煤礦35KV變電所設(shè)計(jì)(共52頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要 變電所是電力系統(tǒng)的樞紐環(huán)節(jié)，由變壓器，母線和開關(guān)設(shè)備等電氣設(shè)備按一定的結(jié)線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，進(jìn)行電壓變換和分配，然后將電能安全、可靠、合理的供給不同的用電場(chǎng)所和電力設(shè)備。變電所設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷情況等，選擇所址，對(duì)用戶的負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析計(jì)算，確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。進(jìn)行變壓器選擇，確定變電站的結(jié)線方式，進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變配電開關(guān)設(shè)備，繪制變電所平面布置圖。本變電所的初步設(shè)計(jì)包括：總體方案的確定；負(fù)荷分析；短路電流的計(jì)算；配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)接線方案選擇；變電所高壓進(jìn)線、一次設(shè)備和低壓出線的選擇；防雷與接地保護(hù)

2、等內(nèi)容?！娟P(guān) 鍵詞】： 變電所設(shè)計(jì)； 負(fù)荷的計(jì)算； 變壓器選擇； 開關(guān)設(shè)備選擇； 線路設(shè)計(jì)； 防雷設(shè)計(jì)。AbstractThe transformer substation is the pivot links of the power system, by the voltage transformer, electric equipment such as bus bar and switchgear form according to certain knot line way, he make electric energy from power system, carry on vo

3、ltage vary and assign, electric energy safe, reliable, reasonable supply different power consuming place and electric apparatus. The main task of substation design is based on the tasks and substation loads and other users, select the address of the user's load of statistics, analysis and calcul

4、ation to determine the reactive power compensation device users. Transformer selection, determine the end-line substation, the short-circuit current calculation, select the power distribution switchgear, substation floor plan drawing. The preliminary design of the substation, including: the determin

5、ation of the overall program; load analysis; short-circuit current calculation; distribution system design and system wiring scheme selection; substation high voltage into the line, a selection of equipment and low-voltage outlet; lightning protection and ground protection and so on.【Keywords】: subs

6、tation design; load calculation; transformer selection; switching equipment selection; circuit design; lightning protection design. 目 錄0833專心-專注-專業(yè)第一章 緒論1.1煤礦變配電所的設(shè)計(jì)1.1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ)由發(fā)電廠、電力網(wǎng)與電能用戶（電力負(fù)荷）所組成的整體，叫電力系統(tǒng)，它的任務(wù)是生產(chǎn)、變換、傳輸、分配與消費(fèi)電能。當(dāng)今社會(huì)，電能的利用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出作為機(jī)械動(dòng)力的范圍，電力工業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，世界上按人口平均的用電量是反映一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的主要指

7、標(biāo)。1.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的供電系統(tǒng)，采用電源電壓等級(jí)為35kV，經(jīng)主變電所和車間變電所兩級(jí)變壓。主變電所將35KV電壓變?yōu)?-10kV電壓，然后經(jīng)配電線路引至各個(gè)車間變電所，車間變電所再將6-10KV電壓變?yōu)?20/380V/660V/1140V的低電壓供用電設(shè)備使用。某些礦區(qū)環(huán)境和設(shè)備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負(fù)荷中心”的供電方式，即35kV的進(jìn)線電壓直接一次降為220/380V/660V/1140V的低壓配電電壓。2. 中型電力用戶一般采用10kV的外部電源進(jìn)線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成

8、220/380V/660V的低電壓供用電設(shè)備使用。高壓配電所通常與某個(gè)車間變電所合建。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)一般小型電力用戶也用10kV外部電源進(jìn)線電壓，通常只設(shè)有一個(gè)相當(dāng)于車間變電所的降壓變電所，容量特別小的小型電力用戶可不設(shè)變電所，采用低壓220/380V/660V直接進(jìn)線。 隨著改革的不斷深化，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。各電力部門對(duì)變電所設(shè)計(jì)水平的要求將越來越高?，F(xiàn)在所設(shè)計(jì)的常規(guī)變電所最突出的問題是設(shè)備落后，結(jié)構(gòu)不合理，占地多，投資大，損耗高，效率低，尤其是在一次開關(guān)和二次設(shè)備造型問題上，基本停留在5060年代的水平上，從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，將越來越不適應(yīng)我國(guó)城市和農(nóng)村發(fā)展的要求。 國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展

