本科畢業(yè)設計某小型鋼鐵廠企業(yè)供電設計

1、電氣信息工程學院畢業(yè)設計(論文) 某小型鋼鐵廠企業(yè)供電設計某小型鋼鐵廠企業(yè)供電設計文摘 本文按照鋼鐵廠供電系統(tǒng)對供電可靠性、經(jīng)濟性的要求，根據(jù)鋼鐵廠的負荷性質、負荷大小和負荷的分布情況對本廠供電系統(tǒng)做了全面綜合的分析，詳細闡述了工廠總降壓變電所實現(xiàn)的理論依據(jù)。通過對整個供電系統(tǒng)的分析和對鋼鐵廠的電力負荷,功率補償,短路電流的計算，合理的選擇電力變壓器、斷路器等各種電氣設備；對工廠總降壓變電所不同的主接線方案進行比較,選擇可靠性高,經(jīng)濟性好的主接線方案, 實現(xiàn)了工廠供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟地運行。關鍵詞 供電系統(tǒng)；電力負荷；功率補償；短路電流；電氣設備；主接線工廠供電，就是指工廠所需電能的

2、供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。例如在機械工業(yè)中，電費開支僅占產(chǎn)品成本的5%左右。從投資額來看，一般機械工廠在供電設備上的投資，也僅占總投資的5%左右。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電

3、氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人生事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟上甚至政治上的重大損失。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建

4、設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。（2）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求。（4）經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部和當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。工廠供電設計的一般設計原則（1）遵守規(guī)程，執(zhí)行政策 必須遵循國家的有關規(guī)程和標準，執(zhí)行國家

5、的有關方針，包括節(jié)約電能，節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。（2）安全可靠，先進合理 應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，應采用效率高，能耗低，性能較先進的電氣產(chǎn)品。（3）近期為主，考慮發(fā)展 應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設和遠期發(fā)展的關系，做到遠、近期結合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。（4）全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧 必須做到全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負荷性質，用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。1 工廠的電力負荷及其計算1.1 工廠的電力負荷1.1.1 工廠電力負荷的分級及其對供電的要求（1）電力負荷的概念電力負荷又稱為電力負載。它

6、有兩重含義：一是指耗用電能的用電設備或用電單位（用戶），如說重要負荷、不重要負荷、動力負荷、照明負荷等。另一是指用電設備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）等。電力負荷的具體含義視具體情況而定。（2）工廠電力負荷的分級工廠的電力負荷，按GB5005295規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級：1）一級負荷一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如重大設備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復

7、等。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。2）二級負荷二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者，如主要設備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。3）三級負荷三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于上述一、二級負荷者。（3）各級電力負荷對供電電源的要求1）一級負荷對供電電源的要求由于一級負荷屬重要負荷，如中斷供電造成的后果十分嚴重，因此要求由兩個電源供電，當其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源

8、。為保證對特別重要負荷的供電，嚴禁將其它負荷接入應急供電系統(tǒng)。常用的應急電源可使用下列幾種電源： 獨立于正常電源的發(fā)電機組。 供電網(wǎng)絡中獨立于正常電源的專門饋電線路。 蓄電池。 干電池。2）二級負荷對供電電源的要求二級負荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應有兩臺（這兩臺變壓器不一定在同一個變電所）。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負荷應不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復供電。只有當負荷較小或者當?shù)毓╇姉l件困難時，二級負荷可由一回路6kV及以上的專用架空線路供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時，較之電纜線路發(fā)生故障時易于發(fā)現(xiàn)且易于檢查和修復。當采用電纜線路時，必須采用兩根電纜并列供電，每根

