【正文】 互感器 互感器是一種測(cè)量用的電壓，電流變換器。 2．用來(lái)擴(kuò)大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍。有時(shí)將開(kāi)關(guān)電器與變電設(shè)備等組合在一起，構(gòu)成變電所組合電器，以減小占地面積。選擇導(dǎo)線(xiàn)截面的一般原則有按長(zhǎng)時(shí)允許電流選擇、按允許電壓損失、按經(jīng)濟(jì)電流密度、按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線(xiàn)的截面、按短路時(shí)的熱穩(wěn)定條件選擇截面及按啟動(dòng)條件校驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)截面等。 按使用環(huán)境選擇電氣設(shè)備的類(lèi)型 為了適應(yīng)不同的裝設(shè)地點(diǎn)，電氣設(shè)備分為戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式；按不同的工作環(huán)境又分為普通型，防污型，濕熱型，高原型和礦用型等。選擇時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)電氣設(shè)備工作的環(huán)境條件選擇出合適的型號(hào)。 按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備 當(dāng)開(kāi)關(guān)電器的額定斷流容量 brS 大于其所在電路的最大短路容量時(shí)，開(kāi)關(guān)電器才能可靠地切除短路故障。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變電站防雷保護(hù) 32 7變電站防雷保護(hù) 概述 電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣，在正常工作時(shí)只承受額定電壓。前者稱(chēng)直接雷擊過(guò)電壓，其數(shù)值 可達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏，電流可達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培，危害性極大；后者稱(chēng)為感應(yīng)過(guò)電壓，其幅值一般不超過(guò) 300kV，個(gè)別可達(dá)到 500~600kV. 大氣過(guò)電壓不僅對(duì)電力系統(tǒng)有很大危害，而且也可能使建筑物受到破壞，并能點(diǎn)燃易爆品，危及人身安全，故應(yīng)加強(qiáng)防雷措施。避雷針是接地良好的、頂端尖銳的金 屬棒。 本次設(shè)計(jì)變電站得規(guī)模為長(zhǎng) 65m、寬 40m ，變電所的最高位 6m ，避雷針的選定見(jiàn)計(jì)算部分。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變電站防雷保護(hù) 33 RHHWWR 圖 兩支等高避雷針的保護(hù)范圍 兩支等高避雷針的保護(hù)范圍如上圖所示。對(duì)直接雷擊過(guò)電壓一般采用避雷針或避雷線(xiàn)進(jìn)行保護(hù)。過(guò)電壓分內(nèi)部過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓。開(kāi)關(guān)電器的斷流能力應(yīng)按下式進(jìn)行校驗(yàn)： SSbr? IIbr ?? 式中： S? 、 I? —— 最大運(yùn)行方式下開(kāi)關(guān)電器安裝處的次暫態(tài)短路容量和短路電流； 為了保證電氣設(shè)備不因短路電流 的電動(dòng)力和熱效應(yīng)所破壞，應(yīng)校驗(yàn)其在發(fā)生短路時(shí)動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。即 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣設(shè)備 31 .w1 .1 1 .1 5 w .mNNNUU UU? ?（ ～ ） 式中： NU —— 電氣設(shè)備的額定電壓； .wNU —— 電網(wǎng)的額定電壓； —— 電網(wǎng)的最高電壓； 2. 根據(jù)額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于通過(guò)它的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流。礦用防爆型又分為增安型，隔爆型，本質(zhì)安全型等。 變電站選擇電氣設(shè)備的原則 正確地選擇電氣設(shè)備對(duì)供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性都有著重要的意義。 電纜線(xiàn)路 輸電導(dǎo)線(xiàn)的選擇是供電設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，為保證供電的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理和供電質(zhì)量，必須正確合理的選擇輸電導(dǎo)線(xiàn)的型號(hào)和截面。 2．提高發(fā)電廠(chǎng)或變電所在短路時(shí)的母線(xiàn)電壓，以保證對(duì)非故障線(xiàn)路的繼續(xù)供電。