某电机修造厂35kv终端变电所设计毕业论文.doc

课程设计某电机修造厂35kv终端变电所设计 设计题目某电机修造厂35kv终端变电所设计成绩课程设计主要内容设计依据：1、全厂车间负荷数据表 2、供电协议 3、负荷性质 4、工厂的自然条件设计范围及内容：1、 全厂及各车间负荷计算，无功补偿2、 供配电方案的选择比较3、 配电电压选择4、 全厂总降变电所变压器台数及容量的选择5、 车间总配电所变压器台数及容量的选择6、 总配变电所（包括车间变）主接线设计7、 短路电流计算8、 设备的选型及校验9、 防雷设计（未要求，选做） 指导教师评语 签名： 20 年 月 日目录摘要2一、任务书3二、工厂供电设计的内容及分析52.1变电所所址选择和环境条件52.1.1变电所所址和所区布置52.1.2环境条件62.1.3.该电机修造厂变电所位置62.2负荷的统计计算及无功功率补偿62.2.1负荷的分类及其供电要求62.2.2负荷的统计计算72.2.3 无功功率补偿122.3变压器选择132.3.1 35kV主变压器的选择132.3.2 10(6)kV主变压器的选择142.3.3 该电机修造厂变电所选择变压器容量及台数142.4 主接线设计142.4.1 工厂变电所常用主接线142.4.2 该电机修造厂主接线初步设计方案152.5 短路电流计算162.5.1 短路的类型及危害162.5.2 短路电流计算162.6 电气设备的选择172.6.1 电气设备选择的一般条件172.6.2 主要电气设备的选择与校验17三、计算书193.1 负荷计算193.2短路计算22参考文献24摘要本设计主要为某电机修造厂35kv终端设计变电所及其配电系统。设计过程中需依靠对工厂生产情况、供电可靠性要求、工厂环境等多方面问题的了解以及电力工程和工厂供电知识的应用，全面分析、分步设计，最终得到该工厂的终端变配电网络主接线图，并通过选择合适的电气设备，从而完成设计。设计过程依次从负荷计算及无功补偿、变电所的设计、主接线图设计、短路电流计算、设备选择逐步展开设计。重要的是，此设计需要考虑工厂负荷的增长、整体投资大小、人员及设备安全等多方面可行性，结合电气结构原理的正确性，使设计不再局限于理论，更落实与应用。关键词： 电气工程 设计 应用一、任务书某电机修造厂35kv终端变电所设计一、 本厂任务及车间组成本厂承担电机、变压器及某些大型机械的制造和修理。是大型联合企业重要组成部分。二、设计依据1、厂区平面布置图（略）2、全厂各车间负荷表如下：序号车间名称负荷容量（KVA）无功补偿（kvar）变压器容量（KVA）1一车间160+j1202二车间130+j1003三车间120+j904四车间90+j605五车间待计算全场合计备注：1）工厂含有大量的6kv电动机，厂电力负荷年增长率为5%。 2）五车间的设备如下：序号设备名称型号规格数量（台）设备容量单位容量总容量1牛头刨B66565043.002普通车床C66512021300210.003普通车床C6306151400211.004普通车床CW140A4002000113.505普通车床C618K30078024.56钻床Z5252533.37普通车床C630115.08普通车床C62014.59普通车床C62014.510普通车床C61513.2511插床B5020012.812普通车床C62037.513砂轮机111.114钻床Z3550116.715龙门刨127.816镗床T61717.517起重机3T18.518磨床110.619滚齿床Y3824011.4220铣床X623205250111.7421铣床61W250100015.2522工具磨M6025C251323外圆磨M313151000115.2524砂轮机落地式11.1三、供电协议工厂与电业部门所签订的供电协议内容如下：1、从10千米外上级变电所A的35kv母线处引入电源，其最大和最小短路容量分别为800MVA和600MVA；从8千米外上级变电所B的35kv母线处引入电源，其最大和最小容量分别为700MVA和540MVA。2、供电部门对本场提出的技术要求：（1）变电所35kv出线定时限过电流保护装置的整定时间为2s，工厂总降不应大于1.5s。（2）对功率因数要求：35kv供电时cos=0.95。四、负荷性质本厂为两班制，年最大负荷利用小时数为5000小时，为二级负荷。五、工厂自然条件1、最热月平均最高温度为30。2、地中最热月平均温度为15。3、厂区为沙质粘土，土壤允许承载力为20吨/平方米，中等含水量时，实测土壤电阻率为8000欧/厘米。4、全年雷暴日为30天，夏季主导风向为南风。