變電站畢業(yè)設(shè)計

1、.摘要變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成局部，由電器設(shè)備和線路按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能平安、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。變電所供配電設(shè)計需要考慮很多方面，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況.利用用戶數(shù)據(jù)進展負(fù)荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進展各種變壓器的選擇，從而確定變電所的主接線方式，再進展短路電流計算，選擇導(dǎo)線，選擇變電所上下壓電氣一次設(shè)備等。本文詳細(xì)介紹了某礦35kV變電所的設(shè)計。文中對主接線的選擇、高壓設(shè)備的選擇、負(fù)荷計算、短路電流計算，各種繼電保護選擇和整定計算皆有詳細(xì)的說明。特別對主接線的選擇

2、，變壓器的選擇，還有一些電氣設(shè)備如斷路器、電流互感器、電壓互感器等的選擇校驗作了詳細(xì)的說明和分析。依據(jù)供電規(guī)那么，著重解決了負(fù)荷統(tǒng)計、變電所主結(jié)線方案的選擇、進出線的選擇、變電所所址的選擇、主變壓器的臺數(shù)和容量的選擇、短路計算及開關(guān)設(shè)備的選擇、防雷保護與接地裝置的設(shè)計等問題，并結(jié)合地區(qū)的供電規(guī)那么和工程實際情況選擇出最適宜的方案及參數(shù)、各種設(shè)備型號及容量。其中還對變電所的主接線，平面布置等通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)出來關(guān)鍵詞：負(fù)荷計算: 電氣主接線設(shè)計: 短路電流計算: 防雷AbstractSubstation is an important part of power system, the

3、electrical equipment and lines at a certain wiring posed, he obtained power from the power system, through its transformation, distribution, transportation and protection function, then electric energy safe, reliable, and economical transport to each a used electric equipment set places. Transformer

4、 for distribution design need to consider many aspects, analysis of substation and tasks such as user load. The use of user data load calculation, to determine the reactive power pensation device users. At the same time, the choice of various transformers, so as to determine the substation main wiri

5、ng mode, and then short-circuit current calculation, select the wire, select substation high and low voltage electrical once equipment, etc.This paper describes the 35 kV of a mine down the substation design. In the mainconnection of choice, the choice of high-voltage equipment, load calculation, sh

6、ort-circuit current basis, the protection of various options and setting calculation there are detailed instructions. In particular the choice of the main cable, transformers choice, there are some electrical equipment such as circuit breakers, current transformers, high voltage transformer, and so

7、the choice of checking a detailed description and analysis.rulesbased on power supply, focus on resolving a load statistics, the mainline forselection, choice, the choice of the site by the substation, the main capacity and the number of Taiwan's choice, short-circuit calculation and the choice

8、of switching equipment , Relay and the choice of setting, lightning protection and grounding equipment design and other issues, bined with the power of the actual situation of rules and choose the most appropriate solutions and various models and equipment capacity. It also substation on the main wi

9、ring, layout, adjacent to the high number of low-voltage protection devices, such as through the CAD drawing intuitive shown. Key words: load calculation: main electric wiring design: short-circuit current calculation: mine: relay目錄1 概述12 負(fù)荷計算及無功補償計算32.1負(fù)荷計算的目的和意義32.2 需用系數(shù)法32.3 負(fù)荷統(tǒng)計與計算42.4 選擇變壓器并計算損

10、耗52.5 計算6kV母線總負(fù)荷及全礦負(fù)荷82.6 主變壓器的選擇92.7 功率因數(shù)的補償及電容器柜的選擇113 短路電流計算143.1算出井下電纜的根數(shù)153.2計算各短路點的短路電流153.3限流電抗器的選擇與校檢174 變電所主接線方式的選擇及設(shè)備選擇194.1 35kV主接線系統(tǒng)確實定194.2 35kV系統(tǒng)設(shè)備的選擇194.3 6kV系統(tǒng)確實定及配電箱型號的選擇214.4 進出線的選擇244.5 高壓電纜型號及截面的選擇254.6 母線瓷瓶及穿墻套管的選擇314.7 35kV室外構(gòu)架的選擇325 二次回路方案確實定及繼電保護的選擇與整定335.1 35kV進出線與聯(lián)絡(luò)開關(guān)繼電保護方案