9、電纜應能承擔全部二級負荷。3）三級負荷對供電電源的要求由于三級負荷為不重要的一般負荷，因此它對供電電源無特殊要求。1.1.2 工廠用電設備的工作制工廠的用電設備，按其工作制分以下三類：（1）連續(xù)工作制這類工作制的設備在恒定負荷下運行，且運行時間長到足以使之達到熱平衡狀態(tài)，如通風機、水泵、空氣壓縮機、電機發(fā)電機組、電爐和照明燈等。機床電動機的負荷，一般變動較大，但其主電動機一般也是連續(xù)運行的。（2）短時工作制這類工作制的設備在恒定負荷下運行的時間短（短于達到熱平衡所需的時間），而停歇時間長（長到足以使設備溫度冷卻到周圍介質的溫度），如機床上的某些輔助電動機（例如進給電動機）、控制閘門的電動機等。

10、（3）斷續(xù)周期工作制這類工作制的設備周期性地時而工作，時而停歇，如此反復運行，而工作周期一般不超過10min，無論工作或停歇，均不足以使設備達到熱平衡，如電焊機和吊車電動機等。1.1.3 工廠的負荷曲線負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。它繪在直角坐標紙上，縱坐標表示負荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標表示對應的時間（一般以小時為單位）。負荷曲線按負荷對象分，有工廠的、車間的或某類設備的負荷曲線。按負荷的功率性質分，有有功和無功負荷曲線。按所表示的負荷變動的時間分，有年的、月的、日的或工作班的負荷曲線。1.1.4 與負荷曲線和負荷計算有關的物理量（1）年最大負荷和年最大負荷利用小時

11、1）年最大負荷年最大負荷Pmax，就是全年中負荷最大的工作班內（這一工作班的最大負荷不是偶然出現(xiàn)的，而是全年至少出現(xiàn)過23次）消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大符合也稱為半小時最大負荷P30。2）年最大負荷利用小時年最大負荷利用小時又稱為年最大負荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內，電力負荷按年最大負荷Pmax（或P30）持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。年最大負荷利用小時是反映電力負荷特征的一個重要參數(shù)，它與工廠的生產(chǎn)班制有明顯的關系。例如一班制工廠，Tmax18003000h；兩班制工廠，Tmax35004800h；三班制工廠，Tmax5000

12、7000h。（2）平均負荷和負荷系數(shù)1）平均負荷平均負荷Pav，就是電力負荷在一定時間t內平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間t內消耗的電能Wt除以時間t的值。2）負荷系數(shù)負荷系數(shù)又稱為負荷率，它是用電負荷的平均負荷Pav與其最大負荷Pmax的比值，即 （1）對負荷曲線來說，負荷系數(shù)亦稱負荷曲線填充系數(shù)，它表征負荷曲線不平坦的程度，即表征負荷起伏變動的程度。從充分發(fā)揮供電設備的能力、提高供電效率來說，希望此系數(shù)越高越趨近于1越好。從發(fā)揮整個電力系統(tǒng)的效能來說，應盡量使工廠的不平坦的負荷曲線“削峰填谷”，提高負荷系數(shù)。對用電設備來說，就是設備的輸出功率P與設備額定容量PN的比值，即 （2）1.

13、2 三相用電設備組計算負荷的確定1.2.1 概述供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運行，則其中各個元件（包括電力變壓器、開關設備及導線、電纜等）都必須選擇得當，除了應滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷。根據(jù)計算負荷選擇的電氣設備和導線電纜，如以計算負荷連續(xù)運行，其發(fā)熱溫度不會超過允許值。由于導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為（34），為發(fā)熱時間常數(shù)。截面在16mm2及以上的導體，其10min，因此載流導體大約經(jīng)30min（即半小時）

14、后可達到穩(wěn)定溫升值。由此可見，計算負荷實際上與從負荷曲線上查得的半小時最大負荷P30（亦年最大負荷Pmax）是基本相當?shù)?。所以計算負荷也可認為就是半小時最大負荷。本來有功計算負荷可表示為Pc，無功計算負荷可表示為QC，計算電流可表示為Ic，但考慮到其“計算”c易與“電容”C混淆，因此本文借用半小時最大負荷P30來表示其有功計算負荷，而無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流則分別表示為Q30、S30和I30。計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)。計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線電纜選的過大，造成投資和有色金屬的浪費。如計算負荷確