六、设计范围及内容（1）全厂及各车间负荷计算，无功补偿(2)供配电方案的选择比较(3)配电电压选择(4)全厂总降变电所变压器台数及容量的选择(5)车间总配电所变压器台数及容量的选择(6)总配变电所（包括车间变）主接线设计(7)短路电流计算(8)设备的选型及校验(9)编写设计说明书一份，绘制总降压变配电所电气主接线图一张七、设计参考文献（1）工厂供电教科书(2)工厂配电设计手册(3)工厂常用电气设备手册(4)电力工程设计手册(5)城乡建筑电气设计施工手册(6)工厂供电设计(7)电力设计规程有关分册(8)有关典型设计图纸二、工厂供电设计的内容及分析2.1变电所所址选择和环境条件发电厂生产的电能除直接供厂用电和附近的地区负荷，其余电能需要经长距离输电线路送给远方用户，而当输送容量一定时，输电电压越高，输电电流就越小，则线路中的有功功率损耗以及线路上的电压损耗就越小，故须经过变压器升压后送给远方用户（电网），亦即高压输电。而一般用电设备的额定电压较低（10kV以下），为此又必须将高压电经过降压变压器降到一定值，有时需要经过几次降压后才能向用户供电。所以变电所是改变电压、调整电压和分配电能的场所。超高压电网建成后，变电所的分类发生了变化。随着高一级电网的出现，变电站的地位和作用，也是会发生变化的。2.1.1变电所所址和所区布置主变电所35220kV变电所所址的选择一、35220kV变电所所址的选择，应根据下列要求，考虑确定： 1）靠近负荷中心；2）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地；3）与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出； 4）交通运输方便； 5）环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处； 6）具有适宜的地质、地形和地貌条件(例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所)，所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意； 7）所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区(工业企业)的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位； 8）应考虑职工生活上的方便及水源条件； 9）应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。二、变电所的总平面布置应紧凑合理。车间变电所10kV及以下变电所所址的选择一、变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：1）接近负荷中心； 2）进出线方便； 3）接近电源侧； 4）设备运输方便； 5）不应设在有剧烈振动或高温的场所； 6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧； 7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定； 9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。二、露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所： 1）有腐蚀性气体的场所； 2）挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁； 3）附近有棉、粮及其他易燃、易爆物品集中的露天堆场； 4）容易沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。2.1.2环境条件一、屋外配电装置中的电气设备和绝缘子，应根据污秽程度采取相应的外绝缘标准及其它防尘、防腐措施，并应便于清扫。 二、选择裸导体和电器的环境温度应符合规定。三、选择导体和电器的相对湿度，应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。在湿热带地区应采用湿热带型电器产品。在亚湿热带地区可采用普通电器产品，但应根据当地运行经验采取防护措施。 四、周围环境温度低于电气设备、仪表和继电器的最低允许温度时，应装设加热装置或采取保温措施。在积雪、覆冰严重地区，应采取防止冰雪引起事故的措施。隔离开关的破冰厚度，不应小于设计最大覆冰厚度。 五、设计配电装置及选择导体和电器时的最大风速，可采用离地10m高，30年一遇10min平均最大风速。设计最大风速超过35m/s的地区，在屋外配电装置的布置中，宜采取降低电气设备的安装高度、加强设备与基础的固定等措施。 