煤矿地面供电毕业设计论文

1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要本设计初步设计了煤矿地面35kV变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护与接地等。通过对煤矿35KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关

2、、继电器、变压器等电气设备。关键字：负荷计算; 变电站; 继电保护;运行方式目 录摘 要IABSTRACTII1 概 述11.1 设计依据11.2 设计目的及范围11.3 矿井基础资料12 负荷计算42.1 负荷计算的目的42.2 负荷计算方法42.3 负荷计算过程52.3.1 各用电设备组负荷计算52.3.2 低压变压器的选择与损耗计算82.3.3 6kV母线侧补偿前总计算负荷112.3.4 无功补偿计算及电容器柜选择112.3.5 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验123 变电所主变压器选择133.1 变压器的选取原则133.2 变压器选择计算133.3 变压器损耗计算143.4

3、35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验153.5 变压器经济运行方案的确定154 电气主接线设计164.1 对主接线的基本要求164.2 本所电气主接线方案的确定164.2.1 确定矿井35kV进线回路164.2.2 35kV、6kV主接线的确定174.2.3下井电缆回数的确定174.2.4 负荷分配185 短路电流计算205.1 短路电流计算的目的205.2 短路电流计算中应计算的数值205.3 三相短路电流计算计算的步骤205.4短路电流计算过程215.5短路参数汇总表305.6 负荷电流统计表326 高压电气设备的选择336.1 高压电气设备选择原则336.2 高压开关设备的选择及校验34

4、6.2.1 高压断路器的选择及校验346.2.2 本所断路器的选择及校验346.2.3 隔离开关的选择及校验366.2.4 限流电抗器的选择386.2.5 高压熔断器的选择406.3 互感器和避雷器的选择及校验416.3.1 电流互感器的选择及校验416.3.2 电压互感器的选择及校验426.3.3 35kV避雷器选择436.4 6kV高压开关柜的选择436.5 电力线路的选择446.5.1 35kV输电线路及母线的选择与校验446.5.2 6kV母线、电缆及架空线的选择466.5.3 母线支柱绝缘子、穿墙套管及室外构架的选择536.6 设备选择汇总表557 继电保护方案的初步拟定587.1

5、变电所各断路器过流保护的设置与配合58各断路器编号如图4-5所示587.1.1 QF1、QF2、QF3断路器保护的设置与配合587.1.2 QF4、QF5断路器上保护的设置与配合587.1.3 各KV低压馈出线断路器的设置与配合597.1.4 6KV联络开关（QF8）的保护设置与配合。597.2 变压器的保护设置597.2.1 变压器的气体保护597.2.1 变压器的差动保护607.2.3 变压器过负荷保护607.2.4 变压器的过流保护608 变电所的防雷与接地618.1 变配电所的防雷设计618.1.1 变电所的防雷措施618.2 接地装置的设计及计算648.2.1 保护接地方案设计648

6、.2.2 保护接地装置计算64结 论66致 谢67参考文献68前 言本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力及实际工程设计的基本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。本论文根据变电所的设计原则，围绕某矿井35KV变电所设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作： 针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进行了负荷计算。据此对主变压器进行选择，并进行

7、无功补偿。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计：高压35kV采用全桥接法,6kV母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进行了短路计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并在变电所装设避雷针。691 概 述1.1 设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范。

8、2、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV无人值班变电站设计规程。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）。4、煤矿电工手册（地面供电部分）。1.2 设计目的及范围本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力。本论文的设计范围包括：（1）对变电所的主接线进行设计： （2）对电气设备的规格型号进行选择。（3）变电所继电保护设计。（4）变电所防雷保护设计。1.3 矿井基础资料1、本矿概况本矿井为年产60万吨的高沼气矿井，分主、副两井，为立井开掘，一水平井深250m，预期服役年限为80年。主副两井距离为80m，距35kV变电所距离均为0.2km。2、供用电协议

9、矿井地面变电所距上级变电所6km，采用双回路架空线供电，已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36，最小运行方式下的系统阻抗为0.69。35kV过流整定时限为3s。电费收取方法采用两部电价制收费，在变电所35kV侧进行计量，固定部分按主变压器容量收费，每千瓦每月5元，流动部分为每千瓦5分。3、自然条件（1）日最高气温43，日最低气温-17。（2）土壤温度27（最热日）。a（3）冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。 （4）本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。（5）地震烈度为7度。4、原始负荷资料负荷资料见表1-1 全矿电力负荷统计表。编号设备名称电压（kV）电机型号电机

