某煤矿35kV变电所电气设计(共64页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕业设计某煤矿35kV变电所电气设计自动化学生姓名： 学号： 电气工程及其自动化系 部： 专 业： 指导教师： 二零一四年 六 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日专心-专注-专业某煤矿35kV变电所电气设计摘 要电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。变电站是供电系统的枢纽，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，起着变换和分配电能的作用，在生产和生活中占有特殊重要的地位。本设计根据某煤矿的电力负荷资料，作出了该煤矿地面35kV变电所的初步设

2、计。设计中先对负荷进行了统计与计算，选出了所需的主变型号，然后根据负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计，考虑到短路对系统的严重影响，设计中进行了短路计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了满足该煤矿供电要求的35kV变电所初步设计。关键词：35kV变电站，变压器，电压互感器，短路电流计算，防雷保护35kV Substation Electrical Design of a Coal MineAbstr

3、actElectric power is the most widely used energy,which accouts for important status in th-e word.In practical application,substation is an essential component of the power system,w-hich directly affects the safety and economic running of the whole power system.The subst-ation also plays a role of tr

4、ansferring and distributing the electric energy,which is the hinge of the power supply system and has a vital status in production and daily life.According to the electricity load information about the coal mine,I made a rough desi-gn of the 35kV substation of this coal mine.First,I accomplished the

5、 statistics and the calcu- lation about the load and select the model of transformer.Then,according to the nature of lo-ad and the demand of the reliability of power supply,I made the main connection design.As the affect of short-circuit current to power system taken into account,I figured out the c

6、urre-nt when short-circuit happen.Depend on the results,I have selected the model of the main high voltage deviceon which includes breakers,disconnector, voltage transformer, current transformer and so on.Furthermore,I finished the design and calculation of lightning protec-tion. The design is made

7、on the base of an optimal running, according to related rules and regulations and meet the power supply requirement.Key words：35kVsubstation，transformer，potential transformer，short circuit calculation，lightning protection目 录第 1 章 前 言电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。变电站是供电系统的枢纽，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，起着变换和分配电能的作

8、用，在生产和生活中占有特殊重要的地位。对于煤矿这样的大型用电企业，对其进行合理的终端变电所电气设计是非常有必要的。本设计是为煤矿35kV供电系统而进行的设计。目的是建立35kV变电站，为煤矿提供可靠的用电。本设计是为煤矿35kV供电系统而进行的设计。建立35kV变电所，能够为煤矿提供可靠的用电。通过煤矿35kV变电所的电气设计，要能够满足生产和生活的需要，达到安全用电的要求，同时兼顾可行性、经济性的原则。且通过毕业设计能根据具体的原始参数独立设计变电所电气主接线，会选择和校验电气设备，熟悉运用电气CAD进行电气图的绘制。巩固和加强所学的专业知识，培养、提高分析能力、综合能力。整个设计包括了35

9、kV变电站设计的所有内容。首先根据原始资料对变电所的负荷进行负荷计算，并对功率因数进行补偿，使其达到0.95以上。根据负荷计算结果，确定了主变压器容量和台数。确定系统主接线及运行方式后，进行了短路电流计算，为校验电气设备、继电保护整定、采取限流措施等提供了依据。在选择电气设备时，考虑了变电所的室内外结构和布置、操作方便等问题。继电保护装置保证了被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作。考虑到电器设备可能的漏电现象，对变电站进行了保护接地的设计，满足了接触电压和跨步电压的要求，保证了人身安全。为防止变电所遭到雷击，还进行了防雷保护。采用了避雷器、避雷针、避雷线等保护措施，保证了安全。通过以上

