煤矿地面变电所设计

1、第一章 矿井(区)概况一、概述1、目的与任务变电所是电力配送的重要环节，也是煤矿生产供电的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足煤矿对生产发展的需要，提高供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建35kV变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素

2、。此设计任务旨在体现自己对本专业各科知识的掌握程度，培养自己对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对所学知识的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。2、矿井概述：本矿井位于七台河市茄子河区东部, 地跨茄子河区、桃山区，东起铁东-新富附近，西止308省道；南自万宝村断层，北至华楠县边界。东西长40150km，南北宽135km左右，面积约127平方公里。百年最高洪水位0.2米,交通便利,地处山区, 所在海拔高度120M。最高年平均气温8摄氏度，月平均气温16摄氏度。该矿采用

3、综合开拓方式，年产200万吨，服务年限为100年，瓦斯等级为2级，煤尘爆炸指数为0.15%二、拟建变电站概况1、本变电所电源以双回路与 5km外的电厂相连。该电厂为汽轮机发电，带有电压自动调节，电压等级为35KV，电源容量为3000MVA。2、电源出口相对阻抗为：系统最大方式的容量为：2900 MVA，电抗为：0.518；系统最小的方式为2100 MVA，电抗为：0.584；系统最大负荷利用小时数为：TM=5660h3、本矿变电所电源由双回LGJ-240架空导线与电厂相连，线路长度为5.3KM，架线是铁塔与水泥杆结合，跨跃部分用塔式，其它部分用水泥杆。地线采用复合地线，具有避雷、通迅作用。三、

4、变电所的任务和位置1、矿区负荷的分布情况（1）地面高压供配电自35/6KV矿井地面变电所所有馈出线以电缆为主：其中电缆出为：主、副提升井，压风机房、地面低压配电所，选煤厂，锅炉房400V变电所，井下变电所各2回。架空馈出为：风井二回，污水处理厂、居住区各一回。（2）地面低压配电在锅炉房设置6.3/0.4KV变电所，装设SL7-6.3/0.4KV电力变压器两台，选用MCC配电屏一台，担负锅炉房动力及照明电源。（3）、井下供电自主变电所引两回电缆，经副井提升井进入井下变电所，采用矿用防爆变压器两台，矿用低压配电柜12台，分别向水泵，所内变压器，升下照明供电。2、变电所任务变电所任务是从电力系统接受

5、电能、变换电压和分配电能，主要为井下煤碳生产提供电能而设，它负责主、副提升井绞车，地面主扇风机，井下的主排水泵，井底车场的动力及各采区提供电能，同进担负地面选煤厂，生产锅炉，集中供热、宿舍及矿医院照明等，变电所是接受分配控制和保护的枢纽，是分配能源的接力站。3、变电所的位置确定其任务是将中央变电所送的高压电能变为低压电能，并将此电力配送到采掘工作面及附近用电设备。它的位置选择是否合理，对采区供电安全及供电质量有直接影响。采区变电所的位置决定于低压供电电压、供电距离、采煤方法及采区巷道布置方式、采煤设备的容量大小等因素。1 采区变电所位置确定原则(1)变电所处于负荷中心，使低压供电距离合理保证供

6、电质量而又节省电缆。在铠装电缆截面不超过95mm 、橡套电缆截面不超过70mm 的条件下，保证采区内供电电压不低于该设备额定电压的95。(2)附近巷道应有轨道，便于运输采区变电所的大型电气设备。(3)变电所内通风良好。保证变电所硐室温度不超过附近巷道温度5C。(4)变电所硐室围岩稳固，易于维护，防止淋水，顶底板坚固，顶板无滴水现象。(5)根据采区生产的特殊性要求，尽可能由一个变电所向采区全部电气设备供电。在采区内生产期间减少迁移次数。另外，采区变电所硐室不得设在工作面平巷中。根据以上要求，通常采区变电所设置在采区装车站附近，或设置在上(下)山与运输平巷交叉处，或两上(下)山之间的联络巷中。本设

