某综合维修工区变电设计
务书
题 目
某综合维修工区变电设计
1容
1搜集资料统计电负荷
2负荷分类负荷计算
3确定维修工区变压器接线型式容量台数
4确定工区接线方案
5短路计算
6设备导线选择
7工区防雷接设计
2基求
1完成少3000字外文资料翻译
2完成变电系统图设计
3选择设备导线应符合工厂供电设计求
4利CAD绘制符合国家标准规范图纸
5提交10000字文
6维修工区变电设计符合GB50053—199210 kV变电设计规范[S]
7变电设计符中华民国电力法电力设施保护条例等
3技术指标
（1）负荷表：
负荷名称
设备容量KW
需系数
功率数
维修中心办公楼
100
06
06
中心办公楼信号
30
08
05
中心办公楼信号
30
08
05
工区办公楼信号
30
08
05
安全防护设备
40
1
08
民通信
30
09
07
公安通信
30
09
08
消防通信
30
09
08
综合工区办公楼
100
06
06
食堂浴室
80
055
055
单身宿舍
100
065
06
综合动力
60
07
08
消防设施
40
1
085
中心办公楼信号备
20
08
05
工区办公路信号备
20
08
05
工区办公楼信号备
20
08
05
明设备
80
1
09
总容量
840
（2）环境条件：
维修工区变电牵引变电供电出口断路器容量187MVA区年高气温32℃年均气温13℃年低气温10℃年热月均高气温32℃年热月均气温27℃区均海拔50米土砂粘土风西北风风速
28ms年负荷利时数4000时求供电较高性
4参考文献
1．刘介工厂供电第五版机械出版社
2．李友文工厂供电技术化学工业出版社
3．刘介工厂供电设计指导(第2版)机械工业出版社
4．熊信银朱永利发电厂电气部分中国电力出版社
5．李桂中现代电力工程师技术手册天津学出版社
5进度安排
第1周 外文查找翻译
第2周 开题报告编写
第3周 根负荷进行分类完成负荷计算
第4周 初步接线图设计
第5周 完成短路计算
第6周 设备导线选择校验
第7周 利CAD完成接线图绘制
第8周 期中检查
第9周 完善文部分容图纸绘制
第10周 完成文初稿
第11周 初稿容修改
第12周 文格式修改
第13周 文查重完成定稿
第14周 进行毕业答辩
2019年12月27 日
毕业设计开题报告
题 目
综合维修工区变电设计
1研究背景
综合维修工区中电设备正常变电设计成重点变电做电力系统重组成部分直接影响整电力系统安全济运行联系牵引变电工区电设备中间环节起着变换分配电作果综合维修工区变电出现障会导致电设备法正常维修工区量信号设备供电求相较高断电会信号法传输设备检修时济损失综合维修工区样机车铁轨提供维护变电稳定供电会导致机车出现障时法检修导致投入运行造成工作员伤亡铁轨长时间会出现偏差工程检修车工作员时进行维护会造成机车出轨造成较员伤亡
2国外研究现状
国外研究现状特点：目前国际建筑电气设计水已非常先进技术求性求越越高针综合维修工区变电设计已相成熟设计程设计程选型计算准确避免粗犷选型造成必浪费时项电设备选型技术较先进节型性型产品工区变电供配电系统正常运行起保驾护航作目前国际关铁路方面综合维修工区供配电设计正逐步整体智化前进取非常观成果
国研究现状特点：前国电气化设施设计水已设计出套较安全时济变电供配电系统国综合维修工区变电设计供配电系统设计规范(GB500522009)通电设备配电设计规范(GB5005495)10KV变电设计规范等
3研究容研究方案
(1) 资料收集
收集阅读篇文总结关变电设计关资料确定维修工区电负荷负荷等级
(2) 负荷计算
维修工区变电设计中电负荷根负荷等级理位置工作制等原进行分类根需系数法进行负荷计算
(3) 接线图设计
根安全灵活济原进行接线图设计实际情况选择合适接线形式
(4) 短路计算
采标幺制法计算短路电流根提供数出口断路器容量选择变压器容量线路阻抗等数进行计算
(5) 设备导线选择校验
根动稳定度热稳定度合理选择次设备避免线路变压器出现障导线包括母线电缆母线应济电流密度选择余导线应实际情况动热稳定度选择
(6) 防雷接设计
防雷包括防直击雷防感应雷防雷电波侵入变电应装设避雷针避雷带等设备进行防雷保护接保护中应计算出接电阻
4预期达目标
综合维修工区变电设计满足安全济操作简单求障短时间断开障线路线路切换备线路防止出现设备损坏身危害变电设计应满足前国家项标准规范求满足社会发展求应适应拓展性
2019年3月13日
摘
综合维修工区做铁路安全稳定运行基础起着重作工区种铁路建设维修设备设备正常运行变电设计成核心
设计根某综合维修工区取供电电源该区域电负荷实际情况利系数法完成负荷计算时根负荷计算结果实现功补偿计算基确定变压器类型台数具体安装位置等利标幺制法完成短路电流计算实现设备选型考虑雷暴天气输电线路安全性产生影响配备防雷保护装置接装置绘制维修工区变电接线图终完成供配电系统设计
综设计中采单母线接线方式选变压器型号：S980010通类计算实现某综合维修工区变电设计满足铁路线设施检修需求设计安全济性变电供电系统终设计方案达预期求
关键词：变电供配电系统防雷接
Abstract
The comprehensive maintenance work area plays an important role as the basis for the safe and stable operation of the railway There are various railway construction and maintenance equipment in the work area In order to make the equipment operate normally and reliably the design of the substation has become the core
According to the power supply of a comprehensive maintenance work area and the actual load of the area the calculation method is completed by the coefficient method At the same time the reactive power compensation calculation is realized according to the load calculation result Based on this the type and number of transformers are determined As well as the specific installation location the shortcircuit current calculation is completed by the standard method and the equipment selection is realized The lightning protection device and the grounding device are equipped in consideration of the impact of the thunderstorm weather on the safety of the transmission line The main wiring diagram of the substation in the work area finally completed the design of the power supply and distribution system
In summary this design uses a single bus connection the selected transformer model S980010 Through various calculations the design of a substation in a comprehensive maintenance work area has been realized and the need for maintenance of different facilities on the railway line has been met A safe reliable and economical substation power supply system has been designed to make the final design Meet the expected requirements
Keywords substation power supply systemlightning protectiongrounding
目 录
第1章 绪 1
11 课题研究目意义 1
12 国外研究现状 1
121 国研究现状 1
122 国外研究现状 1
13 文研究容 2
第2章 负荷计算功功率补偿 3
21 电力负荷 3
22 电力负荷分级 3
23 级电力负荷供电电源求 4
24 负荷计算 4
25 功补偿 6
第3章 变电变压器选择变电址确定 7
31 变电变压器选择 7
311 变电变压器台数选择 7
312 变电变压器形式选择 7
313 变电变压器联结组选择 8
314 变电变压器容量选择 8
32 变电址确认 8
第4章 接线方案选择 9
41 变电接线意义 9
42 车间变电接线分类 9
43 接线方案选定证 9
431 第种接线方案 9
432 第二种接线方案提出 10
44 接线方案较选定 11
第5章 短路计算 13
51 短路电流基概念 13
511 短路危害 13
512 计算短路电流目 13
52 短路电流计算 13
第6章 变电次设备选择校验 18
61 变电次设备分类 18
62 变电次设备选择 18
63 变电次设备选择原 19
631 10kV次侧设备选择校验 20
632 04kV次侧设备选择校验 21
64 高低压母线选择校验 22
65 导线电缆截面选择条件 22
66 变电进出线选择校验 23
661 10kV高压进线引入电缆选择 23
662 04kV低压出线选择 24
第7章 变电二次回路方案选择 25
71 变电保护配置 25
72 高压断路器控制信号电路 25
73 高低压侧电计量电路 25
第8章 变电防雷保护接装置设计 27
81 防雷设备 27
82 变电防雷保护 27
821 直击雷防护 27
822 避雷器选择 28
83 变电公接装置设计 28
第9章 结 30
参考文献 31
致 谢 32
附 录 33
附录A 外文资料 33
附录B 接线图 44
第1章 绪
11 课题研究目意义
针铁路言综合维修工区铁路中设施安全稳定运行基础工区含量检修铁路电设备设备正常运行变电设计成核心变电电力系统核心连接着牵引变电厂区电设备
果综合维修工区变电运行出现问题会导量信号电设备法正常障信号法传输设备检修时机车铁轨长时间运行会出现偏差变电稳定供电会导致维修设备法检修导致铁路投入运行严重时造成工作员伤亡完善综合维修工区变电设计具深层意义
12 国外研究现状
综合维修工区做电设施提供检修工区容通信供电检修建设体综合维修工区已铁路铁等方面发展国国外领先科技技术
121 国研究现状
目前国变电设计技术较成熟已走电力技术前目前言国变电接线方案具简单化特点相关设备质量提升时电网供电更加变电工作中起重作短路器制造技术方面提升接线方案简单化投资省变电开始采量新次电气设备趋油化性高安装简单运行维护方便例SF6气体绝缘设备国变电发展逐渐趋数字化动化中存突出问题损耗高效率低等
122 国外研究现状
国外言变电设备愈发着数字化方发展体现方面：次设备 演进更加智二次设备着网络化方发展符合IEC61850相关求总体言装配化智化动化集继电保护障滤波监控等功体相国说国外变电设计技术更加成熟电气设备体现较明显性更加突出安装检修方便造价低寿命长国外变电次设备技术较先进
目前言领域世界相关专家方进行技术方面攻克着眼更加智化低成供电设备研发达电网系统全面化终求
（1） 实现电力系统间通信协调性互联互通成增加传输便利性
（2） 加力度布控通信系统商业化城委
（3） 利仪表电器等相关图纸实现开关设备变压器智型转变
（4） 实现电器设备远程化终端控制
（5） 进步发展优化智仪表系统
（6） 期电力系统算法领域贡献出更加精准快速控制方案
13 文研究容
实际情况中工厂工程求实施次设计着眼综合维修工区区块变电设计工作
容方面：
（1） 运行程中完成负荷计算功补偿两部分
（2） 综合维修工区区块变电具体址型式进行确定
（3） 综合维修工区区块变电选择接线方案变压器型号
（4） 参考短路计算终结果选择设备
（5） 实际情况综合维修工区区块电源进行高压配电线路两方面进行综合性筛选
（6） 实际情况电源进行方面二次回路方案进行评估选择
（7） 综合维修工区区块防雷保护接装置两方面实施综合设计工作
第2章 负荷计算功功率补偿
21 电力负荷
电力负荷电力负载通常情况定义分成列两类：
表征产生电消耗电设备电单位重负荷例
二表征产生电消耗设备单位具体电功率者电流轻负载例
22 电力负荷分级
综合维修工区区块电力负荷根供电性求中断供电损失划分等级[2]：
级负荷指出现供电中断时发生极严重伤亡现象者政治济方面损失巨重设备损坏例果发突然断电造成中毒爆炸火灾等果者供电处重设施必须保持供电情形判重负荷相应维修区块需设定级负荷应二级负荷指发生断电情况会造成较严重济者政治损伤会身安全影响
型重设备损坏等维修工区二级负荷较维修中心办公楼民通信公安通信消防通信综合工区办公楼安全防护设备综合动力中心办公楼信号中心办公楼信号备工区办公楼信号工区办公楼信号备消防设施三级负荷般电力负荷指属述两种级负荷例明设备单身宿舍食堂浴室
种判定方法根工作制进行划分具体连续工作制类（够恒定负荷实施作业运行时间较长够保证热衡状态发生）短时工作制设备（具体指恒定负荷条件实施作业时间较短中间具较长停歇时段）断续周期工作制设备（具体指实施作业工程中进行周期性工作者停滞）
次设计中电设备连续工作制设备根电设备等级设备类型分配利负荷计算进行
第1组：维修中心办公楼综合动力综合工区办公楼安全防护设备消防设施
第2组：民通信消防通信公安通信中心办公楼信号备工区办公楼信号备
第3组：单身宿舍食堂浴室明设备
23 级电力负荷供电电源求
1
重性程度级负荷谓重中重出现供电中断会造成严重果关求需设置两独立供电设备防中产生严重障现象够时补维修工区设备进行正常运转
应级负荷尤重设置备电源设备外需设置应急电源（EPS）设备求电源重负荷供电提供供电工作文涉设备包含级负荷需应急电源方面进行考虑
2二级负荷供电电源求
划分二级负荷样极重需设置双回路供电设备维修工区变电压器求设置两台实际作业工程中果出现单回路变压器障现象保证通信设备综合动力两方面二级负荷正常电力供应果发生电力突然断供现象够实现备线路电源时启恢复供电维持工区设备正常运行
3三级负荷供电电源求
通常讲三级负荷视重负荷没具体供电负荷方面相关求维修工区食堂浴室宿舍等短时间断电会造成危害会导致电力系统正常运行
24 负荷计算
进行供电系统原件负荷值计算程中具体应元件发热条件进行参
具体符合计算程中通常涉需系数法者二项式法通常利前者进行运算果出现设备台数较少设备容量没较差情况时通常利系数计算方法果设备台数身较少设备间容量查表较通常二项式计算方法[3]研究中设备相较时设备间容量差较计算程中实施系数法实施相关运算
供电系统安全正常运行前提必须精确选择系统中器件具体包含电力变压器开关设备者导线电缆等方面具体作业程中择取元件需电压者频率方面相关求必须达相关负荷电流变电区块全部电设备均需实施相应负荷运算目：
(1) 变电区块变压器进行负荷电流视功率等相关方面运算进行变压器容量方面选择
(2) 电气设备流通电流负荷输电线路载负荷电流进行相应计算结果成设备电缆母线等方面筛选
(3) 尖峰负荷进行相关运算实现保护电气设备相关整定计算者电动机启动条件进行评估
(4) 进行电气设计时作技术支持
具体系数法计算公式：
：PKdPe
：QPtanϕ
：SPcosϕ
：IS3UN
表24 负荷计算结果
负荷名称
负荷等级
设备容量(kw)
Kd
cosϕ
tanϕ
计算负荷
P(kw)
Q(kvar)
S(kV·A)
I(A)
第1组
维修中心办公楼
Ⅱ
100
06
06
08
60
48
100
578
综合工区办公楼
Ⅱ
100
06
06
08
60
48
100
578
综合动力
Ⅱ
60
07
08
06
42
252
525
303
安全防护设备
Ⅱ
40
1
08
06
40
24
50
289
消防设施
Ⅱ
40
1
085
053
40
212
4706
271
第2组
中心办公楼信号
Ⅱ
30
08
05
087
24
2088
48
277
中心办公楼信号
Ⅱ
30
08
05
087
24
2088
48
277
工区办公楼信号
Ⅱ
30
08
05
087
24
2088
48
277
中心办公楼信号备
Ⅱ
20
08
05
087
16
1392
32
185
工区办公楼信号备
Ⅱ
20
08
05
087
16
1392
32
185
工区办公楼信号备
Ⅱ
20
08
05
087
16
1392
32
185
民通信
Ⅱ
30
09
07
071
27
1917
3857
222
消防通讯
Ⅱ
30
09
08
06
27
162
3375
195
公安通讯
Ⅱ
30
09
08
06
27
162
3375
195
第3组
单身宿舍
Ⅲ
100
065
06
08
65
52
10833
625
明设备
Ⅲ
80
1
09
044
80
352
8889
513
食堂浴室
Ⅲ
80
055
055
084
44
3696
80
462
总计
58144
42420
71973
4157
25 功补偿
功补偿工作电压等级分低压功补偿高压功补偿综合维修工区变电牵引变电工区变电供电转换成适合设备直接电压等级高压配电线路功率损耗忽略计
变电总计算负荷：
P30K∑p×∑P30092×632 58144kW
Q30K∑q×∑Q30095×4462842420kvar
S30P302+Q302 ≈71973KV·A
cosφ P30Q30 5814471973≈ 081
变电10kV高压侧负荷时求具体功率素应09者述计算出cosφ081<09实际操作中功功率损耗相功功率损耗言情况求功率素达
09者04kV母线实施联电容器安装进行补偿调适果补偿调适计算功率素达092出相应电容补偿容量具体见面公式：
QcP30(tgΦ1tgΦ2)
58144×（tanarccos081－tanarccos092）17443kvar
果选择型号电容器面式子进行电容器数量计算：
n QCqc 17443200 087
假设n1实际补偿容量进行计算QC200×1200 kvar
实施功补偿变电低压侧符合进行相应计算：
S＇30(2)P302+(Q30Qc)2581442+(42420200)262317KV·A
变压器功率损耗：（估算PT（001002）QT（005008））
△PT 001 S30′ 001 ×62317 623kw
△QT 005 S30′ 005×6317 3116kvar
变电高压侧计算负荷：
P30 58144+ 623 58767kw
Q30 (42420200)+ 311625536 Kvar
S30P30 2+Q30 2587672+25536264075KV·A
功率补偿工厂功率数：
cosφ′ P30 Q30 58767 64075 092≥09
符合设计求
第3章 变电变压器选择变电址确定
电力系统电安全输送变电然变压器变压分配综合维修工区车间设备功言变电级电力系统中接收相应电实施电分配变配电作工厂配电系统交汇处存具体言工厂变电分两种总降压变电（范围35kV电压10kV者6kV）二车间变电（范围10kV6kV电压04kV水）通常情况中型工厂中进行总降压变电设置[4]
31 变电变压器选择
文研究综合维修工区规模中型工厂范畴中均常规供电设置特殊求35kV10kV负荷牵引变电直接引厂区部作供电设备
311 变电变压器台数选择
通常需参考种原选择变压器数量[5]：
(1) 需考量电负荷需提供电力供应变电二级负荷较般说会需两台变压器果变压器障者需进行检变电然够保证二级负荷持续进行电力供应果变电中含二级负荷含级负荷设置两台者台变压器均需低压侧设置供电线作备电源设置例发电机类备电源
(2) 果某负荷呈现出季节性者昼夜变动较情况需考虑济方面运行素者设置两台变电设备进行作业