10、容量(kW)安装台数设备容量（kW）需要系数 kd 功率因数costan离地面变电所的距离（km）备 注安装容量工作容量1234567891011121主提升机6绕线8001/18008000.890.830.670.2离副井80m2副提升机6绕线6301/16306300.800.800.750.23主扇风机6同步10002/1200010000.83-0.90-0.481.2cos超前4压风机6同步2503/27505000.80-0.90-0.480.2cos超前5矿综合厂0.383302900.620.800.750.53类负荷6机修厂0.386205500.520.750.880.2

11、53类负荷7选煤厂0.388006500.750.780.800.458地面低压0.388007000.700.750.880.05变压器在所内，生产负荷占75%9井下主排水泵6鼠笼5004/2200010000.850.850.620.5井下6kV电缆长14km10一采区66806500.650.780.8011二采区611009500.700.760.8612井底车厂0.661651650.700.750.8813工人村0.384503600.850.810.721.53类负荷14支农0.383103100.800.800.752.53类负荷 2 负荷计算2.1 负荷计算的目的 为一个企业

12、或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。 负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、

13、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式就可以表征普遍的计算方法。该公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，查取方便，因而为我国设计部门广泛采用。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1、 用电设备组计算负荷的确定 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公

14、式为： ，kW , kvar （2-1） ，kVA 式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； 该用电设备组的设备总额定容量，kW；功率因数角的正切值；需要系数，由表1-1查得。2、多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数。具体计算如下： （2-2）式中、为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；同时系数；m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；分别对应于某一用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容

15、量；2.3 负荷计算过程 2.3.1 各用电设备组负荷计算1、用电设备分组，由表1-1确定各组用电设备的总额定容量。 2、由表1-1查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷。（1）对主提升机 =0.89，=0.83，=0.67 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA；用同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷，结果记入表2-1全矿电力负荷计算负荷表中。注：主扇风机、压风机等因功率因数超前，其无功电流为容性，即提供无功功率，起无功补偿的作用，故它们的计算无功功率为负值。 表2-1 全矿电力负荷计算负荷表用户名称设备容量kw需要系数 功率

16、因数计算负荷kwkvarkVA一、地面部分1、主提升机8000.890.830.677124778572、副提升机6300.80.80.755043786303、主扇风机10000.83-0.9-0.48830-3989214、压风机5000.8-0.9-0.48400-1924445、矿综合厂2900.620.80.751801352256、机修厂5500.520.750.882862523817、选煤厂6500.750.780.84883906258、地面低压7000.70.750.88490431653地面小计38901473二、井下部分9、井下主排水泵10000.850.850.628

17、50527100010、一采区6500.650.780.842333854211、二采区9500.70.760.8666557287712、井底车场1650.70.750.88116102155井下小计205415392584三、其它用户13、工人村3600.850.810.7230622037714、支农3100.80.80.75248186310其它小计554406全矿计算负荷649834182.3.2 低压变压器的选择与损耗计算1、低压变压器选择对各低压变压器选择时可按表2-1的计算容量进行选择。基于煤矿生产负荷对供电可靠性和安全性的要求且供电方式为双回路，应选两台变压器同时运行。并且，

18、每台变压器均应能承担全部一、二级负荷供电的任务。故：（1）矿综合厂、机修厂、工人村、支农变压器分别选SL7-250/6型、SL7-400/6型、SL7-400/6型、SL7-315/6型油浸式铝线双绕组无励磁调压变压器各一台。（2）选煤厂变压器选两台SL7-630/6型油浸式铝线双绕组无励磁调压变压器。（3）地面低压变压器选两台SL7-800/6浸式铝线双绕组无励磁调压变压器。（4）井底车场变压器选两台KBSG-200/6型矿用隔爆型干式变压器。各低压变压器参数如表2-2所示。 2、各低压变压器损耗计算变压器的功率损耗分为铁耗和铜耗两部分。变压器空载时有功损耗和无功损耗分别用和表示。变压器的功

