电气工程自动化-毕业论文

Xxx道学院毕业设计第1

绪

论选始于20纪30年代的隧道掘进机施法着代机械工业和掘进机技术水平的不断提高得到了很快的发展到目前为止世界上采用掘进机施工的隧道已超过1000总长度超过掘进机工法已逐步成为长大隧道修建中主要的施工方法之一。随着隧道施工技术机械化程度的提高隧道施工的耗电量也越来越大且负荷集中这给电气设计提出了更高要求为保证施工质量和施工安全确保隧道施工的可靠性，合理的施工供电设计显得越来越重要。在目前各种形式的能源中能具有如下特点与其它形式的能源相互转化；输配简单经济；可以精确控制、调节和测量。因此，电能在工农业生产和人民日常生活中得到广泛应用生产和输配电能的电力工业相应得到极大发展何安全可靠、经济、合理地供配电能和使用电能是实现工业电气自动化的重要保证和基础。国近代电气设计以电能电气设备电气自动化技术为主体的综合性应用技术采用合理配电方式采用高效率变压器动机和照明电源无功功率补偿装置和设备、监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电[。供电的发展趋势：(1)电源的发展趋势：电源电压范围得以扩大，随着负荷密度的增加，将采用高压甚至超高压供电中低压配电系统从增加供电容量提高电能质量和减少电能损耗出发，20kV和电压等级正在酝酿应用。(2)电力系统的发展趋势：根据用电负荷的重要级别和用电设备的实际要求，采用自动控制技术建立集中监控和保护提高故障检测和诊断技术应用人工智能技术建立高可靠性、高质量、低损耗、运行灵活的电力系统。(3)电气设备的发展趋势：根据标准化、无油化、小型化的技术原则，电气设备多选用高绝缘裕度、低损耗及智能化、自动化设备。(4)充分利用计算机技术：计算机技术的应用在供电部门和用电单位，通过计算机及其支持软件，将各种信息实时采集、处理、传递，实现有效的控制和协调，使电

Xxx道学院毕业设计气设备的运行监控、系统保护、用电负荷管理全面实现动态优化管理。(5)电力电子技术在电力系统和用电系统中有着广泛的应用：电力电子技术在电力系统和用电系统的应用产生了很大的经济效果和节能效果达国家在用户终端使用的电能中有以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理在配电网系统，电力电子装置用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制改善供电质量在变电所利用电力电子装置更为操作系统提供可靠的交直流操作电源电力电子技术的不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力电力电子技术还将不断发展，在电气领域中实现机电一体化。(6)采用晶闸管变流装置对长距离、大容量电能实现直流输电：直流输电解决了由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，使电缆中电压升高且不便抑制的问题，而且直流输电线路具有架设方便能耗小导线截面可得到充分利用及绝缘强度高等优点使其更适宜远距离大容量输电直流输电联结不同频率的电网并可实现定电流控制，限制短路电流。近年还发展起来依靠电力电子装置实现柔性交流输电(FACTS)(7)无功补偿和谐波抑制：这对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置近年来出现的静止无功发生器有源电力滤波器等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。供1.3.1

研究的主要内容供电系统的设计是根据电力用户所处的地理环境地区供电条件工艺和公用工程设计所提供用电负荷资料等进行的供电设计一般分为两个阶段初步设计阶段和施工图设计阶段初级设计主要落实供电电源及供电方式确定供电系统方案施工图设计阶段则依据初步设计方案具体绘制施工图，选定电气设备[。1.3.2

供电设计的主要内容按照工艺和公用工程设计所提供用电负荷资料计算负荷根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式；确定功率因数及补偿措施；根据环境和计算负荷选择变电所位置变压器数量和容量确定变配电所主接线和户外高压配电方案选择并校验电气设备及配电网线路载流导体截面继电保护系统设计和参数整定计算定高压变电所的调度方式防雷设计和接地设计制供电系统施工图；核算建设所需器材与总投资。

Xxx道学院毕业设计第2

负荷计算负2.1.1

负荷计算的内容和目的计算负荷是一个假想的持续性负荷通常采用30min的大平均负荷这个负荷是设计时选择电力系统供电线路的导线截面变压器容量开关电器及互感器等额定参数的依据工程上为方便计可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据[。2.1.2

需要系数负荷计算步骤根据施工用电平面布置和用电系统图负荷计算应从开关箱分配电箱总电源箱逐级进行，负荷计算通常采用需要系数法。用电设备组的计算负荷及计算电流有功功率无功功率

