煤矿35KV变电所毕业设计

1、河北工程大学毕业设计（论文）摘要本设计主要包括：变电站发展的现状与前景；矿井概况；变电站负荷计算无功功率补偿及补偿设备的选择；主变压器选择；电气主接线设计；短路电流的计算；高压电气设备（母线、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压熔断器）的选择与校验、变电所的平面布置设计以及变电站的防雷保护等。本设计是根据邱集煤矿35kV煤矿变电站进行的设计。 关键词： 变电站； 负荷计算； 短路电流； 变压器； 主接线； 防雷保护ABSTRACTThis dissertation included:the present situation and the prospects of the deve

2、lopment of transformer substation; mine Survey; substation load calculation of reactive power compensation and compensation equipment selection; main transformer select; the design of the main electrical wiring; short-circuit current calculation; high-voltage electrical equipment (busbars, circuit b

3、reakers,isolating switches, current transformers, voltage transformers, high voltage fuses) selection and validation, substation layout design and substation lightning protection. The design is based on the qiujimeikuang 35kV transformer substation design. Keywords: substation; load calculation; sho

4、rt-circuit current; transformer; wiring; lightning protection目录1概述12负荷计算与主变压器选择32.1负荷分级32.2矿井负荷计算32.3功率补偿82.4主变压器的选择102.4.1变压器台数的选择102.4.2变压器选择计算103 电气主接线的设计113.1 电气主接线的设计原则和要求113.1.1电气主接线的设计原则113.1.2电气主接线设计的基本要求123.2变电所的主接线方式123.3本所主接线方案153.3.1电气主接线方案比较154 短路电流计算184.1 短路电流计算的一般概述184.2 短路回路参数的计算194.

5、2.1标幺值194.2.2短路回路中各元件阻抗的计算204.3短路电流的计算过程225 电气设备的选择和校验255.1高压电气选择的一般原则255.2母线的选择265.2.1 35kV母线的选择265.2.2 6kV母线的选择275.3电气设备的选择275.3.1断路器的选择275.3.2高压隔离开关的选择295.3.3电流互感器的选择305.3.4电压互感器的选择325.3.5高压熔断器的选择336 变电所的平面布置346.1变电所位置确定原则346.2配电室建筑要求346.3控制室布置357 变电所的防雷保护及接地装置367.1直击雷过电压保护367.2 本设计中避雷针的选择377.3雷电

6、侵入波的过电压保护377.4防雷接地38结束语40参考文献41致 谢42III1概述矿井概况： 邱集煤矿位于德州地区齐河县马集乡境内，东距济南市70公里，西距聊城68公里；北距济聊高速公路30公里，矿井以东6公里有齐南公路穿过，交通比较方便。矿井原设计能力90万吨/年，可采期62年。  矿井采用一对立井开拓，一个水平（-395m）上、下山开采；中央并列式通风方式，副井进风，主井回风。主井直径4m，装备一对5吨箕斗，配备2JK330型绞车提煤；装备一对对旋式风机抽风；副井直径4.5m, 装备一对单车双层罐笼，配备2JK3.520型绞车辅助提升；轨道运输大巷装备七吨架线式电机车

7、主要为掘进及辅助运输，皮带机运输大巷安装了DTL1000602×110型皮带机将各采区的煤运到井底大煤仓再由TD75型皮带机运到主井装载硐室。 采用了KM1、ISD多媒体调度系统；KJ66安全监控系统，实现了监测、监控自动化。本矿供电系统由两条35kV进线供电。两条进线分别到室外两个35/6kV主变压器,两台主变压器分列运行。矿井年产量：90万吨 服 务 年 限：60年 两回35kV架空电源线路长度：=4km；本所35kV电源母线最大运行方式下的系统电抗: =0.23 (=100MVA)；本所35kV电源母线最小运行方式下的系统电抗:=0.31 (=100MVA)；本所6k

8、V母线上补偿后功率因数要求值：=0.9。自然条件本矿位于平原地区(1)年最热月平均温度为35。(2)冻土层厚度为0.47m，变电所土质为沙质粘土。(3)本矿主导风向为西北方向，最大风速为20m/s。422负荷计算与主变压器选择2.1负荷分级根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：一级负荷：为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。一级负荷要求有两个独立电源供电。 二级负荷：为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减产造成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供

9、电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。本矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。2.2矿井负荷计算 本设计采用需用系数法进行负荷计算，步骤如下：需用系数法：用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。(1)用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。(2)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用系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车

