电气电子毕业设计163河南理工大学工矿企业变电所运行方式优化的研究
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共51页)
编号：516767
类型：共享资源
大小：763.31KB
格式：RAR
上传时间：2015-11-12
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
3.6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计论文
- 资源描述：
-
电气电子毕业设计163河南理工大学工矿企业变电所运行方式优化的研究,毕业设计论文
- 内容简介：
-
河南理工大学毕业设计（论文） 1 工矿企业变电所运行方式优化的研究 摘要 ：工矿企业变电站都属于一、二级负荷，对供电系统有较高的技术经济要求，尤其煤矿变电站属于一级负荷，由于其生产条件的特殊性，首要的是保证供电的可靠与安全，并做到技术的合理，力求达到供电系统运行最经济。因此，在满足技术条件的前提下，可对供电系统运行方式进行优化。本文通过对煤矿变电站常用的 8 种系统运行方式，从技术和经济两方面进行分析比较找出最优的运行方式。技术方面主要从系统供电的可靠性、供电质量、短路电流的大小、接地电流、电压波动的大小，操作过电压的大小、过载能力、继电保护 的复杂程度及系统操作的灵活性等方面进行比较研究；经济方面主要考虑变电站的电源线路损耗和主变压器损耗，通过综合电价，折算成年运行费用进行比较，通过以上两个方面的比较并结合申沟变电站的实际情况得出系统分裂运行方式是一种最优的运行方式，选用运行方式应优先考虑系统分裂运行。 关键词 ：变电所 运行方式 优化 nts河南理工大学毕业设计（论文） 2 The work mineral business enterprise changes to give or get an electric shock a research for circulating way excellently turning Abstract: The work mineral business enterprise transformer substation belongs to a, second class carry, have to the power supply system the higher technique economy request, particularly the coal mine transformer substation belongs to a the class carries, the initial is to guarantee the power supply dependable and safety, combine to attain the technical reasonable, try hard for to attain the power supply system circulate the most economic. Therefore, at premise that satisfy the technique term next, can circulate to the power supply system the way proceed the excellent turning. This text passes to the coal mine transformer substation in common use 8 kinds of systems circulates the way, proceeding with the economic aspect from the technique the comparison find out the superior movement the method. The technique aspect is main from the system power supply of dependable, power supply quantity, short-circuit electric current, connect a ground of electric current, electric voltages fluctuate, extortionate voltage in operation , ability of power despat -ch, camplicacy of protective apparatus, mobility of operation system, and so on , passing to synthesize. The power supply circuit of the main consideration in economic aspect nts河南理工大学毕业设计（论文） 3 transformer substation exhausts to exhaust with the main trans -former, passing to synthesize to give or get an electric shock the price, breaking to calculate