[工程科技]煤矿356KV变电所设计

1、i摘摘 要要本设计主要任务的内容及其质量要求主要包括：1.负荷计算；2.主变压器选择及其无功功率补偿；3.确定变电所主接线系统；4.短路电流计算；5.变电所主要电气设备选择；6.变电所布置；7.变电所防雷；8.绘制供电系统图和变电所总平面布置图。本设计说明书，从设计的初步计算、接线系统的设计、选择校验和安全措施的设计等方面进行了全面的论述，是对一个煤矿电力系统的完完全全的设计。本次设计是对我们专业知识等综合素质的一次提高。关键词关键词： 负荷、 补偿、变电所布置i目 录摘 要 .i第一章 概述.1第一节 矿山供电的重要性.1第二节 矿山供电的基本要求.1一、供电可靠.1第二章负荷计算.3第一节

2、 负荷分类.3第二节 负荷统计.4第三节 负荷计算.4一、单组用电设备计算负荷的计算公式.4二、多组用电设备计算负荷的计算公式.4第三章 主变压器选择及其无功功率补偿.7第一节 功率因数的提高的意义.7第二节 提高功率因数的方法.8一、提高自然因数的方法：.8第三节 电容器的选择.9一、电容器无功容量的计算.9二、电容器柜台数的确定.9第四节 计算功率因数及其补偿.10第五节 主变压器的选择.11一、变电所主变压器的选择.11二、变电所主变压器容量的确定.11三、变压器的损耗计算.12四、变压器经济运行分析.12第四章 确定主接线系统.16第一节 变电所选址的原则.16第二节 负荷中心的确定.

3、17ii一、利用以负荷圆表示的负荷指示图.17二、利用负荷功率矩阵法确定负荷中心.18第三节 变电所位置的确定及变电所主接线的基本要求.18一、变电所位置的确定.18二、变电所主接线的基本要求.18第四节 变电所主接线.19一、矿山地面变电所的主接线:.19二、主接线的分类.20第五章 路电流计算.24第一节 短路电流的概述.24一、产生短路的原因.24二、短路的种类.24三、短路的危害.24四、计算短路电流的目的.25第二节 限制短路电流的措施.25第三节 短路电流的计算.26第六章 变电所主要电气设备的选择.32第一节 电气设备的概述.32一、高压断路器.32二、隔离开关.32三、互感器.

4、33四、限流电抗器.33五、成套配电设备与组合电器.33第二节 断路器的选择.33一、高压断路器的介绍.33二、高压断路器的选择.33第三节 隔离开关与互感器的选择.37一、隔离开关的选择.37二、电压互感器.38三、电压互感器的选择.38第五节 母线装置的选择.39一、35kv 母线的选择.39iii二、10kv 母线的选择.41第七章 变电所的防雷与接地.42一、防雷措施.42二、接地措施.43结 束 语.45参考文献资料.46致 谢.47阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书1第一章第一章 概述概述第一节第一节 矿山供电的重要性矿山供电的重要性供电的重要性及基本要求电力是矿山生产

5、的主要能源。对煤矿进行可靠、安全、经济的供电，对提高经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义。在市场经济条件下，对用户的可靠供电是电力企业保证其自身经济发展的支柱。供电可靠性是创建社会主义一流供电企业必须达到的主要技术指标之一，是企业管理工作的一项重要基础工作，也是一项综合性的工作。在提高供电可靠性的工作中，变电运行是可靠性管理中的一个重要环节。做好供配电工作，对于促进煤矿生产、降低煤矿产品成本、实现生产自动化和煤矿现代化有着十分重要的意义。电力是现代煤炭工业的主要动力，在煤炭生产中占有十分重要的地位。电力可以方便、经济地远距离输送和分配，也可以方便地和其它各种能量形式相互转换，并且在使

6、用中还具有便于调度、测量和实现自动控制的优点；在煤炭企业中，矿山的电气化还是煤炭生产自动化及最新科学技术成就在煤矿推广应用的技术基础；从安全的角度上讲，由于煤炭生产中存在着各种自然灾害，而这些灾害的预防、预报和排除，直接或间接地取决于矿山供电的正常与否。由此可见，矿山供电工作不仅直接影响矿山企业的高效生产，而且关系着矿井和工作人员的人身安全。因此，煤炭企业对供电工作提出了严格的要求。第二节第二节 矿山供电的基本要求矿山供电的基本要求一、供电可靠一、供电可靠 供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏。例如矿井主要运输设备停

7、电，会造成大量的减产；矿井提升设备突然停电，会使提升机紧急制动，产生很大的冲击拉力，使钢丝绳损坏；另外，煤矿井下的空气中含有瓦斯和一氧化碳等有害气体，并且有水不断涌出，突然停电，将会使排水和通风设备停止运转，可能造成水淹矿井，工作人员窒息死亡和引起瓦斯、煤尘爆炸，危及矿井和人身安全。因此，对煤阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书2矿中的重要用电设备，要求采用两个独立电源的双回路或环式供电方式，两路电源线路互为备用，当一路电源线路故障或停电检修时，则由另一路电源线路继续供电，以保证供电的可靠性。二、供电安全二、供电安全 供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏

8、和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯，煤尘爆炸事故。因此，为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照煤矿安全规程的有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。三、保证供电质量三、保证供电质量 衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速。按照我国电力工业技术管理法规的规定，对于额定频率为 50hz

9、的工业用交流电，其频率相对于额定值的0.20.5hz,即为额定频率的0.4%1%。一般来说，频率的保证是电力部门的任务，但随着煤炭企业大功率晶闸管整流装置的应用，使配电网中的谐波分量增加，引起一些设备（如变压器、电缆和电力电容器等）的损耗增大，造成绝缘老化、损坏而出现事故。所以，必要时应采取相应的技术措施，保证供电频率的稳定。 电压偏移是衡量供电质量的又一重要指标。所谓电压偏移，是指用电设备在运行中，实际的端电压与其额定电压的偏差。用电设备对一定范围内的电压偏移具有适应能力，但随着电压偏移的增大，用电设备的性能将会恶化，严重时会造成设备的损坏。例如，白炽灯在超过额定电压的电压下工作时，其工作寿

10、命将缩短一半；交流异步电动机在一定的转速下，转矩和电压的平方成正比，当电压降为额定电压时，会造成电动机转差率增加和电流上升，使电动机绝缘老化，甚至烧毁电动机。因此，我国对用电设备电压偏移的允许值做了具体的规定，例如电动机的电压偏移不允许超过其额定电压的5%，白炽灯的电压偏移不允许超过其额定值的5%。四、供电经济四、供电经济技术经济合理是指在满足上述三项要阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书3求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。为此，在供电设计中应考虑以下几个方面的因素。尽量减少矿山变电所基本建设投资；尽量降低设备材料及有色金属的消耗量；注意降低供电系统中的电能损耗和

11、维护费用。 此外，供电系统应尽量要求简单适用，操作方便，并留有发展、扩建余地。上述各项基本要求，是矿山供电工作的原则，在工作中它们即是相互关联又是相互制约的。在解决具体问题时，应进行综合分析，以求得到最佳的技术和经济效益。第二章第二章负荷计算负荷计算第一节第一节负荷分类负荷分类矿山供电系统中的各类用电设备称为矿山电力负荷。在矿山企业中，由于各类用电设备的重要性和运行特点不完全一样，它们对供电可靠性的要求也各不相同。根据矿山企业中电力负荷的重要性及对供电可靠性的不同要求，把矿山电力负荷分为以下三类： 一、一类负荷（又称一级负荷）一、一类负荷（又称一级负荷） 凡突然中断供电会造成人身伤亡事故或损坏

12、重要设备，给企业带来重大经济损失的用电负荷，均属于一类负荷。在电力系统中，矿山企业属于一类负荷；在矿山供电系统中，矿井主要通风机和分区风机，井下主排水泵及立井经常提人的提升机等都属于一类负荷。对一类负荷应采用来自两个独立电源的双回路或环式供电。 二、二类负荷二、二类负荷 凡突然中断供电会造成大量废品、产量显著下降或企业内运输停顿，在经济上造成较大损失者为二类负荷。如煤矿集中提、运设备，大型矿井地面空气压缩机，井筒防冻设备，抽放瓦斯设备以及综采工作面供电的采区变电所等，对这一类负荷一般采用双回路供电。三、三类负荷三、三类负荷三类负荷是指除一类、二类负荷以外的其他负荷。这类负荷停电不直接影响生产，

13、煤矿的各种辅助车间、办公室照明等都属于这一类负荷。对三类负荷一般供电阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书4采用单一回路供电方式，不考虑备用电源。因某种原因需要停电时，三类负荷是首先限电的对象。对电力负荷进行分类的目的是为了便于合理的供电。对重要负荷，保证供电可靠为第一位：对次要负荷，应更多考虑供电的经济性。在电力系统运行中，一旦出现故障，需要停止部分负荷供电时，应根据具体情况，先切除三类负荷，有必要时切除二类负荷，以确保一类负荷的供电可靠性。第二节第二节负荷统计负荷统计第三节 负荷统计应从线路末端开始逐级向电源侧统计。这是应先统计个低压负荷组的计算负荷，选出配电变压器；求出变压器一次

14、计算负荷后，将结果填入综采工作面负荷统计表，然后参与全矿负荷统计。 附表 1 附表 2 为全矿负荷统计表和综采工作面负荷统计表:第三节第三节 负荷计算负荷计算一、单组用电设备计算负荷的计算公式一、单组用电设备计算负荷的计算公式capdeknp式中，为有功计算负荷（单位为 kw） ；为用电设备组的需要系数；为capdeknp用电设备组总的设备容量。caqtancap式中，为无功计算负荷（单位为 kvar） ；为用电设备组功率因数角的caqtan正切值。 二、多组用电设备计算负荷的计算公式二、多组用电设备计算负荷的计算公式应考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现，需计入各用电设备组的同时系数。=