10、的设计，基本构成了煤矿35kV变电所的电气设计，满足了生产和生活的需要，达到了安全用电的要求，同时兼顾了可行性、经济性的原则。由于我自己能力有限，在设计中难免会出现这样或那样地错误和不妥之处，恳请各位老师能够批评指正。第 2 章 原始资料及负荷计算2.1 原始资料某矿的设计生产能力、入洗能力均达90万吨/年。矿井位于煤田东部，井田面积30平方公里，井深约在500米左右，由于其地下水丰富，该矿总共配有12台大型潜水泵，由于大型潜水泵的使用，其年耗电量大大增加。按其采煤量计算耗电总耗电时间是4000h/年。煤矿供电系统由两条35kV进线供电。其矿内变配电所占地约2500平方米，两条进线分别到所内室

11、外两个35/6kV主变压器，室外部四脚分别设置3个15米高的避雷器。2.1.1 电源(1) 两回35kV架空电源线路长度：l1=l2=6km。(2) 两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间：t1=t2=3s。(3) 本所35KV电源母线最大运行方式下的系统电抗： =0.28 (=100MVA)(4) 本所35KV电源母线最小运行方式下的系统电抗：=0.37 (=100MVA)(5) 井下6KV母线上允许短路容量：=50MVA。(6) 电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费。(7) 井下6KV电缆（不含下井电缆）总长度：=20km。(8) 本所6KV母线上补偿后功率因数要求值：

12、=0.95。2.1.2 基本地质气象资料 (1) 最热月室外最高气温月平均值：。 (2) 最热月室内最高气温月平均值：。(3) 最热月土壤最高气温月平均值：。(4) 矿区冻土带厚度：0.3km。(5) 变电所土质：粘土。2.1.3 全矿负荷统计及相关数据全矿各用电设备的负荷等级、额定电压、线路类型、单机容量、安装及工作台数、需用系数、功率因数、距变电所的距离均已给出。其详细数据见表2.1。 表2.1 全矿负荷统计及相关数据设备名称负荷等级电压/V线路类型单机容量/kV安装/工作台数工作设备总容量/kW需用系数/功率因数距35kv变电所的距离/km主井提升16000电缆14002/114000.

13、870.840.4副井提升16000电缆10002/110000.850.820.4扇风机 116000架空线8002/18000870.822.4扇风机216000架空线8002/18000.870.822.2压风机16000架空线3005/39000.860.860.2地面低压1380电缆125012500.760.820.05机修厂3380电缆4504500.600.750.3综采车间3380电缆4804800.700.780.6洗煤厂2380架空线12000.760.840.5工人村3380架空线4500.800.802.5排水泵16000电缆68012/427200.860.860.

14、8井下低压2660电缆26000.720.782.02.2 负荷计算企业生产所需的电能，都是由电力系统供给，企业所需的电能都是通过企业的各级变电站经过电压变换后，分配到各用电设备。因此企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处的位置十分重要。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确地选择企业各级变电站的变压器容量、各种企业电力设备的型号、规格以及供电网所用的导线型号等提供科学依据。故根据原始资料进行负荷计算是很有必要的。本电气设计中采用需用系数法进行负荷计算。2.2.1 需用系数法统计负荷由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，成组设备中各负荷的功率因数（）不同，一般又不同时工作，最大负荷

15、不同时出现等情况。所以难以精确地计算变电所负荷。故本设计采用了较为精确的需用系数法来进行变电所负荷计算。其计算简便，煤矿系统的供电设计目前主要采用这种方法。其计算公式的一般表达式为：，kW (2.1)，kvar (2.2) ，kVA   (2.3)，A   (2.4)式中：用电设备的有功功率计算负荷 用电设备的无功功率计算负荷用电设备的视在功率计算负荷用电设备的总额定容量额定电压功率因数角的正切值该用电设备的计算负荷电流需用系数根据负荷资料，计算出各类设备的、设备容量、有功功率、无功功率及视在功率。用需用系数法进行负荷计算的步骤是由负载端开始逐级上推，直到电源进线

