矿山供电系统设计(6)

2019-01-27 19:24

计算结果的列表从略。 四、变配电所总负荷的计算

对于变配电所总计算负荷的统计,应从供电系统的最末端开始逐级向电源侧统计。统 计时应先将各车间用电设备按生产环节和用吧设备装设地点分组(组内负荷暂载率不同时,应换算成统一暂载率下的额定容量,有单相负荷时按规定换算成三相负荷),而后按式(2—3)计算各组用电设备的计算负荷。若某一供电线路有多个用电设备组时,则将该线路上各用电设备组的计算负荷相加后乘以5组间最大负荷同时系数,即为该线路的计算负荷,若供电线路上右变压器时,加上变压器的损耗,即为变压器一次侧线路的计算负荷。统计总变配电所或车间变配电所二次母线厂的总计算负荷时,应将母线各配出线计算负荷相加,再乘以组间最大负荷同时系数。其计算公式为

?P??Ktp?Pj???Q??Ktq?Qj ?22S?P?Q?????式中

?P、?Qjj—用电设备的有功和无功计算负荷之和;

Ktp、

Ktq—考虑各组用电设备最大负荷不同时出现的有功和无功组间最大

荷同时系数,组数越多,其值越小,一般取Ktp=0.85~0.95,

Ktq=0.9~0.97;

P?、

Q?、

S?—线路或变配电所二次母线的总有功、无功和视在计算负荷。各

级电力网Ktp或Ktq的连乘积不应小于0.8。负荷计算一般应以表 格的形式给出。 9.4.3 功率因数提高

一、提高功率因数的意义 1.企业的功率因数 1)瞬时功率因数

瞬时功率因数是内装设在企业总配电所控制室或值班室的功率因数表(相位计)直接读出的一瞬时位。可用它来了解和分析企业供电系统运行过程中无功功率变化的情况,以便考虑采取适当的补偿措施。

2)平均功率因数

平均功率固数是指某一规定时间内功率因数的平均值,平均功率因数计算式为

cos?av?WpW?W2p2q

式中 Wp—某一段时间耗用的有功电能,内有功电度表读出;

Wq—某一段时间耗用的无功电能,内无功电度表读出。

目前,我国电力部门每月向企业用户收取电费时,就规定要按平均功率因数的高低来 调整电费。一般cosφav>0.5时,适当少收取电费;cosφav<0.85时,适当多收取电费。这样可鼓励用户设法提高功率因数,从而提高电力系统运行的经济性。

3)最大负荷时功率因数

最大负荷时功率因数是指在年最大负荷(计算负荷)时的功率因数,最大负荷时功率因数计算式为

cos??PjSj

我国有关规程规定:高压供电的企业,最大负荷时的功率因数个得低于0.9,,其他则 不得低刊0.85。若达不到上述要求,则必须进行无功补偿,以满足供电经济合理性要求。 2.提高功率因数的意义

目前,我国企业使用大量的感应式电动机和变压器等电气设备,所以供电系统中,除 了需要供给有功功率以外,还需供给大量的无功功率,从而造成发电和配电设备的供电能 力不能充分利用。因此,必须提高企业的功率因数,以减少对电源系统的无功功率需求量,同时也减少电能的浪费。

提高功率因数对企业来说具有以下实际意义:

(1)提高电力系统的供电能力。在发电和输、配电设备的容量—定时,提高用户的功率因数,就相应减少了大功功率和视在功率的需求量。这样,在同样设备条件下,就相当于增大了电力系统的供电能力。

(2)减少供电网络中的电压损失,提高供电质量。因为用户功率因数的提高,使网络中的电流减少,所以网络中的电压损失减少,网络末端用电设备的电压质量得到提高。

(3)降低供电网络中的功率损耗。因为当线路电压和输送的有功功率一定时,功率因数越高,则供电网络中的功率损失就越少。

(4)降低企业产品的成本。由于功率因数的提高可减少供电网络和变压器中的电能损耗,从而使得企业的电费下降,也就降低了企业的用电成本。

目前我国的电力资源还是比较紧张,为了鼓励用户提高功率因数,提高电能的使用效率,我国的电力部门采取电费奖惩制度。即利于功率因数高于0.9的用户给予奖励,对于功率因数低于0.9的用户给予罚款。

可见,提高功率团数,对于充分利用现有的输电、配电及电源设备,保证供电质量,减少电能损耗,提高供电效率,降低生产成本,提高经济效益等都有着个分重要的现实意义。

二、提高功率因数的方法 1.提高负荷的自然功率因数

采取各种技术措施,不需要增加专门的设备,改进用电设备的运行情况,来提高负荷功率因数的方法称为提高位付的自然功率因数。具体方法如下:

