变电所计算负荷及无功功率的补偿.doc
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1、第一章 确定变电所计算负荷及无功功率的补偿第一节 计算负荷与无功功率补偿文字说明计算负荷,是指通过统计计算求出的,用来按发热条件选择供配电系统各元件的负荷值。按照计算负荷选择的电气设备和导线的电缆,如以计算负荷持续运行,其发热.温升不致超出允许值,因而不会影响其使用寿命。由于导体通过电流达到稳定温度的时间大约需(34) ,为发热时间常数。而截面在16平方毫米以上的导体的均在100min以上,也就是载流导体大约经30min后可达到稳定的温升值。因此通常取半小时平均最大负荷P30作为计算负荷。按供电营业规定:用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时功率因数,100KVA及以上高压供电的用户,不得低于
2、0.90;其他电力用户,不得低于0.85,因此用户必须在充分发挥设备潜力,改善设备运行性能,提高自然功率因数的情况下,如尚达不到规定的功率因数要求时,必须考虑进行无功功率的人工补偿。功率因数由cos提高到cos,这时在用户需用的有功功率P30固定不变的条件下,无功率将由Q30减小到Q30,视在功率将由S30减小到S30。相应地负荷电流I30,也得以减小,这将使系统的电能损耗和电压损耗均相应的降低,从而达到既节约电能又提高电压质量的效果,同时可使系统选用较小容量的供电设备和导线电缆。由此可见,提高功率因数对电力系统是大有好处的。第二节 各部分用电设备计算负荷简图因此图为简明的计算负荷图,不待表选
3、择变压器台数、型号和容量。只为了计算负荷时更加清晰明了,使计算时更加系统化、简明化。第三节 负荷计算一、 低压各车间负荷1) 铸造车间: 已知:Pe=2000kw,Kd=0.4, cos=0.65有功计算负荷:P30.7=Kd*Pe=200KW*0.4=800KW无功计算负荷:Q30.7=P30.7*tan=P30.7tanarccos0.65=800kw tanarccos0.65=936Kvar.视在计算负荷:S30.7=P30.7/cos=800/0.65=1231KVA计算电流:I30.9=S30.7/UN3=1231KVA/1.73*0.38KV=1865A2)铸铁车间:已知: Pe
4、=1000KW, Kd=0.4 cos=0.70有功计算负荷:P30.10=Kd*Pe=0.41000=400KW无功计算负荷:Q30.10=P30.10*tan=400tanarccos0.65=408Kvar视在计算负荷:S30.10=P30.7/cos=400kw/0.7=571.4KVA计算电流:I30.10=S30.10/UN3=571.4KVA/*0.38KV=865.8A沙库:已知:Pe=110kw Kd=0.7 cos=0.60有功计算负荷:P30.11=Kd*Pe=0.47110=77KW无功计算负荷:Q30.11=P30.11*tan=P30.11tanarccos0.6=
5、77KW1.3=100.1Kvar 视在计算负荷:S30.11=P30.11/cos=77kw/0.6=128KVA 计算电流:I30.11=S30.11/UN3=128KVA/1.73*0.38KV=194A注:以上二组设备总的计算负荷c取Kp=0.9, Kq=0.93有功计算负荷:P30.9=Kp(P30.10+P30.11)=0.9(400+77)=429.3KW无功计算负荷:Q30.9=Kq(Q30.10+Q30.11)=0.93(408+100.1)=472.5Kvar 视在计算负荷:S30.9= 计算电流:I=S/U=605.9KVA/0.66KV=918A3)铆焊组:(铆焊车间)
6、已知:Pe=1200kw Kd=0.3 cos=0.43 有功计算负荷:P30.14=Kd*Pe=12000.3=360KW无功计算负荷:Q30.14=P30.14*tan=360kwtanarccos0.43=756Kvar 视在计算负荷:S30.14=P30.14/cos=360kw/0.43=837.2KVA 计算电流:I=S/U=837.2KVA/0.66KV=1268.5A 水泵库:已知:Pe=28kw Kd=0.75 cos=0.80 有功计算负荷:P30.15=Kd*Pe=0.7525=21KW无功计算负荷:Q30.15=P30.15*tan=21kwtanarccos0.8=1
7、5.75Kvav 视在计算负荷:S30.15=P30.15/cos=21kw/0.9=26.25KVA 计算电流:I=S/U=26.25KVA/0.66KV=39.8A注:以上二组设备的计算负荷(取 Kp=0.9, Kq=0.93 )有功计算负荷:P30.13=Kp(P30.14+P30.15)= 0.9(360+21)=342.9KW无功计算负荷:Q30.13=Kq(Q30.14+Q30.15)= 0.93(756+25.75)=717.7Kvar 视在计算负荷:S=795.4KVA 计算电流:I=S/U=795.4KVA/0.66KV=1205A4)组空变压站:已知:Pe=390kw Kd