六、配电装置的抗震设计应符合现行国家标准电力设施抗震设计规范的规定。 七、海拔超过1000m的地区，配电装置应选择适用于该海拔高度的电器和电瓷产品，其外部绝缘的冲击和工频试验电压应符合现行国家标准的有关规定。 八、电压为110KV的电器及金具，在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕。110KV导体的电晕临界电压应大于导体安装处的最高工作电压。 九、对布置在居民区和工业区内的配电装置，其噪声应符合现行国家标准工业企业噪声控制设计规范和城市区域环境噪声标准的规定。2.1.3.该电机修造厂变电所位置一、主变电所：由于该厂所在区域夏季主导风向为南风，故该厂主变电所应设在工厂南侧二、车间变电所：靠近负荷中心处2.2负荷的统计计算及无功功率补偿2.2.1负荷的分类及其供电要求一、负荷分级原则电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡时。 中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2）二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作。3）三级负荷: 不属于一级和二级负荷者二、负荷的供电要求一级负荷的供电电源应符合下列规定：一级负荷应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源（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用的馈电线路；蓄电池；干电池），并严禁将其它负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电，供电变压器亦用两台（两台变压器不一定在同一变电所）。做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷的供电系统，三级负荷为不重要的一般负荷，对供电电源无特殊要求。三、该工厂负荷性质本厂为两班制，年最大负荷利用小时数为5000小时，为二级负荷。四、供电协议工厂与电业部门所签订的供电协议内容如下：1、从10千米外上级变电所A的35kv母线处引入电源，其最大和最小短路容量分别为800MVA和600MVA；从8千米外上级变电所B的35kv母线处引入电源，其最大和最小容量分别为700MVA和540MVA。2、供电部门对本场提出的技术要求：（1）变电所35kv出线定时限过电流保护装置的整定时间为2s，工厂总降不应大于1.5s。（2）对功率因数要求：35kv供电时cos=0.95。2.2.2负荷的统计计算 电力系统的总负荷指的是系统中千万个用电设备所需功率的总和（如异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明等）。综合用电负荷是工业、农业、交通运输和市政生活所需的功率之和。而供电负荷则包括综合用电负荷和网络损耗。发电负荷是供电负荷和厂用电之和。负荷曲线是反映电力负荷随时间变化的曲线。负荷曲线按负荷种类可分为：有功负荷曲线，无功负荷曲线。相对来讲，无功负荷曲线用途较小，实际只是隔一段时间编制一次无功功率平衡表或各枢纽点电压曲线。按时间长短可分为：日负荷曲线，月负荷、年负荷曲线。按计量地点可分为：个别用户、电力线路、变电所、发电厂乃至整个地区、整个系统。常用的负荷特征参数包括：最大负荷，即全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年最少出现过23次）消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷。最小负荷； 全年的电能； 全日的电能； 年最大负荷利用小时数，又称为年最大负荷使用时间，它是一个假想时间，在次时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。平均负荷，就是电力负荷在一定时间t内消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。一、二级负荷：用于确定备用电源和应急电源。1、计算负荷 进行电力负荷计算的目的是为了合理化选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等元件，使电气设备和材料得到充分利用，提高供电系统运行的安全性和经济性。