the adulthood movement fee proceeds the comparison, passing above two more combine the actual circumstance of the combinative shengous transformer substation have to out system abruption circulate the way is a kind of superior movement method, choosing to use the movement method should have the initiative the consideration system abruption movement. Key phrase: transformer substation circulating the way make the excellent turning nts河南理工大学毕业设计（论文） 4 目 录 绪论 5 1 供电系统及损耗计算 6 1.1 企业对供电系统的要求 6 1.2 矿山供电系统及结线方式 7 1.3 矿山供电系统功率损耗及电能损耗计算 18 2 系统运行方式优化的分析与一般原则 23 2.1 煤矿典型供电系统运行方式 23 2.2 各种运行方式的分析 28 2.3 变电站运行方式优化的一般原则 38 3 申沟站供电系统运行方式的优化 41 3.1 申沟站的负荷统计及基本情况 42 3.2技术 和经济分析 43 结论 49 致谢 50 参考文献 51 nts河南理工大学毕业设计（论文） 5 绪 论 本题目属工程研究类项目，来源于指导老师的科研课题，为解决生产中实际存在的巨大的电能浪费而研究的。 随着工业 的发展，在电能巨大消耗的今天，尤其是煤炭工业生产条件的特殊性既矿井下存在瓦斯、煤尘等高爆炸危险物严重威胁生产安全的条件下，各大企业普遍存在片面强调供电的安全可靠，而忽略了供电的经济性，因而存在很大的电能浪费。在电力供不应求的今天，加上电费较高，为了降低成本，则必须考虑供电的经济性，况且系统运行方式不同安全性与经济性也不同。在满足技术条件的前提下，可对供电系统运行方式进行优化，是其达到最佳的技术经济效益。 本文共分三章。第一章介绍供电系统及电能损耗计算，包括企业对供电系统的要求及功率损耗和电能损耗计算方法；第 二章介绍系统运行方式优化的分析与一般原则；第三章介绍申沟站的运行方式的优化，着重进行了技术和经济分析。 本文对于大型企业生产系统供电具有较大的指导意义，不仅供电安全可靠，而且可减少投资，减低损耗，提高系统运行的经济性。 5.30 nts河南理工大学毕业设计（论文） 6 1 供电系统及损耗计算 供电系统是电力系统的一个重要环节，由电气设备及配电线路按一定的接线方式组成；它从电力系统取得电能，通过变换、分配、输送与 保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到用电设备的生产场所。 1.1 企业对供电系统的要求 煤矿变电站是一级负荷，首先应该保证供电的可靠与安全，并做到技术和经济方面合理地满足矿井生产的需要。 1.1.1 企业对供电的要求 矿山企业由于生产条件的特殊性，对供电有如下要求： 1.可靠性 保正供电的可靠性这是电力系统运行的一项极为重要的任务。矿山如果供电中断，不仅会影响产量，而且有可能发生人身事故或设备损坏，严重时会造成矿井的破坏，为了保证对矿山供电的可靠性，供电电源应采用两回独立电源线路，它可以来自不同的变电所（ 或发电厂）或同一变电所的不同母线，且电源线路上不得分接任何负荷。这样在一回电源发生故障的情况下，仍能保证生产用户的供电。 2.安全性 由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备易受损坏，可能造成触电及电火花引起火灾和瓦斯、煤尘爆炸等事故，所以必须采取如防爆、防触电、过负荷及过电流保护等一系列的技术措施和制定相应的管理规程，以确保供电的安全。 3.技术合理性 在满足供电可靠与安全的前提下，还应保证供电质量，即供电nts河南理工大学毕业设计（论文） 7 技术合理。良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的 5%，频率偏移不超过 （ 0.2 0.5） HZ，正弦交流的波形畸变极限值在3% 5%的允许范围之内。在电能的质量指标中，除频率一项用户本身不能控制外，其余两相指标都可以在供电部门和用户的共同努力下采用各种技术措施加以改善。此外，由于大功率额定整流和可控硅的应用使配电网中的谐波分量增加，可能造成电力电容容器过负荷，甚至造成事故。所以必要时应采取相应的技术措施以保证供电质量。 4.经济性 在满足以上要求条件下，应力求供电系统简单，安装、运行、操作方便，使建设投资少和运行费用低。在进行方案比较时，常出现投资少，年运行费用高或投资多，年运行费用低的情况，此 时，可用“折回年限”衡量。折回年限为 : N = (Z1-Z2)/(F2-F1) 式中 Z1、 Z2-第一方案和第二方案的基建投资； F1、 F2-第一方案和第二方案的年运行费用，其中包括折旧费 、 维护费 、 工资 、 基本电价费及电能损耗费等。 当计算年限小于折回年限基准值 N 时，应采用投资多的方案；当计算折回年限大于基准值 N 时，应采用投资少的方案。 