【正文】 針的選擇 ...................................................................................... 63 致謝 ............................................................................................... 64 參考文獻(xiàn) ....................................................................................... 65 附錄一 負(fù)荷統(tǒng)計表 .................................................................... 66 附錄二 英文文獻(xiàn)與翻譯 .............................................................. 67 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 1 1 緒論 變電站概述 眾所周知，電能是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)生活的重要能源和 動力。在煤炭企業(yè)中，礦山的電氣化是煤炭生產(chǎn)自動化及最新科學(xué)技術(shù)成就在煤礦推廣應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。企業(yè)變電站對設(shè)計的要求在不斷地提高，使電網(wǎng)和電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行，才能保證工業(yè)生產(chǎn)和人身的安全。由于電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用，電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)的重要能源部門，而變電站的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項目 。變電站在電力系統(tǒng)中起著變換電壓、接受和分配電能、控制電能的流向和調(diào)整電壓的功能。 結(jié)合我國電力現(xiàn)狀和大型企業(yè)工廠的電力需要，給各行各業(yè)提供充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能，優(yōu)化設(shè)計變電站，提高供電電能質(zhì)量，并根據(jù)企業(yè)規(guī)模和未來的發(fā)展，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，使設(shè)計出來的 35kV變電站應(yīng)充分體現(xiàn)出供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過專家反復(fù)論證，我國少數(shù)變電站設(shè)計已逐漸采用一些新的更為簡單的接線方案。 近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無油化，采用 SF6 氣體絕緣的設(shè)備價格不斷下降，伴隨著國產(chǎn) GIS 向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 3 面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用 GIS 配電裝置。其中，變電站設(shè)計是電網(wǎng)建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)。通過這個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，提高我們在變電所工程設(shè)計、計算機(jī)繪圖等方面的能力，提高分析問題、解決問題的實際工作能力。 、校驗和繼電保護(hù)的需要，確定主接線上的短路計算點，分別按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式，計算各短路點短路電流山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 4 值。這些 設(shè)備主要包括：斷路器、隔離開關(guān)、電壓和電流互感器、電纜、母線、等電氣設(shè)備的選擇與校驗。 ， 考慮發(fā)展：應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 論文總體結(jié)構(gòu)概述 本文研究的內(nèi)容是大型企業(yè)變電站的設(shè)計，包括對變電站的負(fù)荷進(jìn)行山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 5 統(tǒng)計計算、主變壓器選型、損耗計算、短路電流計算、電氣設(shè)備選型與校驗、防雷保護(hù)等內(nèi)容。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦山供電系統(tǒng) 6 2 礦山供電系統(tǒng) 礦山供電系統(tǒng) 礦山供電電壓為 6～ 110kV，視礦山井型及所在地區(qū)的電力系統(tǒng)的電壓而定，一般為變電站受電電壓為 35~110kV，變電站為雙電源供電。 供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。為此，應(yīng)簡化接線，減少供電層次和操作程序。 