35kv變電站的畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計初步設計了煤礦地面35kV變電站的設計。其設計過程主要包括負荷計算、主接線設計、短路計算、電氣設備選擇、繼電保護方案、變電所的防雷保護與接地等。通過對煤礦35KV變電站做負荷統(tǒng)計，用需用系數(shù)法進行負荷計算，根據(jù)負荷計算的結果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算，為電氣設備的選擇及

2、校驗提供了數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的特點，制定了礦井變電所的主結線方式、運行方式、繼電保護方案。其中35KV側為全橋接線，6KV主接線為單母分段。兩臺主變壓器采用分列運行方式。并根據(jù)電流整定值以及相關數(shù)據(jù)的校驗，選擇了斷路器、隔離開關、繼電器、變壓器等電氣設備。</p><p>　　關鍵字：負荷計算; 變電站; 繼電保護;運行方式</p><p><b>　　目 錄</b&

3、gt;</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 概 述1</b></p><p>　　1.1 設計依據(jù)1</p><p>　　1.2 設計目的及范圍1</p><p

4、>　　1.3 礦井基礎資料1</p><p><b>　　2 負荷計算4</b></p><p>　　2.1 負荷計算的目的4</p><p>　　2.2 負荷計算方法4</p><p>　　2.3 負荷計算過程5</p><p>　　2.3.1 各用電設備組負荷計算5</

5、p><p>　　2.3.2 低壓變壓器的選擇與損耗計算8</p><p>　　2.3.3 6kV母線側補償前總計算負荷11</p><p>　　2.3.4 無功補償計算及電容器柜選擇11</p><p>　　2.3.5 補償后6kV母線側總計算負荷及功率因數(shù)校驗12</p><p>　　3 變電所主變壓器選擇13

6、</p><p>　　3.1 變壓器的選取原則13</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算13</p><p>　　3.3 變壓器損耗計算14</p><p>　　3.4 35kV側全礦負荷計算及功率因數(shù)校驗15</p><p>　　3.5 變壓器經濟運行方案的確定15</p><p&

7、gt;　　4 電氣主接線設計16</p><p>　　4.1 對主接線的基本要求16</p><p>　　4.2 本所電氣主接線方案的確定16</p><p>　　4.2.1 確定礦井35kV進線回路16</p><p>　　4.2.2 35kV、6kV主接線的確定17</p><p>　　4.2.3下井電

8、纜回數(shù)的確定17</p><p>　　4.2.4 負荷分配18</p><p>　　5 短路電流計算20</p><p>　　5.1 短路電流計算的目的20</p><p>　　5.2 短路電流計算中應計算的數(shù)值20</p><p>　　5.3 三相短路電流計算計算的步驟20</p><

9、p>　　5.4短路電流計算過程21</p><p>　　5.5短路參數(shù)匯總表30</p><p>　　5.6 負荷電流統(tǒng)計表32</p><p>　　6 高壓電氣設備的選擇33</p><p>　　6.1 高壓電氣設備選擇原則33</p><p>　　6.2 高壓開關設備的選擇及校驗34</p&

10、gt;<p>　　6.2.1 高壓斷路器的選擇及校驗34</p><p>　　6.2.2 本所斷路器的選擇及校驗34</p><p>　　6.2.3 隔離開關的選擇及校驗36</p><p>　　6.2.4 限流電抗器的選擇38</p><p>　　6.2.5 高壓熔斷器的選擇40</p><p&g

11、t;　　6.3 互感器和避雷器的選擇及校驗41</p><p>　　6.3.1 電流互感器的選擇及校驗41</p><p>　　6.3.2 電壓互感器的選擇及校驗42</p><p>　　6.3.3 35kV避雷器選擇43</p><p>　　6.4 6kV高壓開關柜的選擇43</p><p>　　6.5 電

12、力線路的選擇44</p><p>　　6.5.1 35kV輸電線路及母線的選擇與校驗44</p><p>　　6.5.2 6kV母線、電纜及架空線的選擇46</p><p>　　6.5.3 母線支柱絕緣子、穿墻套管及室外構架的選擇53</p><p>　　6.6 設備選擇匯總表55</p><p>　　7

13、繼電保護方案的初步擬定58</p><p>　　7.1 變電所各斷路器過流保護的設置與配合58</p><p>　　各斷路器編號如圖4-5所示58</p><p>　　7.1.1 QF1、QF2、QF3斷路器保護的設置與配合58</p><p>　　7.1.2 QF4、QF5斷路器上保護的設置與配合58</p><

14、;p>　　7.1.3 各６KV低壓饋出線斷路器的設置與配合59</p><p>　　7.1.4 6KV聯(lián)絡開關（QF8）的保護設置與配合。59</p><p>　　7.2 變壓器的保護設置59</p><p>　　7.2.1 變壓器的氣體保護59</p><p>　　7.2.1 變壓器的差動保護60</p>&l

