畢業(yè)論文--35kv地面變電所設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　院 站：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　學 生：</b></p><p><b>　　指導老師：&l

2、t;/b></p><p><b>　　評閱老師：</b></p><p><b>　　完成日期：</b></p><p>　　**煤礦35kv變電所部分設計</p><p>　　總計 畢業(yè)設計（論文） 頁</p><p><b>　　表格 頁</

3、b></p><p><b>　　插圖 幅</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計根據**煤礦電力負荷的實際資料，以變電所的最佳運行為基礎，按照有關規(guī)定和規(guī)范，完成了滿足該區(qū)供電要求的35kV變電所一次部分的初步設計。本設計共分為5章，分別為概述、負荷分析及變壓器選擇、主接線

4、的設計、短路電流的計算、高壓電器設備的選擇。本設計中，首先對實際的用電負荷進行了統(tǒng)計與計算，選出了所需的主變壓器的型號，然后根據負荷性質及對供電可靠性要求擬定主接線設計，考慮到短路對系統(tǒng)的嚴重影響，設計中進行了短路計算。設計中還對主要高壓電器設備進行了選擇與計算，如斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器等。此外還進行了防雷保護的設計和計算，提高了整個變電所的安全性。</p><p>　　關鍵詞： 主接線、負荷計

5、算、變壓器選型、短路計算、高壓設備選型</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design under Malian coalmine power load of actual information, to the best run substation, in accordance with the relevant

6、regulations and norms, completed the power requirements will be met by 35 kV substation once part of the initial design. This design is divided into 5 chapters, namely overview, load analysis and transformer selection, m

7、ain wiring design, short circuit current calculation, selection of high-voltage electrical equipment. This design, the first actual power load for stati</p><p>　　Key words: Main wiring， load computation， tra

8、nsformer shaping， short-circuit computation， high pressure unit shaping</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　1.1礦山供電的基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．

9、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1</p><p>　　1.2設計原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2</p><p>　　1.3內容及步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p

10、><p>　　第2章 負荷分析和主變壓器的選擇</p><p>　　2.1負荷分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　2.2負荷計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</

11、p><p>　　2.2 無功功率的補償．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p><p>　　2.3主變壓器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>　　第3章 電氣主接線的設計</p>

12、<p>　　3.1電氣主接線的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　3.2電氣主接線的設計原則和要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　3.3 電氣主接線方案的比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

13、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　第4章：短路電流的計算</p><p>　　4.1短路電流計算的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　4.2短路電流計算的目的和方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

14、．．．．．．．．17</p><p>　　4.3短路電流的計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27</p><p>　　第5章：電氣設備的選擇與校驗</p><p>　　5.1 高壓電器設備選擇的一般原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22&

15、lt;/p><p>　　5.2 電氣設備的選擇和校驗．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24</p><p>　　5.3電氣設備的選擇計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29</p><p>　　第6章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．

16、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36</p><p>　　第7章 答謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37</p><p>　　第8章 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

17、．．38</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　**礦井所處位置為寧夏橫城礦區(qū)，屬寧夏靈武市橫山堡鄉(xiāng)管轄，礦井距銀川市約35km，靈武市約20km。礦井所在地區(qū)為鄂爾多斯臺地的西部邊緣，區(qū)內屬半沙漠的荒原丘陵地帶。礦井工業(yè)場地所處地帶地勢較為平緩，但整個區(qū)域內地勢東南高，西北低，海拔一般在1228—1250m之間，最高為1300m（東南部低山）

18、。</p><p>　　由于**礦井地處戈壁沙漠，風沙較大，為保正礦井供電可靠性，減少風沙災害對煤礦供電的影響，在工業(yè)場地北側建礦井樓內（二層）35/10KV變電所一座。</p><p><b>　　原始資料</b></p><p>　　礦井采用雙回路供電方式，一回路電源引自希望110KV變電所，電源容量為400MVA，線路全長16km；另一回

19、電源引自雙廟110KV變電所，電源容量為300MVA，線路全長20km。35kv側定時限過電流保護裝置動作時間為3s，下井電纜長度2.5km。該礦負荷統(tǒng)計如表所示</p><p><b>　　負荷統(tǒng)計表</b></p><p><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　1.1礦山供電的基本要求</p&