11、的選擇335.2 變壓器保護325.3 6kV配出線路的繼電保護346 變電所的防雷與接地456.1 變配電所的防雷設(shè)計426.2 接地裝置的設(shè)計及計算426.2.1 保護接地方案設(shè)計426.2.2 保護接地裝置計算427 變電所的室外布置488 結(jié)論49致謝50參考文獻(xiàn)51. v.1 概述1.1 本礦概況(1) 本礦為年產(chǎn)量120萬噸，效勞年限75年的礦井(2) 井筒深度為400m，主副兩井距離為80m(3) 開拓方式：中央豎井，立井開拓(4) 瓦斯等級：輕沼氣礦1.2 電源(1) 供電電壓等級：35kV(2) 離礦井地面變電所的距離：4km(3) 系統(tǒng)電抗 最大運行方式：=0.16 最小運

12、行方式：=0.42(4) 輸電方式：架空線雙回路(5) 出線過流保護動作時間：3秒(6) 電費收取方法：兩部電價制，固定局部按最高負(fù)荷收費，每千瓦6元。1.3 根本地質(zhì)氣象資料(1) 日最高溫度 37(2) 凍土層厚度 0.8m(3) 主導(dǎo)風(fēng)向 西北(4) 最大風(fēng)速 4m/s(5) 地震烈度 6度1.4 礦井負(fù)荷統(tǒng)計表表1-1 電力負(fù)荷統(tǒng)計及計算編號設(shè)備名稱電動機型安裝臺數(shù)/工作臺數(shù)設(shè)備容量kW需用系數(shù)Kx功率因數(shù)costan計算容量安裝容量工作容量有功功率kW無功功率 kvar視在功率 kVA一地面高壓1主井提升機繞1/1148014800.840.850.621243.2770.81462

13、.62副井提升機繞1/19859850.840.850.62827.4513973.43壓氣機同5/3225013500.570.950.331282.5-5941413.44東風(fēng)井同2/116008000.490.920.426784-3368535西風(fēng)井同2/1200010000.480.950.33960-4301052二地面低壓1洗煤廠-105010500.790.840.646829.5535.9987.52機修廠-4504500.560.750.882252222.33363鐵路煤倉-6006000.750.760.855450384.8592.14矸石山-1501500.850.

14、820.696127.589155.55坑木加工廠-2502500.80.830.672001342416工人村-5605600.750.820.698420293.2512.27支農(nóng)-4504500.820.840.646369238.4439.38地面低壓及照明-125012500.860.830.6721075722.41295.29東西風(fēng)井低壓側(cè)-75750.820.850.6261.538.172.4三井下負(fù)荷1主排水泵-7/4560032000.530.870.5672968168334122東翼一采區(qū)-8508500.620.631.23527648.2836.53東翼二采區(qū)-9

15、809800.630.651.17617.4722.4949.84西翼一采區(qū)-100010000.630.641.2630756984.45西翼二采區(qū)-8008000.640.65172 負(fù)荷計算及無功補償計算2.1負(fù)荷計算的目的和意義負(fù)荷計算是指礦區(qū)總體供電規(guī)劃中對礦區(qū)各種企業(yè)用戶總負(fù)荷的概略計算。通過計算得到的變電所負(fù)荷容量或電流是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、選擇電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和依表量程的依據(jù)，也是繼電保護整定的重要數(shù)據(jù)。企業(yè)生產(chǎn)所需的電能，都是由電力系統(tǒng)供給，企業(yè)所需的電能都是通過企業(yè)的各級變電站經(jīng)過電壓變換后，分配到各用電設(shè)備。因此企業(yè)變電站可以說是企業(yè)

16、電力供給的樞紐，所處的位置十分重要。進展企業(yè)電力負(fù)荷計算的主要目的就是為了正確地選擇企業(yè)各級變電站的變壓器容量、各種企業(yè)電力設(shè)備的型號、規(guī)格以及供電網(wǎng)所用的導(dǎo)線型號等提供科學(xué)依據(jù)2.2 需用系數(shù)法由于一臺設(shè)備的額定容量往往大于其實際負(fù)荷，成組設(shè)備中各負(fù)荷的功率因數(shù)不同，一般又不同時工作，最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)等情況，所以難以準(zhǔn)確地計算變電所負(fù)荷。故本設(shè)計采用了較為準(zhǔn)確的需用系數(shù)法來進展變電所負(fù)荷計算，其計算簡便，煤礦系統(tǒng)的供電設(shè)計目前主要采用這種方法。單一用電設(shè)備供電時的計算負(fù)荷(2-1)其中：負(fù)荷系數(shù)；：用電設(shè)備的實際負(fù)荷；：用電設(shè)備的額定負(fù)荷；：用電設(shè)備實際負(fù)荷時的效率；：線路的效率，一般取0