16、为止。(1) 主井提升机负荷计算：由原始资料知：=1400kW, =0.87，=0.84，=0.64那么由上式可得以下结果=0.=1218kW=12180.64=779.52kvar=1218c0.84=1450kVA=1450(1.7326)=139.5 A(2) 副井提升机负荷计算：由原始资料知：=1000kW, =0.85，=0.82，=0.70那么由上式可得以下结果=0.=850kW =8500.70=595kvar=850÷0.82=1036.6kVA =1036.6(1.7326)=99.7 A其他以此类推。结果见表2.2。表2.2 全矿计算负荷统计及相关数据设备名称电压

17、/V工作设备总容量/kW需用系数功率因数有功功率计算负荷/kW无功功率计算负荷/kvar视在功率计算负荷/kVA用电设备的计算负荷电流/A主井提升600014000.870.8412180.64779.51450139.5副井提升600010000.850.828500,705951036.699.7扇风机160008000.870.826960.70487.2848.7881.68扇风机260008000.870.826960.70487.2848.7881.68压风机60009000.860.867740.59456.6690028.87地面低压38012500.760.829500.70

18、6651158.51760.16机修厂3804500.600.752700.88237.6360546.96综采车间3804800.700.783360.80268.8430.8654.53洗煤厂38012000.760.849120.64583.681085.71801.48工人村3804500.800.803600.75270450683.70排水泵600027200.860.862339.20.591380.1272065.43井下低压66026000.720.7818720.801497.624002099.46总1405011273.27708.3413689.162.2.2 功率补

19、偿(1) 功率因数补偿在负载有功功率不变的情况下，当功率因数降低后，则发电机和变压器的工作电流增大，使其能够输出的有功功率下降，使设备容量不能充分利用。电流增大，使电能损耗和导线截面增加，电网的初期投资和运行费用也相应提高；电流的增大，还造成发电机、变压器和网络中的电压损失增大，电动机的端电压下降，从而减小了感应电动机的起动转矩和过负荷能力。提高功率因数的关键，在于如何减少电力系统中各个部分所需要的无功功率，特别是减少负载从电网中取用的无功功率，使电网在传送一定的有功功率时，尽量少输送或不输送无功功率。提高功率因数的方法主要有： 提高用电设备本身的功率因数。在生产中，尽量采用鼠笼式异步发电机，

20、避免电动机与变压器的转载运行；对不需调速的大型设备，尽量采用同步机，采用高压电动机等。在本设计中，扇风机和压风机就采用了同步电动机，提高用电设备本身的功率因数。它对该矿供电系统的功率因数具有一定的补偿作用。 人工补偿法。多采用同步调相机和静电电容器等人工补偿装置。本变电所采用在6kV母线上装设并联电容补偿成套装置来进行集中补偿。(2) 并联电容补偿成套装置 简介 并联电容补偿成套装置(简称并联补偿成套装置)适用于工频电力系统，以提高功率因数、降低线损、调整电压、稳定系统，从而提高供电质量，充分发挥供发电设备潜力。该装置主要连接在610kV母线上，与负荷并联使用。 型式结构并联电容补偿成套装置的

21、型式结构有柱式和构架式两种，结构层数有单层、二层、三层、四层之分。它主要由电容器组、高压开关柜、串联电抗器、氧化锌避雷器、放电线圈、接地刀闸、电容器单台保护熔断器、继电保护、测量指示等组成。电容器组由角铁、槽钢等焊接而成的构架、保护网门、电容器、熔断器、放电线圈、氧化锌避雷器、母线支持绝缘子等组成。高压开关柜为电容器的投切设备，一般配用不重燃的真空开关，但当装置容量不太大且不频繁操作时，亦可配用少油断路器。串联电抗器串联在电容器组回路中，用于抑制高次谐波，限制合闸涌流。串联电抗器的电抗值对抑制5次及以上谐波时，选择：= 0.050.06对抑制3次及以上谐波时，选择= 0.120.13对于限制涌

