某變電站的負(fù)荷計(jì)算過程案例分析1.1負(fù)荷的分類根據(jù)設(shè)施的不同，如果停止供電的話，影響會(huì)不同。有些只會(huì)影響人們的生活和學(xué)習(xí)，有些也會(huì)給國家和社會(huì)帶來嚴(yán)重后果。因此，在進(jìn)行變電站設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮停止供電是否會(huì)有很大影響。通常，負(fù)荷可以分為以下3種：1.一級(jí)負(fù)荷電源突然中斷的話，會(huì)引起周圍環(huán)境損失和嚴(yán)重污染。這會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。它將造成嚴(yán)重的社會(huì)動(dòng)蕩或?qū)?jīng)濟(jì)和政治造成嚴(yán)重影響。2.二級(jí)負(fù)荷是指突然中斷供電會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上較大損失的；會(huì)對(duì)社會(huì)秩序動(dòng)亂和經(jīng)濟(jì)政治產(chǎn)生巨大影響。它的重要性僅次于一級(jí)負(fù)荷。1.三級(jí)負(fù)荷指上述不屬于一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷的其他負(fù)荷。停電中斷的話，造成的影響比較小。1.2負(fù)荷計(jì)算的方法確定我國一般采用的電氣設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的方法主要有兩種：1.需要系數(shù)法需求系數(shù)法是確定計(jì)算負(fù)荷的最簡(jiǎn)單、最簡(jiǎn)單的方法，在國際上得到了廣泛的應(yīng)用，但需要強(qiáng)調(diào)的是，需求系數(shù)的取值與電氣設(shè)備的種類和運(yùn)行狀態(tài)有很大的關(guān)系，因此，必須在計(jì)算中正確評(píng)估電氣設(shè)備的類別和運(yùn)行狀態(tài)。2.二項(xiàng)式法二項(xiàng)式法的應(yīng)用界限雖然很大，但是在設(shè)備臺(tái)數(shù)少、容量差大的分枝干線的計(jì)算負(fù)荷確定的情況下，采用二項(xiàng)式法比需要系數(shù)法更合理，計(jì)算也更簡(jiǎn)單。根據(jù)這次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，使用系數(shù)法需要法來決定系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算。1.3系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算1.1.1概述負(fù)載計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，負(fù)載計(jì)算是否正確直接影響電氣設(shè)備的選擇，電線電纜是否經(jīng)濟(jì)合理，正確確定負(fù)載計(jì)算是重要的。系統(tǒng)的各種負(fù)荷的工狀比較復(fù)雜，影響負(fù)荷計(jì)算的要素很多，因此負(fù)荷計(jì)算只能貼近實(shí)際情況。選擇供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備時(shí)，可以根據(jù)發(fā)熱條件進(jìn)行選擇。這個(gè)負(fù)荷叫做計(jì)算負(fù)荷。一般來說，升溫到載波流體穩(wěn)定為止需要半個(gè)小時(shí)，所以“半小時(shí)最大負(fù)荷”作為負(fù)荷經(jīng)常被使用。有功計(jì)算負(fù)荷顯示為，無功計(jì)算負(fù)荷顯示為，計(jì)算負(fù)荷顯示為，計(jì)算電流顯示為。1.1.2按需要系數(shù)法計(jì)算計(jì)算負(fù)荷單組電氣設(shè)備計(jì)算計(jì)算負(fù)荷的公式1.有功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（)(3-1)式中：--需要系數(shù)--設(shè)備總?cè)萘?.無功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（）（3-2）式中：--功率因數(shù)正切值1.視在計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（）（3-3）式中：--平均功率因數(shù)4.計(jì)算電流的計(jì)算公式（）（3-4）式中：--額定電壓多組電氣設(shè)備計(jì)算計(jì)算負(fù)荷的公式1.總的有功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（）（3-5）式中:--有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)--有功計(jì)算負(fù)荷之和2.