标准厂冷镦车间10千伏车间变电所及低压配电系统设计

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摘 要

本次设计是关于标准厂冷镦车间10千伏车间变电所及低压配电系统的设计。最先从车间的布局考虑，参考了现在很多工厂的平面设计图，从各部分布局的合理性和经济性入手，对工厂厂区的供电进行了设计。先从接线方式和各部分的计算入手，其中包括负荷计算和短路电流的计算、一次设备稳定度的效验。接下来进行了对变电所高压进线和低压出线的选择，车间配电线路的设计。在变电所二次回路设计及继电保护整定当中，考虑了各方面的保护及对保护器具的选择，防雷以及接地保护，考虑到了车间布局的实际情况进行了对防雷接地设备的选择和设计。

关键词 负荷统计 变压器选择 短路电流 设备选择 图纸设计

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Abstract

This standard is designed for Cold Heading Plants workshop low-voltage distribution systems and substations in the design workshop. From the first workshop to consider the layout, reference to the many factories graphic design plans for the layout of the various parts of the economy and the availability of research. Next entered the factory premises of the power supply design. Start with the start of the calculation, including the computational load and short-circuit current calculation of equipment and a stable of well-tested. and low-voltage distribution screen choices. Next, a pair of high voltage substations and low-voltage lines into the choice of wit, workshops distribution line design. Substation in the secondary circuit design and relay setting which I consider various aspects of the protection and the protection of equipment choices. Substation design to the natural missed Lightning protection and grounding design. Taking into account the actual layout of the workshop of the grounding of mine equipment selection and design.

Keywords : load statistics choice of transformer short-circuit current equipment selection drawing design

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目录

摘 要 ........................................................... I Abstract ................................................................................................................... II 1绪论 ................................................................................................................................. 1

1.1电力系统基础 ..................................................................................................... 1 1.2车间变电所的设计原则 ..................................................................................... 2 1.3本次设计 ............................................................................................................. 2 2 设计任务 ...................................................................................................................... 3

2.1 车间平面布置图 ................................................................................................ 3 2.2 车间生产任务及产品规格 ................................................................................ 3 2.3 车间设备明细表 ................................................................................................ 3 2.4 车间变电所的供电范围 .................................................................................. 4 2.5 车间负荷性质 .................................................................................................. 5 2.6 供电电源条件 .................................................................................................. 5 2.7 车间自然条件 .................................................................................................. 5 3 负荷计算和无功功率补偿 ............................................ 5

3.1负荷计算的目的和方法 ..................................................................................... 5 3.2车间的负荷计算 ................................................................................................. 6 3.3无功功率补偿 ..................................................................................................... 9

3.3.1功率因数补偿的目的和方案 ................................................................. 9 3.3.2无功补偿的计算及设备选择 ................................................................. 9 3.3.3无功补偿计算 ....................................................................................... 10

4 变电所位置和形式的选择 ........................................... 13

4.1变电所位置选择原则 ....................................................................................... 13 4.2车间变电所主要类型 ....................................................................................... 13 5 变电所主变压器台数、容量、与类型的选择 ........................... 14

5.1确定车间变电所主变压器型式 ....................................................................... 14 5.2总降压变电所主变压器台数和容量的确定 ................................................... 13 6 变电所主接线方案的设计 ........................................... 15

6.1主接线基本要求 ............................................................................................... 15 6.2 电气主接线的设计原则 ................................................................................ 16 6.3主接线的方案与分析 ....................................................................................... 15

6.3.1．单母线接线 ........................................................................................ 15 6.3.2．单母线分段主接线 ............................................................................ 17

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7 短路电流的计算 .................................................... 19

7.1短路电流的分析及计算方法 ........................................................................... 19 7.2 短路电流的计算 ............................................................................................ 21

7.2.1短路计算 ............................................................................................... 21 7.2.2 点三相短路时的短路电流和容量的计算 .......................................... 20 7.2.3 计算点三相短路时的短路电流 .......................................................... 21

8 变电所一次设备的选择校验 .......................................... 23

8.1 10kV侧一次设备的选择 ................................................................................. 23 8.2 一次设备的校验 .............................................................................................. 23

8.2.1 10kV侧一次设备的校验 ................................. 24 8.2.2 380V侧一次设备的校验 .................................. 22 8.2.3 高低压母线的选择 ...................................... 24 8.2.4 母线的短路稳定度校验 ...................................................................... 24 8.2.5 10kV侧母线的校验 .......................................................................... 26 8.2.6 支柱绝缘子动稳定校验 ...................................................................... 27

