3、无功功率补偿及其计算
3.1、功率因数的改善方法
由于选煤厂的用电设备多为异步电动机和变压器等感性负载，造成供电系统功率因数过低，电源设备不能充分利用，所以电力系统不仅要向用电设备提供有功功率，而且还要提供大量的无功功率。因此，必须提高企业的功率因数。
提高功率因数的方法很多，可分两大类，即提高自然功率因数的方法和人工补偿无功功率提高功率因数的方法。
人工补偿无功功率提高功率因数的方法。补偿的方法通常有：
(1) 采用移相电容器(即静电电容器)。出于静电电容器具有重量轻、安装方便、投资少、故障范围小、有功功率损耗小、易于维护等优点，所以，安装静电电容器提高功率因数的方法，在工矿企业供电中得到了广泛的应用。
(2) 采用同步电动机。同步电动机在过励磁方式运行(0.8~0.9超前)时，就向电力系统输送无功功率，提高了功率出数。工矿企业中的高压负荷，如通风机和压风机大多采用同步电动机拖动，这对改善企业的功率因数能起很大作用。
(3) 采用同步调相机。同步调相机实质是空载运行的同步电动机，大容量的同步调相机主要用于电力系统的变电站里，供改进功率因数和调整电力网电压水平，工矿企业一般不采用同步调相机，只有在某些情况下，例如无功功率特别大或者带有频繁冲击时，才用同步调相机。
3.2、功率因数补偿及补偿装置的选择
工矿企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都用并联电容器的方法进行人工补偿。此种方法主要有节省投资，有功功率损失较小，运行维护方便，故障率低，振动无噪音，安装方便等优点。一般将功率因数补偿到0.9以上。 并联电容器补偿方法如下：
1、高压集中补偿
装设地点一般接变配电所6-10kV高压母线，其电容柜一般装设在单独的高压电容器室内。其原理电路图如图2-1所示。
这种电路原理图适用于电容器总容量在400kvar以下的无功功率补偿,电容器总容量在400kvar及以上时,电容器采用星型联结。适用于大、中型工厂变配电所作高压无功功率的补偿。其主要特点是初投资较少,运行维护方便,但只能补偿高压母线以前的无功功率。
11
图2-1 高压集中补偿电路原理图
2、低压集中补偿
装设地点一般接在变电所低压母线,其电容器柜装设在低压配电柜内。其原理电路图如图2-2所示。
其主要特点是能补偿低压母线以前的无功功率,可使变压器的无功功率得到补偿,从而有可能减少变压器容量,且运行维护也较方便。适用范围适于中小型工厂或车间变电所低压侧基本无功功率的补偿。
图2-2 低压集中补偿电路原理图
3、单独就地补偿
装设地点一般装在用电设备附近,与用电设备并联。其原理电路图如图2-3所示。 其主要特点是补偿范围最大,补偿效果最好,可缩小配电线路的截面,减少有色金属的消耗量,但电容器的利用率不高,且初期投资和维护费用较大，适用于负荷相当平稳且长时间使用的大容量用电设备及某些容量虽小但数量多而分散的用电设备(如荧光灯) 。
12
图2-3 单独就地补偿电路原理图
因本厂为35kV总降压变电站，无功补偿采用高压集中补方式。本变电站6kV母线接线初步定为单母线分段，两段母线均应装设电容器柜，为了在每段母线上构成双星型接线，因此在每段母线上的电容器也应分为相等的两组,电容器柜应选择偶数。 全厂自然功率因数cos?=0.743，低于0.9，所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数应达到0.9以上，即cos?ac?0.9，则全厂所需的补偿容量为：
.8?0.417?3401(kvar) Qc?P?(tan??tan?ac)?8155拟选用BWF6.3-120-1W型电容器柜，额定电压6kV，额定容量120kvar，装入电容柜中，每柜装3个，每柜容量为360kvar，则电容柜的总数为： n?3401?360?9.4
(kvar) 取n=10, 电容实际补偿为：Qc?10?360?3600 人工补偿后的功率因数：
.22?3600?3741.22(kvar) Qac?Q??Qc?7341
22Sac?P??Qac?8972.9(kVA)
cos?ac? 功率因数符合要求。
P?8155.8??0.91Sac8972.9
13
第3章 降压变电站及主变压器的选择
1、总降压变电站地址的选择
变电站地址的选择按照国家有关标准和规范，应根据下列要求选择确定： 1.接近负荷中心； 2.电源布局合理； 3.进出线方便；
4.所区地形、地貌及面积应满足发展的要求；
5.所址不被洪水淹没及冲刷，且地质条件应适宜如下条件； 6.确定所址时，应考虑与邻近设施的影响； 7.交通运输方便；
8.具有可靠的水源，排水方便； 9.施工条件方便；
10.适当考虑职工生活上的方便。
根据上面的要求，本设计结合该工厂的负荷情况和工厂布局，选择该厂的西北角机修车间西面作为总降压变电站的地址，其示意图如图3-1所示。
变电站 机修车间 动力 储运 车 间 车间 办公区 压滤车间 主洗 车间 生活区
图3-1 总降压变电站地址
2、总降压变电站型式的选择
变电站有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工
14
厂总变电所型式时，应根据具体的地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。本设计根据该厂的具体情况，采用屋内式配电装置，变压器放置于屋内，6kV侧采用高压成套配电装置。
3、主变压器台数和容量的选择
根据工厂提供的数据，本厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为11961.5kVA，故本厂总降压变电站应选择两台主变压器。由于本厂选用两台主变压器，因此两台变压
S器的总容量?N?T不应小于总的计算负荷S30，即
?SN?T?S30 (3-1)
装有两台主变压器的变电站，每台主变压器的容量SN?T不应小于中的计算负荷S30的60%，最好为总计算负荷的70%左右，即
SN?T?(0.6~0.7)S30 (3-2)
同时每台主变压器容量SN?T不应小于全部一、二级负荷之和
S30(????),即
SN?T?S30(????) (3-3)
故该厂的总降压变电站选用两台容量为10000kVA，型号为S11-10000/35油浸式低损耗电力变压器,其详细参数见表3-1。
表3-1 电力变压器参数
额定 容量 10000
联接 组号 Ynd11
阻抗 电压 7.5
空载 损耗 8200
空载 电流 0.5
负载 损耗 47770
15