1、遼寧工程技術大學發電廠部分課程設計PAGE 遼寧工程技術大學發電廠部分課程設計摘要(zhiyo)一個完善的供電系統是企業能夠(nnggu)安全、穩定生產的基礎,工廠(gngchng)的變電所是工廠接收、變換、分配電能的環節,是供電系統中極其重要的組成部分,所以合理的變電所設計對一個企業的生產和發展是尤為重要的。工廠供電系統是否需建變電所決定于工廠和電源間的距離工廠的總負荷及其在各車間的分布,以及變電所建的相對位置,廠區內的配電方式和本地區電網的供電系統等等。工廠的變電所是終端降壓變電所,它的具體設計需要考慮許多因素本設計是針對興華煤礦地面變電所部分設計。興華煤礦簡介,興華煤礦年產80萬噸,服務

2、年限30年,礦井分為兩個水平開采,-365米,-615米。立井開采。井下開采水量不大,是瓦斯礦井。該礦井負荷見附表。本礦從阜新發電廠直接供電距離20km,另一回是從阜新發電廠經民主村變電所供電系統距離20km。本設計從理論上和應用技術上對礦變電站進行探討和研究，并考慮該礦的擴建和發展。它對礦的負荷進行了估算和分析。主要內容有，變電站電氣主接線設計，負荷估算及分析，無功功率補償及主變壓器的選擇。關鍵詞：主接線 負荷計算 主變壓器 PAGE - 13 -目錄(ml)1變電所主接線(ji xin)方式設計.1 1.1變電所主變壓器一次側接線(ji xin)方式1 1.1.1內橋接線.1 1.1.2外

3、橋接線.1 1.1.3全橋接線.21.2 變電所主變壓器二次側接線方式.21.2.1單母線制.21.2.2單母線分段制.31.2.3雙母線制.31.2.4雙母線分段制.42.負荷統計與變壓器的選擇.42.1負荷計算52.2 興華礦負荷的計算.52.2.1 根據各設備需用系數及功率因數(n l yn sh)進行計算.52.2.2 考慮同時系數(xsh)并計算負荷62.2.3無功(w n)補償.62.3主變壓器選擇.62.3.1主變壓器的容量估算.62.3.2主變壓器運行方式的確定72.3.3變壓器型號的確定73課程設計感受與體會.8PAGE - 1 -1、變電所主接線(ji xin)方式設計1.

4、1 變電所主變壓器一次側接線(ji xin)方式 變電所的接線要能滿足不同(b tn)類型負荷的不中斷供電要求需要按照國家標準和規范的規定來選擇電氣設備和保護系統同時還要保障工廠的靈活和經濟運行。總體來說興華煤礦變電所的接線設計應該考慮到安全、可靠、靈活和經濟等具體因素。考慮到興華煤礦的不斷擴大再生產在設計時應分析研究企業在進一步發展情況下如何作到使原有接線方式易于合理的改造應避免發生由于接線方式凌亂、復雜互不銜接而影響了供電的可靠性和靈活性防止在建設投資上造成極大的浪費。 在本設計中采用具有雙回路電源進線的變電所橋形接線就是將兩回“線路變壓器組”單元接線的高壓側用一條跨接的“橋”相連。橋形接

5、線有內橋、外橋以及全橋三種形式。 1.1.1 內橋接線 內橋接線方式一次側可設線路保護，用在并聯工作時某一元件故障時候，以減輕電壓的損失。這種接線方式“橋”靠近變壓器側，對電源、線路導換方便，一次側不需要繼電保護設備投資和占地面積都比較少，主要用在供電線路較長，線路故障率較高，變電所沒有穿越功率變壓器切換少的變電所。優點一次側可設線路保護倒換線路時操作方便設備投資與占地面積較全橋少。缺點操作變壓器和擴建成全橋或單母線分段不如外橋方便。如圖1.1中a所示。1.1.2 外橋接線 這種接線(ji xin)方式“橋”靠近(kojn)線路側，對變壓器的切換(qi hun)方便，比內橋接線方式少用了兩個隔