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是通过负荷的统计计算求出的、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。计算负荷是一个假想的持续负荷，计算负荷产生的热效应和同一时间内实际变动负荷产生的最大热效应应相等。通常把半小时平均负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷。一、用电设备的工作方式 长期工作制：这类工作制的设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。此类设备在规定的环境温度下连续运行时，设备任何部分的温升都不会超过最高允许值。 短时工作制：这类工作制的设备在恒定负荷下的运行时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇的时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等。重复短时工作制（断续周期工作制）：断续方式反复进行工作，工作时间（t）与停歇时间（）相互交替，工作时间内设备温度升高，停歇时间内温度又下降，若干周期后达到一个稳定的波动状态。这类工作制的设备工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等。此类设备，可用暂载率（又称负荷持续率或接电率）来表征其工作特征，暂载率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用表示，即： =我国规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期10min。吊车用电动机的标准暂载率有15%，25%，40%，60%；电焊设备的标准暂载率有50%，65%，75%，100%。重复短时工作制设备的额定容量（铭牌容量），是对应于某一标准负荷持续率的，如实际运行的负荷持续率不等于，则设备实际容量应按同一周期内等效发热条件进行换算。如设备在下的容量为，则换算到下的设备容量为： =不同工作制的单个用电设备的设备容量分别计算如下: (1) 长期工作制的电动机：=（kW）(2) 重复短暂工作制电动机 吊车电动机组，当采用需要系数法或二项式系数法计算时，是将额定功率统一换算到负载持续率%=25%下的有功功率： =2（kW） (3) 电焊机及电焊装置，统一换算下：%=100% 下=（kW）(4) 电炉变压器：=（kW）(5) 照明设备： 白炽灯、高压碘钨灯：=荧光灯：=1.2 (考虑镇流器的功率损耗) 高压水银荧光灯：=1.1 (考虑镇流器的功率损耗) 金属卤化物灯：=1.1 (考虑镇流器的功率损耗)(6)不对称单相负荷，有多台单相用电设备时，应力求均匀分配到三相上。当单相设备总容量15%三相用电设备总容量时 若单相负荷接于相电压时，按最大负荷相所接的单相设备容量的三倍计算：=3； 若单相负荷接于同一线电压时，其等效三相设备容量为=3； 若单相负荷接于不同的线电压时，设，且coscoscos，接于不同线电压的等效三相设备容量为：Pe=P1+(3-)P2=1.73P1+1.27P2Qe=P1tg+(3-)P2tg 单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接于线电压的单相用电设备容量换算为接于相电压的设备容量。 PA=pAB-APAB+pCA-CPCA QA= qAB-AQAB+qCA-CQCA PB=pBC-BPBC+pAB-BPABQB= qBC-BQBC+qBC-BQABPC=pCA-CPCA+pCA-CPCA Qc= qCA-CQCA+qCA-CQCA式中，PAB、PBC、PCA为接于AB、BC、CA 相间的有功设备容量；PA、PB、PC为换算为A、B、C相的有功设备容量；QA、QB、QC为换算为A、B、C相的无功设备容量。pAB-A、pBC-B、pCA-C为接于AB、等相间的设备容量换算为A、等相设备容量的有功和无功换算系数，可从相关设计手册中查得。然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷的3倍，总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍： PC=3max(PA, PB, PB) Qc= 3Qmax(pA, pB, pC)二、负荷计算方法及选用原则 （以图4-5的供电系统为例）负荷计算原则如下：（1）连续运行的设备应予以计算；（2）机组正常运行时不经常而连续运行的设备（如备用励磁机、备用电动机给水泵等）也应计算；（3）不经常短时及不经常而断续运行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算；（4）由同一电源供电的互为备用设备只计算运行的部分；（5）由不同电源供电的互为备用设备，应全部计算；但台数较多时，允许扣除其中一部分；（6）对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算。