供電技術(shù)課程設(shè)計—356kV變電所初步設(shè)計

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 供電技術(shù) 課程設(shè)計設(shè) 計 題 目 煤礦企業(yè)地面35/6kV變電所初步設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 劉健辰 院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 日 期 2013/1/14 課程設(shè)計成績評定表學(xué)期2012/2013第一學(xué)期姓名專業(yè)電氣工程及其自動化班級課程名稱 供電技術(shù)設(shè)計題目煤礦企業(yè)地面35/6kV變電所初步設(shè)計 成績 評分項目優(yōu)良中及格不及格設(shè)計表現(xiàn)1.設(shè)計態(tài)度非常認真認真較認真一般不認真2.設(shè)計紀律嚴格遵守遵守基本遵守少量違反嚴重違反3.獨立工作能力強較強能獨立設(shè)計完成基本獨立設(shè)計完成不能獨立設(shè)計完成4.上交設(shè)計時間提早或按時按時遲交半天遲交一天遲交一

2、天以上設(shè)計說明書5.設(shè)計內(nèi)容設(shè)計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設(shè)計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案合理，設(shè)計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯誤設(shè)計思路較清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯誤設(shè)計思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯誤設(shè)計思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)選擇有錯誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯誤6.設(shè)計書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好較規(guī)范、整潔、有條理，個別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，個別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，排

3、版有問題較多不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很大7.封面、目錄、參考文獻完整較完整基本完整缺項較多不完整圖紙8.繪圖效果很出色較出色一般較差很差9.布局合理、美觀較合理基本合理有些混亂布局混亂10.繪圖工程標準符合標準較符合標準基本符合標準個別不符合標準完全不符合標準評定說明：不及格標準：設(shè)計內(nèi)容一項否決制，即5為不及格，整個設(shè)計不及格，其他4項否決；優(yōu)、良、中、及格標準：以設(shè)計內(nèi)容為主體，其他項超過三分之一為評定標準，否則評定為下一等級；如優(yōu)秀評定，設(shè)計內(nèi)容要符合5，其余九項要有4項符合才能評定為優(yōu)，否則評定為良好，以此類推。最終成績： 評定教師簽字：供電技術(shù)課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書一、

4、設(shè)計題目煤礦企業(yè)地面35/6kV變電所初步設(shè)計二、設(shè)計任務(wù)根據(jù)所提供的某煤礦原始資料，完成以下設(shè)計任務(wù)：1. 對原始資料的分析2. 負荷計算與功率因數(shù)補償3. 短路電流計算4. 擴展內(nèi)容，組內(nèi)分配選擇以下三個內(nèi)容之一，不允許重復(fù)選擇（A高壓電氣設(shè)備選擇，B電力線路選擇，C繼電保護設(shè)計）三、設(shè)計計劃本課程設(shè)計時間為一周，具體安排如下：第1天：查閱相關(guān)材料，分析原始資料，熟悉設(shè)計任務(wù)第2 3天：負荷計算與功率因數(shù)補償，繪制主接線方案圖第4天：短路電流計算第5 6天：擴展內(nèi)容，整理設(shè)計說明書第7天：答辯四、設(shè)計要求1. 設(shè)計必須按照設(shè)計計劃按時完成2. 設(shè)計成果包括設(shè)計說明書一份、主接線方案圖（A3

5、）一張3. 答辯時本人務(wù)必到場指 導(dǎo) 教師：劉健辰教研室主任：宋立業(yè)時 間：2013年 1月 7日一、原始數(shù)據(jù)某煤礦原始資料如下：年產(chǎn)100萬噸原煤，服務(wù)年限80年，兩回35kV架空電源線路長度：l1 =l2=6.5km;兩回35kV電源上級出線斷路器過電流保護動作時間：t1=t2=2.5s;本所35kV電源母線上最大運行方式下的系統(tǒng)電抗：Xs.min=0.12(Sd=100MVA);本所35kV電源母線上最小運行方式下的系統(tǒng)電抗Xs.max=0.12(Sd=100MVA);井下6kV母線上允許短路容量：Sal=100MVA；本所35kV母線上補償后平均功率因數(shù)要求大于等于0.9；地區(qū)日最高氣

6、溫：44攝氏度;最熱月室外最高氣溫月平均值:42攝氏度;最熱月室內(nèi)最高氣溫月平均值:32攝氏度;最熱月土壤最高氣溫月平均值: 27攝氏度。全礦負荷統(tǒng)計分組表見附表。二、主要內(nèi)容1. 對原始資料的分析2. 負荷計算與功率因數(shù)補償（1）全礦負荷計算，選擇補償電容器（2）選擇主變壓器，繪制一次接線圖3. 短路電流計算（1）選取短路計算點，繪制等效計算圖（2）選擇計算各基準值（3）計算各元件的標幺電抗（4）計算各短路點的總標幺電抗與短路參數(shù)4. 擴展內(nèi)容A高壓電氣設(shè)備選擇：設(shè)備選擇與校驗B電力線路選擇：線路選擇與校驗C繼電保護設(shè)計：過流保護設(shè)置與整定計算35 / 44全礦負荷統(tǒng)計分組表序號設(shè)備名稱負荷

