高低压配电室负荷计算变压器选择变配电室布置.ppt

负荷计算、变压器选择、变配电室布置,主要内容,变压器选择,C,变配电室布置,D,负荷计算,A,无功补偿计算,B,负荷计算,1、计算负荷的目的及意义,1)企业用电总量,2)选择各级变压器的容量,3)架空线和电缆的截面积,4)继电保护整定,5)电器设备型号,6)选择无功补偿装置,高压柜,变压器,变压器,低压开关柜,低压联络柜,低压开关柜,末端配电柜,末端配电柜,变配电所,现场或配电间,线路,线路,市政外线引入,建筑供配电系统简介配电系统架构,估算过高：增加供电设备的容量，使电网复杂；浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量；由于工厂企业是国家电力的主要用户，将给电力系统及整个国民经济建设带来很大的危害；,负荷计算,估算过低：投入生产后，线路及电气设备过热；绝缘老化加快，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。,负荷计算,负荷分类：1）按用途可分为：照明负荷和动力负荷2）按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）3）电力负荷（设备）按工作制的分类长期连续工作制短时工作制 断续周期工作制,能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。,这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。,这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如起重机、电焊机、电梯等。,负荷计算,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。需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法，二项式法应用的局限性较大，但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。,负荷计算-需要系数法,需要系数Kd 由于一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一定都工作在额定状态下，另外考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，叫做需要系数，用Kd表示。,负荷计算-需要系数法的含义,需要系数,同时系数K：并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用,负荷系数KLo：并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行,线路的平均效率l：考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同,注：工程实际中，很难通过Kd的表达式来求得需要系数，一般都是通过查表求得其经验值,负荷计算-各用电设备组的需要系数Kd及功率因数表,各用电设备组的需要系数Kd及功率因数,负荷计算-民用建筑照明负荷需用系数,各用电设备组的需要系数Kd及功率因数,负荷计算-民用建筑照明负荷需用系数,负荷计算-常用电光源的功率因数,负荷计算-需要系数法的含义,1）采用需要系数法时，首先将用电设备按类型分组，并算出该组用电设备的设备容量Pe。2）对于长期工作制的用电负荷（如空调机组等），其设备空量就是设备铭牌上所标注的额定功率。3）对于照明设备：白炽灯的设备容量按灯泡上标的额定功率取值；带自感式镇流器的荧光灯和高压汞灯等照明装置，由于自感式镇流器的影响，不仅功率很低，在计算设备容量时，还应考虑镇流器上的功率消耗。因此，对采用自感式镇流器的荧光灯装置，其设备容量取灯管额定功率的1.2倍，高压灯装置的设备容量取灯光额定功率的1.1倍。,计算功率注意事项,负荷计算-需要系数法的计算公式,（1）对1台用电设备宜取(2)用电设备组的计算负荷 有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：,Kd:设备组的需要系数；Pe:设备组设备容量；:用电设备功率因数角；U：电压；Ic:计算电流；,例 2-1,某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台，7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA，），车间有吊车1台11kW，试计算此车间的计算负荷。,解：（1）金属切削机床组的计算负荷 查表取需要系数和功率因数为：,所以，有,（2）电焊机组的计算负荷查表 取需要系数和功率因数为：,所以，有,负荷计算-例题,（3）吊车组的计算负荷查表取需要系数和功率因数为,所以，有,（4）全车间的总计算负荷 查表取同时系数为0.8，所以全车间的计算负荷为：,所以，有,负荷计算-例题,1、供电线路的功率损耗,供电系统的功率损耗和电能损耗,式中 Ic线路中的计算电流，A；R线路每相电阻，等于单位长度的电阻R0乘以长度L；X线路每相电抗，等于单位长度的电抗X0乘以长度L。,变压器选择-损耗,2、变压器的功率损耗,变压器的功率损耗包括有功功率损耗PT和无功功率损耗QT。变压器的有功功率损耗由两部分组成：,变压器选择-变压器损耗,说明：一般情况下 变压器空载损耗（称为铁损)约为变压器容量的千分之一；变压器额定损耗（称为铜损）约为变压器容量的百分之一。