15、 capdeknp=caqtancawmp阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书5cascoscawmp式中， 该改组用电设备的实际有功功率（kw） 、无功功率（kvar） 、capcaqcas视在功率（kva） ；为所有设备组的额定容量 kva。 为该组npdekcoswm用电设备的需用系数、加权平均功率因数。 根据综采工作面统计表知道各个综采设备的额定功率np因为采用的是自移支架，各用次序起动的机械化采煤工作面 =0.4+0.6kx,maxeppe式中 电动机额定功率之和；ep最大容量的电动机额定功率。,maxpe根据（矿山供电 p续表 22）查的0.7，27cos由综采工作表可知

16、: p =300kw; =1235kwmaxepe所以综采工作面的需用系数： 0.4+0.6 0.55xk3001235根据以上公式，对综采工作面进行负荷统计。 采煤机的计算负荷：已知设备容量 p=300kw， k=0.55, =0.7, tan=1.02。cade cos因只一台，故其计算负荷等于设备容量有功功率 p= 0.55188 kw= 165kw1cadeknp无功功率 q= ptan=165 kw1.02=168.3kvar1ca1ca 乳化液泵的计算负荷：有功功率 p=220.5575 kw= 82.5kw2cadeknp无功功率 q= ptan=82.5 kw1.02=84.1

17、5kvar2caca 喷雾泵的计算负荷：有有功功率 p= 220.5519.6kw= 33kw3cadeknp无功功率 q= ptan=33kw1.02=33.66kvar3ca3ca阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书6 刮板输送机的计算负荷：有功功率 p= 220.55100.5 kw= 176kw4cadeknp无功功率 q= ptan=176 kw1.02=179.52kvar4ca4ca 破碎机的计算负荷：因只一台，故其计算负荷等于设备容量。有功功率 p= 0.5568.5 kw=60.5kw5cadeknp无功功率 q= ptan=60.5 kw1.02=61.71kva

18、r5ca5ca 转载机的计算负荷：因只一台，故其计算负荷等于设备容量。有功功率 p=0.5568.5 kw=60.5kw6cadeknp无功功率 q= ptan=60.5 kw1.02=61.71kvar6ca6ca带式输送机的计算负荷：因只一台，故其计算负荷等于设备容量。有功功率 p= 0.55174,1kw=92.4kw7cadeknp无功功率 q= ptan=92.4 kw1.02=94.248kvar7ca7ca安全绞车的计算负荷：因只一台，故其计算负荷等于设备容量。有功功率 p=0.5514.4 kw=7.15kw8cadeknp无功功率 q= ptan=7.15kw1.02=7.2

19、93kvar8ca8ca照明计算负荷：有功功率 p= 0.554 kw=2.2kw9cadeknp无功功率 q= ptan=2.2 kw1.02=2.244kvar9ca9ca由以上九项可得综采工作面的计算负荷如下：p=p+p+p+p+p+p+p+p+pca1ca2ca3ca4ca5ca6ca7ca8ca9ca=679.25kwq=q+q+q+ q+q+q+q+q+qca1ca2ca3ca4ca5ca6ca7ca68ca9ca=692.835kvar阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书7sca22cacapqkva 22679.25692.835=970.2 kva将所得数据填入综采

20、工作面负荷统计表 1 依照同样的方法，可分别算出井下其他负荷，地面低压，地面高压，机修厂及旁路系统的计算负荷。统计结果填入全矿负荷统计表。按照全矿负荷统计表，全矿井有功功率负荷为 7853.7kw ,无功功率负荷为5572.94kvar ,但此结果没有考虑同时系数， 煤矿电工手册中有规定：在统计变电站低压母线的计算负荷时，最大连续负荷应乘以同时系数 k,当汇总后有功最大连sp续负荷在 5000 kw 以下时，k取 0.85，在 5000 kw 以上时取 0.9；无功最大连续负sp荷则对应取 0.95 和 0.9。则 10kv 母线计算应该为：有功功率 p =0.97853.7kw =7068.

