某礦丁戊六采區井上變電所供配電系統設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 平頂山工學院電氣與電子工程系畢業設計某礦丁戊六采區井上變電所供配電系統設計畢業論文目 錄前言目錄摘要第一章 負荷等級的劃分………………………………………………………5第一節 供電方案…………………………………………………………5第二節 負荷分析…………………………………………………………5第二章 電氣主接線設計………………………………………………………6第一節 電氣主接線的基本要求…………………………………………6第三節 主接線方案選擇…………………………………………………6第三章 負荷計算………………………………………………………………9第一節 概述………………………………………………………………9第三節 負荷計算…………………………………………………………12第四章 無功功率補償…………………………………………………………16第一節 無功功率補償的基本知識………………………………………16第二節 無功功率補償……………………………………………………17第五章 短路電流計算…………………………………………………………19第一節 有關短路電流產生的原因、危害………………………………19第三節 短路電流計算方法………………………………………………20第二節 短路電流計算……………………………………………………22第六章 變電所電氣設備選擇…………………………………………………27第一節 概述………………………………………………………………27第二節 繼電器的選擇……………………………………………………28第三節 隔離開關的選擇…………………………………………………30第四節 主母線選擇………………………………………………………34第七章 線路的保護整定計算…………………………………………………37第一節 基本知識…………………………………………………………37第二節 系統線路繼電保整定計算………………………………………42第八章 變電所電力變壓器的保護……………………………………………45第一節 電力變壓器繼電保護基本知識…………………………………45第二節 變壓器繼電保護計算……………………………………………48第九章 控制及信號回路………………………………………………………51結束語……………………………………………………………………………55附錄A：負荷統計表……………………………………………………………56附錄B：參考文獻………………………………………………………………58附錄C：圖紙檢索表及附圖……………………………………………………58第一章 負荷等級的劃分第一節 供電方案供電電壓采用6KV，雙回路6KV電源引自不同區域變電所（電壓等級高于35KV），導線型號為LGJ95，在丁戊六采區工礦設一座6KV變電所。 第二節 負荷分析根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成損失或影響的程度進行分級，并應符合下列規定：　　一、符合下列情況之一時，應為一級負荷： ，將造成人身傷亡的負荷。 ，將在政治、經濟上造成重大損失時。例如：重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢，國民經濟中重點企業的連續生產過程被打亂需要長時間才能恢復等。 ，將影響有重大政治、經濟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荷 。 在一級負荷中，當中斷供電將發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷 ，應視為特別重要的負荷。二、符合下列情況之一時，應為二級負荷： ，將在政治、經濟上造成較大損失時。例如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業大量減產等。 ，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荷。三、不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷 。　供電電源應符合下列規定：一、一級負荷應由兩個電源供電；當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。二、一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其它負荷接入該應急供電系統。三、二級負荷應滿足雙回路供電．根據以上規定對所有負荷進行負荷等級劃分，井上部分：主井絞車，副井絞車，扇風機，壓風機為一級負荷，其他低壓負荷為二級負荷：井下部分：主排水泵，采區水泵，戊8戊9回采工作面，戊8戊9掘進工作面，軌道下山上部絞車，軌道下山下部絞車，皮帶下山運輸機為一次負荷，井底車床負荷為二級負荷。第二章 電氣主接線設計主結線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環節。第一節 電氣主接線的基本要求我國《變電所設計的技術規程》規定：變電所的主接線應根據變電所在電力系統中的地位，回路數，設備特點及負荷性質等條件確定，且應滿足運行可靠，簡單靈活，操作方便和節省投資等要求。電氣主接線的基本要求:可靠性：（1）研究可靠性應注意的問題： A、應重視網內外長期運行的實踐經驗及其可靠性的運行分析。 B、應包括一次部分和相應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備的可靠程度。 D、考慮待設計發電廠，變電所在電力系統中的地位和作用。（2）具體要求： A、斷路器檢修時，不宜影響對系統的供電。B、斷路器或引線檢修及引線故障時，盡量減少停遠回路和停遠時間，并保證對一級負荷及全部及大部分二級負荷的供電。C、盡量避免變電所全停的可能性。D、大機組，超高壓電氣主接線應滿足可靠性的特殊要求。靈活性：主接線應滿足在調度、檢修時的靈活性。 （1）調度時，應可以靈活地投入和切除發電機，變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統在事故運行方式，檢修運行方式及特殊運行方式下的系統調度要求。（2）檢修時，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護設備進行安全檢修而不致影響電力網和對用戶的供電。經濟性：主接線在滿足可靠性，靈活性要求的前提下做到經濟合理。（1）投資省A、主接線要求簡單，以節省斷路器、隔離開關、電流互感器和電壓互感器、避雷器等一次設備。 