7、等級電壓（V）單機容量(kW)安裝臺數(shù)/工作臺數(shù)總?cè)萘浚╧W）需用系數(shù)功率因數(shù)離35kV變電所的距離1主提升機1600012001/112000.950.850.282副提升機160009001/19000.940.840.203通風(fēng)機1160006502/16500.88-0.911.54通風(fēng)機2160006502/16500.88-0.911.55壓風(fēng)機160004504/29000.9-0.890.366地面低壓設(shè)備160009500.720.780.057機修廠138010000.60.70.208洗煤廠33807000.750.780.469工人村23806300.760.852.0

8、10支農(nóng)33805500.750.852.711主排水泵160005006/420000.880.860.6512井下低壓設(shè)備166028500.70.76注1：線路類型：C電纜線路；k架空線路。注2：電機型式：Y繞線異步；X鼠籠異步；D直流；T同步。摘 要 本設(shè)計根據(jù)某礦的電力負荷資料，做出了該礦的35KV總降壓變電所的整體設(shè)計，包括負荷計算及無功補償、系統(tǒng)主接線方案的選擇、高壓電氣設(shè)備的選擇、短路電流的計算及對所選的高壓電氣設(shè)備的校驗、繼電保護的設(shè)計、防雷及接地的設(shè)計等。本設(shè)計以實際負荷為依據(jù)，以變電所最佳運行方式為基礎(chǔ)，按照有關(guān)規(guī)定和規(guī)范，做出了滿足該礦生產(chǎn)需求的設(shè)計。設(shè)計中先對負荷進行

9、了統(tǒng)計與計算，選出了所需的主變壓器型號，然后根據(jù)負荷性質(zhì)及對供電可靠性要求擬定主接線設(shè)計，考慮到短路對系統(tǒng)的嚴重影響，設(shè)計中進行了短路電流計算。設(shè)計中還對主要高壓電氣設(shè)備做出了選擇與計算，如斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等。關(guān)鍵詞：35KV變電所；負荷計算；主接線設(shè)計；短路電流計算；電氣設(shè)備選擇目 錄摘 要1第一章負荷計算與功率因數(shù)補償21.1 概述21.2 計算各組負荷與填表31.3 各低壓變壓器的選擇與損耗計算51.3.1 洗煤廠和支農(nóng)變壓器51.3.2 工人村和機修廠變壓器51.3.3 各變壓器功率損耗計算51.4 計算6kV母線上補償前的總負荷并初選主變壓器61.5 功率因數(shù)

10、補償與電容器柜選擇71.5.1 選擇思路71.5.2 無補償時主變壓器的損耗計算71.5.3 35kV側(cè)補償前的負荷與功率因數(shù)81.5.4 計算選擇電容器柜與實際補償容量81.5.5 補償后6kV側(cè)的計算負荷與功率因數(shù)91.5.6 補償后主變壓器最大損耗計算91.5.7 補償后35kV側(cè)的計算負荷與功率因數(shù)校驗91.6 主變壓器校驗及經(jīng)濟運行方案101.7 全礦電耗與噸煤電耗計算101.8 擬定繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖10第 二 章 供電系統(tǒng)短路電流計算132.1 概述132.2 選取短路計算點并繪制等效計算圖142.3 計算各元件的標么電抗152.3.1 電源的電抗162.3.2 變壓

11、器電抗162.3.3 線路電抗162.4 計算各短路點的短路參數(shù)172.4.1 K35點短路電流計算172.4.2 K66點短路電流計算172.4.3 點短路電流計算（折算到6kV側(cè)）182.4.4 井下母線短路容量計算（K7點）192.5 設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總21第 三 章 35kV高壓電氣設(shè)備選擇223.1 概述223.2 高壓斷路器的選擇223.2.1 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗223.2.2 按短路條件校驗233.3 隔離開關(guān)的選擇233.4 電流互感器選擇243.5 電壓互感器的選擇253.6 35kV避雷器的選擇253.7 6kV電氣設(shè)備選擇263.7.1 開關(guān)柜方案編號選擇263.7.2

12、 高壓開關(guān)柜校驗263.7.3 36kV母線選擇283.7.4 6kV支柱絕緣子的選擇293.7.5 穿墻套管的選擇293.8 動穩(wěn)定校驗303.9 熱穩(wěn)定校驗303.10 選擇結(jié)果匯總313.10.1 35kV電氣設(shè)備313.10.2 6kV電氣設(shè)備31參考文獻32前 言本設(shè)計是應(yīng)用供配電設(shè)計的基本原則和方法進行的120萬噸/年某礦井降壓變電所設(shè)計。根據(jù)礦區(qū)布置情況選擇總變電所位置及型號規(guī)格等，并由該礦給出的設(shè)備容量等通過負荷計算選擇變壓器、電纜、開關(guān)設(shè)備等設(shè)備的型號規(guī)格，并考慮其接線方式。更多的了解并能熟練地應(yīng)用國家規(guī)范和標準，由此來指導(dǎo)整個的設(shè)計過程。通過本次設(shè)計，可以培養(yǎng)自己綜合運用本