7、计的矿山变电所，地面工业广场已统一考虑了压煤问题以及运输、通讯、水暖等设施，所以变电所的所址一般选择在靠近井口的工业广场边缘地带。确定变电所的位置时，应在保证变电所安全的基础上，对几种可行方案，根据变电所所址的各项要求进行技术和经济比较，最后确定最佳方案。第二章 变压器的选择一、用电负荷计算1、负荷资料的来源本设计用的负荷统计表是由矿山机电科和变电所提供，经指导教师审核而确定。2、负荷计算的方法计算用的所有参数如：功率因数，需用系数，不同时系数等其它参数，均由电工手册和教材查得，计算的方法是采用需用系数法。负荷统计表如下：全矿负荷统计及相关数据设备名称负荷等级电压V线路类型电机型式单机容量kv

8、安装/工作台数工作设备总容量kw需用系数功率因数离35kv变电所的距离km主 井提 升16000CY14002/1140008708404副 井提 升16000CY10002/1100008508204扇 风机 116000KT8002/180008708224扇 风机 216000KT8002/180008708222压风机16000KT3005/390008608602地 面低 压16000C13501250076082005机修厂36000C45045006007503综 采车 间36000C48048007007806洗煤厂26000K120007608405大汪村36000K4500

9、8008025排水泵16000CX68012/4272008608608井 下低 压26000CX2600072078三、无功功率补偿电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90.在同一电路中,电感电流与

10、电容电流方向相反,互差180.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。1、变电所自然功率因数由用电负荷的计算知变电所的自然功率因数为cos0.760.95.补偿前功率因数低，需人工补偿。2、功率因数低的影响（1）、降低电力系统的供电能力。（2）、增加电网的功率损耗。（3）、增大电网中的电压损失，降低供电质量。（4）、增加电能成本。3、提高功率因数的措施1)提高自然功率因数：未装设人工补偿装置时的功率因数称为自然功率因数。一般从设备选择和运行上采取减少无功功率需求量，如合理选择感应电动机，

11、使其额定功率与拖动的负载相匹配；调整变压器负荷分配使其在最佳负荷状态下运行；合理安排和调整工艺流程，改善机电设备的工况；控制机床、电焊机等用电设备空载运行的时间；在生产条件允许的情况下，采用同步电动机代替感应电动机。(2) 人工补偿：装用无功功率补偿设备进行人工补偿。电力用户常用的无功补偿设备是电力电容器，又称并联电容器、静电电容器。4、功率因数的改变经计算全矿功率因数9194/11743=0.783<0.95若功率因数偏低，在保证供用电设备的有功功率不便的前提下，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

12、能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。 需要电容器的容量： QcPz（tg1tg2） (2-8)式中 Qc补偿电容器的容量，单位：千乏Pz总有功功率， 单位：千瓦tg1补偿前的功率因数，tg2补偿后的功率因数,计算可知，tg10.776, tg2=0.329Qc9194×(0.776-0.329)=4109选择GR-1C-08型电容柜，容量为270千法。需用电容柜的数量：N=4109÷270=15.2 取16个柜利用电力电容补偿容量为Qc270×164320千法补偿后变电所总无功功率：Qz7306-4320=2986千法补偿后的功率因数：ø

13、0.951 满足要求。由于煤矿变电所6千伏供电采用单母线分段，电容器分别安装在一 、二，三段母线上。故每段补偿电容器容量1440千乏。分别安装5个电容柜。共计十六个电容柜。满足无功功率的补偿要求。三、变电所主变压器的选择。1、35/6.3KV变电所设计规范（GB50059-92）（主变台数的确定）第3.1.2条 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。第3.1.3条 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一

14、、二级负荷。已知系统情况为系统通过双回35kV架空线路向待设计变电所供电，且在该待设计变电所的负荷中，同时存在有一、二级负荷，故在设计中选择两台主变压器。2、主变压器容量的确定（1） 主变压器容量一般按变电所建成后5至10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10至20年的负荷发展。（2） 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应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后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。3、主变相数的选择（1） 变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。（2） 当不受运输条件限制时，在