1.2 矿山供电系统及结线方式 矿山的受电电源，一般来源于电力系统的区域变电站或发电站。送到矿山后再变 、 配给矿山的用户，组成矿山的供电系统。矿山的受电电压 为 6 110KV，视矿山井型及所在地区的电力系统的电压而定，一般为 35 110KV 的双电源受电。大型具有一、二级负荷的工矿企业常采用 35KV 双电源受电，总降压变电所与高压配nts河南理工大学毕业设计（论文） 8 电线路按一定的接线方式联接，组成企业的 35/6 10KV 高压供电系统，为各车间及高压用电设备供电。各车间变电所与低压配电线路按一定的接线方式组成企业的（ 6 10） /0.4KV 低压供电系统。 1.2.1 矿山对供电系统结线方式的要求 供电系统的接线应保证供电可靠，结线力求简单，操作方便，运行安全灵活，检修方便，经济合理。 1.供电可靠性 供电 可靠性是指供电系统不间断供电程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性。为了保证供电的可靠性，主接线应考虑在事故和检修的情况下，尽可能减少对用户供电的中断。特别重要的用户还应考虑设置备用电源。这样一来，在满足上述可靠性要求的情况下，就必然增加设备和线路，使接线复杂。显而易见，提高可靠性是以增加投资为代价的 ,由于接线复杂，会导致较复杂的操作、切换程序，有可能引起事故，反而降低了可靠性。因此，要考虑多种因素来对提高可靠性的措施作出合理选择。在设计时不考虑双重事故。 2.操作方便，运行安全灵活 供电系统的结线应保证 供电的工作人员在正常运行和发生事故时，可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，使系统运行维护安全可靠。为此，应简化结线，减少供电层次和操作程序。 3.经济合理 结线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器以及避雷器等一次设备；要能使继电保护简单和二次回路不复杂，以减少设备投资和运行费用，以及提高供电安全性。提高经济性的有效措施之一，就nts河南理工大学毕业设计（论文） 9 是高压线路应深入负荷中心。 4.具有发展的可能性 结线方式应具有可扩展性，可以容易地从初期接线过度到最终接线 并能适应分期建设的需要。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作最少。 1.2.2 矿山供电系统的结线方式 ： 供电系统的接线方式按网络结线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式等结线系统；按其网络接线运行方式可分为开式和闭式网络接线系统；按对负荷供电可靠性的要求可分为有备用和无备用结线系统。在有备用结线系统中，其中一回路发生故障时，其余回路能保证全部负荷供电的称为完全备用系统；如果只能保证对重要用户供电的，则称为不完全备用系统。备用系统的投入方式可 分为手动投入、自动投入和经常投入等几种。 1.无备用系统结线 无备用系统结线如 1-1 所示，其中 a-单回路放射式， b-直接联接干线式， c-串联型干线式。 无备用系统结线简单、运行方便，易于发现故障；缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要用于对三级负荷和一部分次要的二级负荷供电。 放射式的主要优点是供电线路独立，线路的故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少；继电保护简单，且易于整定，保护动作时间短。缺点是电源出线回路较多，设备投资多。 干线式的主要优点是线路总长度较短，造价低，可节约有色金属；由于最大负 荷一般不同出现，系统中的电压波动和电能损失小；电源出线回路数少，可节省设备。缺点是前段线路公用，增加了故nts河南理工大学毕业设计（论文） 10 障停电的可能性。 串联型干线式因干线的进出侧均安装隔离开关，当发生故障时，可在找到故障点后，拉开相应的隔离开关继续供电，而缩小停电范围。干线式为了有选择性地切除线路故障，各段需 设置断路器和继电保护装置，使投资增加，而且保护整定时间增长，延长了故障存在的时间，增加了电气设备故障时的负担。 以上结线方式的优缺点，根据系统具体条件而有所不同。在确定供电系统结线方案时主要取决于起主导作用的优缺点。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 11 2.有备用系统的结线 有备用系统的结线方式有双回路放射式，双回路干线式，环式和两端供电式等，如图 1-2 所示。 它们的主要优点是供电的可靠性高，正常时供电电压质量好。但设备多投资大。 (1).双路放射式 由于每个用户双回路供电，故线路总长度长， 电源出线回路数和所用开关设备多，投资大，如果负荷不大，常造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失。这种结线适用于负荷大或独立的重要用户。 对于容量大，而且特别重要的用户，采用 1-1（ b）所示的导线用断路器分段的结线，从而可实现自动切换，提高供电系统的可靠性。 (2).