13、專業(yè)基礎(chǔ)理論,基本知識和基本技能以及分析解決實際問題能力，使自己所學(xué)的專業(yè)知識更好地應(yīng)用于實踐中，以達到在大學(xué)期間對所學(xué)專業(yè)的深入了解和認識，鍛煉自己的獨立思考研究能力，初步掌握設(shè)計的基本要領(lǐng)，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。本設(shè)計所要解決的主要問題：全礦負荷計算及無功補償、系統(tǒng)主接線方案的選擇、高壓電氣設(shè)備的選擇、短路電流的計算及對所選的高壓電氣設(shè)備的校驗。第一章 負荷計算與功率因數(shù)補償1.1 概述工礦企業(yè)負荷計算，首先需收集必要的負荷資料，按參考文獻1表29的格式做成負荷統(tǒng)計計算表，計算或查表求出各負荷的需用系數(shù)和功率因數(shù)，然后由低壓到高壓逐級計算各組負荷，在進行負荷歸總時，應(yīng)計入各低壓變壓器

14、的損耗，考慮組間同時系數(shù)后，就可求得礦井kV母線上的總計算負荷，作為初選主變壓器臺數(shù)容量的主要依據(jù)功率因數(shù)的補償計算與主變壓器的容量、負荷率及運行方式密不可分，題意是要求將35kV母線的功率因數(shù)提高到0.9以上，故應(yīng)將主變壓器的功率損耗也計入總的負荷中，在計算過程中將會存在估算與最后驗算的反復(fù)。擬定供電系統(tǒng)，主要是綜合考慮礦井負荷性質(zhì)，主變壓器的臺數(shù)、容量及電源線的情況來決定礦井地面356kV變電所的主接線方式。并繪制供電系統(tǒng)一次接線圖。本章可按以下八步去計算。（一）計算各組負荷并填入表1-1中1114各欄。（二）選擇各低壓變壓器并計算其損耗。（三）計算6kV母線上補償前的總負荷并初選主變壓器

15、。（四）功率因數(shù)補償計算與電容器柜選擇。（五）主變壓器校驗及經(jīng)濟運行。（六）全礦電耗與噸煤電耗計算。（七）擬定并繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖。（八）設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總。試對該礦地面356kV變電所初步設(shè)計中的負荷計算、主變壓器選擇、功率因數(shù)補償及供電系統(tǒng)擬定等各內(nèi)容進行設(shè)計計算。1.2 計算各組負荷與填表利用設(shè)計數(shù)據(jù)表中811各列的數(shù)據(jù)和公式,分別算出各設(shè)備或設(shè)備組的Pca、Qca、及Sca,并填入表1-1中1214列。例如，對于主井提升機有又如，對于通風(fēng)機1，由同步電動機拖動，表1-1中其cos標出負值，其原因是：同步電動機當(dāng)負荷率0.9，且在過勵磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送無

16、功功率，故為負值。此時同步電動機的無功補償率約為4060%，近似計算取50%，故其補償能力可按下式計算：同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表1-1。在表1-1的合計欄中，合計有功負荷10395.30 kW和無功負荷5255.14 kvar是表中12列、13列的代數(shù)和，而視在負荷11648.12 kVA，則是據(jù)上述兩個數(shù)值按公式計算得出，視在容量的代數(shù)和無意義。表1-1 全礦負荷統(tǒng)計分組設(shè) 備名 稱負荷等級電壓V線路類型電機類型單機容量kW安裝臺數(shù)工作臺數(shù)工 作設(shè) 備總?cè)萘縦W需用系數(shù)Kd功率因數(shù)cos計算容量離35kV變電所的距離km有功kW無功kvar視在kVA12345678910111213141

17、主機提升16000CY12001/112000.950.851140.00706.801341.330.282 副井提升16000CY9001/19000.940.84846.00549.901009.010.203 通風(fēng)機116000kT6502/16500.88-0.91 572.00-263.12629.621.54 通風(fēng)機216000kT6502/16500.88-0.91572.00-263.12629.621.55 壓風(fēng)機16000CT4504/29000.9-0.89810.00-413.10909.260.366 地面低壓16000C9500.720.78684.00547.2

18、0875.950.057 機修廠1380C10000.60.7600.00612.00857.060.208 洗煤廠3380K7000.750.78525.00420.00672.330.469工人村2380K6300.760.85478.80296.86563.362.010支農(nóng)3380K5500.750.85412.50255.75485.352.711主排水泵16000CX5006/420000.880.861760.001038.402043.500.6512井下低壓1660CX28500.70.761995.001767.572665.3913合計Pca10395.30Qca5255

