毕业设计某机械厂100.4kv降压变电所的电气设计.doc

毕业设计

课题名称：某机械厂10/0.4kv降压变电所的电气设计

总目录

第一部 任务书

第二部分 开题报告

第三部分 毕业设计论文

第 一 部 分

任

务

书

扬州工业职业技术学院
毕业设计任务书
系 部
电子信息
工程系
指导老师
樊明龙
职称
副教授
学生姓名
尤良玉
班级
0901电气
学号
0905010106
设计题目
某机械厂10/0.4kv降压变电所的电气设计
设计
内容
目标
和
要求
设计内容目标：
根据提供的数据设计变电所的主接线。

设计要求：
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。
5、设计变电所主接线方案。

教研室
审核

系部
审核

第 二 部 分

开

题

报

告

扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系2012届
毕业设计（论文）开题报告书（表1）

学生姓名
尤良玉
专业
电气自动化技术
班级
0901电气
学号
0905010106
题 目
某机械厂10/0.4kv降压变电所的电气设计
指导教师
樊明龙
职称
副教授
学 位
硕士
题目类别
√工程设计 □ 基础研究 □ 应用研究 □ 其它
【课题的内容与要求】
根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况设计出它的主接线。
设计的要求如下：
（1） 要求安全可靠、技术先进、经济合理
（2） 选择变电所主接线方案
（3） 确定变电所主变压器的台数、容量与类型
（4） 能够长期运行
【前言】
电能在日常生活中扮演着越来越重要的角色，社会各行各业都基本离不开电能。工厂供配电对于发展工业生产，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配电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此，工厂供配电应做到安全、可靠、优质、经济等基本要求。此外，在供电工作中，应合理地处理局部与全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前利益，又要有全局观念，能顾全大局，适应时代发展。

【方案的比较与评价】
按技术指标，装设两台主变压器的主接线方案略优于装设一台主变压器的主接线方案；但按经济指标，则装设一台主变压器的主接线方案优于装设两台主变压器的主接线方案。为了能长期工作和方便检修，从长远的角度来说选择装设两台主变压器的主接线方案。
【预期的效果及指标】
（1） 设计的电路安全、可靠。
（2） 能满足电能用户对供电质量的需求。
（3） 能够便宜检查和维护。
（4） 能够长期运行。
【进度安排】2011 年 9 月 6 日 - 2011 年 9月 28 日 选题、调研、收集资料
2011 年 10 月 2 日 - 2011 年 10 月 13日 论证、开题
2011 年 10 月14 日 - 2011 年 10 月28 日 设计（写作初稿）
2011 年 10 月 30 日 - 2011 年 11 月 5 日 修改、定稿、打印
【参考文献】
[1]张莹，工厂供配电技术（第3版）[M].电子工业出版社.2010.
[2] 唐志平，供配电技术(第二版)[M] .电子工业出版社2009.
[3]吕梅蕾，武玉忠.工厂供电技术[M].天津大学出版社.2009.
[4]刘介才，工厂供电设计指导[M].机械工业出版社.1999.
【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）

□同意提交开题论证 □修改后提交 □不同意提交（请说明理由）
指导教师签章： 年 月 日

【系部意见】

□同意指导教师意见 □不同意指导教师意见（请说明理由） □其它（请说明）

系（部）主任签章： 年 月 日

第 三 部 分

毕

业

设

计

论

文

某机械厂10/0.4kv降压变电所的电气设计
尤良玉
0901电气

[摘 要]变电所设计是依据国家规范以及负荷对供电可靠性要求制定的设计方案及供电措施。在设计中，根据给定的电气基础资料，建立起适合自身生产和发展需要的变电所。在设计中完成了负荷计算、主变压器及主接线方案的选择、短路电流计算、一次设备的选择等工作。同时在设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，提高了供电电压的质量，从而使整个供电系统更具有可靠性和灵活性。并运用AUTO CAD制图软件绘制了相应的设计图。
关键词：变电所 负荷计算 主变压器 主接线 无功补偿 AUTO CAD

Electrical Design of a Machinery Factory 10/0.4kv Step-down Substation
YouLiangyu
0901 Electrical Automation