当两个低压绕组接有互为备用的设备时，对高压绕组只计算其运行部分，对低压绕组则一般均予计算；（7）对于分裂电抗器，应分别计算每一臂中通过的负荷，其计算原则与普通电抗器相同。四台以上用电设备时，计算负荷应通过计算确定。具体方法包括：需要系数法；利用系数法；二项式法；单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法等。其中需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。该方法计算简单，应用广泛。缺点是Kd将看作与设备台数多少及设备容量悬殊情况无关的固定值，这是不严格的，一般当用电设备台数较多且容量相差不悬殊时宜采用，适用于求取变、配电所或大型车间变电所的计算负荷。三、需要系数法确定计算负荷1）单台用电设备的计算负荷Pca-1。长期工作制如单台电动机，供电线路出现的30min内最大平均负荷即计算负荷为 Pca-1=式中是电动机的额定功率，是电动机在额定负荷下的效率。 对单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等，设备额定容量就作为计算负荷。即Pca-1= 对于断续周期工作制的用电设备的额定功率应换算到统一负荷持续率下的设备功率。2）用电设备组的计算负荷Pca-2。进行负荷计算时，需要将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。将工艺性质相同的、且需要系数相近的用电设备合并成组。用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷。三台及以下时，计算负荷等于设备容量的总和。长期工作制的电动机取cos=0.8，反复短时工作制的电动机取cos=0.5。四台用电设备的计算负荷，取设备功率之和乘以0.9的系数。当用电设备组的设备台数大于四台时： Pca-2=Kd （kW） Qca-2=Pca-2tg （kvar）Sca-2= （kVA） Ic= （A）其中为Kd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和生产组织等多种因素有关，因此，尽可能的通过实测分析确定，使之尽量接近实际。UN为用电设备额定电压（线电压），kV。将该电机修造厂五车间的设备分为四组：1. 9台普通车床（属小批生产的金属冷加工机床电动机 Kd=0.18 tan=1.73）=20.6 KW =35.6 Kvar =41 KVA2. 牛头刨、钻床、插床、龙门刨、镗床、铣床（属小批生产的金属冷加工机床电动机 Kd=0.18 tan=1.73） =16.6 KW =28.7 Kvar =33.1 KVA3. 砂轮机、磨床、工具磨、外圆磨、砂轮机、（属非连锁的连续运输机械及铸造车间整砂机械 Kd=0.55 tan=0.88） =22.6 KW =19.9 Kvar =33KVA4. 起重机（属锅炉房和机加、机修、装配等雷车间的吊车）=8.85 KW =14.7 Kvar =17 KVA五车间 Pca-2=61KW Qca-2=94Kvar Sca-2=112 KVA全厂各车间负荷表如下分组车间名称车间负荷容量（KVA）每组负荷容量（KVA）1一车间160+j120160+j1202二车间130+j100130+j1003三车间120+j90120+j904四车间90+j60136+j146五车间61+j943)车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷（Pca-3）。配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷再乘以同时系数；车间变电所或配电所的计算负荷，为各配电干线计算负荷之和再乘以同时系数。这是因为车间有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时出现。 Pca-3=KPPca-2 （kW） Qca-3=KQQca-2-Qc3 （kvar）Sca-3= （kVA）其中Qc3该处无功补偿容量；KP和KQ是有功功率和无功功率同时系数。