總的無功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（）（3-6)式中:--無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)--無功計(jì)算負(fù)荷之和1.總的視在計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（）（3-7)4.總的計(jì)算電流的計(jì)算公式（）（3-8）1.1.3本設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算1.住宅區(qū)的負(fù)荷計(jì)算該住宅區(qū)有15棟多層居民樓，每棟有3個(gè)單元，每一個(gè)單元有10戶居民，共450戶。我打算用兩個(gè)變壓器供電。根據(jù)住宅用電負(fù)荷的需要系數(shù)選擇表，確定住宅區(qū)需要系數(shù)為0.45，有功同時(shí)系數(shù)，無功同時(shí)系數(shù)。原始資料可知，每戶住宅區(qū)面積為，每一戶設(shè)計(jì)總功率為,計(jì)算戶的負(fù)荷。有功負(fù)荷為：無功負(fù)荷為：視在負(fù)荷為：2.公共部分的負(fù)荷計(jì)算小區(qū)內(nèi)物業(yè)樓總負(fù)荷為,按照用電負(fù)荷需要系數(shù)選擇表,確定需要系數(shù)為，有功同時(shí)系數(shù)，無功同時(shí)系數(shù)，，tan0.88；小區(qū)內(nèi)共有高壓鈉燈個(gè)，高壓鈉燈個(gè)，照明總負(fù)荷為,確定需要系數(shù)為，有功同時(shí)系數(shù)，無功同時(shí)系數(shù)，，。有功負(fù)荷為：無功負(fù)荷為：視在負(fù)荷為：本小區(qū)具體用電負(fù)荷如下表：表3-1本小區(qū)具體用電負(fù)荷Tab.3-1ThespecificpowerLoadofthiscommunity區(qū)域住宅（150戶）物業(yè)樓公共照明總負(fù)荷（KW）315010038需要系數(shù)0.450.450.8Kp0.350.350.9Kq0.40.40.95cosφ0.750.750.5tanφ0.880.881.73有功負(fù)荷（KW）1417.54530.4無功負(fù)荷（Kvar）1247.439.652.59視在負(fù)荷（KVA)1888.259.9430.41.本設(shè)計(jì)總的負(fù)荷計(jì)算有功負(fù)荷為：無功負(fù)荷為：視在負(fù)荷為：1.4無功補(bǔ)償計(jì)算1.4.1無功補(bǔ)償?shù)哪康耐ㄟ^安裝電容器的方法，人為地控制線路的功率因數(shù)，提高電壓的質(zhì)量，降低輸電過程中的消耗，增加電力網(wǎng)的容量，提高有功輸出等目的。因此，功率因數(shù)未達(dá)到規(guī)定的要求時(shí)，必須設(shè)置無功補(bǔ)償裝置。1.4.2無功補(bǔ)償?shù)姆椒ū?-1顯示，功率因數(shù)一般達(dá)不到“供電營(yíng)業(yè)規(guī)則”中規(guī)定的0.9，因此需要補(bǔ)償。我們?cè)谶M(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，應(yīng)該考慮突發(fā)情況，留有裕量。因此，無效補(bǔ)償后的功率應(yīng)該大于0.9。本設(shè)計(jì)在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，這里擬定取功率因數(shù)。1.無功補(bǔ)償計(jì)算公式1）無功補(bǔ)償容量：（3-9）總的視在計(jì)算負(fù)荷：（3-10）計(jì)算電流：（3-11）2.本設(shè)計(jì)的無功補(bǔ)償計(jì)算功率因數(shù)：要使功率因數(shù)由0.71提高到0.92，需裝設(shè)的電容器容量為：通過查詢常用并聯(lián)電容器的主要技術(shù)依據(jù)，選取BCMJ0.4-20-3型并聯(lián)電容器，電容器的主要技術(shù)依據(jù)如下表：表3-2并聯(lián)電容器的主要技術(shù)依據(jù)Table3-2Maintechnicalbasisforparallelcapacitors型號(hào)額定電壓/KV額定容量/Kvar額定電容/μF相數(shù)BCMJ0.4-20-30.4204003電容器臺(tái)數(shù)：因?yàn)殡娙萜髋_(tái)數(shù)計(jì)算為16.7，所以取電容器的臺(tái)數(shù)是16臺(tái)。補(bǔ)償后的計(jì)算如下。補(bǔ)償容量為：補(bǔ)償后的視在負(fù)荷計(jì)算：補(bǔ)償后的電流計(jì)算：因此功率因數(shù)提高為：>所以功率因數(shù)滿足了規(guī)定大于0.9的要求。4變電站與變壓器的選擇4.1變電站類型的選擇目前，我國在變電站的基礎(chǔ)建設(shè)和改造方面，主要采用傳統(tǒng)的變電站和箱式變電站兩種。傳統(tǒng)的變電站在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要實(shí)際進(jìn)行電氣基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，還需要進(jìn)行與土木建設(shè)相關(guān)的工程和設(shè)計(jì)。