6、離開關，繼電保護簡單，易于整改到全橋，而且投資較少，占地面積小，因此適用于工廠負荷不太均衡，變壓器需要經常切除和投入，以減少功率及電能的損失，供電線路短，故障率較少，變壓器切換頻繁的終端變電所。優點：是對變壓器切換方便比內橋少兩組隔離開關，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母線分段的接線，且投資少，占地面積小。 缺點：倒換線路時操作不方便，變電站一次側無線路保護。如圖中1.1中b所示。 1.1.3 全橋接線 優點：是適應性強，操作方便，運行靈活，并易擴展成單母線分段的中間變電所。 缺點：設備多，投資大，占地面積大。如圖中1.1中c所示。 通關以上分析，結合興華煤礦實際情況，根據本變電站要求操作方

7、便，調度(diod)靈活，檢修安全，擴建方便(fngbin)方面來看。本變電所選擇外橋接線(ji xin)方式。（但如果資金充足的話，可以選擇全橋接線方式）。1.2 變電所主變壓器二次側接線方式 本設計變壓器二次側（6KV）采用母線制接線。母線制分為單母線制、單母線分段制、雙母線制和雙母線分段制接線。下面一一分析這四種接線方式。1.2.1單母線制單母線制接線如圖所示，其供電電源在變電所是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并列運行，又可使任一條回路都可以從任意電源獲得電能。單母線制接線的優點：接線簡單，操作方便，設備少，經濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔

8、離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全廠停電。調度不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側發生短路時，有較大的短路電流。綜上所述，單母線制接線方式一般只適用于出現回路少，并且沒有重要負荷的發電廠和變電所中。1.2.2單母線分段制 單母線分段是將兩臺變壓器分別接到分段母線不同的兩段上，兩段母線用斷路器分隔或者是隔離開關分隔。用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同段引出兩個回路有兩個電源供電，當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。如圖所示 優點(yudin)：使用設備少、接線簡單、建設(jinsh)投資省，可靠性，靈

9、活性高。當分段斷路器配置相應的保護裝置，在斷路器合閘母線發生故障(gzhng)時，分段斷路器與某一電源進線斷路同時跳閘，另一分段母線可繼續運行，可靠性大大提高。 缺點：當其中任意一段母線或母線隔離開關故障或者檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電。該種接線方式適用于具有一、二級負荷，且進出線路較多的變電所。1.2.3雙母線制 雙母線接線是兩臺變壓器分別接到兩段母線上，每條配出線也分別接到兩條母線上。一組為工作母線，一組為備用母線。每一電源和每一出線都經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線連接，任一組母線都可以是工作的或備用的，這是與單母線連接的根本區別。兩組母線之間通過母線聯絡斷路器連接。

10、有兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高。 優點：運行靈活，可靠性高。 缺點：但使用設備多，結線復雜，消耗有色金屬多，占地面積大，投資較大。接線及操作都比較復雜，倒閘操作時容易發生誤操作。母線隔離開關較多，配電裝置的結構也較復雜，所以經濟性較差。 這種接線方式主要適用于負荷容量大，可靠性要求高，進出線回路多的重要變電所。1.2.4雙母線(mxin)分段制雙母線分段(fn dun)接線（如圖所示）比雙母線接線更加有可靠性，當一段工作母線發生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連接的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出現回路停電；隨后，將故障段母線所接的電源回路

11、和出現回路切換到備用母線上，即可恢復供電。這樣只是部分短時停電，而不必(bb)全部短期停電。優點：供電可靠，調度靈活，擴建方便，并且任何時候都有備用母線，有比雙母線接線更高的可靠性和靈活性。缺點：接線復雜，增加了斷路器數量，加大了投資。這種接線方式多用于負荷容量大，可靠性要求極高，并且進出線回路多的重要變電所。方案(fng n)選擇：使用設備少、接線(ji xin)簡單、建設投資省，可靠性，靈活性高，單母線(mxin)分段制接線能滿足上述要求，且系統簡單。因此二次側（6kv側）采用單母線分段制接線。2.負荷統計與變壓器的選擇 2.1負荷計算 為了確定供電系統中各用戶電力負荷的大小，以便為正確地