(3) 排述情况般说车间变电会配备台变压器发生负荷集中容量较状况需设置台变压器设备
果进行变压器数量考量需考虑供应区负荷增长情况确保增长空间
综合维修工区变电站设计针车间变电工区存较数量二级负荷三级负荷没级负荷述原需配备两台变压器台作变压器台备
312 变电变压器形式选择
1油浸式：特殊环境影响时形式部分变电
2干式：周围环境潮湿者尘抑防火求较高时通常采方式
3密闭式：果变电环境中化学腐蚀物品易导电易燃粉尘者纤维等较情况通常采存放方式
4防雷式：果周围环境中雷区较者土壤电阻率较高（山区）通常采存放方式
5载调压式
研究中变电环境中含特殊求选择通常情况油浸式进行放置
313 变电变压器联结组选择
通常说电力变压器连接组具体说变压器二次绕组变压器二次侧应线路设置电压相位关系实施致联结方式情况6~10kV范围配电变压器设置Yyn0Dyn11两类联结方式进行组合[6]
果三相负荷基均衡条件低压中性线电流求低压绕组额定电流四分果谐波没供电系统中受影响相应三相配电变压器通常选Yyn0方式进行设置单项衡负荷导致中性电流变压器低绕组额定电流四分供电系统中包含数量较谐波源致高次谐波电流现象显著等情况通常三相配电变压器选择Dyn11方式进行连接
次设计中综合维修工区含较谐波源信号设备通信设施等实施Dyn11联结方式进行作业
314 变电变压器容量选择
某变电台变压器时应容量SNT需符合电设备产生总计算负荷S30需求量
SN⋅T≥S30
车间中变电设置变压器单台容量通常1000kV⋅A
述求选择S980010油浸式变压器型号实施运作
32 变电址确认
通常变配电位置般设置负荷中心附进出线便利性提供保证时扩建发展余维修工区牵引变电进行集中供电工区变电通常室型附设式样会占较建筑面积减少相应花费参已确定供电方案结合查询资料中综合维修工区面示意图考虑变电量远离员集中区影响综合维修工区面积利安全供电等素决定降压变电设综合维修工区西北部区域
第4章 接线方案选择
41 变电接线意义
接线图电路图作够展现出系统输送电分配线路电路图中呈现出接线方式够正常障状态供配电情况进行定程度体现作电路图
42 车间变电接线分类
1工厂总降压变电高压配电非独立式变电
总变配电中设置高压配电室安装开关设备保护装置测量仪表通常情况仪器设备会高压配电线路起始高压侧进行设置车间变电配置变压器低压配电室高压侧通常情况安装开关设备者装设简单隔离开关熔断器避雷器等
2工厂总降压变电高压配电独立式变电
没总变配电存工区范围中时时车间变电进行代需注意时时候高压侧安装开关电器保护装置测量仪表等设备必少前提条件高压配电室存必须果满足两种条件设置高压配电室第条件变压器容量第二条件没较高供电性求够低压侧电状况进行效监测变压器室者电杆安装开关设备外够高压测电进行检测需低压配电室中设置高压开关 [6]
43 接线方案选定证
接线具着种样接线方式常见单母线单母线分段双母线桥式桥外桥等线路存穿越功率时桥式接线会错选择分支接线考虑供电性没较苛刻求时应双母线供电调度灵活扩建方便线路需设备较操作繁琐适维修工区变电设计
次维修工区变电设计中存穿越功率供电性求相较高
结合种接线方式优缺点初步采单母线接线方式装设台变压器台备变压器采双回路进线工区电设备供电维修工区部分二级负荷装设备变压器避免变压器障时造成损失双回路进线保证条线路障时条线路进行供电
431 第种接线方案
综合维修工区源3510kV牵引变电电力位置处工区附厂中仅设置二三级负荷具备级负荷设置两台变压器接线方式采取单母线样性会保障
设计方1中接线方式采取双回路进线单母线接线牵引变电工区提供需电程中需车间变电降压供维修工区电设备
单母线接线优势操作简单较济双回路进线弥补额性足旦工区中条线路发生障备电路立代障线路保障工厂电路障状况保持正常运行防止出现较损失两台变压器备避免工区变电器出现障时法正常供电现象备高压进线备变压器维修工区变电安全供电获进步保障
方案1接线图：
图41
432 第二种接线方案提出
方案2中接线方式采取条电源进线单母线分段相较单母线接线单母线分段具备更性操作更加灵便样采两台变压器增加供电安全性相方案1方案2采条电源进线果高压进线出现障会导致整综合维修工区断电工区设备法正常运行会造成较济损失
方案2接线图：
图42 方案2
44 接线方案较选定
综合较种接线方案：
(1) 相方案2方案安全性角度具更优势
(2) 供电性角度分析方案1接线方式缘出现电路障时够备电路取代保障工厂然够保持正常运行相方案二接线方式需配置两台变压器性言方案1更具优势
(3)灵活性方面较单母线分段单母线灵活性高方案12采两台变压器备配电较灵活
(4)扩建适应性言方案1方案2相差扩建性均较表现
接线济性较：
(1)方案1中花费包括：两台台元元计元
(2)方案2中花费包括：元年维护费约元计元
表41 接线方案选定
方案1
方案2
安全性
满足求
满足求
性
满足求
满足求
供电质量
满足质量高
满足质量低
灵活性
灵活性较低
灵活性高
扩建适应性
扩建灵活性高
扩建灵活性高
方面较计算方案1相方案2设备齐全采购方便然方案1济性稍差供配电安全性性供电质量扩建适应性方面较更加满足综合维修工区变电设计求保证供电质量终选择方案1
第5章 短路计算
51 短路电流基概念
短路具体概念指：电力系统中发生等级电位导体电器短接相相间相间短接短路具体特征表现短接前两点电位差会发生显著变化[7]
511 短路危害
电器设备中旦发生短路障设备回路中阻抗会发生显著降低相设备正常运行电流发生短路障时短路电流会出现极升高种现象带热效应电动效应会设备带极损伤法逆转出现称接短路设备回路中会产生零序电流种零序电流会通讯线路中产生感应电动势会干扰正常通信严重时甚会身设备带定损害
512 计算短路电流目
进行短路计算目希够减少短路障带损害缩影响范围具体目：
1利短路电流检测电气设备导线热动稳定性帮助进行选择
2选择整定继电保护装置样够保证发生短路障够立切
3[8]
52 短路电流计算
短路计算频繁两种基方法名单位制法(欧姆法)相单位制法(标幺制法)次设计方案中计算方法采取标幺制法遵循统标准电压等级阻抗进行出虚拟值（标幺值）计算完成电压等级分算
1)系统运行方式时短路电流计算
①绘制计算电路
图51 短路计算电路
②确定基准值设SdUdUc高压侧Ud1Ud2
IdSd3Ud
：
Id1Sd3Ud1100MVA3×105kV55kA
Id2Sd3Ud2100MVA3×04kV144kA
③计算电抗标幺值
a
XS*SdSOC
：X1*100MVA187MVA053
b 查表x0036Ωkm线路长
Xwl*X0lSdUC2
：
X2*(036×05)Ω×100MVA(105kV)2016
c 查表UZ45
XT*Uk100SdSN
：
X3*45100×100MVA800kVA563
绘制等效电路
图52 等效电路
④计算k1点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k1)*X1*+X2*053+016069
b
Ik(3)IdX∑*
：Ik1(3)Id1X∑(k1)*55kA069797kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik1(3)797kA
ish(3)255I(3)255×797kA2032kA
Ish(3)151I＇＇(3)151×797kA1203kA
d
Sk(3)SdX∑*
：Sk1(3)SdX∑(k1)*100MVA06914493MVA
⑤计算k2点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k2)*X1*+X2*+X3*053+016+563632
b
Ik2(3)Id2X∑(k2)*144kA6322278kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik2(3)2278kA
ish(3)184I＇＇(3)184×2278kA4192kAIsh(3) 109I＇＇(3)109×2278kA2483kA
d
Sk2(3)SdX∑(k2)*100MVA6321582MVA
表51 短路计算结果
短路计算点
三相短路电流kA
三相短路容量MVA
Ik(3)
I＇＇(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
Sk(3)
k1
797
797
797
2032
1203
14493
k2
2278
2278
2278
4192
2483
1582
2)系统运行方式时短路电流计算
①绘制计算电路
图53 短路计算电路
② 设SdUdUc高压侧Ud1Ud2
Id1Sd3Ud1100MVA3×105kV55kA
Id2Sd3Ud2100MVA3×04kV144kA
③计算电抗标幺值
a
X1*100MVA107MVA093
b 查表x0036Ωkm线路长
X2*(036×05)Ω×100MVA(105kV)2016
c 查表UZ45
X3*45100×100MVA800kVA563
绘制等效电路
图54 等效电路
④计算k1点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k1)*X1*+X2*093+016109
b
Ik1(3)Id1X∑(k1)*55kA109505kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik1(3)505kA
ish(3)255I＇＇(3)255×505kA1288kA
Ish(3)151I＇＇(3)151×505kA763kA
d
Sk1(3)SdX∑(k1)*100MVA1099174MVA
⑤计算k2点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k2)*X1*+X2*+X3*093+016+563672
b
Ik2(3)Id2X∑(k2)*144kA6722143kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik2(3)2143kA
ish(3)184I＇＇(3)184×2143kA3943kA
Ish(3)109I＇＇(3)109×2143kA2336kA
d
Sk2(3)SdX∑(k2)*100MVA6721488MVA
表52 短路计算结果
短路计算点
三相短路电流kA
三相短路容量MVA
Ik(3)
I＇＇(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
Sk(3)
k1
505
505
505
1288
763
9174
k2
2143
2143
2143
3943
2336
1488
第6章 变电次设备选择校验
变配电中输送分配电力电路通常意义说次电路次回路做电路该电路中全部电器设备次设备[10]例高低压断路器高低压隔离开关电压互感器高低压熔断器电流互感器等线路正常电起着保护监测计量重作
61 变电次设备分类
次设备通负责功分种：
(1)变换设备
具体工作求转化电压电流等级电力变压器电流互感器等
(2)控制设备
系统工作求实现次电路通断效控制具体设备变压器线路隔离开关断路器等
(3)保护设备
保护设备顾名思义系统出现电流电压现象时起保护电力系统作避雷器线路熔断器等
(4)补偿设备
电力系统中产生功功率进行补偿帮助电力系统提升功率数
具体设备联电容器没够高压低压侧进行补偿
(5)成套设备
够次电路接线方案中系列具体求次设备二次设备根整合体例高压开关柜低压配电屏等
62 变电次设备选择
进行选择时需考虑正常供电短路障两种情况时需保证供电工程中安全性运行维护方便操作简单应投资济合理否会严重影响变电供配电系统正常运行导致严重危害必济损失身安全
63 变电次设备选择原
目前供配电系统中种型号品类繁作相筛选求校验中规范较致设备安全运行前提供应种设备需量保证额定电压额定电流正常情况进行动稳定度热稳定度考量时需短路障条件进行校验选择[11]
(1) 进行电气设备型号选择时需放置环境进行考量
具体工作环境分种：户外户情况设置海拔情况设置温度否处矿井防尘者防爆区域等
(2) 选择额定电压时需考量工作电压
般说额定电压UN需≥UWN（设备安装点具备电网电压）
UN≥UWN
(3) 选择额定电流时需考量负荷电流
般说额定电流IN需≥I30（设备安装点具备负荷电流）
IN≥I30
(4) 选择开关类电气设备需考量断流力
通常情况需确保设备相应开断电流IOC数值等处安装点三相短路电流数值
Ioc≥I(3)
(5) 外需考量热动稳定性
发生障良热动稳定性够保证电气设备会发生损害
1)首先校验评估热稳定度果出现短路电流需保证导线电气设备相应发热温度处短时发热承受值范围
面式子中timatk+005stktop+toc
果tk>1s时 timatk
面式子中I∞(3)表征相关电气设备处设置条件三相短路稳态电流应值tima表征出现短路情况持续时间tk实际短路时间top动作时间toc通常取02sIt设置t秒时间段相应设备承受短路电流中t值设备确定热稳定时间进行计算确定
2)进行动稳定度校验中动稳定度名词含义导体电气设备短路条件电流机械效应承受程度需达条件：
imaxIk(3)
面式子中ish(3)表征设备安置处相应三相短路击电流峰值情况imax表示设备承受电流峰值情况
631 10kV次侧设备选择校验
(1)高压电压互感器：
选户型安装处电压等级10kV具绝缘监视测量功型号选择：JDZJ10户式环氧树脂浇筑半封闭类型
校验 额定工作电压10kV≥线路电压
熔断器存 动稳定性热稳定性相关检测开展
(2)高压电流互感器：
采型干式电流互感器：额定工作电压额定工作电流动稳定电流额定短时热电流
：
：额定动稳定电流效值
：满足求
(3)：
高压隔离开关户型工作电压：GN8610200额定工作电压动稳定电流15kA
：
动稳定校验：额定动稳定电流效值ish(3)
：·S
I∞(3)2tima1371kA2·A
It2t≥I∞(3)2tima满足求
(4)高压断路器：
选户型型号额定工作电压额定工作电流额定短时热电流
校验：
额定工作电压
：额定动稳定电流效值ish(3)
热稳定校验：·S
I∞(3)2tima1371kA2·A
It2t≥I∞(3)2tima满足求
(5)高压熔断器：
终选择户高压限流型具体额定工作电压额定工作电流开断电流Ioc
：
额定工作电压
开断电流Ioc50kA＞Ik1(3)779KA
高压熔断器安装侧电压互感器处通常讲次侧保险额定电流额定电流选符合求
632 04kV次侧设备选择校验
(1)低压电流互感器：
数情况低压电流互感器做种计量设备投入类型干式电流互感器型号型电流互感器额定次电流完全够满足相关求需开展动稳定度热稳定度检测
(2)低压断路器：
低压断路器位变压器低压出线处户少油型应选DW151600型断路器额定工作电压额定断流力
：
断流力校验：般断流力符合求
(3)低压刀开关：
次设计根线路电气条件型号选：刀开关额定电压额定电流短路耐受电流40kA
校验：
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流1500A＞计算线路电流
额定短路耐受电流＞满足求
64 高低压母线选择校验
根规范完成高低压母线选择校验结果
变压器容量kVA
200
250
315
400
500
630
800
1000
低压
母线
相母线
40×4
50×5
60×6
80×6
80×8
100×8
120×10
中性母线
40×4
50×5
60×6
80×6
根表母线选
Igmax297kA济截面：3140mm2选相4条(80)铝导体根短路计算结果选择母线满足动稳定性求
65 导线电缆截面选择条件
保证供电系统接触网设备具良运行稳定性性实际导线选择程中应满足基原
(1)发热条件
导线中通入应负荷电流时母线会发热发热量造成温升应低高准许温度
(2)电压损耗条件
母线负荷状态产生电压损耗应低正常运行许损耗工厂中没高压线路实际应高压线路较短时进行电压损耗校验
(3)济电流密度
输电线路需进行电流密度选择容量较电路言通常设计时济电流密度选择
(4)机械强度
导线截面积应许永值保证导线机械强度满足求[10]
实际应中根输电线路实际损耗选择应截面尺寸电缆时校验机械强度
66 变电进出线选择校验
维修工区变电牵引变电站供电区域年均气温13℃区均海拔50米风西北风风速28ms年负荷利时数4000时求供电具良性
661 10kV高压进线引入电缆选择
1)
① 查文献[4]初选
②校验机械强度查文献[4]
③
2)
①查文献[4]初选缆芯25mm2交联电缆
②
AminI∞(3)1777mm2134mm2>25mm2
662 04kV低压出线选择
部分电力线路采交联聚乙烯绝缘电缆
(1)：查资料初选缆芯30mm2交联电缆25℃时载流量152A线路计算电流
(2)：
AminI∞(3)timaC797×075778767mm2<30mm2满足求
交联聚乙烯绝缘电缆相较前市面常见类型电缆言具更意性结构十分简单具操作方便恶劣环境工作(90℃)等优点相环境条件选交联电缆选纸绝缘聚氯乙烯绝缘电缆低规格
(指导体标称截面)二档样仅提高电缆性质量降低户购买电缆成
第7章 变电二次回路方案选择
71 变电保护配置
保证综合维修工区变电安全运行供电系统中装类型保护装置熔断器保护断路器保护继电保护种保护适高低压场合保护动作差
设计二次回路保护配置电路动作予分析
72 高压断路器控制信号电路
变电二次回路功保证次回路运行根图高压断路器操作原理知功实现合闸分闸实际操控中通常工作员手工操控
进行控制
YR动作分闸时闭合断开监视回路完
KM触点闭合YR运行断开YR动作闭合绿灯亮操作手柄时处关闭位置时黄色标志降断路器跳闸处关闭位置QM合闸接通报警电路接通动报警
73 高低压侧电计量电路
根电力部门求根种电负荷性质配置计量表原高压计量(电度表)需设功电度表低压需装设功电度表图示PA电流变PJ三相功电度表
第8章 变电防雷保护接装置设计
81 防雷设备
防雷设备包含两类接闪器二避雷器前者功承受雷击构成接闪器金属网常见避雷网者目防止雷暴天气设备正常运行造成危害起设备保护作[18]
82 变电防雷保护
电设备电电压超耐压值前国电气化铁道接触网防雷设计拟定国家标准行业标准实现TB 100092005(铁建设[2007]39号)等相关文件
区域气象条件雷电区分四等级区域少雷区：雷暴天气等20天年雷区：雷暴天气等40天年高雷区：雷暴天气4060天年强雷区：雷暴天气等60天年通架空避雷线完成安装安装避雷设备架空避雷线时需做接工作接触网防雷措施包含安装避雷设备般言通架空线路进行实现安装避雷设备时注意避雷设备接前接触网防雷措施中具体规定包含述方面：
(1)接触网支柱采集中接方式
(2)支柱悬挂保护线时采集中接单独支柱言应直接接钢轨
(3)轨道回路区段信号较弱信号时接钢轨
(4)钢柱言回流线保护线通绝缘方式连接钢筋混凝土支柱言宜采绝缘方式连接应支柱部接钢筋相连接设综合贯通线时回流线保护线均宜采绝缘方式
821 直击雷防护
图81 单支避雷针保护范围
(1)h≤hr
1)
2)hr
3)
4)
rxh(2hrh)hx(2hrhx)
：
Hr——
rx7×(2×457)5×2×4555m
822 避雷器选择
1)
2)
3)
83 变电公接装置设计
1)
：
RE≤4Ω
RE≤120VIE120V27A44Ω
： IE10(80+35×25)350A27A
RE≤4Ω
2)
25mΦ50mm：
n≥REηRE(man)16
：
RE≥RE(1)nη≈ρlnη40Ω065×16385Ω
式中：
ρ100Ω⋅ml25mη065
第9章 结
设计根某综合维修工区取供电电源该区域电负荷实际情况利系数法进行负荷计算时负荷计算结果进行功补偿计算确定变压器选型台数连接型式输处位置等利标幺制法完成短路电流计算实现设备选型考虑雷暴天气输电线路安全性产生影响配备防雷保护装置接装置绘制维修工区变电接线图终完成供配电系统设计
综设计中采单母线接线方式选变压器型号：S980010通类计算实现某综合维修工区变电设计满足铁路线设施检修需求设计安全济性变电供电系统终设计方案达预期求
关综合维修工区变电设计中考虑方面例工区中电设备没找全设备选择中线路变压器进出线细节设备没考虑
总体次设计然存足方程学前没总结知识较全面系统设计验增强实际应力
参考文献
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[15] Cao Hong International Journal of Advancements in Computing Technology 2013 ProQues
致 谢