另外，由于這種傳統(tǒng)的變電站所需的土地面積大，無法完全接近負(fù)荷中心，其供電系統(tǒng)的線路半徑長(zhǎng)，壓降大，功率損失大。而且，那個(gè)和周圍的自然環(huán)境條件有很大的不同。與傳統(tǒng)的變電站相比，箱式變電站的設(shè)置簡(jiǎn)便，其本身已經(jīng)進(jìn)行了組裝和調(diào)整，根據(jù)實(shí)際情況，采取相應(yīng)的調(diào)整措施即可。箱式變電站占地面積小，接近負(fù)荷中心，減少電壓下降，保證供電質(zhì)量，同時(shí)變電站也能經(jīng)常與發(fā)電廠周邊環(huán)境聯(lián)系、融合。根據(jù)以上兩個(gè)變電站的對(duì)比，本設(shè)計(jì)采用箱式變電站。4.2變壓器繞組和連接方式的選擇4.2.1繞組數(shù)量的確定原則現(xiàn)在，中國電力網(wǎng)使用的變壓器根據(jù)繞組數(shù)分為以下3種。雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦合變壓器。本論文涉及10kV和0.4kV的電壓，因此在本文中選擇雙繞組變壓器。4.2.2連接方式的選擇通過閱讀《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2.2.4條可以知道。中國變壓器常用的連接方法主要有兩種。一個(gè)是Y型連接，另一個(gè)是△型連接。電壓等級(jí)在35kV以上的變壓器，主要是Y連接，電壓等級(jí)小于35kV的情況，我們選擇△連接。本論文設(shè)計(jì)的變電站為10/0.4kV電壓等級(jí)。因此，所選擇的連接方式是Dyn11。具體如下圖所示。圖4-1Dyn11的連接方式Fig.4-1TheconnectionmodeoftheDyn114.3變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)的確定，要考慮以下因素：1.系統(tǒng)是否有一、二級(jí)負(fù)荷：如果系統(tǒng)沒有一級(jí)負(fù)荷，可以設(shè)置一臺(tái)變壓器來節(jié)約投資。但是，用戶一、二級(jí)負(fù)荷較多的情況下，必須設(shè)定為2臺(tái)，使這些負(fù)荷能夠持續(xù)供電。2.從發(fā)展角度考慮：如果在這個(gè)地區(qū)將來負(fù)荷有變大的可能性，也適合使用兩個(gè)變壓器。本論文設(shè)計(jì)的是10/0.4kV變電站，供電對(duì)象容量大，電氣設(shè)備相對(duì)集中，在變電站選擇2臺(tái)變壓器。主變壓器的型號(hào)選擇主要考慮以下因素：。1）變電站的所在地選擇2）建筑物防火等級(jí)3）建筑物的使用功能4）主要電氣設(shè)備供電要求5）當(dāng)?shù)仉娏┙o部門的變電站管理體制等4.4變壓器容量的選擇變壓器空載時(shí)需要更多的無功功率，必須由供電系統(tǒng)提供。如果變壓器容量過大，不僅會(huì)增加投資，而且會(huì)使變壓器長(zhǎng)期依賴輕載，造成“大馬拖小車”的現(xiàn)象，增加空載損耗，它會(huì)降低功率因數(shù)，增加網(wǎng)損，如果變壓器容量小，會(huì)使變壓器長(zhǎng)期過載，容易損壞設(shè)備。變壓器的最佳負(fù)載率在之間，如負(fù)載過高，損耗將明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負(fù)載稍有增長(zhǎng)，便需要增打容量，更換大容量的變壓器，勢(shì)必增加投資，且影響供電?？傊x擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負(fù)荷為依據(jù)。確定變壓器的總負(fù)荷后，按以下條件選擇變壓器容量。1.變壓器僅用一臺(tái)變壓器供電時(shí)，變壓器的容量大于等于所有電氣設(shè)備的總計(jì)算負(fù)荷，即。2.在該供電系統(tǒng)中有2臺(tái)變壓器的情況下，各變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下要求。兩個(gè)條件：1）一個(gè)變壓器單獨(dú)供電時(shí)，必須保持部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，通常為，即。2）其中一個(gè)變壓器在單獨(dú)供電時(shí)，需要保證該系統(tǒng)的所有一、二級(jí)負(fù)荷可以正常運(yùn)行，即1.單臺(tái)10/0.4KV的變壓器容量通常下，小于等于,在負(fù)荷分布集中、容量大且合理的方式工作時(shí)，可以考慮使用容量的變壓器。在一般情況下保障生活用電的變壓器容量不應(yīng)該大于。4.考慮到長(zhǎng)期發(fā)展，應(yīng)留有15％的裕量。因此，可以選出變壓器的容量為，變壓器的容量。主變壓器在安裝時(shí)，根據(jù)消防要求，不可以選用可燃性油變壓器，另外，也不使用空氣絕緣的干式變壓器，優(yōu)先采用干式環(huán)氧樹脂注入型或六氟化硫型變壓器。綜合這些結(jié)合的具體情況，選擇SC9-400/10型變壓器。最終確定的該變壓器技術(shù)參數(shù)