19、率损耗按公式2-3计算。有功损耗： ，kW （2-3）无功损耗： ，kvar 式中 变压器的负荷率，； 变压器计算负荷，kVA； 变压器额定容量，kVA； 变压器空载有功损耗，kW； 变压器满载有功损耗，kW； 变压器空载无功损耗，kvar，； 变压器空载电流占额定电流的百分数； 变压器满载无功损耗，kvar，； 变压器阻抗电压占额定电压的百分数； 、均可由变压器产品样本中查出。（1） 矿综合厂变压功率器损耗计算空载无功损耗： kvar；满载无功损耗： kvar；变压器的负荷率，则有功损耗： kW； 无功损耗：、 kvar；（2） 洗煤厂变压器损耗计算空载无功损耗： kvar；满载无功损耗：

20、kvar；变压器的负荷率，则 有功损耗： kW；无功损耗： kvar；其它各组变压器功率损耗计算依此类推，结果见表2-2. 表2-2 低压变压器参数及功率损耗计算表负荷名称矿综合厂机修厂地面低压选煤厂工人村支农井底车场计算容量 (kVA)225381653625377310155所选变压器参数型号SL7SL7SL7SL7SL7SL7KBSG容量(kVA)250400800630400315160连接组别Y,yn0Y,yn0Y,yn0Y,yn0Y,yn0Y,yn0Y,yn06/0.46/0.46/0.46/0.46/0.46/0.46/0.69444.54.54442.01.91.51.81.9

21、2.02.2损耗（kW）0.640.921.541.30.920.760.8545.89.98.15.84.81.43各项损耗值台数1122112负荷率0.90.950.410.50.940.980.48 kvar57.61211.341.66.33.52 kvar10163628.351612.66.4 kW3.886.156.416.656.045.372.36 kvar13.122.0436.136.8621.7418.659.99总计总有功损耗 kW36.86总无功损耗 kvar158.482.3.3 6kV母线侧补偿前总计算负荷 由于本矿区配电线路短损耗非常小，忽略线路损耗不计。由表

22、2-1可知，全矿总负荷为：kW，kvar。取同时系数=0.95，则6kV侧计算负荷由公式2-2计算可得： kW； kvar； kVA；6kV无补偿时功率因数为：功率因数角的正切值为：2.3.4 无功补偿计算及电容器柜选择(1)无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要增设人工补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量用下式计算： （2-4）式中平均负荷系数，计算时取0.7-0.8 补偿前功率因数角的正切值； 补偿后要达到的功率因数角的正切值；本设计要求功

23、率因数达到0.9及以上。假设补偿后6kV侧功率因数，取0.8，则所需补偿容量由公式2-9计算得： kvar(2)电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所6kV母线为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用GR-1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为=240kvar，最大不超过360kvar，据此可计算出电容器柜的数量为： 取偶数 N=4则 实际补偿容量为： kvar折算为计算容量为： kvar2.3.5 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后6kV侧有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA补偿后6

24、kV母线功率因数 满足要求。3 变电所主变压器选择3.1 变压器的选取原则供电变压器是根据其使用环境条件、电压等级及计算负荷选择其形式和容量。变电所的容量是有其装设的主变压器容量所决定的。从供电的可靠性出发，变压器台数是越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及变电所的建设投资都要增大。所以，变压器台数与容量的确定，应全面考虑技术经济指标，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近企业取得备用电源时，可装设一台变压器。如企业的一、二级负荷较多，必须装设两台变压器。两台互为备用，并且当一台出现故障时，另一台能承担全部一、二及负荷。特殊情况下可装设两台以上变压器。例如分期建设大

25、型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能加多。3.2 变压器选择计算按第二章计算出来的计算负荷进行用电负荷分析，根据分析结果选择变压器容量及台数。其计算计算过程如下：1、用电负荷分析 一级负荷：包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2184kW，占全矿总负荷的33.6%。 二级负荷：包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占75%）、一采区、二采区、井底车场各项，其总负荷为3171.5kW，占全矿总负荷的48.8%. 三级负荷：包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15%、工人村、支农各项，其总负荷为1142.5kW，占全矿总负荷的17.6%。2、根据矿井

26、主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的82.4%，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证82.4%的正常供电，再考虑将来的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，故选用两台S7-8000/35型铜线双绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表3-1所示：表3-1 主变压器技术参数型号S7容量(kVA)8000连接组别Y,d11电压36/6.3阻抗电压7.5空载电流0.8损耗（kW）空载11.5负载45.0两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用。3.3 变压器损耗计算根据公式2-3计算主变压器各项损耗空载无