Abstract: Substation design which is based on national norms and reliability requirements of the load to the power supply is the design of the power supply measures. To establish their own substation for the production and development needs based on the electrical basis of the given data. Completed load calculation, the choice of main transformer and main line scheme, short-circuit current calculation, the choice of primary equipment, secondary wiring design and so on in the design. The use of shunt capacitors in the design at the same time to compensate reactive power, to reduce the power supply system’s loss and voltage’s loss .Which improves the quality of power supply voltage and makes the entire power supply system more reliable and flexible. The drawing software of AUTO CAD was used to draw corresponding design.
Key words: Substation load calculation Main transformer Main connection Secondary wiring Reactive power compensation AUTO CAD

目 录
第一章 任务书 1
1.1 任务要求 1
1.2 任务依据 1
第二章 基础知识 4
2.1 负荷分级及供电要求 4
2.2 计算负荷的概念 4
2.3 设备容量的确定 7
2.4 设备的功率因素 10
2.5 动力支路负荷计算 13
2.6 全厂计算负荷计算 13
2.7 变电所变压器台数的确定 14
2.8 变压器容量的确定 15
2.9 短路电流 15
2.9.1 短路的种类及产生短路的原因 16
2.9.2 短路的危害 16
2.9.3 计算短路电流的目的和任务 17
2.9.4 影响短路电流的因素 17
2.9.5 限制短路电流的措施 17
2.9.6 短路电流的计算 18
2.9.7 短路计算中应注意的问题 18
第三章 设计、计算和选取 21
3.1 负荷计算和无功功率补偿 21
3.1.1 负荷计算 21
3.1.2 无功功率补偿 23
3.2 变电所位置与型式的选择 24
3.3 变电所主变压器及主接线方案的选择 25
3.3.1 变电所主变压器的选择 25
3.3.2 变电所主接线方案的选择 27
3.3.3 主接线方案的技术经济比较 28
3.4 短路电流的计算 29
3.4.1 绘制计算电路 29
3.4.2 确定短路计算基准值 29
3.4.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 29
3.4.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算 30
3.4.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算 31
3.5 变电所一次设备的选择校验 31
3.5.1 10kV侧一次设备的选择校验 31
3.5.2 380V侧一次设备的选择校验 35
3.5.3 高低压母线的选择 35
3.6 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 35
3.6.1 10kV高压进线和引入电缆的选择 35
3.6.2 380低压出线的选择 36
3.6.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验 38
3.7 降压变电所防雷与接地装置的设计 43
3.7.1 变电所的防雷保护 43
3.7.2 变电所公共接地装置的设计 43
3.8 设计图样 45
设计总结 47
参考文献 48

第一章 任务书
1.1 设计要求
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。
1.2 设计依据
1.工厂总平面图
图1-1 工厂平面图

2.工厂负荷情况
本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1-1所示。
3.供电电源情况
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线间距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流
表1-1 工厂负荷统计资料
厂房
编号
厂房
名称
负荷类别
设备容量/kW
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
300
0．3
0．7
照明
5
0．8
1．0
2
锻压车间
动力
350
0．3
0．65
照明
8
0．7
1．0
7
金工车间
动力
400
0．2
0．65
照明
10
0．8
1．0
6
工具车间
动力
360
0．3
0．6
照明
7
0．9
1．0
4
电镀车间
动力
250
0．5
0．8
照明
5
0．8
1．0
3
热处理车间
动力
150
0．6
0．8
照明
5
0．8
1．0
9
装配车间
动力
180
0．3
0．7
照明
6
0．8
1．0
10
机修车间
动力
160
0．2
0．65
照明
4
0．8
1．0
8
锅炉车间
动力
50
0．7
0．8
照明
1
0．8
1．0
5
仓库
动力
20
0．4
0．8
照明
1
0．8
1．0
生活区
照明
350
0．7
0．9
保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。
4.气象资料
本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
5.地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。
6.电费制度
本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/(kV.A)，动力电费为0.9元/（kw.h），照明电费为0.5元/（kw.h）。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，另外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10kv为800元/（kV.A）。