22、流时，选择：=0.005-0.02氧化锌避雷器并接在线路上，以限制投切电容器组所引起的操作过电压。放电线圈并接于电容器组，当电容器组断开电源时，能将电容器端子剩余电压在520s内自倍额定电压降至0.1倍额定电压或50V以下。熔断器与电容器串联连接，当电容器内部50%70%元件击穿时，熔断器熔断，将该台故障电容器迅速从电容器组切出，能有效地防止故障扩大。 控制原理高压成套装置额定频率为50Hz，接线方式有单星形、双星形、每相三串单星形等。各种接线方式都采用过流、速断、失压、过压和单台熔断器保护，还采用电容器内部故障保护，如单星形用开口三角形零序电压保护，双星形用中性线电流或电压不平衡保护，每相三

23、串单星形用横差电流保护。另外，还可装氧化锌避雷器作操作过电压保护。(3) 利用并联电容补偿成套装置补偿所需的容量及型号的确定全矿自然功率因数计算公式：= (2.5)式中：补偿前功率因数角的余弦值、变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值将数据代入式( 2.5)得=结果低于0.95，所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数应达到0.95，即=0.95，则全矿所需的补偿容量计算公式为： (2.6)式中：补偿后应达到的功率因数角的余弦值需补偿的无功容量补偿装置安装点负荷的平均有功功率补偿前功率因数角的正切值补偿后应达到的功率因数角的正切值将数据代入式( 2.6)得=11273.2(0.6850.329)

24、=4013.3kvar根据计算结果查电力工程电气设备手册可选择TBB36-4200/100型号并联电容补偿成套装置，其技术数据见表2.3。表2.3 TBB36-4200/100技术数据型号额定电压（kV）总标称容量（kvar）单台标称容量（kvar）接线方式外形尺寸宽深高（LBH,mm）生产厂TBB36-4200/10064200100单Y4西安电力电容器厂(4) 人工补偿后的功率因数由于电容器的实际补偿量=4200kvar，故人工补偿后变电所负荷的总无功功率为：=7708.34-4200=3508.34 kvar (2.7)补偿后变电所的负荷总容量为：=11806.5kVA (2.8)补偿后

25、实际功率因数为：=0.955 (2.9)式中：、补偿后变电所负荷的总无功功率、负荷总容量补偿后变电所负荷的功率因数要求功率因数提高至0.95以上，故功率因数符合要求。采用并联电容补偿成套装置进行功率因数补偿有效减少了负载从电网中取用的无功功率，满足使电网在传送一定的有功功率时，尽量少输送或不输送无功功率的原则。同时减少了功率因数较低带来的诸多不利因素。使变电所的运行更加经济合理。符合电力系统的运行要求，减小了电网的初期投资和运行费用。第 3 章 变压器的选择 3.1 主变压器的选择(1) 主变压器台数的确定由于煤矿变电所有一类负荷，并且有两个回路供电，因此选择两台变压器。(2) 主变压器容量的

26、确定变压器的容量首先要满足在计算负荷下变压器能够长期可靠的运行，对于重要变电站，需考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。对于两台并列运行的变压器，应满足下式： (3.1) (3.2) (3.3)式中：并列运行的两台变压器的额定容量计算负荷中一级和二级负荷的容量变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外，还应考虑：为适应工厂发展和调整的需要，变压器容量应留有15%25%的裕量；满足变压器经济运行条件。经统计全矿类及类负荷的计算负荷为：有功功率=7523.2kW，无功功率=4850.62kvar。所以全矿类及类负荷总的视在容量为：=12421.3

27、kVA (3.3)占全矿计算负荷的比例为：91% (3.4)因此当两台同时工作的时候，每台变压器的容量选定为16000kVA。且16000>=9559.6即满足当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%。(3) 主变压器相数的确定对于容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。故此处选择三相变压器。(4) 主变压器绕组联结组号的确定在变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素主变压器联结组号一般都选用YNd11常规接线。(5) 主变压器调压方式的确定有载调压结构较复杂，价格较贵，只有在