车间配电干线或车间变电所的KP和KQ分别取0.80.9和0.930.97；全厂配电所或总降压变电所的计算负荷，为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数，对全厂配电所的KP和KQ分别取0.851和0.951，对全厂总降压变电所的K和KQ分别取0.80.9和0.930.97；当简化计算时，KP和KQ可都取KP的值。4）车间变电所变压器高压侧的计算负荷（Pca-4） 计算变电所高压侧负荷，应加上变压器的功率损耗： Pca-4= Pca-3+ （kW） Qca-4=Qca-3+ （kvar）Sca-4= （kVA）式中和分别为车间变压器的有功和无功功率损耗。如果变压器的容量尚未选出，和可分别按低压侧计算负荷进行估算。对SJL1等型电力变压器： 0.02 Sca-3 (kW） 0.08 Sca-3 （kvar） 对SL7、S9、SC9等型低损耗变压器： 0.015 Sca-3 (kW） 0.06 Sca-3 （kvar） 5）车间变电所高压母线上的计算负荷（Pca-5） Pca-5=Pca-4 （kW） Qca-5=Qca-4 （kvar）Sca-5= （kVA）6）总降压变电所出线上的计算负荷（Pca-6） 由于工业企业厂区范围不大，高压线路中的功率损耗较小，在负荷计算中可以忽略不计，所以有： Pca-6Pca-5 （kW） Qca-6Qca-5 （kvar）Sca-6Sca-5 （kVA）7）总降压变电所变压器低压侧母线上的计算负荷（Pca-7） Pca-7= KPPca-6 （kW） Qca-5= KQQca-6-QC7 （kvar）Sca-5= （kVA） 其中QC7该处无功补偿容量； 8）全厂总计算负荷（Pca-8） Pca-8= Pca-7+ （kW） Qca-8=Qca-7+ （kvar）Sca-8= （kVA） Kca-8= 式中和分别为总降压变压器的有功和无功功率损耗，计算方法同和。Pca-8即为用户申请电量；可提供给高压线路作电气计算之用，以判断是否进行无功补偿。Kca-8为全厂有功负荷同时系数。2.2.3 无功功率补偿 工矿企业生产用耗电设备多为感性负荷，除由电源取用有功功率之外，还有大量无功功率由电源到负荷往返交换，导致功率因数降低，从而造成下列不利影响。从节约电能，改善变配电设备利用情况和提高电能质量等方面考虑，都必须设法减少负荷无功功率带来的不利影响。以充分利用发电部分和变输电部分的设备容量，提高其输电能力；减小导线截面，以节约有色金属，减少电网中功率损耗和电能损耗，降低电网电压损失、电压波动。所以，功率因数是供电系统的一项重要技术经济指标。 提高功率因数方法可分为两大类，即提高自然功率因数和人工补偿无功功率提高功率因数的方法，无功补偿后的效果常用补偿前后的功率因数来体现。人工补偿无功功率提高功率因数的方法：采用移相电容器（即静电电容器）、采用同步电动机（过励运行）、采用同步调相机。1、 采用无功补偿提高功率因数对于电力系统而言, 执行无功就地补偿的原则, 在高压侧或低压侧均需进行补偿。安装并联电容器进行无功补偿时，电容器安装容量的选择，可根据不同目的来确定。1） 电容器的接线方式与装设位置 三角形连接 星型连接 三角型接线 优：容量大；一项电容断线时，三项线路仍能得到无功补偿 缺：任一电容击穿造成两项短路，可能发生电容爆炸 星型接线 优：若一项电容击穿，短路电流值相对较小，更安全 缺：一项电容断线，该相失去补偿，造成三相负荷不平衡电容的装设位置（补偿方式）包括：高压集中补偿：将高压电容器组集中安装在企业或地方总降压变电所610kV母线上；低压分组补偿：将低压电容器组分散安装在各车间变电所低压母线上；一般，对于补偿容量相当大的工厂，宜采用高压侧集中补偿和低压侧分散补偿相结合的方法；对于用电负荷分散及补偿容量小的工厂一般仅用低压补偿。个别补偿：将电容器组直接安装在需要进行无功补偿的各个用电设备附近。可减少车间线路的导线截面和车间变压器的容量，降低线路和变压器中的功率损耗；但是利用率低，投资大。适用于运行时间长的大容量设备，其所需无功较多且由长线路供电的情况。该电机修造厂采用了在车间分组补偿及6kv母线上集中补偿。2） 补偿容量的计算QC= QcaQca= Pca(tantan)2、 全厂分组负荷及无功补偿表 分组负荷容量（KVA）功率因数cos补偿功率因数cos无功补偿（kva）补偿后负荷容量(KVA)1160+j1200.80.9890160+j302130+j1000.790.9875130+j253120+j900.80.9865120+j254136+j1460.680.98120136+j1266kv母线554+j1390.970.9830554+109无功补偿电容选取表型号额定容量(kva)额定电容（F）个数BCMJ0.4-50-35010003BCMJ0.4-40-3408004BCMJ0.4-25-3255001BCMJ0.4-15-3153001BWF6.3-14-3141.222.3变压器选择 2.3.1 35kV主变压器的选择 主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式综合考虑确定。 