次毕业设计程中首先导师便真诚谢意感谢您毕业设计中倦指导感谢您遇困难时候指出正确方
通次毕业设计学会许涉领域问题第次针实际情况制作变电方面设计初步策划设计时头脑糊涂没清晰思路老师耐心指导计算负荷开始步步心教导学会正确设备分组计算接着接线设计短路计算等文框架步步写出直完成毕业设计老师直孜孜倦指导知道种种足变更加严谨求更加严格懂世难事怕心道理毕业设计完成感觉充实开心毕业设计说重点起点：重点完成学路程起点更长路需走生中会学知识充实
感谢毕业设计程中帮助学感谢学四年教育培养学书知识更实践知识相结合验武装成社会需
附 录
附录A 外文资料
Development of a software package for optimizing the power supply system in order to minimize power and load losses
1Introduction
It is well known that the energy intensity of the domestic industry significantly exceeds the analogous indicators of the developed economies of Western Europe the USA and Japan Therefore currently much attention is paid to energy saving in the direction of optimizing the power consumption of individual electrical receivers and electricalsystems as well as reducing losses in the transmission distribution and consumption of electricity [1−6] At the same time the efficiency of industrial enterprises is estimated including by indicators Economical operation of the power supply system (PSS) which is especially important with the significant specific electricity consumption and high energy component in the structure of production costs [7] In this regard it is necessary to solve the problem of optimizing the operating regimes of power supply systems in order to minimize losses for transmission of energy from the power system to consumers
The solution of the problem of minimization of electric power losses in electrical networks is
expedient first of all at the stage of designing an industrial facility when the parameters of the main electrical equipment are selected This task is no less urgent in the process of operation of the PSS However in both cases the problems of analyzing calculating and optimizing the operating regimes of PSS are possible only on the basis of the application of special methods and means of computer technology The development of methods of mathematical modeling aimed at solving these problems is undoubtedly relevant
Design and operation of power supply schemes require the solution of various tasks characterized by increasing the reliability of consumer power supply and a multitude of parameters that determine the state of interrelated and interacting processes in synchronous and asynchronous motors individual elements of the power supply system and the power system The problems of analyzing calculating and optimizing the operating regimes are solved on the basis of application of special methods and means of computer technology The most widely used methods are mathematical modeling methods
Despite a significant number of works in this field [6–11] the methods of modeling and optimizing shopfloor power supply systems algorithms for calculating the characteristics of an asynchronous motor (AM) and a synchronous motor (SM) static load characteristics and power losses for calculating the normal operating conditions of large PSS and their practical implementation have not yet been properly developed Most of the existing algorithms simplistically represent a circuit of shopfloor networks that is complex in structure and configuration equivalent to most of the load at 380 V don’t fully take into account changes in the parameters of the equivalent circuit of AM and SM
2Methodology
Researches include a set of methods consisting of analysis and scientific generalization of scientific and technical and patent information theoretical studies methods of threedimensional modeling and designing The reliability of the results of scientific researches is confirmed by the development of models of the proposed devices
To achieve this goal the following theoretical and applied problems were solved in the paper
Development of the methodology and algorithms for calculating the parameters of the equivalent circuits for AM SM with a massive smooth rotor and with poledpole poles
according to the catalog data applicable to the determination of the static characteristics of power losses
The influence research of the deviation of real data standardized by the standards the motors from the catalogs to the spread of the values of the parameters of the equivalent circuits
Completion of the software package for calculating the steadystate regimes of PSS with an electric motor load on the basis of the developed algorithms as applied to the determination of the static characteristics of power losses
Obtaining static characteristics of load and power losses for real industrial facilities and exploring the possibility of their use in the development of energysaving measures
The quality of industrial power supply system (IPSS) modeling is largely determined by the regime modeling method [18] The regime modeling method should allow to display the entire variety of possible states of IPSS at the optimal expenditures of computer time and computer resources for calculations
calculTo simplify the ation of IPSS regimes it is expedient to distinguish three hierarchical levels
The input parameters of the second level with respect to the first one are the Un nodal voltages with respect to the third are the Im motor currents Output parameters of the second level with respect to the first one will be the In nodal currents with respect to the third – the Utm voltage at the motor terminals
At the third hierarchical level of the IPSS the regime parameters are determined by the system of equations of
steadystate regimes of SM and AM In this case the input parameters for the SM will be the UtSM voltages at the motor terminals and the Uf excitation winding and the MМЕХ mechanism resistance moment and for the AM will be
the UtAM voltage at the motor terminals and the MМЕХ mechanism resistance moment Output parameters of the SM and AM through which the effect of the motors on the regime of other levels of the IPSS is appeared are the currents of the motors ISM and IAM
The shopfloor networks in contrast to the supply networks of external power supply and distribution networks of the internal power supply have the following features reflected in the mathematical model of power supply systems with voltage up to 1 kV
The range of elements of the shopfloor network is much broader than in highvoltage electrical networks (current transformers fuses circuit breakers contactors starters circuit breakers and packet switches must be added to the abovementioned elements The element type in the mathematical model is set by analogy with highvoltage networks of type (JE) with numbers from 10 to 16
In spite of the fact that a greater number of lowvoltage elements of the electric network are switching devices they have a finite value of electrical resistance which is determined on the basis of the nominal parameters of the device (rated current and voltage) Resistance of current transformers is determined on the basis of data on the rated current of the primary winding and the accuracy class
In lowvoltage electrical networks it is necessary to take into account the magnitude of the contact resistances between the elements which is added to the resistance of the underlying network element
For the normal operation of consumers it is necessary to maintain a certain voltage level on the substation buses In electrical networks methods for voltage regulation are provided one of which is the change in the transformer transformation ratio
It is known that the transformation ratio is defined as the ratio of the primary voltage to the secondary one
The transformation ratio is changed by means of additional branches that are provided in the windings of the transformers
The developed universal mathematical model of power supply systems and industrial load nodes made it possible to perform a comprehensive assessment of the power losses for each element in the entire system at the same time based on a detailed account of the nature of the power loss dependences on voltage levels On the basis of the obtained universal model a software package was designed to perform calculation and experimental researches to obtain static characteristics of power and load losses in PSS and to establish the patterns of variation of these characteristics
For calculation and experimental researches of steadystate regimes of the IPSS the SEZAM software package was used as the base one created at the Department of Electricity Supply of Industrial Enterprises of the National Research University MPEI
With reference to the purposes and tasks of the paper the package modernization was performed which consisted
In processing the program for calculating the parameters of the equivalent circuits for highvoltage and low voltage asynchronous motors
In processing the program for calculating the parameters of the equivalent circuits for highvoltage and low voltage synchronous motors of various types