B、要使繼電保護和二次回路不過于復雜，以節省二次設備和控制電纜。 C、要能限制短路電流，以便選擇價廉的電器設備和輕型電器。 D、如能滿足系統安全運行及繼電保護要求，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，主接線設計要為配電裝置創造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失小，經濟合理地選擇各種電氣，減少電能損失。（4）具有未來發展和擴建的可能性。第二節 主結線方案選擇 變電所的電氣主接線是由電力變壓器、各種開關電器、電流互感器、電壓互感器、母線、電力電纜或導線、移相電容器、避雷器等電氣設備以一定次序相連接的接受和分配電能的電路。 母線（bus）實質上是主接線電路中接受和分配電能的一個電氣聯結點，形式上它將一個電氣聯結點延展成一條線，以便于多個進出線回路的聯結。 有匯流母線的主接線是我國目前廣泛采用的接線形式，按母線設置組數的不同，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構最為簡單的一類。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發生故障或檢修時，都將影響全部負荷的用電。 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線的選擇原則，應盡量少用或不用斷路器，以節省投資。，二次側應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，應采用變壓器分列運行。，不宜裝設隔離開關；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。5. 6～10KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應裝設線路隔離開關。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設隔離觸頭。 根據對負荷等級的分析，可以確定主接線方案一次側（6kv）為斷路器分段的單母線分段接線，從一側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），從另外一側引兩回線至井下6KV變電所，從分段斷路器兩側各引一回線至地面變電所，轉換成為0，38KV供地面低壓部分使用。因為地面部分多為一級負荷，因此應當考慮電源的備用。 綜合各方面因素，設計出供配電系統主接線方案如圖（附錄）所示。第三章 負荷計算第一節 概述一、計算負荷（calculated load） 通常將以半小時平均負荷為依據所繪制的負荷曲線上的“最大負荷”稱為計算負荷，并把它作為按發熱條件選擇電氣設備的依據，用Pc(Qc、Sc、Ic)表示。 其中規定取“半小時平均負荷”的原因： 一般中小截面導體的發熱時間常數τ為10min以上，根據經驗表明，中小截面導線達到穩定溫升所需時間約為 3τ=310＝30（min），如果導線負載為短暫尖峰負荷，顯然不可能使導線溫升達到最高值，只有持續時間在30min以上的負荷時，才有可能構成導線的最高溫升。 二、負荷計算的意義和目的 負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。 計算負荷是設計時作為選擇工廠供配電系統供電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等的額定參數的依據。 正確確定計算負荷意義重大，是供電設計的前提，也是實現供電系統安全、經濟運行的必要手段。三、用電設備的工作方式 用電設備按其工作方式可分為三種： （1）連續運行工作制（長期工作制） （2）短時運行工作制（短暫工作制） （3）斷續運行工作制（重復短暫工作制） 連續運行工作制（長期工作制） 在規定的環境溫度下連續運行，設備任何部分溫升均不超過最高允許值，負荷比較穩定。如通風機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設備、照明燈具等，均屬連續運行工作制的用電設備。 短時運行工作制（短暫工作制） 用電設備的運行時間短而停歇時間長，在工作時間內，用電設備的溫升尚未達到該負荷下的穩定值即停歇冷卻，在停歇時間內其溫度又降低為周圍介質的溫度，這是短暫工作的特點。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設備。這類設備的數量不多。 斷續運行工作制（重復短暫工作制） 用電設備以斷續方式反復進行工作，其工作時間（t）與停歇時間（t0）相互交替。工作時間內設備溫度升高，停歇時間溫度又下降，若干周期后，達到一個穩定的波動狀態。如電焊機和吊車電動機等。斷續周期工作制的設備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個工作周期內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、負荷計算的方法負荷計算的方法有： 需要系數法、二項式法、利用系數法、形狀系數法、附加系數法.需要系數法比較簡便因而廣泛使用。這里僅介紹需要系數法。需要系數 需要系數考慮了以下的主要因素：式中 K229。——同時使用系數，為在最大負荷工作班某組工作著的用電設備容量與接于線路中全部用電設備總額定容量之比； KL——負荷系數，用電設備不一定滿負荷運行，此系數表示工作著的用電設備實際所需功率與其額定容量之比； ηwl——線路供電效率； η——用電設備組在實際運行功率時的平均效率。實際上，上述系數對于成組用電設備是很難確定的，而且對一個生產企業或車間來說，生產性質,工藝特點，加工條件，技術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只能靠測量統計確定當Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數多時，一般取用較小值，臺數少時取用較大值；設備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當一條線路內的用電設備的臺數較小（n3臺）時，一般是將用電設備額定容量的總和作為計算負荷，或者采用較大的Kd值(~1)，在本設計中考慮工程需要，在負荷數量少的情況下仍以給定需要系數來計算。 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；另一部分是隨負荷而變化的繞組損耗，即有