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常用的方法有:
1提高自然功率因数: 功率因数不满足要求时,首先应提高自然功率因数。自然功率因数是指未装任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数,就是不添加任何补偿设备,采取科学的措施减少用电设备无功功率的需要量,使供电系统总功率因数提高。它不需要添加设备,是最理想最经济改善无功功率因数的方法。工厂里感应电机消耗无功功率的百分之六十左右,变压器消耗了百分之二十的无功功率,提高功率因数的主要途径也是如何减少感应电机和变压器上消耗的无功功率。合理地配置变电所变压器的容量和台数,当变压器容量选择过大而负荷又轻时,变压器运行很不经济,系统功率因数恶化。若工厂配电变压器选用两台或多台时,根据不同的负荷来决定投入并联变压器的台数,达到供电变压器经济运行,减少系统消耗的无功功率。
2人工补偿功率因数: 常用的方法有:(1)并联电容器:他是目前用户,企业内广泛采用的一种补偿装置,具有有功损耗小,无旋转部分,运行维护方便,根据系统需要增加或减少安装容量和改变安装地点,个人电容器损坏不影响整个装置的运行等优点。同样他也有只能有级调节,不能随无功功率变化进行平滑的自动调节,当通风不良及运行温度过高时易发生漏油,鼓肚,爆炸故障等缺点。单台静电电容器能发出的无功功率较小,但容易组成所需的补偿容量。静电电容器的补偿方式分为三种:个别补偿,分组补偿和集中补偿。个别补偿是在电网末端负荷处补偿,可以最大限度地减少线路损耗和节省有色金属消耗量。个别补偿利用率低,易受环境条件的影响,适用于长期稳定负荷且需无功功率较大的负载。分组补偿是在电网末端多个用电设备共用一组电容器补偿装,分组补偿的电容器利用率较高,比单个补偿节省容量。集中补偿是将电容器安装在工厂变电所变压器的低压侧或高压侧,一般安装在低压侧,这样可以提高变压器的负荷能力。最好的补偿方法是采用电容器集中补偿与分散相结合的补偿方法。(2)同步电动机补偿:他是通过改变励磁电流来调节和改善供配电系统的功率因数,但是其价格高,维修麻烦,所以同步电机应用不广。(3)动态无功功率补偿: 若有冲击性负荷,一般并联电容器的自动切换装置响应太慢,必须采用大容量,高速动态无功补偿装置。
2.5 无功补偿的计算
根据《供电营业规则》规定:100kVA及以上高压供电用户功率因数要在0.9以上(1)补偿前:功率因数 cosΦ =Pjs/Sjs =0.66(2)考虑到无功损耗 ΔQt远大于 ΔPt ,所以低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9 取cosΦ(2)=0.94
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所以低压侧装设并联电容器容量为:(查表,补偿率ΔQc=0.78)
Qc=ΔQc*Pjs= 389*(tanarccos0.64-tanarccos0.92)= 389*.078 =303.4 kvar (3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷:
‘22S?389?(443.7?303.4)= 413.5 kVA 计算电流 Ijs= 627.5 A js在负荷计算中,S9,SC9系列的变压器功率损耗 ΔPt=0.015*Sjs(2)=0.015* 413.5 = 6.2 kW ΔQt=0.06*Sjs(2)=0.06* 413.5 =24.8 kvar 高压侧计算负荷 Pjs(!)=389+6.2 =395.2 kW
Qjs(1)=(443.7-303.4)+24.8 =165.1 kvar Sjs(1)=428 kVA 新的功率因数 cosΦ= 0.93
满足≥0.9 的要求, 无功补偿后 Snt1-Snt=590 kVA -413.5 kVA= 176.5 kVA
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第3章 变压器台数及容量的选择
3.1 变压器的分类与联结组别
电力变压器是变电所中最关键的一次设备,其功能是将电力系统中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。电力变压器按功能可分为升压变压器和降压变压器两大类,工厂变电所采用的都是降压变压器。直接供电给用电设备的终端变电所的降压变压器常称为配电变压器。电力变压器按容量系列分为R8和R10两大类。R8容量系列指容量等级是按1.33倍数递增的。我国老式的变压器常采用此系列。R10容量系列是指容量等级按1.26倍数递增的。我国新变压器的容量常采用此系列。
电力变压器的联结组别是指变压器一二次侧绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一二次侧对应线电压之间的不同相位关系。对于10KV配电变压器(二次侧电压为220/380V)有Yyn0和Dyn11两种常见的联结组。我国过去差不多全采用Yyn0联结的配电变压器。近10年来,Dyn11联结的配电变压器已得到推广应用。Dyn11较之采用Yyn0联结有下列优点:(1)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Yyn联结变压器的小得多,从而更有利于单相接地短路故障的保护和切除。(3)Dyn11联结变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上,其承担单相不平衡负荷的能力远比Yyn联结变压器大。这在现代供电系统中单相负荷急剧增长的情况下,推广采用Dyn11联结变压器就显得更有必要。
