變電所部分設計

1、遼寧工程技術(shù)大學 供電技術(shù) 課程設計 設 計 題 目 大隆煤礦地面變電所部分設計 指 導 教 師 院（系、部） 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 日 期 課程設計成績評定表學期2012/2013第5學期姓名專業(yè)電氣工程及其自動化班級課程名稱設計題目大隆煤礦地面變電所部分設計 成績 評分項目優(yōu)良中及格不及格設計表現(xiàn)1.設計態(tài)度非常認真認真較認真一般不認真2.設計紀律嚴格遵守遵守基本遵守少量違反嚴重違反3.獨立工作能力強較強能獨立設計完成基本獨立設計完成不能獨立設計完成4.上交設計時間提早或按時按時遲交半天遲交一天遲交一天以上設計說明書5.設計內(nèi)容設計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設計參數(shù)選擇正確，條理清

2、楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案合理，設計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯誤設計思路較清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯誤設計思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯誤設計思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關鍵設計參數(shù)選擇有錯誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯誤6.設計書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好較規(guī)范、整潔、有條理，個別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，個別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，排版有問題較多不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很大7.封面、目錄、參考文獻完整較

3、完整基本完整缺項較多不完整圖紙8.繪圖效果很出色較出色一般較差很差9.布局合理、美觀較合理基本合理有些混亂布局混亂10.繪圖工程標準符合標準較符合標準基本符合標準個別不符合標準完全不符合標準評定說明：不及格標準：設計內(nèi)容一項否決制，即5為不及格，整個設計不及格，其他4項否決；優(yōu)、良、中、及格標準：以設計內(nèi)容為主體，其他項超過三分之一為評定標準，否則評定為下一等級；如優(yōu)秀評定，設計內(nèi)容要符合5，其余九項要有4項符合才能評定為優(yōu)，否則評定為良好，以此類推。最終成績： 評定教師簽字：課程設計任務書（1） 設計題目 大隆煤礦地面變電所部分設計（2） 設計任務1、 根據(jù)該煤礦負荷統(tǒng)計表確定變電所主接線方

4、式包括變壓器一次測接線方式和二次側(cè)接線方式；2、 根據(jù)該礦負荷統(tǒng)計表對負荷進行計算確定主變壓器的型號、數(shù)量和運行方式；3、 設計圖紙一份。（3） 設計計劃本設計共兩周：第1天：查找資料;第2-5天方案分析，具體按課程設計指導書進行設計及整理設計說明書；第6天準備答辯；第7天答辯。（4） 設計要求 設計工作量為完成設計說明書一份、設計圖紙一份；設計必須根據(jù)進度計劃按期完成；設計說明書必須經(jīng)指導老師審查、簽字方可答辯。摘要變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是煤礦生產(chǎn)供電的關鍵環(huán)節(jié)。變電所設計質(zhì)量的好壞，直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，為滿足煤礦對生產(chǎn)發(fā)展的需要，提高供電的可靠性和電能質(zhì)

5、量。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。此設計任務旨在體現(xiàn)自己對本專業(yè)各科知識的掌握程度，培養(yǎng)自己對本專業(yè)各科知識進行綜合運用的能力，同時檢驗本專業(yè)的學習結(jié)果,是畢業(yè)前的一次綜合性訓練，是對所學知識的全面檢查。通過本次畢業(yè)設計，既有助于提高自己綜合運用知識的能力，同時也有助于以后在工作崗位能很快的適應工作環(huán)境。關鍵詞：變電所；電能；配電 ； 目

6、錄緒論11 變電所主接線設計21.1 主接線設計的一般原則21.2 系統(tǒng)主接線設計21.2.1 主變壓器一次側(cè)的接線41.2.2 主變壓器二次側(cè)的接線51.3 變電所主變壓器運行方式81.4 結(jié)論92 負荷統(tǒng)計與主變壓器的選擇102.1工廠負荷計算的方法102.2 大隆煤礦負荷統(tǒng)計102.3 電容器選擇及無功功率的補償122.4 主變壓器的選擇132.5 全礦負荷統(tǒng)計14心得體會15參考文獻16附表 大隆煤礦負荷統(tǒng)計表17緒論本設計根據(jù)大隆煤礦的電力負荷資料，做出了該礦的變電所的部分設計，包括變電所的主接線方式和負荷計算及無功補償、系統(tǒng)主接線方案的選擇。本設計以實際負荷為依據(jù)，以變電所最佳運行

