某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计
的负荷持续率。 2.1.3 负荷确定
根据利用系数法机械加厂负荷计算如表2.2所示为机加工厂各车间负荷计算表。机加工一车间详细负荷计算见附录一。
表2.2 机加工厂负荷计算表
序车间名称 号 NO.1 供电回路 机加工一0 车间 NO.3 供电回路 NO.4 供电回路 NO.1 供电回路 机加工二1 车间 NO.3 照明回路 NO.4 供电回路 NO.5 供电回路 2 铸造车间 NO.6 供电回路 NO.7 照明回路 NO.8 供电回路 3 铆焊车间 NO.9 供电回路 NO.10 照明回路
续表2.2
NO.11 供电回路 4 电修车间 NO.12 供电回路 NO.13 照明回路 总计 变压器低压侧总计算负荷 2.2 无功功率补偿 2.2.1 无功功率补偿概念
近年来，随着我国电力工业的不断发展，大范围的高压输电网络逐渐形成，同时对电网无功功率的要求也日益严格。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降
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设备容量 计算负荷 供电回路代号 KW 131.45 89 160.71 10 155 120 10 160 140 180 8 150 170 7 P30/KW 26.29 62.3 32.14 8 46.5 36 8 64 56 72 6.4 45 51 5.6 Q30/Kvar 45.48 0 55.61 0 54.4 42.1 0 65.3 57.1 73.4 0 89.1 101 0 S30/KVA 52.53 62.3 64.23 8 71.57 55.39 8.00 91.43 79.98 I30/A 79.91 94.77 97.7 12.15 108.73 84.16 12.15 138.92 121.51 NO.2 供电回路 NO.2 供电回路 102.82 156.22 6.40 99.82 9.72 151.66 113.15 171.91 5.60 8.51 150 146 10 1797.16 45 44 8 78 65 0 90.05 78.49 8.00 136.82 119.26 12.15 616.23 726.49 585.42 704.70 952.64 937.37 916.14 1393.58 某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计
低电网损耗以及保证其安全运行所不可缺少的部分。电网无功功率不平衡将导致系统电压的巨大波动，严重时会导致用电设备的损坏，出现系统电压崩溃和稳定破坏事故。因此无功功率对电力系统是十分重要的。
无功功率补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。 2.2.2 无功补偿提高功率因数的意义 （一）改善设备的利用率
因为功率因数还可以表示成下述形式：
cos??PS?PUI
其中U——线电压（KV）；I——线电流（A）。
可见，在一定的电压和电流下提高cos?，其输出的有功功率越大，因此改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效方法。 （二）提高功率因数可减少电压损失
因为电力网的电压损失可借下式求出：
?U?(PR?QX)U
可以看出，影响的因素有四个：线路的有功功率P，无功功率Q，电阻R和电抗X。如果采用容抗为Xc的电容来补偿，则电压损失为
?U??PR?Q(X?XC)?U
故采用补偿电容器提高功率因数后，电压损失ΔU减少，改善了电压质量。 （三）减少线路损失
当线路通过电流I时，其有功损耗为：
3P2R?10?3 ?P?2
UCOS?2线路有功损失ΔP与COS?成反比cos?越高ΔP越小 （四）提高电力网的传输能力 视在功率与有功功率成下述关系
P?SCOS? 可见，在传输一定有功功率P的条件下, cos?越高,所需视在功率越小。
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（五）减少用户开支，降低生产成本 （六）减小供电设备容量，节省电网投资 2.3 无功补偿容量计算 2.3.1 无功功率补偿方式选择
无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器，或采用具有容性负荷的装置进行补偿。 1、利用过激磁的同步电动机，改善用电的功率因数，但设备复杂，造价高，只适于在具有大功率拖动装置时采用。
2、利用调相机做无功功率电源，这种装置调整性能好，在电力系统故障情况下，也能维持系统电压水平，可提高电力系统运行的稳定性，但造价高，投资大，损耗也较高。每kvar无功的损耗约为1.8—5.5%，运行维护技术较复杂，宜装设在电力系统的中枢变电所，一般用户很少应用。
3、异步电动机同步化。这种方法有一定的效果，但自身损耗大，每kvar无功功率的损耗约为4—19%，一般都不采用。
4、电力电容器作为补偿装置，具有安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小（每kvar功功率损耗约为0.3—0.4%以下）等优点，是当前国内外广泛采用的补偿方法。这种方法的缺点是电力电容器使用寿命较短。
电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。
a、 串联补偿是把是容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，
提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。
b、 并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿
方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。
由于并联电容补偿方式运行维护方便安全，且便于安装，能耗低，投资省，因此本设计采用并联电容进行无功补偿。并联电容的补偿方式有可分为三种方法如表2.3所示：
表2.3 并联电容无功补偿三种方法
补偿方式 装设地点 原理电路 主要特点 适应范围 6
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高压集 中补偿 接变电所6-10KV高压母线，其电容柜一般装设在单独的高压电容室内 初步投资少，运行维护方便，但只能补偿高压母线以前的无功功率 适于、中型工厂变配电所做高压无功补偿 低压集 中补偿 接变电所低压母线，其电容器柜装设在低压配电室内 能补偿低压母线以前的无功功率，可使变压器的无功功率得到补偿。从而有可能减小变压器容量。且运行维护方便 适于中、小型工厂或车间变电所做低压侧基本无功补偿 续表2.3
补偿范围最大，补偿效果最好。可缩小配电线路截面，减小有色金属消耗能。但电容的利用率不高，且初投资高和维护费用较 大 单独就 地补偿 装设在用电设备附近，与用电设备并联 适于负荷相当平稳且长时间使用的大容量用电设备，及容量虽小但数量多的用电设备 所以根据本设计的要求选择采用低压集中补偿的方法。 2.3.2 无功补偿容量的确定
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（1）按提高功率因数确定补偿容量
采用一组固定补偿电容器时，补偿容量按下式计算，但在负荷较轻时不应发生过补偿。
QB?Pav(tan?1?tan?2)
式中、Pav— 补偿装置安装点负荷的平均有功功率；
tan?1— 补偿前的平均功率因数的正切值；
tan?2—补偿后希望达到的平均功率因数的正切值。
采用分组自动投切的电容器组补偿时，补偿容量按下式计算。
QB?P30(tan?1?tan?2)
式中、P30-—最大有功负荷。
（2）按抑制电压波动和闪变确定补偿容量
QB??Q30?dlimSk
式中、?Q30—负荷无功功率的最大变化量； dlim—允许补偿后的最大电压变动； Sk—补偿安装点的短路容量。
通过两个方案比较，此设计选择低压侧集中补偿的方法。在该设计中希望无功补偿后功率因数cos?不小于0.9，在前面负荷计算中已经求出了每个车变的P30和补偿前各车变的平均功率因数cos?1，则在计算无功补偿容量选择低压集中补偿方式，同时采用分组自动投切的电容器组补偿。
2.3.3 补偿容量计算
（1）补偿前的变压器容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为
S30(1)?585.422?704.72KV.A?916.14KV.A
主变压器容量选择条件为 SN.T?S30，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选容量为630 kV·A的变压器两台。这时变电所低压侧的功率因数为
cos?(2)?585.42/916.14?0.639
（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0．63提高到0．92，低压侧需装设的并联电容器容量为
QC?585.42?(tanarccos0.639?tanarccos0.92)?455.31kvar
取 Qc=480kvar （3） 补偿后变压器的容量和功率因数
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