15、定過小，又將使電器和導線電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣過早老化甚至燒毀，同樣要造成損失。由此可見，正確確定計算負荷意義重大。但由于負荷情況復雜，影響計算負荷的因素很多，雖然各類負荷的變化有一定的規(guī)律可循，但仍難準確確定計算負荷的大小。實際上，負荷也不是一成不變的，它與設備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源供應的狀況等多種因素有關。因此負荷計算只能力求接近實際。1.2.2 按需要系數(shù)法確定計算負荷（1）基本公式用電設備組的計算負荷，是指用電設備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷P30。用電設備組的設備容量Pe，是指用電設備組所有設備（不含備用設備）的額定容量PN之和，

16、即Pe=PN。而設備的額定容量，是設備在額定條件下的最大輸出功率。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運行，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 （3）式中，K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設備容量之比；KL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；e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；WL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。令上式中的KKL/（e、WL）=

17、Kd，這里的Kd稱為需要系數(shù) （4）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。由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設備組有功計算負荷的基本公式為 （5）在求出有功計算負荷P30后，可按下列各式分別求出其余的計算負荷。無功計算負荷為 （6）式中，tan為對應于用電設備組cos的正切值。視在計算負荷為 （7）式中，cos為用電設備組的平均功率因數(shù)。 計算電流為 = （8）式中，UN為用電設備組的額定電壓。負荷計算中常用的單位：有功功率為“千瓦”（kW），無功功率為“千乏”（kvar），視在計算負荷為“千伏安”（kV·A），電流為“安”（A），電壓為“千

18、伏”（kV）。（2）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和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。因此在確定多組用電設備的計算負荷時，應結合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)（又稱為參差系數(shù)或綜合系數(shù)）Kp和Kq： 對車間干線取 0.850.95 0.900.97對低壓母線1）由用電設備組計算負荷直接相加來計算時取 0.800.90 0.850.952）由車間干線計算負荷直接相加來計算時取 0.900.950.930.97總的有功計算負荷為 （9）總的無功計算負荷為 （10）以上兩式中的P30,i和Q30,i分別為各組設

19、備的有功和無功計算負荷之和。總的視在計算負荷為 （11）總的計算電流為 （12）1.3 變壓器功率損耗的計算對于雙繞組變壓器，有功功率損耗和無功功率損耗分別為 （13） （14）式中，P0變壓器器空載有功損耗； I0%變壓器空載電流百分數(shù)； SN變壓器的額定容量； P通過變壓器的有功負荷； Q通過變壓器的無功負荷； V變壓器運行線電壓； RT變壓器每相電阻； XT變壓器每相電抗。精確計算時，P、Q、V為同一點的功率和電壓。近似計算中，可用變壓器額定電壓代替實際運行電壓。在VVN的條件下，將RT及XT的公式代入上式，就可得到用變壓器實驗數(shù)據(jù)直接求其功率損耗的表達式了，即 （15） （16）式中，

20、n變壓器臺數(shù)； PS變壓器短路損耗； S通過變壓器的負荷視在計算功率； VS%變壓器短路電壓百分數(shù)。當有n臺同型號同容量的變壓器并聯(lián)對功率為S的負荷供電時，其總功率損耗為 （17） （18）在負荷計算中，SL7、S7、S9等型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡化公式近似計算。 （19） （20）1.4 工廠的計算負荷和年電能消耗量1.4.1 工廠計算負荷的確定工廠計算負荷是選擇工廠電源進線一、二次設備（包括導線，電纜）的基本依據(jù)，也是計算工廠的功率因數(shù)和工廠需電量的基本依據(jù)。（1）按逐級計算法確定工廠計算負荷如圖1所示，工廠的計算負荷（這里舉有功負荷為例）P30。1，應該是高壓母線上所有高壓