15、t;p>　　7.2.3 變壓器過負荷保護60</p><p>　　7.2.4 變壓器的過流保護60</p><p>　　8 變電所的防雷與接地61</p><p>　　8.1 變配電所的防雷設計61</p><p>　　8.1.1 變電所的防雷措施61</p><p>　　8.2 接地裝置的設計及計算

16、64</p><p>　　8.2.1 保護接地方案設計64</p><p>　　8.2.2 保護接地裝置計算64</p><p><b>　　結 論66</b></p><p><b>　　致 謝67</b></p><p><b>　　參考文獻68&

17、lt;/b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　本設計的目的是通過本次設計鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力及實際工程設計的基本技能。</p><p>　　電力是現(xiàn)代煤礦的動力，首先應該保證供電的可靠和安全，并做到技術和經濟方面合理的滿足生產的需要。由于煤礦生產條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的

18、要求，尤其是煤礦地面供電系統(tǒng)作為整個煤礦供電開端，對整個煤礦供電的安全，可靠，經濟具有舉足輕重的作用。</p><p>　　本論文根據(jù)變電所的設計原則，圍繞某礦井35KV變電所設計這一課題展開了全面的設計與研究，主要完成以下工作：</p><p>　　針對礦井負荷的用電要求，根據(jù)需要系數(shù)法進行了負荷計算。據(jù)此對主變壓器進行選擇，并進行無功補償。根據(jù)變電所主接線的設計原則，對變電所的主接線進

19、行設計：高壓35kV采用全橋接法,6kV母線采用單母分段接線形式。采用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路計算。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設備的規(guī)格型號進行選擇，并對它們進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。為了在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠自動地、迅速地、有選擇地將故障設備從系統(tǒng)中切除，以免事故的擴大，在論文中對變電所繼電保護進行了設計。防雷保護是變電所保護中不可缺少的一項保護措施，本文采用了在線路上安裝閥型避雷器對其進行防雷保護，并在變電所裝設避

20、雷針。</p><p><b>　　1 概 述</b></p><p><b>　　1.1 設計依據(jù)</b></p><p>　　1、中華人民共和國建設部及國家技術監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布的《礦山電力設計規(guī)范》。</p><p>　　2、中華人民共和國電力公司發(fā)布的《35kV～110kV無人值班變電站設計規(guī)程

21、》。</p><p>　　3、電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）。</p><p>　　4、煤礦電工手冊（地面供電部分）。</p><p>　　1.2 設計目的及范圍</p><p>　　本設計的目的是通過本次設計鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。</p><p>　　本論文的設計范圍包括：</

22、p><p>　?。?）對變電所的主接線進行設計： </p><p>　　（2）對電氣設備的規(guī)格型號進行選擇。</p><p>　?。?）變電所繼電保護設計。</p><p>　?。?）變電所防雷保護設計。</p><p>　　1.3 礦井基礎資料</p><p><b>　　1、本礦概況

23、</b></p><p>　　本礦井為年產60萬噸的高沼氣礦井，分主、副兩井，為立井開掘，一水平井深250m，預期服役年限為80年。主副兩井距離為80m，距35kV變電所距離均為0.2km。</p><p><b>　　2、供用電協(xié)議</b></p><p>　　礦井地面變電所距上級變電所6km，采用雙回路架空線供電，已知上級變電所

24、最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗為0.36，最小運行方式下的系統(tǒng)阻抗為0.69。35kV過流整定時限為3s。電費收取方法采用兩部電價制收費，在變電所35kV側進行計量，固定部分按主變壓器容量收費，每千瓦每月5元，流動部分為每千瓦5分。</p><p><b>　　3、自然條件</b></p><p>　?。?）日最高氣溫43℃，日最低氣溫-17℃。</p>&l

25、t;p>　　（2）土壤溫度27℃（最熱日）。a</p><p>　　（3）凍土層厚度為0.55m，變電所土質為沙質粘土。</p><p>　　（4）本礦主導風向為西北方向，最大風速為26m/s。</p><p>　　（5）地震烈度為7度。</p><p><b>　　4、原始負荷資料</b></p>

26、<p>　　負荷資料見表1-1 全礦電力負荷統(tǒng)計表。</p><p><b>　　2 負荷計算</b></p><p>　　2.1 負荷計算的目的</p><p>　　為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設備與導

27、線、以及繼電器保護的整定等提供技術參數(shù)。</p><p>　　負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設備和元件，如導線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經濟運行的必要手段。</p><

28、;p>　　2.2 負荷計算方法</p><p>　　供電設計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質的企業(yè)負荷均適用，且計算結果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質的用電設備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經過幾十年的統(tǒng)計和積

29、累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設計部門廣泛采用。</p><p>　　本設計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：</p><p>　　用電設備組計算負荷的確定</p><p>　　用電設備組是由工藝性質相同需要系數(shù)相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設備分為若干組，在分別計算各用電設備組的計算負荷。其計算公式為：<

30、;/p><p>　　，kW </p><p>　　, kvar （2-1）</p><p><b>　　，kVA </b></p><p>　　式中、、——該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷；</p><p>