19、.14S c a11648.12注1：線路類型：C電纜線路；k架空線路。注2：電機型式：Y繞線異步；X鼠籠異步；D直流；T同步1.3 各低壓變壓器的選擇與損耗計算因采用高壓6kV集中補償功率因數(shù)，故對各低壓變壓器均無補償作用，選擇時跟據(jù)表1-1中的計算視在容量按公式的原則進行。1.3.1 洗煤廠和支農(nóng)變壓器查參考文獻1附表1分別選用S9-800，60.4kV、S9-630，60.4kV型三相油浸自冷式銅線電力變壓器各一臺。1.3.2 工人村和機修廠變壓器查參考文獻1附表1分別選用兩臺S9-800，60.4kV、S9-1000，60.4kV、型銅線電力變壓器。1.3.3 各變壓器功率損耗計算單臺

20、變壓器的功率損耗按公式計算；兩臺變壓器一般為分列運行，其功率損耗應(yīng)為按0.5運行的單臺變壓器損耗的兩倍；對于井下低壓負荷，因表1-1中未作分組，故不選變壓器，其損耗按近似公式計算。例如，對于800kVA洗煤廠變壓器，據(jù)參考文獻1附表1中的有關(guān)參數(shù)，可算得又如，工人村兩臺800 kVA變壓器，同樣可算得井下低壓負荷的變壓器損耗,按近似公式計算，即同理可得其它各低壓變壓器的損耗如表210所示。表210 各低壓變壓器功率損耗計算結(jié)果負荷名稱洗煤廠工人村支 農(nóng)井下低壓機修廠ST.N，kVA8002×800630(2665.39)2×1000PT，kWQT，kvar6.535.04.

21、728.14.824.440159.97.1138.5合計PT63.11kW；QT285.9kvar1.4 計算6kV母線上補償前的總負荷并初選主變壓器各組低壓負荷加上各低壓變壓器的功率損耗后即為其高壓側(cè)的負荷，因Pca=9591 kW，由參考文獻1表23得Ksi=0.85，忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，變電所6kV母線補償前的總負荷為補償前功率因數(shù)根據(jù)礦井一、二級負荷占的比重大與Sca.6=10059kVA，可初選兩臺主變壓器，其型號容量按附表2選為SF7-10000，356.3kV，由于固定電費按最高負荷收費，故可采用兩臺同時分列運行的方式，當(dāng)一臺因故停運時，另一臺亦能保證全礦一、二級負荷的

22、供電，并留有一定的發(fā)展余地。1.5 功率因數(shù)補償與電容器柜選擇1.5.1 選擇思路題意要求35kV側(cè)的平均功率因數(shù)為0.9以上，但補償電容器是裝設(shè)聯(lián)接在6kV母線上，而6kV母線上的總計算負荷并不包括主變壓器的功率損耗，這里需要解決的問題是，6kV母線上的功率因數(shù)應(yīng)補償?shù)胶沃挡拍苁?5kV側(cè)的平均功率因數(shù)為0.9級以上?分析解決此問題的思路如下：先計算無補償時主變壓器的最大功率損耗，由于無功損耗與負荷率的平方成正比，故出現(xiàn)變壓器最大功率損耗的運行方式應(yīng)為一臺使用，一臺因故停運的情況，據(jù)此計算35kV側(cè)的補償前負荷及功率因數(shù)，并按參考文獻1公式（252）求出當(dāng)功率因數(shù)提至0.9時所需要的補償容量

23、，該數(shù)值就可以作為6kV母線上應(yīng)補償?shù)娜萘?；考慮到礦井35kV變電所的6kV側(cè)均為單母線分兩段接線，故所選電容器柜應(yīng)為偶數(shù)，據(jù)此再算出實際補償容量，最后重算變壓器的損耗并校驗35kV側(cè)補償后的功率因數(shù)。1.5.2 無補償時主變壓器的損耗計算按一臺運行、一臺因故停運計算，則負荷率為以上P0、PK、I0、UK等參數(shù)由參考文獻1附表2查得。1.5.3 35kV側(cè)補償前的負荷與功率因數(shù) 1.5.4 計算選擇電容器柜與實際補償容量設(shè)補償后功率因數(shù)提高到，則，取平均負荷系數(shù)，據(jù)公式可得按參考文獻1表27選用GR-1C-08型，電壓為6kV每柜容量qc=270 kvar的電容器柜，則柜數(shù)取偶數(shù)得Nf=6實際

24、補償容量：折算到計算補償容量為1.5.5 補償后6kV側(cè)的計算負荷與功率因數(shù)因補償前后有功計算負荷不變，故有1.5.6 補償后主變壓器最大損耗計算補償后一臺運行的負荷率略有減小1.5.7 補償后35kV側(cè)的計算負荷與功率因數(shù)校驗 合乎要求。1.6 主變壓器校驗及經(jīng)濟運行方案由表1-1負荷統(tǒng)計計算表可知、全礦三級負荷約占總負荷的16.6%，故可取負荷保證系數(shù)Kgu=0.85。 則有 合乎要求。兩臺主變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷可由公式求出，即對于工礦企業(yè)變電所，可取Kq=0.06，上式Q0、Qk由公式求得，臨界負荷為得經(jīng)濟運行方案為：當(dāng)實際負荷6128 kVA時，宜于一臺運行，當(dāng)時，宜于兩臺同時分列