21、配電線計算負荷之和，在乘上一個同時系數(shù)。高壓配電線的計算負荷P30。2，應該是該線所供車間變電所低壓側的計算負荷P30。3，加上變壓器的功率損耗PT和高壓配電線的功率損耗PWL1如此逐級計算。但對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于線路一般不是很長，因此在計算負荷時往往省略不計。工廠及變電所低壓側總的計算負荷P30、Q30、S30和I30的計算公式，分別如前面式（9）（12）所示，其 0.80.95， 0.850.97。（2）按需要系數(shù)法確定工廠計算負荷將全廠用電設備的總容量Pe（不含備用設備容量）乘上一個需要系數(shù)Kd，即得到全廠的有功計算負荷，即 （21） 全廠的無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流按

22、式（6）（8）計算。（3）按年產(chǎn)量估算工廠計算負荷將工廠年產(chǎn)量A乘上單位產(chǎn)品耗電量a，就得到工廠全年的需電量 （22）各類工廠的單位產(chǎn)品耗電量a可由有關設計單位根據(jù)實測統(tǒng)計資料確定，亦可查有關設計手冊。在求出年需電量Wa后，除以工廠的年最大負荷利用小時Tmax，就可求出工廠的有功計算負荷 （23）其他計算負荷Q30、S30、I30的計算，與上述需要系數(shù)法相同。（4）工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后的工廠計算負荷1）工廠的功率因數(shù) 瞬時功率因數(shù) 瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表（相位表）直接測量，亦可以由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出（間接測量） （24）式中，P為功率表測出的三相功率讀數(shù)（k

23、W）；I為電流表測出的線電流讀數(shù)（A）；U為電壓表測出的線電壓讀數(shù)（kV）.瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當?shù)难a償措施。 平均功率因數(shù) 平均功率因數(shù)亦稱加權平均功率因數(shù)，按下式計算 （25）式中，Wp為某一時間內消耗的有功電能，由有功電度表讀出；WQ為某一時間內消耗的無功電能，由無功電度表讀出。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)的高低來調整。 最大負荷時的功率因數(shù) 最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷（即計算負荷）時的功率因數(shù)，按下式計算 （26）我國電力工業(yè)部于1996年制定的供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)

24、定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)應達到下列規(guī)定：100kV·A及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為0.90以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、泵購轉售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上。并規(guī)定，凡功率因數(shù)為達到上述規(guī)定的，應增添無功補償裝置。這里所指的功率因數(shù)，即為最大負荷時的功率因數(shù)。2）無功功率補償工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感應負荷，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需考慮人工補償。要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設的無功功率補償裝置容量為 （27）或 （28）式中，稱為無

25、功補償率，或比補償容量。這無功補償率，是表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的無功補償容量kvar值。在確定了總的補償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量qC來確定電容器的個數(shù)，即 （29）由上式計算所得的電容器個數(shù)n,對于單相電容器來說，因取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。3）無功補償后的工廠計算負荷工廠裝設了無功補償裝置后，則在確定補償裝置裝設地點以前的的總計算負荷時，應扣除無功補償?shù)娜萘?，即總的無功計算負荷 （30）補償后總的視在計算負荷 （31）由上式可以看出，在變電所低壓側裝設了無功補償裝置以后，由于低壓側總的視在計算負荷減小，從而可使變電所主變壓器的容量選得小一些。著不僅降低了變

26、電所的初投資，而且可減少工廠的電費開支。因為我國電業(yè)部門對工業(yè)用戶是實行的“兩部電費制”：一部分叫基本電費，是按所裝用的主變壓器容量來計費的，規(guī)定每月按kV·A容量要交多少錢，容量越大，交的基本電費就多，容量減小了，交的基本電費就少了。另一部分電費叫電度電費，是按每月實際耗用的電能kW·h數(shù)來計算電費，并且要根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個調整系數(shù)。凡月平均功率因數(shù)高于規(guī)定值的，可按一定比例減收電費；而低于規(guī)定值時，則要按一定比例加收電費。由此可見，提高功率因數(shù)不僅對整個電力系統(tǒng)大有好處，而且對工廠本上也是有一定經(jīng)濟實惠的。1.4.2 工廠年電能消耗量的計算工廠年電能消耗量