K30xe

QPtg3030

视在功率S

30

P30

2

30

2

计算电流SI车间变电所或配电干线的计算负荷

N

车间变电所或配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数。有功功率

K

Σp

Pxe

无功功率

K

Σq

x30

视在功率S

30

P30

2

30

2

以上式中：

P

Xxx道学院毕业设计——用电设备组的设备功率kWKtg

x

——需要系数——用电设备功率因数角的正切值K

、K——有功、无功同时系数，分别取和0.93~0.97U

N

——用电设备额定电压kV总降压变电所或配电所的计算负荷总降压变电所或配电所的计算负荷各配电干线的计算负荷之和再乘一同时系数K和K配电所的K和K别取0.8~1和0.95~1降压变电所的K

和K，分别取和。计算变电所高压侧负荷时，应加上变压器的功率损失。当简化计算时，同时系数K和K都取K2.1.3按需要系数负荷计算的结果出口场区负荷计算结果列表如下：

值。表2-1出口场区用电负荷一览用电设备

用电负荷kW

安装容量kW

需用系数%

Cosφtgφ

实际负荷kW

无功功率

视在功率

计算电流I/A出碴机风机

0.8

混凝土喷射空压机

0.8824.621.649.70.88866110167.1拌合站水泵房水泵污水处理厂

0.80.8

洞壁照明

31030

Xxx道学院毕业设计续表2-1用电设备

用电负荷kW

安装容量kW

需用系数%

Costg

实际负荷kW

无功功率

视在功率

计算电流I/A30场区照明生活办公

0.9

合计

取

K

K

0.97

支洞场区负荷计算结果列表如下：表2-2支洞场区用电负荷览表用电设备

用电负荷kW

安装容量kW

需用系数%

Costg

实际负荷kW

无功功率

视在功率

计算电流I/A30出碴机风机排水水泵排水水泵混凝土喷射空压机拌合站水泵污水处理厂洞壁照明场区照明生活办公

0.80.80.80.80.9

合计取

K

K

0.97

538817

Xxx道学院毕业设计出口作业区负荷计算结果列表如下：表2-3出口作业区用电负荷一表设备名称新鲜风机行吊洞壁照明1#水处理厂机车修理间水泵站修理间刀具修理间空气压缩机锅炉房钢筋车间机械修理间拌和站2#水处理厂场地照明生活用电出碴皮带机驱动备用

用电负荷kW

安装容量kW

需用系数

Cos0.80.80.80.80.80.80.90.8

tgφ

实际负荷kW

无功功率9.39.3

视在功率

计算电流I/A1647.751233.05合计

取

K

K

0.97

1565.361196.06

2993.19支洞作业区负荷计算结果列表如下：

[4][4]Xxx道学院毕业设计表2-4支洞用电负荷一览设备名称

用电负荷kW

安装容量kW

需用系数%

Costgφ

实际负荷kW

无功功率

视在功率

计算电流I/A新鲜风机卷扬机支洞照明拌和站水泵机械修理间污水处理厂锅炉房场地照明生活用电

0.80.80.80.80.9

9.3

合计取

K

K

0.97

486.2供施工场地主洞和支洞的场区平面图如附录图所示。主洞的主要负荷为：—；主洞皮带机—通风以及场地用电。支洞的负荷：支洞皮带机750kW；主动皮带机600kW；通风330kW排水—23kW以及场地用电。其中各处通风、洞内照明、排水属一级负荷。出口66kV变电所距离洞口200m容量为。16#洞66kV变电所离支洞洞口100m，容量为。根据以上情况主洞的总降压变电所设两台主变压器一台供场区和作业区由场区作业区的10/0.4kV箱式变电站低压电缆输电给各车间或设备的配电

Xxx道学院毕业设计箱；另设一台临时变压器单独供电给TBM，工程过半后，再改用16#支洞建的相同变压器供电。这样有利于解决因隧道过长压降过大问题。在出口场区单独建设一66kV/10kV变压器10kV压电缆沿洞壁送入TBM本机变压器电缆长度掘进到一半时由16#支洞处的一台66kV/10kV变压器提供电源(架空引来66kV)，再由电缆引TBM本机变压器。由于线路较长，先补偿功率因数到样可以降低选择导线截面约资金P3888.5kW，30cos