31、;　　——該用電設備組的設備總額定容量，kW；</p><p>　　——功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——需要系數(shù)，由表1-1查得。</p><p>　　2、多組用電設備組的計算負荷</p><p>　　在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間

32、變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中、、——為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷；</p><p><b>　　——同時系數(shù)；</b></p><p>　　m——該配電干線或變電站低

33、壓母線上所接用電設備組總數(shù)；</p><p>　　——分別對應于某一用電設備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設備容量；</p><p>　　2.3 負荷計算過程</p><p>　　2.3.1 各用電設備組負荷計算</p><p>　　1、用電設備分組，由表1-1確定各組用電設備的總額定容量。</p><p>　　2

34、、由表1-1查出各用電設備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設備組的計算負荷。</p><p><b>　　（1）對主提升機</b></p><p>　　=0.89，=0.83，=0.67</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p>&l

35、t;p>　　視在功率 kVA；</p><p>　　用同樣方法可計算出其它各用電設備組的計算負荷，結果記入表2-1全礦電力負荷計算負荷表中。</p><p>　　注：主扇風機、壓風機等因功率因數(shù)超前，其無功電流為容性，即提供無功功率，起無功補償?shù)淖饔茫仕鼈兊挠嬎銦o功功率為負值。</p><p>　　表2-1 全礦電力負荷計算負荷表</p>

36、<p>　　2.3.2 低壓變壓器的選擇與損耗計算</p><p><b>　　1、低壓變壓器選擇</b></p><p>　　對各低壓變壓器選擇時可按表2-1的計算容量進行選擇?；诿旱V生產負荷對供電可靠性和安全性的要求且供電方式為雙回路，應選兩臺變壓器同時運行。并且，每臺變壓器均應能承擔全部一、二級負荷供電的任務。故：</p><p&

37、gt;　?。?）礦綜合廠、機修廠、工人村、支農變壓器分別選SL7-250/6型、</p><p>　　SL7-400/6型、SL7-400/6型、SL7-315/6型油浸式鋁線雙繞組無勵磁調壓變壓器各一臺。</p><p>　?。?）選煤廠變壓器選兩臺SL7-630/6型油浸式鋁線雙繞組無勵磁調壓變壓器。</p><p>　?。?）地面低壓變壓器選兩臺SL7-800

38、/6浸式鋁線雙繞組無勵磁調壓變壓器。</p><p>　?。?）井底車場變壓器選兩臺KBSG-200/6型礦用隔爆型干式變壓器。</p><p>　　各低壓變壓器參數(shù)如表2-2所示。</p><p>　　2、各低壓變壓器損耗計算</p><p>　　變壓器的功率損耗分為鐵耗和銅耗兩部分。變壓器空載時有功損耗和無功損耗分別用和表示。變壓器的功率

39、損耗按公式2-3計算。</p><p>　　有功損耗： ，kW （2-3）</p><p>　　無功損耗： ，kvar</p><p>　　式中 β—變壓器的負荷率，；</p><p>　　—變壓器計算負荷，kVA；</p><p>　　—變壓器額定容量，kV

40、A；</p><p>　　—變壓器空載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器滿載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器空載無功損耗，kvar，；</p><p>　　—變壓器空載電流占額定電流的百分數(shù)；</p><p>　　—變壓器滿載無功損耗，kvar，；</p><p>　　

41、—變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分數(shù)；</p><p>　　、、、均可由變壓器產品樣本中查出。</p><p>　　礦綜合廠變壓功率器損耗計算</p><p>　　空載無功損耗： kvar；</p><p>　　滿載無功損耗： kvar；</p><p><b>　　變壓器的負荷率，</b><

42、/p><p><b>　　則有功損耗：</b></p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　無功損耗：、</b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p>　　洗煤廠變壓器損耗計算<

43、;/p><p>　　空載無功損耗： kvar；</p><p>　　滿載無功損耗： kvar；</p><p><b>　　變壓器的負荷率，</b></p><p><b>　　則 有功損耗：</b></p><p><b>　　kW；</b></p&

44、gt;<p><b>　　無功損耗：</b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p>　　其它各組變壓器功率損耗計算依此類推，結果見表2-2.</p><p>　　表2-2 低壓變壓器參數(shù)及功率損耗計算表</p><p>　　2.3.3 6kV母線側補償前總計算

45、負荷</p><p>　　由于本礦區(qū)配電線路短損耗非常小，忽略線路損耗不計。</p><p>　　由表2-1可知，全礦總負荷為：kW，kvar。</p><p>　　取同時系數(shù)=0.95，則6kV側計算負荷由公式2-2計算可得：</p><p><b>　　kW；</b></p><p><

46、b>　　kvar；</b></p><p><b>　　kVA；</b></p><p>　　6kV無補償時功率因數(shù)為：</p><p>　　功率因數(shù)角的正切值為：</p><p>　　2.3.4 無功補償計算及電容器柜選擇</p><p><b>　　(1)無功補償計