15、110kV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。4、主变绕组连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国35kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多经过消弧线圈接地。35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。由于待设计变电站为35kV电压等级降压至6.3kV故绕组连接方式为Y0/。根据该待设计变电所负荷分析确定：采用两台主变压器。5、是否选择有载调压变压器由于我国电力不足，缺电严重，电网电压波动较大，变压器的有载调压是改善电压质量，缺少电压波动

16、的有效手段，对电力系统，一般要求35kv及以上变电所至少采用一级有载调压变压器。6、主变冷却方式主变一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环冷却变压器，在发电厂水源充足情况下，为缩短占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。近年来随着变压器制造技术发展，在大容量变压器中，采用了强迫油循环导向冷却方式，它是用潜油泵将冷油压入线圈之间和铁芯的油道中，故此冷却方式效率更高。据上所述 因S总=96078.4317*0.6=57647.06KVA7、所以选择变压器为变压器型号SFZ9-35

17、/30000（北京变压器厂）额定容量（kVA）30000电压组合（kV）高 35     低 6.3联结组标号Yn/d11空载损耗（kW）37.6负载损耗（kW）96.50空载电流%1.05短路阻抗%16.7外形尺寸（mm）长宽高 规矩（mm）变压器型号中字母代表的含义：S-在第一位表示三相，在第三、第四则表示三绕组F-代表油浸风冷 Z-代表有载调压J-代表油浸自冷L-代表铝绕组或防雷P-代表强迫油循环风冷D-代表自耦，在第一位表示降压，在末位表示升压X-代表消弧线圈第三章 电气主接线的选择一、电气主接线的依据1.

18、一般变电所多为终端和分支变电所。电压为35kV，但也有110kV。2.变电所根据5至10年电力系统发展规划进行设计。3.对于一类负荷，当失去一个电源时应保证不停电；对于二类负荷，当失去一个电源时，应保证不全部停电；对于三类负荷可以只有一个电源。4.系统中应有一定的备用容量，运行备用容量不应小于8%，以适应负荷突增、机组检修和事故停运三种情况。设计主接线时，还应考虑检修母线或断路器时是否允许线路故障、变压器或发电机停运。故障时允许切除的线路、变压器的数量等。5.当配电装置在电力系统中居重要地位、负荷大、潮流变化大且出线回路数多时，宜采用双母线或双母分段的接线方式。6.采用单母线或双母的35KV至

19、110kV配电装置，当断路器为少油或压缩空气时，除断路器有条件停电检修外，应设置旁路设施；当110kV出线在四回及以上、35kV出线在六回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。当断路器为SF6时，可根据系统的实际情况，有条件的可不设旁路设施；当需要设置旁路设施，且110kV出线在六回及以上、35kV出线在八回及以上时，可采用带专用旁路断路器的旁路母线。二、电气主接线的基本要求可靠性：1.断路器检修时不应影响对重要负荷供电；2.断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一类负荷和大部分二类负荷的供电；3.尽量避免变电站全部停电的可能。灵活性：1.主接线应满足调

20、度、检修及扩建时的灵活性；2.调度时可以灵活的切除和投入变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求。3.检修时，可以方便地停运断路器、母线及继电保护设备，进行安全检修而不影响电网的运行和对用户的供电。4.扩建时可以容易的从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分改建的工作量最少。经济性：1.主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；2.继电保护和二次回路不过于复杂 ，以节省二次设备和控制电缆；3.能够限制短路电流，以便选择廉价的

21、电气设备或轻型设备；4.能满足系统安全和继电保护的要求。三、主接线形式1.单母线接线只设一条母线，电源和线路接在一条母线上。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开全部电源，造成全所停电；此外，在检修断路器时，也造成该回路停电。故不采纳。2.单母线分段接线单母线分段接线借助分段断路器对单母线进行分段，对重要用户可以从不同分段上进行引接，有两个电源供电。当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，提高了供电的可靠性和灵活性。不仅便于分段检修母线，而且可以减少母线故障影响范