9、，對(duì)電力能源需求也不斷增大，致使變電所數(shù)量增加，電壓等級(jí)提高，供電范圍擴(kuò)大及輸配電容量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設(shè)備已越來越難以滿足變電站安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，少人值班或者無人值班的要求?，F(xiàn)在已經(jīng)大多采用了微機(jī)保護(hù)。分級(jí)保護(hù)和常規(guī)保護(hù)相比，增加了人機(jī)對(duì)話功能，自控功能，通信功能和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能，因此如果通過電力監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心的人員及時(shí)掌握變電站的運(yùn)行情況，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，及時(shí)了解故障情況，并迅速進(jìn)行處理，達(dá)到供電系統(tǒng)的管理科學(xué)化、規(guī)范化、并且還可以做到與其他自動(dòng)化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全系統(tǒng)的信息綜合管理。 1.1.2煤礦配電所的設(shè)計(jì)原則

10、1.必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)程和標(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。2.應(yīng)做到保障人身和設(shè)備安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)采用效率高、能耗低、性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3.應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、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)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4.必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。1.2課題來源及設(shè)計(jì)背景1.2.1課題來源本課題源山西倡源公司35KV變電所的新建項(xiàng)目，具有一定的實(shí)踐性和可行性。1.2.2設(shè)計(jì)背景我到山西介休倡源公司進(jìn)行了為期

11、半年的實(shí)習(xí)，經(jīng)過對(duì)該礦供電系統(tǒng)的認(rèn)真的了解，在老師和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的幫助和指導(dǎo)下，把該礦主變電所設(shè)計(jì)做為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，把原來的不合理之處做些修改，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。其原始數(shù)據(jù)如下：該礦為凱嘉集團(tuán)的一個(gè)井口， 規(guī)模較??；變電所由距此3.8KM的北辛武變電站和距此1.9KM的板欲站通過35KV架空線路供電； 兩回35KV電源參數(shù)：出線開關(guān)過流保護(hù)整定時(shí)間為2.5s；35KV電源母線上最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗：Xs.min=0.12(Sd=100MVA)；35KV電源母線上最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗：Xs.Min=0.22(Sd=100MVA)；井下6KV母線上允許短路容量：Sal=100MVA;35

12、KV母線上補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)>0.9。 第二章 變電所負(fù)荷計(jì)算和變壓器的選擇2.1變電站的負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算的目的是為了掌握用電情況,合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件,如導(dǎo)線、電纜、變壓器、開關(guān)等。負(fù)荷計(jì)算過小,則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱危險(xiǎn),輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低,重者影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行.負(fù)荷計(jì)算偏大,則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此,正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提,也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。 目前負(fù)荷計(jì)算常用需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、和利用系數(shù)法,前二種方法在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法

13、和ABC法等. 常采用需用系數(shù)法計(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將性質(zhì)相同的用電設(shè)備劃作一組，并根據(jù)該組用電設(shè)備的類別，查出相應(yīng)的需用系數(shù)，然后按照上述公式求出該組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。2.1.1全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)請(qǐng)參看末尾附表2-1 按需要系數(shù)法計(jì)算各組負(fù)荷：有功功率 P= Kd Ps 無功功率 Q=P 視在功率 S= 上述三個(gè)公式中：Ps：每組設(shè)備容量之和，單位為kW； Kd：需要用系數(shù)； :功率因數(shù)。 提升機(jī)：有功負(fù)荷 PC1=KdPS1=210x0.94=197.4kW無功負(fù)荷 QC1=PC1=197.4x0.65=128.3kvar視在功率 SC1=235.4kVA 機(jī)修廠：有功負(fù)荷 P