10、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。其计算公式为: （2-1） （2-2） （2-3） （2-4）、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；功率因数角的正切值；额定电压；该用电设备组的计算负荷电流；需用系数，根据资料查得。(3)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K。具体计算如下： i1、2、3，m （2-5） （2-6） （2-7） （2-8）式中P、Q、S为

11、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；该干线变电站低压母线上的计算负荷电流;该干线或低压母线上的额定电压;m 该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容量；(4)负荷计算过程采用需用系数法确定计算负荷，方法简便，使用广泛，为目前确定变电所负荷的主要方法。需用系数法负荷计算的步骤从负荷开始逐级上推，到电源进线为止。以下是用电设备负荷表2-1。表2-1本矿变电所用电负荷设备名称负荷等级电压(kV)线路类型容量(kW)安装台数设备总容量(kW)需用系数功率因数距35kV变电所距离(km)提升机16C1200224000.8

12、90.830.3抽风机16C800216000.900.871.2压风机16C15046000.880.860.2机修厂30.38C3500.600.720.4地 面低 压10.38C4800.720.760.7洗煤厂20.38K15000.750.830.8工人村30.38K4200.750.852.8排水泵16C560422400.890.850.6井 下低 压20.66C12500.740.790.6 (1)提升机计算负荷=2400kW =0.89 =0.83=tan(art)=0.67=0.89×2400=2136kW=2136×0.67=1431.12kVA= =

13、2136/0.83=2573.49kVA=/=1287kVa/1.732×6000=123.8A(2)抽风机计算负荷=800kW =0.90 =0.87 =tan(art)=0.57=0.90×1600=1440kW=1440×0.57=820kVA= =720/0.87=828kVA=/=828/1.732×6000=80A(3)压风机计算负荷=600kW =0.88 =0.86 =tan(art)=0.59=0.88×600=528kW=528×0.59=311.52kVA= =528/0.86=614kVA=/=614/1.73

14、2×6000=59A(4)机修厂计算负荷=350kW =0.60 =0.72 =tan(art)=0.96=0.60×350=210kW=210×0.96=201.6kVA= =210/0.72=292kVA=/=292/1.732×6000=28A(5)地面低压计算负荷=480kW =0.72 =0.76 =tan(art)=0.86=0.72×480=345.6kW=345.6×0.86=297.2kVA= =345.6/0.76=455kVA=/=455/1.732×6000=43.8A(6)洗煤厂计算负荷=1500k

15、W =0.75 =0.83 =tan(art)=0.67=0.75×1500=1125kW=1125×0.67=753.75kVA= =1125/0.83=1355kVA=/=1355/1.732×6000=130.4A(7)工人村计算负荷=420kW =0.75 =0.85 =tan(art)=0.62=0.75×420=315kW=315×0.62=195.3kVA= =315/0.85=370.6kVA=/=370.6/1.732×6000=35.7A(8)排水泵计算负荷 =2240kW =0.89 =0.85 =tan(art

16、)=0.62=0.89×2240=1993.6kW= =1993.6×0.62=1236kVA= = =1993.6/0.85=2345.4kVA= /=2345.4/1.732×6000=225.7A(9)井下低压计算负荷=1250kW =0.74 =0.79 =tan(art)=0.78=0.74×1250=925kW=925×0.78=721.5kVA=/ =925/0.79=1170.9kVA=/=1170.9/1.732×6000=112.7A计算有功负荷时的值相应取0.85，计算无功负荷时的值相应取0.95。即6kV母线计

17、算负荷：=0.85x9640=8194（kW），=4842x0.95=4600（kVar）。根据变压器损耗经验公式：P=0.02 Q=0.1则有:P=163.88(kW) Q=460(kVar)考虑变压器损耗后全变电所计算负荷，即35kV母线处计算负荷：=8194+163.88=8357.88(kW)=4600+460=5060(kVA)=9770.25(kVA)则自然功率因数：COS=8357.88/9770.25=0.8552.3功率补偿 在工业企业供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负荷，这些用电设备在运行时除了从供电系统取用有功功率P外，还取用相当数量的无功功率Q。有些生产设备在