20、gt;<p>　　1.1.1 供電可靠</p><p>　　由于煤礦供電的特殊性，所以要求供電要可靠，供電可靠就是要求不間斷供電。供電中斷時不僅會影響礦井的原煤產量，而且可能損壞設備，甚至發(fā)生人身事故和造成礦井的破壞。例如煤礦井下的空氣中含有瓦斯氣體，并且有水不斷涌出，突然停電，將會使排水和通風設備停止運轉，可能造成水淹礦井，工作人員窒息死亡或引起瓦斯、煤塵爆炸，危及礦井和人身安全。因此，對煤礦中的

21、重要用電設備，要求采用兩個獨立電源的雙回路或環(huán)式供電方式，兩路電源線路互為備用，當一路電源線路故障或停電檢修時，則由另一路電源線路繼續(xù)供電，以保證供電的可靠性。</p><p>　　1.1.2 供電安全</p><p>　　供電安全具有兩個方面的意義，即防止人身觸電和防止由于電氣設備的損壞和故障引起的電氣火災及瓦斯、煤塵爆炸事故。</p><p>　　煤礦井下空間狹

22、小、潮濕陰暗，井下電氣設備的受潮和機械損傷容易發(fā)生人身觸電事故；供電線路和用電設備的損傷和故障產生的電氣火花，會造成火災或瓦斯、煤塵爆炸事故。因此，為了避免事故的發(fā)生，在煤礦供電工作中，應按照有關規(guī)定，采取防爆、防觸電、過負荷及過流保護等一系列技術措施和管理制度，消除各種不安全因素，確保供電的安全。</p><p>　　1.1.3 保證供電質量</p><p>　　衡量供電質量高低的技術指

23、標是頻率的穩(wěn)定性和電壓的偏移。交流電的頻率對交流電動機的性能有著直接的影響，頻率的變動會影響交流電動機的轉速。按照《電力工業(yè)技術管理法規(guī)》規(guī)定，對于額定頻率為50Hz的工業(yè)用交流電，其頻率相對于額定值的偏差不允許超過±0.2-±0.5Hz，即為額定頻率的±0.4-±1％。</p><p>　　電壓偏移是衡量供電質量的又一重要指標。所謂電壓偏移，是指用電設備在運行中，實際的端

24、電壓與其額定電壓的偏差。用電設備對—定范圍內的電壓偏移具行適應能力，但隨著電壓偏移的增大，用電設備的性能將會惡化，嚴重時會造成設備的損壞。例如，白熾燈在超過額定電壓5％的電壓下工作時．其工作壽命將縮短一半；因此．我國對用電設備電壓偏移的允許值做了具體的規(guī)定，例如電動機的電壓偏移不允許超過其額定電壓的±5％，白熾燈的電壓偏移不允許越過其額定值的+3％和-2.5％。</p><p>　　1.1.4 技術經濟

25、合理</p><p>　　技術經濟合理是指在滿足上述三項要求的前提下，使供電系統(tǒng)的投資和運行達到最佳的經濟效益。供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。</p><p>　　此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。</p><p><b&g

26、t;　　1.2設計原則</b></p><p>　　按照國家標準GB50052-95《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB 50059-92《35～110kV變電所設計規(guī)范》、GB50053-94 《10kv及以下設計規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行礦山供電設計必須遵循以下原則：</p><p>　　1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策</p><p

27、>　　必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。</p><p>　　2、安全可靠、先進合理</p><p>　　應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。</p><p>　　3、近期為主、考慮發(fā)展</p><p&g

28、t;　　應根據工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。</p><p>　　4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧</p><p>　　按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。礦山供電設計是整個煤礦設計中的重要組成部分。礦山供電設計的質量直接影響到煤礦的生產及發(fā)展。作為從事礦山供電工作的人員，有必要了解和掌握礦山供電設計的有

29、關知識，以便適應設計工作的需要。</p><p><b>　　1.3內容及步驟</b></p><p>　　全礦總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據各個部門負荷數量和性質及其對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電 能問題。其基本內容有以下幾方面。</p><p><b>　　1、負荷計算

30、</b></p><p>　　全礦總降壓變電所的負荷計算，是在各部門負荷計算的基礎上進行的?？紤]變電所變壓器的功率損耗，從而求出全礦總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數。列出負荷計 算表、顯示計算結果。</p><p><b>　　2、一次系統(tǒng)圖</b></p><p>　　跟據負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次