14、C2=KdPS2=250x0.6=150kW無功負(fù)荷 QC2=PC2=150x1.02=153kvar視在功率 SC2=214.3kVA 壓風(fēng)機(jī)：有功負(fù)荷 PC3=KdPS3=480x0.88=422.4kW無功負(fù)荷 QC3=PC3=1422.4x0.46=193.4kvar視在功率 SC3=465kVA 抽風(fēng)機(jī)：有功負(fù)荷 PC4=KdPS4=1600x0.9=1440kW無功負(fù)荷 QC4=PC4=1440x0.51=734.4kvar視在功率 SC4=1617kVA 5.全礦低壓：有功負(fù)荷 PC5=KdPS5=1260x0.72=903kW無功負(fù)荷 QC5=PC5=903x0.8=720.5

15、kvar視在功率 SC5=1255.2kVA 煤矸樓：有功負(fù)荷 PC6=KdPS6=115x0.75=86.25kW無功負(fù)荷 QC6=PC6=86.25x0.8=69kvar視在功率 SC6=110.5.6kVA 鍋爐房：有功負(fù)荷 PC7=KdPS7=113x0.65=73.5kW無功負(fù)荷 QC7=PC7=73.5x0.22=16.2kvar視在功率 SC7=75.2kVA 8 瓦斯檢測(cè)房污水處理站：有功負(fù)荷 PC8=KdPS8=320x0.85=272kW無功負(fù)荷 QC8=PC8=272x0.60=163.2kvar視在功率 SC8=317.2kVA 9. 井下低壓：有功負(fù)荷 PC9=KdP

16、S9=905x0.7=685.5kW無功負(fù)荷 QC9=PC9=685.5x0.87=478kvar視在功率 SC9=816kVA 10.后勤公寓：有功負(fù)荷 PC10=KdPS10=360x0.75=270kW無功負(fù)荷 QC10=PC10=270x0.62=167.4kvar視在功率 SC10=317.7kVA 計(jì)算出全礦的各組負(fù)荷后，填入上表中計(jì)算出有功、無功、視在功率的總量。 總計(jì): 有功功率：P=4433.5kW 無功功率：Q=2824.6kvar2.1.2 各低壓變壓器的選擇及其損耗計(jì)算 表2-2 低壓變壓器選定表名稱變壓器其型號(hào)選擇臺(tái)數(shù)地面低壓S11-1600 6/0.4變壓器2臺(tái)機(jī)修

17、廠S11-315 6/0.4變壓器1臺(tái)煤矸樓和鍋爐房共用S11-315 6/0.4變壓器1臺(tái)后勤公寓S11-400 6/0.4變壓器1臺(tái)井下低壓S11-1000 6/0.66變壓器2臺(tái)選擇的是S11系列卷鐵芯配電變壓器，其參數(shù)均在變壓器表中可以查到。 對(duì)于變壓器的損耗有公式： 有功功率損耗：PT=Po+Pk(Sca/Sn.T)2=Po+2Pk ( kW) 無功功率損耗：Qt=Sn.T (Io%/100+Uk%/1002) (kvar)式中：Po變壓器空載有功功率損耗，kW； Pk變壓器短路電流等于額定電流時(shí)的有功功率損耗，kW； Sca計(jì)算負(fù)荷，kvar； Sn.T變壓器的額定容量，kVA；

18、變壓器的負(fù)荷率，=Sca/Sn.T 。 Po 、Pk、Io%、Uk%可以在變壓器的產(chǎn)品目錄中查到。地面低壓：有功功率損耗PT =5+29x(1106.5/1600)2 = 8.0 kW 無功功率損耗Qt=1600x(1.6/100)+(4.5/100）x0.1 = 40 kvar 機(jī)修廠： 有功功率損耗PT =0.48+3.65x(214.1/315)2 = 2.8 kW 無功功率損耗Qt=315x(1.1/100)+(4.5/100)x0.63=12 kvar煤矸樓、鍋爐房：有功功率損耗PT =0.48+3.65x(195.7/315)2 = 2.4 kW 無功功率損耗Qt=315x(1.1

19、/100)+(4.5/100)x0.53= 11 kvar 后勤公寓: 有功功率損耗 PT = 0.57+4.3x(317.7/400)2 = 4.0 kW 無功功率損耗 Qt = 400x(1.2/100)+(4.5/100)x0.81=19.5 kvar井下低壓：有功功率損耗 PT = 0.68+5.1x(375.8/500)2 = 4.0 Kw 無功功率損耗 Qt =500x(1.0/100)+(4.5/100)x0.64=19.4 kvar 表 2-3 低壓變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果 負(fù)荷地面低壓機(jī)修廠煤矸樓、鍋爐房后勤公寓井下低壓Sc(KVA)2x16003153154002x1000P

