供电课程设计2011-12-27 123

目录前言 (1)1 变电所主接线方式 (2)1.1 变电所主变压器的一次侧接线方式 (2)1.2 变电所变压器二次侧接线方式 (3)1.3变电所主变压器的运行方式 (7)2负荷计算及主变压器的选择 (9)2.1负荷计算 (9)2.1.1计算方法的确定 (9)2.1.2大隆煤矿计算负荷的过程 (10)2.2电容器的选择 (13)2.2.1电容器的补偿 (15)2.3变压器的选择 (16)结束语 (18)参考文献 (19)附录大隆煤矿负荷统计表 (20)前言电力系统是由发电机，变电，输电，供电，配电，用电等设备和技术组成的一个将一次性能源转换为电能和统一系统。

工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，它是电能的主要用户，根据几个工业国家的统计，工厂用电约占全国发电量的50%，甚至70%以上。

而工厂供电设计是按照国家对工厂所规定的产品纳领，根据工艺公用所提供的资料进行的。

要把我国建设成为农业、工业、国防和科学技术现代化的伟大社会主义强国，工厂宫殿式工业电气自动化的一个有机组成部分，作为培养一个工业电气自动化技术人员的要求来说，不知应当熟悉怎样以电气手段实现生产设备和生产过程自动化，而且，必须了解怎样才能安全可靠的获得电能，怎样才合理、经济地利用国家的电能资源。

这些年来由于能源紧缺、科技进步、计划用电、节约用电、安全用电受到了广泛的重视，工厂供电的讨论内容也比过去更加广泛，如供电方案的可行性研究、设计和维护管理工作是非常重要的。

本设计就以大隆煤矿地面变电所涉及部分为例，着重叙述了变电所主接线方式、变压器的运行方式即选择负荷计算等，就当作是走上工作岗位前的一次练兵，对提高自己发现问题、分析问题、解决问题的能力也是十分有益的。

大隆煤矿简介大隆煤矿年产90万吨，服务年限为80年，主开采。

此矿为高压瓦斯矿井，最大拥水量为立方米小时，两班工作，一班准备。

本矿负荷见《大隆煤矿负荷统计表》。

大隆矿东偏北方向具有两个电源：一是清河门发电厂距离51.833千米，出口电压为6.3千伏，引自东北网。

1 变电所主接线方式1.1 变电所主变压器的一次侧接线方式接线图：表示电气设备的元件与相互间连接顺序的图。

接线图分为两类：即二次接线图和主接线图。

主接线图表示有电源分配至拥护的主要电路。

在图上应该表示出所有的电气设备。

有时候为了更好的说明电力系统的工作，也要列入二次接线的元件。

一般来说，主接线图只表示电气装置的一相联结，引为三相交流电力装置中的所有三相连接方法是相同的，所借的电气设备也是一样，这种图称为单线图。

为使看图容易起见，涂上指标出系统的主要元件，如，发电机、变压器、断路器等，以及相互间的连接。

变电所主接线的一般要求：1．变电所中的高、低压母线一般采用单母线或单母线分段，车间变电所的变压器一般均分列运行；2．变电所的主接线，应按照电源情况、生产要求、负荷性质、容量大小以及与邻近配变电所的联系等因数确定，力求简单可靠；3．按在母线上的阀型避雷器和电压互感器一般合用一组隔离开关，架空线出现上的阀型避雷器不装设隔离开关；4．全厂只有一台容量较小的配电变压器时其一次侧不宜设高压开关柜。

6-10千伏分段开关具在下列之一者，应装设母线分段断路器：1．动装置有要求；2．倒换电源严重影响生产；3．第三是出现回路多。

为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中一次侧主接线中广泛采用由两电源线路受压和装设两台变压器的上台变压器的桥式主接线。

桥式又分为内桥、外桥、全桥三种，内桥、外桥分别如图a、b所示。

途中L1、L2为两回路电源线路，断路器QF1和QF2分别接在主变压器TM1和TM2的高压侧，向变电所供电。

图a内桥接线图b外桥接线内桥接线：内桥用在并联工作时某一元件故障以减小电压损失，其倒换线路操作方便，设备投资少，占地面积少。

缺点就是操作变压器和扩建不方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少的地方。

外桥接线：对变压器切换方便，比内桥少两个隔离开关，投资少，占地面积小。

继电保护简单，易于过渡观察及全桥接线。

缺点是倒换线路时，操作不方便，变电所一次侧无线路保护。

所以适用于进线短而倒换次数少或变压器采取经济运行要经常切换的终端变电所以及可能发展为有穿越负荷的变电所。

全桥接线：适应性强，对线路、变压器的操作灵活、使用方便，但是造价高易于发展成为单母线分段的中间变电所。

缺点是设备多、投资大，占地面广。

以上三种桥式接线方式，一般用于电压为35—110kv双电源进线的终端变电所。

而变电所主接线方式分电源进线回数、负荷大小、级别、电源距离和变压器的台数与容量等因数有关。

综上所诉，比较三种接线方式的优缺点，并和大隆煤矿的实际情况结合起来，在本设计中采用一次侧主接线为内桥接线。

1.2 变电所变压器二次侧接线方式在工厂的变、配电所中，通常可分为一次设备和二次设备两大类。

二次设备是指测量表计、控制信号设备、继电保护装置、自动装置和运动装置等。

二次接线是根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示设备互相连接关系的电路，也叫二次回路。

在二次接线图中应附有主电路的设备和元件，以便于进行了解。

主变电所主变压器的二次侧接线方式可分为单母线、单母线分段、双母线分段三种方式，这三种方式如图c、d所示。

图c 单母线制图d 单母线分段制单母线制尽管母线极少发生故障，但故障的后果极为严重在设计与安装时，需使其可靠，在运行中也要加强维护。

母线制分为单母线、单母线分段和双母线制。

母线制与进线回路数有关，如果只有一回进线，为了提高可靠性，把母线搞得很复杂是没有什么意义的。

一回进线只能用单母线制，当然这种母线制的可靠性和灵活性都很低，母线及母线隔离开关（如图c）发生故障时将影响全部负荷的用电，直到故障全部消失为止，而清扫和修理母线和隔离开关时，必须停止整个系统的供电。

