《工厂供电技术课程设计》(2)

工厂供电技术课程设计

无功负荷 QC3=PC3tan?=16.98*1.73=29.38kvar

22视在功率 SC3=PCA 3?QC3=33.93kV·

4 住宅区水泵组：

Kd=0.8 cos?=0.8 tan?=0.75

有功负荷 PC4=KdPS4=0.8*176=140.8kW 无功负荷 QC4=PC4tan?=0.75*140.8=105.6kvar

22视在功率 SC4=PCA 4?QC4=176kV·

5 办公楼：

Kd=0.8 cos?=1 tan?=0

有功负荷 PC5=KdPS5=0.8*30=24kW 无功负荷 QC5=PC5tan?=0kvar

22视在功率 SC5=PCA 5?QC5=24kV·

6 住宅区：

Kd=0.45 cos?=1 tan?=0

有功负荷 PC6=KdPS6=0.45*768=345.6kW 无功负荷 QC6=PC6tan?=0kvar

22视在功率 SC6=PCA 6?QC6=345.6kV·

7 厂区照明：

Kd=1 cos?=1 tan?=0

有功负荷 PC7=KdPS7=1*29=29kW 无功负荷 QC7=PC7tan?=0kvar

22视在功率 SC7=PCA 7?QC7=29kV·

总负荷的计算：

有功功率 Pc=K∑ p?ΣPc.i （2.4） 无功功率 Qc= K∑q?ΣQc.i （2.5）

22?QC视在功率 Sc=PC （2.6）

式中：对于干线，可取K∑ p =0.85-0.95，K∑q =0.90-0.97。对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K∑ p =0.8-0.9，K∑q =0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计算时，可取K∑ p =0.9-0.95，K∑=0.93-0.97。

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表2-2 计算负荷表

计算负荷

设备组 机床组 电焊机组 起重机 水泵组 办公楼 住宅区 厂区照明

Kd 需要系数 0.2 0.35 0.15 0.8 0.8 0.45 1

cos? 0.5 0.35 0.5 0.8 1 1 1 ——

tan?

Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA 86.69 45.27 16.98 140.8 24 345.6 29 688.34 653.92 619.56

149.97 121.33 29.38 105.6 0 0 0 406.28 394.09 385.96

174.74 129.5 33.93 176 24 345.6 29 —— 763.49 729.9

1.73 2.68 1.73 0.75 0 0 0

对干线 取K∑p=0.95,

总计

K∑q=0.97

对低压母线 取K∑p=0.90,

K∑q=0.95

2.2 无功补偿的目的和方案

由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、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。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9，按照实际情况本次设计要求功率因数为0.92以上，因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。

根据现场的实际情况，拟定采用低压集中补偿方式进行无功补偿。

2.3 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。

一般情况下，由于用户的大量如：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，达不到上述要求，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

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耗和电压损失降低，并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=QC?QC=PC（tan?-tan?'） (2.7)

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?QN.C (2.8) qN.C在用户供电系统中，无功补偿装置位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。

本次设计采用低压集中补偿方式。

PC QC SC 取自低压母线侧的计算负荷，cos?提高至0.92

PC619.506==0.85 729.9SCcos?=

QN·C=PC（tan?-tan?'）=619.506*[tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)]=120kvar 选择BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，qN·C=20kvar

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n?QN.C （2.9） qN.C=120kvar/20kvar=6 取6

补偿后的视在计算负荷

22?(QC?QN·）SC=PC=674.19kV·A Ccos?=

PC=0.92SC 工厂供电技术课程设计

3 短路电流计算

3.1 短路电流及其计算

供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。

所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。

造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。

计算方法采用标幺值法计算。进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：

某量的标幺值=

?任意单位? （3.1） 该量的实际值?与实际值同单位?该量的标准值所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。

3.2 三相短路电流计算

电源取自距本变电所3km外的35kV变电站，用10kV双回架空线路向本变电所供电，出口处的短路容量为250MV·A。

图3.1短路电流计算图

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