0.88，可以得

0.53QP3030

0.532060kvar把功率因数调到0.9，tan

0.48需补偿：Q3888.5194.4kvarc并联BFF200型电容器，此时QPtan3030

5kW0.48kvar初选10.0950故线路的电压损耗为：

Ω

0

Ω

线路的电压损耗百分值为：

pRLLUN

式中

U

N

%—电压损耗百分比R—单位长度电阻。0—单位长度电抗。0—线路额定电压，取为N将数据代入公式中，%满足TBM用电电压降小于的要求支洞先建一个的总降压变电所变电所一次侧双电源进线采用内桥式接结线，因为内桥接式结线运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷供电多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。然后电缆引出两路线路分别至场区和作业区各处设10/0.4kV箱式变电站，由低压电缆馈出到各车间或设备的配电箱。功2.3.1

功率因数对供电系统的影响：供电系统[输送的功率包括两部分：有功功率和无功功率。

Xxx道学院毕业设计当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下无功功率增大即供电系统的功率因数降低将会引起：(1)系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电器元件，如变压器、电气设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的起动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。(2)由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备即供电线路的有功功率损耗相应地增大[(3)由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，会使供电系统中的电压损失增加，使得调压困难。对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低。无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有极不良的影响因此供电单位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求功功率的减少就相应地提高了功率因数目前供电部门实行按功率因数征收电费因此功率因数的高低也是供电系统的一项重要的经济指标。在工厂供电系统中绝大多数用电设备都具有电感的特性这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率还要吸收无功功率以产生这些设备所必需的交变磁场然而在输送有功功率一定的情况下无功功率增大就会降低供电系统的功率因数工厂供电系统设计阶段要根据设计计算的功率因数与供电部门所要求的功率因数进行比较，若不满足要求，应提高功率因数2.3.2高率数方：

[6]

所用的补偿装置类型和容量。(1)提高自然功率因数：不添置任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无功功率的需要量是最经济的提高功率因数的方法合理选择感应电动机和变压器减少感应电动机和变压器的无功功率消耗是提高自然功率因数的主要设施之一。(2)功率因数的人工补偿：供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数要提出一定的要求它是根据工厂电源进线电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的据全国供电规则的有关规定求一般工业用户的功率因数0.85~上。目前国内外工矿企业广泛采用静电电容器补偿装置进行补偿补偿方式分为个别补偿、分组补偿和集中补偿。由于静电电容器制造工艺上的原因压电容器的价格要比同容量的高压电容器高。因此，采用高压集中补偿，电容器本身价格比较便宜，电容器利用率高，易于管

Xxx道学院毕业设计理但投切电容器的开关设备及保护装置价格比较高采用低压静电电容器在变电所低压侧集中或在车间中分散甚至对电气设备个别补偿补偿效果较高压侧好开关及保护设备价格低且易于实现自动投切点是置于负荷末端的补偿电容器利用不充分针对我国目前情况低压静电电容器与高压静电电容器价格差别不大没有按照技术经济分析的方法确定每台开关电器连接电容器的最优容量别是高压断路器等高压设备的价格高昂，所以采用低压补偿的方案。2.3.3

率数偿场区：.5kW30Q30S

.7

538kVQ0.95cS438.5463.4kVI

U变压器的功率损耗：0.06T变电所高压侧的计算负荷为：8.07kW30Q311.7kvar32.28kvar30S

0.93I482.3kV

3U27.8A作业区：Cos

30Q486.2kvar30820.20.81QarccoscS261.1698kVIU变压器的功率损耗：820.2kV12.3kWT

[7][8][7][8]Xxx道学院毕业设计0.0649.2kvarT变电所高压侧的计算负荷为：660.5kW.3kW30Q49.2kvar274.2kvar30S

672.8

274.2

Cos726.50.93I726.5kV高压10kV侧母线上：

3U41.9A672.8kW30Q274.2kvar30S

I357.1AN变压器的功率损耗：0.01514.8kWT0.06989.7kVT高压66kV侧母线上：.5kW14.8kW910.3kW30Q421.5kvar480.9kvar30S

I3UN变2.4.1

变压器选择：根据负荷计算和功率补偿的结果，依据变电所主变压器容量的选择要求：、只装一台主变压器时，主变压器容量S，为全部用电设备的计算负荷。2、T30装设两台主变压器时，每台变压器的容S0.7，。总降压T30变电所为户外式变电所，选择两台型号SL7的变压器并列运行；场区选择一台型号变压器；作业区选择一台型号为800的变压器。由于是临时施工用电，且容量不是特别大，决定均采用比较经济的箱式[9]变电站形式。2.4.2