单母线分段制：在两回进线的条件下，便可以实现单母线分段制。

单母线可以采用隔离开关或断路器分段。

用隔离开关分段可以消除部分段母线的部分缺点。

只要分段开关是断开的，就可以对每段母线及母线隔离开关进行修理但当隔离开关合闸时，任一段母线的故障仍将破坏全长的供电。

如分段开关采用断路器，则比较优越（如图d），在QF 上具备相应的保护，在断路器和扎实的母线发生故障时，母线断路器同时切断（QF1或QF2），另一段非故障母线保持工作。

隔离开关的可靠性和灵活性虽然较低，但如果分段母线是单独运行的，母线隔离开关QS只在确定一回路电流进线发生故障并切除的条件下方可投入，基本上也能满足供给二级负荷用户的要求。

单母线分段制的缺点主要体现在以下两个方面：1．某分段上的母线，母线隔离开关发生故障或检修时，电源只能通过一回进线供电，供电效率较低，从而使部分用电停电；2．当分段上进行修理时，该段重要用户时区备用。

所以为了减小故障影响范围，可将母线多分段，对重要用户可以三段同时供电。

若分为两段，电路的备用能力对一级负荷需按100%考虑，当分为三段时则备用容量可按50%考虑，在线路较长时，通过技术经济比较比较可增设分段以减小电网对备用的能力的要求。

图e 双母线制双母线制：当工厂负荷大，重要负荷多，以致使馈电回电路太多，采用单母线分段制存在一定的困难时，则考虑采用双母线，图e为双母线接线图B1为工作母线B2为备用母线每一馈电线路经一个断路器和两个隔离开关接于双母线上。

双母线制的优点是：一是轮流修理母线而不至于引起供电中断；二是修理任一母线隔离开关仅使本回路断开；三是在工作母线发生故障时，通过备用母线能迅速恢复供电；四是修理其一回路德断路器时可利用备用母线及母线联络断路器（QF3），不使本回路长期中断。

同时，其主要缺点是母线隔离开关用作操作电源时，在负载情况下进行各种切换操作过程的失误，将引起母线短路，造成严重的后果。

此外，母线隔离开关的数目增加连锁机构复杂，造价高，为了保证第一类负荷的不间断供电，往往在工作母线上海需要分段的办法。

在工厂变电所中不推荐使用双母线制，除因其具有缺点之外，工厂配电所，车间配电所都分散装置，因而每个配电所内馈电线路并非很多，采用双母线是乎没有很大必要。

此外，绝对不允许提点的重要负荷，采取其他办法满足备用要求，故除特大型工厂重降压变电所或工厂具有大容量自备电厂偶尔有要求外，机械制造工厂一般情况下很少用到。

在实际中，矿井变电所一般采用单母线分段，这主要体现在：1．对于大中型矿井地面变电所，主要变压器容量较大的断路器分段；2．对于中小型矿井地面变电所，主要变压器容量较小，且出现回路数较小采用隔离开关分段；3．对主变电所容量超过10000KV A以上的大型矿井变电所，6KV受电侧可能装设电抗器等，但采用单母线分段制的接线方式。

当某受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络保证继续对两段母线上的重要负荷进行供电，所以它应用于一二级负荷且进线较多的变电所。

其不足之处时当其中任一母线需要检修或发生故障时，接于该段母线的全部进出线均应停止运行，为此一二级负荷必须由接于两段母线的环形系统或双回路供电，以使互为备用。

双母线结构如图e所示。

变电所每回进出线通过隔离开关可以接在任一段母线上，两母线之间用断路器联络。

因此不论那一段电源与母线同时发生故障，都不影响对用户的供电，故可靠性高，运行灵活，这种接线主要用于负荷容量大，可靠性要求高，仅出现回路多的重要变电所。

综上所述，比较这三种接线方式的优缺点，并根据大隆煤矿的实际情况，在该设计中采用单母线分段接线方式即可满足要求，而且造价合理。

1.3变电所主变压器的运行方式变电所主变压器运行方式主要有三种：第一种是两台变压器一使一备，第二种是两台变压器同时工作，这种又可分为列和并列两种运行方式；第三种是两台工作，一台备用。

下面分别叙述这三种运行方式的特点。

1．两台变压器一使一备（明备用）此时两台变压器均按100%的负荷选择。

该运行方式在实际中并不经济，因为电力部门是按照变压器台数及容量收取电费而不管任一时刻有几台变压器工作。

因此备用的那一台在无形中消耗费用，所以这种方式只适用于小型工矿企业。

2．两台变压器同时工作（暗备用）两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担约全部负荷的50%。

因此，每台变压器的容量按全部最大负荷的70%选择。

当一台出故障后，另一台全负荷工作。

（1）分列运行其优点是短路电流小，继电保护装置简单便宜，冲击负荷电压波形的影响面积小。

（2）并列运行其主要优点集中体现在：a 提高供电可靠性：当某台变压器运行中发生故障时，而从系统中迅速切除后，并列运行的其他变压器可以继续供电，这一点对用户的一级重要负荷来说，显得尤其重要。

b 有利于经济运行：变压器并列运行时，可以根据实际负荷的变化和需要，灵活调节投入的台数及容量，避免变压器承担过重负荷或过轻负荷，降低电能损耗，提高系统功率因数。