12、選擇變壓器容量和臺數、選擇電氣設備和導線截面積、確定測量儀表的量程、選擇繼電保護裝置等提供重要的計算依據。所以負荷計算準確與否直接影響著供電設計的質量。但是由于影響負荷變化的因素很多，很難準確地計算負荷的大小，因此負荷計算智能力求符合實際。目前我國設計部門在進行工礦企業供電設計時常用需用系數法和二項式系數法。其中需用系數法計算簡便，適合于任何性質的工礦企業，其計算結果能滿足工程上的要求，所以應用最為廣泛。二項式法一般應用于機械加工和熱處理車間，用于設備數量少而容量差別大的車間支干線的負荷計算，以彌補需用系數法之不足。但是二項式系數法過分突出最大用電設備容量的影響，計算結果往往偏大。煤礦系統中常

13、用需用系數法。需用系數法是指變電站各設備的實際負荷總容量與其聯接設備的額定容量的比。根據聯接變電站的總容量及需用系數來計算變電所電氣負荷的方法稱作需用系數法。 負荷計算主要包括以下方面 1求計算負荷，或者需用負荷。目的是為了合理選擇變電所變壓器容量和電器設備的型號2求平均負荷。這是用來計算電能的需用量、電能損耗和選擇無功補償裝置等。2.2 興華礦負荷的計算2.2.1 根據各設備需用系數及功率因數進行計算a、地面高壓組包括：1、主井提升、2、副井提升、3、壓風機、4、通風機。b、地面低壓組包括：1、選煤廠、2、機修廠、3、辦公室、4、工人村、5、浴室。C、井下用電組：1、主排水水泵、2、整流房、

14、3、井低車廠、4、采掘用電。地面高壓組計算：Pa1=Kd1PNa1=800*0.9=720 kwQa1=Pa1tan1=720*0.75=540 kvarPa2=Kd2PNa2=750*0.80=600 kw Qa2=Pa2tan2=600*0.75=450 kvarPa3=Kd3PNa3=500*0.85=425 kwQa3=Pa3tan3=233.75 kvarPa4=Kd4PNa4=500*0.85=425 kwQa4=Pa4tan4=425*0.50=212.5 kvar得Pa=2170 kw Qa=1426.25 kvar地面低壓(dy)組計算：Pb1=Kd1PNb1=1200*0.

15、75=900 kwQb1=Pb1tan1=900*0.85=765 kvarPb2=Kd2PNb2=1720*0.45=774 kwQb2=Pb2tan2=774*1.02=789.48 kvarPb3=Kd3PNb3=7.0*0.3=2.1 kwQb3=Pb3tan3=2.1*0.85=1.785 kvarPb4=Kd4PNb4=150*0.70=105 kwQb4=Pb4tan4=105*0.75=78.75 kvarPb5=Kd5PNb5=10.1*0.78=7.878 kwQb5=Pb5tan5=7.878*0.80=6.3 kvarPb=1789 kw Qb=1641.3 kvar井

16、下用電組計算(j sun)：Pc1=Kd1PNc1=650*0.87=565.5 kwQc1=Pc1tan1=565.5*0.60=339.3 kvarPc2=Kd2PNc2=100*0.90=90 kwQc2=Pc2tan2=90*0.86=77.4 kvarPc3=Kd3PNc3=150*0.76=114 kwQc3=Pc3tan3=114*0.85=96.9 kvarPc4=Kd4PNc4=3450*0.78=2691 kwQc4=Pc4tan4=2691*0.80=2152.8 kvarPc=3460.5 kw Qc=2673.6 kvar2.2.2 考慮(kol)同時系數并計算負荷全

17、礦總有功功率（選同時系數Ksi=0.89）P=Ksi*（2170+1789+3460.5）=6603 kw總無功功率（選同時(tngsh)系數Ksi=0.89）Q=Ksi*(1426.25+1641.3+2673.6)=5109.6總視在功率(sh zi n l)：S=P2+Q2=8349 kVA2.2.3無功(w n)補償在煤礦企業中，最常采用的無功功率補償裝置是電力電容器，它具有投資省、有功功率損失小，因是單個容量所組成的靜止電容，故運行維護方便，事故范圍小等優點。 電力電容器補償容量的計算cos1=P/S=0.79 tan1=0.776擬將功率因數提升到0.90（tan2=0.484）計