9 变电所进出线的选择与校验 ......................................... 27

9.1、高低压进出线 ................................................................................................ 27 9.2、变配电所进出线方式的选择 ........................................................................ 28 9.3、变配电所进出线导线和电缆型式的选择 .................................................... 28 10 变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定 ........................ 29

10.1、高压断路器的操动机构控制与信号回路 .................................................. 29 10.2 、变电所的电能计量回路 ............................................................................ 30 10.3、变电所的测量和绝缘监察回路 .................................................................. 30 10.4、备用电源 ...................................................................................................... 32 10.5、整定继电保护 .............................................................................................. 32

10.5.1 过电流保护 ........................................................................................ 32 10.5.2变压器的过负荷保护 ......................................................................... 34 10.5.3 变压器的瓦斯保护 ............................................................................ 34 10.6、作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 .......................................... 34 11 变电所的防雷保护与接地装置的设计 ................................. 35

11.1、防雷保护 ...................................................................................................... 35 11.2接地装置 ......................................................................................................... 35 12确定车间低压配电系统布线方案 ...................................... 36

12.1、车间配电电压的选择 .................................................................................. 36

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12.2、车间配电级数的选择 .................................................................................. 36 12.3、低压配电线路的选择 .................................................................................. 36 12.4、车间配电系统接线方案的选择 .................................................................. 37

12.4.1车间配电系统接线方案的选择原则 ................................................. 37 12.4.2、 车间低压配电系统主接线的选择 .............................................. 367

13、选择低压配电系统的导线及控制保护设备 ............................ 38

13.1、低压配电系统的导线选择 .......................................................................... 38

13.1.1 导线和电缆型号的选择原则 ............................................................ 38 13.1.2导线和电缆截面的选择原则 ............................................................. 39 13.1.3各设备组供电导线的选择 ................................................................. 39 13.1.4各设备供电导线的选择。 ................................................................. 40 13.2、控制保护设备的选择 .................................................................................. 41 致谢 ................................................................ 41 参考文献 ............................................................ 41 附录 ................................................................ 41

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1绪论

1.1电力系统基础

由发电厂、电力网与电能用户（电力负荷）所组成的整体，叫电力系统，它的任务是生产、变换、传输、分配与消费电能。当今社会，电能的利用已经远远超出作为机械动力的范围，电力工业已经成为现代国民经济的基础，世界上按人口平均的用电量是反映一个国家现代化的主要指标。

1.大型电力用户供电系统

大型电力用户的供电系统，采用电源电压等级为35kV，经主变电所和车间变电所两级变压。主变电所将35KV电压变为6-10kV电压，然后经配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将6-10KV电压变为220/380V/660V的低电压供用电设备使用。

某些矿区环境和设备条件许可的大型电力用户也有采用所谓“高压深入负荷中心”的供电方式，即35kV的进线电压直接一次降为220/380V/660V的低压配电电压。

中型电力用户一般采用10kV的外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V的低电压供用电设备使用。高压配电所通常与某个车间变电所合建。

2.小型电力用户供电系统

一般小型电力用户也用10kV外部电源进线电压，通常只设有一个相当于车间变电所的降压变电所，

容量特别小的小型电力用户可不设变电所，采用低压220/380V直接进线。 随着改革的不断深化，经济的迅速发展。各电力部门对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，基本停留在50—60年代的水平上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。

国民经济不断发展，对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护和常规保护相比，增加了人机对话功能，自控功能，通信功能和实时时钟等功能，因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或

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调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规范化、并且还可以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。

1.2车间变电所的设计原则

1.必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。

2.应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。

3.应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。

4.必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。

1.3本次设计

本书是某标准厂冷镦车间车间变电所及低压配电系统设计。

电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。

现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。

本书共分十三章。首先概要地介绍本设计的主要内容，接着系统地讲述冷镦车间的电力负荷计算和无功功率补偿，变电所位置和形式的选择，变电所主变压器台数、容量、与类型的选择，变电所主接线方案的设计，短路电流的计算，变电所一次设备的选择校验，变电所进出线的选择与校验，变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定，变电所的防雷保护与接地装置的设计。本书末还附有一些技术数据的图表供参考。

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本文严格遵照河北工程大学毕业设计（论文）撰写基本要求（试行）校教20051号要求，根据参考文献而著，在基础理论和设计计算方面清新明确，有很强的针对性和实用性。