47、算</b></p><p>　　當采用提高用電設備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時，就需要增設人工補償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采用靜電電容器作為無功補償電源。</p><p>　　用電力電容器來提高功率因數(shù)時，其電力電容器的補償容量用下式計算：</p><p><b>　?。?-4）</b>

48、;</p><p>　　式中——平均負荷系數(shù)，計算時取0.7-0.8</p><p>　　——補償前功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——補償后要達到的功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　本設計要求功率因數(shù)達到0.9及以上。假設補償后6kV側功率因數(shù)，，取0.8，則所需補償容量由公式2-9計算得：</p><

49、p><b>　　kvar</b></p><p>　　(2)電容器柜的選擇及實際補償容量計算</p><p>　　本設計采用高壓集中補償方式。因礦井地面變電所6kV母線為單母分段接線，故所選電容器柜應分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應取偶數(shù)?，F(xiàn)選用GR-1/6型高壓靜電電容柜，每柜安裝容量為=240kvar，最大不超過360kvar，據(jù)此可計算出電容器柜的數(shù)量

50、為：</p><p><b>　　取偶數(shù) N=4</b></p><p>　　則 實際補償容量為： kvar</p><p>　　折算為計算容量為： kvar</p><p>　　2.3.5 補償后6kV母線側總計算負荷及功率因數(shù)校驗</p><p><b>　　功率補償后6kV側&l

51、t;/b></p><p>　　有功功率 kW</p><p>　　無功功率 kvar</p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　　補償后6kV母線功率因數(shù)</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　

52、　3 變電所主變壓器選擇</p><p>　　3.1 變壓器的選取原則</p><p>　　供電變壓器是根據(jù)其使用環(huán)境條件、電壓等級及計算負荷選擇其形式和容量。變電所的容量是有其裝設的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關電器等設備以及變電所的建設投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應全面考慮技術經濟指標，合理選擇。</p>

53、;<p>　　當企業(yè)絕大多數(shù)負荷屬三級負荷，其少量負荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設一臺變壓器。如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當一臺出現(xiàn)故障時，另一臺能承擔全部一、二及負荷。特殊情況下可裝設兩臺以上變壓器。例如分期建設大型企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算</p><p&

54、gt;　　按第二章計算出來的計算負荷進行用電負荷分析，根據(jù)分析結果選擇變壓器容量及臺數(shù)。其計算計算過程如下：</p><p><b>　　1、用電負荷分析</b></p><p>　　一級負荷：包括副提升機、主扇風機、井下主排水泵各項，其總負荷為2184kW，占全礦總負荷的33.6%。</p><p>　　二級負荷：包括主提升機、壓風機、選煤廠

55、、地面低壓（生產負荷占75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場各項，其總負荷為3171.5kW，占全礦總負荷的48.8%.</p><p>　　三級負荷：包括礦綜合廠、機修廠、地面低壓負荷的15%、工人村、支農各項，其總負荷為1142.5kW，占全礦總負荷的17.6%。</p><p>　　2、根據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺，當一臺故障停運時，另一臺必須保證一、二級負荷的用電。在上述分析

56、中一、二級負荷占全礦總負荷的82.4%，當兩臺變壓器中一臺停止運行時，另一臺必須保證82.4%的正常供電，再考慮將來的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負荷不斷增加，故選用兩臺S7-8000/35型銅線雙繞組無勵磁調壓變壓器，其技術參數(shù)如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 主變壓器技術參數(shù)</p><p>　　兩臺主變壓器采用分列運行方式，備用方式為暗備用。</p><

57、p>　　3.3 變壓器損耗計算</p><p>　　根據(jù)公式2-3計算主變壓器各項損耗</p><p>　　空載無功損耗： kvar；</p><p>　　滿載無功損耗： kvar；</p><p><b>　　變壓器的負荷率，</b></p><p><b>　　則 有功損耗：&

58、lt;/b></p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　無功損耗：</b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p>　　3.4 35kV側全礦負荷計算及功率因數(shù)校驗</p><p>　　有功功率

59、 kW</p><p>　　無功功率 kvar</p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　　35kV側功率因數(shù)校驗</p><p><b>　　>0.9</b></p><p><b>　　滿足設計要求。</b></p&

60、gt;<p>　　3.5 變壓器經濟運行方案的確定</p><p>　　兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷值可由公式3-1確定。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　如果S<Scr宜一臺運行，如果S>Scr宜兩臺運行。</p><p>　　式中 —經濟運行臨界負荷， k

61、VA；</p><p>　　—變壓器額定容量 ，kVA；</p><p>　　—變壓器空載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器空載無功損耗,kW</p><p>　　—變壓器滿載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器滿載無功損耗，kvar；</p><p>　　—無功經濟當量，

62、大型礦井一般取無功經濟當量kq=0.09</p><p>　　本礦兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷為：</p><p><b>　　kVA</b></p><p>　　故經濟運行方案為：當實際負荷S<4724kW時，宜一臺運行，當實際負荷S>4724kW時，宜兩臺運行。</p><p><b>　　4