18、生产过程中还经常出现无功冲击负荷，这种冲击负荷比正常取用的无功功率可能增大56倍。若功率因数偏低，在保证供用电设备的有功功率不变的前提下，电流将增大。这样电能损耗和导线截面增加，提高了电网初期投资的运行费用。电流增大同样会引起电压损失的增大。为了减少电能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。优点是操作方便、可靠、运行经济，投资少以及有功损耗少。(1) 功率补偿因数计算 根据本矿变电所负荷统计的结果可知：35kV侧的计算负荷=8357.88+j5060，其自然功率因数为0.855，现利用电容器补偿，假设补偿后的功率因数为0.9，根据矿井安装电容器容量公式：矿井计算负荷；自然功率因数的

19、正切值；补偿后的正切值。因此补偿的无功功率为：=8357.88×(tanarccos0.855tanarccos0.9=1022(kVar)则全所总无功计算负荷为：=50601022=4038（kVar）(2)选择电容器选择电容器及个数选择GR-1C-08型电容柜，容量为270kVar。需用电容柜的数量：N=1022÷270=3.8 取4个柜。以下是电容柜参数表2-2。表2-2 GR-1C-08型电容柜参数型号额定电压（kV）标称容量（kVar）额定频率（HZ）GR-1C-086.327050实际补偿补偿后的功率因数：=0.903满足要求。2.4主变压器的选择2.4.1变压

20、器台数的选择(1)对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。(2)对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。(3)对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的12级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。(4)本矿该变电所采用两台主变，分列运行。2.4.2变压器选择计算由于=9770.25kVA所以按条件选变压器。70%*=9770.25kVA考虑到矿井及矿用电规模扩大的可能性及更高的稳定性和安全性，每台主变压器的容量选择10000 kVA 。经过以上的分析，选用两台35/6.3k

21、V，额定容量为10000kVA的SF710000/35变压器，以下是所选变压器参数表。 表2-3 SF7-10000/35型电力变压器技术数据容量kVA高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流空载损耗kW负载损耗kW10000356.37.50.813.6533 电气主接线的设计3.1 电气主接线的设计原则和要求3.1.1电气主接线的设计原则(1)考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2

22、)考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。(3)考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大

23、，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.1.2电气主接线设计的基本要求电气主接线是由各电器元件及其连接线所组成的输送和分配电能的电路。在变电所设计中，正确的选择电气主接线是非常重要的一项。这将对变电所

24、电气设备的选择、配电装置的布置以及运行的可靠性和经济性有着密切的关系，因此，设计主接线是非常复杂而又重要的任务。变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。可以简单概括为以下五点：(1)可靠实用；设计主接线时，必须考虑安全可靠的要求，所谓可靠性就是不中断对电力用户的供电，因为停电会对国民经济各部门造成巨大损失，也会造成不良的政治影响。此外，要考虑到运行检修时，绝不允许发生人身事故和重大设备事故，确保人身和设备的安全。可靠性不是绝对的，必须根

25、据系统和拥护的具体情况来采取相应的可靠性措施。例如：对类用户和类用户的总接线就应有区别。(2)运行灵活；设计主接线时应考虑各种可能的运行方式。例如：母线间灵活切换，为了经济运行很方便的投入或切除变压器。当某一条线路的短路器检修时能够有备用设备来代替以使供电不间断（如旁路开关）。(3)简单经济；经济性是设计主接线的重要原则之一。考虑经济问题时，必须从各个国民经济利益出发，而不是片面的只考虑本所的局部经济利益。如果过分强调本所的经济性，过分减少设备、节省投资，必然损害可靠性，以致造成事故和停电，给国民经济造成损失，反而不经济。因此，必须保证可靠性再求经济性，以求得可靠性与经济性矛盾的统一。(4)操

26、作方便；主接线要力求简单，明晰，操作方便，主接线不应有多余的设备。布置应明显对称，操作程序要少，避免误操作，并便于处理事故。(5)便于发展。主接线要考虑将来发展、扩建的可能性。3.2变电所的主接线方式变电所的主接线是由各种电气设备及其连接线组成，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、配电装置的配置及运行的可靠性等都有密切的关系，是变电所设计的重要任务之一。（1）线路-变压器主接线发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机变压器组，称为单元接线。它

27、具有接线简单，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压级母线，使得在发电机和变压器低压侧短路时，短路电流相对而言于具有母线时，有所减小等特点；这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。（2）桥式接线为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用有两回路电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为内桥、外桥和全桥三种。桥形接线是接线中断路器数量较少也是投资较省的一种接线方式由于变压器的可靠性远大于线路,因此中应用较多的为全桥接线若为了在检修断路器时不影响和变压器的正常运行,有时在桥形外附设一组隔离开关,这就成