In development of an algorithm for calculating power losses in motors taking into account the effect of current displacement in the damper windings of SM and AM
In development of a program for determining the static characteristics of power losses in both individual electric motors and in the entire power supply system
In changing the interface of the software package for the tasks of studying the static characteristics of power losses
The main network parameters are defined with several input data in the software The number of branches in the equivalent circuit synchronous and asynchronous motors transformers cable lines overhead lines current conductors reactors switches sections electrical systems is indicated as well as the value of the base power and the rated voltage of the EMF stage of the system are indicated
To accurately determine the location of the elements (transformer CL OL reactor etc) of the electrical network nodes or points are in the equivalent circuit that each have their own number This is necessary to ensure that when driving the coordinates of an element of the power grid the program can identify what the network element is attached to and with which element is connected in the electrical network Number of elements that are not present in this equivalent circuit is not specify ie 0 Data on the network structure are shown The elements of the network at each node the connection of asynchronous motors sections as well as the types and states of the switches are indicated
It is necessary to specify the element code in each grid regime In this equivalent circuit the
electric system has the element code 1 the beginning of the branch node 0 and the end of the branch node 1 It is very important to specify the beginning and end of the branch otherwise the program will not be able to understand what the element is attached to
The same method of filling the cells is also considered for the initial data on the configuration of switches only the type of the switch and its state are necessarily indicated otherwise the program will not perform the calculation
The numbering of the nodes corresponding to the connection place of the asynchronous motor is indicated by its connection node All the data of the system elements must be indicated in the same order as indicated in the network structure The parameters of the electrical network includes rated voltage threephase shortcircuit current on the buses and single phase shortcircuit current on the buses Parameters of reactors inductive sorption the rated voltage of the network at the reactor installation site
In twowinding transformers the following parameters are indicated rated power shortcircuit voltage active shortcircuit power losses winding voltage on the HV and LV voltage regulation step and the number of adjusting branch lines
3 Results
The following parameters are specified in
The current leads the line inductive resistance the line active resistance the length the network voltage at the location of the gasket
The overhead transmission lines the line inductive resistance the cross section the length the network voltage at the location of the gasket the line inductive zero sequence resistance
The cable transmission lines the line inductive resistance the cross section the length number of cables the network voltage at the location of the gasket and the line inductive zero sequence resistance
It shows the technical parameters of asynchronous and synchronous motors rated power nominal power factor efficiency nominal slip starting current starting torque maximum torque load factor by power activity In the initial data on nodal loads the following parameters are entered active power reactive power active power factor of the other load from the voltage
reactive power factor of the other load from the voltage capacitor bank power connected to the load node nominal node voltage The desired voltage level is indicated in the voltage level in the first section in the initial mode With correctly entered data a new window with the inscription calculation results will come up where the calculation of the parameters of the load node regime asynchronous motors losses in the electrical power supply system was performed and the power loss graphs are constructe
The parameters of the regime of the electrical network elements show the results of calculating the voltage in the initial node the voltage in the final node the active and reactive power at the beginning of the branch the active and reactive power at the end of the path The losses of active power in the power supply system are calculated total active power losses total active power losses in the electric network total active power losses in asynchronous and asynchronous motors
The graph is plotted according to the indications in the software’s input table To do this it is necessary to press the draw graphs for all voltages button after which a graph of the dependences of the active power losses on the voltage and the graph of the dependences of the reactive power losses on the voltage will appear
The program for calculating IPSS parameters determined the parameters of the regime of nodes and network elements the regime of the electric network elements the regime of asynchronous motors the losses of active and reactive powers in the power supply system and plotted the curves of the active and reactive power losses versus voltage
4 Conclusions
Energyefficient policies should include measures to modernize the economic sectors improve the quality of management and skills of production personnel attract largescale investments and educate the population to lean energy consumption Also the necessary condition for its implementation is the use of scientific and technical potential and new innovative thinking increasing the investment attractiveness of energy efficiency as an attractive line of business The developed software package for calculating steadystate PSS regimes designed to perform a comprehensive evaluation of the effect of voltage regulation on substation buses on the level of total power losses in all elements of the power supply system for enterprises of any industry
The software package was used for energy saving works for industrial enterprises by determining optimal voltage levels in order to minimize power and load losses up to 5
From：ScienceDirect Energy Procedia 128 (2017) 248–254
开发优化供电系统软件包减少电力负载损失
1介绍
众周知国工业源强度超西欧美国日等发达济体类似指标目前优化单体接收机电气功耗方更加注重节传输系统减少损失分配消费电力时通指标工业企业效率进行估计包括供电系统济运行(PSS)生产成结构中具显著耗电量高量成分该指标尤重必解决优化供电系统运行方式问题电力系统户输送量损失降低电气设备参数PSS运行程中务样紧迫然两种情况PSS运行机制分析计算优化问题应计算机技术特殊方法手段基础出现旨解决问题数学建模方法发展疑相关
供电方案设计操作需种务解决方案提高户供电性众参数确定相互关联互动程步异步电机单元素供电系统电力系统应计算机技术特殊方法手段基础解决运行工况分析计算优化问题应广泛方法数学建模方法
量工作领域工厂供电系统建模优化方法算法计算异步电动机特征(点)步电动机(SM)静态负荷特性功率损耗计算型PSS正常操作条件实际实现尚未正常发展现算法简单表示结构配置复杂车间网络电路相380 V时部分负载没充分考虑AMSM等效电路参数变化
2方法
研究容包括科技专利信息分析科学概括理研究三维建模设计方法等通提出器件模型开发验证科学研究结果性
实现目标文解决理应问题
发展方法算法计算等效电路参数SM规模光滑转子poledpole波兰根目录数适测定功率损耗静态特征偏差影响研究标准化数标准汽车目录传播等效电路参数值完成软件包计算稳态政权PSS电动机负载基础开发算法应测定静态功率损耗特点获取静态负载功率损耗特点真正工业设施探索性节发展措施
工业供电系统(IPSS)建模质量程度取决系统状态建模方法状态建模方法应该允许计算计算机时间计算机资源优支出显示IPSS种状态
简化IPSS体制计算区分三层次益
第二级相第级输入参数节点电压第三Im马达电流第二电相第电输出参数节点电流相第三电输出参数电机端子处Utm电压
IPSS第三层次结构中状态参数方程系统确定SMAM稳定状态种情况输入参数SM电机终端佛罗里达学UtSM电压励磁绕组MМЕХ机制阻力矩UtAM电压电动机终端阻力矩MМЕХ机制SMAM输出参数电机ISMIAM电流通输出参数出电机IPSS电状态影响
外部供电网络部供电配电网相车间网具特点体现电压高达1kv供电系统数学模型中
•车间网络元件范围高压电网宽接触器起动器断路器分组开关必须加述元件中数学模型中单元类型类型10 ~ 16高压网络相似
电网中低压元件较开关器件电阻值限电阻值根器件标称参数确定电阻电流互感器基础确定绕组额定电流数精度等级
•低压电网中必考虑元件间接触电阻加底层网络元件电阻户正常运行需变电站母线保持定电压水电力网中提供电压调节方法中变压器变换变化已知变换定义次电压二次电压通变压器绕组中提供附加支路改变转换电源系统开发通数学模型工业负荷节点进行综合评价成损失元素整系统时基功率损耗性质详细账户益电压水通模型基础设计软件包进行计算实验研究获PSS中功率负载损耗静态特性建立特性变化规律IPSS稳态状态计算实验研究中国立研究型学MPEI工业企业供电系开发SEZAM软件包基础
根文目务进行包装现代化包括
•处理高压低压异步电动机等效电路参数计算程序
•处理类高压低压步电机等效电路参数计算程序
•开发种计算电机功率损耗算法考虑SMAM阻尼绕组电流位移影响
•制定确定单电动机整供电系统功率损耗静态特性程序
•改变软件包界面研究功率损耗静态特性
网络参数软件中输入数定义指出等效电路步异步电动机变压器电缆线路架空线路电流导线电抗器开关截面电气系统中支路数系统基功率值电动势级额定电压
准确确定电网元件(变压器CLOL电抗器等)位置节点点等值电路中节点点编号保证驱动电网某元件坐标时程序够识出该网络元件连接什电网中元件相连接未指定等效电路中存元件数0显示网络结构数指出节点网络组成异步电机连接部分开关类型状态
必网格状态中指定元素代码等效电路中电气系统元件代码1支路节点起点0支路节点终点1指定分支开始结束非常重否程序法理解附加什元素
开关配置初始数考虑样填充单元方法需指出开关类型状态否程序执行计算
异步电机连接位置应节点编号连接节点表示系统元素数必须网络结构中表示序进行表示电网参数包括额定电压母线三相短路电流母线单相短路电流电抗器参数电感吸附电抗器安装现场网络额定电压
双绕组变压器中指示参数额定功率短路电压源短路功率损耗高压低压绕组电压电压调节步长调节支线数
3结果
列参数
•前位置直线感应电阻效电阻长度网络电压垫片位置
•架空输电线路线路电感电阻截面长度垫片处网络电压线路电感零序电阻
•电缆传输线线路电感电阻截面长度电缆数垫片位置网络电压线路电感零序电阻
介绍异步步电动机技术参数额定功率公称功率数效率公称转差起动电流起动转矩转矩功率活度负载数节点负载初始数中输入
参数功功率功功率电压负载功功率数电压负载功功率数连接负载节点电容器组功率标称节点电压需电压电初始模式第节电压电中表示输入正确数弹出计算结果新窗口负载节点状态异步电机供电系统损耗等参数进行计算构建功耗
电网单元状态参数显示初始节点电压终节点电压支路起始功功率功功率路径末端功功率功功率计算结果计算供电系统功损耗总功损耗电网总功损耗异步异步电动机总功损耗
图表根软件输入表中指示绘制做点需绘制电压图钮然会出现功功率损耗电压赖关系图功功率损耗电压赖关系图
程序计算入侵防御参数确定参数节点网络元素政权该政权电网络元素异步电动机政权动动损失权力供电系统绘制曲线活跃功功率电压损失
4结
节政策应包括采取措施济部门现代化提高生产员理质量技吸引规模投资教育民减少源消费时实施必条件利科技潜力新创新思维增加源效率作项吸引力业务投资吸引力
开发稳态PSS系统计算软件包旨变电站母线电压调节行业企业供电系统环节总损耗水影响进行综合评价
该软件工业企业节工作通确定优电压水电力负荷损失减少5