25、運行。1.7 全礦電耗與噸煤電耗計算按參考文獻1表2-1，一般大型礦井取上限。中小礦井取下限，取年最大負荷利用小時小時，故全礦年電耗噸煤電耗為1.8 擬定繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖擬定礦井地面供電系統(tǒng)圖，應(yīng)從35kV電源線開始，依次確定電源進線回路、35kV和6kV主接線，再考慮各6kV負荷的分配與聯(lián)接來構(gòu)思。至于下井電纜的回路數(shù)，主要由負荷電流和井下開關(guān)最大額定電流，并兼顧是否設(shè)置限流電抗器來統(tǒng)籌考慮。最后繪制地面供電系統(tǒng)一次接線圖。1電源進線與主接線按已知原始數(shù)據(jù)，上級變電所提供兩回35kV架空電源線路，故電源進線回路為2。對于煤礦企業(yè)，因一、二級負荷占總量的23以上，故35kV側(cè)宜用

26、全橋接線，6kV則可采用單母線分兩段的接線方式。2負荷分配考慮一、二級負荷必須由聯(lián)于不同母線段的雙回路供電，而主、副井提升機因相距較近（80m），可采用環(huán)形供電；將下井電纜與地面低壓等分配于兩段母線上，力圖在正常生產(chǎn)時兩段6kV母線上的負荷接近相等。具體分配方案見圖1-1。3下井電纜回數(shù)確定由表1-1中11、12行，考慮0.96的同時系數(shù)得井下總負荷為井下最大長時負荷電流（計算電流）根據(jù)井下開關(guān)的額定電流最大為400A，而煤礦安全規(guī)程規(guī)定：下井電纜至少兩回，當(dāng)一回因故停止供電時，其它電纜應(yīng)能滿足井下全部負荷的供電。所以，本例至少應(yīng)選用3回，考慮到負荷分配和運行的靈活性，最后確定4回下井電纜，兩

27、兩并聯(lián)后分列運行。至于下井電纜上是否串接限流電抗器，應(yīng)在短路計算完成后，根據(jù)井下6kV母線上的短路容量是否超出原始資料中不大于100MVA的要求來決定。經(jīng)粗略估算，本例可以不設(shè)置限流電抗器。4繪制供電系統(tǒng)圖據(jù)以上的計算分析比較，可繪得該礦井地面變電所供電系統(tǒng)一次接線如圖1-1圖1-1 某礦35KV地面變電所供電系統(tǒng)一次接線圖第 二 章 供電系統(tǒng)短路電流計算2.1 概述本章要求對圖1-1所示的供電系統(tǒng)進行短路計算，故根據(jù)短路計算的目的，首先要在圖1上選定合理的短路計算點，并根據(jù)此繪制等效短路計算圖。對于工礦企業(yè)35/610kV供電系統(tǒng)，一般為無限大電源容量系統(tǒng)，正常運行方式常為全分列方式或一路使

28、用、一路備用方式，電路相對簡單，故可在等效短路計算圖中直接進行阻抗的串、并聯(lián)運算，以求得各短路點的等效總阻抗，進而求得各短路參數(shù)。本題可按以下四步求解。一、選取短路計算點并繪制等效計算圖二、選擇計算各基準值三、計算各元件的標么電抗四、計算各短路點的總標么電抗與短路參數(shù)按前面給定的條件，對圖1-1所示的供電系統(tǒng)進行短路電流計算。要求計算出有關(guān)短路點最大運行方式下的三相短路電流、短路電流沖擊值以及最小運行方式下的兩相短路電流。根據(jù)第一章的計算可列出短路電流計算所需的原始資料如下：該礦地面變電所35kV采用全橋接線，6kV采用單母分段接線；主變壓器型號為SF710000，35/6.3型，Uk%=7.

29、5； 35kV電源進線為雙回路架空線路，線路長度為6.5km；系統(tǒng)電抗在最大運行方式: X*s.min =0.12，在最小運行方式: X*s.max =0.12。6kV母線上的線路類型及線路長度如表2-1所示。表2-1 地面變電所6kV母線上的線路類型及線路長度序號設(shè)備名稱電壓（kV）距6kV母線距離(km) 線路類型1234567891 01 1主井提升副井提升通風(fēng)機1通風(fēng)機2壓風(fēng)機地面低壓機修廠洗煤廠工人村支農(nóng)井下6kV母線6666660.40.40.40.460.280.21.51.50.360.050.20.4622.70.65CCKKCCCKKKC 注：C電纜線路 K架空線路2.2