28、了长期开环运行的四边形接线，其接线如图4-1所示 图3-1桥式接线图中WL1和WL2为两回电源线路，经过断路器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧，向变电所送电。断路器QF3犹如桥一样将两回线路联在一起，由于断路器QF3可能位于线路断路器QF1、QF2的内侧或外侧，故又分为内桥和外桥接线。（3）单母线不分段接线在每条引入、引出线路中都装设有断路器和隔离开关。其中断路器用来切断负荷电流或短路电流，隔离开关有明显的断开点，所以将隔离开关装于靠近母线侧，即母线隔离开关，在检修断路器时用以隔离母线电源；将隔离开关装于线路侧，即线路隔离开关，在检修断路器时用以防止用户侧反向馈电或防止

29、雷电过电压线路侵入，以确保检修人员安全。显而易见，单母线不分段接线方式电路简单，使用电气设备少，变配电装置造价低，但其可靠性与灵活性较差。当母线、母线隔离开关发生故障或检修时，必须停止整个系统的供电。因此，单母线不分段接线方式只适用于对供电连续性要求不高的用电单位。如果把母线隔离开关间的母线分为两段及以上时，这样当某段母线故障或检修时，在分段后，打开隔离开关，再合上另一部分隔离开关继续对非故障段负荷供电，即把故障限制在故障段之内，或在某段母线检修时不影响另一段母线继续运行，从而提高了供电系统的灵活性。（4）单母线分段式接线有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配电母线以及桥式接线变电所主

30、变二交侧的配电母线，多采用单母分段，多用于具有一二级负荷，且进出线较多的变电所，不足之处是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该母线的全部进出线均应停止运行。（5）双母线接线这种接线方式有两组母线，两组母线之间用断路器QF联络，每一回线路都通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上。因此，不论哪一回线路电源与哪一组母线同时发生故障，都不影响对用户的供电，故可靠性高、运行灵活。双母线接线的缺点是设备投资多、接线复杂、操作安全性较差。这种接线主要用于负荷容量大，可靠性要求高，进、出线回路多的重要变电所。通过以上分析，初步确定两个主接线方案，如下表：表3-1主接线方案方案35kV侧6kV侧

31、方案一全桥接线单母线不分段方案二全桥接线单母线分段3.3本所主接线方案3.3.1电气主接线方案比较方案一单母线不分段接线如图3-2所示。图3-2 电气主接线方案一方案二单母线分段接线如图3-3所示。图3-3电气主接线方案二 方案一采用单母线不分段接线，虽然简单，但其可靠性不高。当母线需要检修或者发生故障时，会导致所有用电设备停电。且煤矿变电所的负荷大部分均为类、类负荷，因此方案一中的单母线不分段接线不能满足类、类负荷供电可靠性的要求。方案二中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性。可以保证当任一母线发生故障或检修时，都不会中断对类负荷的供电。综合比较本矿的35k

32、V侧采取全桥形式的主接线，全桥型接线灵活可靠。6kV侧则选用单母线分段接线。4 短路电流计算4.1 短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。（1

33、）短路的原因主要原因是电气设备载流部分绝缘所致。其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除地线就送电等误操作；鸟兽在裸露的载流部分上跨越以及风雪等现象也能引起短路。（2）短路的种类三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减

34、小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。（3）短路的危害发生短路时，由于系统中总阻抗大大减小，因此短路电流可能达到很大的数值。强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到破坏；短路点的电弧可能烧坏电气设备；短路点的电压显著降低，使供电受到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还可能使全电力系统运行破裂，引起严重后果。不对称短路所造成的零序电流，会在邻近的通讯线路内产生感应电势，

35、干扰通讯，亦可能危及人身和设备安全。（4）短路电流计算的目的在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。在设计户外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。接地装置需根据短路电流进行设计。4.2 短路回路参数的计算在进行短路电流计算时，首先需要计算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采用有名值和标幺值两种计

36、算方法。前一种计算方法主要适用于1kV以下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中。对较复杂的高压供电系统，计算短路电流时采用标幺制进行计算比较简便。标幺制属于相对电位制的一种，在用标幺制计算时，各电气元件的参数都用标幺值表示。4.2.1标幺值标幺值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有*号的下标以示区别，标幺值乘以100，即可得到用同一基准值表示的百分值。在标幺值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标幺值清晰可见，如选取基值功率为100MVA和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压。尚须指出，在