2 设计任务

2.1 车间平面布置图

平面图见附表

2.2 车间生产任务及产品规格

本车间主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生产。标准螺钉元件规格范围为M3——M16

2.3 车间设备明细表

设备代号 1 2 3 4 5

设备名称型

号 冷镦机Z47-12 冷镦机GB-3 冷镦机A164 冷镦机A124 冷镦机A123

台数

单台容量 kw

总容 设备

设备名称型号

台数

单台 容量 总容kw

量kw

量kw 代号

16 1 1 1 2

31 55 28 28 20

496 55 28 28 40

26 27 28 29 30

铣口机 铣口机 车床C336 车床1336M 台钻

1 1 1 1 7

7 7 5.5 3 0.6

7 7 5.5 3 4.2

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6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

冷镦机A163 1 20 10 15 11 4.7 3 20 14 10 7 7 4.5 3 10 14 7 7 11 5.5 3

20 10 105 11 9.4 6 40 14 10 7 28 4.5 6 20 14 7 28 11 11 3

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 47 48 49 50 合计

清洗机 包装机 涂油槽 车床C620-1 车床C620-1M 车床C620 车床C618K 铣床X62W 平面磨床M7230 牛头刨床

立钻 砂轮机 钳工台 划线台 电葫芦1.5t 电葫芦1.5t 叉车0.5t 叉车0.5t

4 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 4 1 1 1 2 2

10 4.5 3 7 7 7 7 7.5

40 13.5 3 7 7 7 7 7.5

图2-1

冷镦机A169 1 冷镦机Z47-6 7 冷镦机82BA 1 冷镦机A121 冷镦机A120 切边机A233 切边机A232 压力机60t 压力机40t 切边机A231 切边机A230 切边机

2 2 2 1 1 1 4 1 2

7.62 7.62 3 3 1.5 0.6 4 3 2.8 1.1 5 5

1.5 3.6 16 3 2.8 1.1 5 10

搓丝机GWB16 2 搓丝机 1 搓丝机A253 搓丝机A253 双搓机

1 4 1

搓丝机GWB65 2 搓丝机Z25-4 1

2.4 车间变电所的供电范围

1）本车间变电所设在冷镦车间东北角，除为冷镦车间供电外，尚需为工具、机修车间供电。

2）在工厂总配变电所10KV进线侧计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9. 3）系统变电站10KV母线出口断路器断流容量为200MVA。其配电系统图如图2-2示。

图2-2

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2.5 车间负荷性质

生产车间大部分分为三班制，少部分为两班或单班制，年最大有功负荷利用小时数为4500h。工厂属三级负荷。

2.6 供电电源条件

1）电源由35/10KV总降压变电所采用架空线路受电，线路长300M。 2）工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量按200MVA计。

3）工厂总降压变电所10KV配电出线定时限过流保护装置的整定时间top=2s。 4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。 5）要求在车间变电所10KV侧进行计量。

2.7 车间自然条件

A.气象条件

年最高气温39℃，年平均气温27℃，年最低气温-20℃，年最热平均最高气温30℃，年最热月地下0.7-1m出平均温度20℃，常年主导风向为南风。土壤冻结深度0.1m.

B.地质水文资料。平均海拔500m，底层以沙质粘土为主，地下水位3-5m，地面压力为20t/平方米。

3 负荷计算和无功功率补偿

3.1负荷计算的目的和方法

负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行.负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。

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目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数Kx，然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。

3.2车间的负荷计算

本次设计采用按需要系数法计算各组负荷： 有功功率 P= Kd

ΣPs

无功功率 Q=P tan 视在功率 S=P2 Q2 上述三个公式中：ΣPs：每组设备容量之和，单位为kW； Kd：需要用系数； cos :功率因数。

（1）车间设备组1负荷计算见表3-1：

表3-1 冷镦车间设备组1的负荷计算表

设备代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

设备名称型号 冷镦机Z47-12 冷镦机GB-3 冷镦机A164 冷镦机A124 冷镦机A123 冷镦机A163 冷镦机A169 冷镦机Z47-6 冷镦机82BA

台 数 16 1 1 1 2 1 1 7 1

单台容量 kw

需要 总 系数 P30/容 Kd cos tan kw

量

kw

496 0.2 0.5 1.73 99.2 55 28 28 40 20 10 105 11

0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73

11 5.6 5.6 8 4 2 21 2.2

计算负荷

S30/Q30

/

kvar kV A 171 19 9.7 9.7 13.8 6.9 3.45 36.3 3.8

198 22 11.2 11.2 16 8 4 42 4.4

I30/A

31 55 28 28 20 20 10 15 11

302 33 17 17 24.3 12.2 6.1 63.8 6.7

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10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