第二章 基础知识
2.1 负荷分级及供电要求
在工业企业中，各类负荷的运行特点和重要性不一样，它们对供电的可靠性和电能品质的要求不同。为了合理地选择供电电源及设计供电系统，以适应不同的要求，我国将工业企业的电力负荷按其对可靠性要求的不同划分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
1. 一级负荷
（1）一级负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。因此，一级负荷应要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电。
（2）两个独立电源是指采用两个电源向工厂供电时，如果任意一个电源因故障而停止供电，另一电源不受影响，能继续供电，那么这两个电源的每一个都称为独立电源。
（3）所谓独立电源点主要是强调几个独立电源来自不同的地点，并且当其任一独立电源点因故障而停止供电时，不影响其他电源点继续供电。
（4）特别重要的一级负荷通常又叫做保安负荷。
2.二级负荷
(1) 二级负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，工厂内部运行停顿，出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。
（2）二级负荷应由两个回路供电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或 母线段。
3.三级负荷
（1）所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。
（2）三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可采用单回路供电。

2.2 计算负荷
1.计算负荷的概念
“计算负荷”是指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。
2.负荷计算的概念
（1）所谓负荷计算，是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。
（2）在现行的设计规范中，负荷计算的内容不仅包括确定计算负荷，还包括确定尖峰电流和确定一极、二级负荷的容量以及季节性负荷的容量。
3. 负荷计算的目的
因为计算负荷确定过大，将使变压器容量、电器设备和导线截面选择过大，造成投资浪费；如果计算负荷确定过小，则会引起所选变压器容量不足或电气设备、电力线路运行时电能损耗增加，并产生过热、绝缘加速老化等现象，甚至发生事故。所以负荷计算的目的主要是确定“计算负荷”。
4.负荷计算的方法
负荷计算的方法：需要系数法和二项式系数法。
（1） A:需要系数法：在所需计算范围内（如一条干线、一条母线、一台变压器），将用电设备按其设备性质不同分为若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。该方法比较简单，使用广泛，适用于变配电所的负荷计算。
B: 如果从供电形式的角度来讲：负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。从供电系统中所在的位置角度来讲：负荷计算可分为单组用电设备、多组用电设备的负荷计算。但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表2-1 的通用公式：
表2-1 公式表
名称
公式
备注
用电设备组
的容量
Pe=
Pn--设备的额定容量
K∑ －设备组的同时系数
KL －设备组的负荷系数
ηe－设备组的平均效率
ηwl－配电线路的平均效率
tanφ－对应用电设备组cosφ的正切值
cosφ －用电设备组的平均功率因数
UN －用电设备组的额定电压

以 上 参 数 由 用 电 设 备组 计算 负 荷 直 接相 加 来 计算时取。
用电设备组有功计算负荷
P30= K∑KL Pe/(ηeηwl)

需要系数
Kd= P30/ Pe
Kd = K∑KL/(ηe·ηwl)
P30= Kd Pe
无功计算负荷
Q30= P30 tanφ
视在计算负荷
S30= P30/cosφ
计算电流
I30= S30/(UN)
有功负荷的同时系数
K∑P=0.80~0.90
无功负荷的同时系数
K∑q=0.85~0.95
总的有功计算负荷
P´30= K∑PΣP30,I
总的无功计算负荷
Q´30= K∑qΣQ30,i
总的视在计算负荷
=

（2）二项式系数法：计算结果往往偏大，一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。
5.负荷系数
所谓负荷系数是指实际计算负荷容量与额定负荷容量的比值，应用负荷系数是为了更真实地统计实际的直流负荷，进而更确切地计算设备的容量。机械工业需要系数见表2-2：
表2-2 机械工业需要系数表

用电设备组名称
Kd
COSΦ
tanΦ
一般工作制的小批生产
金属冷加工机床

0.14~0.16

0.5

1.73
大批生产金属冷加工机床
0.18~0.2
0.5
1.73
小批生产金属热加工机床
0.2~0.25
0.55~0.6
1.51~1.33
大批生产金属热加工机床
0.27
0.65
1.17
生产用通风机
0.7~0.75
0.8~0.85
0.75~0.62
卫生用通风机
0.65~0.7
0.8
0.75
泵、空气压缩机
0.65~0.7
0.8
0.75
不连锁运行的提升机、皮带运
输等连续运输机械

