35kV煤礦變電所畢業(yè)設(shè)計論文

1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計35kv煤礦變電所設(shè)計35kv coal substation design 2011 屆 電 氣 工 程 系專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué) 號 20076243 學(xué)生姓名 張 帥 指導(dǎo)教師 張建云 完成日期 2011年5月25日畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名張帥學(xué)號20076243班級方0710-3專業(yè)電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計題目35kv變電所設(shè)計指導(dǎo)教師姓名張建云指導(dǎo)教師職稱講師評 定 成 績指導(dǎo)教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題 目35kv變電所設(shè)計學(xué)生姓名張帥學(xué)號20076273班級方0710-3專業(yè)電氣工程及

2、其自動化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位石家莊智迅科技有限公司導(dǎo)師姓名王慶芬導(dǎo)師職稱講師一、設(shè)計內(nèi)容：根據(jù)礦的電力負荷與有關(guān)資料,經(jīng)過方案分析比較和計算校驗,作出該礦地面35kv變電所的初步設(shè)計。主要內(nèi)容如下： 1、負荷計算與變壓器選擇； 2、供電系統(tǒng)擬定與短路計算； 3、變電所電器設(shè)備選擇； 4、繼電保護方案的擬定與整定； 5、變電所防雷與接地； 二、設(shè)計的要求：變電所設(shè)計完成后使得煤礦的所有電氣設(shè)備安全正常的運行。電力系統(tǒng)在運行中，發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)時繼電保護裝置能夠有選擇、可靠、靈活、迅速動作。 三、主要技術(shù)指標：1設(shè)計、計算、校驗均應(yīng)符合規(guī)范。2按標準圖紙出圖、圖線、圖標應(yīng)符合規(guī)范。 四、應(yīng)

3、收集的資料及參考文獻： 1王崇林等 供電技術(shù) 煤炭工業(yè)出版社1996 2吳希再等 電力工程 華中科技大學(xué)出版社1996 3孫國凱等 電力系統(tǒng)繼電保護原理 中國水利水電出版社2002 五、進度計劃1. 第1-2 周 調(diào)研、收集材料 2. 第3-4 周 分析、確定方案 3. 第5-13 周 設(shè)計、計算、繪圖 4. 第14-15 周 寫設(shè)計說明書5. 第 16 周 答辯 教研室主任簽字時 間年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目 35kv變電所設(shè)計學(xué)生姓名張帥學(xué)號20076243班級0710-3專業(yè)電氣工程及其自動化研究背景：電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)的興衰成敗，它為現(xiàn)代

4、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防提供必不可少的動力。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力.隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟的變電所，是極為重要的。比較完善的變電站設(shè)計理論，是真正的做到了節(jié)約型，集約型，高效型。通過改善優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，盡可能地提高變電站的可靠性，盡可能地使變電站的靈活性提高，盡可能地提高經(jīng)濟性。國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀：我國變電所主要現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變，有人值班向無人值班變電所轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流輸出轉(zhuǎn)變，國外主要是交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變。所要進行的主

5、要工作：變電所的負荷計算和變壓器的選擇、供電系統(tǒng)的擬定與短路計算、變電所電器設(shè)備的選擇、繼電保護方案的擬定與整定以及變電所的防雷與接地。所要采用的方法、手段： 1、電氣主接線方案論證； 2、主變?nèi)萘俊⑿问郊芭_數(shù)的選擇； 3、所用變?nèi)萘俊⑴_數(shù)的選擇； 4、短路電流計算；選擇導(dǎo)體及主要電氣設(shè)備； 5 、無功補償分析。 6 、繼電保護等預(yù)期達到的效果：變電所設(shè)計完成后使得煤礦的所有電氣設(shè)備安全正常的運行。電力系統(tǒng)在運行中，發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)時繼電保護裝置能夠有選擇、可靠、靈活、迅速動作。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容安排，完成負荷計算、變電所變壓器的選擇及無功補償；選擇主變壓器、選擇變壓器的容量、臺數(shù)、型號