31、系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經濟，安裝容易維修方便。</p><p><b>　　3、電容補償</b></p><p>　　按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數，通過查表或計算求出達到供電部門要求數值所需補償的無功功率。由手冊或產品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數量。</p><p>　　4、變壓器

32、選擇及變電所布置</p><p>　　根據電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全礦計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號及全礦供電平面圖。</p><p><b>　　5、短路電流計算</b></p><p>　　礦山用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量運行小于電網容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路

33、點的三相短路電流及相應有關參數。</p><p>　　6、高、低壓設備選擇及校驗</p><p>　　參照短路電流計算數據和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇高、低壓配電設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗，并列表表示。</p><p>　　7、導線、電纜的選擇 </p>&

34、lt;p>　　為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經濟地運行，進行導線和電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。</p><p>　　8、整定及二次保護 </p><p>　　為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運行，各用電設備，皆需設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置，并對保護裝

35、置做出整定計算。</p><p>　　第2章 負荷分析和主變壓器的選擇</p><p><b>　　2.1 負荷分析</b></p><p>　　2.1.1 負荷分類及定義</p><p>　　1．一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立

36、電源供電。</p><p>　　2. 二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產品報廢，重要產品大量減產，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。</p><p>　　3. 三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。</p&g

37、t;<p>　　煤礦變電所負責向整個礦區(qū)供電，在煤礦上除了家屬區(qū)及一些輔助設備以外，大部分是井下用電，例如：主提升機、主排水泵等等，如果煤礦變電所一旦停電就可能造成人身死亡，所以應屬一級負荷，應采用兩個獨立回路供電.</p><p>　　2.1.2 本系統(tǒng)的負荷計算</p><p><b>　　1. 定義</b></p><p>

38、　?。?）、計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據。</p><p>　?。?）、平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大

39、負荷和電能消耗量。</p><p>　　2. 負荷計算的方法</p><p>　　負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。本設計將采用需要系數法予以確定。所用公式有：</p><p>　　(1)、單組用電設備的計算負荷</p><p>　　單組用電設備的計算負荷應按下式計算:</p><p><

40、b>　　式中 </b></p><p>　　Pca、Qca、Sca-----該組用電設備的有功、無功、視在功率計算值，kw、kvar、KVA</p><p>　　-----該組用電設備額定容量之和，kw</p><p>　　，-----該組用電設備的需用系數和加權平均功率因數</p><p>　　------與相對應的正切

41、值</p><p>　　該組用電設備的負荷電流按下式計算:</p><p>　　式中 Ica-----該組用電設備的總負荷電流，A</p><p>　　UN------電網的額定電壓，kv</p><p>　　(2)、變電所總計算負荷</p><p>　　將變電所各組用電設備的計算負荷相加，再乘以組間最大負荷的

42、同時系數，即可求出變電所的總計算負荷.</p><p>　　式中 -----變電所負荷的總有功、無功、視在功率計算值，kw、kvar、kVA</p><p>　　-----變電所各組用電設備的有功、無功功率計算值之和， kw、kvar</p><p>　　-----各組用電設備最大負荷不可能同時出現的組間最大負荷同時系數，組數越多其值越小，本設計取Ksp=0.9，K

43、sq=0.95</p><p><b>　　變電所的功率因數為</b></p><p><b>　　2.2負荷計算</b></p><p>　　根據所給原始資料計算過程如下：</p><p><b>　　2.2.1地面高壓</b></p><p><

44、;b>　　1、主井絞車： </b></p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　KVA</b></p><p><b>　　2、副井絞車： </b></p>

45、;<p><b>　　KW</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　KVA</b></p><p><b>　　3、壓風機： </b></p><p><b>　　kw</b>&

46、lt;/p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　KVA</b></p><p><b>　　4、主扇： </b></p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar&l

47、t;/b></p><p><b>　　KVA</b></p><p>　　2.2.2地面低壓: </p><p><b>　　1、工人村：</b></p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar<

48、/b></p><p><b>　　KVA</b></p><p><b>　　2、工業(yè)廣場： </b></p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>

