牽引變電所設(shè)計(jì).ppt

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1、供變電工程課程設(shè)計(jì)概述變電所設(shè)計(jì)步驟1.選擇供變電工程的主結(jié)線2.根據(jù)設(shè)備工作的正常條件對設(shè)備進(jìn)行初步選擇3.根據(jù)設(shè)備工作的異常條件對設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)4.在完成高壓設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)后，進(jìn)行配電裝置的設(shè)計(jì)，繪出平面布置圖和斷面圖5.完成配電裝置的設(shè)計(jì)后，進(jìn)行防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述6.在完成一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，分別對二次系統(tǒng)的控制、測量和保護(hù)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成對二次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，繪出二次系統(tǒng)展開圖7.對交流電源、直流電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)上述步驟僅僅是一個(gè)一般性流程，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可能存在某些步驟的反復(fù)。概述對于具體的高壓設(shè)備來說，設(shè)計(jì)可歸納為：選擇、校驗(yàn)；如果校驗(yàn)通過，則選擇合格，否則

2、重新選擇，再校驗(yàn)。對于設(shè)備的選擇依據(jù)通常是設(shè)備工作的正常條件；對于設(shè)備的校驗(yàn)依據(jù)通常是設(shè)備工作的異常條件。針對設(shè)備校驗(yàn)，主要從發(fā)熱和受力兩個(gè)方面考慮。§1.電器與載流導(dǎo)體的發(fā)熱和負(fù)載能力發(fā)熱問題電氣設(shè)備的發(fā)熱：導(dǎo)體和電接觸部分電阻的存在—電阻損耗由于交變磁場的作用，在周圍的鐵磁體內(nèi)—渦流、磁滯損耗絕緣體內(nèi)的介質(zhì)損耗損耗→熱能，加熱了導(dǎo)體，電氣設(shè)備溫度升高。一、發(fā)熱問題電氣設(shè)備的長期發(fā)熱允許溫度主要由絕緣材料的允許溫度和接觸部分的允許溫度確定。短時(shí)發(fā)熱允許溫度主要取決于導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣材料的性能。容許溫度（允許溫度）：指使電氣設(shè)備能保持正常的連續(xù)工作所允許的最高發(fā)熱溫

3、度。限制條件：(容許電流)(長期工作電流)二、發(fā)熱計(jì)算1.導(dǎo)體長期發(fā)熱導(dǎo)體中沒有通過電流時(shí)，其溫度與周圍溫度相等。導(dǎo)體內(nèi)通過電流時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量一部分使導(dǎo)體本身溫度升高，另一部分散失到周圍介質(zhì)中去，它們之間呈動(dòng)態(tài)分配，直至導(dǎo)體發(fā)熱過渡到穩(wěn)態(tài)時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱溫度達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫升。發(fā)熱計(jì)算這一變化過程可以用熱平衡方程描述：dt時(shí)間內(nèi)的總發(fā)熱導(dǎo)體質(zhì)量導(dǎo)體比熱導(dǎo)體溫度周圍環(huán)境溫度導(dǎo)體散熱系數(shù)導(dǎo)體散熱面積發(fā)熱計(jì)算求解微分方程，得到穩(wěn)定溫升：最后得到：發(fā)熱計(jì)算工程中常采用查表的方式求母線和導(dǎo)體的容許電流(載流量)，它是按環(huán)境溫度為25℃時(shí)由IXU計(jì)算式得到的(附錄二附表1～3)，當(dāng)實(shí)際