17、.90.9s；：單一負(fù)荷的需用系數(shù)； (2-2)：用電設(shè)備的功率因數(shù)角。用電設(shè)備的計算負(fù)荷 (2-3)其中：成組負(fù)荷的需用系數(shù)：該組設(shè)備的同時系數(shù)：該組設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)：該組設(shè)備的加權(quán)平均效率；：該組設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)?？傆嬎阖?fù)荷因各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷常常不是在同一時刻需要，所以，計算總的計算負(fù)荷時，應(yīng)該將各用電設(shè)備組計算負(fù)荷之和再乘以組間的最大負(fù)荷同時系數(shù)。一般地，組數(shù)越多，越小。 (2-4)2.3 負(fù)荷統(tǒng)計與計算(1) 用電設(shè)備分組，由表1-1確定各組用電設(shè)備的總額定容量。(2) 由表1-1查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷。(3) 對主提

18、升機=0.84，=0.85，=0.62那么有功功率 P=1480×0.84=1243.2kW；無功功率 Q=Ptan=1243.2×0.62=770.8kvar；視在功率 S=P/cos=1243.2/0.85=1462.6kVA；(4)壓氣機：其電機為同步電機對于同步電機，Q的數(shù)值應(yīng)為同步電動機的補償能力估算值。同步電動機的補償能力百分?jǐn)?shù)可查到查=曲線。P=2250×0.57=1282.5kW壓風(fēng)機的負(fù)荷率=需用系數(shù)/同時系數(shù)=0.57/0.6=0.95查表=0.44kvarS=1413.4kVA同樣方法可計算出其它各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷，結(jié)果記入表1-1全礦電

19、力負(fù)荷計算負(fù)荷表中。注：主扇風(fēng)機、壓風(fēng)機等功率因數(shù)超前，表示其無功電流為容性，即提供無功功率，起無功補償作用，它們的計算無功功率為負(fù)值。2.4 選擇變壓器并計算損耗選出地面低壓及井底車場各負(fù)荷的變壓器，并計算變壓器的有功及無功損耗并折算到6kV側(cè)容量。(1)有功損耗： 2-3無功損耗： 式中變壓器的負(fù)荷率，；變壓器計算負(fù)荷，kVA；變壓器額定容量，kVA；變壓器空載有功損耗，kW；變壓器滿載有功損耗，kW；變壓器空載無功損耗，kvar，；變壓器空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)；變壓器滿載無功損耗，kvar，；變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分?jǐn)?shù)；、均可由變壓器產(chǎn)品樣本中查的。(2) 洗煤廠：=987.5

20、kVA(二類負(fù)荷) 選兩臺S-1000/10型電力變壓器，采用分裂運行方式。本設(shè)計中，但凡二類負(fù)荷所選的兩臺低壓變壓器均采用分裂運行方式，而不是采用一臺運行、一臺備用方式。因為單臺運行那么存在功耗增加、效率大大降低等缺點，故本設(shè)計中均不采用后一種運行方式。額定容量：=1000kVA空載損耗：=1.8kW短路損耗：=11.6kW空載電流：%=2.5%阻抗電壓：%=4.5% 有功損耗 =2+2=2×1.8+2×11.6×()=3.6+5.7=9.3kW=%=2.5%×1000=25kvar=%=4.5%×1000=45kvar 無功損耗=2+2=2