8、=0.85 cos=0.75 有功计算负荷:P30.18=Kd*Pe=390KW0.85=331.5KW无功计算负荷:Q30.18=P30.18tan=331.5*tanarccos0.75=291.7Kvar 视在计算负荷:S30.18=P30.18/cos=331.5/0.75=442KVA 计算电流:I=S/U=442KVA/0.66KV=669.7A机修车间:已知:Pe=150kw Kd=0.25 cos=0.65 有功计算负荷:P30.19=Kd*Pe=150KW0.25=37.5KW 无功计算负荷:Q30.19=P30.19tan=37.5*tanarccos0.65=43.9Kv
9、ar 视在计算负荷:S30.19=P30.19/cos=37.5/0.65=57.7KVA 计算电流:I=S/U=57.7KVA/0.66KV=87.4A锻造车间:已知:Pe=220kw Kd=0.3 cos=0.55 有功计算负荷:P30.20=Kd*Pe=220KW0.3=66KW 无功计算负荷:Q30.20=P30.20tan=66*tanarccos0.55=99Kvar 视在计算负荷:S30.20=P30.20/cos=66/0.55=120KVA 计算电流:I=S/U=9.3KVA/0.55=14.2A注:以上组设备的计算负荷(取 Kp=0.9, Kq=0.93)有功计算负荷:P3
10、0.17 =Kp(P30.18+P30.19+P30.20+P30.21)= 0.9(331.5+37.5+66+5.6)=369.54KW无功计算负荷: Q30.17 =Kq(Q30.18+Q30.19+Q30.20+Q30.21)=0.93(291.7+43.9+99+7.28)=441.88Kvar 视在计算负荷:S=819.96KVA 计算电流:I=S/U=819.96KVA/0.66KV=1242.4A二6KVA侧计算负荷 1从低压侧经变压器到高压侧的计算负荷 低压铸钢车间变压器的功率损耗。 有功功率损耗:Pt=0.015*S30.7=0.0151231KVA=18.465KW 无功
11、功率损耗:Qt=0.06*S30.7=0.061231KVA=73.68Kvar 铸钢车间低压变压器高次侧计算负荷 有功功率计算:P30.6=P30.7+Pt=800KW+18.65KW=818.465KW 无功功率计算:Q30.6=Q30.7+Qt=936+73.68=1009.86Kvar 计算电流:I=S/ U=1299.9KVA/1.73*6KV=125.23A2(低压铸铁,砂库)车间组计算负荷 低压铸铁,砂库变压器的功率损耗:有功功率损耗:PT=0.015S30.9=0.015605.9KVA=9KW 无功功率损耗:QT=0.06S30.9=0.06472.5KVAR=28.35KV
12、AR 铸铁砂库车间组高次侧电压计算负荷: 有功功率计算:P30.08=Q30.9+PT =429.3KW+9KW=438.3KW无功功率计算:Q30.08=Q30.9+QT=472KVAR+28.35KVAR=500.85KVAR 视在计算:S=665.6KVA 计算电流:I=S/U=665.6KVA/1.736KV=64.12A3低压铆焊水泵车间组: 变压器的功率损耗 有功功率计算:PT=0.015S30.13=0.015795.4KVA=11.9KW 无功功率计算:QT=0.06S30.13=0.06717.7KVAR=41.3KVAR 低压铆焊水泵车间组高次侧计算负荷: 有功功率计算:P
13、30.12=P30.13+PT=342.9Kw+11.9kw=354.8kw 无功功率计算:Q30.12=Q30.13+QT=717.7kvar+43.1kvar=760.8kvar视在计算:S=563.9KVA计算电流:I=S30.12/4(空.机.材)组车间: 变压器的功率损耗有功功率计算: PT=0.015S30.17=0.015819.96KVA=12.3KW无功功率计算:QT=0.06S30.17=0.06441.88KVAR=26.5kvar (空.机.材)组车间高次侧计算负荷: 有功功率计算:P30.16=P30.17+QPT=396.5KW+12.3KW=408.8KW 无功功
14、率计算:Q30.16=Q30.17+QT=441.88kvar+26.5kvar=468.38kvar 视在容量:S二6KV用电设备计算负荷: 1铸钢车间(电弧焊)已知:PE=2500KW KD=0.9.COS0=0.87 有功功率计算:P30.3=kd*pe=0.92500kw 无功功率计算:Q 30.3=P30.3tanarccos0.87=1282.5kvar 视在容量计算:S30.3=P30.3/cos=2250KW/0.87=2856.2KVA 计算电流: 2铸钢车间(工频炉)已知:Pe=2*200kw 400KW kd=0.8.cos0=0.9 有功功率计算:P30.4=Kd*pe