27、的較精確的計算，可用工廠的有功和無功計算負荷P30和Q30，即年有功電能消耗量Wp·a=P30Tmax （32）年無功電能消耗量 Wq·a=Q30Tmax （33）式中，為年平均有功負荷系數(shù)，一般取0.70.75；為年平均無功負荷系數(shù)，一般取0.760.82；Ta為年實際工作小時數(shù)。1.5 鋼鐵廠的負荷計算1.5.1各車間的計算負荷（1）高爐車間 cos=0.8，tan=0.75有功計算負荷 P30=KdPe=0.42000=800kW無功計算負荷 Q30=P30tan=8000.75=600kvar視在計算負荷 S30=800/0.8=1000 kV·A（2）煉

28、鋼車間 cos=0.8，tan=0.75有功計算負荷 P30=KdPe=0.61170=702kW無功計算負荷 Q30=P30tan=7020.75=526.5kvar視在計算負荷 S30=702/0.8=877.5 kV·A（3）軋鋼車間1）高壓側用電設備 cos=0.82，tan=0.698有功計算負荷 P30=KdPe=0.52000=1000kW無功計算負荷 Q30=P30tan=10000.698=526.5kvar視在計算負荷 S30=1000/0.82=1219.512 kV·A2）低壓側用電設備 cos=0.81，tan=0.724有功計算負荷 P30=Kd

29、Pe=0.5800=400kW無功計算負荷 Q30=P30tan=4000.724=289.6kvar視在計算負荷 S30=400/0.81= 493.8kV·A（4）線材車間 cos=0.83，tan=0.672有功計算負荷 P30=KdPe=0.651200=780kW無功計算負荷 Q30=P30tan=7800.672=524.2kvar視在計算負荷 S30=780/0.83=939.8 kV·A（5）機電修車間（引用劉華友的計算數(shù)據(jù)）P30=100.1kWQ30=76kvarS30=125.7 kV·A（6）水泵站 cos=0.8，tan=0.75有功計算

30、負荷 P30=KdPe=0.65500=325kW無功計算負荷 Q30=P30tan=3250.75=243.75kvar視在計算負荷 S30=325/0.8=406.25 kV·A（7）氧氣站 cos=0.8，tan=0.75有功計算負荷 P30=KdPe=0.65300=195kW無功計算負荷 Q30=P30tan=1950.75=146.25kvar視在計算負荷 S30=195/0.8=243.75 kV·A表1 各車間低壓側的計算負荷序號用電單位名稱設備容量(kW)Kd計算負荷P30 (kW)Q30(kvar)S30(kV·A)1高爐車間20000.40.

31、80.7580060010002煉鋼車間11700.60.80.75702526.5877.53軋鋼車間8000.50.810.72400289.6493.84線材車間12000.650.830.67780524.2939.85機電修車間引用劉華友的數(shù)據(jù)100.176125.76水泵站5000.650.80.75325243.75406.257氧氣站3000.650.80.75195146.25243.751.5.2 各車間電力變壓器的功率損耗（1）高爐車間 PT=0.015S30=0.0151000=15kW QT=0.06S30=0.061000=60kvar（2）煉鋼車間 PT=0.01

32、5S30=0.015877.5=13.2kW QT=0.06S30=0.06877.5=52.7kvar（3）軋鋼車間和機電修車間 PT=0.015S30=0.015(493.8+125.7)=9.3kW QT=0.06S30=0.06(493.8+125.7)=37.2kvar由于軋鋼車間和機電修車間均采用一臺電力變壓器，并在低壓側敷設低壓聯(lián)絡線互為備用，所以兩個車間的變壓器功率損耗相同。（4）線材車間 PT=0.015S30=0.015939.8=14.1kW QT=0.06S30=0.06939.8=56.4kvar（5）水泵站 PT=0.015S30=0.015406.3=6.1kW

