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某小型钢铁厂企业供电设计

文摘 本文按照钢铁厂供电系统对供电可靠性、经济性的要求，根据钢铁厂的负荷性质、负荷大小和负荷的分
布情况对本厂供电系统做了全面综合的分析，详细阐述了工厂总降压变电所实现的理论依据。通过对整个供电系统的分析和对钢铁厂的电力负荷,功率补偿,短路电流的计算，合理的选择电力变压器、断路器等各种电气设备；对工厂总降压变电所不同的主接线方案进行比较,选择可靠性高,经济性好的主接线方案, 实现了工厂供电系统安全、可靠、优质、经济地运行。
关键词 供电系统；电力负荷；功率补偿；短路电流；电气设备；主接线

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。例如在机械工业中，电费开支仅占产品成本的5%左右。从投资额来看，一般机械工厂在供电设备上的投资，也仅占总投资的5%左右。因此电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人生事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。
（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
工厂供电设计的一般设计原则
（1）遵守规程，执行政策 必须遵循国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针，包括节约电能，节约有色金属等技术经济政策。
（2）安全可靠，先进合理 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，应采用效率高，能耗低，性能较先进的电气产品。
（3）近期为主，考虑发展 应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。
（4）全局出发，统筹兼顾 必须做到全局出发，统筹兼顾，按负荷性质，用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
1 工厂的电力负荷及其计算
1.1 工厂的电力负荷
1.1.1 工厂电力负荷的分级及其对供电的要求
（1）电力负荷的概念
电力负荷又称为电力负载。它有两重含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。
（2）工厂电力负荷的分级
工厂的电力负荷，按GB50052—95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要长时间才能恢复等。
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，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
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。
3）三级负荷
三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。
（3）各级电力负荷对供电电源的要求
1）一级负荷对供电电源的要求
由于一级负荷属重要负荷，如中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。
一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷接入应急供电系统。
常用的应急电源可使用下列几种电源：
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馈电线路。
③ 蓄电池。
④ 干电池。
2）二级负荷对供电电源的要求
二级负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定在同一个变电所）。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。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承担全部二级负荷。
3）三级负荷对供电电源的要求
由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。
1.1.2 工厂用电设备的工作制
工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：
（1）连续工作制
这类工作制的设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、空气压缩机、电机发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。
（2）短时工作制
这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等。
（3）断续周期工作制
这类工作制的设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等。
1.1.3 工厂的负荷曲线
负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘在直角坐标纸上，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。
负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。按所表示的负荷变动的时间分，有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线。
1.1.4 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量
（1）年最大负荷和年最大负荷利用小时
1）年最大负荷
年最大负荷Pmax，就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现过2～3次）消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大符合也称为半小时最大负荷P30。
2）年最大负荷利用小时
年最大负荷利用小时又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。
年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与工厂的生产班制有明显的关系。例如一班制工厂，Tmax≈1800～3000h；两班制工厂，Tmax≈3500～4800h；三班制工厂，Tmax≈5000～7000h。
（2）平均负荷和负荷系数
1）平均负荷
平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。
2）负荷系数
负荷系数又称为负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pav与其最大负荷Pmax的比值，即
（1）
对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使工厂的不平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷系数。
对用电设备来说，就是设备的输出功率P与设备额定容量PN的比值，即
（2）
1.2 三相用电设备组计算负荷的确定
1.2.1 概述
供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、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，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。