一般情況下，每一進(jìn)、出線(xiàn)回路裝設(shè)一組電流互感器，每一段母線(xiàn)上裝設(shè)一組互感器。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn) 單，價(jià)格低廉，適用于過(guò)流保護(hù)。 隔離開(kāi)關(guān)的選擇按電網(wǎng)電壓、長(zhǎng)時(shí)最大工作電流以及環(huán)境條件選型，按短路電流校驗(yàn)其動(dòng)熱穩(wěn)定性。 負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器配合使用，由熔斷器來(lái)切斷短路電流，負(fù)荷開(kāi)關(guān)來(lái)分、合正常負(fù)荷電流，從而起到斷路器的作用。 高壓斷路器 斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的一種電器，在正常情況下，用來(lái)分，合電路，在故障時(shí)，通過(guò)繼電保護(hù)裝置使其自動(dòng)而快速地將故障部分切除，以保證系統(tǒng)的 安全運(yùn)行，或?qū)溆秒娫醋詣?dòng)投入，以提高供電的可靠性。 表 線(xiàn)路額定電壓和平均電壓（ kV) 額定電壓 3 6 10 35 60 110 220 平均電壓 37 63 115 230 系統(tǒng)各元件相對(duì)基準(zhǔn)電抗值的計(jì)算 各元件的相對(duì)基準(zhǔn)電抗值與所選的基準(zhǔn)容量及元件本身所在線(xiàn)路的平均電壓有關(guān)。在三相線(xiàn)路中這四個(gè)量遵守歐姆定律和功率方程。故在低壓電網(wǎng)中計(jì)算短路電流 時(shí)多采用絕對(duì)值法計(jì)算短路電流。在計(jì)算高壓電 網(wǎng)中的短路電流時(shí)、一般情況只需計(jì)算各主要元件的電抗而忽略其電阻（即發(fā)電機(jī)、變壓器、架空線(xiàn)路、電纜線(xiàn)路、電抗器等的電阻）。相對(duì)值法多用于高壓電網(wǎng)的短路電流計(jì)算，絕對(duì)值法一般用于低壓電網(wǎng)的短路電流計(jì)算。在判斷接線(xiàn)及運(yùn)行方式是否合理時(shí)，必須計(jì)算出在某種接線(xiàn)和運(yùn)行方式下的短路電流才能確定。 ：為了確保繼電保護(hù)裝置靈敏、可靠、有選擇性地切除電網(wǎng)故障，在選擇、整定繼電保護(hù)裝置時(shí)，需計(jì)算出保護(hù)范圍末端可能產(chǎn)生的最小兩相短路電流，用于校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作靈敏度是否滿(mǎn)足要求。對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)有相與相之間的短路；對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)有相與相之間的短路和相與地之間的短路。 供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)將產(chǎn)生上述后果，故在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，應(yīng)設(shè)法消除可能引起短路的一切因素。 ：巨大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能引起電氣設(shè)備的機(jī)械變形、扭曲甚至損壞。 本次設(shè)計(jì)的礦用變電站是連續(xù)運(yùn)行、負(fù)荷變動(dòng)較小、電源進(jìn)線(xiàn)較短、主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外還要考慮到今后的擴(kuò)建。 、二次側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的總降壓變電站。 、二次側(cè)均采用單母線(xiàn)分段的總降壓變電站，這種主接線(xiàn)形式有上述兩種橋式接線(xiàn)的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備較多，可供電給一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線(xiàn)較多的總降壓變電所。這種主接線(xiàn)的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠(chǎng)。這種主結(jié)線(xiàn)的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠(chǎng)。對(duì)于圖中的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，是畫(huà)出它們的斷開(kāi)位置?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線(xiàn)圖表示工廠(chǎng)接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開(kāi)關(guān)等）及其連接線(xiàn)組成，通常用單線(xiàn)表示。但是還應(yīng)考慮工廠(chǎng)企業(yè)的發(fā)展，有的用戶(hù)第一期工程往往只上一臺(tái)變壓器，經(jīng) 3～ 5 年后，需建設(shè)第二臺(tái)主變壓器，變電站布局、基建一般都是根據(jù)主接線(xiàn)的規(guī)模確定的。