环式 环式结线系统所用设备少，各线路途经不同，不易同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活；因负荷有两条线路负担，故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时线路较长，电压损失大，特别是nts河南理工大学毕业设计（论文） 12 靠近电源附近故障。因环式线路的导线截面应 按故障时能担负环网全部负荷考虑，所以有色金属消耗量增加，两个负荷大小相差越悬殊，其消耗量就越大，故这种系统适用于负荷容量相差不大，所处地位离电源都较远，而彼此较近及设备较贵的用户。 两端供电式网络和环式具有大致相同的特点，比较经济。但必须具有两个以上独立电源且与各负荷点的相对位置合适。环式结线如图 1-3 所示。 1.双回路干线式 双回路干线式结线如图 1-4（ a）所示。它较双回路放射式线路短，比环式长，所需设备较放射式少，但继电保护较放射式复杂。 总之，供电系统 的结线方式有多种，且结线方式并不是一成不变的，可根据具体情况在基本类型结线的基础上进行改革演变，以期达到技术经济指标最为合理，图 1-4（ b）即为公共备用干线式接线，是双回路干线式的演变。低压供电系统结线方式的基本类型与高压系统相似。在大中型工矿企业供电系统中的有备用系统结线，一般采用双回路放射式或环式接线。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 13 1.2.3 变电所的主接线种类及优缺点 变电所的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回 路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关，所以变电所的主结线有多种形式。确定变电所的主结线对变电所电气设备的选择，配电装置的布置及运行的可靠性与经济性都有密切的关系，是变电所设计的主要任务之一。 1.线路 -变压器组结线 当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接线，如图 1-5 所示。 变电所变压器的高压侧可以安装高压隔离开关 QS，高压跌落式熔断器 FU 或高压断路器 QF 受电，装设哪种设备合适视具体情况而定。 线路变压器组结线方式的优点是结线简单，使用的设备少，基建 投资省。缺点是供电可靠性低，当供电线路中任一设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。所以此种结线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所，如大型企业的车间变电所和小型用电单位的 10KV 变电所等。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 14 1.桥式结线 在较大型企业或大的用电单位中， 为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，此类企业变电所广泛采用双回电源线路受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式结线分为内桥、外桥和全桥三种方式。如图 1-6 所示。 图中 WL1 和 WL2 为两回电源线路，经过断路器 QF1 和 QF2分别接至变压器 T1 和 T2 的高压侧，向变电所送电。断路器 QF3犹如桥一样将两回线路联在一起，由于断路器 QF3 可能位于线路断路器 QF1 和 QF2 的内侧和外侧，故又分为内桥和外桥接线。 全桥结线适用泛围广，因其适应性强，对线路、变压器的操作方便，运行灵活，且易于扩展成单母线分段式的中间变电所（高压有空越负荷时）。缺点是设备多、投资大，变电所占地面积较大。 外桥结线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段的结线，且投资少，占地面积少。缺点是倒换线路时操 作不方便，变电所一侧无线路保护。nts河南理工大学毕业设计（论文） 15 所以此种结线适用于进线短而倒闸次数少的变电所；或变压器采取经济运行需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 。 内桥结线一次侧可装设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资与占地面积均较全桥少。缺点是操作变压器和扩建成全桥或单 母线分段不如外桥方便。所以适用于距离长，变压器切换少的终端变电所。 对于内桥接线，为了在检修线路断路器 QF1 或 QF2 时不使供电中断，可在线路断路器的外侧增设由两组隔离开关构成的跨条，并切在跨条上联接 所用变压器，如图 1-6（ b）虚线所示。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 16 在内桥结线中，主变压器一次绕组由隔离开关与母线联接，对环形供电的变电所，在操作时常被迫用隔离开关切、合空载变压器。当主变压器为 35KV，容量为 7500KVA 及以上，电压 60KV，容量在 10000KVA 及以上；电压为 110KV，容量为 31500KVA 以上时，其空载电流就超过了隔离开关的切、合能力。此时必须必用由 5 个断路器组成的全桥结线，才能满足要求。 2.单母线分段式接线 有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配电母线以及桥式变电所主变压器二次侧的配电母线，多采用 单母线分段的接线方式。