21、3kw 无功功率 q =0.99153.135kvar =5015.6kvar 视在功率 s =kva=8667.0kva2210162.68695.5功率因数0.82cosantps7068.38667.0第三章第三章主变压器选择及其无功功率补偿主变压器选择及其无功功率补偿第一节第一节功率因数的提高的意义功率因数的提高的意义由于煤矿采用了大量的感应电动机和变压器等用电设备，特别是近年来大功率电力电子拖动设备的应用，煤矿供电系统除要供给有功功率外，还需要供给大量无功功率，使发电和输电设备的能力不能充分利用。所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太

22、低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。为此必须提高用电户的功率因数，减小电源系统的无功需求量。实际中，提高功率因数意味着：阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书8提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当=0.5时的cos损耗是=1时的4倍。cos能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。因发电机的发电容量的限定，故提也就使发电机能多出有功功率。cos在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力

23、资源利用率的方式。在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。第二节第二节提高功率因数的方法提高功率因数的方法第三节提高功率因数的方法可分为提高自然功率因数和采用人工补偿两种方法：一一、提高自然因数的方法：提高自然因数的方法：恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车” 。对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换） 。避免电机或设备空载运行。合理配置变压器，恰当地选择其容量。调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率

24、。改善配电线路布局，避免曲折迂回等。二二、人工补偿法：人工补偿法：实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补偿无功，即：在感性负载上并联电容器。以下为理论解释：在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后于电压90，而纯电容的电流则超前于电压90，电容中的电流与电感中的电阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书9流相差180，能相互抵消。电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流将滞后电压一个角度，将并联电容器与负载并联，则

25、电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使总电流减小，功率因数将提高。并联电容器的补偿方法又可分为：单独就地补偿方式：即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。适合用于低压网络，优点是补偿效果好，缺点是电容器利用率低。分散补偿方式：即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。优点：电容器利用率较高且补偿效果也较理想。集中补偿方式：即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线 上。在实际中会将电容器接在变电

26、所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总无功负荷来选择。优点:电容器利用率高，能减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷。缺点:不能减少用户内部配电网络的无功负荷。第三节第三节 电容器的选择电容器的选择一一、电容器无功容量的计算电容器无功容量的计算电容器无功容量计算式为：cqtannatp!tan!a cnrnr式中： 为补偿前功率因数角的正切值；为补偿后功率因数角的tannattana c正切值。则需补偿电容的容量为cqtannatptana c7068.3（0.7-0.329）阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书107068.30.3712622.3kvar；二二、电容器

27、柜台数的确定电容器柜台数的确定在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压应与其接入电网的工作电压相适应。由于电容器的实际补偿容量与其端电压的平方成正比，所以电容器的的台数 n 应按下式计算：ncwn cn cququn3n式中为单台电容器（柜）的额定容量，kvar； 为电容器的实际工作电n cqwu压，kv; 为电容器的的额定电压，kv。n cu当选择电容柜时，因柜内电容器已分为三相，所以只需使电容器柜总数为偶数即可。按母线电压6kv，电容器采用三角形接线接在二次母线上。 （查矿山电工学p，表51常用电力电容器技术数据）选择额定电压为6.3kv,额定容量28324kvar，

28、yy6.3-24-1型单相油浸移相电容器装于电容器柜中，每柜装15个，每柜容量360kvar，则电容器总柜数位为8ncwn cn cququ22622.363606.3由于6kv 高压侧采用的是单母线分段式接线，所以分两组补偿，电容器柜的台数 n 为偶数，即：n 4 取整数为4台。2n82变电所电容器柜总数为 n8台。第四节第四节计算功率因数及其补偿计算功率因数及其补偿 阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书11电容器的实际补偿容量：2612.2 kvacq2wn cn cuqnu26360 86.3 人工补偿后的功率因数为：5015.6-2612.22403.4kvara cqqcq

29、7465.7 kvaa cs22a cpq227068.32403.40.950.90cosa cps7068.37465.7功率因数符合要求。第五节第五节 主变压器的选择主变压器的选择一、变电所主变压器的选择一、变电所主变压器的选择1.对于具有一类负荷的变电所：应满足用电负荷对供电可靠性的要求。根据煤炭工业设计规范规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停止运行时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿计算负荷的 80%；2.对于只有二、三类负荷的变电所：对只有二、三类负荷的变电所，可只选用一台变压器，但应敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源。对季节负荷或昼夜负荷变动

30、较大的及宜于采用经济运行方式的变电所，也可采用两台变压器。二、变电所主变压器容量的确定二、变电所主变压器容量的确定 当变电所选用两台变压器且同时运行时，每台主变压器容量应按下式计算n tst pkcosa cpt pa cks式中：为变电所总的有功计算负荷，kw; 为变压器的额定容量, kva; pn ts为变电所的人工补偿后的功率因数，一般在 0.95 以上；为变电所人工补cosa ca cs偿后的视在容量，kva；为故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比t pk阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书12重确定，对煤矿企业不应小于 0.8。t pk当两台变压器采用一台工作、一台备

31、用运行方式时，则变压器的容量应按下式计算n ta css三、变压器的损耗计算三、变压器的损耗计算变压器在运行过程中，在绕组和铁芯中都会产生一定的功率损耗。变压器的功率损耗包括；有功功率损耗、无功功率损耗。1.变压器的有功功率损耗空载损耗（铁损 pt）：与变压器的负荷无关。可由空载实验测定。铜损 pcu：与负荷电流（或功率）的平方成正比。由短路实验测得。有功损耗：2tntitppp 2.变压器的无功功率损耗产生主磁通（产生励磁电流）qu：与负荷无关。与励磁电流（或近似地与空载电流）成正比。消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率 qn：与负荷电流（或功率）的平方成正比。202100%100%tnztn