6、等；變電所主結(jié)線方案的設(shè)計；短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護整定的需要，選擇短路計算點，繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，計算短路電流，并列表匯總；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗、電氣設(shè)備的選擇：選擇并效驗斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等、選用設(shè)備的型號、數(shù)量匯總設(shè)備一覽表；變電所進出線的選擇與校驗、根據(jù)規(guī)劃，設(shè)計出相應(yīng)的初設(shè)圖紙，根據(jù)技術(shù)參數(shù)和要求選擇所需的設(shè)備和材料。變電所繼電保護的整定、防雷保護和接地裝置的設(shè)計，及電費預(yù)算。通過畢業(yè)設(shè)計把我們所學(xué)的理論知識和實踐綜合起來，這樣不但達到了對實際理論知識“溫故而知新”的目的，而且也達到了由理論到實踐，由實踐到理論的有機

7、結(jié)合。課程設(shè)計是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以鞏固本課程理論知識，掌握供配電設(shè)計的基本方法，通過解決各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計算、繪圖、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師簽字時 間2011年3月10日目 錄緒 論1第1章 負荷計算與變壓器選擇31.1.計算負荷定義31.1.1計算負荷目的31.1.2計算負荷方法31.2 礦井用電負荷計算31.3 功率因數(shù)的改變71.4 主變壓器的選擇81.4.1變壓器臺數(shù)選定原則81.4.2變壓器容量選擇原則81.4.3 6kv/380v變

8、壓器的選擇91.5 全礦年電耗與噸煤電耗9第2章 供電系統(tǒng)的確定與短路計算102.1 主接線的設(shè)計原則和要求102.1.1 主接線112.1.2 橋形接線112.1.3 單母線分段接線122.2短路電流的分類與計算方法122.2.1 短路的原因122.2.2 短路的種類122.2.3 短路的危害132.2.4 短路電流計算的目的132.2.5 短路電流計算的標幺值法132.3短路電流計算132.3.1 計算各元件的電抗標幺值142.3.2 短路電流計算16第3章 電氣設(shè)備的選擇203.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件203.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則203.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件203.

9、1.3 環(huán)境條件213.2各種電氣設(shè)備的選擇223.2.1斷路器的選擇223.2.2隔離開關(guān)的選擇223.2.3電流互感器的選擇與校驗223.2.4電壓互感器的選擇233.2.5 配電所高壓開關(guān)柜的選擇233.3 母線的選擇及校驗233.3.1 35kv架空線、母線的選擇233.3.2 6kv母線的選擇233.3.3 下井電纜型號及截面的選擇24第4章 變電所二次回路254.1 二次回路的定義和分類254.2 高壓斷路器的控制254.3 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置264.3.1電測量儀表264.3.2絕緣監(jiān)視裝置274.4 供電系統(tǒng)的自動裝置27第5章 繼電保護方案及整定285.1 概述285.

10、2 繼電保護的優(yōu)化配置及整定原則295.3 供電系統(tǒng)繼電保護配置情況295.4 35kv進線保護305.4.1 電流速斷保護的整定計算305.4.2 過流保護的整定計算305.4.3 35kv進線開關(guān)保護315.5主變器保護315.5.1 主變差動保護315.5.2 主變過流保護335.5.3 主變過負荷保護345.6 6kv母聯(lián)保護345.7 6kv出線保護35第6章 變電所室內(nèi)外布置376.1 電氣總平面布置的特點376.2 變電站土建要求376.3 電氣照明38第7章 變電所防雷保護及接地397.1 變電所的防雷397.1.1 變電所的防雷設(shè)計原則397.1.2 變電所的防雷措施397.

11、1.3 變電所主要防雷設(shè)備407.2 變電所的接地設(shè)計427.2.1 設(shè)計原則427.2.2 簡單接地設(shè)計43致 謝44附錄46附錄a 外文資料46附錄b 變電所主接線圖53附錄c 設(shè)備選型匯總表54附錄d 變電所平面布置圖55ii摘 要本文詳細介紹了某煤礦地面35kv變電所的設(shè)計。文中對該變電所的負荷計算與變壓器的選擇、供電系統(tǒng)的擬定與短路計算、變電所電器設(shè)備的選擇、繼電保護方案的擬定與整定以及變電所的防雷與接地皆有詳細的說明。特別對主接線的選擇,變壓器的選擇,還有一些電氣設(shè)備如斷路器、電流互感器、電壓互感器等的選擇和校驗作了詳細的說明和分析。其中還對變電所的主接線，平面布置，高低壓側(cè)的一些