7、方式為基礎，按照有關規(guī)定和規(guī)范，做出了滿足該礦生產(chǎn)需求的設計。設計中先對負荷進行了統(tǒng)計與計算，選出了所需的主變壓器型號，然后根據(jù)負荷性質(zhì)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，設計中進行了短路電流計算。工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，它是電能的主要用戶，必然會反映電力系統(tǒng)各方面的理論和要求，并如何恰當?shù)剡\用在工廠供電的設計、維護運行之中，它當然要受到電力系統(tǒng)工作情況的影響和制約。所以，設計一個符合礦山實際情況的變電所就變得尤為重要。變電所是接受、變換、分配電能的環(huán)節(jié)，是供電系統(tǒng)中極其重要的組成部分。它是由變壓器或變流站、配電裝置、保護及控制設備、測量儀表以及其他附屬

8、的設備及相關建筑組成。工廠變電所是終端降壓變電所，可以分成總降壓變電所和車間變電所。只用來接受和分配電能，而不進行電壓變化的稱為配電所。本設計的原始資料來源于大隆煤礦。大隆煤礦年產(chǎn)90萬噸，服務年限80年。此煤礦為高壓瓦斯煤礦，最大容水量為115m³/h。本礦負荷統(tǒng)計見附表大隆煤礦符合統(tǒng)計表。1 變電所主接線設計變電所的主接線是由各種電氣設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）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，所以變電所的注解線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置

9、及運行可靠性與經(jīng)濟性等都有密切的關系，是變電所設計的主要任務之一。1.1 主接線設計的一般原則主接線圖即主電路圖，即表示系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱為一次電路圖，而用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路及其設備運行的電路圖，則稱二次電路圖，或二次接線圖。二次回路是通過電流互感器和電壓互感器與主電路相聯(lián)系的。變配電所的主接線，應根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。一、對工廠變電所主接線的要求如下： a安全：應符合有關國家校準和技術(shù)犯規(guī)和技術(shù)犯規(guī)的要求，能充分保證人身和設備的安全。 b可靠：應滿足電力負荷特輯是其中

10、一、二次負荷對供電可靠性的要求。 c靈活：應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且能適應負荷的發(fā)展。 d經(jīng)濟：在滿足上述的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。一般來說，主接線圖只表示電氣設備的一相連接，因為三相交流電力裝置中的所有三相連接方法是相同的，所接的電氣設備也一樣，這種圖稱為單線圖。為了使看圖容易起見，圖上只畫出系統(tǒng)的主要元件，如發(fā)電機、變壓器、斷路器等，以及其相互間連接。二、 在接線時，變電所主接線的一般要求： a變電所中的高、低壓母線一般采用單母線或單母線分段，車間變電所的變壓器一般均分列運行； b變電所的主接線，應按照電源情況、生產(chǎn)

11、要求、負荷性質(zhì)、容量大小以及與鄰近配變電所的聯(lián)系等因數(shù)確定，力求簡單可靠； c按在母線上的閥型避雷器和電壓互感器一般合用_組隔離開關，架空線出現(xiàn)上的閥型避雷器不裝設隔離開關； d全廠只有一臺容量較小的配電變壓器時其一次側(cè)不宜設高壓開關柜。具在下列之一者，應裝設母線分段斷路器：其一是動裝置有要求，其二是倒換電源嚴重影響生產(chǎn)，第三是出現(xiàn)回路多。為了保證對一、二級負荷進行可靠在企業(yè)變電所中一次側(cè)主接線中廣泛采用由兩電源線路受壓和裝設兩臺變壓器的上臺變壓器的橋式主接線。橋式又分為內(nèi)橋、外橋、全橋三種，全橋、內(nèi)橋、外橋分別如圖所示。途中Il、I2為兩回路電源線路，斷路器QF1和QF2分別接在主變壓器TM

12、1和TM2的高壓側(cè)，向變電所供電。內(nèi)橋接線：內(nèi)橋用在并聯(lián)工作時某一元件故障以減小電壓損失，其倒換線路操作方便，設備投資少，占地面積少。缺點就是操作變壓器和擴建不方便，故適用于進線距離長，線路故障多，變壓器切換少的地方。1.2 系統(tǒng)主接線設計供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端電源供電式等接線方式。由于煤礦的供電系統(tǒng)所接的大都是一類或是二類負荷，因此對供電的可靠性具有很高的要求。本設計采用放射式的接線方式。放射式的主要優(yōu)點是供電線路獨立，線路故障不互相影響，易于實現(xiàn)自動化，停電機會少；繼電保護簡單，且易于整定，保護時間短；缺點是電源出線回路較多，設備和投資也多。1.2.1