礦山變電站的類型 煤礦企業(yè)中有以下幾種不同類型的變電站（所）。 采區(qū)變電所是采區(qū)供電中心，其任務(wù)是將中央變電所送來的高壓電能變?yōu)榈蛪弘娔埽㈦娔芘渌偷讲删蚬ぷ髅媾潆婞c或用電設(shè)備。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦山供電系統(tǒng) 8 變電站設(shè)計的原始資料 本礦山變電站采用兩回獨立的線路供電，一回路是直接從上級線路引入，長度為 10km；另一回路是經(jīng)中間變電所引入的，上級線路到中間變電所的距離為 ，中間變電所到本變電所的距離為 ，上級的 35kV母線的最大及最小短路容量分別為 1200MV?A 和 800MV?A，線路選的型號為 LGJ95 型。 供電可靠就是要求不間斷的供電。為了保證對礦山供電的可靠性，供電電源應(yīng)采用兩回獨立電源線路，也可以來自不同的變電站（或發(fā)電廠）或同一變電站的不同母線。因此供電系統(tǒng)的布置和操作必須嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，確保供電安全。交流電的頻率對交流電動機(jī)的性能有著直接影響，頻率 的變動直接影響交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 礦山供電的經(jīng)濟(jì)性要從下述三個方面著手：盡量降低企業(yè)變電所與電網(wǎng)的基 本建設(shè)投資；盡可能降低設(shè)備，材料及有色金屬的消耗量；注意降低供電系統(tǒng)的電能損耗及維護(hù)費(fèi)用。但 是，由于影響負(fù)荷變化的因素很多，很難準(zhǔn)確地計算負(fù)荷的大小，因此負(fù)荷計算只能力求符合實際。 主變壓器的選擇 工礦企業(yè)變電所的主變壓器向整個企業(yè)的所有用電設(shè)備供電，正確選擇主變壓器的臺數(shù)和容量對供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性都有著重要的意義。 （ 2）只有二、三類負(fù)荷的變電所 對只有二、三類負(fù)荷的變電所，可只 選一臺變壓器，但應(yīng)敷設(shè)與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。主變壓器型號的選擇應(yīng)盡量采用低損耗，高效率的變壓器。提高功率因數(shù)的實質(zhì)，就是減少用電設(shè)備的無功功率需求量。 ，提高供電質(zhì)量。可見，提高用戶功率因數(shù)，可使供電線路的電壓損失減少，從而改善了供電系統(tǒng)的運(yùn)行水平及用戶的供電質(zhì)量 功率損耗。 可見，提高功率因數(shù)，對充分利用現(xiàn)有的輸電、配電及電源設(shè)備，保證供電質(zhì)量，減少電能損耗，提高供電效率，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等 有著十分重要的意義。 不增加專門的設(shè)備，采取合理的技術(shù)措施，改進(jìn)用電設(shè)備的運(yùn)行情況，提高負(fù)荷功率因數(shù)的方法稱為提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)。電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小的特點。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 14 4 電氣主接線 變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所主接線方案的確定，對電氣設(shè)備的選擇、變電所電氣設(shè)備的布置及變 電所運(yùn)行的可靠性、靈活性、安全性及經(jīng)濟(jì)性等均有密切關(guān)系。 當(dāng)變電所只有一臺進(jìn)線和一臺變壓器時，宜采用線路變壓器組接線。 因為本變電所是礦山供電變電所，很多負(fù)荷是一類負(fù)荷，所以不適宜用這種接線方式，而選用的是橋式接線。其缺點是所用設(shè)備多，投資大，占地面積大。 外橋接線，其特點是電源進(jìn)線端不設(shè)斷路器，只設(shè)隔離開關(guān)。 因為礦山變電所的負(fù)荷大多數(shù)都是重要的一級負(fù)荷，雖然全橋接線的設(shè)備比較多，投資比較大，但是線路側(cè)、變壓器側(cè)和母線橋上都裝有斷路器，故其具有運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點，不論是切換變壓器還是切換線 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 16 圖 全橋接線 路都可方便的操作。 二次接線 變電所的二次接線是指主變壓器低壓側(cè)所連接 的母線，主要有三種形式，他們是單母線接線，雙母線接線，單母線分段接線。因此，它只適用于容量小、對供電可靠性要求不高的變電所。這種接線多用于對山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 17 供電可靠性要求高的大容量樞紐變電所。這種接線的優(yōu)點是能保證重要負(fù)荷的供電可靠性，與雙母線相比所用設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)接線簡單，操作安全。 對于母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，當(dāng)母線出線回路較多時，應(yīng)采用斷路器作為母 線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，這樣操作方便，運(yùn)行靈活；當(dāng)母線出線回路較少時，用隔離開關(guān)作母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)較為經(jīng)濟(jì)。 