20、T(kW)8.02.82.44.08.0QT(kW)4012.01119.535.8合計(jì)PT= 25.2 kW QT= 121.3 kvar 計(jì)算出了低壓變壓器的有功損耗和無功損耗之后，就可以計(jì)算出6KV母線上的總的負(fù)荷。負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表中的總負(fù)荷是4433.5kW，所以查同時(shí)系數(shù)表得知所需的同時(shí)系數(shù)為Ksi=0.95。忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，35KV變電所6KV母線補(bǔ)償前的總負(fù)荷為: 有功Pca=Ksi(P+PT)= 0.95x(4433.5+25.2)= 4235.5 (kW) 無功Qca=Ksi(Q+QT)= 0.95x(2824.6+121.3)= 2798.6 (kvar) 視在Sca

21、= = 5076.5 (kVA) 補(bǔ)償前的功率因數(shù)=Pca / Sca=4235.5 / 5076.5 = 0.834 2.2主變壓器的選擇原則電力變壓器是變電所的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是升壓或降壓，以利于電能的合理分配、輸送和使用，對(duì)變電所主結(jié)線的方式及其可靠性與經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺(tái)數(shù)和容量，是確定變電所主接結(jié)線方式的重要前提。選擇時(shí)遵照國(guó)家有關(guān)煤礦供電設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等，因地制宜，結(jié)合實(shí)際，合理選擇，優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能、免維護(hù)的新產(chǎn)品。2.3煤礦地面主變電所變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則1 當(dāng)大多數(shù)負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，其少量一、二級(jí)負(fù)荷或由臨近企業(yè)取得電源

22、時(shí)，可以安裝一臺(tái)變壓器。2 如企業(yè)一、二級(jí)負(fù)荷較多，必須裝設(shè)兩臺(tái)變壓器?；閭溆?，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)必須能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷。3 特殊情況下可以裝設(shè)兩臺(tái)以上變壓器。例如分期建設(shè)的大型企業(yè)，其變電所的個(gè)數(shù)和變壓器臺(tái)數(shù)均可以分期投建，從而臺(tái)數(shù)可能較多。 根據(jù)該礦的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)選擇兩臺(tái)變壓器，互為備用。2.4主變壓器容量的選擇 煤礦地面35KV變電所主變壓器一般選擇兩臺(tái)。每臺(tái)變壓器的容量為： SN.T kgu Sca.35式中 kgu 事故時(shí)的負(fù)荷保證系數(shù)，根據(jù)一、二級(jí)負(fù)荷所占比例決定，一般可取為0.71； Sca.變電所35KV母線上無功補(bǔ)償后的總計(jì)算視在負(fù)荷，kVA。計(jì)算出SN.T

23、數(shù)值后查詢有關(guān)變壓器產(chǎn)品樣本或者電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用額定容量大于或等于此數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格變壓器，35KV電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)容量規(guī)格一般為4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000、25000kVA等。根據(jù)計(jì)算，選用兩臺(tái)S11-8000/35額定容量為8000kVA的有載調(diào)壓油浸式變壓器。采用兩臺(tái)同時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)故障停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)保證全礦一、二級(jí)負(fù)荷的供電。表2-3主變壓器的選擇額定容量SN /kV·A聯(lián)結(jié)組別空載損耗PO /kW短路損耗PK /kW空載電流I O %阻抗電壓U K %8000Dynd1110401.08變壓器的損耗： PT=PO

24、+PK（）2 =10+40x(5076/8000)2=26kW Q T=SN·T+ =8000x(1.0/100)+(8.0/100)x0.4=336kvar 所以35KV側(cè)補(bǔ)償前的總負(fù)荷：有功功率: P= PT + Pca = 4261.5 kW無功功率：Q= Q T + Qca =3134.6 kvar視在功率：S= =5290.2 KVA電流 ：I=S/1.732x35 = 87.27 A功率因數(shù)：= P/ S = 0.81 2.5功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)哪康暮头桨腹β室驍?shù)是用電的一項(xiàng)重要電氣指標(biāo)。提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè)備和輸電線路的供電能力得到充分發(fā)揮，并能降低各級(jí)線路和供