22、围。但一段母线检修时，将会造成该母线上的变压器停运。3.单母线分段带旁母接线在单母线分段接线的基础上加装一条旁路母线，可以在检修出线断路器时不致中断该回路供电，提高了供电的可靠性，但倒闸操作复杂，可靠性差，对于该待设计变电站为终端变电站，出线回路数较多，此中接线方式不能达到可靠性和灵活性的要求。故不采纳。4.双母线接线双母线接线具有两组母线，每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别和两组母线相连，母线之间通过母线联络断路器连接，有了两组母线后运行的可靠性和灵活性得到了大大的提高。检修任意母线时，可以把全部电源和线路倒换到另一条母线上，不会停止对用户的供电。线路断路器停电检修时，可临时用母联断路

23、器代替，但必须将该回路短时停电，用“跨条”将断路器遗留接口接通，然后投入母联断路器向该回路供电，对可以短时停电的负荷比较合适。但操作比较复杂，须接“跨条”，安全可靠性差，同时并不能避免对线路的停电。5.双母线带旁母接线在双母线接线方式的基础上增加一条旁路母线的接线方式不仅具有双母线的所有优点，而且可以避免双母线检修断路器时必须进行短时停电的缺点，充分保证供电的可靠性。对于出线较多的变电站，由于断路器检修故障较多，母联断路器长期被占用，对变电站的安全不利。可以增加一条旁路断路器代替检修或故障的断路器，由于现在线路保护多采用微机保护，更改定值十分方便，使旁路断路器可以发挥很大作用。可见双母线带旁母

24、接线方式具有供电可靠，检修方便，调度灵活等优点。但该接线方式隔离开关较多，在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作，必须配合防误闭锁装置。故不采纳。6.变压器线路单元接线该接线方式最简单、设备最少、不需要高压配电装置。适合只有一台变压器和一回线路时。当线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。故不采纳。7.一台半断路器接线两个元件引线用三台断路器接往两组母线组成一台半断路器接线。运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，具有较高的供电可靠性和灵活性，任一母线故障或检修均不致停电；除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其他任何断路器故障或检修时都不会

25、中断供电；甚至两组母线同时故障或检修时，仍不会造成系统解裂。该接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器，不作为操作电器，提高了安全性。为进一步提高接线可靠性，并防止联络断路器故障可能同时切除两组电源线路，可尽量把同名元件布置在不同串上，同时元件分别接入不同母线，即将变压器和出线同串交叉布置，但必须增加配电装置间隔。该接线方式运行灵活，可靠性高，但需增加较多断路器，占地面积较大，继电保护配置复杂，经济性差。故不采纳。8.35角形接线多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用25角形为宜。并且变压器与

26、出线回路以对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。故不采纳。单母线分段接线与双母线接线的技术经济比较：单母线分段接线双母线接线可靠性一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站不利。灵活性母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。1. 各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的

27、适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。2. 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。经济性当进出线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。总结：对比两种接线方式，我认为单母线分段接线方式较适合设计要求，故采用单母线分段接线方式。主接线图如下所示YY3、主接线的正常运行方式和故障检修间的运行方式1）、正常情况下进线一供电。1#变压器运行供电，2#变压器备用。2）、如果发生供电故障情况时，根据事故处理情况，1#变压器停止运行，2#变压器开始供电运行。4、切换线路的操作顺序在停送电操作时，应严格遵守“倒闸操作”的有关规定。1）、断路器QF与隔

28、离开关QS之间送电时：先合QS，后合QF停电时：先断QF，后断QS2、两个隔离开关QS之间送电时：先合母线侧QS，后合线路侧QS停电时：先断线路侧QS，后断母线侧QS为避免断路器QF与隔离开关QS，隔离开关与隔离开关之间的误操作，在它们之间加装机械和电气连锁装置。二、变电所屋内外的布置1.变电所布置的一般要求   变压器一般采用落地式布置，安装在钢筋混第一节变电所布置的一般求变电所布置的一般要求：   1设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。   2.各房间的位置年个安排合理。配电室的位置要