49、;　　KVA</b></p><p><b>　　3、低壓計算負荷：</b></p><p>　　計算礦地面低壓計算負荷，應考慮各組間最大負荷的同時系數,取Ksp=0.9,Ksq=0.95，則</p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar<

50、;/b></p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　KVA</b></p><p>　　2.2.3井下高壓:</p><p><b>　　1、主排水泵： </

51、b></p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　KVA</b></p><p><b>　　2.2.4井下低壓</b></p><p><b>

52、;　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　KVA</b></p><p>　　2.2.5 全礦負荷統(tǒng)計</p><p>　　1、全礦高壓負荷總計：</p><p>　　將全礦各組高壓計算負荷相加，即</p&

53、gt;<p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　2、全礦計算負荷。</b></p><p>　　計算全礦10KV側總的計算負荷，應考慮各組間最大負荷的同時系數,取Ksp=0.9,Ksq=0.95，則</p>

54、<p><b>　　kw</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p>　　2.3 無功功率的補償</p><p>　　根據《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶功率因數應該在0.90以上.，所以當變電所的功率因數低于0.9時，應采取人工補償措施，補償后的功率因數應不低于0.95。目

55、前35kv變電所一般是采用在10kv母線上裝設并聯(lián)電容器的進行集中補償的方法，來提高變電所的功率因數。</p><p>　　2.3.1電容器補償容量的計算</p><p>　　電容器的無功補償容量為：</p><p>　　式中 -----補償前功率因數角的正切值</p><p>　　-------補償后應達到的功率因數角的正切值</p

56、><p>　　電容器（柜）臺數的確定</p><p>　　無功補償所需電容器總臺數N為</p><p>　　式中 -------單臺電容器柜的額定容量，kvar</p><p>　　--------電容器的實際工作電壓，kV</p><p>　　----------電容器的額定電壓，kV</p><

57、p>　　確定電容器的總臺數時，應選取不小于計算值N的整數。</p><p>　　補償后的實際功率因數</p><p>　　因為電容器的臺數選擇與計算值不同，所以應計算補償后的實際功率因數。</p><p>　　電容器的實際補償容量為：</p><p>　　式中 Qca-------電容器的實際補償容量，kvar</p>

58、<p>　　N--------所選電容器的實際臺數</p><p>　　補償后變電所負荷的總無功功率為</p><p>　　補償后變電所的負荷總容量</p><p><b>　　補償后的功率因數</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　

59、、 、----補償后變電所負荷的總無功功率、總容量和功率因數，kvar、kVA</p><p>　　、-----補償前變電所負荷的用功功率、無功功率的計算值，kW、kvar</p><p>　　2.3.2電容器所需補償容量</p><p>　　因全礦的自然功率因數：，低于0.9，所以應該進行人工補償,補償后的功率因數應該達到0.9以上，即5以上，則全礦所需補償容量為

60、：</p><p><b>　　kvar</b></p><p>　　2.3.4電容器柜數及型號的確定</p><p>　　電容器擬采用雙星形接線接在變電所的二次母線上，因此選用TBB高壓并聯(lián)電容柜，單臺電容器柜容量為1800kvar，每則電容器柜總數為：</p><p>　　2.3.4電容器的實際補償容量為：</

61、p><p><b>　　kvar</b></p><p>　　2.3.5人工補償后的功率因數</p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　>0.9 符合要求</

62、b></p><p>　　2.4主變壓器的選擇</p><p>　　2.4.1主變壓器臺數的確定</p><p>　　由于本變電所為礦山變電所，所有負荷基本都為一類負荷，對供電要求比較高,所以選擇兩臺主變壓器，其中一臺工作，另一臺備用。根據,考慮到以后的設備增容，所以容本設計選擇SF11-20000/35/10KV型主變壓器兩臺，變壓器的負荷率為: </

63、p><p>　　2.4.2全礦總負荷： </p><p><b>　　1、變壓器損耗：</b></p><p><b>　　kw</b></p><p>　　2、變壓器無功損耗：</p><p><b>　　kvar</b></p><p

64、><b>　　3、全礦總負荷</b></p><p><b>　　kvar</b></p><p><b>　　<20000KVA</b></p><p><b>　　4、實際功率因數：</b></p><p>　　2.4.3確定變壓器的經濟運