25、電變壓器的功率損失和電壓損失，因而具有重要意義。目前用電戶高壓配電網(wǎng)主要采用并聯(lián)電力電容器組來提高負(fù)荷功率因數(shù)，即所謂集中補(bǔ)償法，部分用戶已經(jīng)采用自動(dòng)投切電容補(bǔ)償裝置。低壓電網(wǎng)，已經(jīng)推廣應(yīng)用功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。對(duì)于大中型繞線式異步電動(dòng)機(jī)，利用自勵(lì)式進(jìn)相機(jī)進(jìn)行的單機(jī)就地補(bǔ)償來提高功率因數(shù)，節(jié)電效果顯著。2.6無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇我國(guó)供電營(yíng)業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kV·A及以上高壓供電用戶，最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，如達(dá)不到上述要求，則必須進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。由于用戶大量使用的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補(bǔ)償措施來提高

26、功率因數(shù)。當(dāng)功率因數(shù)提高時(shí)，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負(fù)荷電流相應(yīng)減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，相應(yīng)可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置。最大負(fù)荷時(shí)的無功補(bǔ)償容量QN·C應(yīng)為：QN·C=Klo x Pca（-） 按此公式計(jì)算出的無功補(bǔ)償容量為最大負(fù)荷時(shí)所需的容量，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，補(bǔ)償容量也應(yīng)相應(yīng)減小，以免造成過補(bǔ)償。因此，無功補(bǔ)償裝置通常裝設(shè)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，針對(duì)預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值，根據(jù)負(fù)

27、荷的變化相應(yīng)投切電容器組數(shù)，使瞬時(shí)功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補(bǔ)償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備和動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備。前者主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備用于急劇變動(dòng)的沖擊負(fù)荷。低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qN·C來確定電容器組數(shù)： 在用戶供電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償裝置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補(bǔ)償 補(bǔ)償效果不如后兩種補(bǔ)償方式，但初期投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對(duì)企業(yè)高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效補(bǔ)償，以滿足企業(yè)

28、總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用。(2)低壓集中補(bǔ)償 補(bǔ)償效果較高壓集中補(bǔ)償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實(shí)際工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。(3)低壓分散補(bǔ)償 補(bǔ)償效果最好，應(yīng)優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式總的投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)用時(shí)，它也將一并被切除，因此其利用率較低。本次設(shè)計(jì)采用高壓集中補(bǔ)償方式。 QN·Ca=KloxPCa x（-)=0.8x4261.5xtan(arccos0.81)- tan(arccos0.9)=818.2 kvar 選擇GR-1C-08型電容器，qN·C=270kvar = 3.0

29、3 取4臺(tái)實(shí)際補(bǔ)償容量：QN·Ca。f = 4 x 270 = 1080 kvar折算到計(jì)算補(bǔ)償容量：QN·Ca = QN·Ca。f / Klo = 1350 kvar補(bǔ)償后6KV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)： Q'ca=Qca - QN·Ca = 2798.6-1350=1448.6 kvar補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷SCa=4476kV·A= =0.95 >0.9 符合。35KV側(cè)補(bǔ)償后主變壓器最大的損耗計(jì)算：PT=PO+PK（）2 =10+40x(4476/8000)2=22 kWQ T=SN·T+ =8000x(1.0/10

30、0)+(8.0/100)x0.313=280 kvar 補(bǔ)償后35KV側(cè)計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)校驗(yàn)： Pca=22+4235.5 =4257 kW Qca=280+1448.6=1729 kvar Sca=4595 kVA = Pca/ Sca = 0.93 > 0.9 符合要求。 第3章 主接線方案的確定3.1主接線的基本要求 變電所主接線(一次接線)表示變電所接受、變換和分配電能的路徑。它由各種電力設(shè)備(隔離開關(guān)、避雷器、斷路器、互感器、變壓器等)及其連接線組成。通常用單線圖表示。 主接線是否合理,對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置,運(yùn)行的靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,以及繼電保護(hù)和控制方式都有密