如图 1-7 所示。 单母线分段式结线当某回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供电。所以多用于具有重要一、二级负荷，且进、出线较多的变电所。 母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便，运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。一般只在出线少，供电要求可靠性不高时，为了经济才采用隔离开关作为母线的联络开关。 单母线分段主结线的不足之处是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该母线上的全部进、出线均停止运行。为此一、二级负荷必 须由接在两段母线上的环形系统或双回路供电，以便互为备用。 单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济，操作安全。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 17 3.双母线结线 双母线结线如图 1-8 所示。 变电所每回进、出线通过隔离开关可以接在任何一段母线上，两母线之间用断路器联络。因此不论哪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。缺点是设备投资多，接线复杂，操作安全性差。这种接线主要用于负荷容量大，可靠性要求高，进、出线回路多的重要变电所。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 18 1.3 矿山供电系统功率损耗及电能损耗计算 供电系统功率损耗及电能损耗的确定是供电系统经济运行考虑的诸多条件之一。在进行运行方式优化时，除考虑减少基建投资、设备投资等因素外，还应考虑减小系统功率损耗近而减少电能损耗以节省电费开支。 当电流通过导线和变压器时，就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损耗也需要由电力系统供给。因此，在确定企业的计算负荷时，应把这部分功率损耗计算进去。 线路和变压器均具有电阻和电抗，因而功率损耗分为有功损耗和无功损耗两部分。下面分别讨论导线和变压器的功率损耗计算 方法。 1.3.1 供电线路的功率损耗 三相供电线路的三相有功功率损耗 P 和三相无功功率损耗 nts河南理工大学毕业设计（论文） 19 Q 可按下式计算： P=3Ica R10 kw Q=3Ica X 10 kvar 式中 R 线路每相电阻， R=R。 L ； X 线路每相电抗， X=X。 L ； L 线路导线计算长度， Km； R。， X。 分别为线路单位长度的电阻和电抗， /km.。 一般进行负荷计算时都是计算 Pca、 Qca 和 Sca，因此上式中的Ica如果用 Pca、 Qca和 Sca表示时三相有功功率损耗 P 和 无功率损耗 Q 为： P=(Sca/un)R10=(Pca+ Qca)/ un* R10,KW Q=(Sca/un)R10=(Pca+ Qca)/ un* x10,Kvar 式中 Pca、 Qca 和 Sca 分别为线路有功计算功率、无功计算功率和式在计算功率； UN 线路线电压， V。 1.3.2 变压器的功率损耗 变压器的功率损耗也包括有功损耗和无功损耗两部分。 (1).有功功率损耗 有功功率损耗又由两部分组成。其一是空载损耗，又称铁损。它是变压器主磁通在 铁芯中产生的有功损耗。因为变压器主磁通仅与外施电压有关，当外加电压 U 和频率 F 恒定时，铁损是常数，与负荷大小无关。另一部分是短路损耗，又称铜耗，它是变压器负荷电流在一次线圈和二次线圈电阻中产生的有功损耗，其值与负荷电流的平方成正比。因此，双绕组变压器有功功率损耗可用下式计算： PT = P0+ PK(Sca/SN)= PO+ PK nts河南理工大学毕业设计（论文） 20 式中 P0 变压器空载有功率损耗， KW； PK 变压器的短路电流等于额定电流时的功率损耗，KW； Sca 计算负荷， KVA； Sn 变压器的额定容量； 变压器的负荷率， =Sca/SN 。 (1).无功功率损耗 变压器无功功率损耗也有两部分。一部分是变压器空载时，由产生主磁通的激磁电流无功功率损耗。另一部分是由变压器负荷电流在一次绕组和二次绕组电抗上产生的无功功率损耗。 QT= Q0+ QKN (Sca/SbN), Kvar； 式中 Q0 变压器空载无功功率损耗， Kvar； Q0=I0%/100*SN， Kvar； QKN=Uk%/100*SN， Kvar; I0% 变压器空载电流占额定电流的百分数； Uk% 变压器额定短路电压占额定电 压的百分数。 则 QT可变换为下式计算： QT=SN ( )100 %100%( 20 KUI I0%/100+Uk%/100) 式中 变压器的负荷率； P0、 PK、 I0% 、 Uk%的值均可由变压器产品目录中查得。 在负荷计算中，变压器的有功率和无功率还可以按下列简化公式近似计算： 对 SJL1 等型的变压器： PT=0.02Sca QT 0.08 Sca nts河南理工大学毕业设计（论文） 21 SL7 等低损耗变压器： PT=0.015Sca QT 0.06 Sca 1.3.3 企业年电能损耗计算 企业每年所消耗的电 能，当然主要用于动力和照明。