(1)正确选择和合理使用电机,使其经常工作在满载或接近满载的情况下,因为在这种情况下电机的功率因数较高。

(2)合理选择变压器和调节其运行方式,尽量避免变压器空载或轻载运行。

(3)使同步电机在过励磁条件下运行,利用其容性电流来补偿电力网中的感性电流。 (4)尽量选择鼠笼型电机,因为它比绕线型电机的功率因数高。 (5)对于容量大量又不要求调速的电机尽量选择问步电机。

2.人工补偿法提高功率因数

如果提高负荷的自然功率因数不能满足要求时,应采取人工补偿法来提高负荷的功率因数。目前企业多采用并联电力电容器的方法进行无功补偿。而且电力电容器具有投资少,有功功率损失小,运行维护方便,故障范围小的特点。

补偿原理

若在补偿前有功计算功率为P∑,无功计算功率为Q∑,则补偿前后的功率三角形如图2

—4所示。

由于补偿前后总的有功计算功率不变,因此功率因数得到提高,总的视在功率Sa·c得 到较大的降低,即

S?Sa?c?P2?(Q??Qc)2 ??式中 Q∑—补偿前无用功计算功率,Kvar;

Qc—电容器总的无功容量,Kvar;

P∑—系统的有功计算负荷,kW; S∑—补偿前总的视在功率,kv·A; Sa·A; c—补偿后总的视在功率,kv·三、电容器的选择

(一)电容器无功容量的计算

由图2-4可得出,电容器的无功容量为

Qc?p式中

?(tan?NAT-tan?a?c)

Qc—电容器总的无功容量,Kvar;

p?—系统的有功计算负荷,kW;

—补偿前功率因数角的正切;

tan?NATta?na?c—补偿后功率因数角的正切。

(二)电容器柜台数的确定

在提高电力系统的功率因数时,应选择并联电容器。电容器的额定电压应与接入电力 网的工作电压相对应。由于电容器的实际补偿容量与其端电压的平方成正比,所以电容器 台数N的计算式为

N?Qc

UW2QN()?cUN?c式中

QN?cUW—单台电容器柜的额定容量,kvar;

—电容器实际工作电压,kV; —电容器额定电压,kV 。

UN?c每相电容器台数的计算式为n?N/3

需要注意的是,由于电容器通常分为两组,分别接在变电所的两段母线上,所以n应取与计算值相等或稍大的偶数。

当选择电容器柜时,因柜内电容器已经因为三相分为三组,所以只需使电容器柜总数为偶数即可。

(三)电容器的补偿方式和联结方式 1.电容器的补偿方式

由于补偿电容器的接线方式的水同,电容器的补偿方式有3种。

(1)单独就地补偿力式。即将电容器直接与用电设备并联,共用一套开关设备。该补偿方式特点是补偿的效果最好,不但能减少高压电源线路和变压器的无功负荷,还能减少干线和分支线的无功负荷。但其缺点是电容器随着用电设备一同工作和停止,所以利用串偏低,管理不方便,投资也大。该补偿方式适用于长期运行的大容量电气设备及所需无功补偿较大的负荷,或有较长供电线路的电气设备。

(2)分散补偿方式。由于各线路的电压等级不同,需将电容器分别安装于各配电用户母线上的补偿方式。该方式的特点是电容器利用率较之单独就地补偿方式要高,能减少压电源线路和变压器中的无功负荷。但该方式不能减少干线和分支线的无功负荷,操作不够方便,初期投资较大。

(3)集中补偿方式。该方式是将电容器集中装设在企业总变电所的母线上,以专用的开关控制。其特点是电容器的利用率高,管理方便,能够减少电源线路和变电所变压器的无功负荷。但该方式不能减少干线和分支线的允功负荷,而且还需另外建设专门的房间。目前大多企业多采用此种补偿方式。

2.电容器接线方式

因为电容器的容量与其端电压的平方成正比,所以当电容器额定电压按电力网的线电 压选择时,需采用三角形接线。如采用星形接线,此时电容器接在相电压上,则其容量就 仅为额定容量的1/3,造成不必要的浪费。但采用三角形接线时,若某一电容器内部故障 击穿时,就形成了相间短路故障,有可能引起电容器膨胀爆炸,使事故扩大。而星形接线 当某一电容器内部故障击穿时,工频故障电流仅为并联电容器组额定电流的3倍,而且不会形成相间短路故障。所以二角形接线只适用于电压不高的场合。通常企业35kv/10kv变电所的10kv母线,其相间短路容量不超过50Mv.A,容量不大于300kvar班的电容器组,可采用三角形接线,其他情况需采用中性点不接地的星形或双星形接线。此时电容器额定电压应按电力网的相电压选择确定。

由于电容器的特性。所以电容器纵还应单独装设控制、保护和放电设备。电容器组的 放电设备必须保证在电容器与电力网的连接断开时,放电1min,电容器组两端的残压在50V以下,以保证人身安全。通常1000V以上的电容器组用电压互感器作为放电设备。单独补偿方式的电容器组由于与用电设备直接相连,所以不需要另外装设放电设备,此时可通过用电设备放电解决。


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