布置 為了保證檢修線路和斷路器時的人身安全，在斷路器的電源側(cè)必須裝設(shè)隔離開關(guān)，如圖所示。兩個隔離開關(guān)之間：送電時，先合母線側(cè)隔離開關(guān)，后合線路側(cè)隔離開關(guān)，停電時，先斷開線路側(cè)隔離開關(guān)，后斷開母線側(cè)隔離開關(guān)。 慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電站主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù) 5～ 10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。通常對大型變電站，由于其傳 輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。 主接線設(shè)計的基本要求 根據(jù) 有關(guān) 規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng) 根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì) 、 線路 、 變壓器的連接總數(shù) 、設(shè)備特點 等條件確定。主接線的可靠性是由它的組成元件（包括一次和二次部分）在運(yùn)行中可靠性的綜合。檢修時，可以方便的停運(yùn)變壓器、斷路器、母線等電氣設(shè)備，不影響工廠重要負(fù)荷的用電。 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，符合這一原則，不僅操作簡便、二次接線簡單、擴(kuò)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。擴(kuò)建時可以很容易地從初期接線過渡到最終接線。在電氣主接線圖上所有電氣設(shè)備均以國家標(biāo)準(zhǔn)圖形符號表示，按它們的 正常狀態(tài)畫出。因此，主接線圖是變電站的最主要的圖紙之一。 由上述可見，此種接線方式不適合本次設(shè)計。這種外橋式適用于電源線路較短而變電站負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電站。 、二次側(cè)均采用雙母線接 線的總降壓變電站，這種主接線采用雙母線接線，較之采用單母線接線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 23 關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在工礦企業(yè)變電站中很少運(yùn)用。二次側(cè)采用單母線分段，能保證重要負(fù)荷的供電可靠性，與雙母 線相比所用設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)接線簡單，操作安全。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 短路電流計算 24 5 短路電流計算 電力系統(tǒng)短路概述 短路的原因和短路的種類 供電系統(tǒng)中發(fā)生短路的主要原因有：由于電氣設(shè)備導(dǎo)電部分絕緣老化損壞，電氣設(shè)備受機(jī)械損傷使絕緣損壞，過電壓使電氣設(shè)備的絕緣擊穿等所造成；運(yùn)行人 員誤操作；線路斷線，倒桿，鳥獸跨接裸露的導(dǎo)電部分而發(fā)生的短路。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或?qū)ΨQ短路時，三相電流是對稱的，在線路的周圍空間各 點產(chǎn)生的交變電磁場彼此抵消，在鄰近的導(dǎo)體中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，短路電流產(chǎn)生不平衡的交變磁場，對線路附近的通訊線路信號產(chǎn)生干擾。另一方面，要一旦 供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障，應(yīng)能迅速、準(zhǔn)確地把故障線路從電網(wǎng)中切除，以減小短路所造成的危害和損失。 計算短路電流的目的 計算短路電流是為了使供電系統(tǒng)安全，可靠運(yùn)行，減少短路所帶來的損失和影響。是否采用限流裝置，必須通過短路電流的計算來決定，同時確定限流裝置的參數(shù)。按簡化條件計算的短路電流偏大，其誤差為10%～ 15%。本章節(jié)只討論無限大電源容量系統(tǒng)短路電流的計算方法。 絕對值法計算短路電流 絕對值法又稱有名值法．采用有名值方法計算短路電流時，電壓、電流、阻抗等物理量直接帶單位參加計算，其公式中的各物理量都是有單位名稱的量。由于實際值的單位與選定的基準(zhǔn)值的單位相同，故相對值無單位。同樣這四個基準(zhǔn)值也遵守歐姆定律和功率方程。特別是在多級電壓的電網(wǎng)中，計算不同電壓等級的各短路點的總阻抗時，若采用相對值法，只需把短路回路中各元件的相對基準(zhǔn)電抗直接相加即可，從而使工作大大簡化。 負(fù)荷開關(guān) 負(fù)荷開關(guān)具有簡單的滅弧裝置，能開斷負(fù)荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。 ，增加線路聯(lián)絡(luò)的靈活性。它是利用故障時的大電流通過熔件產(chǎn)生的熱量，使熔件熔斷，將故障部分切除。