15、=0.9400kw=360kw 无功功率计算:Q30.4=P30.4tanarccos0.9=205.2KVA 视在容量计算:S30.4=P30.4/cos=360KW/0.87=413.8KVA 计算电流: 3空压站:已知:Pe=2250kv=500kv kd=0.85.cos0=0.85 有功功率计算:P30.5=kd*pe=0.85500kw=425kw 无功功率计算:Q30.5=P30.5tanarccos0.85=263.5kvar 视在容量计算:S30.5=P30.5/cos=2250kw/0.85=500KVA 计算电流:46KV侧的低压母线计算负荷:(取KP=0.95 ,Kq=
16、0.97 )有功功率计算:P30.2=KP(P30.3+P30.4+P30.5+P30.6+P30.8+P30.12+P30.16)=4356.36kvar无功功率计算:Q30.2=Kq(Q30.3+Q30.4+Q30.5+Q30.6+Q30.8+Q30.12+Q30.16)=4356.36kvar视在容量计算:计算电流:5总降压变电所高压侧(35KV)计算负荷:高压侧变压器损耗:Pt=0.15S30.2=0.015484kVA=97.26kwQt=0.06S30.2=0.066484=389.04kvar有功功率计算: P30.1=P30.2+Pt=4802.6+97.26kw=4899.8
17、6kw无功功率计算: Q30.1=Q30.2+Qt=4856.36+389.04=4745.4kvar视在容量 : S=计算电流 : I=第四节 尖峰电流一尖峰电流是指持续时间12S 的短时最大负荷电流。例如电动机起动电流等。尖峰电流主要用来选择熔断器和低压短路器。整定继电保护和检验电动机自起动条件等。二.单台用电设备尖峰电流就是起动电流(公式如下) Ipk=Ist=KstIn 其中IN为用电设备的额定电流;Ipk为用电设备的起动电流;Kst为用电设备的起动电流倍数,对笼型电动机Kst=57,绕线转子Kst=23,直流电动机Kst=1.7,电焊Kst=3三.多台用电设备尖峰的计算(公式如下)
18、其中Istmax和(Ist-In)MAX分别为用电设备中启动电流与额定电流之差为最大的多台设备的启动电流和它的启动电流与额定电流之差 IN1为将(Ist-IN)为最大的多台设备除外的其他(n-1)台设备的综合系数,0.71;I30为全部设备投入运行时线路的计算电流。1.铸钢车间: 已知Pe=2000kw cos=0.65 UN=380V 此车间低压侧用电设备只有一台转子: Ipk=Ist=ktIN=24.6=9.2KA2.铸铁车间:已知:Pe=1000KW,cos1=0.70 沙库 Pe2=110KW,cos=0.6 Ipk=I30.9+(Ist-IN)max=0.73+(10.9-2.17)
19、=9.46KA3.铆焊车间:已知:Pe=1200kw,cos=0.43, Pe2=28KW,cos2=0.8 Ipk=I30.13+(Ist-IN)max=0.568+(12.6-4.2)=8.986KAKst=3, Ist=3In=3*4.2KA=12.6KA4.空压车间:已知 Pe1=390KW,Pe2=150KW,Pe3=220KW,Pe4=20KW,cos1=0.75,cos2=0.65 ,cos3=0.55,cos4=0.6 Ipk=I30.17+(Ist-IN)max Kst=7, Ist=70.95=6.65KA =0.62+(6.65-0.95)=6.32KA第二章 无功功率补
20、偿,变压器台数容量类型布置选择第一节 无功功率补偿说明书按供电营业规定规定:用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数,100VA以上高压供电的用户,不得低于0.90;其他电力用户,不得低于0.85,因此,用户必须在充分发挥设备潜力,改善设备运行性能,提高自然功率因数的情况下,如达不到规定的功率数要求时,必须考虑进行无功功率的补偿。功率因数的提高与无功功率和视在功率变化无关,假设功率因数由cos提高cos,这时在用户需用的有功功率P30固定不变的条件下,无功功率减由Q30减到Q30,视在功率由S30减到S30。相应的负荷电流I30也得以减小,这将使系统的电能损耗和电压损耗的相应地降低,从
21、而达到既节约电能,对提高电压质量的效果同时可使系统选用较小容量的供电设备和导线电缆,由此可见提高功率因数对电力系统大有好处。第二节:无功功率补偿几变压器容量的确定一1).总降压变电所变压器容量和功率在补偿前: 变压器容量选择条件为SN.TS30.2,因此未补偿时变压器容量应选,两台并列允许变压器: SN.T(0.6-0.7)S30.2=(0.6-0.7)6484KVA=(3890-4539)KVA所以应选两台5000KVA的主变压器作为主变电所的变压器 按规定用户高压侧的cos10.90 ,考虑到变压器的无功功率2) 无功功率补偿容量:损耗远大于其有功功率损耗Pt,一般Qt(45)Pt,因此变
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