31、切關(guān)系.它是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié). 在圖上所有電器均以新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)表示，按它們的正常狀態(tài)畫出。所謂正常狀態(tài)，就是電器所處的電路中既無電壓，也無外力作用的狀態(tài)。對(duì)于圖中的斷路器和隔離開關(guān)，是畫出它們的斷開位置。在圖上高壓設(shè)備均以標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)代表，一般在主接線路圖上只標(biāo)出設(shè)備的圖形符號(hào)，在主接線的施工圖上，除畫出代表設(shè)備的圖形符號(hào)外，還應(yīng)在圖形符號(hào)旁邊寫明設(shè)備的型號(hào)與規(guī)范。從主接線圖上我們可了解變電所設(shè)備的電壓、電流的流向、設(shè)備的型號(hào)和數(shù)量、變電所的規(guī)模及設(shè)備間的連接方式等，因此，主接線圖是變電所的最主要的圖紙之一。（1）安全性安全包括設(shè)備安全及人身安全。一次接線應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范

32、的要求，正確選擇電氣設(shè)備及其監(jiān)視、保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種安全技術(shù)措施。（2）可靠性不僅和一次接線的形式有關(guān)，還和電氣設(shè)備的技術(shù)性能、運(yùn)行管理的自動(dòng)化程度因素有關(guān)。（3）靈活性用最少的切換來適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展。（4）經(jīng)濟(jì)性在滿足上述技術(shù)要求的前提下，主接線方案應(yīng)力求接線簡(jiǎn)化、投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低。采用的設(shè)備少?？傊冸娝ㄟ^合理的接線、緊湊的布置、簡(jiǎn)化所內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運(yùn)行，避免不必要的定期檢修，達(dá)到降低投資的目的。3.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用 變電所在

33、電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小及分布負(fù)荷增長(zhǎng)速度和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。（3） 考慮用電負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)用電負(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)保證全部一級(jí)用電負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)用電負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一

34、個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)用電負(fù)荷供電，三級(jí)用電負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。（4） 考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求低。（5）考慮備用容量的有無和大小對(duì)主接線的影響 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。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)否允切

35、除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.3主接線的方案與分析主接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。3.3.1單母線接線這種接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置；缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障檢修，均需要使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：適應(yīng)于容量較小、對(duì)供電可靠性要求不高的場(chǎng)合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級(jí)負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級(jí)負(fù)荷。圖 3-1 單母線不分段主接線3.

36、3.2單母線分段主接線當(dāng)出線回路數(shù)增多且有兩路電源進(jìn)線時(shí)，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時(shí)，分段斷路器可接通也可斷開運(yùn)行。兩路電源進(jìn)線一用一備時(shí)，分段斷路器接同運(yùn)行，此時(shí)，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器與故障段進(jìn)線斷路器都會(huì)在繼電保護(hù)裝置作用下自動(dòng)斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當(dāng)兩路電源同時(shí)工作互為備用時(shí)，分段斷路器則斷開運(yùn)行，此時(shí)若任一電源出現(xiàn)故障，電源進(jìn)線斷路器自動(dòng)斷開，分段斷路器可自動(dòng)投入，保證給全部出線或重要負(fù)荷繼續(xù)供電。 圖 3-2 單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度

37、上克服了它的缺點(diǎn)，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷的供電等。3.4電氣主接線的確定 煤礦為了保證對(duì)一、二級(jí)的負(fù)荷進(jìn)行可靠供電，在35KV變電站中經(jīng)常采用的是雙回路電源受電和安裝兩臺(tái)主變壓器橋式接線（橋式分為：內(nèi)橋、外橋和全橋）。位村礦變電所的35KV側(cè)受電是雙回路電源進(jìn)線，主變壓器選擇了兩臺(tái)，所以在35KV側(cè)選擇橋式接線。 全橋接線適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)線路、變壓器的操作都方便，運(yùn)行靈活，易于擴(kuò)展成單母線分段式中間變電所。但是設(shè)備多、投資大、變電站占地面積大。 外橋接線對(duì)變壓器切換方便，比內(nèi)橋少兩組隔離開關(guān) ，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，容易過渡到全橋或單母線分段的接線，投資少