13、主變壓器一次側(cè)的接線為了保證對一、二級負荷進行可靠的供電，在煤礦變電所中廣泛采用由兩回路電源線路受電和裝設兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線又分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種。因主變壓器一次側(cè)由隔離開關與母線連接，在切換變壓器常被迫用隔離開關操作。由于本設計中主變壓器電壓為35KV,容量在7500KVA及以上，其空載電流超過了隔離開關的切、合能力。全橋接線的優(yōu)點是：對線路變壓器的操作均方便，運行靈活，適應性強，且易于擴展成單母線分段接線的中間變電所（高壓側(cè)有穿越負荷時）。缺點是：所需設備多，投資大，且變電所占地面積大。綜合考慮，本設計主變壓器一次側(cè)采用5個斷路器構(gòu)成的全橋接線。圖1.1 橋式接線圖1.2

14、.2 主變壓器二次側(cè)的接線二次側(cè)接線是根據(jù)測量、控制、保護和信號顯示的要求，表示二次設備相互連接關系的電路。 二次設備是指測量儀表針，控制及信號設備，繼電保護裝置，自動裝置，運動裝置等。按二次接線電源性質(zhì)來分，有交流回路和直流回路，按二次接線的用途來分，有操作電源針回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路等。根據(jù)接線原理，二次側(cè)有四個繞組，分別接線成星型和角型，以形成12相整流。 母線制有三種方式：單母線制，單母線分段制，雙母線制。 方案：單母線一回進線只能用單母線制，可靠性和靈活性低，發(fā)生故障將影響全部負荷的用電，直到故障全部清除為止。一般只用小容量生產(chǎn)，維護時需要停

15、止這個系統(tǒng)的供電。優(yōu)點：缺點：（1）供電可靠性不高，當母線故障時將全廠停電。（2）運行靈活性差。（3）線路運行功率大（集中一回線路供電），損耗也大。方案：單母線分段結(jié)線方式：在兩回進線下，就可以實現(xiàn)，其間使用隔離器或斷路器分段。變電所兩條電源進線，分別接于兩端母線上，每一段出現(xiàn)只能接在一段母線上。在母線故障斷電，為防止母線故障而采用這種接線方式的煤礦變電所，其一、其二級重要用戶，必須接在兩段母線上的環(huán)式系統(tǒng)成雙回路來供電優(yōu)點：方案：雙母線結(jié)線人負荷大，當重要負荷較多，以致使饋電回路太多，采用其他母線制有一定的困難，此時可以考慮采用雙母線制。變電所每條進、出線，通過隔離條母線上，兩條母線之間用斷

16、路器進行連接。因此，不論哪一段電源在母線同時發(fā)生故障時，都不影響對用戶的供電。這種接線方式多用于大容量的樞紐變壓器圖1.2 單母線接線圖1.3 單母線分段制圖1.4 雙母線制接線通過對上述配電方案的優(yōu)缺點分析，并結(jié)合本廠負荷實際要求及經(jīng)濟方面，為了保證供電系統(tǒng)的安全等實際情況確定用方案較優(yōu)。1.4 結(jié)論根據(jù)大隆煤礦的實際情況，變電所的電源進線不多，切換次數(shù)少，故一次側(cè)采用外僑接線方式。變電所的二次接線采用單母線分段接線即可滿足要求，而且造價合理。補償功率因數(shù)的電容接于各段母線上，全礦重要負荷分接在兩段母線上。單母線分段接線的缺點是當其中任意一段母線發(fā)生故障或檢修是，將會造成一般單回路用戶停電。

17、在變壓器的運行方面，很據(jù)大隆煤礦的生產(chǎn)規(guī)模，在本設計中采用兩臺變壓器分列運行方式。2 負荷統(tǒng)計與主變壓器的選擇2.1工廠負荷計算的方法按照變電所的位置的選擇原則：（5） 總降壓變電所的位置應靠近負荷中心。變電所的位置采用屋內(nèi)式，屋內(nèi)式適用于所有的610千伏配電裝置。（6） 建筑物的底層地面標高一般應比室外高出150300毫米（7） 應按照緊湊合理原則，便于工廠設備擴建和維護。 （4）變電所場地應有排水措施，所有地段的設計坡度不應小于0.5%.一般常用于企業(yè)電力負荷計算的方法有需用系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法、單位指標法和單位產(chǎn)品耗電量法。此設計采用的是需用系數(shù)法來對加氫裂化裝置進行電力負

