【正文】 互感器 互感器是一種測量用的電壓，電流變換器。 2．用來擴(kuò)大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍。有時將開關(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)線截面的一般原則有按長時允許電流選擇、按允許電壓損失、按經(jīng)濟(jì)電流密度、按機械強度選擇導(dǎo)線的截面、按短路時的熱穩(wěn)定條件選擇截面及按啟動條件校驗導(dǎo)線截面等。 按使用環(huán)境選擇電氣設(shè)備的類型 為了適應(yīng)不同的裝設(shè)地點，電氣設(shè)備分為戶內(nèi)式和戶外式；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，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。 按短路條件校驗電氣設(shè)備 當(dāng)開關(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，開關(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，在正常工作時只承受額定電壓。前者稱直接雷擊過電壓，其數(shù)值 可達(dá)數(shù)百萬伏，電流可達(dá)數(shù)十萬安培，危害性極大；后者稱為感應(yīng)過電壓，其幅值一般不超過 300kV，個別可達(dá)到 500~600kV. 大氣過電壓不僅對電力系統(tǒng)有很大危害，而且也可能使建筑物受到破壞，并能點燃易爆品，危及人身安全，故應(yīng)加強防雷措施。避雷針是接地良好的、頂端尖銳的金 屬棒。 本次設(shè)計變電站得規(guī)模為長 65m、寬 40m ，變電所的最高位 6m ，避雷針的選定見計算部分。 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。對直接雷擊過電壓一般采用避雷針或避雷線進(jìn)行保護(hù)。過電壓分內(nèi)部過電壓和大氣過電壓。開關(guān)電器的斷流能力應(yīng)按下式進(jìn)行校驗： SSbr? IIbr ?? 式中： S? 、 I? —— 最大運行方式下開關(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 的電動力和熱效應(yīng)所破壞，應(yīng)校驗其在發(fā)生短路時動穩(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)小于通過它的最大長時工作電流。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。 電纜線路 輸電導(dǎo)線的選擇是供電設(shè)計的重要內(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)線的型號和截面。 2．提高發(fā)電廠或變電所在短路時的母線電壓，以保證對非故障線路的繼續(xù)供電。一般情況下，每一進(jìn)、出線回路裝設(shè)一組電流互感器，每一段母線上裝設(shè)一組互感器。其優(yōu)點是構(gòu)造簡 單，價格低廉，適用于過流保護(hù)。 隔離開關(guān)的選擇按電網(wǎng)電壓、長時最大工作電流以及環(huán)境條件選型，按短路電流校驗其動熱穩(wěn)定性。 負(fù)荷開關(guān)與熔斷器配合使用，由熔斷器來切斷短路電流，負(fù)荷開關(guān)來分、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，用來分，合電路，在故障時，通過繼電保護(hù)裝置使其自動而快速地將故障部分切除，以保證系統(tǒng)的 安全運行，或?qū)溆秒娫醋詣油度耄蕴岣吖╇姷目煽啃浴? 表 線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)各元件相對基準(zhǔn)電抗值的計算 各元件的相對基準(zhǔn)電抗值與所選的基準(zhǔn)容量及元件本身所在線路的平均電壓有關(guān)。在三相線路中這四個量遵守歐姆定律和功率方程。故在低壓電網(wǎng)中計算短路電流 時多采用絕對值法計算短路電流。在計算高壓電 網(wǎng)中的短路電流時、一般情況只需計算各主要元件的電抗而忽略其電阻（即發(fā)電機、變壓器、架空線路、電纜線路、電抗器等的電阻）。相對值法多用于高壓電網(wǎng)的短路電流計算，絕對值法一般用于低壓電網(wǎng)的短路電流計算。在判斷接線及運行方式是否合理時，必須計算出在某種接線和運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，需計算出保護(hù)范圍末端可能產(chǎn)生的最小兩相短路電流，用于校驗繼電保護(hù)裝置動作靈敏度是否滿足要求。對中性點不接地系統(tǒng)有相與相之間的短路；對中性點接地系統(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)生短路時將產(chǎn)生上述后果，故在供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，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電氣設(shè)備將產(chǎn)生很大的電動力，可能引起電氣設(shè)備的機械變形、扭曲甚至損壞。 本次設(shè)計的礦用變電站是連續(xù)運行、負(fù)荷變動較小、電源進(jìn)線較短、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)采用單母線分段接線的總降壓變電站。 、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電站，這種主接線形式有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供電給一、二級負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。這種主結(jié)線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷工廠。對于圖中的斷路器和隔離開關(guān)，是畫出它們的斷開位置。總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠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、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。但是還應(yīng)考慮工廠企業(yè)的發(fā)展，有的用戶第一期工程往往只上一臺變壓器，經(jīng) 3～ 5 年后，需建設(shè)第二臺主變壓器，變電站布局、基建一般都是根據(jù)主接線的規(guī)模確定的。接線簡單，既節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電托互感器、避雷器等一次設(shè)備，使節(jié)點少、山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 21 事故和檢修機率少；又要考慮單位的經(jīng)濟(jì)能力。 