21、×25+2×45×()=71.9kvar 折算到6kV側(cè)： P=829.5+9.3=838.8kW Q=535.9+71.9=607.8kvarS=1035.9kVA同樣方法可計算其他變壓器折算到6kV側(cè)容量并填入表2-1中，電動機型號填入表2-2。表2-1 6kV母線統(tǒng)計負(fù)荷計算表編號設(shè)備名稱電動機型安裝臺數(shù)/工作臺數(shù)設(shè)備容量kW需用系數(shù)Kx功率因數(shù)計算容量安裝容量工作容量有功功率kW無功功率 kvar視在功率 kVA一地面高壓1主井提升機繞1/1148014800.840.850.621243.2770.81462.62副井提升機繞1/19859850.840

22、.850.62827.4513973.43壓氣機同5/3225013500.570.950.331282.5-5941413.44東風(fēng)井同2/116008000.490.920.426784-3368535西風(fēng)井同2/1200010000.480.950.33960-4301052二地面低壓1洗煤廠-105010500.790.840.646838.8607.81035.92機修廠-4504500.560.750.882257264.43563鐵路煤倉-6006000.750.760.855456.2435.1630.44矸石山-1501500.850.820.696130.6100.6165

23、5坑木加工廠-2502500.80.830.67204.4151.3254.36工人村-5605600.750.820.698438.9330.9549.77支農(nóng)-4504500.820.840.646375.4269.8462.38地面低壓及照明-125012500.860.830.6721086.8815.11358.59東西風(fēng)井低壓側(cè)-75750.820.850.6261.538.172.4三井下負(fù)荷1主排水泵鼠7/4560032000.530.870.5672968168334122東翼一采區(qū)-8508500.620.631.23527648.2836.53東翼二采區(qū)-9809800.

24、630.651.17617.4722.4949.84西翼一采區(qū)-100010000.630.641.2630756984.45西翼二采區(qū)-8008000.640.65176井底車場-2902900.840.850.62248197.2316.8全礦高壓負(fù)荷統(tǒng)計-22745176450.6720.887-14510.6756316363.3全礦計算負(fù)荷-22745176450.620.887-13059.56806.714724表2-2 6kV電動機型號匯總表編號設(shè)備電動機型號臺數(shù)安裝容量kVA空載損耗kW短路損耗kW空載電流%阻抗電壓%備注1洗煤廠S-1000/102

25、10501.811.62.54.5二類分裂2機修廠S-400/1014000.925.83.24三類3鐵路煤倉S-630/1026308.18.134.5二類4矸石山S-160/1011600.462.853.54二類5坑木加工廠S-250/1012500.6443.24三類6工人村S-630/1016301.38.134.5三類7支農(nóng)S-500/1015001.086.93.24三類8地面低壓及照明S-1250/10212502.213.82.54.5二類9東西風(fēng)井低壓側(cè)忽略不計10井底車場KSGB23151.72.36.54二類隔爆干式2.5 計算6kV母線總負(fù)荷及全礦負(fù)荷(1) 6kV母

26、線總負(fù)荷由公式2-4得： 有功負(fù)荷：=P=1243.2+827.4+1282.5+784+960+838.8+257+456.2+130.6+204.4+438.9+375.4+1086.8+2×61.5+2968+527+617.4+630+512+248=14510.6kW 無功負(fù)荷：=Q=770.8+513-594-336-430+607.8+246.4+435.1+100.6+151.3+330.9+269.8+815.1+2×38.1+1683+648.2+722.4+756+599+197.2=7563kvar視在功率：=16363.3kVA(2) 全礦計算負(fù)荷

27、各乘以組間最大負(fù)荷同時系數(shù) 總有功功率：=14510 .6×0.9=13059.5kW總無功功率：=7563×0.9=6806.7kvar 總視在功率：=14727kVA 全礦自然功率因數(shù)： cos=/=13059.5/14727=0.8872.6 主變壓器的選擇全礦自然功率因數(shù)為0.887，達(dá)不到0.9，先按功率因數(shù)為0.9初選主變壓器如按功率因數(shù)為0.9計，總?cè)萘繎?yīng)為：P/0.9=13059.5/0.9=14510.6kVA全礦非生產(chǎn)用電三類負(fù)荷為：P=257+204.4+438.9+375.4+61.5×2=1398.7kW以上數(shù)據(jù)均為表2-1中機修廠坑木加