接線(xiàn)簡(jiǎn)單，既節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電托互感器、避雷器等一次設(shè)備，使節(jié)點(diǎn)少、山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線(xiàn) 21 事故和檢修機(jī)率少；又要考慮單位的經(jīng)濟(jì)能力。 靈活 主接線(xiàn)運(yùn)行方式靈活，利用最少的切換操作，達(dá)到不同的供電方式。 實(shí)用 所 謂可靠性是指主接線(xiàn)能可靠的工作，以保證對(duì)用戶(hù)不間斷的供電，衡量可靠 性 的客觀 標(biāo) 準(zhǔn)是運(yùn)行 實(shí)踐。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線(xiàn) 20 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。 對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級(jí)負(fù)荷不間斷供電；三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則 主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線(xiàn)的主要因素。 （ a）母線(xiàn)側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān) （ b）斷路器兩側(cè)均裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān) 圖 配出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)布置 在停、送電操作時(shí)，必須嚴(yán)格按照順序操作，即斷路器與隔離開(kāi)關(guān)之間：送電時(shí)，先合隔離開(kāi)關(guān)，后合斷路器，停電時(shí)，先斷開(kāi)斷路器，后斷山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線(xiàn) 19 開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)。下面僅介紹配出線(xiàn)上所用開(kāi)關(guān)種類(lèi)的確定及其配置情況。 工礦企業(yè) 35（ 63） kV變電站多采用這種單母線(xiàn)分段式接線(xiàn)方式。對(duì)于變電所的重要負(fù)荷，其配出線(xiàn)必須分別接在兩段母線(xiàn)上，構(gòu)成平行雙回路或環(huán)形供電方式，以防母線(xiàn)故障中斷供電。其優(yōu)點(diǎn)是供電可靠、靈括。投資小。綜合考慮，為了礦山用電的安全可靠，我們?nèi)赃x用全橋接線(xiàn)的形式。其缺點(diǎn)是切換線(xiàn)路不方便。其缺點(diǎn)是切換變壓器不方便。根據(jù)橋的橫連位置不同，橋式接線(xiàn)又分為全橋，內(nèi)橋和外僑三種形式。適用于只有三類(lèi)負(fù)荷的中小型企業(yè)變電所，也可對(duì)小容量的二類(lèi)負(fù)荷供電。 一次接線(xiàn) 變電站一次接線(xiàn)是指供電線(xiàn)路與主變壓器之間的接線(xiàn)。 變電站電氣主接線(xiàn)包括一次接線(xiàn)、二次母線(xiàn)及配出線(xiàn)的接線(xiàn)。 目前礦山企業(yè)廣泛采用并聯(lián)電容器法進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。 如果負(fù)荷的自然功率因數(shù)不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣哓?fù)荷的功率因數(shù)。自然功山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器的選擇 13 率因數(shù)的高低，取決于負(fù)荷性質(zhì)。 。該電流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)阻抗時(shí)，所產(chǎn)生的電壓降也越大。提高功率因數(shù)，能增加電力系統(tǒng)主要組成部分的發(fā)電變壓器和網(wǎng)絡(luò)的供電能力。本設(shè)計(jì)的變電站采用的是兩臺(tái) SFL7— 20210/35 的變壓器。 所以，本著可靠性、安全性的供電要求，本設(shè)計(jì)的變電站選用了兩臺(tái)主變壓器，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。 1. 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 （ 1）具有一類(lèi)負(fù)荷的變電所 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器的選擇 11 具有一類(lèi)負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿(mǎn)足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。其中需用系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，適用于任何性質(zhì)的工礦企業(yè)，其計(jì)算結(jié)果能滿(mǎn)足工程上的要求，所以應(yīng)用最為廣泛。