由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约为（3～4）τ，τ为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体，其τ≥10min，因此载流导体大约经30min（即半小时）后可达到稳定温升值。由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（亦年最大负荷Pmax）是基本相当的。所以计算负荷也可认为就是半小时最大负荷。本来有功计算负荷可表示为Pc，无功计算负荷可表示为QC，计算电流可表示为Ic，但考虑到其“计算”c易与“电容”C混淆，因此本文借用半小时最大负荷P30来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为Q30、S30和I30。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小，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，同样要造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。
1.2.2 按需要系数法确定计算负荷
（1）基本公式
用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30。用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量PN之和，即Pe=∑PN。而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷运行，同时设备本身有功率损耗，配电线路也有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为
（3）
式中，K∑设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；KL为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；ηe为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比；ηWL为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组的取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。
令上式中的K∑KL/（ηe、ηWL）=Kd，这里的Kd称为需要系数
（4）
即用电设备组的需要系数，是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。
由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为
（5）
在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷。
无功计算负荷为
（6）
式中，tan为对应于用电设备组cos的正切值。
视在计算负荷为
（7）
式中，cos为用电设备组的平均功率因数。
计算电流为
= （8）
式中，UN为用电设备组的额定电压。
负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”（kW），无功功率为“千乏”（kvar），视在计算负荷为“千伏安”（kV·A），电流为“安”（A），电压为“千伏”（kV）。
（2）多组用电设备计算负荷的确定
确定拥有多组用电设备的干线上和车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称为参差系数或综合系数）K∑p和K∑q：
对车间干线取 0.85～0.95
0.90～0.97
对低压母线
1）由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取
0.80～0.90
0.85～0.95
2）由车间干线计算负荷直接相加来计算时取
0.90～0.95
0.93～0.97
总的有功计算负荷为
（9）
总的无功计算负荷为
（10）
以上两式中的∑P30,i和∑Q30,i分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。
总的视在计算负荷为
（11）
总的计算电流为
（12）
1.3 变压器功率损耗的计算
对于双绕组变压器，有功功率损耗和无功功率损耗分别为
（13）
（14）
式中，P0—变压器器空载有功损耗；
I0%—变压器空载电流百分数；
SN—变压器的额定容量；
P—通过变压器的有功负荷；
Q—通过变压器的无功负荷；
V—变压器运行线电压；
RT—变压器每相电阻；
XT—变压器每相电抗。
精确计算时，P、Q、V为同一点的功率和电压。近似计算中，可用变压器额定电压代替实际运行电压。在V≈VN的条件下，将RT及XT的公式代入上式，就可得到用变压器实验数据直接求其功率损耗的表达式了，即
（15）
（16）
式中，n—变压器台数；
PS—变压器短路损耗；
S—通过变压器的负荷视在计算功率；
VS%—变压器短路电压百分数。
当有n台同型号同容量的变压器并联对功率为S的负荷供电时，其总功率损耗为
（17）
（18）
在负荷计算中，SL7、S7、S9等型低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算。
（19）
（20）
1.4 工厂的计算负荷和年电能消耗量
1.4.1 工厂计算负荷的确定
工厂计算负荷是选择工厂电源进线一、二次设备（包括导线，电缆）的基本依据，也是计算工厂的功率因数和工厂需电量的基本依据。
（1）按逐级计算法确定工厂计算负荷
如图1所示，工厂的计算负荷（这里举有功负荷为例）P30。1，应该是高压母线上所有高压配电线计算负荷之和，在乘上一个同时系数。高压配电线的计算负荷P30。2，应该是该线所供车间变电所低压侧的计算负荷P30。3，加上变压器的功率损耗PT和高压配电线的功率损耗PWL1……如此逐级计算。但对一般工厂供电系统来说，由于线路一般不是很长，因此在计算负荷时往往省略不计。
工厂及变电所低压侧总的计算负荷P30、Q30、S30和I30的计算公式，分别如前面式（9）～（12）所示，其
0.8～0.95，
0.85～0.97。
（2）按需要系数法确定工厂计算负荷
将全厂用电设备的总容量Pe（不含备用设备容量）乘上一个需要系数Kd，即得到全厂的有功计算负荷，即 （21）
全厂的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流按式（6）～（8）计算。
（3）按年产量估算工厂计算负荷
将工厂年产量A乘上单位产品耗电量a，就得到工厂全年的需电量
（22）
各类工厂的单位产品耗电量a可由有关设计单位根据实测统计资料确定，亦可查有关设计手册。
在求出年需电量Wa后，除以工厂的年最大负荷利用小时Tmax，就可求出工厂的有功计算负荷
（23）
其他计算负荷Q30、S30、I30的计算，与上述需要系数法相同。
（4）工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷
1）工厂的功率因数
① 瞬时功率因数 瞬时功率因数可由功率因数表（相位表）直接测量，亦可以由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出（间接测量）
（24）
式中，P为功率表测出的三相功率读数（kW）；I为电流表测出的线电流读数（A）；U为电压表测出的线电压读数（kV）.
瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。
② 平均功率因数 平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算
（25）
式中，Wp为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出；WQ为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。
我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。
③ 最大负荷时的功率因数 最大负荷时的功率因数指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数，按下式计算
（26）
我国电力工业部于1996年制定的《供电营业规则》规定：用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：100kV·A及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、泵购转售电企业，功率因数为0.85以上。并规定，凡功率因数为达到上述规定的，应增添无功补偿装置。
这里所指的功率因数，即为最大负荷时的功率因数。
2）无功功率补偿
工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感应负荷，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，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿。
要使功率因数由提高到，必须装设的无功功率补偿装置容量为
（27）
或 （28）
式中，，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量kvar值。
在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC来确定电容器的个数，即
（29）
由上式计算所得的电容器个数n,对于单相电容器来说，因取3的倍数，以便三相均衡分配。
3）无功补偿后的工厂计算负荷
工厂装设了无功补偿装置后，则在确定补偿装置装设地点以前的的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷
（30）
补偿后总的视在计算负荷
（31）
由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。着不仅降低了变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。因为我国电业部门对工业用户是实行的“两部电费制”：一部分叫基本电费，是按所装用的主变压器容量来计费的，规定每月按kV·A容量要交多少钱，容量越大，交的基本电费就多，容量减小了，交的基本电费就少了。另一部分电费叫电度电费，是按每月实际耗用的电能kW·h数来计算电费，并且要根据月平均功率因数的高低乘上一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定值的，可按一定比例减收电费；而低于规定值时，则要按一定比例加收电费。由此可见，提高功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本上也是有一定经济实惠的。
1.4.2 工厂年电能消耗量的计算
工厂年电能消耗量的较精确的计算，可用工厂的有功和无功计算负荷P30和Q30，即年有功电能消耗量
Wp·a=P30Tmax （32）
年无功电能消耗量
Wq·a=Q30Tmax （33）
式中，α为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75；β为年平均无功负荷系数，一般取0.76～0.82；Ta为年实际工作小时数。
1.5 钢铁厂的负荷计算
1.5.1各车间的计算负荷
（1）高炉车间
cos=0.8，tan=0.75
有功计算负荷 P30=KdPe=0.42000=800kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=8000.75=600kvar
视在计算负荷 S30==800/0.8=1000 kV·A
（2）炼钢车间
cos=0.8，tan=0.75
有功计算负荷 P30=KdPe=0.61170=702kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=7020.75=526.5kvar
视在计算负荷 S30==702/0.8=877.5 kV·A
（3）轧钢车间
1）高压侧用电设备
cos=0.82，tan=0.698
有功计算负荷 P30=KdPe=0.52000=1000kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=10000.698=526.5kvar
视在计算负荷 S30==1000/0.82=1219.512 kV·A
2）低压侧用电设备
cos=0.81，tan=0.724
有功计算负荷 P30=KdPe=0.5800=400kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=4000.724=289.6kvar
视在计算负荷 S30==400/0.81= 493.8kV·A
（4）线材车间
cos=0.83，tan=0.672
有功计算负荷 P30=KdPe=0.651200=780kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=7800.672=524.2kvar
视在计算负荷 S30==780/0.83=939.8 kV·A
（5）机电修车间（引用刘华友的计算数据）
P30=100.1kW
Q30=76kvar
S30=125.7 kV·A
（6）水泵站
cos=0.8，tan=0.75
有功计算负荷 P30=KdPe=0.65500=325kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=3250.75=243.75kvar
视在计算负荷 S30==325/0.8=406.25 kV·A
（7）氧气站
cos=0.8，tan=0.75
有功计算负荷 P30=KdPe=0.65300=195kW
无功计算负荷 Q30=P30tan=1950.75=146.25kvar
视在计算负荷 S30==195/0.8=243.75 kV·A
表1 各车间低压侧的计算负荷
序号