12、保護裝置等通過cad制圖直觀的展現(xiàn)出來。本次設(shè)計的內(nèi)容緊密結(jié)合實際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計出符合當(dāng)前要求的變電所。設(shè)計中除采用了一些固定方式的保護和常規(guī)保護，通過電力監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心的人員及時掌握變電所的運行情況，直接對設(shè)備進行操作，及時了解故障情況，并迅速進行處理，達到供電系統(tǒng)的管理科學(xué)化、規(guī)范化、并且還可以做到與其他自動化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢，進行全系統(tǒng)的信息綜合管理。在本次設(shè)計中，得到了學(xué)校老師、同學(xué)的耐心指導(dǎo)和大量幫助，在此對他們表示衷心的感謝和崇高的敬意。關(guān)鍵詞: 短路電流計算 繼電保護 斷路器 abstractthis paper

13、introduces soms coal mine 35kv substation design ground. in this paper, the load calculation and transformer substation of choice, power supply system with short circuit calculation, substation worked electical, relay protection scheme with setting and worked the lightning protection and grounding s

14、ubstation is detailed instructions. it also discusses the choice of main wiring, high pressure equipment and all kinds of the protection of relay, the calculation of load, short current and so on in detail, especially, the choice of main wiring, transformer and some electric equipment such as circui

15、t breaker, current and voltage sensor. it shows main wiring of substation, the distribution of plane and some protection equipment ofhigh and low voltage by the graphics of cad this design is closely related to reality in order to design the suitable substation by studying a lot of materials. the de

16、sign not only adopts some stable-form and general protections but also adopts pc protection. the synthetical automation system of electric power supervision, which can make workers on duty control the situation of substation timely, operate the equipments directly, know the breakdown and deal with i

17、t without delay, so that the system of power supply is scientific and standard in management. whats more, it can exchange data with other automatic systems and give full play to whole advantage in order to manage information in all systems as a whole.keyword: the calculation of short current the pro

18、tection of relay circuit breaker石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計緒 論本煤礦的設(shè)計生產(chǎn)能力為300萬噸/年。礦井的深度為650米，由于該煤礦的礦井地下水含量豐富，我們?yōu)樵撁旱V共配備有7臺大型潛水泵，用以抽取地下水，因為大型潛水泵的使用，使該煤礦年耗電量大大增加。按其采煤量計算總耗電時間大約是4800h/年。該煤礦供電系統(tǒng)由兩條35kv進線供電。兩條進線分別到變電所兩個35/6kv主變壓器，平時起用一臺主變壓器，另一臺備用，同時為該變電所設(shè)置四個避雷器。該煤礦的供電系統(tǒng)采用單母線分段的主接線形式，主母線分為兩段，每段母線之間使用穩(wěn)定性及滅弧能力較高的高壓六氟化硫斷路

19、器隔開。 礦井簡介：本設(shè)計是35/6kv煤礦的地面變電所設(shè)計。礦井年產(chǎn)量300萬噸，井筒深度為0.65km，采用一對豎井開拓，中央邊界式通風(fēng)，服務(wù)年限為120年。該礦井為低沼氣礦井。（全礦的負荷統(tǒng)計如表1-1所示）：1.礦區(qū)凍土帶厚度為0.45m，變電所土質(zhì)為砂質(zhì)粘土；2.兩回35kv架空電源線路長度：；3.兩回上級35kv電源出線斷路器過流保護動作時間：；4.本所35kv電源母線最大運行方式下的系統(tǒng)抗: ；5.本所35kv電源母線最小行方式下的系統(tǒng)電抗:；6.井下6kv母線上允許短路容量:；7.本所6kv母線上補償后功率因數(shù)要求值：；8.最熱月室外最高氣溫月平均值:；9.最熱月室內(nèi)最高氣溫月