4、環(huán)境溫度變化時(shí)，需按采用的環(huán)境溫度乘以校正系數(shù)Kt發(fā)熱計(jì)算2.導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱為了保證系統(tǒng)中的導(dǎo)體設(shè)備能滿足惡劣工況的要求，必須進(jìn)行短路電流通過時(shí)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。目的：找出短路時(shí)的發(fā)熱溫度，以便與導(dǎo)體規(guī)定的短時(shí)發(fā)熱容許溫度比較。發(fā)熱計(jì)算導(dǎo)體短路時(shí)，熱平衡方程為：任一時(shí)刻的短路電流有效值溫度為時(shí)的導(dǎo)體電阻溫度為時(shí)的導(dǎo)體比熱發(fā)熱計(jì)算整理后：要求短路最高發(fā)熱溫度，對上式兩邊積分：與短路存在過程中產(chǎn)生的熱量成比例，因而稱為短路電流的熱效應(yīng)發(fā)熱計(jì)算右邊的積分結(jié)果為：則原積分式變?yōu)椋喊l(fā)熱計(jì)算變量A的數(shù)值與導(dǎo)體材料和導(dǎo)體實(shí)際溫度有關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中，往往將A與導(dǎo)體溫度的關(guān)系按各種材料的平均參數(shù)值

5、代入上式，計(jì)算后制成相應(yīng)曲線。將短路全電流id分解為周期分量電流izt與非周期分量電流ift兩部分，則代入后并化簡得到：QZ、Qfi分別為短路周期分量電流、非周期分量電流的發(fā)熱效應(yīng)。發(fā)熱計(jì)算短路電流周期分量和非周期分量熱效應(yīng)的計(jì)算1.用數(shù)值積分法計(jì)算QZ2.Qfi的計(jì)算當(dāng)td<0.1s當(dāng)td≥0.1s短路電流作用下母線電動(dòng)力計(jì)算電動(dòng)力的實(shí)質(zhì)是載流導(dǎo)體所受磁場力，可用畢奧-沙伐定律計(jì)算實(shí)用中引形狀系數(shù)Kx修正對于圓形導(dǎo)體，Kx=1短路電流作用下母線電動(dòng)力計(jì)算三相導(dǎo)體短路時(shí)的電動(dòng)力B相受的力最大，應(yīng)以中間B相電動(dòng)力值為標(biāo)準(zhǔn)同一地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，以三相短路時(shí)最大電動(dòng)力為大，因此

6、應(yīng)以三相短路來計(jì)算最大電動(dòng)力?！?.電氣設(shè)備選擇母線的選擇母線常用銅、鋁和鋼三種材料制成。銅的導(dǎo)電性能最好，機(jī)械強(qiáng)度大，耐腐蝕；鋁的導(dǎo)電性比銅差，機(jī)械強(qiáng)度小，但比重小，成本低。根據(jù)我國資源情況和技術(shù)政策，盡量以鋁代銅。鋼的導(dǎo)電性能最差，但機(jī)械強(qiáng)度最大，通常只在小電流情況下采用。硬母線一般采用矩形截面，且已標(biāo)準(zhǔn)化。母線的選擇母線截面的選擇1.按最大長期工作電流選擇截面IXU為相應(yīng)于母線工作的環(huán)境溫度和其放置方式下，母線長期容許電流值(查附錄二表1～3)Igmax為母線在電路中的最大長期工作電流。對于牽引變壓器一般取Igmax=1.3Ie注：當(dāng)環(huán)境溫度不為25℃時(shí)，需乘以修

7、正系數(shù)2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面S為導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面jn為經(jīng)濟(jì)電流密度，使導(dǎo)體年計(jì)算費(fèi)用為最低的電流密度母線的選擇母線的選擇3.按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定可以根據(jù)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算方法，確定出短路最終溫度，應(yīng)使其與所選母線短路容許溫度滿足關(guān)系：若校驗(yàn)結(jié)果不滿足熱穩(wěn)定要求，則按可得到母線的最小容許截面Smin，即母線的選擇4.按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€的機(jī)械穩(wěn)定性短路沖擊電流通過母線時(shí)，使其承受較大的機(jī)械應(yīng)力可能使固定在支持絕緣子上的母線產(chǎn)生彎曲變形甚至折斷，因而必須按這時(shí)加在母線上的彎矩進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。當(dāng)跨距數(shù)大于2時(shí)，母線的最大