【正文】 平頂山工學(xué)院電氣與電子工程系畢業(yè)設(shè)計某礦丁戊六采區(qū)井上變電所供配電系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目 錄前言目錄摘要第一章 負(fù)荷等級的劃分………………………………………………………5第一節(jié) 供電方案…………………………………………………………5第二節(jié) 負(fù)荷分析…………………………………………………………5第二章 電氣主接線設(shè)計………………………………………………………6第一節(jié) 電氣主接線的基本要求…………………………………………6第三節(jié) 主接線方案選擇…………………………………………………6第三章 負(fù)荷計算………………………………………………………………9第一節(jié) 概述………………………………………………………………9第三節(jié) 負(fù)荷計算…………………………………………………………12第四章 無功功率補償…………………………………………………………16第一節(jié) 無功功率補償?shù)幕局R………………………………………16第二節(jié) 無功功率補償……………………………………………………17第五章 短路電流計算…………………………………………………………19第一節(jié) 有關(guān)短路電流產(chǎn)生的原因、危害………………………………19第三節(jié) 短路電流計算方法………………………………………………20第二節(jié) 短路電流計算……………………………………………………22第六章 變電所電氣設(shè)備選擇…………………………………………………27第一節(jié) 概述………………………………………………………………27第二節(jié) 繼電器的選擇……………………………………………………28第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇…………………………………………………30第四節(jié) 主母線選擇………………………………………………………34第七章 線路的保護(hù)整定計算…………………………………………………37第一節(jié) 基本知識…………………………………………………………37第二節(jié) 系統(tǒng)線路繼電保整定計算………………………………………42第八章 變電所電力變壓器的保護(hù)……………………………………………45第一節(jié) 電力變壓器繼電保護(hù)基本知識…………………………………45第二節(jié) 變壓器繼電保護(hù)計算……………………………………………48第九章 控制及信號回路………………………………………………………51結(jié)束語……………………………………………………………………………55附錄A：負(fù)荷統(tǒng)計表……………………………………………………………56附錄B：參考文獻(xiàn)………………………………………………………………58附錄C：圖紙檢索表及附圖……………………………………………………58第一章 負(fù)荷等級的劃分第一節(jié) 供電方案供電電壓采用6KV，雙回路6KV電源引自不同區(qū)域變電所（電壓等級高于35KV），導(dǎo)線型號為LGJ95，在丁戊六采區(qū)工礦設(shè)一座6KV變電所。 第二節(jié) 負(fù)荷分析根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度進(jìn)行分級，并應(yīng)符合下列規(guī)定：　　一、符合下列情況之一時，應(yīng)為一級負(fù)荷： ，將造成人身傷亡的負(fù)荷。 ，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時。例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢，國民經(jīng)濟(jì)中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等。 ，將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負(fù)荷 。 在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷 ，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。二、符合下列情況之一時，應(yīng)為二級負(fù)荷： ，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時。例如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。 ，將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂的負(fù)荷。三、不屬于一級和二級負(fù)荷者應(yīng)為三級負(fù)荷 ?！」╇婋娫磻?yīng)符合下列規(guī)定：一、一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電；當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。二、一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入該應(yīng)急供電系統(tǒng)。三、二級負(fù)荷應(yīng)滿足雙回路供電．根據(jù)以上規(guī)定對所有負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷等級劃分，井上部分：主井絞車，副井絞車，扇風(fēng)機(jī)，壓風(fēng)機(jī)為一級負(fù)荷，其他低壓負(fù)荷為二級負(fù)荷：井下部分：主排水泵，采區(qū)水泵，戊8戊9回采工作面，戊8戊9掘進(jìn)工作面，軌道下山上部絞車，軌道下山下部絞車，皮帶下山運輸機(jī)為一次負(fù)荷，井底車床負(fù)荷為二級負(fù)荷。第二章 電氣主接線設(shè)計主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。第一節(jié) 電氣主接線的基本要求我國《變電所設(shè)計的技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)，設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，且應(yīng)滿足運行可靠，簡單靈活，操作方便和節(jié)省投資等要求。電氣主接線的基本要求:可靠性：（1）研究可靠性應(yīng)注意的問題： A、應(yīng)重視網(wǎng)內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的運行分析。 B、應(yīng)包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。 C、在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度。 D、考慮待設(shè)計發(fā)電廠，變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。（2）具體要求： A、斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。B、斷路器或引線檢修及引線故障時，盡量減少停遠(yuǎn)回路和停遠(yuǎn)時間，并保證對一級負(fù)荷及全部及大部分二級負(fù)荷的供電。C、盡量避免變電所全停的可能性。D、大機(jī)組，超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修時的靈活性。 （1）調(diào)度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)，變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修運行方式及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。（2）檢修時，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)和對用戶的供電。經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性，靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資省A、主接線要求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。 