28、工廠工人村支農(nóng)東西風(fēng)井低壓側(cè)數(shù)據(jù)P/0.9=1398.7/0.9=1554.1kVA由以上計算數(shù)據(jù)可看出：假設(shè)選容量為12500kVA的主變壓器，單獨供電可根本滿足原煤生產(chǎn)用電。應(yīng)選兩臺S-12500/35型變壓器=12500kVA =13.5kW=70kW%=1%=7.5%，按分裂方式運行。S系列10-35千伏級電力變壓器具有耗損低體積小重量輕節(jié)約能量節(jié)省運行費用等優(yōu)點，它是目前我國中小型電力變壓器較先進的產(chǎn)品，故本設(shè)計均選用S系列變壓器。變壓器的有功電力損耗為：=2+2×=75.6kW=1%×12500=125kvar=7.5%×12500=937.5kvar

29、變壓器的無功電力損耗為：=2×125+2×937.5×=901kvar我們知道，變壓器當(dāng)負(fù)荷在50%70%時效率最高，當(dāng)兩臺同時運行時，負(fù)荷率為：變壓器的最高效率為：=；根據(jù)所選的變壓器：=/=13.5/70=0.1929=0.4392壓器運行在=0.522 時效率較高,如選用一臺運行一臺備用(如選容量過大),那么損耗增加效率降低。我國實行兩部電價收費，按設(shè)計任務(wù)書給出的條件，其固定局部按最高負(fù)荷收費每千瓦6元。既使按最高負(fù)荷的額定最高負(fù)荷計，那么收：13059.5×6=78357元，如固定局部按變壓器容量收費，那么同時運行時按每kVA收4元計，那么收：

30、12500×2×4=100000元?？梢姡簩嵭泄潭ň植堪醋罡哓?fù)荷收費方法，那么兩臺同時運行比擬合理。變電所35kV母線總計算負(fù)荷為：有功負(fù)荷：=+=13059.5+75.6=13135.1kW無功負(fù)荷：=+=6806.7+901=7707.7kvar視在功率：=15230kVA35kV母線自然功率因數(shù)為： cos=/=13135.1/15230=0.862 tan=0.5872.7 功率因數(shù)的補償及電容器柜的選擇2.7.1 功率因數(shù)補償在負(fù)載有功功率不變的情況下，當(dāng)功率因數(shù)降低后，那么發(fā)電機和變壓器的工作電流增大，使其能夠輸出的有功功率下降，使設(shè)備容量不能充分利用。電流增大

31、，使電能損耗和導(dǎo)線截面增加，當(dāng)不變，那么，電網(wǎng)的初期投資和運行費用也相應(yīng)提高；電流的增大，還造成發(fā)電機、變壓器和網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失增大，電動機的端電壓下降，從而減小了感應(yīng)電動機的起動轉(zhuǎn)矩和過負(fù)荷能力。提高功率因數(shù)的關(guān)鍵，在于如何減少電力系統(tǒng)中各個局部所需要的無功功率，特別是減少負(fù)載從電網(wǎng)中取用的無功功率，使電網(wǎng)在傳送一定的有功功率時，盡量少輸送或不輸送無功功率。提高功率因數(shù)的方法主要有： 提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)在生產(chǎn)中，盡量采用鼠籠式異步發(fā)電機，防止電動機與變壓器的運行；對不需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步機，采用高壓電動機等。在本設(shè)計中，扇風(fēng)機和壓風(fēng)機就采用了同步電動機，它對該礦供電系統(tǒng)的功

32、率因數(shù)具有一定的補償作用。 人工補償法多采用同步調(diào)相機和靜電電容器等人工補償裝置。目前礦井變電所多在6kV母線上裝設(shè)靜電電容器來進展集中補償，本變電所也采用了該方法。并聯(lián)移相電容器的簡單原理：主要是利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負(fù)載的無功功率相互交換，從而減小負(fù)載向電圈吸取的無功功率，提高了整個負(fù)荷相對電源的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器補償法有投資少，有功功率損耗小，運行維修方便，故障X圍小、無震動與噪聲、安裝地點靈活等優(yōu)點。其缺點是只能有級調(diào)節(jié)，而不能隨負(fù)荷無功功率需要的變化進展自動平滑的調(diào)節(jié)。電容器組一般應(yīng)采用“接法。因為：“接線可以防止電容器容量不對稱而出現(xiàn)的過電壓。電容器電壓最為敏感，而容易造