0.5~0.6

0.75

0.88
带连锁的运输机械
0.65
0.75
0.88
ε=25%的吊车及电动葫芦
0.14~0.2
0.5
1.73
铸铁及铸钢车间起重机
0.15~0.3
0.5
1.73
轧钢及锐锭车间起重机
0.25~0.35
0.5
1.73
锅炉房、修理、金工、装配
车间起重机

0.05~0.15

0.5

1.73
加热器、干燥箱
0.8
0.95~1
0~0.33
高频感应电炉
0.7~0.8
0.65
1.17
低频感应电炉
0.8
0.35
2.67
电阻炉
0.65
0.8
0.75
电炉变压器
0.35
0.35
2.67
自动弧焊变压器
0.5
0.5
1.73
点焊机、缝焊机
0.35~0.6
0.6
1.33
对焊机、铆钉加热器
0.35
0.7
1.02
单头焊接变压器
0.35
0.35
2.67
多头焊接变压器
0.4
0. 5
1.73
点焊机
0.1~0.15
0.5
1.73
高频电阻炉
0.5~0.7
0.7
1.02
自动装料电阻炉
0.7~0.8
0.98
0.2
非自动装料电阻炉
0.6~0.7
0.98
0.2

2.3 设备容量的确定
由于各用电设备的额定工作制不同，所以在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一规定工作制下的“额定功率”后才能相加。经过换算至统一规定工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe表示。
1．对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般风机、水泵、空压机、电热设备、照明设备、电镀设备、运输机等，在计算其设备容量时，可直接取其铭牌上的额定容量（额定功率），不用经过转换。
Pe = PN
式中Pe——设备功率，单位KW ；
PN ——用电设备铭牌上的额定功率，单位KW 。
2．对于反复短时工作制设备的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功率PN换算到统一负荷持续率下的功率。
负荷持续率（暂载率）ε可用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比值来表示：
ε=t /T×100% =t /(t +t0) ×100%
式中T ——整个工作周期；
t——工作周期内的工作时间；
t0——工作周期内的停歇时间。
起重机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。
电焊机的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。
（1） 起重机（吊车电动机）。要求统一换算到ε=25%时的额定功率，即：
Pe = PN = 2PN
式中PN——(换算前)设备铭牌额定功率；
Pe——换算后设备容量；
εN——设备铭牌暂载率；
ε25 ——值为25%的暂载率（计算中用0.25）.
（2） 电焊机设备。要求统一换算到ε=100%时的额定功率，即：
Pe = PN=SN cosφN
式中SN——设备铭牌额定容量；
cosφN——设备铭牌功率因数。
（3） 电炉变压器组。设备容量是指在额度功率下的有功功率，即：
Pe = SN cosφN
式中SN——电炉变压器额定容量；
cosφN——电炉变压器功率因数。