20、平均值:；10.最熱月土壤最高氣溫月平均值:。表 1-1 全礦負荷統(tǒng)計表設(shè)備名稱負荷等級電壓(v)線路類型電機型式單機容量(kw)安裝/工作臺數(shù)工作設(shè)備總?cè)萘?kw)需用系數(shù)功率因數(shù)離變電所距離(km)1主井提升26000cd22002/122000.840.820.402副井提升16000cy16002/116000.850.860.403扇風(fēng)機116000cy16002/116000.880.93.04扇風(fēng)機216000kt16002/116000.880.93.05壓風(fēng)機16000ct16002/116000.880.93.06地面低壓1380c15000.780.820.057機修廠3

21、380c5800.650.700.358綜采車間3380c7800.650.700.359洗煤廠2380k15000.800.750.7010工人村3380k7500.800.863.011支農(nóng)3380k5000.750.803.512主排水泵16000cx10007/440000.850.871.113井下低壓26000cx46470.710.760.65第1章 負荷計算與變壓器選擇1.1.計算負荷定義所謂負荷計算，是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線路的計算負荷的過程。負荷計算與計算負荷，是兩個不同的概念，不可混淆。在現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范中，負荷計算的內(nèi)容不僅包括確定計

22、算負荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級負荷的容量已及季節(jié)性負荷的容量。1.1.1 計算負荷目的 計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。1.1.2 計算負荷方法 目前負荷計算常用需要系數(shù)法、二項式法、和利用系數(shù)法,前二種方法在國內(nèi)設(shè)計單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法和abc法等. 常采用需用

23、系數(shù)法計算用電設(shè)備組的負荷時，應(yīng)將性質(zhì)相同的用電設(shè)備劃作一組，并根據(jù)該組用電設(shè)備的類別，查出相應(yīng)的需用系數(shù)，然后按照表一給出的公式求出該組用電設(shè)備的計算負荷。此設(shè)計采用的是需用系數(shù)法來對電力負荷計算的。1.2 礦井用電負荷計算多個用電設(shè)備組的計算負荷：在配電干線上或礦井變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或礦井變電所低壓母線的計算負荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)，具體計算公式如下： i=1，2，3.m (1-1) (1-2) (1-3) (1-4)式中，、為配電干線或變電站低壓母線有功、無功、視在功率計算負荷；同時系數(shù)；為配電干線

24、或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備總數(shù)；該干線或低壓母線上的額定電壓，v；該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流，a；需用系數(shù)；、分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角的正切值、總設(shè)備容量。根據(jù)要求及需用系數(shù)負荷計算公式，分別計算礦用負荷(1)主井提升機 (2)副井提升機 q20=tan=13600.5934=807kvars20=/cos=i20=s20/un=1581/1.7326000=152a (3)扇風(fēng)機1=1600kw =0.88 cos=0.9tan=tan(artcos)=0.4843=pe=0.881600=1408kwq30=tan=14080.4843=681.89kv

25、ars30=/cos=i30=s30/un=1564.441.7326000=150.54a (4)扇風(fēng)機2=1600kw =0.88 cos=0.9tan=tan(artcos)=0.4843=pe=0.881600=1408 kwq40=tan=14800.4843=681.89kvars40=/cos=i40=s20/un=1564.44/1.7326000=150.54a (5)壓風(fēng)機=1600kw =0.88 cos=0.9 n=1=11600=1600 kwtan=tan(artcos)=0.4843=pe=0.881600=1408 kwq50=tan=14080.4843=68

26、1.89kvars50=/cos=i50=s50/un=1564.44/1.7326000=150.54a (6)排水泵=1000kw =0.85 cos=0.87 n=4=41000=4000 kwtan=tan(artcos)=0.5667=0.854000=3400kwq60=tan=34000.5667=1926.78kvars60=/cos=i60=s60/un=3908.05/1.7326000=376 a這樣井下6kv母線上母線的有功、無功、視在功率、負荷電流如下：1848136014081408+1408+3400=10832kw=1294+807+682+682+682+19

27、27=6074kvar=12419/1.73260001195a同理可求得380v母線上各負荷的有功、無功、視在功率以及負荷電流.6kv以及380v母線上的有功、無功、視在功率、負荷電流見(表12)：表1-2 負荷計算結(jié)果匯總表設(shè)備名稱（kw）（kvar）（）（a）主井提升機18481293.62253.7216.9副井提升機13608071581152扇風(fēng)機11408681.891564.44150.54扇風(fēng)機21408681.891564.44150.54壓風(fēng)機1408681.891564.44150.54排水泵34001926.783908.05376地面低壓11708171427137