63、電氣主接線設計</b></p><p>　　變電所的主接線是由各種電氣設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置及運行的可靠性與經濟性等都有密切的關系，是變電所設計的主要任務之一。</p&g

64、t;<p>　　4.1 對主接線的基本要求</p><p>　　在確定變電所主接線前，應首先明確其基本要求：</p><p>　　（1）安全可靠。應符合國家標準和有關技術規(guī)范的要求，充分保證人身和設備的安全。此外，還應負荷等級的不同采取相應的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調其安全可靠性而造成不應有的浪費。</p><p>　　（2

65、）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的接線應保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運行靈活，倒閘方便。</p><p>　?。?）經濟合理。接線方式在滿足生產要求和保證供電質量的前提下應力求簡單，以減少設備投資和運行費用。</p><p>　?。?）便于發(fā)展。接線方式應保證便于將來發(fā)展，同時能適應分期建設的要求。</p><p>　　4.2 本所電氣主接

66、線方案的確定</p><p>　　4.2.1 確定礦井35kV進線回路</p><p>　　35kV礦井變電所距上級供電電源6km，對上一級供電部門來說是一級負荷，故上級礦井變電所對礦井采用有備用的雙回路供電，即35kV進線為兩路架空線進線。</p><p>　　4.2.2 35kV、6kV主接線的確定</p><p>　　為了保證對一、二

67、級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源受電和裝設兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為外橋、內橋全橋三種。因上一級變電站距本礦變電所為6km，對于35kV電壓等級來說，輸電線路不遠，可以選外僑，但為了提高礦井供電的可靠性和運行的靈活性，選用全橋更合適。故確定本礦35kV側為雙回路的全橋接線系統(tǒng)。35kV架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。</p><p>　　6kV主接線根據(jù)礦

68、井為一級負荷的要求及主變壓器是兩臺的情況確定為單母線分段的接線方式。</p><p>　　35kV母線和6kV母線，正常時均處于斷開狀態(tài)。母線分段用斷路器分段，這不僅便于分段檢修母線，而且可減少母線故障影響范圍，提高供電的可靠性和靈活性。</p><p>　　4.2.3下井電纜回數(shù)的確定</p><p>　　由表2-1可知，井下的計算負荷為：</p>

69、<p><b>　　kW, kW；</b></p><p>　　kvar，kvar；</p><p><b>　　kVA，</b></p><p><b>　　kVA;</b></p><p><b>　　井下總負荷電流為：</b></p

70、><p><b>　　A</b></p><p>　　規(guī)程規(guī)定，下井電纜必須采用銅芯，又因為井下開關的額定電流有限且當一回電纜因故障停止供電時，其它電纜應能滿足井下全部負荷的供電任務，由此確定下井電纜回數(shù)為4。</p><p>　　4.2.4 負荷分配</p><p>　　考慮一、二級負荷必須由處于不同母線段的雙回路供電，并

71、且主提升機和副提升機相距為80m，再將地面低壓和下井回路分配到各段母線上，力圖在正常生產時，兩段母線上負荷接近，分配方案如圖4-5供電系統(tǒng)簡圖所示。</p><p>　　圖4-5 供電系統(tǒng)簡圖</p><p><b>　　5 短路電流計算</b></p><p>　　5.1 短路電流計算的目的</p><p>　　研究

72、供電系統(tǒng)的短路并計算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運行方式的比較、電氣設備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產生的后果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電設計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術問題。</p><p>　　選擇電氣設備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。</p><p>　　設置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短

73、路故障。</p><p>　　確定限流措施，當短路電流過大造成設備選擇困難或不經濟時，可采取限制短路電流的措施。</p><p>　　確定合理的主接線方案和主要運行方式等。</p><p>　　5.2 短路電流計算中應計算的數(shù)值</p><p>　　短路電流,即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計算繼電保護裝置的整定值和計算短路沖擊

74、電流及短路全電流最大有效值之用。</p><p>　　2、三相短路容量，用來判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值、作為選擇限流電抗器的依據(jù)，并可供下一級變電所計算短路電流之用；</p><p>　　3、短路電流穩(wěn)態(tài)有效值,可用來校驗設備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性；</p><p>　　4、短路沖擊電流及短路全電流最大有效值，可用來校驗電器設備、載流導體及母線的動穩(wěn)定性。<

75、;/p><p>　　5.3 三相短路電流計算計算的步驟</p><p>　　1、根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值網絡</p><p>　?。?）選取基準容量Sj和基準電壓Uj，并根據(jù)公式決定基準電流值Ij。</p><p>　?。?）求出系統(tǒng)各元件的標么基準電抗，將計算結果標注在等值網絡圖上。</p><p>　?。?）按等值網絡各元

76、件的聯(lián)接情況，求出由電源到短路點的總阻抗。</p><p>　?。?）按歐姆定律求短路電流標么值：對于電源是無限大容量的系統(tǒng)，其短路電流標么值可按公式5-1求出：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　且短路后各種時間的短路電流標么值與短路容量標么值都相等，即</p><p>　?。?）求短

