重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 2电力负荷及其计算
造成的电能损耗，这就是无功补偿。
2.4功率因数
① 功率因数低对供配电系统的影响
功率因数低是无功功率大的表现，无功功率大会对系统造成如下影响：
1）使配电设备的容量增加：在三相交流系统中，电流和有功功率的关系式是：
PI? 式（2.10）
3Ucos?其中有功功率P是系统向用电设备提供的，要转化为其他形式能量的功率，这部分功率是不能减少的。因此在电压一定时，功率因数越小，即无功分量越大，则电流越大若要承受较大的电流，系统电气设备的容量必然要加大，这就会增加系统成本，使电气设备利用率降低。
2）使供电系统的损耗增加：从供配电系统功率损耗计算式中不难看出，通过系统的电流增加，系统上的功率损耗也会增加。
3）使电压损失增加：线路电流越大，电压损失也就越大。
4）使发电机效率降低：系统中负荷对无功功率需求量增大时，发电机必须增发相应的无功功率去平衡，这样就降低了效率。
② 提高功率因数的意义
在用电设备中绝大部分为感性负荷，使用电单位功率因数小于1。为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发配电设备的容量，减小供电线路的截面，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。
对用户的补偿容量在《全国供电规则》中已有规定：“无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率应属的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入和切除，防止无功电力倒送，用户在当地供电局规定的电网高峰时的功率因数，应达到下列规定：
高压供电的用户和高压供电装有负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上；其他100kVA（kW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上。
因此，在供配电系统中，必须改变无功功率大小，即提高功率因数，以便提高系统中设备的有效利用率。
2.5无功补偿的选择
要使供配电系统的功率因数提高，一般可从两个方面采取措施。一是提高用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不用任何补偿装置时的功率因数；一是采取人工补偿的方法使使总功率因数得以提高，总功率因数是指采用了补偿装置后得到的功率因数。
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① 提高自然功率因数的方法：电动机类电气设备的额定功率因数是较高的，一般都在0.85以上，可是当它们在非额定状态下（如轻载）工作时，功率因数和效率都将大幅度降低，对此，主要采用如下措施改善自然功率因数：
1）合理选择电动机的型号和规格。
2）合理选择变压器的型号和规格，避免因长期轻载运行而造成的功率因数降低。 ② 采用人工补偿提高功率因数的方法：人工补偿方法有发电机补偿、电容器补偿、调相机补偿和静止补偿器补偿，主要有两种，一是采用同步电动机补偿，一是采用并联电容器补偿。
1）在供配电系统中一般只有在能使负荷使用要求得以满足的情况下，才采用同步电动机代替异步电动机工作，且同步电动机兼作无功补偿设备，此时无功补偿的调节可以做到平滑的自动调节；专为无功补偿而设的同步电动机称为同步调相机，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用这种补偿方式。
2) 采用并联电容器补偿是目前供配电系统中普遍采用的一种无功补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器的损坏不影响整体使用等特点，但不能实现无级调节。
2.6无功补偿的计算
要使功率因数由cos?提高到cos??，必须装设无功补偿装置，其容量为：
Q?Q?Q??P(tan??tan??)??qP 式（2.11）
c303030c30?qc?tan??tan??，称为无功补偿率 ① 工厂无功功率的补偿：
?Qc?P30(tan??tan?)
?392.58?{tan(arccos0.6)-tan(arccos0.92)}
?356.2kvar 取Qc为360kvar
② 补偿后变压器的容量和功率因数 补偿后变压器器低压侧的视在计算负荷：
22?2S30(2)??P?392.582?（523.23-360）kVA30(2)?Q30(2)
?425.16kVA
变压器低压侧的计算电流：
??I30UN)?425.16/(3?0.38)?645.98A （2）?S30（2）/(3（2）主变压器的功率损耗： ?PT?0.01S30?0.01?425.16kW?4.25kW
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?QT?0.05S30?0.05?425.16kvar?21.26kvar
变压器高压侧的计算负荷：
有功计算负荷： P30(1)??P30(2)???PT?392.58?4.25?396.83kW
Q30(1)无功计算负荷：
??Q???Q?523.23-360?21.26?184.49kvar
30(2)T视在计算负荷：
2?2?S30(1)??P?396.832?184.492?437.62kVA 30(1)?Q30(1)I30（2）计算电流：
??S?/(3U30N（1）)?425.16/(3?0.38)?645.98A
功率因数：
cos???P?/S(1)30(1)30(1)??396.83/437.62?0.907?0.9
补偿后功率因数满足要求。
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3 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。
3.1.2电力变压器的连接组别
电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。
中压配电变压器有Yyn0,和Dyn11两种常见的联结组，配电变压器用Dyn11联结较之采用Yyn0联结有一下优点：
① 对Dyn11联结变压器来说，其3n次谐波电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流，从而不致注入公共的高压电网中去，这交之一次绕组接成星形接线的Yyn0联结变压器更有利于抑制高次谐波电流。
② Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的零序阻抗小的多，从而更有利于低压单相接地故障保护的动作和故障的切除。
③ 当低压侧接用单相不平衡负荷时，由于Yyn0联结变压器要求低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，因而严重限制了其接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的发挥。
GB 50052-1995《供配电系统设计规范》规定，低压为TN及TT系统时，宜与选用Dyn11联结变压器。Dyn11联结变压器的低压侧中性线电流允许达到低压绕组额定电流的75%以上，其承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大。
因此，机器厂的电力变压器选择Dyn11联结形式。
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