源：科学直接源程序128 (2017)248254
附录B 接线图
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务书
题 目
某综合维修工区变电设计
1容
1搜集资料统计电负荷
2负荷分类负荷计算
3确定维修工区变压器接线型式容量台数
4确定工区接线方案
5短路计算
6设备导线选择
7工区防雷接设计
2基求
1完成少3000字外文资料翻译
2完成变电系统图设计
3选择设备导线应符合工厂供电设计求
4利CAD绘制符合国家标准规范图纸
5提交10000字文
6维修工区变电设计符合GB50053—199210 kV变电设计规范[S]
7变电设计符中华民国电力法电力设施保护条例等
3技术指标
（1）负荷表：
负荷名称
设备容量KW
需系数
功率数
维修中心办公楼
100
06
06
中心办公楼信号
30
08
05
中心办公楼信号
30
08
05
工区办公楼信号
30
08
05
安全防护设备
40
1
08
民通信
30
09
07
公安通信
30
09
08
消防通信
30
09
08
综合工区办公楼
100
06
06
食堂浴室
80
055
055
单身宿舍
100
065
06
综合动力
60
07
08
消防设施
40
1
085
中心办公楼信号备
20
08
05
工区办公路信号备
20
08
05
工区办公楼信号备
20
08
05
明设备
80
1
09
总容量
840
（2）环境条件：
维修工区变电牵引变电供电出口断路器容量187MVA区年高气温32℃年均气温13℃年低气温10℃年热月均高气温32℃年热月均气温27℃区均海拔50米土砂粘土风西北风风速
28ms年负荷利时数4000时求供电较高性
4参考文献
1．刘介工厂供电第五版机械出版社
2．李友文工厂供电技术化学工业出版社
3．刘介工厂供电设计指导(第2版)机械工业出版社
4．熊信银朱永利发电厂电气部分中国电力出版社
5．李桂中现代电力工程师技术手册天津学出版社
5进度安排
第1周 外文查找翻译
第2周 开题报告编写
第3周 根负荷进行分类完成负荷计算
第4周 初步接线图设计
第5周 完成短路计算
第6周 设备导线选择校验
第7周 利CAD完成接线图绘制
第8周 期中检查
第9周 完善文部分容图纸绘制
第10周 完成文初稿
第11周 初稿容修改
第12周 文格式修改
第13周 文查重完成定稿
第14周 进行毕业答辩
2019年12月27 日
毕业设计开题报告
题 目
综合维修工区变电设计
1研究背景
综合维修工区中电设备正常变电设计成重点变电做电力系统重组成部分直接影响整电力系统安全济运行联系牵引变电工区电设备中间环节起着变换分配电作果综合维修工区变电出现障会导致电设备法正常维修工区量信号设备供电求相较高断电会信号法传输设备检修时济损失综合维修工区样机车铁轨提供维护变电稳定供电会导致机车出现障时法检修导致投入运行造成工作员伤亡铁轨长时间会出现偏差工程检修车工作员时进行维护会造成机车出轨造成较员伤亡
2国外研究现状
国外研究现状特点：目前国际建筑电气设计水已非常先进技术求性求越越高针综合维修工区变电设计已相成熟设计程设计程选型计算准确避免粗犷选型造成必浪费时项电设备选型技术较先进节型性型产品工区变电供配电系统正常运行起保驾护航作目前国际关铁路方面综合维修工区供配电设计正逐步整体智化前进取非常观成果
国研究现状特点：前国电气化设施设计水已设计出套较安全时济变电供配电系统国综合维修工区变电设计供配电系统设计规范(GB500522009)通电设备配电设计规范(GB5005495)10KV变电设计规范等
3研究容研究方案
(1) 资料收集
收集阅读篇文总结关变电设计关资料确定维修工区电负荷负荷等级
(2) 负荷计算
维修工区变电设计中电负荷根负荷等级理位置工作制等原进行分类根需系数法进行负荷计算
(3) 接线图设计
根安全灵活济原进行接线图设计实际情况选择合适接线形式
(4) 短路计算
采标幺制法计算短路电流根提供数出口断路器容量选择变压器容量线路阻抗等数进行计算
(5) 设备导线选择校验
根动稳定度热稳定度合理选择次设备避免线路变压器出现障导线包括母线电缆母线应济电流密度选择余导线应实际情况动热稳定度选择
(6) 防雷接设计
防雷包括防直击雷防感应雷防雷电波侵入变电应装设避雷针避雷带等设备进行防雷保护接保护中应计算出接电阻
4预期达目标
综合维修工区变电设计满足安全济操作简单求障短时间断开障线路线路切换备线路防止出现设备损坏身危害变电设计应满足前国家项标准规范求满足社会发展求应适应拓展性
2019年3月13日
摘
综合维修工区做铁路安全稳定运行基础起着重作工区种铁路建设维修设备设备正常运行变电设计成核心
设计根某综合维修工区取供电电源该区域电负荷实际情况利系数法完成负荷计算时根负荷计算结果实现功补偿计算基确定变压器类型台数具体安装位置等利标幺制法完成短路电流计算实现设备选型考虑雷暴天气输电线路安全性产生影响配备防雷保护装置接装置绘制维修工区变电接线图终完成供配电系统设计
综设计中采单母线接线方式选变压器型号：S980010通类计算实现某综合维修工区变电设计满足铁路线设施检修需求设计安全济性变电供电系统终设计方案达预期求
关键词：变电供配电系统防雷接
Abstract
The comprehensive maintenance work area plays an important role as the basis for the safe and stable operation of the railway There are various railway construction and maintenance equipment in the work area In order to make the equipment operate normally and reliably the design of the substation has become the core
According to the power supply of a comprehensive maintenance work area and the actual load of the area the calculation method is completed by the coefficient method At the same time the reactive power compensation calculation is realized according to the load calculation result Based on this the type and number of transformers are determined As well as the specific installation location the shortcircuit current calculation is completed by the standard method and the equipment selection is realized The lightning protection device and the grounding device are equipped in consideration of the impact of the thunderstorm weather on the safety of the transmission line The main wiring diagram of the substation in the work area finally completed the design of the power supply and distribution system
In summary this design uses a single bus connection the selected transformer model S980010 Through various calculations the design of a substation in a comprehensive maintenance work area has been realized and the need for maintenance of different facilities on the railway line has been met A safe reliable and economical substation power supply system has been designed to make the final design Meet the expected requirements
Keywords substation power supply systemlightning protectiongrounding
目 录
第1章 绪 1
11 课题研究目意义 1
12 国外研究现状 1
121 国研究现状 1
122 国外研究现状 1
13 文研究容 2
第2章 负荷计算功功率补偿 3
21 电力负荷 3
22 电力负荷分级 3
23 级电力负荷供电电源求 4
24 负荷计算 4
25 功补偿 6
第3章 变电变压器选择变电址确定 7
31 变电变压器选择 7
311 变电变压器台数选择 7
312 变电变压器形式选择 7
313 变电变压器联结组选择 8
314 变电变压器容量选择 8
32 变电址确认 8
第4章 接线方案选择 9
41 变电接线意义 9
42 车间变电接线分类 9
43 接线方案选定证 9
431 第种接线方案 9
432 第二种接线方案提出 10
44 接线方案较选定 11
第5章 短路计算 13
51 短路电流基概念 13
511 短路危害 13
512 计算短路电流目 13
52 短路电流计算 13
第6章 变电次设备选择校验 18
61 变电次设备分类 18
62 变电次设备选择 18
63 变电次设备选择原 19
631 10kV次侧设备选择校验 20
632 04kV次侧设备选择校验 21
64 高低压母线选择校验 22
65 导线电缆截面选择条件 22
66 变电进出线选择校验 23
661 10kV高压进线引入电缆选择 23
662 04kV低压出线选择 24
第7章 变电二次回路方案选择 25
71 变电保护配置 25
72 高压断路器控制信号电路 25
73 高低压侧电计量电路 25
第8章 变电防雷保护接装置设计 27
81 防雷设备 27
82 变电防雷保护 27
821 直击雷防护 27
822 避雷器选择 28
83 变电公接装置设计 28
第9章 结 30
参考文献 31
致 谢 32
附 录 33
附录A 外文资料 33
附录B 接线图 44
第1章 绪
11 课题研究目意义
针铁路言综合维修工区铁路中设施安全稳定运行基础工区含量检修铁路电设备设备正常运行变电设计成核心变电电力系统核心连接着牵引变电厂区电设备
果综合维修工区变电运行出现问题会导量信号电设备法正常障信号法传输设备检修时机车铁轨长时间运行会出现偏差变电稳定供电会导致维修设备法检修导致铁路投入运行严重时造成工作员伤亡完善综合维修工区变电设计具深层意义
12 国外研究现状
综合维修工区做电设施提供检修工区容通信供电检修建设体综合维修工区已铁路铁等方面发展国国外领先科技技术
121 国研究现状
目前国变电设计技术较成熟已走电力技术前目前言国变电接线方案具简单化特点相关设备质量提升时电网供电更加变电工作中起重作短路器制造技术方面提升接线方案简单化投资省变电开始采量新次电气设备趋油化性高安装简单运行维护方便例SF6气体绝缘设备国变电发展逐渐趋数字化动化中存突出问题损耗高效率低等
122 国外研究现状
国外言变电设备愈发着数字化方发展体现方面：次设备 演进更加智二次设备着网络化方发展符合IEC61850相关求总体言装配化智化动化集继电保护障滤波监控等功体相国说国外变电设计技术更加成熟电气设备体现较明显性更加突出安装检修方便造价低寿命长国外变电次设备技术较先进
目前言领域世界相关专家方进行技术方面攻克着眼更加智化低成供电设备研发达电网系统全面化终求
（1） 实现电力系统间通信协调性互联互通成增加传输便利性
（2） 加力度布控通信系统商业化城委
（3） 利仪表电器等相关图纸实现开关设备变压器智型转变
（4） 实现电器设备远程化终端控制
（5） 进步发展优化智仪表系统
（6） 期电力系统算法领域贡献出更加精准快速控制方案
13 文研究容
实际情况中工厂工程求实施次设计着眼综合维修工区区块变电设计工作
容方面：
（1） 运行程中完成负荷计算功补偿两部分
（2） 综合维修工区区块变电具体址型式进行确定
（3） 综合维修工区区块变电选择接线方案变压器型号
（4） 参考短路计算终结果选择设备
（5） 实际情况综合维修工区区块电源进行高压配电线路两方面进行综合性筛选
（6） 实际情况电源进行方面二次回路方案进行评估选择
（7） 综合维修工区区块防雷保护接装置两方面实施综合设计工作
第2章 负荷计算功功率补偿
21 电力负荷
电力负荷电力负载通常情况定义分成列两类：
表征产生电消耗电设备电单位重负荷例
二表征产生电消耗设备单位具体电功率者电流轻负载例
22 电力负荷分级
综合维修工区区块电力负荷根供电性求中断供电损失划分等级[2]：
级负荷指出现供电中断时发生极严重伤亡现象者政治济方面损失巨重设备损坏例果发突然断电造成中毒爆炸火灾等果者供电处重设施必须保持供电情形判重负荷相应维修区块需设定级负荷应二级负荷指发生断电情况会造成较严重济者政治损伤会身安全影响
型重设备损坏等维修工区二级负荷较维修中心办公楼民通信公安通信消防通信综合工区办公楼安全防护设备综合动力中心办公楼信号中心办公楼信号备工区办公楼信号工区办公楼信号备消防设施三级负荷般电力负荷指属述两种级负荷例明设备单身宿舍食堂浴室
种判定方法根工作制进行划分具体连续工作制类（够恒定负荷实施作业运行时间较长够保证热衡状态发生）短时工作制设备（具体指恒定负荷条件实施作业时间较短中间具较长停歇时段）断续周期工作制设备（具体指实施作业工程中进行周期性工作者停滞）
次设计中电设备连续工作制设备根电设备等级设备类型分配利负荷计算进行
第1组：维修中心办公楼综合动力综合工区办公楼安全防护设备消防设施
第2组：民通信消防通信公安通信中心办公楼信号备工区办公楼信号备
第3组：单身宿舍食堂浴室明设备
23 级电力负荷供电电源求
1
重性程度级负荷谓重中重出现供电中断会造成严重果关求需设置两独立供电设备防中产生严重障现象够时补维修工区设备进行正常运转
应级负荷尤重设置备电源设备外需设置应急电源（EPS）设备求电源重负荷供电提供供电工作文涉设备包含级负荷需应急电源方面进行考虑
2二级负荷供电电源求
划分二级负荷样极重需设置双回路供电设备维修工区变电压器求设置两台实际作业工程中果出现单回路变压器障现象保证通信设备综合动力两方面二级负荷正常电力供应果发生电力突然断供现象够实现备线路电源时启恢复供电维持工区设备正常运行
3三级负荷供电电源求
通常讲三级负荷视重负荷没具体供电负荷方面相关求维修工区食堂浴室宿舍等短时间断电会造成危害会导致电力系统正常运行
24 负荷计算
进行供电系统原件负荷值计算程中具体应元件发热条件进行参
具体符合计算程中通常涉需系数法者二项式法通常利前者进行运算果出现设备台数较少设备容量没较差情况时通常利系数计算方法果设备台数身较少设备间容量查表较通常二项式计算方法[3]研究中设备相较时设备间容量差较计算程中实施系数法实施相关运算
供电系统安全正常运行前提必须精确选择系统中器件具体包含电力变压器开关设备者导线电缆等方面具体作业程中择取元件需电压者频率方面相关求必须达相关负荷电流变电区块全部电设备均需实施相应负荷运算目：
(1) 变电区块变压器进行负荷电流视功率等相关方面运算进行变压器容量方面选择
(2) 电气设备流通电流负荷输电线路载负荷电流进行相应计算结果成设备电缆母线等方面筛选
(3) 尖峰负荷进行相关运算实现保护电气设备相关整定计算者电动机启动条件进行评估
(4) 进行电气设计时作技术支持
具体系数法计算公式：
：PKdPe
：QPtanϕ
：SPcosϕ
：IS3UN
表24 负荷计算结果
负荷名称
负荷等级
设备容量(kw)
Kd
cosϕ
tanϕ
计算负荷
P(kw)
Q(kvar)
S(kV·A)
I(A)
第1组
维修中心办公楼
Ⅱ
100
06
06
08
60
48
100
578
综合工区办公楼
Ⅱ
100
06
06
08
60
48
100
578
综合动力
Ⅱ
60
07
08
06
42
252
525
303
安全防护设备
Ⅱ
40
1
08
06
40
24
50
289
消防设施
Ⅱ
40
1
085
053
40
212
4706
271
第2组
中心办公楼信号
Ⅱ
30
08
05
087
24
2088
48
277
中心办公楼信号
Ⅱ
30
08
05
087
24
2088
48
277
工区办公楼信号
Ⅱ
30
08
05
087
24
2088
48
277
中心办公楼信号备
Ⅱ
20
08
05
087
16
1392
32
185
工区办公楼信号备
Ⅱ
20
08
05
087
16
1392
32
185
工区办公楼信号备
Ⅱ
20
08
05
087
16
1392
32
185
民通信
Ⅱ
30
09
07
071
27
1917
3857
222
消防通讯
Ⅱ
30
09
08
06
27
162
3375
195
公安通讯
Ⅱ
30
09
08
06
27
162
3375
195
第3组
单身宿舍
Ⅲ
100
065
06
08
65
52
10833
625
明设备
Ⅲ
80
1
09
044
80
352
8889
513
食堂浴室
Ⅲ
80
055
055
084
44
3696
80
462
总计
58144
42420
71973
4157
25 功补偿
功补偿工作电压等级分低压功补偿高压功补偿综合维修工区变电牵引变电工区变电供电转换成适合设备直接电压等级高压配电线路功率损耗忽略计
变电总计算负荷：
P30K∑p×∑P30092×632 58144kW
Q30K∑q×∑Q30095×4462842420kvar
S30P302+Q302 ≈71973KV·A
cosφ P30Q30 5814471973≈ 081
变电10kV高压侧负荷时求具体功率素应09者述计算出cosφ081<09实际操作中功功率损耗相功功率损耗言情况求功率素达
09者04kV母线实施联电容器安装进行补偿调适果补偿调适计算功率素达092出相应电容补偿容量具体见面公式：
QcP30(tgΦ1tgΦ2)
58144×（tanarccos081－tanarccos092）17443kvar
果选择型号电容器面式子进行电容器数量计算：
n QCqc 17443200 087
假设n1实际补偿容量进行计算QC200×1200 kvar
实施功补偿变电低压侧符合进行相应计算：
S＇30(2)P302+(Q30Qc)2581442+(42420200)262317KV·A
变压器功率损耗：（估算PT（001002）QT（005008））
△PT 001 S30′ 001 ×62317 623kw
△QT 005 S30′ 005×6317 3116kvar
变电高压侧计算负荷：
P30 58144+ 623 58767kw
Q30 (42420200)+ 311625536 Kvar
S30P30 2+Q30 2587672+25536264075KV·A
功率补偿工厂功率数：
cosφ′ P30 Q30 58767 64075 092≥09
符合设计求
第3章 变电变压器选择变电址确定
电力系统电安全输送变电然变压器变压分配综合维修工区车间设备功言变电级电力系统中接收相应电实施电分配变配电作工厂配电系统交汇处存具体言工厂变电分两种总降压变电（范围35kV电压10kV者6kV）二车间变电（范围10kV6kV电压04kV水）通常情况中型工厂中进行总降压变电设置[4]
31 变电变压器选择
文研究综合维修工区规模中型工厂范畴中均常规供电设置特殊求35kV10kV负荷牵引变电直接引厂区部作供电设备
311 变电变压器台数选择
通常需参考种原选择变压器数量[5]：
(1) 需考量电负荷需提供电力供应变电二级负荷较般说会需两台变压器果变压器障者需进行检变电然够保证二级负荷持续进行电力供应果变电中含二级负荷含级负荷设置两台者台变压器均需低压侧设置供电线作备电源设置例发电机类备电源