但企业供电系统的元件也要损耗一部分电能。 1).供电线路电能损耗 三相供电线路中有功功率损耗 P 可以按下式计算： P= 322322 1010 RC O SUPRUSNN 式中 COS为供电线路负荷功率因数。 上式中如果企业一年内按 Pca 持续运行一年，那么供电线路一年内的有功电能损耗为： Apca=1/ (UN COS)* R 10Pca 8760 但实际上，企业的半小时平均负荷是变动的，一般都比 Pca 低，因此，供电线路一年的实际损耗的有 功电能应为： 由于年负荷曲线可心画出 P=f(t)曲线如图 1-9 所示， Ap 正比于 P=f(t)曲线下的面积，它可以用一个面积相等的矩形 Pca 来代替，即 式中 为最大负荷损耗小时数。 最大负荷损耗小时数的物理意义是：假想供电线路按年半小时nts河南理工大学毕业设计（论文） 22 最大负荷 Pca 持续运行 小时，在 小时内损耗的电能等于实际变化的负荷在 8760 小时内损耗的电能，则不难得出： 式中 =P/Pca 为线路的负荷系数。由上式可见， 与负荷的曲线形状有关，显然也于 Tmax 有关，同时， 它还与 COS 有关。 与 Tmax 的关系如图 1-10 所示。依据图 1-10由 Tmax 查得 值后，便可由上面替代公式计算供电线路一年内实nts河南理工大学毕业设计（论文） 23 际损耗的有功功率 (1)变压器的电能损耗 变压器的有功电能损耗包括两部分。一部分是变压器的 铁损 P。引起的电能损耗，也即空载有功电能损耗。它只与外施电压的高低和频率有关，因此，这部分电能损耗是固定不变的。 AT1= P0 8760 另一部分是变压器的铜损 Pcu 引起的电能损耗。这部分损耗与负荷电流的平方成正比，也即与变压器的负荷率 的平方成正比，因此这部分的全年电能损耗为： AT2= PK 综上变压器年有功电能损耗为： AT= AT1+ AT2= P0 8760+ PK 2 系统运行方 式的优化的分析与一般原则 系统运行方式的优化是对各种运行方式进行综合的技术经济比较，在满足技术条件的前提下，力求达到供电系统年运行费用最低，即力求达到供电系统运行最经济。 2.1 煤矿典型供电系统运行方式 煤矿变电站属于一级负荷，通常采用二个独立电源供电或双回路供电。因此，煤矿供电系统就存在多种运行方式，如图 2-1 所示。当 QF1 QF8 断路器的通断状态不同时，大致可以出现下以下 8 种运行方式，其中有些运行方式还有不同的组合，细算起来共有 14种运行方式。 1.系统分裂运行 nts河南理工大学毕业设计（论文） 24 系统分裂运行方式是指断路器 QF3、 QF8 都打开， QF1、 QF2、 QF4、QF5、 QF6、 QF7 都合上，即电源线路分裂运行， 2 台变压器也分裂运行。 2.系统并联运行 系统并联运行是指断路器 QF1 QF8 都合上，即电源线路并联运行， 2 台主变压器并联运行的方式。 3.一路运行，一路备用 一路运行、一路备用有四种组合，如图 2-1 所示。 (2).1线路运行、 2主变压器运行 1线路运行， 2主变压器运行是指断路器 QF1、 QF3、 QF5、nts河南理工大学毕业设计（论文） 25 QF7、 QF8、 QF 合上； QF2、 QF4、 QF6 打开的运行 方式。 (3).2线路运行， 2主变压器运行 2线路运行， 2主变压器运行是指断路器 QF2、 QF5、 QF7、QF8 合上； QF1、 QF3、 QF4、 QF6 打开的运行方式。 (4).2线路运行， 1主变压器运行 2线路运行， 1主变压器运行是指断路器 QF2、 QF3、 QF4、QF6、 QF8 合上； QF1、 QF5、 QF7 打开的运行方式。 4.一趟线路运行， 2 台主变压器分裂运行。 一趟线路运行， 2 台主变压器分裂运行有如下两种情况。 (1).1线路运行、 2 台主变压器分裂运行 此种运行方式是指断路器 QF1、 QF3、 QF4、 QF5、 QF6、 QF7合上； QF2、 QF8 打开的运行方式。 (2).2线路运行、 2 台主变压器分裂运行 此种运行方式是指断路器 QF2、 QF3、 QF4、 QF5、 QF6、 QF7L合上； QF1、 QF8 打开的运行方式。 5. 一趟线路运行， 2 台主变压器并联运行 一趟线路运行， 2 台主变压器并联运行有如下二种情况： (1).1线路运行、 2 台主变压器并联运行 此种运行方式是指断路器 QF1、 QF3、 QF4、 QF5、 QF6、 QF7、QF8 均合上， QF2 打开的运行方式。 (2).2线路运行、 2 台主变压器并联运行 该种运行方式是指断路器 QF1 打开； QF2、 QF3、 QF4、 QF5、QF6、 QF7、 QF8 均合上的运行方式。 6.一台主变压器运行，二趟线路并联运行 一台主变压器运行，二趟线路并联运行也有二种情况。 (1).1主变压器运行、二趟线路并联运行 nts河南理工大学毕业设计（论文） 26 此种运行方式是指断路器 QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF6、 QF8合上； QF5、 QF7 打开的运行方式。 (2).2主变压器运行，二趟线路并联运行 此种运行方式是指断路器 QF1、 QF2、 QF3、 QF5、 QF7、 QF8合上； QF4、 QF6 打开的运行方式。 