28、以下情况才予以选用： 接于输出功率变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。 接于时而为送端、时而为受端、具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。此处主变压器以上两种情况均不符，故选用无激磁调压。(6) 主变压器型号的确定查电工手册可确定S9系列三相油浸自冷式无激磁调压铜线电力变压器S912500/35型变压器，其技术参数如表3.1所示。表3.1 S912500/35无励磁调压电力变压器技术数据型号连接组额定电压/kV阻抗电压/%额定损耗/kW空载电流%高压低压空载负载S9-12500/35YNd11356.3812.856

29、.700.703.2 地面低压变压器的选择考虑到地面低压为类负荷，为保证供电可靠性选两台变压器。由之前计算结果知地面低压视在功率计算负荷为1158.5kVA，故查电工手册可确定S9系列三相油浸自冷式无激磁调压铜线电力变压器S91250/6型变压器，其技术参数如表3.2所示。表3.2 S91250/6无励磁调压电力变压器技术数据型号额定电压/kV阻抗电压/%连接组标号额定损耗/W空载电流%油重/kg器身重/kg总重/kg外形尺寸（长宽高）/mm高压低压空载负载S9-1250/660.44.5Y,yn02000118001.19852615452523.3 机修厂变压器的选择考虑到机修厂为类负荷，

30、选一台变压器即可。由之前计算结果知机修厂视在功率计算负荷为360kVA，故查电工手册可确定S9系列三相油浸自冷式无激磁调压铜线电力变压器S9400/6型变压器，其技术参数如表3.3所示。表3.3 S9400/6无励磁调压电力变压器技术数据型号额定电压/kV阻抗电压/%连接组标号额定损耗/W空载电流%油重/kg器身重/kg总重/kg外形尺寸（长宽高）/mm高压低压空载负载S9-400/660.44Y,yn084042001.43201010164003.4 综采车间变压器的选择考虑到综采车间为类负荷，选一台变压器即可。由之前计算结果知综采车间视在功率计算负荷为1085.7kVA，故查电工手册可确

31、定S9系列三相油浸自冷式无激磁调压铜线电力变压器S9500/6型变压器，其技术参数如表3.4所示。表3.5 S9500/6无励磁调压电力变压器技术数据型号额定电压/kV阻抗电压/%连接组标号额定损耗/W空载电流%油重/kg器身重/kg总重/kg外形尺寸（长宽高）/mm高压低压空载负载S9-500/660.44Y,yn0100050001.43601155188003.5 洗煤厂变压器的选择考虑到洗煤厂为类负荷，为保证供电可靠性选两台变压器。由之前计算结果知洗煤厂视在功率计算负荷为1085.7kVA，故查电工手册可确定S9系列三相油浸自冷式无激磁调压铜线电力变压器S91250/6型变压器，其技术

32、参数如表3.2所示。3.6 工人村变压器的选择考虑到工人村为类负荷，选一台变压器即可。由之前计算结果知工人村视在功率计算负荷为450kVA，故查电工手册可确定S9系列三相油浸自冷式无激磁调压铜线电力变压器S9500/6型变压器，其技术参数如表3.5所示。3.7 井下低压变压器的选择由之前计算结果知井下低压视在功率计算负荷为2400kVA，考虑矿井的特殊环境确定选用SC系列树脂绝缘干式变压器。故查供电工程师技术手册可确定SC-1250/6型变压器两台，其技术参数如表3.6所示。表3.6 SC-1250/6树脂绝缘干式变压器技术数据型号额定电压/kV阻抗电压/%连接组标号额定损耗/W空载电流%总重

33、/kg外形尺寸（长宽高）/mm高压低压空载负载SC-1250/660696Y,yn02400113001.335800第 4 章 系统主接线方案的选择本变电所是35/6kV，双电源进线的终端变电所，属双回路供电。主变容量12500KVA，故拟定选用桥式接线。传统的桥式主接线分为内桥式主接线（图4.1）和外桥式主接线（图4.2），后来又出现一种更为完整的改进式桥式主接线（图4.3）。下对其可行性作简单比较。4.1 内桥式主接线特点(1) 电源进线检修或处理故障比较方便。例如，在两路电源进线分列运行，且电力部门允许两路电源并路的条件下，拟检修L1线路，则可以先合母线联络断路器145，再拉开断路器1