38、，占地面積小。但是倒換線路時(shí)候操作不便，變電站一側(cè)沒有線路保護(hù)。 內(nèi)橋接線一次側(cè)可以設(shè)線路保護(hù)，倒換線路時(shí)候操作方便，設(shè)備投資與占地面積都比全橋少。但是操作變壓器和擴(kuò)建成全橋或單母線分段不如外僑方便。 綜合考慮，對(duì)于本礦35KV側(cè)選用全橋接線。 在煤礦35KV變電站中，兩臺(tái)主變壓器都正常運(yùn)行時(shí)候，采用并列運(yùn)行，在兩臺(tái)主變中當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)必須可以保證一、二級(jí)負(fù)荷正常運(yùn)行。另外對(duì)煤礦一、二級(jí)負(fù)荷供電線路應(yīng)采用雙回路或環(huán)式供電方式。要求有兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源。所以，在6KV側(cè)的主接線應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線方式，在斷路器的兩端裝設(shè)隔離開關(guān)。 總結(jié)的最佳運(yùn)行方式是全分列運(yùn)行：35KV電

39、源線路、主變、6KV母線都應(yīng)用分列運(yùn)行。 第4章 短路電流的計(jì)算4.1短路電流及其計(jì)算4.1.1短路的種類在供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路種類有四種：三相回路、兩相回路、兩相接地短路和單相接地短路。三相短路是指供電系統(tǒng)中三相導(dǎo)體間的短路，用K(3)表示。兩相短路是指供電系統(tǒng)中任意兩導(dǎo)體間的短路，用K（2）表示。單相接地短路是指供電系統(tǒng)中任意一相導(dǎo)體經(jīng)大地與中性點(diǎn)或中性線發(fā)生的短路，用K（1）表示。兩相接地短路是指中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，任意兩相在不同地點(diǎn)發(fā)生單相接地而產(chǎn)生的短路，K（1，1）表示。 在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大，但是由于三相短路所產(chǎn)生的短路電流最大， 危害最嚴(yán)重，因而

40、短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流的計(jì)算。4.1.2短路的原因產(chǎn)生短路故障的主要原因是電氣設(shè)備的載流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞是由于絕緣老化、過電壓或機(jī)械損傷等原因造成的。其他如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)或者檢修后未拆除接地線就送點(diǎn)等誤操作而引起的短路。此外，鳥獸在裸露的導(dǎo)體上跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。4.1.3短路的危害發(fā)生短路時(shí)候，因短路回路的總阻抗很小，所以短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞，短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備，短路點(diǎn)附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷。如是發(fā)生在電廠附近的短路，還可能導(dǎo)致全電力系統(tǒng)運(yùn)行解

41、列，引起嚴(yán)重的后果。此外，接地短路故障所造成的零序電流會(huì)在鄰近的通信線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，干擾通信，也會(huì)危及人身和設(shè)備的安全。4.1.4計(jì)算短路電流的目的 短路產(chǎn)生的后果很嚴(yán)重，為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問題：1 選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。2 設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確地切除短路故障。3 確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)候，可以采取限制短路電流的措施。4 確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等。 4.1.5計(jì)算短路電流5 計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法計(jì)算。進(jìn)行計(jì)

42、算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對(duì)值表示，這種計(jì)算方法叫做標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值的概念是：6 標(biāo)幺值= 7 所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度，用標(biāo)幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點(diǎn)電抗標(biāo)幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標(biāo)幺值。 8 選取短路計(jì)算點(diǎn)并繪制等效計(jì)算圖：9 一般選取各線路始、末端為短路計(jì)算點(diǎn)，線路時(shí)段的最大三相短路電流常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性，并作為上一級(jí)繼電保護(hù)的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗(yàn)相關(guān)繼電保護(hù)的靈敏度。在接下來的計(jì)算中可選35KV母線、6KV母線和各