(2) 果某负荷呈现出季节性者昼夜变动较情况需考虑济方面运行素者设置两台变电设备进行作业
(3) 排述情况般说车间变电会配备台变压器发生负荷集中容量较状况需设置台变压器设备
果进行变压器数量考量需考虑供应区负荷增长情况确保增长空间
综合维修工区变电站设计针车间变电工区存较数量二级负荷三级负荷没级负荷述原需配备两台变压器台作变压器台备
312 变电变压器形式选择
1油浸式：特殊环境影响时形式部分变电
2干式：周围环境潮湿者尘抑防火求较高时通常采方式
3密闭式：果变电环境中化学腐蚀物品易导电易燃粉尘者纤维等较情况通常采存放方式
4防雷式：果周围环境中雷区较者土壤电阻率较高（山区）通常采存放方式
5载调压式
研究中变电环境中含特殊求选择通常情况油浸式进行放置
313 变电变压器联结组选择
通常说电力变压器连接组具体说变压器二次绕组变压器二次侧应线路设置电压相位关系实施致联结方式情况6~10kV范围配电变压器设置Yyn0Dyn11两类联结方式进行组合[6]
果三相负荷基均衡条件低压中性线电流求低压绕组额定电流四分果谐波没供电系统中受影响相应三相配电变压器通常选Yyn0方式进行设置单项衡负荷导致中性电流变压器低绕组额定电流四分供电系统中包含数量较谐波源致高次谐波电流现象显著等情况通常三相配电变压器选择Dyn11方式进行连接
次设计中综合维修工区含较谐波源信号设备通信设施等实施Dyn11联结方式进行作业
314 变电变压器容量选择
某变电台变压器时应容量SNT需符合电设备产生总计算负荷S30需求量
SN⋅T≥S30
车间中变电设置变压器单台容量通常1000kV⋅A
述求选择S980010油浸式变压器型号实施运作
32 变电址确认
通常变配电位置般设置负荷中心附进出线便利性提供保证时扩建发展余维修工区牵引变电进行集中供电工区变电通常室型附设式样会占较建筑面积减少相应花费参已确定供电方案结合查询资料中综合维修工区面示意图考虑变电量远离员集中区影响综合维修工区面积利安全供电等素决定降压变电设综合维修工区西北部区域
第4章 接线方案选择
41 变电接线意义
接线图电路图作够展现出系统输送电分配线路电路图中呈现出接线方式够正常障状态供配电情况进行定程度体现作电路图
42 车间变电接线分类
1工厂总降压变电高压配电非独立式变电
总变配电中设置高压配电室安装开关设备保护装置测量仪表通常情况仪器设备会高压配电线路起始高压侧进行设置车间变电配置变压器低压配电室高压侧通常情况安装开关设备者装设简单隔离开关熔断器避雷器等
2工厂总降压变电高压配电独立式变电
没总变配电存工区范围中时时车间变电进行代需注意时时候高压侧安装开关电器保护装置测量仪表等设备必少前提条件高压配电室存必须果满足两种条件设置高压配电室第条件变压器容量第二条件没较高供电性求够低压侧电状况进行效监测变压器室者电杆安装开关设备外够高压测电进行检测需低压配电室中设置高压开关 [6]
43 接线方案选定证
接线具着种样接线方式常见单母线单母线分段双母线桥式桥外桥等线路存穿越功率时桥式接线会错选择分支接线考虑供电性没较苛刻求时应双母线供电调度灵活扩建方便线路需设备较操作繁琐适维修工区变电设计
次维修工区变电设计中存穿越功率供电性求相较高
结合种接线方式优缺点初步采单母线接线方式装设台变压器台备变压器采双回路进线工区电设备供电维修工区部分二级负荷装设备变压器避免变压器障时造成损失双回路进线保证条线路障时条线路进行供电
431 第种接线方案
综合维修工区源3510kV牵引变电电力位置处工区附厂中仅设置二三级负荷具备级负荷设置两台变压器接线方式采取单母线样性会保障
设计方1中接线方式采取双回路进线单母线接线牵引变电工区提供需电程中需车间变电降压供维修工区电设备
单母线接线优势操作简单较济双回路进线弥补额性足旦工区中条线路发生障备电路立代障线路保障工厂电路障状况保持正常运行防止出现较损失两台变压器备避免工区变电器出现障时法正常供电现象备高压进线备变压器维修工区变电安全供电获进步保障
方案1接线图：
图41
432 第二种接线方案提出
方案2中接线方式采取条电源进线单母线分段相较单母线接线单母线分段具备更性操作更加灵便样采两台变压器增加供电安全性相方案1方案2采条电源进线果高压进线出现障会导致整综合维修工区断电工区设备法正常运行会造成较济损失
方案2接线图：
图42 方案2
44 接线方案较选定
综合较种接线方案：
(1) 相方案2方案安全性角度具更优势
(2) 供电性角度分析方案1接线方式缘出现电路障时够备电路取代保障工厂然够保持正常运行相方案二接线方式需配置两台变压器性言方案1更具优势
(3)灵活性方面较单母线分段单母线灵活性高方案12采两台变压器备配电较灵活
(4)扩建适应性言方案1方案2相差扩建性均较表现
接线济性较：
(1)方案1中花费包括：两台台元元计元
(2)方案2中花费包括：元年维护费约元计元
表41 接线方案选定
方案1
方案2
安全性
满足求
满足求
性
满足求
满足求
供电质量
满足质量高
满足质量低
灵活性
灵活性较低
灵活性高
扩建适应性
扩建灵活性高
扩建灵活性高
方面较计算方案1相方案2设备齐全采购方便然方案1济性稍差供配电安全性性供电质量扩建适应性方面较更加满足综合维修工区变电设计求保证供电质量终选择方案1
第5章 短路计算
51 短路电流基概念
短路具体概念指：电力系统中发生等级电位导体电器短接相相间相间短接短路具体特征表现短接前两点电位差会发生显著变化[7]
511 短路危害
电器设备中旦发生短路障设备回路中阻抗会发生显著降低相设备正常运行电流发生短路障时短路电流会出现极升高种现象带热效应电动效应会设备带极损伤法逆转出现称接短路设备回路中会产生零序电流种零序电流会通讯线路中产生感应电动势会干扰正常通信严重时甚会身设备带定损害
512 计算短路电流目
进行短路计算目希够减少短路障带损害缩影响范围具体目：
1利短路电流检测电气设备导线热动稳定性帮助进行选择
2选择整定继电保护装置样够保证发生短路障够立切
3[8]
52 短路电流计算
短路计算频繁两种基方法名单位制法(欧姆法)相单位制法(标幺制法)次设计方案中计算方法采取标幺制法遵循统标准电压等级阻抗进行出虚拟值（标幺值）计算完成电压等级分算
1)系统运行方式时短路电流计算
①绘制计算电路
图51 短路计算电路
②确定基准值设SdUdUc高压侧Ud1Ud2
IdSd3Ud
：
Id1Sd3Ud1100MVA3×105kV55kA
Id2Sd3Ud2100MVA3×04kV144kA
③计算电抗标幺值
a
XS*SdSOC
：X1*100MVA187MVA053
b 查表x0036Ωkm线路长
Xwl*X0lSdUC2
：
X2*(036×05)Ω×100MVA(105kV)2016
c 查表UZ45
XT*Uk100SdSN
：
X3*45100×100MVA800kVA563
绘制等效电路
图52 等效电路
④计算k1点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k1)*X1*+X2*053+016069
b
Ik(3)IdX∑*
：Ik1(3)Id1X∑(k1)*55kA069797kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik1(3)797kA
ish(3)255I(3)255×797kA2032kA
Ish(3)151I＇＇(3)151×797kA1203kA
d
Sk(3)SdX∑*
：Sk1(3)SdX∑(k1)*100MVA06914493MVA
⑤计算k2点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k2)*X1*+X2*+X3*053+016+563632
b
Ik2(3)Id2X∑(k2)*144kA6322278kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik2(3)2278kA
ish(3)184I＇＇(3)184×2278kA4192kAIsh(3) 109I＇＇(3)109×2278kA2483kA
d
Sk2(3)SdX∑(k2)*100MVA6321582MVA
表51 短路计算结果
短路计算点
三相短路电流kA
三相短路容量MVA
Ik(3)
I＇＇(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
Sk(3)
k1
797
797
797
2032
1203
14493
k2
2278
2278
2278
4192
2483
1582
2)系统运行方式时短路电流计算
①绘制计算电路
图53 短路计算电路
② 设SdUdUc高压侧Ud1Ud2
Id1Sd3Ud1100MVA3×105kV55kA
Id2Sd3Ud2100MVA3×04kV144kA
③计算电抗标幺值
a
X1*100MVA107MVA093
b 查表x0036Ωkm线路长
X2*(036×05)Ω×100MVA(105kV)2016
c 查表UZ45
X3*45100×100MVA800kVA563
绘制等效电路
图54 等效电路
④计算k1点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k1)*X1*+X2*093+016109
b
Ik1(3)Id1X∑(k1)*55kA109505kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik1(3)505kA
ish(3)255I＇＇(3)255×505kA1288kA
Ish(3)151I＇＇(3)151×505kA763kA
d
Sk1(3)SdX∑(k1)*100MVA1099174MVA
⑤计算k2点短路电路总电抗三相短路电流短路容量
a
X∑(k2)*X1*+X2*+X3*093+016+563672
b
Ik2(3)Id2X∑(k2)*144kA6722143kA
c
I＇＇(3)I∞(3)Ik2(3)2143kA
ish(3)184I＇＇(3)184×2143kA3943kA
Ish(3)109I＇＇(3)109×2143kA2336kA
d
Sk2(3)SdX∑(k2)*100MVA6721488MVA
表52 短路计算结果
短路计算点
三相短路电流kA
三相短路容量MVA
Ik(3)
I＇＇(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
Sk(3)
k1
505
505
505
1288
763
9174
k2
2143
2143
2143
3943
2336
1488
第6章 变电次设备选择校验
变配电中输送分配电力电路通常意义说次电路次回路做电路该电路中全部电器设备次设备[10]例高低压断路器高低压隔离开关电压互感器高低压熔断器电流互感器等线路正常电起着保护监测计量重作
61 变电次设备分类
次设备通负责功分种：
(1)变换设备
具体工作求转化电压电流等级电力变压器电流互感器等
(2)控制设备
系统工作求实现次电路通断效控制具体设备变压器线路隔离开关断路器等
(3)保护设备
保护设备顾名思义系统出现电流电压现象时起保护电力系统作避雷器线路熔断器等
(4)补偿设备
电力系统中产生功功率进行补偿帮助电力系统提升功率数
具体设备联电容器没够高压低压侧进行补偿
(5)成套设备
够次电路接线方案中系列具体求次设备二次设备根整合体例高压开关柜低压配电屏等
62 变电次设备选择
进行选择时需考虑正常供电短路障两种情况时需保证供电工程中安全性运行维护方便操作简单应投资济合理否会严重影响变电供配电系统正常运行导致严重危害必济损失身安全
63 变电次设备选择原
目前供配电系统中种型号品类繁作相筛选求校验中规范较致设备安全运行前提供应种设备需量保证额定电压额定电流正常情况进行动稳定度热稳定度考量时需短路障条件进行校验选择[11]
(1) 进行电气设备型号选择时需放置环境进行考量
具体工作环境分种：户外户情况设置海拔情况设置温度否处矿井防尘者防爆区域等
(2) 选择额定电压时需考量工作电压
般说额定电压UN需≥UWN（设备安装点具备电网电压）
UN≥UWN
(3) 选择额定电流时需考量负荷电流
般说额定电流IN需≥I30（设备安装点具备负荷电流）
IN≥I30
(4) 选择开关类电气设备需考量断流力
通常情况需确保设备相应开断电流IOC数值等处安装点三相短路电流数值
Ioc≥I(3)
(5) 外需考量热动稳定性
发生障良热动稳定性够保证电气设备会发生损害
1)首先校验评估热稳定度果出现短路电流需保证导线电气设备相应发热温度处短时发热承受值范围
面式子中timatk+005stktop+toc
果tk>1s时 timatk
面式子中I∞(3)表征相关电气设备处设置条件三相短路稳态电流应值tima表征出现短路情况持续时间tk实际短路时间top动作时间toc通常取02sIt设置t秒时间段相应设备承受短路电流中t值设备确定热稳定时间进行计算确定
2)进行动稳定度校验中动稳定度名词含义导体电气设备短路条件电流机械效应承受程度需达条件：
imaxIk(3)
面式子中ish(3)表征设备安置处相应三相短路击电流峰值情况imax表示设备承受电流峰值情况
631 10kV次侧设备选择校验
(1)高压电压互感器：
选户型安装处电压等级10kV具绝缘监视测量功型号选择：JDZJ10户式环氧树脂浇筑半封闭类型
校验 额定工作电压10kV≥线路电压
熔断器存 动稳定性热稳定性相关检测开展
(2)高压电流互感器：
采型干式电流互感器：额定工作电压额定工作电流动稳定电流额定短时热电流
：
：额定动稳定电流效值
：满足求
(3)：
高压隔离开关户型工作电压：GN8610200额定工作电压动稳定电流15kA
：
动稳定校验：额定动稳定电流效值ish(3)
：·S
I∞(3)2tima1371kA2·A
It2t≥I∞(3)2tima满足求
(4)高压断路器：
选户型型号额定工作电压额定工作电流额定短时热电流
校验：
额定工作电压
：额定动稳定电流效值ish(3)
热稳定校验：·S
I∞(3)2tima1371kA2·A
It2t≥I∞(3)2tima满足求
(5)高压熔断器：
终选择户高压限流型具体额定工作电压额定工作电流开断电流Ioc
：
额定工作电压
开断电流Ioc50kA＞Ik1(3)779KA
高压熔断器安装侧电压互感器处通常讲次侧保险额定电流额定电流选符合求
632 04kV次侧设备选择校验
(1)低压电流互感器：
数情况低压电流互感器做种计量设备投入类型干式电流互感器型号型电流互感器额定次电流完全够满足相关求需开展动稳定度热稳定度检测
(2)低压断路器：
低压断路器位变压器低压出线处户少油型应选DW151600型断路器额定工作电压额定断流力
：
断流力校验：般断流力符合求
(3)低压刀开关：
次设计根线路电气条件型号选：刀开关额定电压额定电流短路耐受电流40kA
校验：
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流1500A＞计算线路电流
额定短路耐受电流＞满足求
64 高低压母线选择校验
根规范完成高低压母线选择校验结果
变压器容量kVA
200
250
315
400
500
630
800
1000
低压
母线
相母线
40×4
50×5
60×6
80×6
80×8
100×8
120×10
中性母线
40×4
50×5
60×6
80×6
根表母线选
Igmax297kA济截面：3140mm2选相4条(80)铝导体根短路计算结果选择母线满足动稳定性求
65 导线电缆截面选择条件
保证供电系统接触网设备具良运行稳定性性实际导线选择程中应满足基原
(1)发热条件
导线中通入应负荷电流时母线会发热发热量造成温升应低高准许温度
(2)电压损耗条件
母线负荷状态产生电压损耗应低正常运行许损耗工厂中没高压线路实际应高压线路较短时进行电压损耗校验
(3)济电流密度
输电线路需进行电流密度选择容量较电路言通常设计时济电流密度选择
(4)机械强度
导线截面积应许永值保证导线机械强度满足求[10]
实际应中根输电线路实际损耗选择应截面尺寸电缆时校验机械强度
66 变电进出线选择校验
维修工区变电牵引变电站供电区域年均气温13℃区均海拔50米风西北风风速28ms年负荷利时数4000时求供电具良性
661 10kV高压进线引入电缆选择
1)
① 查文献[4]初选
②校验机械强度查文献[4]
③
2)
①查文献[4]初选缆芯25mm2交联电缆
②
AminI∞(3)1777mm2134mm2>25mm2
662 04kV低压出线选择
部分电力线路采交联聚乙烯绝缘电缆
(1)：查资料初选缆芯30mm2交联电缆25℃时载流量152A线路计算电流
(2)：
AminI∞(3)timaC797×075778767mm2<30mm2满足求
交联聚乙烯绝缘电缆相较前市面常见类型电缆言具更意性结构十分简单具操作方便恶劣环境工作(90℃)等优点相环境条件选交联电缆选纸绝缘聚氯乙烯绝缘电缆低规格
(指导体标称截面)二档样仅提高电缆性质量降低户购买电缆成
第7章 变电二次回路方案选择
71 变电保护配置
保证综合维修工区变电安全运行供电系统中装类型保护装置熔断器保护断路器保护继电保护种保护适高低压场合保护动作差
设计二次回路保护配置电路动作予分析
72 高压断路器控制信号电路
变电二次回路功保证次回路运行根图高压断路器操作原理知功实现合闸分闸实际操控中通常工作员手工操控
进行控制
YR动作分闸时闭合断开监视回路完
KM触点闭合YR运行断开YR动作闭合绿灯亮操作手柄时处关闭位置时黄色标志降断路器跳闸处关闭位置QM合闸接通报警电路接通动报警
73 高低压侧电计量电路
根电力部门求根种电负荷性质配置计量表原高压计量(电度表)需设功电度表低压需装设功电度表图示PA电流变PJ三相功电度表
第8章 变电防雷保护接装置设计
81 防雷设备
防雷设备包含两类接闪器二避雷器前者功承受雷击构成接闪器金属网常见避雷网者目防止雷暴天气设备正常运行造成危害起设备保护作[18]
82 变电防雷保护
电设备电电压超耐压值前国电气化铁道接触网防雷设计拟定国家标准行业标准实现TB 100092005(铁建设[2007]39号)等相关文件
区域气象条件雷电区分四等级区域少雷区：雷暴天气等20天年雷区：雷暴天气等40天年高雷区：雷暴天气4060天年强雷区：雷暴天气等60天年通架空避雷线完成安装安装避雷设备架空避雷线时需做接工作接触网防雷措施包含安装避雷设备般言通架空线路进行实现安装避雷设备时注意避雷设备接前接触网防雷措施中具体规定包含述方面：
(1)接触网支柱采集中接方式
(2)支柱悬挂保护线时采集中接单独支柱言应直接接钢轨
(3)轨道回路区段信号较弱信号时接钢轨
(4)钢柱言回流线保护线通绝缘方式连接钢筋混凝土支柱言宜采绝缘方式连接应支柱部接钢筋相连接设综合贯通线时回流线保护线均宜采绝缘方式
821 直击雷防护
图81 单支避雷针保护范围
(1)h≤hr
1)
2)hr
3)
4)
rxh(2hrh)hx(2hrhx)
：
Hr——
rx7×(2×457)5×2×4555m
822 避雷器选择
1)
2)
3)
83 变电公接装置设计
1)
：
RE≤4Ω
RE≤120VIE120V27A44Ω
： IE10(80+35×25)350A27A
RE≤4Ω
2)
25mΦ50mm：
n≥REηRE(man)16
：
RE≥RE(1)nη≈ρlnη40Ω065×16385Ω
式中：
ρ100Ω⋅ml25mη065
第9章 结
设计根某综合维修工区取供电电源该区域电负荷实际情况利系数法进行负荷计算时负荷计算结果进行功补偿计算确定变压器选型台数连接型式输处位置等利标幺制法完成短路电流计算实现设备选型考虑雷暴天气输电线路安全性产生影响配备防雷保护装置接装置绘制维修工区变电接线图终完成供配电系统设计
综设计中采单母线接线方式选变压器型号：S980010通类计算实现某综合维修工区变电设计满足铁路线设施检修需求设计安全济性变电供电系统终设计方案达预期求
关综合维修工区变电设计中考虑方面例工区中电设备没找全设备选择中线路变压器进出线细节设备没考虑
总体次设计然存足方程学前没总结知识较全面系统设计验增强实际应力
参考文献
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致 谢
次毕业设计程中首先导师便真诚谢意感谢您毕业设计中倦指导感谢您遇困难时候指出正确方