34、11及其两侧隔离开关。电源进线L2带两台变压器继续运行，并且在转换操作过程中，负荷用电不受任何影响。(2) 变压器发生事故时，会使电源侧断路器跳闸，于是停掉一路电源。在变压器检修时，也需要暂时停掉一路电源。因此操作比较麻烦。(3) 综上所述，内桥式主接线适用于35kV及以上且故障几率较高的长线路和主变压器不需要经常操作的变电所。4.2 外桥式主接线特点(1) 主变压器电源侧直接由断路器控制和保护，因此，主变压器的投入、切除操作比较方便；主变压器发生事故时，断路器跳闸，限制了事故造成的影响。(2) 当主变压器电源侧断路器的外侧发生事故时，可能造成该路电源大面积停电。 (3) 当主变压器需倒换电源

35、而进行操作的过程中，需要变压器短时停电。(4) 综上所述，外桥式主接线适用于35kV及以上且故障几率较低的短线路和主变压器经常操作的变电所。4.3 改进式桥式主接线特点(1)改进式桥式主接线的电源进线侧、主变压器电源侧都有断路器控制和保护，因此.线路和变压器检修或处理故障比较灵活，变压器倒换电源也不需要停电。(2)高压电器用量多，主接线及保护回路复杂，维修、试验工作量大。建设投资高，这是改进式桥式主接线的缺点。(3)改进式桥式主接线适用于35kV及以上、供一二级负荷的大型总降压变电站。4.4 主接线方案选择基于本变电站所主变容量较大以及一二类负荷占总容量的90%以上和煤矿对供电可靠性、运行的灵

36、活性、操作方便等的严格要求，结合以上分析，决定采用全桥接线作为本变电所的主接线方式。变电所主接线应根据负荷容量的大小，负荷性质，电源条件，变压器容量及台数，进出线回路以及经济性安全性，可靠性等综合指标来确定。主接线力求简单运行可靠，操作方便，设备少和便于维修，需要时还应考虑扩建变电所的可能性。 图4.1 内桥式主接线 图4.2 外桥式主接线图4.3 改进式桥式主接线4.5 二次侧接线方案选择变压器二次侧采用单母分段接线，母线用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减小母线故障影响范围。可以提高可靠性和灵活性。对矿上的重要用户从不同分段上引接，以便在母线上某一段发生故障的时候，能保证重要用户

37、的正常供电，简单清晰，设备少，操作方便，且有利于扩建。第 5 章 短路电流计算在供电系统中出现次数较多的严重故障是短路，所谓短路就是指供电系统中一切不正常的相与相或相与地（中性点接地系统）在电气上被短路。发生短路的时候，由于系统中总的阻抗大大减小，因而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会使电气设备受到破坏；短路点的电弧可能会烧毁电气设备；短路点的电压显著降低，使供电受到严重影响或被迫中断；也可能干扰通讯，危及人身和设备的安全。短路有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路，就短路故障而言，出现单相短路故障是几率最大，三相短路故障的几率最小，但在配电系统中三相短路

38、的后果最为严重，因而以此验算电器设备的能力，故本设计中主要计算三相短路电流。 研究短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围，并且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；可以选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障；采取限流措施，确定合理的主接线方案和主要运行方式等。5.1 短路电流计算涉及计算方法及计算公式5.1.1 无限大容量电源条件下短路电流的计算方法由于本变电所35kV进线可看做无限大容量电源。直接从在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值是不变的，因此它的有效值也是不变的。该有效值可用下式计算：= (5.1)式中：