29、便于进出线；低压配电室尽量靠近变压器室；电容器室尽量与高压配电室相毗邻；控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。   3.尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容室尽量避免西晒，控制室尽量可能超南。   4.配电室、控制室、值班室等地面，一般应比室外高出150mm300mm，附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定   5.有人值班的变电所应单独的控制室或值班室，并设有其它辅助间及生活设施   2.当低压配电装置的安装长度不超过6m时，其屏后维护走廊允许一个出口；当该长度为

30、615m时，两端各设一个出口，当该长度超过15m时，除两端各设一个出口外，中间应增加出口，使两出口之间距离不超过15m出口的宽度不得小于0.8m。当屏后维护走廊的净宽超过3m时，则不受上述要求的限制。   3.屋内低压配电装置的遮拦高度不应低于网状遮拦1.7m，栅栏1.2m。无孔遮拦1.7m。   4.无遮拦裸导体布置在走廊上方离地高度小于表(102)中的c值时，应设置遮拦保护，遮拦高度不应小于1.9m.。3.低压配电室   1.低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置

31、的正面距离墙不宜小于3m.   2.对采用集中控制的厂房或车间(如选煤厂等)允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距不小于0.8m。   2.低压配电屏一般离墙布置，屏后维护走廊和正面操作走廊的宽度   见表(103)。屏的两端有通道时屏侧面应有防护板，两侧距墙不的小于0.8m。当一侧靠墙时应留有200mm的间隙。   4.当屏的数量在3台及一下时，也可选用单面维护的配电屏靠墙安装，此时屏后距墙应留有25mm的间隙，屏侧面距墙应留有200mm的间隙。   5.当配电

32、室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端。当只设一个门时，此门不应通向高压配电室。   6.用同一低压配电室供给给一类负荷用电时，母线分段处越南感设有防火隔板或防火隔墙，供给一类负荷的电缆不应通过同一电缆沟。   7.低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考以下尺寸：与抬高地坪变压器室相邻时，高度44.5m；与不抬高地坪变压器室相邻时，高度3.54m；配电室为电缆进线时，高度为3m.   8.配电室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔的同一中心线上。   4.变压器  

33、; 1.变压器室的布置形式及主要尺寸与进、出线方式和采用设备有关。   变压器室在布置上有地坪抬高和不抬高两种，地坪抬高与否取决于变压器室的通风方式和通风面积，当变压器室的进出风窗面积不满足通风条件时，则应将变压器室的地坪抬高。一般“出风”影响变压器室的高度，“进风”影响变压器室的地坪。地坪不抬高时，变压器室的高度一般为3.5m4.8m；地坪抬高时，地坪下面是进风洞，地坪抬高的高度一般为   0.8m、1.0m和1.2m三种，变压器室的高度一般相应地增加4.8m5.7m 凝土基础上。   屋外相邻油浸变压器间，当油量超过25

34、00kg时，其防火净距35kv不得小于5m；63kv不得小于6m；否则，应设防火隔墙。防火隔墙的高度不宜低于变压器油枕顶端，长度应大于贮油池两侧各0.5m。   当变压器油量在1000kg以上时，应在其下面设置能容纳100油量的贮油池或20油量的贮油池或挡油墙。当没有20的贮油池或挡油墙时，应设油将油排到安全处所的设施，且不应引起污染危害，贮油池面积按设备外廓加1m计。贮油池内一般铺设厚度为250mm的卵石层(卵石直径宜为50mm80mm)。为防止雨水流入贮油池，贮油池四壁高应高出地面100mm。并用水泥抹面。   屋外布置的其他充油设备，当单个油箱的油

35、量达1000kg以上时，也应按上述要求设置贮油池。   变压器的布置位置，除应满足安全净距和防火距，还应考虑变压器各侧的引线长度尽量缩短。为此变压器的位置应与进线架构和6(10)kv配电室内的进线开关柜尽量布置在同一中心线上。第四章 短路电流的计算一、短路电流的计算目的：在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流的计算是一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：（1）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；（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，同时又力求节