28、.3機修廠37738553951.9綜采車間50751772469.7洗煤廠120010581600154工人村60035669867.1支農(nóng)37528146945.1井下低壓329928214341417.7這樣井下380v低壓母線上低壓母線的有功、無功、視在功率、負荷電流如下：11703775071200600+375+3229=7528kw=817+385+517+1058+356+281+2821=6235kvar這樣可求得變電所總的有功功率為18360kw，無功功率為12309kvar?？紤]同時需用系數(shù)k，有功功率取0.8，無功功率取0.9，得：總的有功功率為14688kw，總的無功

29、功率為11078kvar。計算可得功率因數(shù)約為0.798，需用電容器補償。1.3 功率因數(shù)的改變經(jīng)計算全礦功率因數(shù)14688/=0.7980.95若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)備的有功功率不便的前提下，電流將增大。這樣電能損耗和導(dǎo)線截面增加，提高了電網(wǎng)初期投資的運行費用。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。為了減少電能轉(zhuǎn)化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進行補償。需要電容器的容量： qcpz（） (1-5)式中,qc補償電容器的容量，單位：kvar；pz總有功功率，單位：kw；計算可知，0.755, =0.329qc14688(0.755-0.329)=6257kvar選用bwf6.3-12

30、0-1型號的并聯(lián)電容器，額定電壓6.3kv,額定容量120kvar。需用電容器的數(shù)量：n=6257/120=52.14取53個利用電力電容補償容量為：qc120536360kvar補償后變電所總無功功率：qz11078-6360=4718kvar補償后的功率因數(shù)：滿足要求。由于煤礦變電所6千伏供電采用單母線分段供電方式，電容器分別安裝在一 、二段母線上。滿足無功功率的補償要求。1.4 主變壓器的選擇1.4.1變壓器臺數(shù)選定原則1.對于大城市郊區(qū)的一次變電所在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺變壓器為宜。2.對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺變壓器。3.

31、對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 12 級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。選擇變壓器臺數(shù)時,應(yīng)考慮以下因素：1.應(yīng)滿足用電負荷對供電的可靠性的要求，對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電。2.對于一級負荷的場所，鄰近又無備用電源聯(lián)絡(luò)線可接,或季節(jié)性負荷變化較大時,宜采用兩臺變壓器。3.是否裝設(shè)變壓器，應(yīng)視其負荷的大小和鄰近變電所的距離而定。當(dāng)負荷超過320kva時，任何距離都應(yīng)裝設(shè)變壓器。1.4.2變壓器容量選擇原則1.只裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)

32、備計算負荷的需要。2.裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：a.任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要；b.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部用電容量設(shè)備的需要。3.變壓器正常運行時的負荷率應(yīng)控制在額定容量的為宜，以提高運行率。1.4.3 6kv/380v變壓器的選擇據(jù)380v低壓母線上的視在功率=9775kva,選用六臺s9-1800/6型變壓器。（此處變壓器自身功率損耗及阻抗較小不作計算）由此計算，35千伏母線總負荷為：kwkvar1.5 全礦年電耗與噸煤電耗取最大有功負荷年利用小時數(shù)小時，則年電耗為：度則噸煤電耗為：度/噸第2章 供電系統(tǒng)的確定

33、與短路計算2.1 主接線的設(shè)計原則和要求在設(shè)計電氣主接線時，應(yīng)使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應(yīng)全面地看待以下幾個問題：可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應(yīng)充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)。設(shè)計時應(yīng)予遵循。主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設(shè)備和二次設(shè)備）的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計，要同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響?？煽啃圆⒉皇墙^對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還

34、不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。 通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電。線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。變電站全部停運的可能性。靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。檢修安全：應(yīng)能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。擴建方便：應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線

35、，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。經(jīng)濟性：在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。投資省：主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護方式不過于復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流,以選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式(110/6-10kv)變壓器，以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。電