通次毕业设计学会许涉领域问题第次针实际情况制作变电方面设计初步策划设计时头脑糊涂没清晰思路老师耐心指导计算负荷开始步步心教导学会正确设备分组计算接着接线设计短路计算等文框架步步写出直完成毕业设计老师直孜孜倦指导知道种种足变更加严谨求更加严格懂世难事怕心道理毕业设计完成感觉充实开心毕业设计说重点起点：重点完成学路程起点更长路需走生中会学知识充实
感谢毕业设计程中帮助学感谢学四年教育培养学书知识更实践知识相结合验武装成社会需
附 录
附录A 外文资料
Development of a software package for optimizing the power supply system in order to minimize power and load losses
1Introduction
It is well known that the energy intensity of the domestic industry significantly exceeds the analogous indicators of the developed economies of Western Europe the USA and Japan Therefore currently much attention is paid to energy saving in the direction of optimizing the power consumption of individual electrical receivers and electricalsystems as well as reducing losses in the transmission distribution and consumption of electricity [1−6] At the same time the efficiency of industrial enterprises is estimated including by indicators Economical operation of the power supply system (PSS) which is especially important with the significant specific electricity consumption and high energy component in the structure of production costs [7] In this regard it is necessary to solve the problem of optimizing the operating regimes of power supply systems in order to minimize losses for transmission of energy from the power system to consumers
The solution of the problem of minimization of electric power losses in electrical networks is
expedient first of all at the stage of designing an industrial facility when the parameters of the main electrical equipment are selected This task is no less urgent in the process of operation of the PSS However in both cases the problems of analyzing calculating and optimizing the operating regimes of PSS are possible only on the basis of the application of special methods and means of computer technology The development of methods of mathematical modeling aimed at solving these problems is undoubtedly relevant
Design and operation of power supply schemes require the solution of various tasks characterized by increasing the reliability of consumer power supply and a multitude of parameters that determine the state of interrelated and interacting processes in synchronous and asynchronous motors individual elements of the power supply system and the power system The problems of analyzing calculating and optimizing the operating regimes are solved on the basis of application of special methods and means of computer technology The most widely used methods are mathematical modeling methods
Despite a significant number of works in this field [6–11] the methods of modeling and optimizing shopfloor power supply systems algorithms for calculating the characteristics of an asynchronous motor (AM) and a synchronous motor (SM) static load characteristics and power losses for calculating the normal operating conditions of large PSS and their practical implementation have not yet been properly developed Most of the existing algorithms simplistically represent a circuit of shopfloor networks that is complex in structure and configuration equivalent to most of the load at 380 V don’t fully take into account changes in the parameters of the equivalent circuit of AM and SM
2Methodology
Researches include a set of methods consisting of analysis and scientific generalization of scientific and technical and patent information theoretical studies methods of threedimensional modeling and designing The reliability of the results of scientific researches is confirmed by the development of models of the proposed devices
To achieve this goal the following theoretical and applied problems were solved in the paper
Development of the methodology and algorithms for calculating the parameters of the equivalent circuits for AM SM with a massive smooth rotor and with poledpole poles
according to the catalog data applicable to the determination of the static characteristics of power losses
The influence research of the deviation of real data standardized by the standards the motors from the catalogs to the spread of the values of the parameters of the equivalent circuits
Completion of the software package for calculating the steadystate regimes of PSS with an electric motor load on the basis of the developed algorithms as applied to the determination of the static characteristics of power losses
Obtaining static characteristics of load and power losses for real industrial facilities and exploring the possibility of their use in the development of energysaving measures
The quality of industrial power supply system (IPSS) modeling is largely determined by the regime modeling method [18] The regime modeling method should allow to display the entire variety of possible states of IPSS at the optimal expenditures of computer time and computer resources for calculations
calculTo simplify the ation of IPSS regimes it is expedient to distinguish three hierarchical levels
The input parameters of the second level with respect to the first one are the Un nodal voltages with respect to the third are the Im motor currents Output parameters of the second level with respect to the first one will be the In nodal currents with respect to the third – the Utm voltage at the motor terminals
At the third hierarchical level of the IPSS the regime parameters are determined by the system of equations of
steadystate regimes of SM and AM In this case the input parameters for the SM will be the UtSM voltages at the motor terminals and the Uf excitation winding and the MМЕХ mechanism resistance moment and for the AM will be
the UtAM voltage at the motor terminals and the MМЕХ mechanism resistance moment Output parameters of the SM and AM through which the effect of the motors on the regime of other levels of the IPSS is appeared are the currents of the motors ISM and IAM
The shopfloor networks in contrast to the supply networks of external power supply and distribution networks of the internal power supply have the following features reflected in the mathematical model of power supply systems with voltage up to 1 kV
The range of elements of the shopfloor network is much broader than in highvoltage electrical networks (current transformers fuses circuit breakers contactors starters circuit breakers and packet switches must be added to the abovementioned elements The element type in the mathematical model is set by analogy with highvoltage networks of type (JE) with numbers from 10 to 16
In spite of the fact that a greater number of lowvoltage elements of the electric network are switching devices they have a finite value of electrical resistance which is determined on the basis of the nominal parameters of the device (rated current and voltage) Resistance of current transformers is determined on the basis of data on the rated current of the primary winding and the accuracy class
In lowvoltage electrical networks it is necessary to take into account the magnitude of the contact resistances between the elements which is added to the resistance of the underlying network element
For the normal operation of consumers it is necessary to maintain a certain voltage level on the substation buses In electrical networks methods for voltage regulation are provided one of which is the change in the transformer transformation ratio
It is known that the transformation ratio is defined as the ratio of the primary voltage to the secondary one
The transformation ratio is changed by means of additional branches that are provided in the windings of the transformers
The developed universal mathematical model of power supply systems and industrial load nodes made it possible to perform a comprehensive assessment of the power losses for each element in the entire system at the same time based on a detailed account of the nature of the power loss dependences on voltage levels On the basis of the obtained universal model a software package was designed to perform calculation and experimental researches to obtain static characteristics of power and load losses in PSS and to establish the patterns of variation of these characteristics
For calculation and experimental researches of steadystate regimes of the IPSS the SEZAM software package was used as the base one created at the Department of Electricity Supply of Industrial Enterprises of the National Research University MPEI
With reference to the purposes and tasks of the paper the package modernization was performed which consisted
In processing the program for calculating the parameters of the equivalent circuits for highvoltage and low voltage asynchronous motors
In processing the program for calculating the parameters of the equivalent circuits for highvoltage and low voltage synchronous motors of various types
In development of an algorithm for calculating power losses in motors taking into account the effect of current displacement in the damper windings of SM and AM