18、荷計算的。因為，需用系數(shù)是用設備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法簡便，應用廣泛2.2 工廠低壓側(cè)負荷計算A 各設備組求計算負荷的基本公式有功負荷（KW）Pcn= （2.1）式中，為用電設備組或用電單位的需要系數(shù)；為用電設備組或用電單位的總設備容量；無功負荷（KVar） （2.2）式中，為設備銘牌給定功率因數(shù)角用電設備組或用電單位功率因數(shù)角的正切值；視在負荷（KVA）B 多組用電設備組或多個用電單位總計算負荷有功負荷（KW）Pc= 式中，為各組的計算負荷(KW)；為有功負荷同時系數(shù)，由設備組計算車間配電干線負荷時可取=0.820.92，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時

19、可取=0.80.9。無功負荷（KVar）Qc= （2.3） 式中，為各組無功計算負荷(Kvar)；為無功負荷同時系數(shù),由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取=0.820.92 。 視在負荷（KVA）Sc= （2.4）C 全礦年計算負荷P總=PN （2.5）Q總=QN （2.6） 式中PN是N個用電設備組的有功功率之和，QN是N個用電設備組的無功功率之和D 集中補償后容量計算 （2.7）2.3 大隆煤礦負荷統(tǒng)計大隆煤礦年產(chǎn)90萬噸，服務年限80年。此煤礦為高壓瓦斯煤礦，最大容水量為115m³/h。兩班工作，一班準備。全礦用電設備的技術(shù)數(shù)據(jù)如負荷統(tǒng)計表所示，計算該礦總降壓變電所的計算

20、負荷，選擇主變壓器。一、計算各組負荷以地面高壓設備負荷計算為例求各組用電設備的計算負荷1、 主井絞車（同步電機）： =0.88 , =0.76 則=0.855 (2.8) (2.9) (2.10)2、副井絞車（繞線式電機）： =0.85, =0.8 則=0.75 (2.15) (2.16) (2.17)3、壓風機（同步電機）： =0.85, =-0.9 則=-0.484 (2.18) (2.19) (2.20)4、主扇（繞線式電機）： =0.85, =0.85 則=0.62， (2.21) (2.22) (2.23)5、回風機（繞線式電機）： =0.93, =0.82 則=0.698， (2.

21、24) (2.25) (2.26)地面高壓負荷統(tǒng)計:將地面高壓用電設備計算負荷相加。 (2.27) (2.28)二、全礦負荷統(tǒng)計取各組負荷同期系數(shù)為：=0.90，于是 (2.29) (2.30) (2.31) (2.32)2.4 電容器選擇及無功功率的補償一、提高功率因數(shù)的措施1)提高自然功率因數(shù)：未裝設人工補償裝置時的功率因數(shù)稱為自然功率因數(shù)。一般從設備選擇和運行上采取減少無功功率需求量，如合理選擇感應電動機，使其額定功率與拖動的負載相匹配；調(diào)整變壓器負荷分配使其在最佳負荷狀態(tài)下運行；合理安排和調(diào)整工藝流程，改善機電設備的工況；控制機床、電焊機等用電設備空載運行的時間；在生產(chǎn)條件允許的情況下

22、，采用同步電動機代替感應電動機。(2) 人工補償：裝用無功功率補償設備進行人工補償。電力用戶常用的無功補償設備是電力電容器，又稱并聯(lián)電容器、靜電電容器。二、大隆煤礦功率因數(shù)人工補償計算（1）電容器所需補償容量，因全礦自然功率因數(shù)，低于0.9，所以應進行人工補償，補償后的功率因數(shù)達到0.93以上，即，則全礦所需補償容量為 (2.33)（2）電容器柜數(shù)及型號的確定。補償電容器擬采用雙星行接線，接在變電所6kv母線上，因此電力電容器額定容量選12kvar YY6.3-12-1型單相浸油移相電容器，則電容器總柜數(shù)應為 (2.34)由于電容器柜要接在兩段母線上，為了在每段母線上構(gòu)成雙星型接線，