30、選取短路計算點并繪制等效計算圖一般選取各線路始、末端作為短路計算點，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性，并作為上一級繼電保護的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗相關(guān)繼電保護的靈敏度。故本題在圖1-1中可選35kV母線，6kV母線和各6kV出現(xiàn)末端為短路計算點。由于本題35/6kV變電所正常運行方式為全分列方式，故任意點的短路電流由系統(tǒng)電源通過本回路提供，且各短路點的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運行方式有關(guān)，故可畫得如圖1所示的等效短路計算圖。圖1 等效短路計算圖選擇計算各基準值選基準容量Sd100MVA，基準電壓Ud137kV，Ud26.3kV，Ud30

31、.4kV 則可求得各級基準電流為 2.3 計算各元件的標么電抗2.3.1 電源的電抗2.3.2 變壓器電抗主變壓器電抗 2.3.3 線路電抗35kV架空線電抗 下井電纜電抗 通風(fēng)機1饋電線路電抗 通風(fēng)機2饋電線路電抗 主井提升饋電線路電抗 副井提升饋電線路電抗 壓風(fēng)機饋電線路電抗 地面低壓饋電線路電抗 洗煤廠饋電線路電抗 工人村饋電線路電抗 機修廠饋電線路電抗 支農(nóng)饋電線路電抗 2.4 計算各短路點的短路參數(shù)由于本所35kV電源母線上最大運行方式下的系統(tǒng)電抗：Xs.min=0.12(Sd=100MVA)等于最小運行方式下的系統(tǒng)電抗，因此最小運行方式下的兩相短路電流0.866倍三相短路電流。2.

32、4.1 K35點短路電流計算1最大運行方式下的三相短路電流2最小運行方式下的兩相短路電流2.4.2 K66點短路電流計算1最大運行方式下的三相短路電流2最小運行方式下的兩相短路電流2.4.3 點短路電流計算（折算到6kV側(cè)）1最大運行方式下的三相短路電流6kV側(cè)的短路電流參數(shù)2最小運行方式下的兩相短路電流2.4.4 井下母線短路容量計算（K7點）井下6kV母線距井上35kV變電所的最小距離是：副井距35kV變電站距離+井深+距井下中央變電所的距離，即（km），其電抗標么值為最大運行方式下井下母線短路的標么電抗為井下母線最大短路容量為該值小于井下6kV母線上允許短路容量100MVA，故不需要在地

33、面加裝限流電抗器。其它短路點的計算與以上各點類似。各短路點的短路電流計算結(jié)果如表2-2所示。表2-2 短路計算結(jié)果參數(shù)表最大運行方式下短路參數(shù)最小運行方式下短路參數(shù)短 路 點（kA）（kA）（kA）（MVA）（ kA）（kA）K35K66K25K7K11K13K16K17K19K21K23K27K28K305.048.658.657.773.563.568.218.338.098.566.022.988.332.4212.8522.0622.0619.819.089.0820.9421.2420.6321.8415.357.6021.246.177.6613.1513.1511.815.415

34、.4112.4812.6612.3021.849.154.5312.663.68322.6894.3594.3583.9738.8938.8989.5890.8988.3013.0165.6432.5290.8926.455.048.658.657.773.563.568.218.338.098.566.022.988.332.424.367.497.496.733.083.087.117.217.017.945.211.587.212.102.5 設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總1補償后6kV側(cè)負荷與功率因數(shù) 2補償后35kV側(cè)負荷與功率因數(shù)； ； ；3主變壓器選擇：SF7-10000，356.3kV型

35、，兩臺。4電容器柜與放電柜GR-1C-08型，6kV，270 kvar，六臺；GR-1C-03型，6kV放電柜，兩臺。5兩主變壓器經(jīng)濟運行臨界負荷：6全礦年電耗：7噸煤電耗：總結(jié)1）在將低壓負荷功率歸算到高壓側(cè)時不可引入電壓折算，但應(yīng)加上變壓器損耗。2）由本例功率因數(shù)補償計算可以看出，補償前后主變壓器的功率損耗計算值相對變電所總負荷而言差距不大，因此在工程實際中可以直接按補償前的損耗值計算。3）因為電力電容器在6kV母線上是相對長時穩(wěn)定投運的，起的是平均無功補償?shù)淖饔?，即發(fā)出的是平均無功功率，而不是計算無功功率，所以在用35kV側(cè)計算有功功率Pca.35由公式來計算所需的電容器柜容量Qc時，應(yīng)

36、將Pca.35乘以平均負荷系數(shù)Klo ，換算成平均功率；而求得實際的補償容量Qc.f后，欲求其計算補償容量Qc.ca，則應(yīng)將Qc.f再除以Klo ，否則將得出錯誤的結(jié)果。4）在有功平均負荷系數(shù)與無功平均負荷系數(shù)近似相等的條件下，平均功率因數(shù)就近似等于計算功率因數(shù)。第 三 章 35kV高壓電氣設(shè)備選擇3.1 概述電氣設(shè)備的選型，除了掌握電氣設(shè)備選擇理論外，還必須了解電氣設(shè)備制造情況，才能選擇出合理型號。對具體設(shè)備選擇時，需要弄清其兩種運行方式（正常和短路運行）下通過它的最大長時負荷電流和最大短路電流。熱穩(wěn)定校驗是否合理，在很大程度上取決于繼電保護動作時間確定的合理性。本章可按前述各設(shè)備的選擇原則