In development of a program for determining the static characteristics of power losses in both individual electric motors and in the entire power supply system
In changing the interface of the software package for the tasks of studying the static characteristics of power losses
The main network parameters are defined with several input data in the software The number of branches in the equivalent circuit synchronous and asynchronous motors transformers cable lines overhead lines current conductors reactors switches sections electrical systems is indicated as well as the value of the base power and the rated voltage of the EMF stage of the system are indicated
To accurately determine the location of the elements (transformer CL OL reactor etc) of the electrical network nodes or points are in the equivalent circuit that each have their own number This is necessary to ensure that when driving the coordinates of an element of the power grid the program can identify what the network element is attached to and with which element is connected in the electrical network Number of elements that are not present in this equivalent circuit is not specify ie 0 Data on the network structure are shown The elements of the network at each node the connection of asynchronous motors sections as well as the types and states of the switches are indicated
It is necessary to specify the element code in each grid regime In this equivalent circuit the
electric system has the element code 1 the beginning of the branch node 0 and the end of the branch node 1 It is very important to specify the beginning and end of the branch otherwise the program will not be able to understand what the element is attached to
The same method of filling the cells is also considered for the initial data on the configuration of switches only the type of the switch and its state are necessarily indicated otherwise the program will not perform the calculation
The numbering of the nodes corresponding to the connection place of the asynchronous motor is indicated by its connection node All the data of the system elements must be indicated in the same order as indicated in the network structure The parameters of the electrical network includes rated voltage threephase shortcircuit current on the buses and single phase shortcircuit current on the buses Parameters of reactors inductive sorption the rated voltage of the network at the reactor installation site
In twowinding transformers the following parameters are indicated rated power shortcircuit voltage active shortcircuit power losses winding voltage on the HV and LV voltage regulation step and the number of adjusting branch lines
3 Results
The following parameters are specified in
The current leads the line inductive resistance the line active resistance the length the network voltage at the location of the gasket
The overhead transmission lines the line inductive resistance the cross section the length the network voltage at the location of the gasket the line inductive zero sequence resistance
The cable transmission lines the line inductive resistance the cross section the length number of cables the network voltage at the location of the gasket and the line inductive zero sequence resistance
It shows the technical parameters of asynchronous and synchronous motors rated power nominal power factor efficiency nominal slip starting current starting torque maximum torque load factor by power activity In the initial data on nodal loads the following parameters are entered active power reactive power active power factor of the other load from the voltage
reactive power factor of the other load from the voltage capacitor bank power connected to the load node nominal node voltage The desired voltage level is indicated in the voltage level in the first section in the initial mode With correctly entered data a new window with the inscription calculation results will come up where the calculation of the parameters of the load node regime asynchronous motors losses in the electrical power supply system was performed and the power loss graphs are constructe
The parameters of the regime of the electrical network elements show the results of calculating the voltage in the initial node the voltage in the final node the active and reactive power at the beginning of the branch the active and reactive power at the end of the path The losses of active power in the power supply system are calculated total active power losses total active power losses in the electric network total active power losses in asynchronous and asynchronous motors
The graph is plotted according to the indications in the software’s input table To do this it is necessary to press the draw graphs for all voltages button after which a graph of the dependences of the active power losses on the voltage and the graph of the dependences of the reactive power losses on the voltage will appear
The program for calculating IPSS parameters determined the parameters of the regime of nodes and network elements the regime of the electric network elements the regime of asynchronous motors the losses of active and reactive powers in the power supply system and plotted the curves of the active and reactive power losses versus voltage
4 Conclusions
Energyefficient policies should include measures to modernize the economic sectors improve the quality of management and skills of production personnel attract largescale investments and educate the population to lean energy consumption Also the necessary condition for its implementation is the use of scientific and technical potential and new innovative thinking increasing the investment attractiveness of energy efficiency as an attractive line of business The developed software package for calculating steadystate PSS regimes designed to perform a comprehensive evaluation of the effect of voltage regulation on substation buses on the level of total power losses in all elements of the power supply system for enterprises of any industry
The software package was used for energy saving works for industrial enterprises by determining optimal voltage levels in order to minimize power and load losses up to 5
From：ScienceDirect Energy Procedia 128 (2017) 248–254
开发优化供电系统软件包减少电力负载损失
1介绍
众周知国工业源强度超西欧美国日等发达济体类似指标目前优化单体接收机电气功耗方更加注重节传输系统减少损失分配消费电力时通指标工业企业效率进行估计包括供电系统济运行(PSS)生产成结构中具显著耗电量高量成分该指标尤重必解决优化供电系统运行方式问题电力系统户输送量损失降低电气设备参数PSS运行程中务样紧迫然两种情况PSS运行机制分析计算优化问题应计算机技术特殊方法手段基础出现旨解决问题数学建模方法发展疑相关
供电方案设计操作需种务解决方案提高户供电性众参数确定相互关联互动程步异步电机单元素供电系统电力系统应计算机技术特殊方法手段基础解决运行工况分析计算优化问题应广泛方法数学建模方法
量工作领域工厂供电系统建模优化方法算法计算异步电动机特征(点)步电动机(SM)静态负荷特性功率损耗计算型PSS正常操作条件实际实现尚未正常发展现算法简单表示结构配置复杂车间网络电路相380 V时部分负载没充分考虑AMSM等效电路参数变化
2方法
研究容包括科技专利信息分析科学概括理研究三维建模设计方法等通提出器件模型开发验证科学研究结果性
实现目标文解决理应问题
发展方法算法计算等效电路参数SM规模光滑转子poledpole波兰根目录数适测定功率损耗静态特征偏差影响研究标准化数标准汽车目录传播等效电路参数值完成软件包计算稳态政权PSS电动机负载基础开发算法应测定静态功率损耗特点获取静态负载功率损耗特点真正工业设施探索性节发展措施
工业供电系统(IPSS)建模质量程度取决系统状态建模方法状态建模方法应该允许计算计算机时间计算机资源优支出显示IPSS种状态
简化IPSS体制计算区分三层次益
第二级相第级输入参数节点电压第三Im马达电流第二电相第电输出参数节点电流相第三电输出参数电机端子处Utm电压
IPSS第三层次结构中状态参数方程系统确定SMAM稳定状态种情况输入参数SM电机终端佛罗里达学UtSM电压励磁绕组MМЕХ机制阻力矩UtAM电压电动机终端阻力矩MМЕХ机制SMAM输出参数电机ISMIAM电流通输出参数出电机IPSS电状态影响
外部供电网络部供电配电网相车间网具特点体现电压高达1kv供电系统数学模型中
•车间网络元件范围高压电网宽接触器起动器断路器分组开关必须加述元件中数学模型中单元类型类型10 ~ 16高压网络相似
电网中低压元件较开关器件电阻值限电阻值根器件标称参数确定电阻电流互感器基础确定绕组额定电流数精度等级
•低压电网中必考虑元件间接触电阻加底层网络元件电阻户正常运行需变电站母线保持定电压水电力网中提供电压调节方法中变压器变换变化已知变换定义次电压二次电压通变压器绕组中提供附加支路改变转换电源系统开发通数学模型工业负荷节点进行综合评价成损失元素整系统时基功率损耗性质详细账户益电压水通模型基础设计软件包进行计算实验研究获PSS中功率负载损耗静态特性建立特性变化规律IPSS稳态状态计算实验研究中国立研究型学MPEI工业企业供电系开发SEZAM软件包基础
根文目务进行包装现代化包括
•处理高压低压异步电动机等效电路参数计算程序
•处理类高压低压步电机等效电路参数计算程序
•开发种计算电机功率损耗算法考虑SMAM阻尼绕组电流位移影响
•制定确定单电动机整供电系统功率损耗静态特性程序
•改变软件包界面研究功率损耗静态特性
网络参数软件中输入数定义指出等效电路步异步电动机变压器电缆线路架空线路电流导线电抗器开关截面电气系统中支路数系统基功率值电动势级额定电压
准确确定电网元件(变压器CLOL电抗器等)位置节点点等值电路中节点点编号保证驱动电网某元件坐标时程序够识出该网络元件连接什电网中元件相连接未指定等效电路中存元件数0显示网络结构数指出节点网络组成异步电机连接部分开关类型状态
必网格状态中指定元素代码等效电路中电气系统元件代码1支路节点起点0支路节点终点1指定分支开始结束非常重否程序法理解附加什元素
开关配置初始数考虑样填充单元方法需指出开关类型状态否程序执行计算
异步电机连接位置应节点编号连接节点表示系统元素数必须网络结构中表示序进行表示电网参数包括额定电压母线三相短路电流母线单相短路电流电抗器参数电感吸附电抗器安装现场网络额定电压
双绕组变压器中指示参数额定功率短路电压源短路功率损耗高压低压绕组电压电压调节步长调节支线数
3结果
列参数
•前位置直线感应电阻效电阻长度网络电压垫片位置
•架空输电线路线路电感电阻截面长度垫片处网络电压线路电感零序电阻
•电缆传输线线路电感电阻截面长度电缆数垫片位置网络电压线路电感零序电阻
介绍异步步电动机技术参数额定功率公称功率数效率公称转差起动电流起动转矩转矩功率活度负载数节点负载初始数中输入
参数功功率功功率电压负载功功率数电压负载功功率数连接负载节点电容器组功率标称节点电压需电压电初始模式第节电压电中表示输入正确数弹出计算结果新窗口负载节点状态异步电机供电系统损耗等参数进行计算构建功耗
电网单元状态参数显示初始节点电压终节点电压支路起始功功率功功率路径末端功功率功功率计算结果计算供电系统功损耗总功损耗电网总功损耗异步异步电动机总功损耗
图表根软件输入表中指示绘制做点需绘制电压图钮然会出现功功率损耗电压赖关系图功功率损耗电压赖关系图
程序计算入侵防御参数确定参数节点网络元素政权该政权电网络元素异步电动机政权动动损失权力供电系统绘制曲线活跃功功率电压损失
4结
节政策应包括采取措施济部门现代化提高生产员理质量技吸引规模投资教育民减少源消费时实施必条件利科技潜力新创新思维增加源效率作项吸引力业务投资吸引力
开发稳态PSS系统计算软件包旨变电站母线电压调节行业企业供电系统环节总损耗水影响进行综合评价
该软件工业企业节工作通确定优电压水电力负荷损失减少5
源：科学直接源程序128 (2017)248254
附录B 接线图
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