37、电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系： = = （4-1）式中、功率、电压、电流、阻抗的基准值。4.2.2短路回路中各元件阻抗的计算表4-1电气设备阻抗计算公式序号元件名称标幺值有名值（）短路功率（MVA）1发电机（或电动机）=2变压器RT=XT=3电抗器4线路(1)S= X*sX*L 35kV0.117 k1 X*T16kV 0.75 k12 X*3 X*4 X*5 X*6 X*7 X*8 X*9 X*10 X*11 k2(等于k12) K3k4 k5 k6 k7 k8 k9 k1

38、0 k11 电 容 器 组 工 机 提 井 抽 洗 地 压 排 人 修 升 下 风 煤 面 风 水 村 厂 机 低 机 厂 低 机 泵 压 压图4-1等效短路电流计算选取选基准容量取=100MVA计算点，=37kV 则kA计算点及其其它短路点时，选取=6.3kV则kA主变压器电抗= =0.075×100/10 =0.75地面低压变压器电抗=0.04×100/0.5=8 35kV架空线路电抗=4×0.4×100/372=0.117工人村馈电线路电抗=2.8×0.4×100/6.32=2.8×1.0078=2.822机修厂馈电线

39、路电抗=0.4× 0.08×100/6.32=0.4×0.20156=0.08提升机馈电线路电抗=0.3×0.08×100/6.32=0.3×0.20156=0.06井下低压电缆线路电抗=0.6×0.08×100/6.32=0.6x0.20156=0.12抽风机馈电线路电抗=1.2×0.4×100/6.32 =1.2×1.0078=1.21洗煤厂馈电线路电抗=0.8×0.4×100/6.32 =0.8×1.0078=0.806地面低压馈电线路电抗=0.7&

40、#215;0.8×100/6.32=0.7×0.20156=0.14压风机馈电线路电抗=0.2×0.4×100/6.32=0.2×1.0078=0.2排水泵馈电线路电抗=0.6×0.8×100/6.32 =0.6×0.20156=0.12 4.3短路电流的计算过程一般选取各线路始、末端为短路计算点，线路时段的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。在接下来的计算中可选35kV母线、6kV母线和各6kV母线末端为短

41、路计算点。(1) K1短路电流的计算 最大运行方式下的三相短路电流=+ =0.23+0.117=0.347=1/=1/0.347=2.882 =×=2.882x1.56=4.5 (kA)=2.55×=2.55×4.5=11.46 (kA)=1.52×=1.52×4.5=6.84 (kA)=×=2.882×100=288.2 (MVA) 最小运行方式的两相短路电流=+=0.31+0.117=0.427=1/=1/0.427=2.34=×=2.34×1.5605 =3.65 (kA)=0.866×=

42、0.866×3.65=3.16 (kA)(2) K12点短路电流计算最大运行方式下的三相短路电流 0.347+0.75=1.097 =1/= 1/1.097=0.9116 =×=0.9116×9.1646=8.35 (kA) =2.55×=2.55×8.35=21.30 (kA) =1.52×=1.52×8.35=12.69 (kA) =×=0.9116×100=91.16 (MVA) 最小运行方式下的短路电流 =+=0.427+0.75=1.177 =1/=1/1.177=0.85 =×=0.

43、85×9.1646=7.79 (kA) =0.866×=0.866×7.79=6.75 (kA)其余各点的计算结果见下表4-2。 表4-2各短路点计算结果短路点最大运行方式下短路参数 最小运行方式下短路参数kAkAkAMVAkAkAK14.506.8411.46288.203.653.16K28.3512.6921.3091.167.796.75K32.343.565.9725.522.291.98K47.7811.8319.8484.967.296.31K57.9212.0320.2086.437.416.41K67.5311.4419.2082.167.066

44、.12K73.976.0410.1243.353.843.32K84.817.3212.2752.554.624.00K90.991.512.5310.830.890.77K107.0610.7318.0077.106.655.76K117.5311.4419.2082.177.356.36K128.3512.6921.3091.167.796.755 电气设备的选择和校验5.1高压电气选择的一般原则高压电气选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安全可靠，必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业

45、供电系统中高压电气设备的一般原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，正确地选择设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并且注意节约投资，选择合适的电气设备。 变电所用的高压设备一般有断路器、隔离开关、高压熔断器、电流互感器等，它们各有特点，根据安装地点的环境不同，电器分屋内与屋外两种。在选择电气设备时，应注意安全、可靠和留有适当发展裕度。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不一样，具体选择方法也不完全相同，但