由于各用電設(shè)備在運(yùn)行中的負(fù)荷是隨時(shí)間變化的且不應(yīng)超過(guò)其額定容量，又由于用電設(shè)備一般不同時(shí)出現(xiàn)，所以各用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷之和，總比它們銘牌值直接相加的數(shù)值低。對(duì)于供電電壓，送到用電設(shè)備的端電壓與額定值總有一些偏差，此偏差值稱(chēng)為電壓偏移，它是衡量供電質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此要求供電質(zhì)量方面有穩(wěn)定的頻率和電壓，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦山供電系統(tǒng) 9 供電安全就是在電能的分配，供應(yīng) 和使用過(guò)程中，不應(yīng)發(fā)生人身觸電和設(shè)備損壞事故，也不致引起火災(zāi)和爆炸事故。礦井井下含有瓦斯等有害氣體，并有水不斷涌出，一旦中斷供電，可能使工作人員窒息死亡和引起瓦斯爆炸，礦井也有被水淹沒(méi)的危險(xiǎn)。負(fù)荷及其參數(shù)見(jiàn)附錄，礦山變電站大部分是重要負(fù)荷，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 動(dòng)變電站 對(duì)于機(jī)械化程度較高的采區(qū)，特別是，它單機(jī)容量和設(shè)備的總?cè)萘慷己艽?，采區(qū)范圍廣、回采速度快，若仍采用固定變電所既不經(jīng)濟(jì)，又不易保證供電質(zhì)量，因此必須采用移動(dòng)變電站。本次設(shè)計(jì)要求的就是設(shè)計(jì)地面降壓變電站，它是整個(gè)礦山供電系統(tǒng)的核心。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線(xiàn)路盡量深入負(fù)荷中心。在設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮雙重事故。經(jīng)車(chē)間和井下變電所再次降壓為 380、 660、 1140V 或更高電壓后，向低壓用電設(shè)備配電，又組成了礦山低壓供電系統(tǒng)。 理論論述部分包括如下章節(jié)： 第一章主要介紹了變電站的相關(guān)知識(shí)及其發(fā)展趨勢(shì)、變電站的設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)原則等內(nèi)容； 第二章主要介紹了礦山供電系統(tǒng)的基本知識(shí)及其供電要求，同時(shí)將本次變電站設(shè)計(jì)的原始資料進(jìn)行了論述； 第三章主要介紹了如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算與如何進(jìn)行主變的選擇，最后介紹了如何改善電網(wǎng)的功率因數(shù)； 第四章主要介紹了電氣主接線(xiàn)的類(lèi)型與其設(shè)計(jì)原則，最后進(jìn)行電氣主接線(xiàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較并確定本次設(shè)計(jì)的最終方案； 第五章主要介紹了短路電流的起因及 危害，然后介紹了短路電流常用的計(jì)算方法； 第六章主要介紹了電氣設(shè)備的相關(guān)知識(shí)與在變電站設(shè)計(jì)中選擇電氣設(shè)備的一般性原則； 第七章主要介紹了變電站的防雷保護(hù)與避雷針的基本知識(shí)。變電站供電設(shè)計(jì)是整個(gè)礦山設(shè)計(jì)中的重要組成部分。 變電站設(shè)計(jì)原則 變電站設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循以下原則： 、執(zhí)行政策：必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 、正常運(yùn)行時(shí)的工作電壓及負(fù)荷大小，選擇有關(guān)設(shè)備的型號(hào)及額定參數(shù)。 情況和有關(guān)規(guī)程合理選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)。 變電站設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 本次設(shè)計(jì)是以工程實(shí)際為設(shè)計(jì)對(duì)象，要完成變電所主接線(xiàn)方案確定，主變壓器型號(hào)選擇、容量及臺(tái)數(shù)選擇，短路電流計(jì)算，高、低壓電氣設(shè)備選擇，變電站防雷保護(hù)等工作。 變電站接線(xiàn)方案的簡(jiǎn)化，組合電器、管母線(xiàn)及鋼支架等的采用，使變電站布置更為簡(jiǎn)單，取消站前區(qū)和優(yōu)化布置使變電站占地大幅度下降。近期國(guó)內(nèi)新建的許多變電站 220kV 及 110kV 電壓等級(jí)的接線(xiàn)采用雙母線(xiàn)而不帶旁路母線(xiàn)。而隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國(guó)變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了