36、约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在计算屋外高压配电装置时，按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，须以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计也需要进行短路电流的计算。二、短路电流计算的一般规定：（1）计算的基本情况：1.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2.所有同步电机都具有自动调整励磁装置；3.短路发生在短路电流为最大值的瞬间；4.所有电源的电动势相位角相同；5.应考虑对短路电流值有影响的所有元件。但不考虑短路点的电弧电阻对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。（2）接地方式：计算短

37、路电流时所用的接地方式，应是可能发生最大短路电流的正常接地方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接地方式。（3）计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展计划（一般考虑本工程建成后510年）（4）短路种类：一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的情况校验。（5）短路计算点：在正常接地方式时，通过电气设备的短路电流为最大的点成为短路计算点。对于610kv出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前，选

38、择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。三、计算步骤：（1）选择短路计算点；（2）画出等值网络图；（3）化简等值网络；（4）求计算电抗；（5）短路次暂态短路电流I、计算短路电流周期分量Ik（6）计算短路电流冲击值Ik；（7）绘制短路电流计算结果表。表6 短路计算结果短路计算点IkIIk(kA)Ish(kA)d13.8613.8611.9384.943d23.19703.19705.022712.8079d32.8862.88615.869340.4667d42.46672.46673.87549.8822d51.61031.61038.854622.5792系统图（图1）及需要计算的

39、短路点（图2）如下图所示二、计算短路电路中各元件的电抗标幺值架空线路 X1=0.4*25*100/36.75*36.75=0.7404 X2=0.4*15*100/36.75*36.75=0.4442 X3=0.4*4*100/10.5*10.5=1.4512 X4=0.4*7*100/10.5*10.5=2.5397变压器 X1-2=10.5，X1-3=17.5，X2-3=6.5 X1=（X1-2+ X1-3- X2-3）=）=0.1075 X2=（X1-2+ X2-3- X1-3）=（10.6+6.5-17.5）=0 X3=（ X1-3+ X2-3-X1-2）=（17.5+6.5-10.5

40、）=0.0675三、短路点短路电流计算1、d1点短路X总0.518/2=0.259短路电流标幺值I=1/X总=1/0.259=3.861稳态短路电流I=I*100/3Uav=3.861*100/3*115=1.938冲击电流ich=2.55*I=2.55*1.938=4.9432、d2点短路X总0.518/2+0.1075/2=0.3128短路电流标幺值I=1/X总=1/0.3128=3.1970稳态短路电流I=I*100/3Uav=3.1970*100/3*36.75=5.0227冲击电流ich=2.55*I=2.55*5.0227=12.80793、d3点短路X总0.518/2+(0.10

41、75+0.0675/2)=0.3465短路电流标幺值I=1/X总=1/0.3465=2.886稳态短路电流I=I*100/3Uav=2.886*100/3*10.5=15.8693冲击电流ich=2.55*I=2.55*15.8693=40.46674、d4点短路X总0.518/2+0.1075/2+(0.7404/30.4442/3)=0.4054短路电流标幺值I=1/X总=1/0.4054=2.4667稳态短路电流I=I*100/3Uav=2.4667*100/3*36.75=3.8754冲击电流ich=2.55*I=2.55*3.8754=9.88225、d5点短路X总0.518/2+(

42、0.1075+0.0675/2)+(1.4512/32.5397/4)0.6210短路电流标幺值I=1/X总=1/0.6210=1.6103稳态短路电流I=I*100/3Uav=1.6103*100/3*10.5=8.8546冲击电流ich=2.55*I=2.55*8.8546=22.5792短路电流计算点短路：（1）最大运行方式： kA MVAkAkA（2）最小运行方式： kAkA点短路（1）最大运行方式： kA MVA（2）最小运行方式：kA kA点短路：（1）最大运行方式： kA MVA kA kA（2）最小运行方式： kA kA点短路：（1）最大运行方式：(下井电缆两并行运行) kA