3.2 变压器的容量及过负荷能力
变电所主变压器容量及台数,型号的确定
1选择主变压器台数时应考虑下列原则:(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对有大量一二级负荷的变电所,应采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器能对一二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所,也可以只采用一台变压器,但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源,或另有自备电源。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所,也可以考虑采用两台变压器。(3)除上述两种情况外,一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的
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变电所,虽为三级负荷,也可以采用两台或者多台变压器。(4)在确定变电所主变压器台数时,应适当考虑负荷的发展,留有一定余地。
2变电所主变压器容量的选择原则:(1)只装设一台主变压器的变电所: 主变压器的容量Sn应满足全部用电设备计算负荷Sjs的需要, 即Snt≥Sjs(I)装设两台主变压器的变电所: 任一台变压器单独运行时,宜满足计算负荷Sjs的60%-70%的需要。 即Snt≥(0.7-0.8)Sjs. 还有就是任一台变压器单独运行时,应满足全部的一二级负荷的需要。即Snt≥Sjs(Ⅰ+Ⅱ)
3变压器并列运行的条件:(1)两台并列变压器的电压一定要相同,允许差值不得超过+5%。(2)并列运行的变压器阻抗电压必须相同,允许差值不得超过+10。(3)并列变压器的联结组别必须相同。此外并列运行的变压器应尽量相同或相近,其最大容量与最小容量之比一般不宜超过3:1.若不这样,很容易在变压器间产生环流,并且容易造成小容量变压器的过负荷。
由于我国电力不足、缺电严重、电网电压波动较大。变压器的有载调压是改善电压质量、减少电压波动的有效手段。对电力系统,一般要求110kV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器,因此城网变电所采用有载调压变压器的较多。 变压器的使用年限,主要取决于变压器绕组的绝缘老化速度,而绝缘老化速度又取决于绕组最热点的温度,变压器的绕组导体和铁心,一般可以长时间经受较高的温度而不致损坏。但绕组长期受热时,其绝缘的弹性和机械的强度要逐渐减弱,这就是绝缘老化的现象。绝缘老化严重时,就会变脆,容易裂纹和剥落。 按照规定:电力变压器的正常使用时的环境温度:最高气温+40度,最高年平均气温+20度。而且在维持变压器规定的使用寿命(20年)来考虑,变压器在必要时完全可以过负荷运行。
对于车间变电所单台变压器的容量不宜大于1000kVA,一方面是受低压开关电器断流能力和短路稳定要求的限制,另一方面是考虑到使变压器接近车间的负荷中心,以减少低压配电线路的电能损耗。但是如果车间负荷容量较大,负荷集中且运行合理时,也可选择单台容量为1250kVA的配电变压器,这样可减少主变压器台数及高压开关电器和电缆等。 对于居住小区变电所内的油浸式变压器单台容量,不宜大于630kVA,这是因为当大于630kVA时,应设置瓦斯保护。
3.3 变电所主变压器容量及台数,型号的确定
总之,主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。,对于户内变压器,由于散热条件差,一般变压器室的出风口与进风口间有
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15度的温差,从而使处在室中间的变压器环境温度比户外变压器环境温度高出的8度,因此户内变压器的实际容量在所计算的容量还要减少8%。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。对于有重要负荷变压器的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许进间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%。同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化、标准化。
还要指出:由于变压器的负荷时变动的,大多数时间是欠负荷运行,因此必要时可以适当过负荷,并不会影响其使用寿命,油浸式变压器,户外正常过负荷30%,户内可正常过负荷20%。但是干式变压器一般不考虑过负荷。最后还必须指出,变电所主变压器台数及容量的确定,应结合主接线方案,按经济比较择优选择。
通过上面的分析:因为考虑到大连老虎滩变电所属于车间变电所,并且二级负荷占30%。所以应装设两台变压器。
当装设两台变压器:St=Snt=(0.7-0.8)Sjs=289-330.8 kVA St= Snt≥30%St
所以我选择10kV级S9系列油浸式铜线电力变压器 S9-315/10(0.4)型。并采用Dyn11 接线。
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