37、，依次選擇變電所35kV與6kV電氣設(shè)備。按第一章和第二章給定的條件，對圖1-1所示的供電系統(tǒng)進行主要高壓電氣設(shè)備選擇計算。3.2 高壓斷路器的選擇35kV接線形式為全橋式，而運行方式采用全分列方式，所以35kV進線和變壓器回路的斷路器應(yīng)選相同型式的斷路器。當(dāng)一側(cè)的變壓器和另一側(cè)的進線檢修時，橋斷路器必須把完好的進線和變壓器聯(lián)絡(luò)起來，所以35kV的所有斷路器應(yīng)選相同的型號，其最大長時負荷電流應(yīng)為變壓器的最大長時負荷電流，即按照工作室外、工作電壓為35kV和最大長時負荷電流為173A，可選擇ZW7-40.5型戶外真空斷路器，其額定電壓為35kV，額定電流為1250A。其技術(shù)參數(shù)如參考文獻1表43

38、所示。對ZW7-40.5型戶外真空斷路器按當(dāng)環(huán)境條件和短路情況進行校驗。3.2.1 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗ZW740.5型戶外真空斷路器，額定工作環(huán)境最高空氣溫度為 +40，實際工作環(huán)境溫度為44，因此額定電流必須按當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度進行修正。按當(dāng)高于+40時，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8%進行修正。在44下允許通過的最大電流為 符合要求。3.2.2 按短路條件校驗（1）額定開斷電流校驗。斷路器的額定開斷電流是INbr=25kA，而K1點的短路電流為IK1=5.03kA，因此額定開斷電流符合要求。（2）額定關(guān)合電流校驗。斷路器的額定關(guān)合電流是iNcl=63kA，而K1點的短路的沖擊電流

39、為ish=12.83kA，因此額定關(guān)合電流符合要求。（3）熱穩(wěn)定校驗。因兩回35kV電源上級出線斷路器過流保護動作時間為2.5s，斷路器的開斷時間為0.1s，則短路電流通過斷路器的最長時間為tk =tbrtpr0.1+2.52.6s，即假想時間 ti2.6s 。對于無限大容量系統(tǒng)有： 相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流： 符合要求。（4）動穩(wěn)定校驗。由于 則 符合要求。3.3 隔離開關(guān)的選擇布置室外的35kV隔離開關(guān)一般選用GW5型?；?5kV斷路器選擇相同型號的原因，35kV所有的隔離開關(guān)也應(yīng)選擇相同的型號。為了便于檢修時接地，進線35kV隔離開關(guān)與電壓互感器回路的隔離開關(guān)要選用帶接地刀閘的，型號為G

40、W5-35GD/630型。其余回路均選GW5-35/630型隔離開關(guān)。在額定環(huán)境溫度40）下的額定電流為630A，實際環(huán)境溫度（44）下允許通過的電流IN為隔離開關(guān)只需要按正常工作條件選擇，按短路情況校驗動熱穩(wěn)定性。以進線隔離開關(guān)為例選擇校驗。表3-1列出了進線隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在隔離開關(guān)后，并在斷路器前時，事故切除靠上一級變電所的過流保護，繼電保護動作時限要比35kV進線的繼電保護動作時限2.5s大一個時限級差，故tpr2.5+0.53s。表3-1 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)GW535GD型隔離開關(guān)參數(shù)UNS ：35kVUN 35kVImax ：173.21 AI

41、N 583A：5.04×3.1：202×4ish ：12.85kAies 50 kA則短路電流經(jīng)過隔離開關(guān)的總時間由表3-1可知，所選GW5-35型隔離開關(guān)符合要求。 3.4 電流互感器選擇選用供ZW740.5型戶外真空斷路器用LZZBJ4-35型電流互感器，其額定電壓為35kV，額定電流為300A。本型電流互感器為環(huán)氧樹脂澆注全封閉結(jié)構(gòu)，具有高動熱穩(wěn)定，高精度，多級次，并可制作復(fù)變比等特點，主要作計量、測量和繼電保護用。其技術(shù)參數(shù)如下表3-2所示。表3-2 LZZBJ435型電流互感器參數(shù)變比準確級次組合額定輸出(VA)4s熱電流(有效值)，kA動穩(wěn)定電流(峰值)，kA3

42、00/50.5/0.5/10P10/10P1025/25/50/5017.142.8實際環(huán)境溫度(44)下允許通過的電流IN為符合要求。1動穩(wěn)定性校驗由表3-1、表3-2有，符合要求。2熱穩(wěn)定校驗由表3-1、表3-2有 符合要求。3.5 電壓互感器的選擇35kV電壓互感器，為油浸絕緣型，均為單相，有雙圈與三圈之分。如對35kV不進行絕緣檢測時，可選兩臺雙圈互感器，接成V型，供儀表用電壓，否則選用三臺三圈互感器，接成Y/Y/型?；ジ衅鞫搪繁Ｗo采用限流高壓熔斷器。由于煤礦35kV變電所不對35kV進行絕緣檢測（由上級變電所檢測）。則選兩臺JDJ35型單相雙圈油浸式戶外電壓互感器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：