36、能損耗少：在變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。2.1.1 主接線變電站的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分，它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)容量等因素有關(guān)。2.1.2 橋形接線當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，多采用橋形接線，使用斷路器數(shù)目最少；橋形接線可分為內(nèi)橋式和外橋式；內(nèi)橋式橋連斷路器設(shè)置在變壓器側(cè)，外橋式橋連斷路器則設(shè)置在線路側(cè)。橋連斷路器正常運行時處于閉合狀態(tài)。當(dāng)輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器又不

37、需經(jīng)常切除時，用用內(nèi)橋式接線比較合適；外橋式接線則在出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的需要需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)本廠時，就更為適宜。外橋接線對變壓器的切換方便，比內(nèi)橋少兩組隔離開關(guān)，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母分段接線，且投資少，占地面積小，缺點是倒換線路時操作不方便，變電所一側(cè)無線路保護，適用于進線短而倒閘次數(shù)少的變電所或變壓器經(jīng)常駐需要切換以及可能發(fā)展為有穿越負荷的變電所。內(nèi)橋結(jié)線一次側(cè)可設(shè)線路保護，倒換線路時操作方便，設(shè)備投資與占地面積較全橋少，缺點是操作變壓器和擴建成全橋或單母分段不如外橋方便，適用于進線距離長，變壓器切換少的終端變電所。qf2qf3qf1內(nèi)橋型外橋型qf1

38、qf3qf2橋型接線見圖2-1所示2.1.3 單母線分段接線單母線分段接線多用于具有一二級負荷，且進出線較多的中間變電所，不足之處是當(dāng)其中任一段母線需要檢修或發(fā)生故障時，接于該母線的全部引線都要在檢修期間長期停電。w1qf1w2 圖2-2 單母線分段接線 電氣主接線圖 (見附錄b)2.2 短路電流的分類與計算方法2.2.1 短路的原因主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣所致。其他如操作人員帶負荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電等誤操作；鳥獸在裸露的載流部分上跨越以及風(fēng)雪等現(xiàn)象也能引起短路。2.2.2 短路的種類在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種

39、是對稱短路，后兩種是不對稱短路。一切不對稱短路在采用對稱分量法后，都可以歸納為對稱短路的計算。2.2.3 短路的危害發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因此短路電流可能達到很大的數(shù)值。強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞；短路點的電弧可能燒壞電氣設(shè)備；短路點的電壓顯著降低，使供電受到嚴重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運行破裂，引起嚴重后果。不對稱短路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，干擾通訊，亦可能危及人身和設(shè)備安全。2.2.4 短路電流計算的目的(1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短

40、路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。(2)在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。(3)在設(shè)計戶外高壓配電裝置時，需按短路條件效驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。(4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。(5)接地裝置需根據(jù)短路電流進行設(shè)計。2.2.5 短路電流計算的標幺值法對較復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時采用標么制進行計算比較簡便。標么制屬于相對電位制的一種，在用標么制計算時，各電氣元件的參數(shù)都用標么值表示。在短路計算中所遇到的電氣量有功率、電壓、電流和電抗等四個

41、量。某一電氣量的標么值就是它的實際值（有名值）與一個預(yù)先選定的同單位的基準值的比值。下面我們就要標么值法進行短路電流的計算。2.3 短路電流計算 表2-3短路計算公式參數(shù)名稱有名值標幺值說明功率s 一般取sd=100mva電壓u一般取ud=uev電流i 變壓器電抗線路電抗為線路每公里電抗值電抗器電抗%為電抗器銘牌上數(shù)值系統(tǒng)等值電抗為某點短路容量，為該點的三相短路電流電動機電抗為啟動電流倍數(shù)2.3.1 計算各元件的電抗標幺值選取基準容量：100mva選取短路點所在母線的平均電壓為基準電壓，即：計算點，選取37kv，ka計算點及其其它短路點時，選取6.3kv，ka37kv母線最大運行方式時系統(tǒng)阻抗

42、0.03，小運行方式時系統(tǒng)阻抗為0.07。主變壓器： 電纜線路： 架空線路： 2.3.2 短路電流計算點短路：（1）最大運行方式：kamvakaka（2）最小運行方式：kaka點短路（1）最大運行方式： ka kaka(2)最小運行方式：kaka點短路：(1)最大運行方式： ka mvakaka(2)最小運行方式：kaka點短路：(1)最大運行方式：(下井電纜兩并行運行)kakaka(2)最小運行方式：+ka以上只對短路點，進行了計算，其它的短路點計算結(jié)果，列表2-4給出，不再列出詳細的計算過程。表2-4 短路參數(shù)計算結(jié)果匯總表運行方式最大運行方式最小備注短路參數(shù)（ka）（mva）（ka）（k