65、行方式</p><p>　　1、臨界負荷率βec</p><p>　　第3章 電氣主接線的設計</p><p>　　3.1電氣主接線的概述</p><p>　　變電所主接線(一次接線)表示變電所接受、變換和分配電能的路徑。它由各種電力設備(隔離開關、避雷器、斷路器、互感器、變壓器等)及其連接線組成，通常用單線圖表示。</p>&

66、lt;p>　　主接線是否合理,對變電所設備選擇和布置,運行的靈活性、安全性、可靠性和經濟性,以及繼電保護和控制方式都有密切關系.它是供電設計中的重要環(huán)節(jié). 在圖上所有電器均以新的國家標準圖形符號表示，按它們的正常狀態(tài)畫出。所謂正常狀態(tài)，就是電器所處的電路中既無電壓，也無外力作用的狀態(tài)。對于圖中的斷路器和隔離開關，是畫出它們的斷開位置。在圖上高壓設備均以標準圖形符號代表，一般在主接線路圖上只標出設備的圖形符號，在主接線的施工圖上，除

67、畫出代表設備的圖形符號外，還應在圖形符號旁邊寫明設備的型號與規(guī)范。從主接線圖上我們可了解變電所設備的電壓、電流的流向、設備的型號和數量、變電所的規(guī)模及設備間的連接方式等，因此，主接線圖是變電所的最主要的圖紙之一。</p><p>　　3.2電氣主接線的設計原則和要求</p><p>　　3.2.1 電氣主接線的設計原則</p><p>　　1、考慮變電所在電力系統(tǒng)

68、的地位和作用</p><p>　　變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。</p><p>　　2、考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模</p><p>　　變電所主接線設計應根據五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。

69、應根據負荷的大小及分布負荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數和出線回數。</p><p>　　3、考慮用電負荷的重要性分級和出線回數多少對主接線的影響</p><p>　　對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級用電負荷不間斷供電；對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級用電負

70、荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。</p><p>　　4、考慮主變臺數對主接線的影響</p><p>　　變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將會產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性的要求低。</p><p>　　

71、5、考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響</p><p>　　發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時否允切除線路、變壓器的數量等，都直接影響主接線的形式。</p><p>　　3.2.2 電氣主接線設計的基本要求</

72、p><p>　　變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接總數、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。</p><p><b>　　1、可靠實用</b></p><p>　　所為可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡

73、量可靠性的客觀標準是運行實踐。經過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線經過優(yōu)選，現今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。</p><p><b>　　

74、2、運行靈活</b></p><p>　　主接線運行方式靈活，利用最少的切換操作，達到不同的供電方式。根據用電負荷大小，應作到靈活的投入和切除變壓器。檢修時，可以方便的停運變壓器、斷路器、母線等電氣設備，不影響工廠重要負荷的用電。</p><p><b>　　3、簡單經濟</b></p><p>　　在滿足供電可靠性的前提下，盡量選

75、用簡單的接線。接線簡單，既節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備，使節(jié)點少、事故和檢修機率少；又要考慮單位的經濟能力。經濟合理地選用主變壓器型號、容量、數量，減少二次降壓用電，達到減少電能損失之目的。</p><p><b>　　4、操作方便</b></p><p>　　主接線操作簡便與否，視主接線各回路是否按一條回路配置一臺斷路器的原則，符合這一原

76、則，不僅操作簡便、二次接線簡單、擴建也方便，而且一條回路發(fā)生故障時不影響非故障回路供電。</p><p><b>　　便于發(fā)展</b></p><p>　　設計主接線時，要為布置配電裝置提供條件，盡量減少占地面積。但是還應考慮工廠企業(yè)的發(fā)展，有的用戶第一期工程往往只上一臺變壓器，經3~5年后，需建設第二臺主變壓器，變電所布局、基建一般都是根據主接線的規(guī)模確定的。因此，

77、選擇主接線方案時，應留有發(fā)展余地。擴建時可以很容易地從初期接線過度到最終接線。</p><p>　　3.3 電氣主接線方案的比較</p><p>　　對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工礦企業(yè)，通常是先經工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓。</p><p>　　總降壓變電所主結線圖表示工廠接受和分配電

78、能的路徑，由各種電力設備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表示。</p><p>　　主結線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　1. 一次側采用內橋式結線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所，這種主結線，其一次側的斷路器跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路