2.4 设备的功率因素
建筑供电系统中的变配电设备及建筑物内的用电设备，如电力变压器、电抗器、电动机、日光灯、电焊机、高频炉等大部分都为电感性负载，其功率因数较低，工作时需要较大的无功功率，在线路中生产较大的无功电流，不利于供电系统的高效率运行，因此，在设计建筑供电系统时，要根据实际情况进行合理的无功补偿，提高供电系统的功率因数。按照我国供电部门的规定，高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，低压供电的用户必须在0.85以上。为了使用户注意提高功率因数，供电部门还对大宗用电单位实行按户月平均功率因数调整电费的办法。调整功率因数标准一般为0.85，大于0.85时给以奖励，低于0.85时便要增收电费甚至罚款，功率因数很低时供电部门要停止供电。
1.有关功率的名词解释
输入功率=输入电流*(乘)输入电压，也就决定是我们要用的电量。
输出功率=输入功率-（减）无功功率，也就是我们实际上得到的功率。
输入功率：多为音箱内单元的承受功率（电功率），一般有额定功率 (rms)。最大承受功率(program)和峰值功率（peak)。其中额定功率是最准确的输入功率数据，其他两个名称只是表明音箱瞬间负荷能力，没有多少实际意义。
输出功率：是各类能源或能源转换设备（如动力、照明设备）向外输出的能量与时间的比值，即单位时间内能源或设备向外界提供的能量。其单位一般为瓦特、千瓦，在电力系统中也常用伏安、千伏安来表示。
无功功率：是由电抗器(电感或电容)在交流电路中，由于其两端的电压与流过的电流有90度角的相位差，所以不能做功，也不消耗有功功率，但它参与了与电源的能量交换，这就产生了无功功率，降低了发电机和电网的供电效率。
无功功率过高的影响：
(1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致系统容量下降；
(2)无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加；
(3)使线路的压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。在交流电路中，由于有感性或容性储能设备，电压与电流有相位差，通俗讲就是电压与电流不在同一时间到达；因此，表面看电压有多大、电流有多大，实际并没有做那么大的功，有电源与储能设备的能量转换；视在功率=有功功率+无功功率。电力变压器就用视在功率表示容量，单位为伏安(VA)。意思是不管有功功率与无功功率是多少，只能输出这么大的电压与电流。功率因数=有功功率/视在功率即cosφ=P/S,功率因数是在0 ~ 1之间，它表示负载电流做的有用功率的百分比。
3.提高功率因数方法
(1) 通过适当措施提高自然功率因数。据统计，在建筑供电系统的总无功功率中，电动机和变压器约占80%左右，其余则消耗在输电线路及其他感应设备中，因此，提高自然功率因数可以通过合理选择感应电动机的容量、使用中减少感应电动机的空载运行、条件许可时尽量使用同步电动机、以最佳负荷率选择变压器等方法达到目的。
(2)并联同步调相机。同步调相机是一种专用于补偿无功功率的同步电动机，通过调节同步调相机的励磁电流可补偿供电系统的无功功率，从而提高系统的功率因数。同步调相机输出无功功率为无极调节方式，调节的范围较大，并且在端电压下降10%以内时，无功输出基本不变，当端电压下降10%以上时，可强行励磁增加无功输出。但是，同步调相机补偿单位无功功率造价高。每输出1kvar的无功功率要损耗0.5% ~ 3%的有功功率，基建安装要求高、不易扩建、运行维护复杂，所以一般用于电力系统中的枢纽变电站及地区降压变电站。
(3)并联适当的静电电容器。我们知道，电感性负载并联适当的电容器可以提高功率因数，所以在建筑供电系统中，同样可以并联适当的静电电容器以提高系统的功率因数。并联电容安装简单、容易扩建、运行维护方便，补偿单位无功功率的造价低、有功损耗小（小于0.3%），因此广泛用于工厂企业及民用建筑供电系统中。无功补偿使用专用的电力电容器，其规格品种很多，按安装方式分为户内式和户外式，按相数分为单相和三相，按额定电压分为高压和低压电容器等等。
a.电容器的选择
电容器无功容量的计算
Qc=Pi(tanφANT－tanφac)
b.电容器（柜）台数的确定
需电容器台数：
N=QC/[ Qnc(UW/UNC)2]
每相所需电容器台数： 取其相等或稍大的偶数，因为变电所采n =N/3
用单母线分段式结线。
c.电容器的补偿方式和联接方式
1）电容器的补偿方式
（1）单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。
（2）分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。
（3）集中补偿方式：接线、优缺点、适用对象：6～10kV 大中型煤矿主要补偿方式，如：平煤各矿
2）电容器的联接方式
（1）三角形接法：优缺点
（2）星形接法：优缺点
△或Y（双Y） 优选△，因为容量为Y 的1/3 且电压低，放电1 分钟，残压50V 以下。1000V 以上的电容器应采用电压互感器放电。电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。
2.提高功率因数的意义
对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosφ中的cosφ=1；但是当负载为干性或容性时，cosφ<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。
(1)提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
(2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosφ=0.5时的损耗是cosφ=1时的4倍。