冷镦机A121 冷镦机A120 切边机A233 切边机A232 压力机60t 压力机40t 切边机A231 切边机A230 切边机 搓丝机GWB16 搓丝机 搓丝机A253 搓丝机A253 双搓机 搓丝机GWB65 搓丝机Z25-4 铣口机 铣口机 车床C336 车床1336M 台钻 清洗机 包装机 涂油槽 车床C620-1 车床C620-1M 车床C620 车床C618K 铣床X62W 平面磨床M7230 牛头刨床 立钻 砂轮机 钳工台 划线台

2 2 2 1 1 1 4 1 1 2 1 1 4 1 2 1 1 1 1 1 7 4 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 4 1

4.7 3 20 14 10 7 7 4.5 3 10 14 7 7 11 5.5 3

9.4 6 40 14 10 7 28 4.5 3 20 14 7 28 11 11 3

0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73

1.84 1.2 8 2.8 2 1.4 5.6 0.9 0.6 4 2.8 1.4 5.6 2.2 2.2 0.6 1.4 1.4 1.1 0.9 0.84 8 2.7 0.6 1.4 1.4 1.4 1.4 1.5 1.6 0.6 0.3 0.72 3.2 0.6

3.18 2.1 13.8 4.8 3.45 2.4 9.7 1.56 1.03 6.9 4.85 2.4 9.7 3.8 3.8 1.03 2.4 2.4 1.9 1.56 1.45 13.8 4.67 1.04 2.4 2.4 2.4 2.4 2.6 2.7 1.03 0.56 1.25 5.54 1.04

3.68 2.4 16 5.6 4 2.8 11.2 1.8 1.2 8 5.6 2.8 11.2 4.4 4.4 1.2 2.8 2.8 2.2 1.8 1.68 16 5.4 1.2 2.8 2.8 2.8 2.8 3 3.2 1.2 0.6 1.44 6.4 1.2

5.6 3.7 24.3 8.5 6.1 4.3 17 2.75 1.8 12.2 8.56 4.3 17 6.7 6.7 1.8 4.3 4.3 3.35 2.75 2.57 24.3 8.25 1.83 4.3 4.3 4.3 4.3 4.6 4.8 1.8 0.9 2.2 9.74 1.83

7 7 0.2 7 7 0.2 5.5 5.5 0.2 3 3 0.2 0.6 4.2 0.2 10 40 0.2 4.5 13.5 0.2 3 3 0.2 7 7 0.2 7

7

0.2 0.2

0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

7 7 7 7 7.5 7.5 7.62 7.62 3 1.5 0.6 4 3

3 1.5 3.6 16 3

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47

电葫芦1.5t

48 电葫芦

1.5t

49 叉车0.5t 50 叉车0.5t

合计

1 1 2 1

2.8 2.8 5 5

2.8 2.8 10 5 1341.7

0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

1.73 1.73 1.73 1.73 1.73

0.56 0.56 2 1 268.4

0.97 0.97

1.12 1.12

1.7 1.7

3.46 4 6.08 1.73 2 3.04 464.4 536.8 815.

9

（2）车间设备组2负荷计算见表3-2：

表3-2 冷镦车间设备组2的负荷计算表

设备代号

单台台 容量 kw 数

总 容 量 kw

需 要 系 数 Kd

cos 0.5 0.5 0.5

tan

计算负荷

P30/

I30/A

Q30

45 桥式吊车 2 18.7 37.4 0.15 46 梁式吊车 1

小计

8.2

8.2 0.15 45.6 0.15

/S30/

kw kvar kV A

1.73 5.61 9.7 11.2 1.73 1.23 2.1 2.5 1.73 6.84 11.8 13.7

17.1 3.7 20.8

（3）工具、机修车间负荷计算见表3-3：

表3-3 工具、机修车间的负荷统计表

序号 1

车间名称 工具车间

供电回路代

号

设备容量 kW 47 56 42 35 150 180

P30(kW)

2

No.1供电回

路 No.2供电回

路 No.3供电回

路 No.4供电回

路

机修车No.5供电回间 路

小计

14.1 16.8 12.6 10.5 37.5 54

计算负荷

S30(kVA) I30(A) Q30

(kvar) 16.5 21.7 32.9 19.7 14.7 12.3 43.9 63.2

25.9 19.4 16.2 57.7 83.2

39.4 29.5 24.6 87.7 126.4

（4）车间设备总负荷统计见表3-4：

表3-4冷镦车间总的负荷统计表

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用电单位名称

设备组Ⅰ 设备组Ⅱ 工具车间 机修车间 总计

设 备 容 量 1172.2 45.6

需 要

cos tan 系

数

0.2 0.5 1.73 0.10.5 1.73 5

180 0.2 0.5 1.73 150 0.2 0.5 1.73 1547.8 取K p=0.95K q=0.97

P30 (kW)

