某机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计论文(5)

某机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计

2.3 功率因数和无功功率补偿

2.3.1 功率因数

功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都是要从电网吸收大量无工电流来产生交变磁场，其功率因数均小于1，需要进行无功功率补偿，以提高功率因数。

感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。所以要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一定值时就必须进行补偿。国家标准GB/T3485—1988《评价企业合理用电技术导则》中规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不小于0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备。”

本设计中提高车间功率因数的方法有： （1）提高自然功率因数 （2）人工补偿功率因数

车间的功率因数仅靠提高自然功率因数一般是不能满足要求的，因此，还必须进行人工补偿。所以在满足提高自然功率因数的前提下，对本车间的功率因数进行并联电容器人工补偿：

2.3.2 无功功率补偿

由机械加工车间的总负荷计算表（表2-3）可知，该车间380V（低压侧）最大负荷时的功率因素只有0.64，而供电部门要求工厂10KV（高压侧）进线最大负荷时的功率因素不应小于0.90；考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:

Qc.c = Pc(tan∮1 - tan∮2)=468.9× [tan(arccos0.63)- tan(arccos0.92)] Kvar = 361.1Kvar

根据《唐志平. 供配电技术(第2版)》附录A中的表A-2-2可查：选取并联电容器

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为BW0.4-14-3型。

选择电容补偿柜的主屏为PGJ1-1一台，单台容量为84kvar；4台辅屏PGJ1-3，单台容量为84kvar。即电容补偿柜的总容量为84×5=420kvar。每个屏可以并联6个电容器，总并联电容器为5×6=30（个）；

所以补偿后的380V侧的计算负荷为： Qc(1) = 558.8-420=138.8(Kvar) Sc(1) = Pc2?Qc2=502.4(KVA)

Ic(1)= Sc/3Un =502.4/(3×0.38)=763.3A 变压器的功率损耗为：

?Pt?0.015Sc?0.015?502.4?7.5(KW)所以补偿后的10KV侧的计算负荷为： Pc(2) =468.9+7.5=476.4(KW) Qc(2) = 138.8+30.1=167.6(Kvar) Sc(2) = Pc2?Qc2=520.8(KVA)

?Qt?0.06Sc?0.06?502.4?30.1(Kvar)

Ic(2)= Sc/3Un =520.8/(3×10)=29.0A

补偿后的功率因数为：cos∮= Pc(2)/Sc(2)=476.4/520.8=0.92满足（cos∮>=0.90）的要求，由此得补偿后总的计算总负荷表如下（如表2-4）所示：

（ 表2-4 无功补偿后工厂的计算负荷）

项目 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 主变压器功率损耗 10KV侧负荷总计 cos∮ 0.64 — 0.93 — 0.92 计算负荷 Pc/KW 468.9 — 468.9 Qc/Kvar 558.8 -420 138.8 Sc/KVA 729.5 — 502.4 — 520.8 Ic/A 1108.3 — 763.3 — 29.0 0.015Sc?7.5 0.06Sc?30.1 476.4 167.6 16

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2.4 本章小结

本章主要介绍了电力负荷的分级及有关概念，对车间设备进行分组，车间用电设备容量的确定方法、详细论述了负荷计算的方法和步骤，并重点讨论了功率因数对供配电系统的影响及无功补偿。

① 电力负荷按对供电可靠性的要求分为一级负荷、二级负荷、三级负荷3类，其供电要求也各不相同。电力负荷按工作制分为连续工作制负荷、短时工作制和反复短时工作制负荷。

② 考虑到车间设备位置和类型，同时有利于方便计算的问题，多条平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求将机加工—车间的设备分成6组，并进行配电箱供电。

③ 确定车间负荷计算的方法有多种，本章介绍了估算法、需要系数法、二项式法和单相负荷的计算，估算法使用于做设计任务书或初步设计阶段；需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷；二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷；单相负荷的计算也很重要。

④ 重点介绍了运用需要系数法对本车间用电设备进行负荷计算，详细地求解了本车间设备容量和各配电箱的计算负荷；写出详细的计算过程，记录有关数据，并制作成相关的总负荷计算表。

⑤ 功率因数太低对电力系统有不良影响，所以要提高功率因数。提高功率因数的方法是首先提高自然功率因数，然后进行人工补偿。其中，人工补偿最常用的是并联电容器补偿。同时掌握补偿容量的计算方法。

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3. 主变压器和电气主接线的选择

3.1 变电所主变压器数量和容量的选择

3.1.1 变电所主变压器台数的选择

考虑变电所主变压器台数应满足以下4点要求：

① 应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可以多于两台；

② 对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器；

③ 除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。

④ 在确定变电所变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。 本车间变电所主变压器台数的选择：根据本机械加工车间的负荷性质，由于该车间负荷为三级负荷，结合第③、④点要求，即本车间变电所宜采用一台或两台变压器。在本设计中，分别选择一台和两台主变压器分别进行比较；最后选取最优方案。

3.1.2 变电所主变压器容量的选择

根据车间的负荷性质和电源情况以及选取主变压器的台数可以有两种确定主变压器容量的方案：

① 装设一台主变压器

装单台变压器时，其额定容量SN。T应满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即SN。T≥（1.15～1.4）Sc。所以根据本车间补偿后的Sc=520.8，变压器型式采用S9，而容量根据SN。520.8=729.12KVAT=800KVA≥1.4Sc=1.4×

选择，即选一台S9-800/10型低损耗配电变压

器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

② 装设两台主变压器

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装两台主变压器时，其中任意一台变压器容量SN。T应同时满足下列两个条件： 1）.任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷60%～70%的要求，即SN·T≈（0.6～0.7）Sc

2）.任一台主变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷Sc(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即 SN·T≥Sc(Ⅰ+Ⅱ)

变压器型式也采用S9，每台容量按式SN·T≈（0.6～0.7）Sc选择，即 SN·T≈（0.6～0.7）×520.8kVA=(312.48～364.56)kVA 同时SN·T≥Sc(Ⅰ+Ⅱ)

因此选两台S9-400/10型低损耗配电变压器。 主变压器的联结组别均采用Yyn0。

3.2 变电所电气主接线方案的选择

3.2.1 主接线的基本要求

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等问题都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。因此，对变配电所主接线有下列基本要求：

（1）安全：应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。

（2）可靠：应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。 （3）灵活：应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。

（4）经济：在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费低，并节约和有色金属消耗量。

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