（6）继电保护装置的整定计算
为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路电容器、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置，并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。 （7）防雷和接地设计
参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。
4、本设计的原始资料
矿年产量：90万吨；服务年限：75年；矿井沼气等级：煤与沼气突出矿井；立井深度：0.36 km ；冻土厚度： 0.35 m ； 矿井地面土质：一般黑土； 两回35kV架空电源线路长度：L1＝L2＝6.5km ；
两回35kV电源上级出线断路器过流保护动作时间：t1＝t2＝2.5s ；
本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗：Xs.min＝0.12（Sd＝100MVA）； 本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统电抗：Xs.max＝0.22（Sd＝100MVA）； 井下6kV母线上允许短路容量：Sal＝100MVA；
本所35kV母线上补偿后平均功率因数要求值：cosφ′35.a≥0.9； 地区日最高气温： θm＝44℃ ； 最热月室外最高气温月平均值：θ 热月室内最高气温月平均值：θ
m.i
m.o
＝42℃ ；
＝32℃ ；
办 生 公 区 活 区 最热月土壤最高气温月平均值：θm 动力 储 机修车间 运 车间 主洗车间 车 间 压滤车间
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第2章 工厂的电力负荷及其计算
供配电系统的设计,首先要根据用户的原始资料即用电设备的容量,对系统中各个环节的电力负荷进行统计,其目的是确定供配电系统方案，并选择其中的各个元器件（如电力变压器、开关设备、导线及电缆等），以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外，负荷计算也是合理地进行无功补偿的重要依据。负荷计算的准确与否直接影响着供电设计的质量。但是，由于影响负荷变化的因素众多,要准确地计算出实际负荷的大小几乎是不可能的,因此负荷计算力求使结果接近实际值。
1、负荷计算的目的与负荷分级
1.1、负荷计算的内容和目的
在进行工厂供电设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，能否简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备呢?显然是不能的。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，供配电设计的第一步．需要计算全厂和各车间的实际负荷。
1.2、电力负荷分级及其对供电电源的要求
根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级。 （1）一级负荷
中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复，带来极大的政治、经济损失者，属于一级负荷：一级负荷要求有两个独立电源供电。 （2） 二级负荷
中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复，或大量产品报废、重要产品大量减产、造成较大经济损失者，属于二级负荷；二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时(如边远地区)，允许由一回专用架空线路供电。 （3） 三级负荷
不属于—级和二级的一般电力负荷即为三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电．可用单回线路供电。
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2、计算负荷的实用计算方法
分别算出各设备或设备组的Pca、Qca、及Sca，并填入表2中12～14列。
对于主井提升机有
Pca=Kd1PN1=0.95×1000=950kW Qca=tanφPca=0.62×950=589kvar
kVA Sca=Pca?Qca?9502?5892?1118 对于扇风机1，由同步电动机拖动，表1-1中其cosφ标出负值，其原因是：同步电动机当负荷率＞0.9，且在过励磁的条件下，其功率因数超前，向电网发送无功功率，故为负值。此时同步电动机的无功补偿率约为40～60%，近似计算取50%，故其补偿能力可按下式计算：
Pca=Kd3PN3=0.88×800=704kW
Qca=0.5（tanφPca3）=0.5×[704×(-0.46)]=—162kvar
2（-162）?722kVA Sca3=Pca?Qca?7042?2222 同理可得其余各组数据见表1-2在表1-2的合计栏中，合计有功负荷8506 kW和无功负荷4505 kvar是表中12列、13列的代数和，而视在负荷9597 kVA，则是据上述两个数值按公式计算得出，视在容量的代数和无意义。
2.1、负荷计算的方法
(1) 需要系数是把设备功率乘以需要系数和同时系数，直接来计算负荷。这种方法比较简便，因而广泛使用。当用电设备少而功率相差悬殊时，这种方法的计算结果往往偏小，所以不适用于低压配电线路的计算，常用于计算变、配电所的负荷。
(2) 二项式法指计算负荷包括用电设备组的平均功率，同时考虑数台大功率设备工作对负荷影响的附加功率。这种方法也比较简便但计算结果往往偏大，一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。
(3) 利用系数法是采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，在考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，适用于各种范围的负荷计算，但计算过程繁琐，工程设计中仍不普遍采用。
(4) 除以上方法外，还有单位产品电量法、单位面积功率法、负荷密度法、ABC法、
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变量需要系数法等。这些方法有的只适用某些工业，有的使用数据不多，有的尚未推广。
2.2、各个设备组的计算负荷
在实际工作中用电设备组的负荷是随时间不断变化的，即各种用电设备不一定同时运行，运行中的设备也不可能全部达到满载，所以很难精确地计算出实际负荷的大小。目前广泛采用的供电负荷计算方法多为需用系数法。虽然这一方法的计算结果有一定误差，但还是能满足实际生产的需要。下面以重介负荷为例说明，其他负荷计算结果见表2-1。
重介负荷计算：
tan??tan(cos?1cos?)?tan(cos?10.75）=0.88 (2-1)
有功功率的计算负荷： Pca?Kd?Pn?0.7?3000?2100(kW) (2-2)
无功功率的计算负荷： Qca?pca?tan??2100?0.88?1848(kvar) (2-3)
视在功率的计算负荷：
S?P22caca?Qca?2797(kva) (2-
4)
Icaca?S?2797? 计算电流： 3U269.1(A)N1.732?6 (2-5)
式中：Pca——该用电设备组的有功功率计算负荷； Qca——该用电设备组的无功功率计算负荷； Sca——该用电设备组的视在功率计算负荷； Pn——设备组或单个的设备容量； Kd——需要系数；
tan?——设备组或单个设备功率因数正切值； Ica——该用电设备组的计算电流。
全厂计算负荷：
计算全厂6KV侧总的计算负荷时，应考虑各组间最大负荷同时系数，取
K?p?0.9,K?q?0.95,则：
P??K?p?Pca?0.9?9062?8155.8(kW)
Q??K?q?Qca?0.95?7727.6?7341.22(kvar)
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(2-6)
(2-7)
补偿前功率因数：
22S??P??Q??10973.2(kva)
(2-8)
(2-9)
P8155.8cos?????0.743S?10973.2
表2-1 负荷统计表
编号
设 备 名 称
电 压 (kV)
装 机 容 量 工 作 容 量
kd
有 无 功 功
cos? 功 功
率 率 (kW) (kvar) 视 在 功 率 (kVA) 计 算 电 流 （A）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
重介设备 浮选设备 装车仓 原煤罐 集中泵房 压风机房 压滤 加压设备 联合车间 照明
6 6 6 6 6
3000 3000 3000 3000 1200 1000 1000 800
800 800
0.7 0.75 0.65 0.55 0.8 0.8 0.55 0.8 0.7 0.85
0.75 0.75 0.72 0.7 0.8 0.8 0.72 0.8 0.8 1
2100 2250 650 440 640 800 1100 800 112 170 9062
1848 1980 626.5 448.9 480 600 1060.2 600 84 7727.6
2797 2997 902.8 628.6 798.3 1000 1527.8 1000 140 170 11961.5
269.1 288.4 86.9 60.5 76.8 96.2 147.0 96.2 212.7 258.3 1592.3
6 1200 1000 6 6 0.38 0.38
3000 2000 1200 1000 200 250
160 200
11 合计
10