUI式中：功率表读数（千瓦） ；电压表读数（千乏） ；1 电流表读数（安）1I3.2.1.3 最大负荷时的功率因数、 补偿前最大负荷的自然功率因数：cos （）302PQ、 补偿后最大负荷的功率因数：cos （）3022()CP式中： 全厂有功计算负荷（千瓦） ；30全厂无功计算负荷（千乏） ；Q3.2.2 提高功率因数的具体计算（实用供配电技术手册 ）19P无功补偿容量按规定，变电所高压侧的 ,考虑到变压器的无cos0.功功率损耗 远大于有功功率损耗 ，一般 。因此在变TQTPTTQ)54(压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于 0.90，这里取。cos0