第一章变电所的设计1.1车间的负荷计算1.1.1变电所的负荷分级工厂的电力负荷，按照GB 50052—1995《供配电系统设计规范》规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：1.一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。

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，以及特别重要的场所不允许中断电源的负荷，应视为特别重要的负荷。

因此如果中断供电造成的后果是十分严重，所以要求由两路电源供电，当中其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。

另外除上述俩路电源以外，还必须增设应急电源。

为保证对特别重要的负荷供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。

常用的应急电源有：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供电线路；3）蓄电池；4）干电池。

2.二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

因二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变电压器也应有两台。

在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。

3.三级负荷三级负荷为一般电力负荷，指所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷，对供电电源无特殊要求。

1.1.2 负荷计算的目的供电系统要能够可靠正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备和导线电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是满足负荷电流的要求。

因此有必要对系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。

计算负荷是供电设计计算的基本依据。

计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。

如果计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。

如果计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁引发火灾，从而在成更大损失。

由此可见，正确确定计算负荷非常重要。

1.1.3 负荷计算方法的选择我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。

需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，最为简便实用。

二项式的应用局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之需要系数法合理，且计算也较简便。

供电设计的经验说明，选择低压分支干线或支线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜。

我国建筑行业标准JGJ / T 16—1992《民用建筑电气设计规范》也规定：“用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法”。

本次设计采用按二项式法计算各组负荷负荷计算公式及参数列表（表2.1）查刘介才编《工厂供电》附录表1得：14.0=b 5.0=c 5=x 台5.0cos =ϕ 73.1tan =ϕ1.1.4冷镦车间设备组计算负荷 1.1.4.1 1号车间负荷计算：车间装机设备容量：∑==kW PP ne 551车间5台最大容量：kW P x 179=车间有功计算负荷：kW cP bP P x e 64.16630=+=车间无功计算负荷：var 29.288tan 3030k P Q ==ϕ 车间视在计算负荷：A kV Q P S ⋅=+=96.33222303030车间计算电流： A KVAKV U S I N 88.50538.0396.33233030=⨯⋅=⋅=1.1.4.2 2号车间负荷计算：车间装机设备容量：kW P P n e 9.404∑==车间5台最大容量：kW P x 116=车间有功计算负荷：kW cP bP P x e 69.10830=+=车间无功计算负荷：var 03.188tan 3030k P Q =⋅=ϕ车间视在计算负荷：A kV Q P S ⋅=+=18.21722303030车间计算电流：A KVA KV U S I N 85.32938.0318.21733030=⨯⋅=⋅=1.1.4.3 3号车间负荷计算：车间装机设备容量：kW P P n e 42.245∑==车间5台最大容量：kW P x 4.68=车间有功计算负荷：kW cP bP P x e 56.6830=+=var 61.118tan 3030k P Q =⋅=ϕ 车间视在计算负荷： A kV Q P S ⋅=+=137********车间计算电流： A KVAKV U S I N 15.20838.0313733030=⨯⋅=⋅=1.1.5工具、机修车间计算负荷表1-1工具、机修车间的负荷统计表1.1.6车间总负荷计算 车间装机设备总容量：∑=kW Pe32.1531kW P 39.43530=∑车间总无功计算负荷：var 03.70230k Q=∑车间总视在计算负荷：A kV S ⋅=∑82830表1-2冷镦车间总的负荷统计表1.2无功功率补偿1.2.1无功功率补偿的目的工厂中由于有大量的异步电动机、电焊机、电弧炉及气体放电等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。

如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，上达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。

在生产过程中，如果功率因数过低将导致系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，容量增大，从而使工厂内部的起动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用，而且增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗，从而影响负荷端的异步电动机及其它用电设备的正常运行，使电力系统内的电气设备容量不能充分利用。

综上可知电力系统功率因数的高低是十分重要的问题，因此无功补偿可以提高电力网中各种有关部分的功率因数，保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。

1.2.2无功功率补偿的计算1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：A kV Q P S ⋅=+=∑∑828)(230230)1(30因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000 kV ·A 。

这时变电所低压侧的功率因数为：53.0cos 3030)2(==∑∑QP ϕ2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的9.0cos ≥ϕ，考虑到变压器本身的无功功率损耗T Q ∆远大于其有功功率损耗T P ∆，一般T T P Q ∆=∆)5~4(，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90 ，这里取92.0cos '=ϕ。

要使低压侧功率因数由0.53提高到0．92，低压侧需装设的并联电容器容量为：var 15.511var )]92.0tan(arccos )53.0s [tan(arcco 39.435k k Q c =-⨯=取 var 530k Q c =3）补偿后的变压器容量和功率因数:补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 A kV kVA Q Q P S c ⋅=-+=∑∑14.468)(230230)2(30变压器的功率损耗为：kW S P T 68.401.0)2(30=≈∆var 40.2305.0)2(30k S Q T =≈∆变电所高压侧的计算负荷为kW kW kW P 07.44068.439.435')1(30=+=var 43.195var 40.23var )53003.702(')1(30k k k Q =+-=kVA S 51.481)43.195()07.440(22')1(30=+=补偿后工厂的功率因数为914.0cos ')1(30')1(30'==S P ϕ 这一功率因数满足要求。

4） 无功补偿前后比较T N T N S S .'.-=1000-500=500KV.A主变压器容量在补偿后减少了500KV.A ，不仅会减少基本电费开支，而且由于提高了功率因数，还会减少电度电费开支。

1.2.3无功补偿方案的选择 1）无功补偿装置类型的选择无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。

目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。

本次设计应采用并联电容器的低压集中补偿方式。

2）电容器个数的计算在本次设计中选择电容器额定容量100Kvar,额定电容 2.89uF,型号 BWF10.5-100-1,所以电容器个数N 计算如下： N=c C q Q =530/100=6(台)无功功率补偿计算表1-3项目cos计算负荷30P /KW 30Q /kvar 30S /kV A 30I /A 380V 侧补偿前负荷 0.53 435.39 702.03 828 1254.55380V 侧无功补偿容量 530 380V 侧补偿后负荷 0.914 435.39 172.03 468.14 1006.1 主变压器功率损耗4.6823.41.3车间变电所位置和型式的选择变配电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后分配电能的任务。

变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊重要的地位。

1.3.1变配电所所址的选择原则1)尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

2)进出线方便，特别是要考虑便于架空线出线。

3)靠近电源侧，特别是在选择工厂总变配电所进要考虑这一点。

4)设备运输方便，以便运输电力变压器和高低压开关柜等大型设备。

5)不应设在有剧烈振动或高温以及多尘或有腐蚀性气体的场所。

6)不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方。

7)不应设在有爆炸危险或火灾危险环境的正上方或正下方。

变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。

根据接近荷中心，偏向电源侧的选择方法。

本车间变电所已给出，位于车间的东北角。

1.3.2变电所型式的选择车间变电所按其主变压器的安装位置来分主要有以下两种类型： 1） 车间附设变电所内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。

外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所要高一些。

2） 车间内变电所变压器室位于车间内的单独房间内，屋内式运行维护方便，占地面积少。

在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优选用屋内式。

本设计选择外附式变电所。

外附式不占或少占车间生产面积，而且变压器室处于车间的墙外，比内附式更安全一些。