32、tntitsusiqqq如果缺少参数，变压器的功率损耗可估算如下：pt= 0.02pt qt=0.1qt四、变压器经济运行分析四、变压器经济运行分析1、无功功率经济当量的概念定义：无功功率经济当量，它表示电力系统每输送 1kvar 的无功功率时，eck在电力系统中增加的有功功率损耗的千瓦数, 单位是varkwk与其有关的因素：与输电距离、电压变换次数等因素有关。eck参考值：0.020.15（平均取 0.1） 。对于发电机直配用户 0.020.04；eck阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书13对于经两级变压的用户 0.050.07；eck对于经三级以上变压的用户 0.080.15。

33、eck2、变压器的经济运行定义：变压器的有功损耗是变压器运行时的自身损耗，而变压器的无功损耗会引起系统有功损耗的增加。因此，应将变压器的无功损耗换算成等效的有功损耗，然后计算变压器运行时总的功率损耗。当变压器运行时的功率损耗最小时，运行费用最低，此时变压器的运行方式即为经济运行方式。变压器的经济运行根据负荷的变化情况，调整变压器的运行方式，使其在功率损耗最小的条件下运行，称为变压器的经济运行。单台变压器运行时其功率损耗的计算：经济负荷为ecs tnectntiectitnecqkpqkpss经济负荷率为ectnectntiectitnececqkpqkpss两台变压器并联经济运行时其功率损耗计

34、算临界负荷为 ecs2i teci tcrn tn tecn tpkqsspkq经济负荷率为ec2cri teci tcrn tn tecn tspkqspkq同理，当变电所设置 n 台容量相同的变压器时，则 n 台与 n-1 台经济运行的临界负荷为ecs(1)i teci tcrn tn tecn tpkqssn npkq阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书14为了运行方式和动态分析灵活，便于在各种负荷变化时期稳定主变负荷率，保证经济运行。方案 1确定选择两台主变，一台工作，一台备用，且为明备用，按规定，每台均按承担 100%负荷来选择。7465.7kvan ta css补偿后 3

35、5kv 侧 s=7465.7va，则可选择变压器型号为 sfl -8000/35 型铝a c1线电力变压器，其技术参数如下表/所示：表 3-1 变压器 sfl -8000/35 额定参数1额定电压（kv）损耗（kw）额定容量（kva）高压低压空载短路阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别8000356.311587.51.5y/-11考虑变压器实际损耗，计算补偿后 35kv 侧功率因数。变压器负荷率=0.4672can tss7465.72 8000全矿负荷计算a.变压器有功功率损耗22()ti tn tppp 22(11 58 0.467 ) 47.3 kwb.变压器无功功率损耗q =s()t

36、 n2k0100%u100%i21.57.58000 (0.467 )100100250.9 kvarc.则补偿后 35kv 侧计算负荷及功率因数如下 /ptpp7068.3+47.37115.6kw 阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书15/qtqq=2654.3kvar2403.4250.9/s/22pq7594.5 kva227115.62654.3cosa c/ps7115.67594.50.937o.90因为实际补偿容量大于计算出的需要补偿容量，因此此处采用实际补偿容量后的功率因数会比 0.9 大，符合规程要求。方案 2确定选择三台主变，两台工作，一台备用，且为明备用，按规

37、定，每台均按承担 100%负荷来选择。n tst pa cks5972.6kva0.8 7463.7补偿后 35kv 侧 s=7465.7kva，则可选择变压器型号为 sfl -6300/35 型铝a c1线电力变压器，其技术参数如下表/所示：表 3-2 变压器 sfl -6300/35 额定参数1额定电压（kv）损耗（kw）额定容量（kva）高压低压空载短路阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别6300356.38.2527.51.0y/-11考虑变压器实际损耗，计算补偿后 35kv 侧功率因数。变压器负荷率=0.5932can tss7465.72 6300全矿负荷计算a.变压器有功功率损耗

38、22()ti tn tppp 22(8.252 0.593 ) 53.0 kw阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书16b.变压器无功功率损耗q =s()t n2k0100%u100%i217.56300 (0.593 )100100229.2 kvarc.则补偿后 35kv 侧计算负荷及功率因数如下 /ptpp7068.3+53.07121.3kw /qtqq=2632.62403.4229.2/s/22pq7592.3 kva227121.32632.6cosa c/ps7121.37592.30.94o.90因为实际补偿容量大于计算出的需要补偿容量，因此此处采用实际补偿容量后的功

39、率因数会比 0.9 大，符合规程要求。综上所得两种方案都可用。第四章第四章确定主接线系统确定主接线系统第一节第一节 变电所选址的原则变电所选址的原则一一、选择工厂变电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定1. 应尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；2. 考虑电源的进线方向，偏离电源侧，进出线方便；3. 不妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；4. 设备运输方便；阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书175. 不应设在有剧烈振动或高温的场所。6. 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。7. 不应设在厕所、