77、路電流和短路容量；為了向供電設計提供所需的資料，應下列短路電流和短路容量：</p><p>　?、?求出次暫態(tài)短路電流和短路容量；；</p><p>　?、?求出短路沖擊電流和短路全電流最大有效值</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　MVA (5-2)</p>

78、;<p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　5.4短路電流計算過程</p><p>　　短路電流計算系統(tǒng)如圖4-5所示，短路點選取35kV母線側、6kV母線側及6kV各出線回路末端，各元件參數(shù)可由表1-1中獲得。</p><p>　

79、　輸電線路、主變壓器和下井電纜均為一臺（路）工作，一臺（路）備用。該電源為無限大容量，其電抗標么值,最大運行方式下，系統(tǒng)阻抗為=0.36，最小運行方式下，系統(tǒng)阻抗為=0.69，離上一級變電所距離為6km。主變壓器為兩臺，每臺容量為8000kVA，=7.5。線路電抗：對于電纜=0.08Ω/km，架空線=0.4Ω/km。此外，當同步電動機在同一地點總裝機容量大于1000kW時，高壓異步電動機在同一地點的同時運行的總裝機容量大于800kW且短

80、路點就在異步電動機端頭時，要考慮其作為附加電源對短路電流的影響。</p><p>　　1、選取基準容量=100MVA</p><p>　　計算點時，選取=37kV， kA</p><p>　　計算點時，選取=6.3kV， kA</p><p>　　2、計算各元件的電抗標幺值</p><p><b>　?。?）

81、系統(tǒng)電抗：</b></p><p>　　最大運行方式下， =0.36</p><p>　　最小運行方式下， =0.69</p><p>　?。?）35kV進線（架空線）: （3）主變壓器: </p><p>　　（4）主提升機、副提升機(電纜):</p><p>　　（5）主扇風機（架空線）：</p

82、><p>　?。?）壓風機（電纜）：</p><p>　?。?）礦綜合廠（架空線）：</p><p>　?。?）機修廠（電纜）：</p><p>　?。?）選煤廠（電纜）：</p><p>　?。?0）地面低壓（兩臺分列運行）：</p><p>　　由于變壓器在所內，只計算變壓器阻抗，不計線路<

83、;/p><p>　?。?1）工人村（架空線）：</p><p>　?。?2）支農（架空線）：</p><p><b>　?。?3）下井電纜：</b></p><p>　　（14）主提升機（異步電動機）：</p><p>　　式中 —異步電動機啟動電流標么值，一般取=5。</p><

84、p>　?。?5）主扇風機（同步電動機）：</p><p>　　其中為同步電動機次暫態(tài)的額定容量標么值。</p><p>　　等值電路圖如圖5-1所示，圖中元件所標的分數(shù)，分子表示元件編號，分母表示元件電抗標么值。</p><p>　　圖5-1 等值電路圖</p><p>　　3、各短路點短路計算</p><p>

85、　　（1）點短路（35kV）</p><p><b>　?、僮畲筮\行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最大運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周

86、期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b>

87、</p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p><b>　　②最小運行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p&g

88、t;<p>　　則：最小運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p>&l

89、t;p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　（2）點短路（6kV母線）</p><p>　　因主扇風機（同步電動機）、主提升機（異

90、步電動機）均構成附加電源，因此要考慮電動機反饋的影響，但異步電動機僅對短路沖擊電流有影響。</p><p>　　S1支路提供的短路參數(shù)：</p><p><b>　?、僮畲筮\行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p

91、><p>　　則：最大運行方式下點短路時，S1支路提供的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></

92、p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p><b>　?、谧钚∵\行方式下</b></p><p&g

93、t;　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最小運行方式下點短路時，S1支路提供的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b&g

94、t;　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b&g

95、t;</p><p>　　S2支路提供的短路參數(shù)：</p><p>　　S2支路為異步電動機構成的附加電源，故只考慮其對短路沖擊電流的影響。</p><p>　　異步電動機提供的沖擊電流可由公式5-3計算：</p><p><b>　　（5-3）</b></p><p>　　式中 —電動機的額定電

96、流；</p><p>　　—電動機反饋電流沖擊系數(shù)，對于高壓電動機取=1.4～1.6，對于低壓電動機取=1</p><p>　　—異步電動機的電勢平均值=0.9，</p><p>　　則：S2支路的額定電流為：（取=0.92）</p><p><b>　　kA</b></p><p><b&

97、gt;　　S2支路電抗為：</b></p><p>　　由公式5-3可得，S2支路提供的短路沖擊電流為：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　S3支路提供的短路參數(shù)：</p><p>　　取=0.92，=0.9，則該支路的額定電流為：</p><p><

98、b>　　kA</b></p><p>　　考慮到同步電動機一般裝有低壓保護裝置，當t>0.2秒后，開關跳閘，故它對穩(wěn)態(tài)短路電流無影響，利用+0.07=0.27（0.07是考慮查具有阻尼繞組的水輪發(fā)電機計算曲線時，計算電抗需增加的數(shù)值）查具有阻尼繞組的水輪發(fā)電機計算曲線，得：</p><p><b>　　, </b></p><