变压器位置的确定：变压器的位置应考虑便于运输运行和检修同时应选择安全可靠的地方因此

[10][10]Xxx道学院毕业设计应满足以下几个方面：变压器应在高压进线方便处，且应尽量接近高压线。(2)变压器必须安设在其供电范围的负荷中心，使其投入运行时线路损耗最小，且满足电压要求。一般情况下还应安设在大负荷的附近。当配电电压在时，供电半径不应大于700m般以500m为宜压变电站之间的距离般在左右。(3)洞内变压器应安装在避车洞或不用的横通道处，变压器与周围及上下洞壁的距离不得小于30cm同时按规定要求设置安全防护措施。

IIXxx道学院毕业设计第3

短路计算与电气设备的选择短路是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流当短路电流通过电气设备时设备温度急剧上升过热会使绝缘加速老化或损坏同时产生很大的电动力使设备的载流部分变形或损坏短路电流在线路上产生很大压降影响设备运行为了选择和校验电气设备载流导体和整定供电系统的继电保护装置需要计算三相短路电流在校验继电保护装置的灵敏度时还要计算不对称短路的短路电流值校验电气设备及载流导体的动稳定度和热稳定度就要用到短路冲击电流、稳态短路电流和短路容量。短路计算相关公式：系统的电抗：变压器的电抗：

UXcSoc

线路的电抗：

XTwl

U%NX0

三相短路电流：I(3)K三相短路次暂态电流和稳态电流：

Uc

Σk

三相短路容量：

I

"

I

K

(3)I(3)KcK

最SS

ocmaxocmin

500MVA360MVA图3-1短路计算电路图

11I11IXxx道学院毕业设计图3-2短路等效电路图3.1.1

计算K-1点66kVc1

电路总电抗及三相短路电流和短容量计算短路电路中各元件的电抗和总电抗①系统的电抗：

oc

500MVA因此Uc1Soc②高压架空线路的电抗：X0.40l12km，因此0Ωkm12km4.82③电源点至短路点的电路总电抗X

X8.7111.11计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值I

(3)

U3X

c1

66kV3

②短路次暂态电流和稳态电流I

"

I

K

kA③短路冲击电流及第一周期全电流有效值i

(3)sh

2.55I

"(3)

2.558.75kAI(3)1.51I"(3)1.515.18kAsh④三相短路容量(3)I(3)KK

366kVkA392.1MV3.1.2量

计算K-2

c2

电路总电抗及三相短路电流和短路容计算短路电路中各元件的电抗和总电抗

1U241I11U241I1Xxx道学院毕业设计①系统的电抗：U2'0.22Soc②高压架空线路的电抗：X'2c1

2

0.4Ω12km

10.5kV

型电力变压器的电抗%，因此，kU%Xkc214100630kVN④电源点至短路点的总电抗X

X'2

//3计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值I

(3)K

U3X

c2

10.5kV3

0.83kA②短路次暂态电流和稳态电流I

"

I

0.83kA③短路冲击电流及第一周期全电流有效值i

(3)

2.55I

"(3)

2.55I(3)I"(3)1.511.25kAsh④三相短路容量(3)UI(3)c2

315.09MV3.1.3

计算点0.4kVc3

电路总电抗及三相短路电流和短路容量计算短路电路中各元件的电抗和总电抗①系统的电抗：U'Soc②高压架空线路的电抗：

20Uc1560220Uc15602Xxx道学院毕业设计X

2

0.4

2

1.76

Ω型电力变压器的电抗：U%KU%2Xkc30.02100630kVN④电缆线路的电抗：X0XXXUc2

0.098lkm

2

Ω500电力变压器的电抗：UKU%Xk500kVN⑥电源点至短路点的总电抗

X

Σ

1

X'2

//2.3234计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值I

(3)K

U3X

c3

0.4kV32.32

②短路次暂态电流和稳态电流I

"

I3K③短路冲击电流及第一周期全电流有效值i(3)1.84I"(3)18.31kAI

(3)sh

1.09I

"(3)

1.099.95kA④三相短路容量

UI(3)KK

39.95kA3.1.4

计算点c3

电路总电抗及三相短路电流和短路容量计算短路电路中各元件的电抗和总电抗①系统的电抗：

1

Uc3Soc

Ω

U4U21iU4U21iXxx道学院毕业设计②高压架空线路的电抗：X'20c1

2

0.4

2

ΩSL7630电力变压器的电抗UKU%2Xkc30.02100630kVN④电缆线路的电抗：X0XXX50c2

0.098km

10.5kV

2

Ω800型电力变压器的电抗：U%4KU%2Xkc3800kVN⑥电源点至短路点的总电抗

X

X

//358

计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值I

(3)K

U3X

c3

0.4kV31.84

Ω

12.55kA②短路次暂态电流和稳态电流I

"