在有一、二级符合的变电所中，宜装设两台主变压器。当在技术经济上比较合理时，主变压器台数也可多于两台。如变电所可由中、低压侧电网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。 装有两台及以上的主变压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户的一、二级符合，且不应小于60%的全部负荷。具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。 2.3.2 10(6)kV主变压器的选择 10（6）kV变电所中配电变压器的台数和容量应根据负荷大小、对供电可靠性和电能质量的要求及经济运行进行选择。当有大量一、二级负荷，或季节负荷变化较大，或集中负荷较大时，宜装设两台及以上变压器。为了使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用，并有利于抑制三次谐波电流时，宜选用绕组接线为D，yn11的变压器作为配电变压器。但原有配电系统为Y，yn0接线变压器时，在改、扩建工程中仍宜用绕组为Y，yn0接线的变压器。单台变压器（低压为0.4kV）的容量不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，也可选用较大容量的变压器。 2.3.3 该电机修造厂变电所选择变压器容量及台数台数型号额定容量/KVA额定电压/KV连接组标号损耗/W空载电流/%阻抗电压/%一次二次空载负载车间变1S9-250/10(6)25060.4Dyn1160029003.043S9-200/10(6)20060.4Dyn1150025003.54主变2SL7-800/35800356.3Yd11173099002.56.5 质量/kg 外形尺寸注：主变 油重 器身重 总重 长高宽/mm 1323 1880 4170 2400157027302.4 主接线设计对工厂变电所主接线主要有以下基本要求：1） 安全 主接线的设计应该符合国家标准有关技术规范的要求，能充分保证人身和设 备的安全。2） 可靠 应满足用电设备对供电可靠性的要求。3） 灵活 能适应各种不同的运行方式，操作检修方便。4） 经济 在满足以上要求的前提下，主接线设计应坚定、投资少、运行管理费用低，一般情况下，应考虑节约电能和有色金属消耗量。 2.4.1 工厂变电所常用主接线1、线路变压器组单元接线 优：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约了建设投资 缺：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高2、 单母线接线优点缺点适用范围单母线不分段接线简单、使用设备少、经济性好可靠性和灵活性差对供电连续性要求不高的三级用户或有备用电源的二级用户单母线分段接线可靠性高、操作灵活母线故障或检修时仍有50%用户停电具有两路电源进线时3、 桥式接线桥式接线特点：接线简单、经济、可靠性高、安全、灵活 线路变压器组单元接线 单母线不分段接线 单母线分段接线 内桥式接线 外桥式接线2.4.2 该电机修造厂主接线初步设计方案2.5 短路电流计算 2.5.1 短路的类型及危害 在三相系统中，短路有三种形式：三相短路、两相短路、单相短路；其中三相短路的情况短路电流值最大，危害最重。 短路的危害：（1） 产生很大的短路电流，尝试的动效应和热效应使设备遭到破坏；（2） 短路时电网电压突然下降，影响其他电气设备的正常运行；（3） 严重的短路会影响整个电力系统稳定性，使系统瓦解而造成大面积停电；（4） 对通信造成干扰。2.5.2 短路电流计算在发电厂变电所以及整个电力系统的设计工作中，都必须事先进行短路计算。其作用有：（1） 选择电气设备。在部分电气设备的选择及动稳定和热稳定校验时用到；（2） 配置和整定继电保护装置；（3） 选择限流电抗器。通过短路电流计算，决定是否使用限流电抗器，并确定所选参数；（4） 确定供电系统的接线和运行方式；（5） 在设计110KV及以上电压等级的线路时，要计算短路电流确定通信干扰程度。