,一部分是变压器在额定电压UN时不变的空载损耗P0，也就是铁损PFe；另一部分是随负荷而变化的绕组损耗，即有载损耗Pl，也就是铜损PCu。变压器的短路损耗Pk可认为是额定电流下的铜损PCuN。,一部分是变压器空载时不变的无功损耗Q0，另一部分是随着变压器负荷而变化在绕组中产生的无功损耗。,什么是无功功率？答：电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。,无功补偿-熟悉几个概念,从物理概念来解释感性无功功率：由于电感线圈是贮藏磁场能量的元件，当线圈加上交流电压后，电压交变时，相应的磁场能量也随着变化。当电压增大，电流及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁场能量就将外电源供给的能量以磁场能量形式贮藏起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场能量释放并输回到外面电路中。交流电感电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与磁场能量之间的往复转换。,从物理概念来解释容性无功功率：由于电容器是贮藏电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电压交变时，相应的电场能量也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式贮藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间的往复转换。,无功补偿-无功分类,感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90 如电动机、变压器、晶闸管变流设备等容性无功：电流矢量超前于电压矢量90如电容器、电缆输配电线路等基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ）谐波无功：与电源频率不相等的无功,无功补偿-熟悉几个概念,什么是功率因素？答：实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差，相位角的余弦cos称为功率因数，又称力率。它是有功功率与视在功率之比。三相功率因数的计算公式为：,式中：cos功率因数 P有功功率，KW Q无功功率，Kvar S视在功率，KVA功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数三种。在三相对称电路中，各相电压、电流为对称，功率因数也相同。那么三相电路总的功率因数就等于各相的功率因数。,电力系统中，不但有功功率要平衡，无功功率也要平衡。有功功率、无功功率、视在功率之间的相量关系如图一 由式cos=P/S可知，在一定的有功功率下，功率因数cos越小，所需的无功功率越大。为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量就需要增加。这样，不仅要增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为了提高电网的经济运行效率，根据电网中的无功类型，人为的补偿容性无功或感性无功来抵消线路的无功功率。,无功补偿-熟悉几个概念,无功补偿的主要作用：就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。,1集中补偿：装设在企业或地方总变电所635KV母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。2分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。3就地补偿：装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能改变用电设备的电压质量。*无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机之间的供电损耗，所以高压侧的无功补偿不能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电变压器的利用率提高。根据最佳补偿理论，就地补偿的节能效果最为显著。,无功补偿-无功补偿的安排方式,无功补偿-补偿方式的选择,集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；调节补偿与固定补偿相结合，以固定补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。,我国对功率因数的要求：对供电公司的要求：110KV站，功率因数在0.950.98之间。220KV站，功率因数在0.95以上。对用户的要求：100KVA以上的变压器，功率因数大于0.9。对农灌的要求：100KVA以上的变压器，功率因数大于0.8。,无功补偿-电容器补偿原理,电力系统中网络元件的阻抗主要是感性的，需要容性无功来补偿感性无功。,将电容并入RL电路之后，电路如图（a）所示。该电路电流方程为 由图（b）的向量图可知，并联电容后U与I的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压，这种情况称为欠补偿。若电容C的容量过大，使得供电电流的相位超前于电压，这种情况称为过补偿。