79、斷路器的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式結線。這種主結線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。這種內橋式結線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經常切換的總降壓變電所。</p><p>　　2. 一次側采用外橋式結線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所，這種主結線，其一次側的高壓斷路器也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器的外側，靠近電源方向，因此稱

80、為外橋式結線。這種主結線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內橋式結線適用的場合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經濟運行需經常切換的總降壓變電所。當一次電源電網采用環(huán)行結線時，也宜于采用這種結線，使環(huán)行電網的穿越功率不通過進線斷路器，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。</p><p>　　3、一、二次側均采用單母線分段的總降壓變

81、電所，這種主結線圖有上述兩種橋式結線的運行靈活性的優(yōu)點，適用于一、二次側進出線較多的總降壓變電所</p><p>　　4、一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結線較之采用單母線結線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。</p><p>　　本次設計的煤礦

82、是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短主變壓器不需要經常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展，所以本設計一次側、二次側采均用單母線分段接線。</p><p>　　第4章：短路電流的計算</p><p>　　4.1 短路電流計算的概述</p><p>　　電氣設備或導體發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還

83、要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據電力系統(tǒng)多年的實際運行經驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。</p><p>　　4.1.1 短路的原因</p&

84、gt;<p>　　發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數情況下，絕緣的破壞多數是由于未及時發(fā)現和未及時消除設備中的缺陷，以及設計、安裝和運行維護不當所，例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機械損壞等，運行人員的錯誤操作，如帶負荷拉開隔離開關，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長期過負荷元件中，由于電流過大，載流導體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時

85、或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時，其它兩相對地電壓升高倍，造成絕緣損壞。 </p><p>　　短路電流所產生的電動力能形成很大的破壞應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長，對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短，也會使短路電流所經過的元件和導體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時流通很大的短路電

86、流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經電氣設備的載流導體，必然要產生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個系統(tǒng)。</p><p><b>　　短路的類型</b></p><p>　　三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外

87、，變壓器或電機還可能發(fā)生一相繞組匝間或層間短路等。根據運行經驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數的60%，兩相短路約占15%，兩相接地短路約占20%，三相短路約占5%。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響。單相短路雖然機會多短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設備可以只根據三相或兩相短路電流來選擇，

88、況且三相短路又是不對稱短路的計算基礎，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大接地電流系統(tǒng)又很少，因此應該掌握交流三相短路電流的計算。</p><p>　　4.2短路電流計算的目的和方法</p><p>　　短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數都表示出來，并將各元件依次編

89、號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗，最后計算短路電

90、流和短路容量。</p><p>　　短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法），本設計采用標幺制法計算短路電流。其結果為：</p><p>　　4.3短路電流的計算</p><p>　　短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法），本設計中采用的是標幺制法。</p>&l

91、t;p>　　4.3.1確定基準值</p><p>　　1、選取基準容量 Sb=100MVA</p><p>　　1）計算S1點取基準電壓37kv 即Ub1=37kv</p><p><b>　　KA</b></p><p>　　2）計算S2點選取基準電壓10.5kv 即Ub2=10.5kv</p>

92、<p><b>　　KA</b></p><p>　　4.3.2 計算短路電路中各阻抗元件的標幺值</p><p><b>　　1、電力系統(tǒng)</b></p><p>　　Ub=Uav=37kv</p><p>　　SNmax=1526.7 MVA SNmin=937.9MVA&

93、lt;/p><p>　　2、輸電線路的阻抗計算</p><p>　　NRLH58GJ-240/30 L=20KM x0=0.318</p><p>　　3、變壓器電抗的計算</p><p>　　4.3.3最大運行方式下短路電流的計算</p><p>　　1、在S1點發(fā)生短路時</p><p>

94、;<b>　　KA</b></p><p><b>　　KA</b></p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　2、在S2點發(fā)生短路時</p><p><b>　　KA</b></p><p><b>

95、;　　KA</b></p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　4.3.4 最小運行方式下短路電流的計算</p><p>　　1、在S1點發(fā)生短路時</p><p><b>　　KA</b></p><p><b>　　KA</

96、b></p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　2、在S2點發(fā)生短路時</p><p><b>　　KA</b></p><p><b>　　KA</b></p><p><b>　　MVA</b><