43、MVA kA kA（2）最小运行方式： kA以上只对短路点，进行了计算，其它的短路点计算结果，列表4-1给出，不再列出详细的计算过程。表3.1 短路参数计算结果汇总表运行方式最大运行方式最小备注短路参数（kA）（MVA）（kA）（kA）（kA）短路点55713571428464.2135kV母线7.64834319.48211.616116kV母线64370216399775117井下变电所5.6862.0215.578.634.72大汪村7.348018.71711.155.88地面低压5.5860.914.2298.484.56扇风机27.147818.20710.855.73主井提升机7

44、.147818.2010.855.73副井提升机7.2779.418.5311.055.74机修厂5.4559.4513.98.284.45扇风机17.0553.6417.9710.715.67洗煤厂7.3580.3218.7411.175.9压风机7.0854.117.9810.745.68综采车间6.7373.517.1610.225.43排水泵7.5882.7819.3211.5261电抗器短路电流的限制及限流电抗器的选择在煤矿供电系统中，由于电力系统的容量大，故短路电流可能达到很大的数值。如不加以限制，不但设备选择困难，且也不很经济。故增大系统电抗，限制短路电流是必要的。加载电抗器的目

45、的就是为了限制短路电流。由短路计算井下短路容量：MVA按规定6kV当断流容量在100MVA时，应折半使用，仅为50MVA，>50MVA，因此需选择限流电抗器。第五章 变电所一次设备的选择校验一、高压断路器选择1、选择高压断路器类型6-10kv一般选用少油断路器，110-330kv当少油断路器不满足要求时，可选压缩空气断路器和SF6断路器，500kv一般采用SF6断路器。2、根据安装地点选户外式或户内式。3、断路器额定电压不小于装设电路所在电网额定电压。4、断路器额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。5、校核断路器断流能力 IekdIzk Iekd-断路器额定开断电流 Izk-断路器触头

46、刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值为简化计算，也可用次暂态短路电流进行选择当断路器开断时间tk<0.1s时，由于电力系统中大容量机组出现，快速保护和高速断路器的使用，故在靠近电源外短路点，短路电流中非周期分量所占比例较大，因此在校核断流能力，计算被开断的短路电流时，应计及非周期分量影响。6、按短路关合电流选择，应满足断路器额定关合电流不小于短路冲击电流iegich 一般等于电动稳定电流。7、动稳定校验 短路冲击电流应不大于断路器极限通过电流iewich.8、热稳定校验短路热效应不大于断路器在ts时间内允许热效应 Ir2tQd Ir-断路器ts内的允许热稳定电流。9、根据对断路器操作

47、控制要求，选择与断路器配用的操动机构。二、隔离开关的选择1、根据配电装置布置的特点，选择隔离开关类型2、根据安装地点选择户内式或户外式3、隔离开关额定电压大于装设电路所在电网的额定电压4、隔离开关额定电流大于装设电路最大持续工作电流5、动稳定校验满足 ichidw6、热稳定校验满足 QdIr2t7、根据隔离开关操作控制要求，选择配用的操动机构，一般采用手动操作，户内800A以上，户外220kv高位布置的隔离开关和330kv隔离开关，宜采用电动操作机构，当有压缩空气系统时，可采用气动操作机构。三、电流互感器选择1、根据安装地点和安装使用条件选择电流互感器型式,620kv屋内配电装置可选瓷绝缘结构

48、或树脂浇注绝缘结构，35kv及以上配电装置一般选用油浸瓷箱式绝缘结构，有条件可选套管式电流互感器2、 按一定电路的电压和电流选择电流互感器的一次额定电压和额定电流时，必须满足为保证供给测量仪表的准确度，电流互感器的一次正常工作电流值，应尽量接近其一次额定电流。电流互感器的二次额定电流，一般选用5A，在弱化系统中选用1A3、根据二次负荷要求，选择电流互感器的准确度级。电流互感器的准确度级不得低于所供测量仪表的准确度级，也包括测量的准确度，当仪表只供估计电气参数时，电流互感器可用3级，当用于继电保护时，宜根据继电保护的要求选用“D”或“B”和“J” 级4、根据选定的准确度级，校验电流互感器的二次负