99、;p>　　則：次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b&g

100、t;　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　故：①最大運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></

101、p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p>

102、;<b>　　MVA</b></p><p>　　②最小運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b

103、>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　?。?）點短路（下井電纜）</p>

104、<p><b>　?、僮畲筮\行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最大運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p>

105、<b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫

106、態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p><b>　　②最小運行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最小運行方式下點

107、短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</

108、p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　其余各短路點參數(shù)計算方法與上述類似，結果見5.6短路參數(shù)匯總表。</p><p>　　5.5短路參數(shù)匯總表</p><

109、;p>　　表5-1短路參數(shù)匯總表</p><p><b>　　\</b></p><p>　　5.6 負荷電流統(tǒng)計表</p><p><b>　　計算公式為</b></p><p>　　表5-2 負荷電流統(tǒng)計表</p><p>　　6 高壓電氣設備的選擇</p&g

110、t;<p>　　電氣設備選擇是變電所電氣設計的主要內容之一。選擇是否合理將直接影響整個供電系統(tǒng)的可靠運行。</p><p>　　變電所主要的電氣設備有：高壓斷路器；隔離開關；熔斷器；電壓互感器；電流互感器；避雷器；母線和絕緣子；成套配電裝置（包括高壓開關柜和低壓配電屏）。</p><p>　　6.1 高壓電氣設備選擇原則</p><p>　　對各種電氣

111、設備的基本要求是正常運行時安全可靠，短路通過短路電流時不致?lián)p壞，因此，電氣設備必須按正常工作條件進行選擇，按短路條件進行校驗。</p><p><b>　　按正常條件選擇</b></p><p><b>　　環(huán)境條件</b></p><p>　　電氣設備在制造上分戶內、戶外兩大類。此外，選擇電氣設備，還應根據(jù)實際環(huán)境條件考

112、慮防水、防火、防腐、防塵、防爆以及高海拔區(qū)或濕熱地區(qū)等方面的要求。</p><p>　?、?按電網額定電壓選擇電氣設備的額定電壓</p><p>　　在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網額定電壓的條件選擇，即：</p><p>　?、郯沧畲箝L時負荷電流選擇電氣設備的額定電流</p><p>　　電氣設備的額定電流應不小

113、于通過它的最大長時負荷電流，即：</p><p>　　(2)按短路情況校驗</p><p>　?、侔炊搪非闆r來校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。</p><p>　?、诎囱b置地點的三相短路容量來校驗開關電器的斷流能力。</p><p>　　6.2 高壓開關設備的選擇及校驗</p><p>　　6.2.1 高壓斷路器的選擇及

114、校驗</p><p>　　高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的電氣設備之一。它具有完善的滅弧裝置，是一種專門用于切斷和接通電路的開關設備。正常運行時把設備或線路接入或退出運行，起著控制作用。當設備或線路發(fā)生故障是，能快速切出故障回路，保證無故障部分正常運行，起著保護作用。</p><p>　　高壓斷路器除按電氣設備的一般原則選擇外，還必須按斷路器的功能校驗其額定斷流容量（或開斷電流）、額定關合電

115、流等各項指標。</p><p>　　6.2.2 本所斷路器的選擇及校驗</p><p>　　1．35kV側QF1～QF5的選擇及校驗</p><p>　　(1)根據(jù)布置方式，室外一般采用DW8-35型多油斷路器，本設計采用DW8—35/600型斷路器，共五臺，操動機構選CD11-X電磁操動機構，油開關的戶外端子箱選擇XJ-1型。所選斷路器電氣參數(shù)如表6-1所示。&l

116、t;/p><p>　　表6-1 所選斷路器參數(shù)</p><p>　　額定電壓：，符合要求。</p><p><b>　　額定電流：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><

117、p>　　動穩(wěn)定校驗：，符合要求。</p><p>　　(5)熱穩(wěn)定校驗：繼電保護動作時間=3秒，斷路器的分閘時間=0.2秒,則秒，QF1～QF5的相當于4秒的熱穩(wěn)定電流為：</p><p>　　熱穩(wěn)定性符合要求。式中，，分別為斷路器的熱穩(wěn)定電流及該電流所對應的熱穩(wěn)定持續(xù)時間；，分別為短路穩(wěn)定電流及短路電流的持續(xù)時間。斷路器通過短路電流的持續(xù)時間按下式計算：</p>&l

118、t;p>　　式中，為繼電保護動作時間；為斷路器的分閘時間。</p><p>　　斷流容量校驗：,符合要求。</p><p>　　2．6kV側QF6、QF7、QF8的選擇及校驗</p><p>　　(1)根據(jù)布置方式，室內一般采用SN10-10I型少油斷路器，本設計采用SN10-10I/1000型斷路器，共兩臺，操動機構選CD-1電磁操動機構。所選斷路器電氣參數(shù)