40、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8. 不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗邻时，应符合现行国家标准gb5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9. 不应设在地势低洼和可能积水的场所。二二、gb50058946kv 及以下变电所设计规范还规定：1. 装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。2. 多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变电所应设置在低层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方

41、、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。3. 高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的变电所。当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁，并应按现行国家标准 gb5004595高层民用建筑设计防火规范有关规定，采取相应的防火措施。4. 露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所：有腐蚀性气体的场所。挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁。附近有棉、粮及其它易燃、易爆集中的露天堆放场。容易沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。第二节第二节负荷中心的确定负荷中心的确定负荷中心可以用负荷指示图或负荷功

42、率矩的计算法近似确定。一、利用以负荷圆表示的负荷指示图一、利用以负荷圆表示的负荷指示图阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书18在工厂总平面图上，按适当的比例 k（kw/mm ）作出各车间（建筑）及宿舍区2的负荷圆。负荷圆的圆心一般选在车间或宿舍区的中央。在负荷分布不均匀的车间，负荷中心应偏向负荷集中的一侧。圆半径（单位为 mm）为r=kp30式中，p车间或宿舍区的计算负荷（单位为 kw）。30利用以负荷圆表示的负荷指示图，可以大致地判明负荷中心的位置。二、利用负荷功率矩阵法确定负荷中心二、利用负荷功率矩阵法确定负荷中心在工厂平面图的下边或左侧，任作一直角坐标的 x 轴和 y 轴，测出

43、各车间和宿舍区负荷点的位置，例如 p (x ,y )，p (x ,y ),p (x ,y )等。而工厂的负荷中111222333心设在 p(x,y)，p 为 p + p + p +=p 。因此仿照力学中计算重心的力矩方123i程，可得负荷中心的坐标：x=iii321332211p)xp(pppxpxpxpy=iii321332211p)yp(+pp+pypypyp第三节第三节 变电所位置的确定变电所位置的确定及变电所主接线的基本要求及变电所主接线的基本要求一、变电所位置的确定一、变电所位置的确定根据负荷指示图或负荷功率矩阵法确定的负荷中心位置，综合考虑变电所位置选择的原则，确定变电所的位置，包

44、括总降压变电所、独立变电所、车间变电所或建筑物变电所的位置。需要指出的是，由于负荷中心原则并不是确定变电所位置的唯一因素，且负荷中心也是会随机变动的，大多数煤矿变电所的位置都是靠近负荷中心且偏向电源侧的。矿山供电系统的接线应保证供电可靠，接线力求简单，操作方便运行安全灵活，经济合理。二、二、变电所主接线的基本要求变电所主接线的基本要求（一）供电可靠性（一）供电可靠性 阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书19供电可靠性是指供电系统不间断的供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性，不可片面的强调供电的可靠性而造成不应有的浪费。在设计时，不考虑双重事故。（二）操作方便，运行安全灵

45、活（二）操作方便，运行安全灵活供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和检修，以及运行维护安全可靠。为此应简化接线，减少供电层次和操作程序。（三）经济合理（三）经济合理在满足以上要求的前提下，主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低，一般情况下，应考虑节约电能和有色金属的消耗量。（四）（四）具有发展的可能性 接线方式应保证便于将来发展，同时满足分期建设的需要。第四节第四节 变电所主接线变电所主接线一、矿山地面变电所的主接线一、矿山地面变电所的主接线: :变电所的主接线是指由各种电气设备（包括：变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器等）所联接成的受电、变电和配电的电路系统。

46、变电所主接线的形式与变电所设备的选择、布置、运行的可靠性和经济性以及继电保护的配置都有密切的关系，它是变电所设计的重要环节。在拟定变电所主接线方案时，应满足可靠、简单、安全、运行灵活、经济合理、操作维护方便和适应发展等基本要求。变电所主接线图常用如下单线表示。阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书20wl1wl235kvit16kv6 kvt2ii图4-1（变电所主接线图）二、主接线的分类二、主接线的分类变电所的主接线具体的又可分为：一次接线、二次母线和配出线三个部分，下面分别予介绍。( (一一) )一次接线一次接线 一次接线是指变电所的受电线路与主变压器之间的接线。一次接线可分为线路

47、变压器组接线、桥式接线和单母线分段式接线等几种。1.线路变压器组接线线路变压器组接线这是一种无分支单电源进线、单变压器的主接线形式。它具有结构简单、使用电气设备少的优点。这种接线供电可靠性较差，只能适用于次要的二类负荷和三类负荷的供电。这种接线方式的进线开关与变压器的控制开关合用。根据变压器容量的大小和变电所的重要程度，可采用隔离开关、负荷开关、跌落式熔断器或高压断路器作为进线开关。其接线形式如下图1-9所示。阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书21当采用隔离开线路变压器组接线关作为进线开关而变压器容量又较大时，可利用上级进线开关为隔离开关；进线开关为熔断器；变电所的高压断路器对变压