39、短路点所在网段的平均额定电压。计算中取=1.05、电源至短路点的总电阻和总电抗，且已归算至短路点所在段的平均额定电压等级下。三相短路电流周期分量有效值对于高压供电系统，<<,为简化计算，可忽略，因此上式可写为= (5.2)在短路计算中，通常选定容量和电压，而和可依下式确定：= (5.3) (5.4)式中：基准功率容量基准电压基准电流基准电抗其中基准电压一般都是选取短路点所在网路段的平均电压值。故有下式： (5.5)因为选=，且/=故有= (5.6)式中：三相短路电流周期分量有效值的标幺值短路点至电源的总电抗标幺值5.1.2 供电系统中各元件电抗标幺值的计算方法(1) 输电线路电抗标

40、幺值计算：= (5.7)式中：每公里电抗值（架空线取0.4，电缆取0.08.）l输电线路长度(2) 变压器电抗标幺值计算 (5.8)5.1.3 短路电流冲击值 (5.9)本变电所为高压供电系统，取冲击系数=1.8，因此冲击电流=2.555.1.4 三相短路容量对式(5.6)两端同时乘以=有=（）那么 =（）= = (5.10)式中：三相短路容量三相短路容量标幺值5.2 短路电流计算短路计算简化图如图5.1所示。图5.1 短路计算简化图5.2.1 35kV母线K1点短路=100MVA,=37kV, 电流基准值：=1.56kA。6km架空线路电抗标幺值=0.46=0.175(1) 最大运行方式下最

41、大运行方式下35kV母线K1点短路简化图如图5.2所示。图5.2 最大运行方式下35kV母线K1点短路简化图=0.28三相短路标幺值：=2.198三相短路电流：=2.1981.56=3.429kA三相短路电流冲击值：=2.55=2.553.429=8.744kA 三相短路容量：=2.=219.8MVA(2) 最小运行方式下最小运行方式下35kV母线K1点短路简化图如图5.3所示。图5.3 最小运行方式下35kV母线K1点短路简化图=0.37 三相短路标幺值：=1.835三相短路电流：= 1.8351.56=2.863kA两相短路电流：=0.8662.863=2.479kA5.2.2 6kV母线

42、短路=100MVA，=6.3kV，电流基准值：=9.16kA。(1) 最大运行方式下=0.286km架空线路电抗标幺值=0.46=0.175主变压器电抗标幺值：=0.64三相短路标幺值：=0.913三相短路电流：=0.9139.16=8.363kA三相短路电流冲击值：=2.55=2.558.363=21.326kA 三相短路容量： =0.=91.3MVA(2) 最小运行方式下=0.37三相短路标幺值：=0.844三相短路电流：=0.8449.16=7.731 kA两相短路电流：=0.8667.731=6.965kA5.2.3 6kV母线至各用电设备的短路阻抗及各型号变压器电抗(1) 6kV母线

43、至主井提升的短路阻抗：=0.080.4=0.081(2) 6kV母线至副井提升的短路阻抗：=0.080.4=0.081(3) 6kV母线至扇风机1的短路阻抗：=0.42.4=2.419(4) 6kV母线至扇风机2的短路阻抗：=0.42.2=2.217(5) 6kV母线至压风机的短路阻抗：=0.40.2=0.202(6) 6kV母线至地面低压的短路阻抗：=0.080.05=0.010(7) 6kV母线至机修厂的短路阻抗：=0.080.3=0.060(8) 6kV母线至综采车间的短路阻抗：=0.080.6=0.121(9) 6kV母线至洗煤厂的短路阻抗：=0.40.5=0.504(10) 6kV母

44、线至XX村的短路阻抗：=0.42.5=2.520(11) 6kV母线至排水泵的短路阻抗：=0.080.8=0.161(12) 6kV母线至井下低压的短路阻抗：=0.082.0=0.403(13) 地面低压变压器电抗标幺值（S9-1250/6）：=3.6(14) 机修厂变压器电抗标幺值（S9-400/6）：=10(15) 综采车间变压器电抗标幺值（S9-500/6）：=8(16) 洗煤厂变压器电抗标幺值（S9-1250/6）同地面低压变压器电抗标幺值。(17) 工人村变压器电抗标幺值（S9-500/6）同综采车间变压器电抗标幺值。(18) 井下低压变压器电抗标幺值：=4.85.2.4 6kV用电

