工厂供电期末大作业 某工厂电气部分设计(3)

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功率因数的降低产生的不良影响：(1)系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用；(2)由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大；(3)由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使的供电系统中的电压损失增加，使得调压困难；(4)对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的出力。

无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良的影响。因此，供电单位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数

2.2.2 功率因数的补偿

供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求，它是根据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据《全国供用电规则》的规定，本设计要求用户的功率因数cos??0.9。而由上面计算可知Cosφ=0.58<0.9因此需要进行无功补偿。

补偿容量可按下式确定：

Qc= Q30－Qˊ30= P30（tanФ－tanФˊ）

n?QC?qC

tan?1——补偿前自然平均功率因数cos?1对应的正切值；

tan?2——补偿后自然平均功率因数cos?2对应的正切值；

?qC——补偿率 kvar/kW

P30——设计时求得的平均负荷，单位为 KW；

qC ——单个电容器的容量 kvar

n ——并联电容器的个数

Q30 =13.1×(tan arccos0.58-tan arccos0.95)kvar=1.04×13.1=13.62kvar Qc=13.62kvar

无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：

2Sˊ30 = 13.12?（19.1-13.62）=13.12?5.482=14.2kVA

因此补偿后变压器容量可选为30kVA（参看附录表2）

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变压器功率损耗为：

ΔPT≈0.01 S30 =0.01×14.2=0.142kW ΔQT≈0.05 S30 =0.05×14.2=0.71kvar 变电所高压侧的计算负荷为：

Pˊ30（1） =13.1+0.142=13.242kW Qˊ30（1） =(19.1-13.62)+0.71=6.19kvar Sˊ30 =13.2422?6.192=14.62kVA 无功补偿后，车间的功率因数（最大负荷时）为：

cosФˊ= Pˊ30（1）/ Sˊ30（1）=13.242/14.62=0.905≥0.9 因此符合本设计要求。

第三章 变压器的选择及其电气主接线

3.1 变压器的选择

3.1.1 电力变压器及其分类

电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。

常用变压器的种类，在中低压供配电系统中，常用的电力变压器有如下几种分类方式：

① 按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。

② 按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器，目前一般采用铜绕组变压器。

③ 按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器两大类。 ④ 按绕组联结组别分类：有Yyn0和Dyn11两种。

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3.1.2 变压器台数和容量的选择

1、选择主变压器台数应考虑下列原则:

1) 三级负荷一般设一台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限制，所选单台变压器的容量一般不大于1250kVA；当用电负荷所需的变压器容量大于1250kVA时，通常应采用两台或更多台变压器。

2) 当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采用单独的变压器供电，以便这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损耗。

3) 当有较大的冲击性负荷时，为避免对其他负荷供电质量的影响，可单独设变压器对其供电。

4) 当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应设两台或多台变压器。以起到相互备用的作用。

5) 在确定变电所住变压器台数时，应考虑负荷的发展，留有一定的余量 2、变压器容量的选择：

1）只装一台主变压器的变电所

主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需求，即

SN.T.≥S30

2) 装有两台主变压器的变电所，每台变压器的容量SN.T应该同时满足以下两个条件：

a.任一台变压器单独运行时，宜满足总的计算负荷S30的大约60%--70%的需要，即

SN.T =(0.6~0.7) S30

b.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷S30（Ⅰ+Ⅱ）的要求。即 ??? SN.T ≥ S30（Ⅰ+Ⅱ） 由于Sˊ30（1） =22.7 kVA

因为该车间是二级负荷，所以按要求2选变压器。 ST.≥(0.6~0.7) ×22.7=(13.62~15.89)kVA.≥ST≥S30（Ⅰ+Ⅱ） 所以选30kVA的变压器2台。 3.1.3变电所主变压器形式

由本设计的变电所为独立式、封闭建筑，故采用油浸式变压器

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3.2总配电所主接线的设计

3.1.1概况

电气主接线图即主电路图，是表示供电系统中电能输送和分配线路的电路图，亦称一次电路图。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三方面：

可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，电气主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。

为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。

灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。 经济性:由于工厂所选用的都是安全可靠且经济美观的成套的配电装置，故柜型一般采用固定式。工厂电源进线上装设专用的计量柜，其互感器只供记费的电度表用 3.1.2主结线的设计

电气主结线是变电所的主要电路，它明确表示了变（配）电所电能接受与分配的主要关系，是变（配）电所运行，操作的主要依据。在设计中，主结线的拟定对电气设备选择，配电装置布置，保护和控制测量的设计，建设投资以及变电所运行的可靠性，灵活性及经济性等都有密切关系，所以主结线的选择是供电系统设计中一项综合性的重要环节。

在三相对称情况下，电气主结线图通常以单线图表示，图上所有电器元件均用统一规定的图形符号表示。

3.2.3配电所（即车间变电所）的位置的确定

(1) 变配电所位址选择的一般原则：尽量靠近负荷中心、靠近电源侧、进出线方便、

设备运输方便、有扩建和发展的余地。

(2) 由于工厂厂区供电来自总配电所，为经济起见：高压配电所采用室内型独立式；

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车间变电所采用室内型附设式（外附）。变电所采用附设式，不占或少占建筑面积，建筑费用和维护费用也较低。

根据上述条件，本设计中把配电所的位置选在制条车间和纺纱车间的中间处。 3.2.4 对电气主结线的基本要求

（1）根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性； （2）电气主结线应具有一定的运行灵活性； （3）结线简单，运行方便；

（4）结合工厂发展规划，留有扩建余地。

本设计中，一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图，这种接线兼有内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所有高压开关设备较多，投资较大，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出先较多的总电压变电所。 3.2.5主接线图

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