43、原邊電壓 35kV ；工頻試驗電壓 95kV ；副邊電壓 0.1kV ；極限容量 1000VA 。配用兩臺RW1035/0.5 型限流熔斷器。3.6 35kV避雷器的選擇避雷器是防護雷電入侵對電氣設(shè)備產(chǎn)生危害的保護裝置。在架空線上發(fā)生感因雷擊后，避雷器首先被擊穿并對地放電，從而使其它電氣設(shè)備受到保護。當(dāng)過電壓消失后，避雷器又能自動恢復(fù)到起初狀態(tài)。本例中選用HY5WZ-42/134型閥型避雷器,其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：額定電壓 42kV ；系統(tǒng)電壓 35kV ；工頻放電電壓 不小于80kV ； 傘裙數(shù) 18 ；最大雷擊殘壓 134kV 。3.7 6kV電氣設(shè)備選擇6kV采用室內(nèi)成套配電裝置，選用開關(guān)柜

44、的型號為KYN28A-12（Z），即鎧裝移開式交流封閉金屬開關(guān)設(shè)備。開關(guān)柜的一次接線方案與供電系統(tǒng)圖上的要求相適應(yīng)。開關(guān)柜中的電流互感器配置數(shù)量應(yīng)根據(jù)繼電器保護與測量等要求進行選擇。對雙回路及環(huán)形供電的開關(guān)柜需選用兩組隔離開關(guān)以利檢修。電纜回路的開關(guān)柜都需裝設(shè)零序電流互感器，作為向選擇性漏電保護提供零序電流的元件。在每段母線上還需裝設(shè)電壓互感器與避雷器柜，供6kV絕緣檢測、儀表繼電保護之用。 3.7.1 開關(guān)柜方案編號選擇16kV進線柜方案編號選用架空進線柜019和母聯(lián)柜052以及架空進線柜021和母聯(lián)柜053配合使用，分別組成進線柜。2. 母聯(lián)柜方案編號選用母聯(lián)柜009和母聯(lián)柜052配合使用

45、組成分段聯(lián)絡(luò)柜。3出線柜方案編號電纜出線方案編號選001號；架空出線方案編號選023號。4電壓互感器與避雷器柜選用電壓互感器與避雷器柜方案編號為043。3.7.2 高壓開關(guān)柜校驗高壓開關(guān)柜只需對其斷路器進行校驗即可。1. 進線柜和母聯(lián)柜斷路器選擇校驗進線柜和母聯(lián)柜配用ZN63A-6/1250型戶內(nèi)真空斷路器，其電氣技術(shù)數(shù)據(jù)如表49所示。表中IN表示斷路器在實際環(huán)境溫度（44）下允許的電流。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在6kV母線上時，變壓器差動保護不動作（因不是其保護范圍），此時過流保護動作時限為2s（比進線保護少一個時限級差），則由表3-3可知，所選ZN63A12型真空斷路器符合要求。表3-3

46、 ZN63A-12型真空斷路器選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)ZN63A6/1250型真空斷路器技術(shù)參數(shù)UNS 6kVUN 6kVIlo.m 1010.3 AIN 1156.25AIkmax2 8.6kA INbr 20kAish 21.93kAies 50kAI2ti 8.62×2.1Its2.t 202×4ish 21.93kAiNcl 50 kA2出線柜斷路器的選擇校驗出線柜均配用ZN63A12/630型真空斷路器。因為主排水泵供電回路負荷最大，可以按它進行校驗。最大長時負荷電流為其他參數(shù)如表3-4所示。表3-4出線回路斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)ZN63A6/630型真空斷路器電氣參數(shù)

47、UNS 6kVUN 6kVImax 206.77 AIN 582.75AIKmax2 8.65kA INbr 16kAish 22.06kAies 40kA ish 22.06kAiNcl 40 kAIN表示斷路器在實際環(huán)境溫度（44）下允許的電流。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在6kV線路末端時，過流保護動作，其時限為1.5s（比進線保護少兩個時限級差），由表3-4可知，所選ZN63A-12型真空斷路器符合要求。36kV高壓開關(guān)柜配用電流互感器的選擇6kV開關(guān)柜選用專用型LZZBJ9-12/15電流互感器，其額定電壓為10kV，其參數(shù)如參考文獻1表411所示。4電壓互感器與避雷器柜的選擇電壓互感器與避雷器柜配用JDZ10-10型電壓互感器和HY5WS-17/50型避雷器。3.7.3 36kV母線選擇本設(shè)計中變電所室內(nèi)6kV變壓器回路母線選用矩形鋁母線且三相水平平放，其截面按長時允許電流選擇，按動、熱穩(wěn)定進行校驗。本例選擇6kV母線的已知參數(shù)與參考文獻1例43基本相符，故可按參考文獻1例43的選擇方法選用LMY80×6.3型矩形