7.二趟线路 并联运行，二台主变压器分裂运行 该种运行方式是指断路器 QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5、 QF6、QF7 均合上； QF8 打开的运行方式。 8.二趟线路分裂运行， 2 台主变压器分裂运行 二趟线路分裂运行， 2 台主变压器分裂运行是指断路器 QF1、QF2、 QF4、 QF5、 QF6、 QF7L、 QF8 均合上； QF3 打开的运行方式。 系统运行方式不同，会使供电系统受如下诸多方面的影响。 (1).供电的可靠性 由于运行方式直接牵涉到电源的明备用和暗备用的问题，直接牵涉到主变压器的明备用和暗备用的问题，所以系统的运行方式对供 电的可靠性的影响是比较大的。 (2).供电的安全性 运行方式不同，对短路电流和接地电流的影响很大，短路电流的大小直接影响系统与设备的安全性，直接影响继电保护的性能（主要指速断的整定，各种电流保护的灵敏度保护范围以及选择性配合等）。接地电流的大小影响内部过电压，影响设备和人身的安全。 (3).供电的电能质量 由于运行方式不同，系统的阻抗不同，因此系统的电压损失不同，则供电的电能质量也就不同，适宜的运行方式就可能电压质量nts河南理工大学毕业设计（论文） 27 较好。 (4).供电系统的经济性 由于运行方式不同，系统功率损耗不同，电能损耗和功率因数量不 同的，变压器的负荷滤不同，对主变压器的经济运行的影响是不同的。运行方式不同设备投资和运行费用不同，负荷的分配不同对供电系统的经济性影响是比较大的。 (5).操作的复杂性和运行的灵活性 运行方式不同，系统的各断路器和隔离开关的通断状态不同，在倒闸操作及事故检修时操作的复杂性不同。运行的灵活性影响系统的经济性。 因此，应该对系统的运行方式进行深入的分析和研究，并结合各变电站的实际情况，确定出最优的系统运行方式，以便使系统的各项技术及经济指标达到最佳状态，即对供电系统的运行方式进行优化。 2.2 各种运行方式的分 析 如前所述，煤矿供电系统的运行方式通常有 8 种类型，下面就每种运行方式的优缺点作定性的分析。 2.2.1 分裂运行 分裂运行实际上是变电站的电源线路，主变压器和 6KV 母线均为分裂运行的方式，即高、低压母联开关都打开。 1.优点 1）系统操作方便，运行灵活 由于分裂运行实际上是系统接线变成二路独立的线路变压器组接线。高、低压母联开关在正常时是打开的，即正常时，二路线nts河南理工大学毕业设计（论文） 28 路变压器组结线是相互独立的，互不影响，所以操作上十分方便。当一趟高压电源线路上出故障或停电检修时，可以合上低压母联开关，打开相应的电源进线开关，使分 裂运行变成一路运行，一路备用的运行方式，所以运行非常灵活。 2）供电可靠性高 因为分裂运行为双回路同时运行，当一路高压电源进线或一台主变故障或停电时，不影响一、二级负荷供电的连续性，即不存在短路时停电现象。另外，一边 6KV 母线故障时，另一边 6KV 仍能保证一、二级负荷和部分三级负荷的供电，因此，供电的可靠性高。 3）短路电流小，对设备的安全性和系统运行的稳定性影响小。很明显，分裂运行对同一地点的短路来说，由于短路回路阻抗相对较大，短路电流较小从而对设备的安全性和系统运行的稳定性影响小。 4）继电保护设备简单 由于分裂运行属于放射式供电，线路和主变压器均是独立的，与其它设备互不影响，选择性很容易实现，所以设置常规的过流和速断保护就能满足继电保护的各项要求，因此继电保护简单。 5）运行经济，系统年运行费用小 由于全矿的负荷平分或基本平分给二趟线路变压器组，又由于电源线路和变压器损耗与负荷电流的平方成正比，显然，电源线路和主变压器的损耗较小，故系统运行经济，系统年运行费用比较小。 另外，由于每台主变只承担全矿负荷的一半或近似一半，所以，每台主变的负荷率接近 50 60，此时变压器运行经济。因为： nts河南理工大学毕业设计（论文） 29 =KNNNNNKNNNPI IPIIC O SSC O SSPPC O SSC O SS22022222022 0)1()( 20222222022222 KNNNKNNNNN PIPIIPI IPIIC O SSC O SSdId0120222 KNNN PIPII， KNN PPII 02222 则 P0=PKN =knpp /0即变压器在铁耗等于铜耗时效率 最高，但是 越大变压器的损耗越大及电压损失也越大，由变压器效率特性曲线可看出在50 60时，变压器运行比较经济，当然，系统年 运行费用就更小。 6）系统电压损失小，供电质量高 由于全矿的负荷平分或基本平分给二趟线路变压器组，而电源nts河南理工大学毕业设计（论文） 30 线路和主变压器的电压损失与负荷电流成正比，所以，系统电压损失小，供电质量高。 7）不易产和弧光接地过电压 由于分裂运行使 6KV 出线一分为二或基本上一分为二，则6KV 出线的总长度也减少一半或近似一半，线路对地电容也相应的减少一半或近似一半，因此，接地电流小，不易产生弧光接地过电压。 8）电压波动小 由于分裂运行使全矿负荷平分或近似平分给二路线路变压器组，负荷电流减小一半而电压波动的定义： Ut= %100SSQ 由上式可知，电压波动值 Ut 与负荷的无功功率变化率 Q成正比，与负荷点的短路容量成反比，与负荷电流成正比，所以电压波动小。 9）高次谐波小，对供电质量影响小 a.谐波对电力系统的污染日益严重，可造成如下危害： b.