27、功损耗： kvar；满载无功损耗： kvar；变压器的负荷率，则 有功损耗： kW；无功损耗： kvar；3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA35kV侧功率因数校验 >0.9满足设计要求。3.5 变压器经济运行方案的确定两台变压器经济运行的临界负荷值可由公式3-1确定。 （3-1）如果S<Scr宜一台运行，如果S>Scr宜两台运行。式中 经济运行临界负荷， kVA； 变压器额定容量 ，kVA； 变压器空载有功损耗，kW； 变压器空载无功损耗,kW 变压器满载有功损耗，kW；变压器满载无功损耗，kvar；无功经济当量，大型

28、矿井一般取无功经济当量kq=0.09本矿两台变压器经济运行的临界负荷为： kVA故经济运行方案为：当实际负荷S<4724kW时，宜一台运行，当实际负荷S>4724kW时，宜两台运行。4 电气主接线设计变电所的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关，所以变电所的主接线有多种形式。确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系，是变电所设计的主要任务之一。4.1 对主接线的基本要求 在确定变电所主接

29、线前，应首先明确其基本要求：（1）安全可靠。应符合国家标准和有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全。此外，还应负荷等级的不同采取相应的接线方式来保证其不同的安全性和可靠性要求，不可片面强调其安全可靠性而造成不应有的浪费。 （2）操作方便，运行灵活。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，便于操作和维修，以及运行灵活，倒闸方便。（3）经济合理。接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用。（4）便于发展。接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的要求。4.2 本所电气主接线方案的确定4.2.1 确定矿井35kV进线回路35kV矿井变电所

30、距上级供电电源6km，对上一级供电部门来说是一级负荷，故上级矿井变电所对矿井采用有备用的双回路供电，即35kV进线为两路架空线进线。4.2.2 35kV、6kV主接线的确定为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用由两回电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为外桥、内桥全桥三种。因上一级变电站距本矿变电所为6km，对于35kV电压等级来说，输电线路不远，可以选外侨，但为了提高矿井供电的可靠性和运行的灵活性，选用全桥更合适。故确定本矿35kV侧为双回路的全桥接线系统。35kV架空线路由两条线路送到本矿变电所，正常时两台变压器分列运行。6kV主接线根据矿井为一级负荷的要求

31、及主变压器是两台的情况确定为单母线分段的接线方式。35kV母线和6kV母线，正常时均处于断开状态。母线分段用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减少母线故障影响范围，提高供电的可靠性和灵活性。4.2.3下井电缆回数的确定由表2-1可知，井下的计算负荷为：kW, kW；kvar，kvar；kVA， kVA;井下总负荷电流为： A规程规定，下井电缆必须采用铜芯，又因为井下开关的额定电流有限且当一回电缆因故障停止供电时，其它电缆应能满足井下全部负荷的供电任务，由此确定下井电缆回数为4。4.2.4 负荷分配考虑一、二级负荷必须由处于不同母线段的双回路供电，并且主提升机和副提升机相距为80m，再将

32、地面低压和下井回路分配到各段母线上，力图在正常生产时，两段母线上负荷接近，分配方案如图4-5供电系统简图所示。图4-5 供电系统简图5 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的研究供电系统的短路并计算各种情况下的短路电流，对供电系统的拟定、运行方式的比较、电气设备的选择及继电保护整定都有重要意义。短路产生的后果极为严重，为了限制短路的危害和缩小故障影响范围，在供电设计和运行中，必须进行短路电流计算，以解决些列技术问题。(1) 选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度。(2) 设置和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。(3) 确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困

33、难或不经济时，可采取限制短路电流的措施。(4) 确定合理的主接线方案和主要运行方式等。5.2 短路电流计算中应计算的数值1、 短路电流,即三相短路电流周期分量第一周期的有效值。它可供计算继电保护装置的整定值和计算短路冲击电流及短路全电流最大有效值之用。 2、三相短路容量，用来判断母线短路容量是否超过规定值、作为选择限流电抗器的依据，并可供下一级变电所计算短路电流之用；3、短路电流稳态有效值,可用来校验设备、母线及电缆的热稳定性；4、短路冲击电流及短路全电流最大有效值，可用来校验电器设备、载流导体及母线的动稳定性。5.3 三相短路电流计算计算的步骤1、根据供电系统绘制等值网络（1）选取基准容量S