43、a）（ka）短路點短路點0.9661.352.451.460.8135kv母線4.3046.9510.966.543.666kv母線4.1645.4510.616.323.54井下變電所1.9220.924.902.921.65工人村4.2846.7310.916.513.64地面低壓1.9220.924.902.921.65扇風(fēng)機24.1445.2510.566.293.52主井提升機4.1445.2510.566.293.52副井提升機4.1645.4510.616.323.54機修廠3.3536.568.545.093.30扇風(fēng)機13.3336.408.495.062.85洗煤廠4.16

44、45.4510.616.323.54壓風(fēng)機3.3536.568.545.093.30綜采車間3.8942.529.925.913.32排水泵4.3046.9510.966.543.66井下低壓1.7519.164.463.661.51支農(nóng)第3章 電氣設(shè)備的選擇3.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件3.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則 1 應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展； 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理； 4 與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致； 5 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； 6 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用

45、未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準。3.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1 長期工作條件(1)電壓 選用的電器允許最高工作電壓umax不得低于該回路的最高運行電壓ug，即umaxug(2)電流選用的電器額定電流ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流ig，即ieig由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。(3)機械荷載所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大

46、于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。 2 短路穩(wěn)定條件(1)校驗的一般原則 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，應(yīng)按嚴重情況校驗。 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 (2)短路的熱穩(wěn)定條件 ( 3-1) 式中在計算時間t秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)； i秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka）； t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。 (3)短路的動穩(wěn)定條件 (3-2) i (3-

47、3) 式中短路沖擊電流峰值（ka）； 短路全電流有效值（ka）； 電器允許的極限通過電流峰值（ka）； 電器允許的極限通過電流有效值（ka）。3 絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護設(shè)備。3.1.3 環(huán)境條件按交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱（gb763-74）的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40時，允許按額定電流長期工作。當(dāng)電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40（但不高于+60）時，每增高1，建議額定電

48、流減少1.8%；當(dāng)?shù)陀?40時，每降低1，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。普通高壓電器一般可在環(huán)境最低溫度為-30時正常運行。本次設(shè)計的變電所所在地區(qū)最高氣溫；最熱月平均最高溫度。對于屋外安裝場所的電器最高溫度選擇年最高溫度，最低溫度選擇年最低溫度，可見最高氣溫為+45，由規(guī)定知在選擇電器設(shè)備時額定電流應(yīng)減少1.8%，電器設(shè)備可正常運行。3.2各種電氣設(shè)備的選擇3.2.1斷路器的選擇除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。3.2.2隔離開關(guān)的選擇1.隔離開關(guān)的主要用途：a.隔離電壓，在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開

49、關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。b.倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成。c.分、合小電流。3.2.3電流互感器的選擇與校驗1.電流互感器應(yīng)按以下條件選擇。a.電流互感器的額定電壓應(yīng)大于或等于所接電網(wǎng)的額定電壓。b.電流互感器的額定電流應(yīng)大于或等于所接線路的額定電流。c.電流互感器的類型和結(jié)構(gòu)應(yīng)與實際安裝地點的安裝條件、環(huán)境條件相適應(yīng)。d.電流互感器應(yīng)滿足準確度等級的要求。3.2.4電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按裝設(shè)地點的條件及一次電壓、二次電壓（一般為100v）、準確度級等條件進行選擇。由于它的一、二次側(cè)均有熔斷器保護，故不需進行短路穩(wěn)定度的校驗。3.2.5 配電所高壓開關(guān)柜的選擇高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一，二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機，變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備，保護電器，監(jiān)視儀表和母線，絕緣子等。高壓開關(guān)柜有固定式和手車式兩大類型。 設(shè)備選型匯總見附錄c3.3 母線的選擇及校驗3.3.1 35kv架空線、母線的選擇變電所中各種電壓配電裝置的母線,以及電器間的連接大都采用銅、鋁或