43、6KV母線末端為短路計(jì)算點(diǎn)。10 由于35/6kV變電所正常運(yùn)行方式分為全分列方式，故任意點(diǎn)的短路電流由系統(tǒng)電源通過本回路提供，且個(gè)短路點(diǎn)的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運(yùn)行方式有關(guān)，所以可以畫出等效短路計(jì)算圖。如下圖示：S= X*sX*1 35kV k1 X*T16kV k12 X*2 X*3 X*4 X*5 X*6 X*7 X*8 X*9 X*10 k11(等于k12) C K2k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 電 容 器 組 下 壓 提 機(jī) 抽 煤 瓦 全 后 井 風(fēng) 升 修 風(fēng) 矸 斯 礦 勤 電 機(jī) 機(jī) 廠 機(jī) 樓 檢 低 公 纜 鍋 測(cè) 壓 寓 爐 房 房 圖 4-1

44、 等效短路電流計(jì)算圖1. 選擇各計(jì)算基準(zhǔn)值： 選基準(zhǔn)容量取 Sd=100MV·A Ud1=37kV Ud2=6.3kV Ud3=0.4kV 則可以求出各級(jí)的基準(zhǔn)電流為 Id1= =100/（x 37kV）=1.5605 kA Id2= =100/（x6.3kV）=9.1646 kA Id3= =100/（x0.4kV）=144.3367 kA 2. 計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗 ： 3. 電源點(diǎn)抗： X*s.max = 0.22 X*s.min = 0.12 4. 變壓器電抗：5. 主變壓器電抗 X*T1 = Uk%Sd/SN.T1 =0.08x100/8 =16. 地面低壓變壓器電抗 X*

45、T2 = Uk%Sd/SN.T2 =0.045x100/1.6=2.8 7. 線路電抗8. 35KV架空線路電抗 X*L=LXoSd/U2d1=3.8x0.4x100/372=3.8x0.02922=0.1119. 下井電纜線路電抗 X*2=0.5x0.08x100/6.32=0.5x0.20156=0.110. 壓風(fēng)機(jī)饋電線路電抗X*3=0.2x0.4x100/6.32=0.2x1.0078=0.211. 提升機(jī)饋電線路電抗 X*4=0.2x0.20156=0.0412. 機(jī)修廠饋電線里電抗 X*5=0.4x0.20156=0.0813. 抽風(fēng)機(jī)饋電線路電抗 X*6=0.5x1.0078=0

46、.50414. 煤矸樓、鍋爐房饋電線路電抗 X*7=0.5x1.0078=0.50415. 瓦斯檢測(cè)房饋電線路電抗X*8=0.4x0.20156=0.0816. 全礦低壓饋電線路電抗 X*9=0.1x0.20156=0.0217. 后勤公寓的有饋電線路電抗 X*10=1.8x1.0078=1.81418. 計(jì)算各短路點(diǎn)的短路參數(shù)19. (1) k1點(diǎn)短路電流的計(jì)算 20. 最大運(yùn)行方式下的三相短路電流21. X*1.m = X*s.min+ X*L = 0.12+0.111=0.23122. I*1.m = 1/X*1.m = 1/0.231=4.32923. I(3)1.m =I*1.m x

47、 Idl=4.329x1.5605=6.75 (kA)24. ish.35=2.55xI(3)1.m = 2.55x6.75=17.21 (kA)25. Ish.35=1.52xI(3)1.m = 1.52x6.75=10.26 (kA)26. S35=I(3)1.m x Sd= 4.329x100=432.9 (MVA)27. 最小運(yùn)行方式的兩相短路電流28. X*1.n=X*s.max+ X*L=0.22+0.111=0.33129. I*1.n=1/X*1.n=1/0.331=3.0230. I(3)1.n=I*1.n Id1=3.02x1.5605 =1.70 (kA)31. I(2)1.n=0.866xI(3)1.n=0.866x1.70=1.47 (kA)32. k12點(diǎn)短路電流計(jì)算33. 最大運(yùn)行方式下的三相短路電流 34. X*12.m=X*1.m + X*T1=0.231+1=1.23135. I*12.m=1/ X*12.m= 1/1.231=0.812336. I(3)12.m=I*12.mxId2=0.8123x9.1646=7.45 (kA)37. ish.12=2.55xI(3)12.m=2.55x7.45=19 (kA)38. Ish.12=1.52x