靈活 主接線運行方式靈活，利用最少的切換操作，達(dá)到不同的供電方式。 實用 所 謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠 性 的客觀 標(biāo) 準(zhǔn)是運行 實踐。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 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、故障停運情況下的應(yīng)急要求。 對一、二級負(fù)荷，必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級負(fù)荷不間斷供電；三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。 電氣主接線的設(shè)計原則 主接線的設(shè)計原則 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。 （ a）母線側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān) （ b）斷路器兩側(cè)均裝設(shè)隔離開關(guān) 圖 配出線隔離開關(guān)布置 在停、送電操作時，必須嚴(yán)格按照順序操作，即斷路器與隔離開關(guān)之間：送電時，先合隔離開關(guān)，后合斷路器，停電時，先斷開斷路器，后斷山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 19 開隔離開關(guān)。下面僅介紹配出線上所用開關(guān)種類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分段式接線方式。對于變電所的重要負(fù)荷，其配出線必須分別接在兩段母線上，構(gòu)成平行雙回路或環(huán)形供電方式，以防母線故障中斷供電。其優(yōu)點是供電可靠、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用全橋接線的形式。其缺點是切換線路不方便。其缺點是切換變壓器不方便。根據(jù)橋的橫連位置不同，橋式接線又分為全橋，內(nèi)橋和外僑三種形式。適用于只有三類負(fù)荷的中小型企業(yè)變電所，也可對小容量的二類負(fù)荷供電。 一次接線 變電站一次接線是指供電線路與主變壓器之間的接線。 變電站電氣主接線包括一次接線、二次母線及配出線的接線。 目前礦山企業(yè)廣泛采用并聯(lián)電容器法進(jìn)行無功功率的補償。 如果負(fù)荷的自然功率因數(shù)不能滿足要求時，應(yīng)采取人工補償?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)。 。該電流通過網(wǎng)絡(luò)阻抗時，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)計的變電站采用的是兩臺 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)計的變電站選用了兩臺主變壓器，一臺工作，一臺備用。 1. 主變壓器臺數(shù)的確定 （ 1）具有一類負(fù)荷的變電所 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計算和主變壓器的選擇 11 具有一類負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。其中需用系數(shù)法計算簡便，適用于任何性質(zhì)的工礦企業(yè)，其計算結(jié)果能滿足工程上的要求，所以應(yīng)用最為廣泛。由于各用電設(shè)備在運行中的負(fù)荷是隨時間變化的且不應(yīng)超過其額定容量，又由于用電設(shè)備一般不同時出現(xiàn)，所以各用電設(shè)備的實際負(fù)荷之和，總比它們銘牌值直接相加的數(shù)值低。對于供電電壓，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，礦井也有被水淹沒的危險。負(fù)荷及其參數(shù)見附錄，礦山變電站大部分是重要負(fù)荷，設(shè)計時應(yīng)著重考慮供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 動變電站 對于機械化程度較高的采區(qū)，特別是，它單機容量和設(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，因此必須采用移動變電站。本次設(shè)計要求的就是設(shè)計地面降壓變電站，它是整個礦山供電系統(tǒng)的核心。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負(fù)荷中心。在設(shè)計時，不考慮雙重事故。經(jīng)車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)知識及其發(fā)展趨勢、變電站的設(shè)計任務(wù)與設(shè)計原則等內(nèi)容； 第二章主要介紹了礦山供電系統(tǒng)的基本知識及其供電要求，同時將本次變電站設(shè)計的原始資料進(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的類型與其設(shè)計原則，最后進(jìn)行電氣主接線方案的優(yōu)缺點比較并確定本次設(shè)計的最終方案； 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算方法； 第六章主要介紹了電氣設(shè)備的相關(guān)知識與在變電站設(shè)計中選擇電氣設(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。變電站供電設(shè)計是整個礦山設(shè)計中的重要組成部分。 變電站設(shè)計原則 變電站設(shè)計一般應(yīng)遵循以下原則： 、執(zhí)行政策：必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(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。 、正常運行時的工作電壓及負(fù)荷大小，選擇有關(guān)設(shè)備的型號及額定參數(shù)。 情況和有關(guān)規(guī)程合理選擇主變壓器的臺數(shù)、容量、型號。 變電站設(shè)計的主要任務(wù) 本次設(shè)計是以工程實際為設(shè)計對象，要完成變電所主接線方案確定，主變壓器型號選擇、容量及臺數(shù)選擇，短路電流計算，高、低壓電氣設(shè)備選擇，變電站防雷保護(hù)等工作。 變電站接線方案的簡化，組合電器、管母線及鋼支架等的采用，使變電站布置更為簡單，取消站前區(qū)和優(yōu)化布置使變電站占地大幅度下降。近期國內(nèi)新建的許多變電站 220kV 及 110kV 電壓等級的接線采用雙母線而不帶旁路母線。而隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(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，我國變電站設(shè)計出現(xiàn)了