48、器进行控制和保护；采用进线开关为断路器跌落式熔断器时可以对空载变压器实现控制，并且具有过流保护作用；当变压器容量较大、继电保护要求较高时，可采用高压断路器配合隔离开关进行控制和保护。 图4-2（线路变压器组接线） 2.桥式接线为了保证供电的可靠性，工矿企业总变电所广泛采用有两路电源进线和两台主变压器的桥式接线。桥式接线又分为内桥、外桥和全桥三种形式。 图4-2a)为全桥式接线，全桥接线继电保护简单且易于过渡到全桥或单母线分段接线；而且投资、占地均较少。其缺点是倒换线路时操作不便，变压器一次侧无线路保护。这种接线主要适用于电源线路短、故障少、不需要经常切换线路，变电所负荷变化较大，需要经常改变变

49、压器运行方式以及没有穿越功率的终端变电所。图为全桥接线，它是内桥和外桥接线的综合接线形式，这种接线具有内桥和外桥接线方式的共同优点。它适用性强、运行灵活、易于扩展成单母线分段式的中间变电所。这种接线克服了内桥和外桥接线中改变变压器和线路运行方式时所造成的短时停电阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书22现象。全桥接线的主要缺点是所用设备多、占地面积大、投资大。图4-2b)为内桥式接线，它是因一次母线的联络断路器（桥断路器）位于线路断路器和内侧而得名。内桥接线的优点是：一次侧可设线路保护，倒换线路比较方便，设备投资和占地面积均较全桥少。其缺点是：操作变压器不便；也不利于发展成为全桥和单母

50、线分段接线。另外，变压器经隔离开关与一次母线相联接，在环形供电的变电所进行操作时，常被迫用隔离开关切、合空载变压器；当变压器容量较大时，其空载电流将超过隔离开关的切、合能力，此时则必须改用全桥接线。内桥接线适用于电源线路较长、线路事故可能性较大、需要经常对线路进行检修和切换，而变电所负荷比较稳定、不需要经常改变变压器运行方式的变电所。图4-2c)为外桥式接线，它是因桥断路器位于线路断路器和的外侧而得名。这种接线形式的优点是改变变压器的运行方式比较方便，比内桥接线方式少两组隔离开关； 图图4-34-3桥式结构桥式结构 ( (二二) )二次母线二次母线变电所的二次母线是指主变压器低压侧所联接的母线

51、。主要有单母线接线、双母线接线、单母线分段式接线。我们主要介绍单母线分段式接线：单母线分段接线对于有高压转出线的双电源进线的中间变电所常采用单母线分段的接线方式（全桥接线为单母线分段阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书23接线的一个特例） ，单母线分段接线是全桥接线的扩展，具有全桥接线的所有优点。其接线如图所示。母线的分段开关可采用隔离开关也可采用断路器，前者在母线系统检修或故障时，要出现短时的全部停电，后者则可避免这一现象。单母线接线所用设备多、投资费用大，但操作方便灵活，因此多用于具有转出线的矿山中间变电所。 图图4-44-4单母线分段式接线单母线分段式接线矿山地面变电所担负着全

52、矿的供电任务，因此在单母线分段结线确定矿山地面变电所的主接线时，应对各种可行方案进行技术经济比较后，确定最为合理的方案。原则上讲，当矿山变电所在运行中需要经常切换电源线路且变压器负荷平稳时，常采用内桥接线；当矿山电源线路故障率不大而负荷变化较大而需要经常切换变压器时，则多采用外桥接线；而当线路和变压器均需经常切换时，则可以采用全桥接线；对于担负有转送电任务的重要矿山中间变电所，可采用单母线分段式接线；线路变压器组接线在矿山地面变电所的接线中比矿山供电与井下照明安全技术实用手册较少用，只有当矿山中无一、二类负荷时或仅有二、三类负荷但受到电源等因素的制约时，才采用线路变压器组接线。为了提高供电可靠

53、性，有时也可采用两路线路变压器组供电，以解决备用电源问题。综上所述，我们选择内桥接线。阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书24第五章第五章路电流计算路电流计算第一节第一节 短路电流的概述短路电流的概述一、产生短路的原因一、产生短路的原因1.短路：供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通。2.产生短路的主要原因，是由于电气设备载流部分的绝缘损坏所造成，而绝缘损坏主要是因为绝缘老化、过电压、机械性损伤等引起；因为雷电过电压而使电气设备的绝缘击穿等所造成短路；没有遵守安全操作规定的误操作，例如带负荷拉闸、检修后没有拆除接地线就送电造成短路；因动物啃咬使线路绝缘损坏而连电，或者是动物