3I12.55kA③短路冲击电流及第一周期全电流有效值及三相短路容量i(3)I23.09kAI

(3)sh

1.09I

"(3)

1.0912.55kA

UIK

3表3-1最大运行方式下的短路算结果短路计算点

I

k

I

I

sh

I

sh

kkkkk

6.18.7

1I20Uc121I20Uc12Xxx道学院毕业设计最3.2.1

求K-1点66kVc1

电路总电抗及三相短路电流和短路容量计算短路电路中各元件的电抗和总电抗：①系统的电抗：此S360MVA，则US360MVAoc②高压架空线路的电抗：Xkm00.4Ωkm20③电源点至短路点的总电抗：X

XX4.81计算三相短路电流和短路容量：①短路电流周期分量的有效值：I

U3X

c1

66kV3

②短路次暂态电流和稳态电流有效值：I

"

I

K

③短路冲击电流及其有效值：i

sh

I

"

2.552.25kAI3Ish

"

1.512.25kA④三相短路容量：UI

3257.21MVA3.2.2

求K-2点

c2

10.5kV

电路总电抗及三相短路电流和短路容量计算短路电中各元件的电抗和总电抗①系统的电抗：'1②高压架空线路的电抗：

U2c20.31SocX'

2

Ω12km0.12

I1U4560Uc22I1U4560Uc22Xxx道学院毕业设计型电力变压器的电抗U%KU%Xk630kVAN④电源点至短路点的总电抗为：

'1

'2

14.433计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量的有效值：I

(3)K

U3X

c2

10.5kV3Ω

②短路次暂态电流和稳态电流有效值：I

"

I

K

0.42kA③短路冲击电流及其有效值：i

(3)sh

2.55I

"(3)

2.55I1.51I④三相短路容量：UI(3)ocK

0.42kA7.64MVA3.2.3

计算点0.4kVc3

电路总电抗及三相短路电流和短路容量计算短路电路中各元件的电抗和总电抗①系统的电抗：Uc34.44Soc②高压架空线路的电抗：X'20c1

2

0.4

2

ΩSL7630型电力变压器的电抗：U%KU%2Xkc30.02100630kVN④电缆线路的电抗：X0XXX

0.098km

10.5kV

2

Ω

I1U45602I1U45602Xxx道学院毕业设计500电力变压器的电抗UKU%Xk500kVN⑥电源点至短路点的总电抗

X

'1

X2

X37

计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值I

(3)K

U3X

c3

0.4kV33.34

Ω

②短路次暂态电流和稳态电流I

"

K

③短路冲击电流及第一周期全电流有效值i

(3)sh

1.84I

"(3)

1.8412.71kAI(3)I6.91kA④三相短路容量

UI(3)

34.79MV3.2.4

计算点0.4kVc3

电路总电抗及三相短路电流和短路容量计算短路电路中各元件的电抗和总电抗①系统的电抗：Uc34.44Soc②高压架空线路的电抗：X'20c1

2

0.4

2

ΩSL7630型电力变压器的电抗U%KU%2Xkc30.02100630kVN④电缆线路的电抗：X0XXXUc2

0.098km

10.5kV

2

Ω

IiIiXxx道学院毕业设计800型电力变压器的电抗U%KU%2Xkc3800kVN⑥电源点至短路点的总电抗

'1

2

XX4

计算三相短路电流和短路容量①短路电流周期分量有效值I

(3)

U3X

c3

0.4kV32.86

Ω

8.07kA②短路次暂态电流和稳态电流I

"

I

③短路冲击电流及第一周期全电流有效值i

(3)sh

1.84I

"(3)

1.848.07kAI(3)1.09I"(3)1.098.07kA8.80kAsh④三相短路容量UI(3)K

30.4kV5.59MV表3-2最小运行方式下的短路算结果三相短路电流

三相短路容/MVA短路计算点

I

k

I

I

sh

I

sh

kkk4

2.253.40257.210.420.637.46.9112.714.798.0714.855.59

kA2kA2Xxx道学院毕业设计高3.3.1

高压66kV侧一次设备的选择校验表3-3侧一次设备的选择校验选择校验项[11]