18、算所需電容器的容量：Qc=Klo*P*（tan1- tan2）=1542.5 kvar（Klo平均負荷系數。此處取0.8）在并聯電容器選取上，根據現代供電技術表2-6，本設計選取了YY6.3-12-1型電力電容器額定容量為12kvar，額定電壓6.3kv，重量21t。將電力電容器接成三角形，則需要電容器總數為N=Qc/q*(U/U nc)2=141.7臺則每相電容器臺數衛n=141.7/3=47.2臺考慮到本變電所為單母線分段制接線，所以每相應設置48臺電容器，實際電容器總臺數應為N*=144臺。實際補償容量為Q實際補償=144*12=1728 kvar 此時的無功功率：Q補償后=5109.6

19、-1728=3381.6 kvar此時視在功率S補償后=P2+Q2=7418kVA得功率因數cos=6603/7418=0.90故滿足要求。2.3主變壓器選擇2.3.1主變壓器的容量估算主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，它的確定除了傳遞容量基本原始資料以外，還應根據電力系統5-10年發展規劃、輸送功率大小等因素進行綜合分析和合理選擇。對于興華煤礦變電所應按以下基本條件選擇：一、裝設一臺變壓器時，變壓器額定容量應大于計算負荷，并考慮10%的裕度，以適應一段時間的需要。二、應考慮當一臺主變停運時，其余變壓器在即及過負荷能力后允許的時間內，保證用戶的一二負荷，正好對應主接線的

20、橋式接線方式。所以，煤礦變壓器一般選用兩臺，以保證一、二類負荷供電的可靠性。本文按人工補償后的實際功率因數算出的變電站的視在功率作為選擇主變壓器容量(rngling)的依據，每臺容量(rngling)按下式計算 SN.T=S補償(bchng)后*（1+10%）=8160 kVA2.3.2主變壓器運行方式的確定變電所主變壓器運行方式主要有三種：第一種是兩臺變壓器一使一備，第二種是兩臺變壓器同時工作，這種又可列和并列兩種運行方式；一臺工作一臺備用（明備用）此時兩臺變壓器均按100%的負荷選擇。該運行方式在實際中并不經濟，因為電力部門是按照變壓器臺數及其容量收取電費而不管任一時刻有幾臺變壓器工作，一

21、臺變壓器作，另一臺停止運行作為備用。此時兩臺變壓均按最大負荷時變壓器負荷率100%考慮。此種方式只適用于小型工礦企業。兩臺變壓器同時工作（暗備用）分列運行優點是短路時電流小，繼電保護裝置簡單、便宜、沖擊電壓波動影響面積小。要求則與并列運行一樣。選用兩臺變壓器，無論采用并列運行還是分列運行方式，每臺都只能承擔全煤礦負荷的50%，正常情況先的負荷率為70%左右當發生故障時一臺變壓器約承擔100%的全煤礦負荷，所以這種情況下，年用電費用和年消耗電能也是比其他運行方式要大。并列運行，優點是線路及變壓器擔負的負荷平均分配，能量損耗最少，當工廠變電所距離電源較遠時，單獨供電電壓損失大，需要采用調壓裝置，沖

22、擊負荷對電壓的波動較小。但當一臺出現故障時，另一臺必須保證工廠的生產用電。缺點是繼電保護整定復雜，母聯要裝隔離開關和斷路器，同時要裝設過電流保護，所以維修不方便，投資比分裂運行的多。2.3.3變壓器型號的確定分裂方式運行下，當一臺變壓器故障時，另外一臺可保證全礦80%負荷的供電。根據添加10%裕量后容量估算所得值，并結合80%負荷的要求。可以將變壓器容量設置為8000KVA。所以選擇兩臺SF78000/35電力變壓器作為主變。具體參數如下：型號額定容量KVA額定電壓阻抗電壓（%）連接組損耗（Kw）空載電流（%）SF7-8000/358000高壓側35KV7.5YN,d11空載11.5短路450.8綜上所述：本變電所使用(shyng)兩臺SF78000/35電力變壓器作為主變壓器，運行方式(fngsh)為分裂運行。驗證(ynzhng)添加變壓器以后功率因數是否還滿足0.90的指標。因為煤礦要求6KV母線的功率因數應達到0.9以上。補償后的6KV母線計算負荷即主變壓器應輸出的電力負荷此時計算主變壓器損耗。變壓器有功損耗：P=0.02*P=0.02*6603=132kw變壓