54、在夜间于母线上跳蹿而造成短路；因为风暴及其他自然原因而造成供电线路的断线、搭接、碰撞而短路；由于接线的错误而造成短路，例如低电压的设备误接入高电压电源、仪用互感器的一二次线圈接反。二、短路的种类二、短路的种类在三相供电系统中，可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路，三相短路属对称短路，其余三种为不对称短路。在四种短路故障中，出现单相短路故障的机率最大，三相短路故障的机率最小。但在电力系统中，用三相短路作为最严重的故障方式，来验算电器设备的运行能力。为了限制发生短路时所造成的危害和故障范围的扩大，需要进行短路电流计算，以便校验电气设备的动热稳定性、选择和整定继电保

55、护装置、确定限流措施及选择主接线方案。三、短路的危害三、短路的危害供电系统发生短路后将产生以下的后果：1.短路电流的热效应：因为热量 q0.24i2rt，即热量和电压的平方成正比。短路电流通常要超过正常工作电流的十几倍到几十倍，产生了电弧，使电气设备过热，绝缘受到损伤，甚至毁坏电气设备。2.短路的电动力效应：巨大的短路电流将在电路中产生很大的电动力，可能引起电气设备的变形、扭曲、以至完全破坏。阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书253.短路电流的电磁效应：当交流电通过线路时，在线路周围的空间建立起交变的电磁场。交变的电磁场在临近的导体中产生感应电动势。当系统正常运行时，三相电流是对称

56、的，其在线路周围产生的交变磁场互相抵消，不产生感应电动势。当系统发生不对称短路时，不对称短路电流产生不平衡的交变磁场，对附近的通信线路、铁路信号集中闭塞系统、可控硅触发系统及其他自动控制系统就可能造成干扰。4.短路电流产生的电压降：很大的短路电流通过线路时，在线路上产生很大的电压降，使用户处的电压突然下降，影响电机的正常工作(转速降低停转)，影响照明负荷的正常工作(白炽灯变暗，电压下降 5则光通量下降 18，气体放电灯容易熄灭，日光灯闪烁)。四、计算短路电流的目的四、计算短路电流的目的短路故障是电气设备最严重的故障，对电气设备的危害性最大。所以我们要研究其种类、产生的原因。并采取相应的措施来预

57、防或减轻其危害程度所计算短路电流用于解决以下问题：1.选择校验电气设备；2.选择和整定继电保护装置；3.选择限流装置；4.选择供电系统的接线和运行方式。第二节第二节限制短路电流的措施限制短路电流的措施由于电力系统的发展，负荷的增大，大容量机组、电厂和变电设备的投入，尤其是负荷中心大电厂的出现以及大电网的形成，短路电流水平的增加是不可避免的，如果不采取有效措施加以控制，不但新建变电所的设备投资大大增加，而且对系统中原有变电所也将产生影响。国际上许多国家都对电网的短路水平控制值予以规定。电网发展初期，系统容量有限，短路水平不高，对系统发展产生的短路电流增加的问题，一般可以通过更换开发设备解决，而其

58、他设备往往有一定的余地。当系统容量进一步提高时，电网原有变电所的所有设备，包括断路器、主变压器、隔离阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书26开关、互感器、母线、绝缘子、设备基础、接地网等，也必须加强或更换。对通信线路的个人还要通过采取屏蔽措施，甚至要采用敷设地下电缆的办法。限制短路电流，可以从电网结构、电网运行和设备上采取措施，或装设限流电抗器、专门的限流装置；为减少单相接地短路电流，一般用限制变压器中性点接地的数目，采用中性点经过电阻或电抗器接地并限制采用自耦变压器等做法。因此 限制短路电流的方法包括：1.低压电网分片运行;2.发展高一级电压的电网;3.多母线分列运行或母线分段运行

59、;4.采用直流联网;5.采用高阻抗变压器限制其低压侧的短路电流;6.从系统结构上采取措施;7.限制单相接地短路电流水平。第三节第三节短路电流的计算短路电流的计算为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围，在变电所和供电系统的设计和运行中，必须进行短路电流计算，以选择电气设备和载流导体，选择和整定继电保护以及限流措施。短路电流的计算1.确定基准值，设,基准电压,，则100dasmva37daukv6.3daukv的基准电流为37kv1dai 11001.56033 37dadadasiu的基准电流为10.5kv 11009.165336.3dadadasiu当系统为最大运行方式时2.绘制电路图和等值

60、电路图，计算各元件的相对基准电抗。电路图和等值电路图如下图所示： 阳泉学院阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书27s2输电线路 10km输电线路 0.82kms1s3x0=0.4 /kmgsmin=2400mvzasntt=8mvzaus%=81234x0=0.08 /kmuav=37kvuav=37kvuav=6.3kv图 5-1（a a）j0.0421j0.2922s1图图 5-25-2（b b）j0.0421j0.2922j0.9383j0.1654s3图图 5-35-3（c c）(a)计算电路图（b）点等值电路图1dai（c）点等值电路图1dai电源系统的相对基准电抗11000.04