34、j和基准电压Uj，并根据公式决定基准电流值Ij。（2）求出系统各元件的标么基准电抗，将计算结果标注在等值网络图上。（3）按等值网络各元件的联接情况，求出由电源到短路点的总阻抗。（4）按欧姆定律求短路电流标么值：对于电源是无限大容量的系统，其短路电流标么值可按公式5-1求出： （5-1）且短路后各种时间的短路电流标么值与短路容量标么值都相等，即（5）求短路电流和短路容量；为了向供电设计提供所需的资料，应下列短路电流和短路容量： 求出次暂态短路电流和短路容量； 求出短路冲击电流和短路全电流最大有效值 kA MVA (5-2) kA kA5.4短路电流计算过程短路电流计算系统如图4-5所示，短路点选

35、取35kV母线侧、6kV母线侧及6kV各出线回路末端，各元件参数可由表1-1中获得。输电线路、主变压器和下井电缆均为一台（路）工作，一台（路）备用。该电源为无限大容量，其电抗标么值,最大运行方式下，系统阻抗为=0.36，最小运行方式下，系统阻抗为=0.69，离上一级变电所距离为6km。主变压器为两台，每台容量为8000kVA，=7.5。线路电抗：对于电缆=0.08/km，架空线=0.4/km。此外，当同步电动机在同一地点总装机容量大于1000kW时，高压异步电动机在同一地点的同时运行的总装机容量大于800kW且短路点就在异步电动机端头时，要考虑其作为附加电源对短路电流的影响。1、选取基准容量=

36、100MVA 计算点时，选取=37kV， kA 计算点时，选取=6.3kV， kA2、计算各元件的电抗标幺值（1）系统电抗：最大运行方式下， =0.36最小运行方式下， =0.69（2）35kV进线（架空线）: （3）主变压器: （4）主提升机、副提升机(电缆):（5）主扇风机（架空线）：（6）压风机（电缆）：（7）矿综合厂（架空线）：（8）机修厂（电缆）：（9）选煤厂（电缆）：（10）地面低压（两台分列运行）：由于变压器在所内，只计算变压器阻抗，不计线路（11）工人村（架空线）：（12）支农（架空线）：（13）下井电缆：（14）主提升机（异步电动机）：式中 异步电动机启动电流标么值，一般取=

37、5。（15）主扇风机（同步电动机）：其中为同步电动机次暂态的额定容量标么值。等值电路图如图5-1所示，图中元件所标的分数，分子表示元件编号，分母表示元件电抗标么值。图5-1 等值电路图3、各短路点短路计算（1）点短路（35kV）最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三

38、相短路容量： MVA（2）点短路（6kV母线）因主扇风机（同步电动机）、主提升机（异步电动机）均构成附加电源，因此要考虑电动机反馈的影响，但异步电动机仅对短路冲击电流有影响。S1支路提供的短路参数：最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值：kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路

39、容量：MVAS2支路提供的短路参数：S2支路为异步电动机构成的附加电源，故只考虑其对短路冲击电流的影响。异步电动机提供的冲击电流可由公式5-3计算： （5-3）式中 电动机的额定电流； 电动机反馈电流冲击系数，对于高压电动机取=1.41.6，对于低压电动机取=1 异步电动机的电势平均值=0.9，则：S2支路的额定电流为：（取=0.92） kAS2支路电抗为：由公式5-3可得，S2支路提供的短路冲击电流为： kAS3支路提供的短路参数：取=0.92，=0.9，则该支路的额定电流为： kA 考虑到同步电动机一般装有低压保护装置，当t>0.2秒后，开关跳闸，故它对稳态短路电流无影响，利用+0.

40、07=0.27（0.07是考虑查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线时，计算电抗需增加的数值）查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线，得：, 则：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA故：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA（3）点短路（下井电缆）最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值

41、：则：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA其余各短路点参数计算方法与上述类似，结果见5.6短路参数汇总表。5.5短路参数汇总表表5-1短路参数汇总表短路点最大运行方式最小运行方式kAkAkAMVAkAkAkAMVA35kV母线k12.897.374.391851.794.562.721156kV母线

42、 k26.918.4610.4974.25.7115.428.68 61.2工人村 k33.117.934.73342.757.014.1830矿综合厂 k44.6711.917.1513.9410.055.9943地面低压 k51.283.261.95141.193.031.8113下井电缆 k65.9515.179.04654.9512.627.5254选煤厂 k75.8614.948.91644.8512.377.3753压风机 k86.0515.439.2664.9512.627.5254主扇风机 k94.0610.356.2743.23.699.415.6139.2主提升机 k106

43、.0516.299.2664.9513.487.5254副提升机 k116.0515.439.2664.9512.627.5254机修厂 k125.9515.179.04654.9512.627.5254支农 k132.295.843.48252.115.383.21235.6 负荷电流统计表计算公式为表5-2 负荷电流统计表负荷名称电压负荷容量负荷电流主变一次侧358000132主编二次侧680007696kV母线68000769井下总负荷62584368主提升机685982.5副提升机663060.6主扇风机692188.6压风机644442.7矿综合厂0.38225341.8地面低压0.