45、设备短路计算=100MVA，=6.3kV，电流基准值：=9.16kA。(1) 主井提升处短路计算 最大运行方式下=0.286km架空线路电抗标幺值：=0.46=0.175.主变压器电抗标幺值：=0.646kV母线至主井提升的短路阻抗：=0.080.4=0.081三相短路标幺值：=0.850三相短路电流：=0.8509.16 =7.786kA三相短路电流冲击值：=2.55=2.557.786=19.854kA 短路容量： =0.=85.0MVA 最小运行方式下=0.37短路标幺值：=0.790三相短路电流：=0.7909.16=7.236kA两相短路电流：=0.8667.236=6.266kA同

46、理可算得以下短路点处的短路值(2) 副井提升最大运行方式下：三相短路电流为7.786kA，三相短路电流冲击值为19.854kA，三相短路容量为85.0MVA。 最小运行方式下：三相短路电流为7.236kA，两相短路电流为6.266kA。(3) 扇风机1 最大运行方式下：三相短路电流为2.611kA，三相短路电流冲击值为6.658kA，三相短路容量为28.5MVA。 最小运行方式下：三相短路电流为2.537kA，两相短路电流为2.197kA。(4) 扇风机2 最大运行方式下：三相短路电流为2.766kA，三相短路电流冲击值为7.053kA，三相短路容量为30.2MVA。 最小运行方式下：三相短路

47、电流为2.693kA，两相短路电流为2.332kA。(5) 压风机最大运行方式下：三相短路电流为7.062kA，三相短路电流冲击值为18.008kA，三相短路容量为77.1MVA。 最小运行方式下：三相短路电流为6.604kA，两相短路电流为5.719kA。(6) 排水泵最大运行方式下：三相短路电流为7.291kA，三相短路电流冲击值为18.592kA,三相短路容量为79.6MVA。 最小运行方式下：三相短路电流为6.806kA，两相短路电流为5.894kA。5.2.5 380V用电设备短路计算=100MVA，=0.4kV，电流基准值：=144.34kA。(1) 地面低压处短路计算 最大运行方

48、式下=0.286km架空线路电抗标幺值=0.46=0.175主变压器电抗标幺值：=0.646kV母线至地面低压的短路阻抗：=0.080.05=0.010地面低压变压器电抗标幺值（S9-1250/6）：=3.6三相短路标幺值：= =0.213三相短路电流：=0.34 =30.744kA三相短路电流冲击值：=1.84=1.8430.744=56.569kA 短路容量： =0.=21.3MVA 最小运行方式下=0.37短路标幺值：=0.209三相短路电流：=0.34=30.167 kA两相短路电流：=0.86630.167=26.125kA同理可算得以下短路点处的短路值(2) 机修厂最大运行方式下：

49、三相短路电流为12.991kA，三相短路电流冲击值为23.903kA，三相短路容量为9MVA。 最小运行方式下：三相短路电流为12.846kA，两相短路电流为11.125kA。(3) 综采车间最大运行方式下：三相短路电流为15.733kA，三相短路电流冲击值为28.949kA，三相短路容量为10.9MVA。 最小运行方式下三相短路电流为15.444kA，两相短路电流为13.375kA。(4) 洗煤厂最大运行方式下：三相短路电流为27.569kA，三相短路电流冲击值为50.727kA，三相短路容量为19.1MVA。 最小运行方式下三相短路电流为27.280kA，两相短路电流为23.624kA。(5) 工人村最大运行方式下：三相短路电流为12.413kA，三相短路电流冲击值为22.840kA，三相短路容量为8.6MVA。 最小运行方式下三相短路电流为12.269kA，两相短路电流为10.625kA。5.2.6 井下低压短路计算=100MVA，=0.69kV，电流基准值：=83.67kA。(1) 最大运行方式下=0.286km架空线路电抗标幺值=0.46=0.