46、对他们的基本要求却是相同，即选择电气设备应遵守以下几项共同原则：（1） 按正常工作条件选择额定电压和额定电流电气设备的额定电压应符合电器装设点的电网额定电压，并且大于或等于正常时最大工作电压，即：电气设备的额定电流应大于或等于正常时最大的工作电流，即：我国目前生产的 ，设计时取周围空气温度40作为计算值，若装置地点的最高气温高于40，但不超过 60，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当降低，即设备的额定电流应乘以温度校正系数。 = (5-1)式中设备容许最高工作温度 实际环境温度，取最热月平均最高气温 额定环境空气温度，电气设备为40环境温度修正系数(2)按短路情况来校正电气设备的动稳定和

47、热稳定。动稳定应满足下式：，式中，制造厂规定的电气设备额定动稳定电流的峰值和有效值（kA），按三相短路计算所得的短路冲击电流峰值及其有效值（kA）热稳定性应满足下式：I2t，式中制造厂规定的电气设备在时间t秒内的热稳定电流；t短路稳态电流假相时间(3)按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力，即：，式中：，制造厂提供的在额定电压下允许的开断电流，允许的断流容量。(4)按装置地点，工作环境，使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。5.2母线的选择5.2.1 35kV母线的选择35kV母线，在室外一般选用钢芯铝绞线，母线截面按经济电流密度选，按常时负荷电流校验。此设计的供电系统是采用的

48、分列运行，当一台变压器故障时候另一台变压器应承担全部负荷。本矿的总负荷电流为：=1.05/=1.05×10000/×35=173A。查表得知经济电流密度J=1.15因此截面 S=/J=151(mm2) 所以选取LGJ-185型钢芯铝绞线，载流量515A，40°C时候的载流量是446A>173A校验合格。5.2.2 6kV母线的选择已知6kV侧最大长时负荷电流(k为分配系数取0.8)=1.05/=10000/×6=1010.36A=k×=0.8×1010.36=808.29A查得铝母线LMY100×8平放在40，其最大允

49、许载流量为1210A, >所选型号满足要求。热稳定校验A /c已知 =2.6s =8.35kA 查得C=95 =141.73mm<800 mm满足要求。5.3电气设备的选择5.3.1断路器的选择35kV侧： 初步拟定选用断路器的型号为户外式真空断路器，型号为ZW7-40.5型，额定电压为35kV，额定电流为1250kA。其技术参数如下表。表5-1断路器ZW7-40.5技术参数型号额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流额定关合电流4S热稳定电流ZW7-40.535kV1250A25kA63kA63kA25kA校验:(1) ZW7-40.5断路器额定电压为35kV,符合条件。(2) Z

50、W7-40.5断路器额定电流为1250A,35kV侧变压器回路中最大长时负荷电流为=1.05/=1.05×10000/×35=173A即>，因此符合技术条件。（3）断路器开断电流25kA，4.50kA， 符合技术条件。（4）63kA，11.46kA 满足动稳定校验。（5）由于变压器容量为10000kVA，变压器设有差动保护，在差动保护范围内短路，其为瞬时动作，继电器保护动作时限为0，短路持续时间小于1s，需要考虑非周期分量的假想时间。此时假想时间由断路器的全开断时间0.1s和非周期分量假想时间0.05s构成，当断路发生在6kV母线上时，差动保护不动作，此时过电流保护动

51、作时限为2s，短路持续时间大于1s，此时假想时间由继电保护时间和断路器全开断时间构成，即 =2.1s。热稳定电流=4.50×=0.87(kA)<25(kA)满足热稳定校验。6kV侧：初步拟定选用断路器的型号为ZN63A-6/1250。参数如下表5-2。表5-2断路器ZN63A-6/1250技术参数型号额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流额定关合电流4S热稳定电流ZN63A-6/12506kV1250A20kA50kA50kA20kA(1) ZN63A-6/1250断路器额定电压为6kV,符合条件。(2) ZN63A-6/1250断路器额定电流为1250A,6kV侧变压器回路中

52、最大长时负荷电流为=1.05/=10000/×6=1010.36A即>Imax2，因此符合技术条件。（3）断路器开断电流20kA，8.35kA，符合技术条件。（4）63kA，21.30kA 满足动稳定校验。(5) 热稳定电流=8.35×=1.6(kA)<25(kA)满足热稳定校验。5.3.2高压隔离开关的选择（1）高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。（2）形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，