44、38653999.2机修厂0.38381578.9选煤厂0.38625946.6工人村0.38377572.8支农0.383104716 高压电气设备的选择电气设备选择是变电所电气设计的主要内容之一。选择是否合理将直接影响整个供电系统的可靠运行。变电所主要的电气设备有：高压断路器；隔离开关；熔断器；电压互感器；电流互感器；避雷器；母线和绝缘子；成套配电装置（包括高压开关柜和低压配电屏）。6.1 高压电气设备选择原则 对各种电气设备的基本要求是正常运行时安全可靠，短路通过短路电流时不致损坏，因此，电气设备必须按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。(1) 按正常条件选择 环境条件电气设备在制

45、造上分户内、户外两大类。此外，选择电气设备，还应根据实际环境条件考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区或湿热地区等方面的要求。 按电网额定电压选择电气设备的额定电压在选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即：安最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时负荷电流，即：(2)按短路情况校验按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力。6.2 高压开关设备的选择及校验6.2.1 高压断路器的选择及校验高压断路器是供电系统中最重要的电气设备之一。它具有完善的灭弧装置，是一种

46、专门用于切断和接通电路的开关设备。正常运行时把设备或线路接入或退出运行，起着控制作用。当设备或线路发生故障是，能快速切出故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器除按电气设备的一般原则选择外，还必须按断路器的功能校验其额定断流容量（或开断电流）、额定关合电流等各项指标。6.2.2 本所断路器的选择及校验135kV侧QF1QF5的选择及校验(1)根据布置方式，室外一般采用DW8-35型多油断路器，本设计采用DW835/600型断路器，共五台，操动机构选CD11-X电磁操动机构，油开关的户外端子箱选择XJ-1型。所选断路器电气参数如表6-1所示。表6-1 所选断路器参数型号额定电压

47、/kV额定电流/kA额定开断电流/kA额定容量/MVA极限电流峰值/kA热稳定电流/kA热稳定时间/sDW8-35/6003560016.510004116.54(2) 额定电压：，符合要求。(3) 额定电流：，符合要求。(4) 动稳定校验：，符合要求。(5)热稳定校验：继电保护动作时间=3秒，断路器的分闸时间=0.2秒,则秒，QF1QF5的相当于4秒的热稳定电流为： 热稳定性符合要求。式中，分别为断路器的热稳定电流及该电流所对应的热稳定持续时间；，分别为短路稳定电流及短路电流的持续时间。断路器通过短路电流的持续时间按下式计算：式中，为继电保护动作时间；为断路器的分闸时间。(6) 断流容量校验

48、：,符合要求。26kV侧QF6、QF7、QF8的选择及校验(1)根据布置方式，室内一般采用SN10-10I型少油断路器，本设计采用SN10-10I/1000型断路器，共两台，操动机构选CD-1电磁操动机构。所选断路器电气参数如表6-2所示。表6-2 所选断路器参数型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA额定容量/MVA极限电流峰/kA热稳定电流/kA热稳定时间/sSN10-10I/100010100017.330044.117.34(2)额定电压：，符合要求。(3)额定电流：，符合要求。(4)动稳定校验：，符合要求。(5)热稳定校验：继电保护动作时间=3秒，断路器的分闸时间=0.2秒,则秒，QF1QF5的相当于4秒的热稳定电流为： 热稳定性符合要求。(6)断流容量校验：,符合要求。6.2.3 隔离开关的选择及校验隔离开关的主要功能是隔离高压电源，保证其它电气设备和线路的安全检修及人身安全。隔离开关断开后，具有明显的可见断开间隙，绝缘可靠。隔离开关没有灭弧装置，不能拉、合闸。隔离开关按电网电压、额定电流电流及环境条件选择，按短流电流校验其动、热稳定性。135kV侧的隔离开关QS1QS10的选择及校验(1)根据布置