用电单位名称
设备容量(kW)
Kd

计算负荷
P30 (kW)
Q30(kvar)
S30(kV·A)
1
高炉车间
2000
0.4
0.8
0.75
800
600
1000
2
炼钢车间
1170
0.6
0.8
0.75
702
526.5
877.5
3
轧钢车间
800
0.5
0.81
0.72
400
289.6
493.8
4
线材车间
1200
0.65
0.83
0.67
780
524.2
939.8
5
机电修车间
引用刘华友的数据
100.1
76
125.7
6
水泵站
500
0.65
0.8
0.75
325
243.75
406.25
7
氧气站
300
0.65
0.8
0.75
195
146.25
243.75
1.5.2 各车间电力变压器的功率损耗
（1）高炉车间
PT=0.015S30=0.0151000=15kW
QT=0.06S30=0.061000=60kvar
（2）炼钢车间
PT=0.015S30=0.015877.5=13.2kW
QT=0.06S30=0.06877.5=52.7kvar
（3）轧钢车间和机电修车间
PT=0.015S30=0.015(493.8+125.7)=9.3kW
QT=0.06S30=0.06(493.8+125.7)=37.2kvar
由于轧钢车间和机电修车间均采用一台电力变压器，并在低压侧敷设低压联络线互为备用，所以两个车间的变压器功率损耗相同。
（4）线材车间
PT=0.015S30=0.015939.8=14.1kW
QT=0.06S30=0.06939.8=56.4kvar
（5）水泵站
PT=0.015S30=0.015406.3=6.1kW
QT=0.06S30=0.06406.3=24.4kvar
（6）氧气站
PT=0.015S30=0.015243.8=3.7kW
QT=0.06S30=0.06243.8=14.6kvar
1.5.3 各车间高压侧的计算负荷
（1）高炉车间
P30(1)=P30+PT=800+15=815kW
Q30(1)=Q30+QT=600+60=660kvar
S30(1)===1048.73kV·A
===100.9A
（2）炼钢车间
P30(1)=P30+PT=702+13.2=715.2kW
Q30(1)=Q30+QT=526.5+52.7=579.2kvar
S30(1)===920.32kV·A
===88.6A
（3）轧钢车间
P30(1)=0.95(400+1000+100.1+9.3)=1433.9kW
Q30(1)=0.97(289.6+698+76+37.2)=1067.8kvar
S30(1)===1787.81kV·A
===172A
（4）线材车间
P30(1)=P30+PT=780+14.1=794.1kW
Q30(1)=Q30+QT=524.2+56.4=580.6kvar
S30(1)===983.71kV·A
===94.7A
（5）机电修车间
P30(1)=P30+PT=100.1+9.3+400=509.4kW
Q30(1)=Q30+QT=76+37.2+289.6=402.8kvar
S30(1)===649.41kV·A
===62.5A
（6）水泵站
P30(1)=P30+PT=325+6.1=331.1kW
Q30(1)=Q30+QT=243.8+24.4=268.2kvar
S30(1)===426.034kV·A
===41A
（7）氧气站
P30(1)=P30+PT=195+3.7=198.7kW
Q30(1)=Q30+QT=146.3+14.6=160.9kvar
S30(1)===255.68kV·A
===24.6A
1.5.4 全厂总的计算负荷
P30=K∑p∑P30(1)=0.95(815+715.2+1433.9+794.1+509.4+331.1+198.7)=4557.5kW
Q30=K∑q∑Q30(1)=0.97(660+579.2+1067.8+580.6+402.8+268.2+160.9)=3607.9kvar
S30===5812.7kV·A
===559.3A
表2 各车间高压侧及全厂的计算负荷
序号
用电单位名称
变压器功率损耗
计算负荷
PT(kW)
QT(kvar)
P30 (kW)
Q30(kvar)
S30(kV·A)
I30(A)
1
高炉车间
15
60
815
660
1048.73
100.9
2
炼钢车间
13.2
52.7
715.2
579.2
920.31
88.6
续表2
3
轧钢车间
9.3
37.2
1433.9
1067.8
1787.81
172
4
线材车间
14.1
56.4
794.1
580.6
983.71
94.7
5
机电修车间
9.3
37.2
509.4
402.8
649.41
62.5
6
水泵站
6.1
24.4
331.1
268.2
426.03
41
7
氧气站
3.7
14.6
198.7
160.9
255.68
24.6
8
全厂合计
K∑p=0.95
K∑q=0.97
4557.5
3607.9
5812.7
559.3
1.5.5 总降压变电所的功率补偿
（1）补偿前的变压器容量和功率因素：
根据工厂的一、二级负荷情况，选择2台主电力变压器，因此，主电力变压器的容量选择为
SN·T≈0.7 S30=0.75812.7=4068.9kV·A
因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为5000kV·A，型号为SJL1—5000/35
这时变电所低压侧的功率因数为
cos(2)=P30/S30 =4557.5/5812.7=0.78
（2）无功补偿容量
按设计要求，变电所高压侧的cos=0.90。考虑到变压器的无功功率损耗QT远大于有功功率损耗PT，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90,这里取cos=0.92。
要使低压侧功率因数由0.78提高到0.92，低压侧需要装设的并联电容器的容量为
QC =P30(tanarccos0.78-tanarccos0.92)
=4557.5(0.802-0.426)
=1713.62kvar
在确定了总的补偿容量后，就可根据选定的并联电容器的单个容量qc来确定电容器的个数

由上式计算所得的电容器个数n，对于单相电容器来说，应取3的倍数，以便三相均衡分配。
在确定了并联电容器的容量后，根据产品目录，就可以选择并联电容器的单台容量（这里选50kvar），并确定并联电容器的数量：
=（个） 取n=36
式中 —单个电容器的额定容量（kvar）。
则实际补偿容量为=36×50 kvar =1800 kvar
选择两台电容器柜，单台的容量为900kvar，型号为TBB36-900/50。
（3）补偿后的变压器容量和功率因数
变电所低压侧的视在计算负荷为
S3