23、因此每段母線上的電容器也應分成相等的兩組，每組每相的電容器柜數(shù)應為 (2.35)取n=18,則電容器總柜數(shù)為臺（3）電容器實際補償容量 (2.36)（4）補償后的功率因數(shù) (2.37) (2.38) (2.39)綜上所述，利用人工補償?shù)姆椒üβ室驍?shù)達到要求。2.5 主變壓器的選擇有前面的計算負荷和礦山對供電可靠性的要求可確定主變壓器的額定容量。本設計采用了2臺變壓器分列運行，其中一臺故障時，另一臺變壓器可以保證安全和原煤生產(chǎn)的用電，并不得少于全礦總負荷的80%，即每臺變壓器容量為：Sd (2.40)式中Ksb故障系數(shù)，即事故時負荷保證系數(shù)，根據(jù)礦井負荷比重決定的，兩臺分列運行時取Ksb=0.8

24、P計算負荷經(jīng)補償后的功率因數(shù)所以本設計中：Sd 0.8×11552.3 /0.8=9241.84kVA (2.41).經(jīng)統(tǒng)計全礦一類二類負荷的計算負荷有功功率為10829.25kW,無功功率為4022.79kvar。查工礦企業(yè)供電36頁表2-3確定選擇SFL7-10000/35型變壓器兩臺，變壓器的負荷率為 (2.42)2.6 全礦負荷統(tǒng)計通過計算全礦的負荷，統(tǒng)計負荷來驗證功率因數(shù)是否符合要求。包括變壓器損耗的計算和全礦總負荷的計算。1)變壓器損耗的計算變壓器有功功率損耗為 (2.43)變壓器的無功損耗 (2.44)2)全礦總負荷 (2.45) (2.46) (2.47) (2.48

25、)功率因數(shù)滿足要求。心得體會這次課程設計讓我把以前所學的知識全面的復習了一遍。收獲良多，這也將是我以后學習和工作生活的寶貴財富。首先感謝學校和老師給了我這次鍛煉自己的機會在這次課程設計中，遇到了很多的問題，比如電容的選擇及無功功率的補償問題，我通過和同學之間討論，還有上網(wǎng)查找資料，最后計算出補償?shù)碾娙莺脱a償后的功率因數(shù)。從而提高了功率因數(shù)，充分利用現(xiàn)有的變電、輸電和配電設備，保證了供電的質(zhì)量，減少電能損耗。這次課程設計讓我把以前學過的知識系統(tǒng)全面的總結(jié)復習了一遍，把理論運用于實踐，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過這次課程設計，使我進一步熟悉和掌握了變電站設計的有關內(nèi)容，同時也提高了信息資料的

26、運用能力。并且進一步培養(yǎng)和提高了運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，鍛煉了自主學習、獨立工作和團結(jié)協(xié)作的能力，端正了學習態(tài)度，樹立了嚴肅認真、實事求是和刻苦鉆研的好習慣，為我更好地適應以后的工作了堅實基礎。同時這次課程設計也沒有脫離集體的力量，遇到問題和同學互相討論交流，這樣我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會使自己在做的過程中沒有方向。這樣可以少走彎路，不斷的完善自己。這次課程設計要感謝同學們的互相幫組和老師的悉心教導，作為一名大學生，就是需要在做這種課程設計中得到鍛煉和提高的。今后，我一定會更認真的學習知識和動手操作能力，為自己今后的道路鋪下一塊堅實的墊腳石，成為一名合格的大學生。參

27、考文獻1 胡本臣，容觀海.煤礦電工手冊（第四分冊）. 煤炭工業(yè)出版社，1999.112 紀 雯.電力系統(tǒng)設計手冊.中國電力出版社，1998.63 孟祥忠.現(xiàn)代供電技術(shù).清華大學出版社，2007.4 4 顧永輝，范廷瓚. 煤礦電工手冊（第二冊）.煤炭工業(yè)出版社，1999.2，5 唐志平. 供電技術(shù) 北京：電子工業(yè)出版社.，20056 翟世隆，李全中.供用電實用技術(shù)手冊.中國水利水電出版社，1998.37 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分.中國電力出版社，2007.108 翟東群.繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程.水利電力出版社，1993.9工廠常用電氣設備手冊.中國電力出版社.1998.1 10 劉延緒.煤礦供電. 中國勞動社會保障出版社，1999.5 11 丁書文. 變電站綜合自動化技術(shù). 北京：中國電力出版社，2005附表 大隆煤礦負荷統(tǒng)計表序號設備名稱電機型式電機容量（KW）安裝臺數(shù)工作臺數(shù)設備容量需要系數(shù)(Kd）計算容量安裝容量(KW)工作容量(KW)有功(KW)無功(Kvar)視在(KVA)1234567