33、QT=0.06S30=0.06406.3=24.4kvar（6）氧氣站 PT=0.015S30=0.015243.8=3.7kW QT=0.06S30=0.06243.8=14.6kvar1.5.3 各車間高壓側的計算負荷（1）高爐車間P30(1)=P30+PT=800+15=815kWQ30(1)=Q30+QT=600+60=660kvarS30(1)=1048.73kV·A =100.9A（2）煉鋼車間P30(1)=P30+PT=702+13.2=715.2kWQ30(1)=Q30+QT=526.5+52.7=579.2kvarS30(1)=920.32kV·A =88

34、.6A（3）軋鋼車間P30(1)=0.95(400+1000+100.1+9.3)=1433.9kWQ30(1)=0.97(289.6+698+76+37.2)=1067.8kvarS30(1)=1787.81kV·A =172A（4）線材車間P30(1)=P30+PT=780+14.1=794.1kWQ30(1)=Q30+QT=524.2+56.4=580.6kvarS30(1)=983.71kV·A =94.7A（5）機電修車間P30(1)=P30+PT=100.1+9.3+400=509.4kWQ30(1)=Q30+QT=76+37.2+289.6=402.8kvar

35、S30(1)=649.41kV·A =62.5A（6）水泵站P30(1)=P30+PT=325+6.1=331.1kWQ30(1)=Q30+QT=243.8+24.4=268.2kvarS30(1)=426.034kV·A =41A（7）氧氣站P30(1)=P30+PT=195+3.7=198.7kWQ30(1)=Q30+QT=146.3+14.6=160.9kvarS30(1)=255.68kV·A =24.6A1.5.4 全廠總的計算負荷 P30=KpP30(1)=0.95(815+715.2+1433.9+794.1+509.4+331.1+198.7)=4

36、557.5kW Q30=KqQ30(1)=0.97(660+579.2+1067.8+580.6+402.8+268.2+160.9)=3607.9kvar S30=5812.7kV·A =559.3A表2 各車間高壓側及全廠的計算負荷序號用電單位名稱變壓器功率損耗計算負荷PT(kW)QT(kvar)P30 (kW)Q30(kvar)S30(kV·A)I30(A)1高爐車間15608156601048.73100.92煉鋼車間13.252.7715.2579.2920.3188.6續(xù)表23軋鋼車間9.337.21433.91067.81787.811724線材車間14.15

37、6.4794.1580.6983.7194.75機電修車間9.337.2509.4402.8649.4162.56水泵站6.124.4331.1268.2426.03417氧氣站3.714.6198.7160.9255.6824.68全廠合計Kp=0.95Kq=0.974557.53607.95812.7559.31.5.5 總降壓變電所的功率補償（1）補償前的變壓器容量和功率因素：根據(jù)工廠的一、二級負荷情況，選擇2臺主電力變壓器，因此，主電力變壓器的容量選擇為SN·T0.7 S30=0.75812.7=4068.9kV·A因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為5000k

38、V·A，型號為SJL15000/35這時變電所低壓側的功率因數(shù)為 cos(2)=P30/S30 =4557.5/5812.7=0.78（2）無功補償容量按設計要求，變電所高壓側的cos=0.90?？紤]到變壓器的無功功率損耗QT遠大于有功功率損耗PT，因此在變壓器低壓側補償時，低壓側補償后的功率因數(shù)應略高于0.90,這里取cos=0.92。要使低壓側功率因數(shù)由0.78提高到0.92，低壓側需要裝設的并聯(lián)電容器的容量為QC =P30(tanarccos0.78-tanarccos0.92) =4557.5(0.802-0.426) =1713.62kvar 在確定了總的補償容量后，就可根