设计方法步骤 短路计算电路图 短路回路阻抗 Xsmax= Xsmin= 求短路电流 IKAmax= IKAMIN= IKBmax= IKBmin= IKCmax= IKCmin=2.6 电气设备的选择 2.6.1 电气设备选择的一般条件 电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件选择额定电流、额定电压及型号；按短路电流校验开关的开端能短路热稳定性、稳定性和动稳定性。1、 额定电压所选设备允许最高工作电压不应低于所接电网的最高运行电压UNUSN2、 额定电流IN不应小于设备在合理运行方式下最大持续工作电流ImaxIN Imax3、 热稳定校验短路电流通过时，设备温度不应超过允许值It2 tQk= Ik2 teq4、 动稳定校验短路冲击电流通过设备产生的点动力不应超过厂家规定值（ish=2.55Ikmax Ish=1.51Ikmax）iesish 或Iesish 2.6.2 主要电气设备的选择与校验 各种电气设备的选择和校验项目如下表所列：设备名称一般选择条件特殊选择项目额定电压额定电流热稳定动稳定断路器断流能力校验隔离开关电流互感器准确度等级校验电压互感器准确度等级校验高压熔断器断流能力校验硬母线电晕电压校验软母线电晕电压校验电缆电压损失校验2.6.3 该电机修造厂变电所设备选取设备名称隔离开关断路器电压互感器电流互感器主变压器高压侧GN2-35T/400-52LN2-35IJDJ35LCZ-40.5主变压器低压侧GN66-67/200-JDJ6-6kv母线GN66-67/200ZN63B-LZZBJ9-6车间变压器高压侧GN66-67/200ZN-10I-LZZBJ9-6车间变压器低压侧-车间内HD138BXMT-LMZI-0.66三、计算书 3.1 负荷计算（1）Pca-1 Pn为设备组n额定容量和，PNn为设备n单位额定容量，Pn为设备组n计算负荷 P1=2PN2+2PN3+PN4+2PN5+PN7+PN8+PN9+PN10+2PN2+3PN12=114.25 P2=4PN1+3PN6+PN4+PN11+PN14+PN15+PN16+PN19+PN20+PN21=92.11 P3=PN13+PN18+PN22+PN23+PN24=41.05 P4=PN7=8.5 P1=P1=20.6 KW Q1= P1=35.6 Kvar S1=41.1KVA P2=P2=16.6 KW Q2= P2=28. 7Kvar S2=33.1KVAP3=P3=22.6 KW Q3= P3=19.9 Kvar S3=17.0KVA五车间 P=61 KW Q=94 Kvar S=61+j94 KVA(2)车间变电所低压母线上的计算负荷Pca-2 取=0.98一车变：一车间 S=160+j120 =0.80.95 QC=P(-)=88 取Q=40+50 则 S=160+j30 Sca-2=163二车变：二车间 S=130+j100 =0.790.95 QC=P(-)=74 取Q=25+50 则 S=130+j25 Sca-2=132三车变：三车间 S=120+j90 =0.80.95 QC=P(-)=66 取Q=150+50 则 S=120+j25 Sca-2=123 三车变：三车间 S=120+j90 =0.80.95 QC=P(-)=66 取Q=150+50 则 S=120+j25 Sca-2=123四车变：四、五车间 S=+=136+j146 =0.680.95 QC=P(-)=119 取Q=3*40 则 S=130+j26 Sca-2=138(3)车间变电所高压侧的计算负荷Pca-3一车变：Pca-3= Pca-2+0.015 Sca-2=160+2=162 Qca-3= Qca-2+0.06 Sca-2=30+10=40 Sca-3=167 考虑增长 = Sca-3（1.05）2=213 故选容量为250KW的变压器二车变：Pca-3= Pca-2+0.015 Sca-2=130+2=132 Qca-3= Qca-2+0.06 Sca-2=25+8=33 Sca-3=136 考虑增长 = Sca-3（1.05）2=174 故选容量为200KW的变压器三车变：Pca-3= Pca-2+0.015 Sca-2=120+2=122 Qca-3= Qca-2+0.06 Sca-2=25+7=32 Sca-3=126 考虑增长 = Sca-3（1.05）2=161 故选容量为200KW的变压器四车变：Pca-3= Pca-2+0.015 Sca-2=136+2=138 Qca-3= Qca-2+0.06 Sca-2=26+8=34 Sca-3=142 考虑增长 = Sca-3（1.05）2=181 故选容量为200KW的变压器（4）总降压变电所变压器低压母线上的计算负荷Pca-4Pca-4=0.9*（162+132+