计算负荷 Q30 S30

(kVA) (kvar) 464.4

11.83 63.2 43.9 583.23 554

536.8 13.68 83.2 57.7 691.28 644.8

I30(A)

268.4 6.84 54 37.5 366.63 330

815.9 20.8 126.4 87.7 1051.8 979.7

3.3无功功率补偿

3.3.1功率因数补偿的目的和方案

功率因数是用电的一项重要电气指标。提高负荷的功率因数可以使发、变电设备和输电线路的供电能力得到充分发挥，并能降低各级线路和供电变压器的功率损失和电压损失，因而具有重要意义。目前用电户高压配电网主要采用并联电力电容器组来提高负荷功率因数，即所谓集中补偿法，部分用户已经采用自动投切电容补偿装置。低压电网，已经推广应用功率因数补偿装置。对于大中型绕线式异步电动机，利用自励式进相机进行的单机就地补偿来提高功率因数，节电效果显著。

3.3.2无功补偿的计算及设备选择

我国《供电营业规则》规定：容量在100kV·A及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。

由于用户大量使用的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，相应可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。

要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。最大负荷时的无功补偿容量QN·C应为：

QN·C=Klo x Pca（tanφ1-tanφ2）

按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控

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制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。

提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。前者主要有同步补偿机和并联电容器。动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。

低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有4、6、8、10、12组等。用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量qN·C来确定电容器组数：

n

QcqC

在用户供电系统中，无功补偿装置一般有三种安装方式：

(1)高压集中补偿 补偿效果不如后两种补偿方式，但初期投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿，以满足企业总功率因数的要求，所以在一些大中型企业中应用。

(2)低压集中补偿 补偿效果较高压集中补偿方式好，特别是它能减少变压器的视在功率，从而可使主变压器的容量选的较小，因而在实际工程中应用相当普遍。

(3)低压分散补偿 补偿效果最好，应优先采用。但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止运用时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。

本次设计采用高压集中补偿方式。

3.3.3无功补偿计算

1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：

S30(1) (3302 5542) 644.k8VA

因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000 kV·A。这时变电所低压侧的功率

因数为：cos (2) 330645 0.49

2） 无功补偿容量按规定，变电所高压侧的cos 0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗 QT远大于其有功功率损耗 PT，一般 QT (4~5) PT，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90 ，这里取cos ' 0.92。要使低压侧功率因数由0.49提高到0．92，低压侧需装设的并联电容器容量为：

cos 0.92Qc 330 [tan(arccos0.49) tan(arccos0.92)]kvar 416kvar

'

取 Qc 417kvar

3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：

S30(2)

330

2

(554 417)kVA 417kVA

2

变压器的功率损耗为：

PT 0.015S30(2) 0.015 357kVA 5.4kW

QT 0.06S30(2) 0.06 357kVA 21.4kvar

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变电所高压侧的计算负荷为

P30(1) 330kW 5.4kW 335.4kW

Q30(1) (554 417)kvar 21.4kvar 158.4kvar

'

'

S30(1)

'

(335.4) (158.4) 371kVA

22

补偿后工厂的功率因数为

cos ' P30(1)'S30(1)' 335.4371 0.904

4）车间变电所负荷计算 见表3-5：

表3-5车间变电所负荷计算表

序 号 车间名

称 1

需要系数

设备容量 kW 1341.72 45.6 180 150 1717.32

P30(kW)

Q30

计算负荷

S30(kVA) (kvar

536.8 13.7 83.13 57.73 644.8 644.8 357 371

I30(A)

设备组0.2 1

2 设备组0.15

2

3 工具车0.2

间

4 机修车0.2

间 总计

380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 变压器功率损耗 10kV侧负荷总计

268.4 6.84 54 37.5 330 330 330 5.4 335.4

) 464.4 11.83 63.2 43.9 554.4 554.4 417 137 21.4 158.4

815.9 20.87 126.97 88.18 979.7 979.7 543 21.4

4 变电所位置和形式的选择

4.1变电所的位置选择原则：

⑴ 应尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

⑵ 考虑电源的进线方向，偏向电源侧。 ⑶ 进出线方便。

⑷ 不应妨碍企业的发展，留有扩建和发展的余地。 ⑸ 运输条件方便于变压器等大型电气设备搬运。

⑹ 尽量避开有腐蚀性气体和污秽的地段，如无法避免，则应位于污源的上风侧。 ⑺ 变电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。变电所