B、要使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 C、要能限制短路電流，以便選擇價廉的電器設(shè)備和輕型電器。 D、如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護(hù)要求，110KV及以下終端和分支變電所可用簡單接線方式。（2）占地面積小，主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失小，經(jīng)濟(jì)合理地選擇各種電氣，減少電能損失。（4）具有未來發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。第二節(jié) 主結(jié)線方案選擇 變電所的電氣主接線是由電力變壓器、各種開關(guān)電器、電流互感器、電壓互感器、母線、電力電纜或?qū)Ь€、移相電容器、避雷器等電氣設(shè)備以一定次序相連接的接受和分配電能的電路。 母線（bus）實質(zhì)上是主接線電路中接受和分配電能的一個電氣聯(lián)結(jié)點，形式上它將一個電氣聯(lián)結(jié)點延展成一條線，以便于多個進(jìn)出線回路的聯(lián)結(jié)。 有匯流母線的主接線是我國目前廣泛采用的接線形式，按母線設(shè)置組數(shù)的不同，又可分為單母線接線和雙母線接線兩大類。 單母線制形式如圖所示，是有匯流母線的主接線中結(jié)構(gòu)最為簡單的一類。在這種接線中所有電源和引出線回路都連接于同一母線上。單母線不分段接線圖 單母線制的可靠性和靈活性都較低，母線或連接于母線上的任一隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，都將影響全部負(fù)荷的用電。 為了提高單母線接線的供電可靠性和靈活性，可采用斷路器分段的單母線接線，如圖所示，圖中的QF3稱為分段斷路器。采用斷路器分段的單母線接線變配電所主結(jié)線的選擇原則，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。5. 6～10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)隔離觸頭。 根據(jù)對負(fù)荷等級的分析，可以確定主接線方案一次側(cè)（6kv）為斷路器分段的單母線分段接線，從一側(cè)母線上引兩回線至地面高壓部分（包括主井絞車和副井絞車），從另外一側(cè)引兩回線至井下6KV變電所，從分段斷路器兩側(cè)各引一回線至地面變電所，轉(zhuǎn)換成為0，38KV供地面低壓部分使用。因為地面部分多為一級負(fù)荷，因此應(yīng)當(dāng)考慮電源的備用。 綜合各方面因素，設(shè)計出供配電系統(tǒng)主接線方案如圖（附錄）所示。第三章 負(fù)荷計算第一節(jié) 概述一、計算負(fù)荷（calculated load） 通常將以半小時平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計算負(fù)荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pc(Qc、Sc、Ic)表示。 其中規(guī)定取“半小時平均負(fù)荷”的原因： 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時間約為 3τ=310＝30（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時間在30min以上的負(fù)荷時，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。 二、負(fù)荷計算的意義和目的 負(fù)荷計算主要是確定計算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實際運行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會超過允許值。 計算負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。 正確確定計算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行的必要手段。三、用電設(shè)備的工作方式 用電設(shè)備按其工作方式可分為三種： （1）連續(xù)運行工作制（長期工作制） （2）短時運行工作制（短暫工作制） （3）斷續(xù)運行工作制（重復(fù)短暫工作制） 連續(xù)運行工作制（長期工作制） 在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設(shè)備任何部分溫升均不超過最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。如通風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、電機(jī)車等機(jī)械的拖動電動機(jī)，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備。 短時運行工作制（短暫工作制） 用電設(shè)備的運行時間短而停歇時間長，在工作時間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點。如機(jī)床上的某些輔助電動機(jī)（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機(jī)）及水閘用電動機(jī)等設(shè)備。這類設(shè)備的數(shù)量不多。 斷續(xù)運行工作制（重復(fù)短暫工作制） 用電設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)進(jìn)行工作，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個穩(wěn)定的波動狀態(tài)。如電焊機(jī)和吊車電動機(jī)等。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個工作周期內(nèi)的工作時間與工作周期的百分比值，即為ε ，即：式中 t，t0——工作時間與停歇時間，兩者之和為工作周期T。四、負(fù)荷計算的方法負(fù)荷計算的方法有： 需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法.需要系數(shù)法比較簡便因而廣泛使用。這里僅介紹需要系數(shù)法。需要系數(shù) 需要系數(shù)考慮了以下的主要因素：式中 K229。——同時使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比； KL——負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實際所需功率與其額定容量之比； ηwl——線路供電效率； η——用電設(shè)備組在實際運行功率時的平均效率。實際上，上述系數(shù)對于成組用電設(shè)備是很難確定的，而且對一個生產(chǎn)企業(yè)或車間來說，生產(chǎn)性質(zhì),工藝特點，加工條件，技術(shù)管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。所以Kd只能靠測量統(tǒng)計確定當(dāng)Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數(shù)多時，一般取用較小值，臺數(shù)少時取用較大值；設(shè)備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當(dāng)一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺數(shù)較小（n3臺）時，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計算負(fù)荷，或者采用較大的Kd值(~1)，在本設(shè)計中考慮工程需要，在負(fù)荷數(shù)量少的情況下仍以給定需要系數(shù)來計算。 五、變壓器的功率損耗 變壓器的功率損耗包括有功功率損耗△PT和無功功率損耗△QT。變壓器的有功功率損耗由兩部分組成： 一部分是變壓器在額定電壓UN時不變的空載損耗△P0，也就是鐵損△PFe；另一部分是隨負(fù)荷而變化的繞組損耗，即有