电压kV

电流A

断流能力

动稳定度

热稳定度

参数

N

I

30

I

k

i3sh

I

t

装设地点条件数据

66kV

3.4kA

3.4

2

额定参数

N

I

N

I

oc

i

max

Itt隔离开关GN66

—

20电压互感器JCC5

0.1

kV

———

—电压互感器

663

33

————一次设备

断路器LN663

型

80

2

3969型号

户外高压隔离开关GW4

—

202800规格避雷器Y5W90

————电流互感器66

1005

—

2

625高压熔断器RN2

50——

kAi222kAi2223.3.2

Xxx道学院毕业设计高压10kV侧一次设备的选择校验表3-4侧一次设备的选择校验选择校验项目

电压

电流A

断流能力

动稳定度

热稳定度

装设地点条件

参数

N

I

30

I

k

sh

I3t

ima数据

10kV

0.830.86额定参数

N

I

N

I

oc

i

Itt一次设备

高压少油断路器I/高压隔离开关GN/2008

—

165122500型号规格

电压互感器JDZX3电流互感器

0.10.133

———LQJ

5

—

81避雷器

—

—

—

—3.3.3

支洞场区380V侧一次设备的选择校验表3-5侧一次设备的选择校验选择校验项目

电压V

电流A

断流能力

动稳定度

热稳定度

kA

2

装设地点条件

参数

N

I

30

I

k

i3

I

t

ima数据380V704A99kA18.3kA

9.92

一次

额定参数

N

I

N

I

oc

i

max

Itt设备型号规格

低压断路器低压断路器DZ20Y低压断路器DZ20Y200

380380380

1000100200

401825

—

—

kAi222kAi222Xxx道学院毕业设计续表3-5选择校验项目

电压V

电流A

断流能力

动稳定度

热稳定度

装设地点条件

参数

N

I

30

I

k

sh

I3t

数据

380V704A9.183kA

9.9274.1额定参数

N

I

N

I

oc

i

max

Itt低压刀开关/

380

1000

—一次设备型号规格

低压刀开关HD13200/低压刀开关100/31电流互感器LMZJ1电流互感器LMZJ1

380380380380

20010010005/5/5

———熔断器

RT0

38040050——3.3.4

支洞作业区380V一次设备的选择校验表3-6侧一次设备的选择校验选择校验项目

电压V

电流A

断流能力

动稳定度

热稳定度2

装设地点条件

参数

N

I

30

I

k

i

I3t

ima数据

380V12.5kA23kA

12.50.75一次

电流互感器LMZJ1

1500

—设备规格

熔断器

RT0400

—

—型号

低压断路器1600

—

—

kA定度22kA定度22Xxx道学院毕业设计续表3-6选择校验项目

电压V

电流A

断流能力

动稳定度

热稳参数

N

I

30

I

k

i

sh

I3t

装设地点条件数据

380V

12.5kA23kA

12.50.75额定参数

N

I

N

I

oc

i

Itt一次设备型号规格

低压断路器DZ20Y低压断路器DZ20Y低压断路器DZ20Y低压刀开关HD131500/31低压刀开关HD13400/31低压刀开关HD13/31低压刀开关HD13100/31电流互感器LMZJ1

555

————变3.4.1

变电所进出线的选择导线和电缆是分配电能的主要器件选择的合理与否直接影响到有色金属的消耗量与线路投资，以及电力网的安全经济运行[。(1)按载流量选择：即按导线的允许温升选择。在最大允许连续负荷电流通过的情况下导线发热不超过线芯所允许的温度导线不会因为过热而引起绝缘损坏或加速老化。选用时导线的允许载流量必须大于或等于线路中的计算电流。按电压损失选择：导线上的电压损失应低于最大允许值，以保证供电质量。

[9][[9][2]Xxx道学院毕业设计(3)按机械强度要求：在正常状态下，导线应有足够的机械强度以防断线，保证安全可靠运行。(4)与线路保护设备相配合：熔断器熔体的额定电流，应不大于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的倍，或明敷绝缘导线允许载流量的1.5倍。在被保护线路末段发生单相接地短(性点直接接地网)两相短路(中性点不接地网)，其短路电流对于熔断器不应小于其熔体额定电流的4倍于自动开关不应小于其瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.5倍长延时过电流脱扣器和瞬时或短延时过电流脱扣器的自动开关其长延时过电流脱扣器的整定电流应根据返回电流确定一般不大于绝缘导线电缆允许载流量的倍对于装有过负荷保护的配电线路其绝缘导线、电缆的允许载流量，不应小于熔断器额定电流的1.25倍或自动开关延时过电流脱扣器的整定电流的倍。熔断器的熔体或自动开关过电流脱扣器的整定电流，应不小于被保护线路的负荷计算电流同时应保证在出现正常的短时过负荷时保护装置不致使被保护线路断开。(5)热稳定校验：由于电缆结构紧凑、散热条件差，为使其在短路电流通过时不至于由于导线温升超过允许值而损坏，还须校验其热稳定性。导线电缆截面的选择要求必须满足安全可靠的要求其选择的一般原则为对及以下高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面。再校验电压损失和机械强度对低压照明线路因其对电压要求较高所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。低压动力供电线路，因负荷电流较大，所以一般先按载流量(即发热温升条件)来选择导线截面，再校验电压损耗和机械强度。3.4.2