39、據(jù)選定的并聯(lián)電容器的單個容量qc來確定電容器的個數(shù) 由上式計算所得的電容器個數(shù)n，對于單相電容器來說，應取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。在確定了并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄，就可以選擇并聯(lián)電容器的單臺容量（這里選50kvar），并確定并聯(lián)電容器的數(shù)量： =（個） 取n=36式中 單個電容器的額定容量（kvar）。則實際補償容量為=36×50 kvar =1800 kvar選擇兩臺電容器柜，單臺的容量為900kvar，型號為TBB36-900/50。（3）補償后的變壓器容量和功率因數(shù)變電所低壓側的視在計算負荷為 S30(2)=kV·A A因此無功補償后主變壓器容量SN

40、83;T0.7 S30=0.74902.99=3432.1kV·A變壓器容量應選為4000kV·A，型號為SJL14000/35。變壓器的功率損耗為=n+=11.8+29.30=41.1kW=n+ = =88+210.26 =298.26kvar變電所高壓側的計算負荷為kWkvarkV·AA無功補償后，工廠的功率因數(shù)為 這一功率因數(shù)滿足規(guī)定要求。1.5.6 工廠的年電能消耗量Tmax=6500h，取，則工廠年有功電能消耗量 Wp·a=P30Tmax=0.74598.66500=2.092107kW·h工廠年無功電能消耗量 Wq·a=Q

41、30Tmax=0.82106.166500=1.095107kvar·h2 工廠變配電所2.1 變配電所的任務變電所 擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務。配電所 擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務。變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠中占有特殊重要的地位。2.2 車間變電所的型式及位置選擇工廠變電所分總降壓變電所和車間變電所。車間變電所按其主變壓器的安裝位置來分,有下列類型：（1）車間附設變電所 變壓器室的一面墻或幾面墻與車間的墻共用，變壓器室的大門朝車間外開。如果按變壓器室位于車間的墻內還是墻外，還可以進一步分為內附式和外附式。（2）車間內變電所 變壓器室位于車間

42、內的單獨房間內，變壓器室的大門朝車間內開。（3）露天變電所 變壓器安裝在室外抬高的地面上。如果變壓器的上方設有頂板或挑檐的，則稱為半露天變電所。（4）獨立變電所 整個變電所設在與車間建筑物有一定距離的單獨建筑物內。（5）桿上變電臺 變壓器安裝在室外的電桿上，又稱柱上變電所。（6）地下變電所 整個變電所設置在地下。（7）樓上變電所 整個變電所設置在樓上。（8）移動式變電所 整個變電所裝設在可移動的車上。（9）成套變電所 由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現(xiàn)場裝配的變電所。上述的車間附設變電所、車間內變電所、獨立變電所、地下變電所和樓上變電所，均屬室內型（戶內式）變電所。露天、半露天變電所和桿上

43、變電臺，則屬室外型（戶外式）變電所。移動式變電所和成套變電所，則有室內和室外兩種類型。在負荷較大的多跨廠房、負荷中心在廠房中部且環(huán)境許可時，可采用車間內變電所。這種車間內變電所，位于車間的負荷中心，可以縮短低壓配電的距離，降低電能損耗和電壓損耗，減少有色金屬的消耗量，因此這種變電所的技術經(jīng)濟指標比較好。但是變電所建在車間內部，要占一定的生產(chǎn)面積，因此對一些生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調整、設備也要相應變動的生產(chǎn)車間不太合適；而且其變壓器門朝車間內開，對生產(chǎn)的安全有一定的威脅。這種變電所在大型冶金企業(yè)中較多。生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調整、設備也要相應變動的生產(chǎn)車間，宜采用附設變電所的