97、;/p><p>　　4.3.5 高壓電動機的沖擊值</p><p>　　1、在S2點發(fā)生短路時，主井絞車感應電動機的影響</p><p>　　X”d------次暫態(tài)電抗，由表3-10《工礦企業(yè)供電》查的Xd“=0.2</p><p>　　Sb--------基準容量，100MVA</p><p>　　Sde-------

98、-電動機容量 </p><p>　　主井絞車供給短路點S2的短路電流沖擊值為：</p><p>　　E”*---------電動機次暫態(tài)電動勢，由《工礦企業(yè)供電》表3-10查的E”*=0.90</p><p>　　Kch---------電動機反饋電流沖擊系數，對于高壓電動機取Kch =1.4~1.6對于低壓電動機取Kch =1</p><

99、p><b>　　KA</b></p><p>　　2、副井提升機感應電動機的影響</p><p>　　電動機至短路點S2的短路電流沖擊值為：</p><p><b>　　KA</b></p><p>　　3、壓風機同步電動機對短路電流的影響：</p><p>　　電動機

100、至短路點S2的短路電流沖擊值為：</p><p><b>　　KA</b></p><p>　　4、主扇繞線電機對短路沖擊電流的影響</p><p>　　電動機至短路點S2的短路電流沖擊值為：</p><p><b>　　KA</b></p><p>　　5、主排水泵感應電動

101、機對短路沖擊電流的影響</p><p>　　電動機至短路點S2的短路電流沖擊值為：</p><p><b>　　KA</b></p><p>　　6、則電動機總的沖擊電流為：</p><p>　　7、則在10kv側S2點短路時沖擊電流Ich在最大運行方式下為：</p><p>　　Ich=Ich2

102、+Is。ch=15+8.44=23.44KA</p><p>　　在最小運行方式下的沖擊電流</p><p>　　Ich=Ich2+Is。ch=14.36+8.44=22.8 KA</p><p>　　系統(tǒng)短路電流計算的結果列于下表:</p><p>　　第5章：電氣設備的選擇與校驗</p><p>　　5.1 高壓電

103、器設備選擇的一般原則</p><p>　　為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。</p><p>　　由于各種高壓電氣設備具有不同的性能特點，選擇與校驗條件不盡相同，高壓電氣設備的選擇與校驗項目見表5-1。</p><

104、;p>　　表5-1 高壓電氣設備的選擇與校驗項目</p><p>　　注：表中“√”為選擇項目，“○”為校驗項目。</p><p>　　5.1.1按正常工作條件選擇高壓電氣設備</p><p>　　一、額定電壓和最高工作電壓</p><p>　　高壓電氣設備所在電網的運行電壓因調壓或負荷的變化，常高于電網的額定電壓，故所選電氣設備

105、允許最高工作電壓UN不得低于所接電網的最高運行電壓。 一般電氣設備允許的最高工作電壓可達1.1~1.15UN ，而實際電網的最高運行電壓UN.W一般不超過1.1UN，因此在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓UN不低于裝置地點電網額定電壓UN.W的條件選擇，即 </p><p>　　UN ≥UN.W

106、 </p><p><b>　　二、額定電流</b></p><p>　　電氣設備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許通過電流。IN應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即</p><p>　　IN ≥Imax

107、 </p><p>　　計算時有以下幾個應注意的問題：</p><p>　?。?）由于發(fā)電機、調相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的Imax為發(fā)電機、調相機或變壓器的額定電流的1.5倍；</p><p>　?。?）若變壓器有過負荷

108、運行可能時， Imax應按過負荷確定（1.3~2倍變壓器額定電流）；</p><p>　　（3）母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Imax；</p><p>　　（4）出線回路的Imax除考慮正常負荷電流（包括線路損耗）外，還應考慮事故時由其它回路轉移過來的負荷。</p><p>　　三、按環(huán)境工作條件校驗</p><p>

109、　　在選擇電氣設備時，還應考慮電氣設備安裝地點的環(huán)境(尤須注意小環(huán)境)條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施。例如:當地區(qū)海拔超過制造部門的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在1000~3500m范圍內，若海拔比廠家規(guī)定值每升高l00m，則電氣設備允許最高工作電壓要下降1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應