线选根据电力变压器室布置标准图集的规定中列表所要求的6~10kV变电所高低压LMY硬铝母线的尺寸进行选择：16#支洞作业区低压侧母线选择尺寸为：相母线尺寸8mm，中性母线尺寸60mm6mm。其型号LMY16#支洞场区低压侧母线选择的尺寸为：相母线尺寸为6mm，中性母线尺寸50mm。其型为LMY侧母线的选择：因为所选变压器的容量分别800kVA和500kVA，因此都选LMY寸为。以上对各处的母线的选择均满足动稳定度和热稳定度的要求因此不再进行短路校验。

223.4.3

Xxx道学院毕业设计高压66kV侧进线的选择通过LJ铝绞线架空接往附近的公用干线。根据发热条件选择。即要IIIal30

30

A，初选截面积16mm的铝绞线，LJ，其35℃时的允许载流I95A，满足要求。al(2)35kV为min

2

，故改LJ。3.4.4

高压10kV侧出线的选择选择型，采用直埋敷设的方式，输电场区和作业区。(1)按发热条件选择。场区高压侧的计算电流为I

30

27.8A，作业区高压侧的计算电流I

30

41.9A，截面积为

2

的铝芯电缆，其在土壤温度℃的允许载流量I90A，II，满足要求。alal30短路热稳定校验。计算满足短路热稳定的最小截面：

I

timaC

77

mm9.3mm2A25mm

2

因此10000缆满足要求。3.4.5

低压380V出线的选择馈电给出碴机的线路采1000型交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接地敷设。按发热条件选I

30

及地下0.8m壤温度为25℃50mm

2

，其II满足发热条件。al30校验电压损耗，铝芯电缆的

0.760

Ω

X0

Ω

lQXlN

50.160.0710.38

%

9.7%8不满足电压损耗的要求，改选70mm

2校验电压损耗。铝芯电缆的

0.540

Ω

X0.070

Ω

lXl30300N

0.30.070.30.38

27.1V

2222Xxx道学院毕业设计%

27.1

不满足电压损耗的要求，改选。校验电压损耗。铝芯电缆的0

Ω

Ω

lQXl30N

0.3150.160.38

%

16.7

100%满足电压损耗的要求。短路热稳定度校验：短路热稳定度的最小截面

I

timaC

9950

77

2改选：120mm1000120交联聚乙烯绝缘铝芯电缆。其他支路导线选择校验同上。选线结果如下表：表3-7支洞场地导线一览序号

选择型号

输电形式

供电用户

供电功率(kW)

输电距离(km)

最大压降

选型标准发热热标准定

120+70120+70120+70120+70120+70120+70120+70120+70120+70120+70120+70

低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆

出机风机排水水泵洞壁照明混凝土喷射空压机拌合站水泵房水泵污水处理厂场区照明生活办公

0.30.40.40.40.30.30.10.20.50.50.50.4

满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足

满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足

满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足

Xxx道学院毕业设计表3-816#支洞作业区导线一览序号

选择型号150+95240+120150+95150+95185+95150+95150+95150+95150+95150+95

输电形式低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆

供电用户新鲜风机卷扬机支洞照明拌合站水泵机械修理间污水处理厂锅炉房场地照明生活用电

供电功率(kW)

输电距离(km)0.40.20.20.50.50.4

最大压降满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足

选型标准发热标准满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足

热稳定度满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足

qbkpLqbkpLiXxx道学院毕业设计第4

供电系统的保护继4.1.1

变压器的保护对于总降压变电所的两台并列运行的油浸式变压器由于容量较小不装设瓦斯保护及纵差动保护而只装设电流速断保护对于外部相间短路引起的变压器过电流装设过电流保护装置。变压器电流速断保护的整定计算