其向量图如（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这样会：（1）引起变压器二次侧电压的升高（2）容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗（3）如果供电线路电压因而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器使用寿命。,无功补偿-电容器补偿原理,电容器的补偿容量与采用的补偿方式、未补偿时的负载情况、电容器的接法有关。1集中补偿和分组补偿电容器容量计算 QC=Pav(tg1-tg2)或 QC=Pav qc 式中：Pav最大负荷的日平均功率 1补偿前的功率因数角，可取最大负载时的值 2补偿后的功率因数角，一般取0.900.95 qc电容器补偿率，qc=tg1-tg2，查表可知,(1)电容器组为星形接法时 式中：UL装设地点的电网线电压V IC电容器组的线电流A C电容器组每相的电容量，则(2)电容器组为三角形接法时 则,无功补偿-电容器补偿原理,无功补偿容量的确定,需要注意的是：若电容器的实际运行电压与电容器的额定电压不一致，则电容器的实际补偿容量QC1为式中：UW电容器的实际运行电压 UNC电容器的额定电压 QNC电容器的额定容量,变压器选择-按用途分类,1）电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器 等。2)特殊变压器：给电焊机供电的电焊变压器，给炼钢炉供电的电炉变压器等3)仪用互感器：电压互感器/电流互感器 4)试验变压器：高压试验用5)调压变压器：能在一定范围内连续调节输出电压6)控制变压器：隔离防止触电安全，同时提供多种电压,按用途分:,变压器选择,电力变压器的型号及主要系列,举例：,2024/5/2,1、三相变压器组：三个独立单相变压器组成的变压器组,特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。,一、三相变压器的种类,变压器选择-三相变压器,2024/5/2,2、三相心式变压器：铁心为三相所共有的三相变压器,特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。,变压器选择-三相变压器,2024/5/2,原边：Y YN D()副边：y yn d 星形 三角形,变压器选择-二、三相绕组的联结方式,GB:Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy,最常用的三种,变压器选择,变压器选择,1）变压器长期工作负载率一般为75%-85%。2)设置在民用建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器。当单台变压器油量为100kg及以上时，应设置单独的变压器室。3)变压器低压侧电压为0.4kV时，单台变压器容量不宜大于1250kVA。预装式变电所变压器，单台容量不宜大于800kVA。,选择变压器注意点：,变压器容量等级：,低压柜的规划,低压柜的规划注意事项,动力与非动力设备尽量不宜设置在同一柜子内（防止动力设备对非动力设备的电流冲击）。,对抽屉而言，大型抽屉柜布置在下方（有宜大型抽屉柜的安装与操作）。,常用抽屉开关布置在下方，备用布置在上方。,变配电所的布置,变配电所的形式变配电所具体可以分为变电所和配电所，也可以是二者的结合。其中，变电所内设有变压器、高压进电设备和配电设备，起接受电能、变换电压等级及分配电能的作用；配电所没有变压器，只有配电设备，起接受及分配电能的作用。根据变压器的功能，变配电所分为：升压变配电所和降压变配电所。根据变配电所在系统中所处的地位：分为枢纽变配电所、中间变配电所、终端变配电所。根据变配电所所在电力网的位置，分为：区域变配电所和地方变配电所。变配电所的形式根据变配电所与其供电建筑的位置关系，变配电所可分为：独立式、附设式(内附式及外附式)、露天式、户内式、地下式、杆上式或高台式等。,变配电所的布置,变配电所的布置,综合例题,有一个用电企业，统计照明用电量为：150Kw,自动扶楼用电为：30Kw,厨房用电112Kw,电梯用电为112Kw,请选择合理的变压器。,答：1）照明-查表：Kx=0.8 COS=0.9 所以有：P=150*0.8=120(kW)tg=0.48 Q=0.48*120=57.6krar S=120/0.9=133KVA,2）扶梯-查表：Kx=0.7 COS=0.6 所以有：P=30*0.7=21(kW)tg=1.33 Q=1.33*21=27.9(krar)=21/0.6=35(KVA),3）厨房-查表：Kx=0.4 COS=0.85 所以有：P=112*0.4=44.8(kW)tg=0.62 Q=0.62*44.8=27.7(krar)S=44.8/0.6=52.7(KVA),4）电梯-查表：Kx=0.4 COS=0.6 所以有：P=112*0.4=44.8(kW)tg=1.33 Q=1.33*44.8=59(krar)S=44.8/0.6=74(KVA),所以，补偿前总有功率P=230.6(kW)Qq=172(krar)Sq=287(KVA)COSq=230.6/287=0.80 tgq=0.74,要求补偿后COSh=0.92 所以tgh=0.43 qc=0.74-0.43=0.31 Q=0.31*P=71(krar),Sh=0.92*230=211.6(KVA)所以选 变压器为250KVA 负载率为：211.6/250=0.846%,说明：此部分计算没有考虑损耗部分。,