110、采用高原型電氣設備，或采用外絕緣提高一級的產品。對于110kV及以下電氣設備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。</p><p>　　當污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產品，當經濟上合理時可采用屋內配電裝置。</p><p>　　當周圍環(huán)境溫度θ0和電氣設備額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許工作電流應乘以修正系數K，即</p><p>　　我

111、國目前生產的電氣設備使用的額定環(huán)境溫度θN=40℃。如周圍環(huán)境溫度θ0高于40℃(但低于60℃)時，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8%進行修正，當環(huán)境溫度低于40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的20%。</p><p>　　5.1.2按短路條件校驗</p><p><b>　　一、短路熱穩(wěn)定校驗</b>&

112、lt;/p><p>　　短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度(或發(fā)熱效應)應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為</p><p>　　式中 It —由生產廠給出的電氣設備在時間t秒內的熱穩(wěn)定電流。</p><p>　　I∞—短路穩(wěn)態(tài)電流值。 t—與It相對應的時間。</p><p>　　tdz—短路電流熱效應等值計算時

113、間。</p><p><b>　　二、電動力穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流機械效應的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為</p><p><b>　　或 </b></p><p>　　式中 ich、Ich—短路沖擊電流幅值及其有效值；<

114、/p><p>　　ies 、Ies——電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。</p><p>　　下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：</p><p>　?。?）用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。</p><p>　?。?）采用限流熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。</p><p>　　

115、（3）裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。</p><p>　　5.2 電氣設備的選擇和校驗</p><p><b>　　5.2.1斷路器</b></p><p>　　高壓斷路器是變電所主要電氣設備之一，其選擇的好壞，不但直接影響變電所的正常狀態(tài)下運行，而且也影響在故障條件下是否能可靠地分斷。斷路器的選擇根據額定電壓、額

116、定電流、裝置種類、構造型式、開斷電流或開斷容量各技術參數，并且進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。</p><p><b>　　1、按額定電壓選擇</b></p><p>　　斷路器的額定電壓，應不小于所在電網的額定電壓，即</p><p><b>　　UN ≥ UN.W</b></p><p>　　式中 U

117、N—斷路器的額定電壓，KV；</p><p>　　UN.W —電網的額定電壓，KV。</p><p>　　2、 按額定電流選擇</p><p>　　斷路器的額定電流IN應不小于回路的持續(xù)工作電流，即</p><p><b>　　IN ≥ Ica</b></p><p>　　式中 IN—斷路器額定

118、電流，A；</p><p>　　Ica—回路持續(xù)工作電流，A。</p><p>　　3、按配電裝置種類選擇</p><p>　　裝置的種類指斷路器安裝的場所。裝設在屋內的應選屋內型，裝設在屋外的，應選屋外型。</p><p><b>　　4、按構造型式選擇</b></p><p>　　在相同技術參

119、數的條件下，有各種型式的斷路器，如多油斷路器、少油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器等。要根據配電裝置的工作條件和要求，結合各斷路器的特點來選用。</p><p>　　少油斷路器的特點是油量少、重量輕，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面積小，造價低。因此，凡是在技術上能滿足要求的場合應優(yōu)先采用。但少油斷路器由于油量少，在低溫下易于凝凍，故不適宜嚴寒地區(qū)低溫下運行。也不適于多次重合的場合。</p&

120、gt;<p>　　空氣斷路器是無油不會起火，而且其動作速度快，斷路時間短，斷流容量大，適用于多次重合的場合。但是，其結構復雜，附有一套壓縮空氣裝置，價值高。因此，只在要求動作速度快，多次重合的情況下，才選用空氣斷路器。</p><p>　　六氟化硫斷路器的特點滅弧性能好，在密封不好的情況下，在斷路器周圍環(huán)境中易于沉積SF6氣體，并需進行充氣。</p><p>　　在設計時，具

121、體問題要具體分析，根據上述條件，選用技術上合理而又經濟的斷路器為宜。</p><p><b>　　5.2.2隔離開關</b></p><p>　　隔離開關應按其額定電壓、額定電流及使用的環(huán)境條件選擇出合適的規(guī)格和型號，然后按短路電流的動、熱穩(wěn)定性進行校驗。</p><p>　　按環(huán)境條件選擇隔離開關時，可根據安裝地點和環(huán)境選擇戶內式、戶外式、普