[14]①动作电流的整定：IwIiT式中I——变压器低压母线三相短路电流周期分量有效值kax——可靠系数，取rlK——变压器的电压比T——保护装置的结线系数，相电流结线取1，相电流差结线取3wK——电流互感器的变流比i②电流速断保护灵敏系数的校验：

式中

I

IS2Iqb——在电力系统最小运行方式下，变压器高压侧的两相短路电流kiI——速断电流折算到一次电路(变压器高压侧)的值qb

变压器过电流保护的整定计算①动作电流的整定：IrelI式中I——变压器的最大负荷电流，3L

1NT

I

1NT

为变压器一次额定电流——电流继电器的返回系数，一般为0.8re——可靠系数，定时限时，取1.2，反时限时，取rel其余符号同上式。②过电流保护动作时间的整定计算：t2

式中

t

——变压器低压母线发生三相短路时高压侧继电保护的动作时间

LreiKiLreiKit

Xxx道学院毕业设计——变压器低压侧保护装置在低压母线发生三相短路时的最长的一个动作时间

——前后两级保护装置的时间级差，定时限时，取，反时限时，取0.7变压器过负荷保护的整定计算①动作电流的整定：式中

IopI——变压器的额定一次电流

I1NKi

K——电流互感器的变流比i②过负荷保护动作时间的整定计算：t

op

~15s

4.1.2

路保线路过电流保护

[的整定计算①动作电流的整定：KKIwIKK式中I——线路的最大负荷电流，，I为线路的计算电流L3030②过电流保护动作时间的整定计算：t2

式中

t

——在后一级保护所保护的线路的首端发生三相短路时前一级保护的动作时间t——后一级保护中最长的一个动作时间—前后两级保护装置的时间级差，定时限时，取，反时限时，取0.7③过电流保护灵敏系数的校验：ISIqb式中I——在电力系统最小运行方式下，被保护线路末端的两相短路电流ki

I

qb

——动作电流折算到一次电路的值线路电流速断保护的整定计算①动作电流的整定：KKIwIk式中I——被保护线路末端的三相短路电流kax——可靠系数，取rl——保护装置的结线系数，相电流结线取1，相电流差结线取3wK——电流互感器的变流比i

(4-10)

pqb[15]pqb[15]Xxx道学院毕业设计②电流速断保护灵敏系数的校验：IS2I式中I——在电力系统最小运行方式下，线路首端两相短路电流ki

(4-11)I

qb

——速断电流折算到一次电路的值4.1.3

继电保护整定与校验结果表4-1继电保护结果一览表类型

电流速断保护

过电流保护

过负荷保护保护点

I

qb

Sp

I

op

t

Sp

I

op

t

op

KA1KA2KA3KA4KA5KA6KA7

1.51.51.61.6

2s2s1.5s1s1s0.5s0.5s

2.82.82.8

——

12s12s12s——12s12s防地4.2.1

防雷保护的设计变电所的防雷

[14]①按规程规定装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护设计在总降压变电所四角建独立避雷针，它的接地装置接地电R10，采用根长2.5m直径E的钢管装设避雷针的杆塔附近作一排排列入低下顶距地面引下线用镀锌扁钢，接地管间40mm4mm的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm4mm镀锌扁钢，避雷针用直径20mm锌圆钢。②装设避雷器对线路侵入波进行防护当雷击于线路导线时，沿导线就有雷电冲击波流动，从而会传到变电所。变电所的电气设备中最重要、价值最昂贵、绝缘最薄弱的就是变压器因此避雷器的选择必须使其伏秒特性的上限低于变压器的伏秒特性的下限并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度但它们的数值必须小于冲击波的幅值以保证侵入波能够受到避雷器放电的限制避雷器应尽量靠近变压器。③变电所防雷的进线段保护

对于全线无避雷线的变电所进线，当雷击于

IIXxx道学院毕业设计附近的架空线时，冲击波的陡度，必然会超过变电所电气设备绝缘所能允许的程度，流过避雷器的电流也会超过5kA这是不允许的所以这种线路靠近变电所的一段进线上必须装设避雷装置在进线保护端装设避雷装置后当保护段外发生雷击时由于进线本身的阻抗作用流过避雷器的电流幅值将得到限制而沿导线的行波陡度将由于冲击电晕作用而降低。供电系统66kV架空线路的防雷①架空线可增加绝缘子个数，采用较高级的绝缘子，提高反击电压水平。②架空线路全线架设避雷线。③改进杆塔结构，譬如当应