49、荷，并选择二次连接导线截面。为保证电流互感器能在选定的准确度级下工作，二次侧所接的负荷，必须小于或等于选定准确度级下的额定二次负荷，即发电厂和变电所中应采用铜芯控制电缆，连接导线截面不应小于1.5mm5、动稳定校验动稳定倍数Kd等于内部允许通过极限电流峰值与一次额定电流之比，对于瓷绝缘结构电流互感器，应校验互感器绝缘瓷套端部受到相间电动力，则以满足.35kV侧断路器和隔离开关：计算数据LW6B-126GW14-126UN35kVUe40.5kV40.5kVImax629.86AIe3150A630AI"1.938kAIckd40kA-ich4.943kAie100kA-6.3kV侧断

50、路器：计算数据ZN12-35UN35kVUe35kVImax989.77AIe1250AI"5.0227kAIckd25kAich12.8079kAie63kA0.4kV侧断路器：计算数据ZN28A-10UN6.3kVUe6.3kVImax470.59AIe1250AI"15.8693kAIckd20kAich40.4667kAie50kA第六节 配电装置的规划发电厂和变电所电气主接线中，所装开关电器、载流导体以及保护和测量电器等设备，按一定要求建造而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受和分配电能。一、配电装置分类及特点屋内配电装置是将电气设备安装在屋内。特点是占地

51、面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受污秽和气候条件影响较小；但须建造房屋，投资较大。35kV及以下采用此配置。屋外配电装置是将电气设备装置在屋外。特点是土建工程量小，投资少，建造工期短，易扩建；但占地面积大，运行维护条件差，易受污秽和气候条件影响。110kV及以上多采用此配置。二、配电装置的基本要求1.配电装置的设计和建造，应认真贯彻国家的技术经济政策和有关规程的要求，特别应注意节约用地，争取不占或少占良田。2.保证运行安全和工作可靠。设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰。在运行中必须满足对设备和人身的安全距离，并应有防火、防爆措施。3.便于检修、操作和巡视。4.在保证上述条件要求下

52、，应节约材料，减少投资。5.便于扩建和安装。三、35kV侧配电装置规划母线和隔离开关：用管形硬母线，并应支柱绝缘子安装在支架上，与隔离开关配合，以节省占地面积。变压器：变压器基础为双梁形，上面铺以铁轨。轨距为。变压器下面设置贮油池，尺寸为。贮油池内铺设厚度为0.40m的卵石层。断路器：采用高位布置方式。安装在约2m高的混凝土基础上。四、6.3kV侧配电装置配置6.3kV电压等级侧，采用单层屋内配电装置。高压开关柜采用GBC型开关柜，单列独立式布置。高压开关柜的前面是操作通道，开关柜出线侧为维护通道。开关柜的后面用金属网门与维护通道隔开，防止工作人员误入隔间造成事故。母线装设在配电装置上部，三相

53、母线水平布置，两段母线用垂直隔板隔开。断路器装在一个单独间隔内。五、0.4kV侧配电装置配置该侧采用单层屋内配电装置。选用成套配电装置。高压开关柜GG-1A(F)型开关柜。采用单列独立式布置。高压开关柜的前面是操作通道，开关柜出线侧为维护通道。开关柜的后面用金属网门与维护通道隔开，防止工作人员误入隔间造成事故。母线装设在配电装置上部，三相母线水平布置，两段母线用垂直隔板隔开。电流互感器与断路器装在同一间隔内。第六章 继电保护的配置一、电力系统中继电保护的作用（1） 自动、迅速、有选择性地将故障元件切除，使故障元件迅速切除，避免元件遭到破坏，保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。（2） 反映电气元

54、件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作于发信号、减负荷或者跳闸，此时一般不需要保护迅速动作，而且根据电力系统及其元件的危害程度有一定延时，以免不必要的动作或者由于干扰引起的误动作。二、对继电保护的基本要求(1)选择性(2)速动性(3)灵敏性(4)可靠性三、主设备继电保护原则随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著效果。因此，在主设备的保护设计中，应要求保护在配置、原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。四、保护电源主设备保护装置的电源主要有三种类型：（1） 有发电厂或变电所的直流电源供电