使电网的电压和电流波形发生畸变，致使电能品质变坏。 c.使电气设备的铁损增加，造成电气设备过热，降低正常出力。 d.使电介质加速老化，绝缘寿命缩短。 e.影响控制、保护和检测装置的工作精度。 f.使一些具有容性的电气设 备（如电容器）和电气材料（如电缆）发生过热而损坏。 g.对弱点系统造成严重干扰，甚至在某一高次谐波的作用下，引起网路谐振，造成设备损坏。 鉴于谐波的巨大危害必须抑止或减小谐波电流。采用正确的运行方式可减小谐波的影响。由于分裂运行使全矿负荷平分或基本nts河南理工大学毕业设计（论文） 31 平分给二路线路变压器组，而电源线路和主变压器通过谐波压降小，所以系统的高次谐波小，对供电质量的影响也相应减小。 10）系统过载能力高 由于分裂运行使全矿负荷平分或基本平分二路线路变压器组，所以每一路线路变压器组的过载能力能达到二倍或近似二倍。 11）有利于提高变电 站保护接地装置的安全性 煤矿井下变电站发生漏电，不仅会引起人身触电，而且可能导致瓦斯、煤尘爆炸。大的漏电电流，还可能使绝缘材料着火，造成火灾及其它更为严重的后果。因此，减小漏电电流对于保护接地装置的安全进而保护人身及设备的安全十分重要。由于分裂运行使6KV 出线一分为二或近似一分为二，线路对地电容减小一半或近似一半，所以变电站 6KV 设备的漏电电流也减少一半，又由于 6KV保护接地与 35KV 保护接近共用一个接地网，所以，当 6KV 设备发生漏电时，接触电压和跨步电压就比较小，因此，变电站保护接地的安全性提高了。 2.缺点 分裂运行存在上述 10 大优点，但并不是完全无缺点的，它也存在以下一些缺点。 1）固定电费高 由于变电所设计时，二台主变一般都是等容量同型号的，而分裂运行是二台主变压器都运行，若固定电费按运行的主变压器容量收取的话，则固定电费就比较高。 2）继电保护的灵敏度偏低 由于分裂运行会使系统短路电流变小，对继电保护的灵敏度会有所影响，但影响一般不太大。 3）操作过电压偏高 nts河南理工大学毕业设计（论文） 32 由于分裂运行使变电站 6KV 出线一分为二或近似一分为二，所以 6KV 出线的对地电容的总并联值变小了。同样大的电磁场能量，操作过电压变高，尤其是切断 小电感电流时的操作过电压，例如切除空载变压器，操作过电压更高些。 3.合分析 由以上分析可见，分裂运行方式的优点远多于缺点。实际上，每个变电站都有不同的具体情况。对有些变电站的情况而言，一年中分裂运行的优点所带来的直接经济效益和间接经济效益的总和，即节省的费用可能抵消了高出的固定电费，甚至超出，这样分裂运行固定电费高的缺点就不算什么了。 分裂运行的第二缺点是有条件的。当校验继电保护灵敏度符合要求时，第二缺点就不算缺点了。只有当校验继电保护灵敏度不符合要求时，第二缺点才能称得上缺点。实际上，根据经验，分裂运行 的继电保护灵敏度校验一般都会满足要求的，这样分裂运行的第二个缺点就不算什么了。 分裂运行的第三个缺点实际上对供电系统的安全性影响并不大。因为 6KV 系统基础电压低，线路和设备的耐压值都比较高，操作过电压一般对 6KV 系统构不成威胁。这样分裂运行的第三个缺点就不算什么了。 总之，上述分裂运行的三个缺点是从理论经上分析得到的，若考虑实际情况，这三个缺点可能就不算缺点了。因此，可心说分裂运行是一种很好的运行方式，尤其对煤矿变电站这种运行方式则更好 2.2.2 系统并联联运行 系统并联运行是电源线路、主变压器和 6KV 出线 都并联的一种运行方式，变电站高、低压母联开关都合上。 nts河南理工大学毕业设计（论文） 33 1 优点 1） 系统电能损耗小 由于二趟电源和二台主变压器的阻抗在系统采用并联运行方式时并起来的，根据电阻越并越小的原理，并联运行的线路和变压器阻抗的并联值比单回线路和单台变压器阻抗值减小一半，而线路与变压器的损耗是和其电阻成正比的，因此，并联运行方式的电能损耗比较小。 2） 电压损失小，供电质量高 由于并联运行的线路和变压器阻抗的并联值比单回线路和单台变压器的阻抗值小一半，而线路与变压器的电压损失是和其阻抗成正比的，因此电压损失相对较小。 3） 电压波动小 由于并联运行的线 路和变压器阻抗的并联值比单回线路和单台变压器的阻抗值小一半，而线路与变压器的电压波动是和其阻抗成正比的，因此，并联运行方式的电压波动比较小。 4） 变压器运行经济 由于并联运行方式使二台主变压器（若二台等容量，同型号的变压器）平分了全矿的负荷，即变压器的负荷率为 50，从理论上讲，变压器负荷率在 50% 60%范围内，运行最经济，所以分裂运行时，二台主变运行比较经济。 5） 高次谐波小，对供电质量的影响小 由于并联运行的线路和变压器的阻抗并联值比单回线路和单台变压器的阻抗值小一半，则谐波电流在线路和变压器上产生的谐波压降 就比较小所以供电系统高次谐波小，由此对供电质量引起的不良影响也相应减小。 6） 系统过载能力强 nts河南理工大学毕业设计（论文） 34 由于并联运行使全矿的负荷平分给二趟电源线路和二台主变压器，每趟电源线路和每台主变压器设计承载量为负荷的 70%以上，所以每路电源线路和每台主变压器的过载能力可达到自身容量的二倍及以上。 7） 操作过电压低 由于并联运行使 6KV 二段母线并联运行，则全矿 6KV 出线的对地电容就全部并联起来。电容越并越大，同样大的电磁场能量，电容越大，操作过电压就越低。 2 缺点 1
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号