2 负荷的分析与计算及无功补偿
2.1负荷分析
2.1.1负荷分析的意义
进行电力设计的基本原始资料是用电部门提供的用电设备安装容量。这些用电设备品种多，数量大，工作情况复杂。如何根据这些资料正确估计所需的电力和电量是一个非常重要的问题。估计的准确程度，影响电力设计的质量，如估算过高，将增加供电设备的容量，使供配电系统复杂，浪费有色金属，增加初期投资和运行管理工作量。而估算过低，又会使供配电系统投入运行后，供电系统的线路和电气设备由于承担不了实际的负荷电流而过热，加速绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行[1]。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是负荷情况复杂，影响计算负荷的因素有很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可行，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，他与设备的性能，生产的组织，生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。
求计算负荷的工作称为负荷计算。计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假想负荷。这个负荷是设计时作为选择供配电系统供电线路的导线截面，变压器容量，开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。
2.1.2负荷分级及供电要求
1负荷分级
（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，造成重大的政治影响，经济损失，如重大的设备损坏，重大产品报废。或者公共场所秩序的严重混乱。对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽，通信枢纽，国家级承担重大活动的会堂，国家级的体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要的负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒，爆炸和火灾等情况的负荷，一级特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负
荷[8]。
（2）二级负荷：中断供电将造成较大的政治影响，造成设备局部的破坏或生产流程紊乱且需要较长时间才能恢复，或者大量的产品报废，重要产品大量减产，造成较大经济损失[8]。中断供电也将影响重要用电单位的正常工作，以及中断供电将造成大型影剧院，大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序的混乱。
（3）三级负荷：三级负荷为一般的电力负荷，不属于一二级负荷的，都为
三级负荷[8]。
2.各自的供电要求如下：
（1）一级负荷：应由两个独立电源供电，当一个电源故障时，另一个电源不至于同时损坏。特别重要的一级负荷，除了两个独立电源外，还应设置应急电源，为了保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他级别的负荷接入应急供电系统。关于应急电源方式的选用，可参照下列原则：(1)蓄电池包括静态交流不间断电源装置，适用于允许中断供电时间为毫秒级别的负荷供电。（2）供电网络中有效地独立于正常电源的专用配电线路，适用于允许中断供电时间为1.5S以上的负荷供电。（3）独立于正常电源的快速自启动发电机组，适用于允许中断供电时间为15S以上的负荷供电。常用的应急电源可使用下列几种电源：（1）独立于正常电源的发电机组 (2)供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路。(3)蓄电池 （4）干电池。
（2）二级负荷：二级负荷也属于重要负荷，二级负荷也要求有两路独立电源供电，或用两回路送到适宜的配电点。当工作电源失去时，由运行人员手动操作投入备用电源。供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定要在同一变电所）。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和维修。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部的二级负荷。
（3）三级负荷：由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊的要求。
2.2负荷计算
2.2.1负荷计算的方法
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式系数法和电位产品耗电量法等几种。
本设计将采用需要系数法予以确定。 所用公式有：
(1)、单组用电设备的计算负荷
单组用电设备的计算负荷应按下式计算:
P30?KdPe (2.1) Q30?Petan? (2.2)
S30? 式中
P30?Q30 (2.3)
22P30、Q30、S30-----该组用电设备的有功、无功、视在功率计算值,kw、kvar、kVA
Pe-----该组用电设备额定容量,kw
Kd,cos?-----该组用电设备的需用系数和加权平均功率因数
tan?------与cos?相对应的正切值
(2)、变电所总计算负荷
将变电所各组用电设备的计算负荷相加,再乘以组间最大负荷的同时系数,即可求出变电所的总计算负荷.
P?Q??Ksp?P30 (2.4)
?Ksq?Q30 (2.5) (2.6)
S??式中
P2??Q2?PQS???-----变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kw、kvar、
kVA
?P?Q3030-----变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和, kw、kvar
KspKsq-----各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最大负荷同时系数,组数越多其值越小,本设计取,Ksp?0.9Ksq?0.95
变电所的功率因数为
P?cos??S? (2.7)
2.2.2 负荷计算过程及结果
表2-1光明35KV煤矿变电所6KV侧用户负荷表 编号 设备名称 电动机额定容量kW 安装台数/工作台数 1/1 1/1 3/2 2/1 2/1 5/3 5/2 设备容量kW 安装容量 工作容量 需用系数 cosφ 年最大工作小时数 1 地面高压 (1) 主井提升机 (2) 副井提升机 (3) 压风机 2 南风井 3 北风井 4 地面低压 (1) 机修厂 (2) 家属区 (3) 工业广场 (4) 排矸系统 (5) 洗煤厂 (6) 水源井 5 井下高压 (1) 主排水泵（最 大涌水量） (2) 主排水泵（最 小涌水量） 6 井下低压 (1) 350变电所 (2) 430变电所 (3) 520变电所 2000 1600 600 1600 1600 1250 1250 2000 1600 1800 3200 3200 6250 6250 2000 1600 1200 1600 1600 888 735 1879.6 1277.1 3164 175 3750 2500 912 905 899 0.9 0.8 0.8 0.93 0.93 0.4 0.5 0.678 0.65 0.6 0.8 0.85 0.85 0.6 0.6 0.62 0.85 0.85 0.9 0.95 0.95 0.65 0.7 0.773 0.727 0.8 0.8 0.85 0.85 0.7 0.7 0.7 3000 1500 3600 8760 8760 2000 2000 5435 4000 5000 2000 5000 4200 4200 4200
(4)
井底车场 642 0.6 0.8 4200 根据所给用户负荷表计算过程如下： 1、地面高压 （1）主井提升机：
tan??1?cos2?1?0.852??0.456cos?0.85
P30?KdPe?2000*0.9?1800 Q30?Petan??1800*0.456?1116.0
S30?P30?Q30?2218002?11162?2117.6
（2）副井提升机：
tan??
1?cos2??cos?1?0.852?0.4560.85
P30?KdPe?1600*0.8?1280.0 Q30?Petan??1280*0456?793.6
S30?P30?Q30?1280.02?793.62?1505.922
（3）压风机：
1?cos2?1?0.92tan????0.35cos?0.9
P30?KdPe?0.8*1200?960 Q30?Petan??960*0.35?460.8
S30?P30?Q30?9602?460.82?1066.722
2、南风井：
1?cos2?1?0.952tan????0.24cos?0.95 P30?KdPe?1600*0.93?1488 Q30?Petan??1488*0.24?489
S30?P30?Q30?14882?4892?1566.322