119、如表6-2所示。</p><p>　　表6-2 所選斷路器參數(shù)</p><p>　　(2)額定電壓：，符合要求。</p><p><b>　　(3)額定電流：，</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　(4)動穩(wěn)定校驗：，符合要求。<

120、/p><p>　　(5)熱穩(wěn)定校驗：繼電保護動作時間=3秒，斷路器的分閘時間=0.2秒,則秒，QF1～QF5的相當于4秒的熱穩(wěn)定電流為：</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性符合要求。</b></p><p>　　(6)斷流容量校驗：,符合要求。</p><p>　　6.2.3 隔離開關的選擇及校驗</p>&

121、lt;p>　　隔離開關的主要功能是隔離高壓電源，保證其它電氣設備和線路的安全檢修及人身安全。隔離開關斷開后，具有明顯的可見斷開間隙，絕緣可靠。隔離開關沒有滅弧裝置，不能拉、合閘。隔離開關按電網電壓、額定電流電流及環(huán)境條件選擇，按短流電流校驗其動、熱穩(wěn)定性。</p><p>　　1．35kV側的隔離開關QS1～QS10的選擇及校驗</p><p>　　(1)根據(jù)布置方式，室外一般采用G

122、W4或GW5型隔離開關。本設計中為了方便檢修時的接地，兩個進線隔離開關QS1、QS2和兩個電壓互感器隔離開關QS9、QS10選用GW5-35GD/600帶接地刀閘的隔離開關，操動機構選CS-D單相接地式手動操動機構，QS3～QS8選用GW5-35G/600不帶接地刀閘的隔離開關，操動機構選CS-G手動操動機構。所選隔離開關電氣參數(shù)如表6-3所示。</p><p>　　表6-3 所選隔離開關參數(shù)</p>

123、<p>　　(2)額定電壓：，符合要求。</p><p><b>　　(3)額定電流：，</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　(4)動穩(wěn)定校驗：，符合要求。</p><p>　　(5)熱穩(wěn)定校驗：繼電保護動作時間=3秒，斷路器的分閘時間=0.2秒

124、, 秒，QF1～QF5的相當于5秒的熱穩(wěn)定電流為：</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性符合要求。</b></p><p>　　QS3～QS8的校驗計算與QS1、QS2和QS9、QS10校驗計算相同。</p><p>　　2．6kV側隔離開關QS11～QS14的選擇及校驗</p><p>　　(1)根據(jù)布置方式，室內一般

125、采用GN2、GN6或GN8型隔離開關。本設計QS11、QS12選用GN6-10T/1000型隔離開關，操動機構選CS6-1手力操動機構。所選斷路器電氣參數(shù)如表6-4所示。</p><p>　　表6-3 所選隔離開關參數(shù)</p><p>　　(2)額定電壓：，符合要求。</p><p><b>　　(3)額定電流：，</b></p>

126、<p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　(4)動穩(wěn)定校驗：，符合要求。</p><p>　　(5)熱穩(wěn)定校驗：繼電保護動作時間=3秒，斷路器的分閘時間=0.2秒, 秒，QF1～QF5的相當于5秒的熱穩(wěn)定電流為：</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性符合要求。</b></p>&

127、lt;p>　　6.2.4 限流電抗器的選擇</p><p>　　由4.2.3可知，下井電纜為4根，雙回路兩兩并聯(lián)運行，當一根電纜故障時，其余三根必須能承載井下全部負荷的供電，即每根電纜能承擔1/3的井下負荷，故選擇電抗器時，故應考慮一根電纜故障時的情況。</p><p>　　1．井下計算負荷電流</p><p>　　正常情況下，每根電纜應承受的負荷電流為368

128、/4=92A，一根故障時，368/3=122.7A。</p><p>　　據(jù)此可選擇kV，kA的水泥電抗器四臺。</p><p>　　2．電抗器電抗值計算</p><p>　　電抗器前系統(tǒng)電抗為（系統(tǒng)電抗取最大運行方式值）</p><p>　　而限制在50MVA所需要的總電抗標么值為</p><p>　　因兩回路并聯(lián)運

129、行，故串入每一回路的電抗器相對電抗為</p><p>　　據(jù)此求出所選電抗器的電抗百分數(shù)計算值為</p><p>　　故可選用NKL-6-150-4型鋁電纜水泥電抗器四臺，其百分電抗值為4%，動穩(wěn)定電流峰值為9.56kA，1秒熱穩(wěn)定電流為9.34kA，其在額定電流下的電抗相對值為</p><p>　　3、電抗器的電壓損失校驗</p><p>

130、　　正常情況下，四根電纜承擔井下總負荷電流</p><p><b>　　<4%～5%</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　故障時三根電纜承受井下總負荷電流</p><p&

131、gt;<b>　　<4%～5%</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　4、電抗器的動、熱穩(wěn)定校驗</p><p><b>　　（1）動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　下井回路分列運行時，流過電抗器的短路電流最大，此時最大三相短路電