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石家庄铁道学院毕业设计第1章绪论1.1选题的背景和意义始于20世纪30年代的隧道掘进机施工法，随着50~60年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座，总长度超过4000km。掘进机施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，电能具有如下特点：易于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。如何安全、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。1.2国内外研究现状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、电动机和照明电源、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[1]。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600V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，发达国家在用户终端使用的电能中，有60%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1石家庄铁道学院毕业设计配电网系统，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。1.3供电系统设计的任务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[2]。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...