(3)能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
(4)可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
(5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cosφ也就使发电机能多出有功功率。
2.5 动力支路负荷计算
在采用需要系数法进行动力支路负荷计算时，应将计算范围内的用电设备分组，分别进行各个组内的负荷计算并将计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。
每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：
P30= K∑P·P30i
Q30= K∑q·Q30i
S30=
I30 =S30 /(·UN )
式中P30——支路上有功计算负荷，kW ；
Q30——支路上无功计算负荷，kvar；
S30——支路上视在计算负荷，kVA；
K∑P 、K∑q——分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；
Ic ——支路上计算电流；
UN ——支路的额定电压。
在使用上述公式时要注意：
⒈ 分组的原则：用电设备的性质相同、功率因数相同、需要系数相同的分一组。
⒉ 有功、无功同时系数的概念和数值是不同的，通常对于同一组用电设备组无功同时系数的值比有功同时系数要大。通常情况下有功同时系数的范围(0.8 ~ 0.97)、无功同时系数范围(0.8 ~ 1.0)。
2.6 全厂计算负荷计算
计算全厂的计算负荷时，总的计算负荷要小于每个用电负荷加起来的和，我们在通常情况下取的全部用电负荷之和的95%。因为在一定的情况下是不可能发生所有的用电设备同时工作的情况，如果按照全部用电设备的用电负荷之和来计算全厂计算负荷的话，势必会造成,经济不运行和浪费等情况，也就是我们常说的大马拉小车。取全部用电负荷之和的95%，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生，提高了运行效率，符合了经济生产、生活的需要。
2.7 变电所变压器台数的确定
1.确定原则
（1）对于大城市郊区的一次变电所在中、低压侧已经构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。
（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。
（3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器溶量的1~2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。
表2-3 单台变压器与两台变压器的比较
比较
单台变压器
两台变压器

技
术
指
标
供电安全比
满足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
满足要求
供电质量
电压损耗略大
电压损耗略小
灵活方便性
灵活性差
灵活性好
扩建适用性
稍差
好
经济指 标
电力变压器的综合投资
相当于两台花费少
花费投资比较多
2.选择变压器台数时,应考虑以下因素:
(1)应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，对供有大量一、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，另一台能对一、二级负荷继续供电。
（2）对于只有二级负荷，而无一级负荷的变电所，也可只采用一台变压器，并在低压侧架设与其他变电所的联络线。
（3）对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时应采用两台变压器。
（4）一般的三级负荷只采用一台主变压器。
（5）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的工厂变电所，课考虑采用两台主变压器。
（6）考虑负荷的发展，应留有安装第二台主变压器的空间。
（7）是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320KVA 时，任何距离都应装设变压器。
3.变压器绝缘结构的选择
根据绝缘结构方式不同，一般有矿物油变压器、硅油变压器、六氟化硫变压器、干式变压器及环氧树脂浇变压器等。多层或高层主体建筑内变电所，一般选用不燃或难燃型变压器.在多尘或有腐蚀性气体严重影响安全运行的场所内，应选用防尘型或防腐型变压器。
4.变电所选择一台或两台变压器各有其优点和缺点
选用两台变压器的变电所，当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。当负荷大的时候，两台变压器又可以配合运用。但是两台变压器的投资比较大，一般小的变电所甚至承担不起这样的消耗,运行损耗也比较大，它工作的时候两个铁心同时运行,这样势必增大了运行成本。
选用一台变压器的变电所，当变压器发生故障或检修时，那么将会出现全厂停电的严重情况，如果一级负荷遇到了停电情况,那么损失将会是无法估算的，因此一台变压器的供电可靠性比较差，但是一台变压器的投资小、运行损耗小，因为在工作时只有一个铁心在工作，这样势必减少了运行成本。
综上所述，选用两台变压器虽然有一些缺点，但是它的优点早已把这些缺点给掩盖，优点远远大于它的缺点，而选用一台变压器虽然它有一些优点,但是它的弊端太明显也很严重。
变电所通常为了生产、生活、用电等的需要，都会选用两台变压器，因为它的优点太明显了，而且非常的多。
2.8 变压器容量的确定
变压器容量选择时应遵循的原则
1．只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。
2．装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件：
（1）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要；
（2）任一台变压器单独运行时，应满足全部用电容量设备60%~70%的需要。
3．变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的70% ~ 80%为宜，以提高运行率。
2.9 短路电流
工厂供电系统要求正常地不间断地给用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于种种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路后，短路电流比正常电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安，如此大的电流可对供电系统产生极大的危害。因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素，同时需要进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。