44、型式。至于是采用內附式還是外附式，要依具體情況而定。內附式要占一定的生產(chǎn)面積，但離負荷中心比外附式稍近一些，而從建筑藝術來看，內附式一般也比外附式好。外附式不占或少占生產(chǎn)面積，而且變壓器室處于車間的墻外，比內附式更安全一些。因此，內附式和外附式各有所長。這兩種型式的車間變電所，在機械類工廠中比較普遍。露天或半露天變電所的型式，比較簡單經(jīng)濟，通風散熱好，因此只要周圍環(huán)境調教正常；無腐蝕性氣體和粉塵，可以采用。這種型式的變電所在小廠中較為常見。但這種型式的變電所安全可靠性差，早靠近易燃易爆的廠房附近及大氣中含有腐蝕性物質的場所，不能采用。獨立變電所，建筑費用較高，因此除非各車間的負荷相當小而分散，

45、或需遠離易燃、易爆和有腐蝕性物質的場所可以采用外，一般不宜采用。桿上變電臺最為簡單經(jīng)濟。一般用于容量在315kV·A及以下的變壓器，而且多用于生活區(qū)供電。地下變電所的通風散熱條件差，濕度也較大，建筑費用也較高，但相當安全，且不礙觀瞻。這種型式變電所在國外比較多見，而在國內較少，有些地下工程和礦井采用。樓上變電所，適于30層以上的高層建筑。這種變電所要求結構盡可能輕型、安全，其主變壓器通常采用無油的干式變壓器，不少采用成套變電所。移動式變電所主要用于坑道作業(yè)及臨時施工現(xiàn)場供電。工廠的高壓配電所，盡可能與鄰近的車間變電所和建，以節(jié)約建筑費用。工廠的總降壓變電所和高壓配電所多采用獨立的室內

46、式。按照上述原則，車間變電所的類型均采用車間附設變電所，如表3。表3 車間變電所的類型序號用電單位名稱變電所類型1高爐車間車間附設變電所2煉鋼車間車間附設變電所續(xù)表33軋鋼車間車間附設變電所4線材車間車間附設變電所5機電修車間車間附設變電所6水泵站車間附設變電所7氧氣站車間附設變電所2.3 總降壓變電所所址的選擇變電所所址選擇的一般原則：（1）盡量靠近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗，電壓損耗和有色金屬消耗量。（2）盡量靠近電源側。（3）進出線方便。（4）盡量避開污源或設在污源的上風側。（5）盡量避開振動，潮濕，高溫及有易燃易爆危險場所。（6）設備運行方便。（7）有擴建和發(fā)展的余地。（8）高

47、壓配電所宜與鄰近的車間變電所合建。說明：盡量靠近負荷中心是選擇變配電所所址的一條很重要的原則，但不是唯一的原則；最終確定所址應從實際出發(fā)，全面考慮，除盡量靠近負荷中心外，還應兼顧其它原則。對于工廠的總變、配電所所址選擇，應將靠近電源側也作為一條重要的原則。根據(jù)以上原則，總降壓變電所的位置如附錄A所示。3 變電所主變壓器的臺數(shù)、容量及型號的選擇3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇選擇主變壓器臺數(shù)時應考慮下列原則：（1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負荷的變電

48、所，也可以只用一臺變壓器，但必須在低壓側敷設與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡線作為備用電源。（2）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。（3）除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中而容量相當大的變電所，隨為三級負荷，也可以采用兩臺或以上變壓器。（4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地。根據(jù)上述原則及工廠的實際情況，廠總變電所主變壓器的臺數(shù)選擇2臺。3.2 電力變壓器的并列運行條件兩臺或多臺變壓器并列運行時，必須滿足三個基本條件：（1）所有并列變壓器的額定一次電壓及二次電壓必須對應相等 這也就是所有并列變壓器的電壓比必須相同，允許差值不得超過±5%。如果并列變壓器的電壓比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組向二次電壓較低的繞組供給電流，引起電能損耗，導致繞組過熱或燒毀。（2）所有并列變壓器的阻抗電壓（即短路電壓）必須相等 由于并列運行變壓器的負荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，所以其阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過±10%。如果阻抗電壓值過大，可能導致阻抗電壓值較小的變壓器發(fā)生過負荷現(xiàn)象。（3）所有并列變壓器的聯(lián)結組別必須相同 這也就是所有并列變壓器的一次