33、成電容器擊穿的事故。星形接線那么由于中性點位移，產(chǎn)生局部過電壓?！敖臃僭O(shè)發(fā)生一相斷線，只是使各相的補償容量有所減小，不致于嚴(yán)重不平衡，而星形接法假設(shè)發(fā)生一相斷線，就使該相失去補償，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。 采用“接法可以充分發(fā)揮電容器的補償能力。電容器的容量與電壓有關(guān)。kvar 。在“接法時，每相電容被加上線電壓。而采用星形接法時，每相電容器被加上相電壓，所以有kvar。上式說明，具有一樣電容器容量的三個單相電容器組，采用“接法時的補償容量是采用星形接法的3倍，因此在電壓相等的情況下，因盡量采用“接法。2.7.2 無功功率補償計算kvar (2-11)其中：平均負(fù)荷系數(shù)，一般取0.70.8：全礦有

34、功功率計算負(fù)荷：補償前功率因數(shù)角：補償后功率因數(shù)角在此是按全礦年均負(fù)荷計算補償電容量。過去也有采用全礦最大負(fù)荷進展計計算的。如果時，將出現(xiàn)過補償現(xiàn)象。所以為了節(jié)約投資，防止所選電容器過多，并取得較好的補償效果，按平均負(fù)荷計算是適宜的。補償前：tan=0.587補償后：cos=0.9，tan=0.484用公式計算所需補償?shù)臒o功功率：=0.75×13135.1×(0.587-0.484)=1015kvar選用GR-1Y-01型電容器柜四臺單臺電容器容量為270kvarGR-1Y-09型電容柜二臺為測量及放電柜GR-1Y-01型電容器柜內(nèi)裝有BW6.3-18-1型電容器15個熔斷

35、器15個。GR-1Y型電容器柜為抑制高次諧波電抗器型，即帶有串聯(lián)電抗器的電容器柜，它的主要性能是：當(dāng)線路中同時存在各種不同頻率的高次諧波電流時能有效抑制這些諧波的電流總值，使其不超過電容器的允許值，防止電容器因過流而產(chǎn)生“鼓肚現(xiàn)象。當(dāng)電容器組合閘時，可限制合閘沖擊涌流不超過電容器組額定電流的5倍。由于串聯(lián)電抗器的阻抗值與電容器組的阻抗值之比為6%，因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)存在5次以上諧波時，可使網(wǎng)絡(luò)的總組抗始終保持感性，這樣就能有效地防止網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生并聯(lián)諧振。另外，GR-1Y-01型電容器柜由于電抗器裝在測量柜內(nèi)，因此必須增選09或10號方案柜。這樣，電容器柜補償?shù)目偀o功功率為1080kvar，經(jīng)過電容器補償

36、后，全礦的總無功功率為：=7707.7-1080/0.75=6267.7kvar視在功率：=14553.9kVA功率因數(shù)為： cos=13135.1/14553.9=0.9032.7.3 全礦電耗的計算當(dāng)cos=0.903時，取最大負(fù)荷利用小時數(shù)=3500，取變壓器年運行時間t=8760小時，查與最大負(fù)荷損耗小時數(shù)的關(guān)系曲線，查得=2100那么變壓器電耗為：W=t+()=336481全礦電耗=6千伏總×3500+35千伏變壓器電耗 =13059.5×3500+336481=46044731 得：全礦噸煤電耗=全礦電耗/礦年產(chǎn)量噸 =46044731/1800000=25.6

37、度/噸3 短路電流計算在供電系統(tǒng)中出現(xiàn)次數(shù)較多的嚴(yán)重故障是短路，所謂短路就是指供電系統(tǒng)中一切不正常的相與相或相與地中性點接地系統(tǒng)在電氣上被短路。發(fā)生短路的時候，由于系統(tǒng)中總的阻抗大大減小，因而短路電流可能到達(dá)很大的數(shù)值，強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力會使電氣設(shè)備受到破壞；短路點的電弧可能會燒毀電氣設(shè)備；短路點的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；也可能干擾通訊，危及人身和設(shè)備的平安。短路有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路，就短路故障而言，出現(xiàn)單相短路故障是幾率最大，三相短路故障的幾率最小，但在配電系統(tǒng)中三相短路的后果最為嚴(yán)重，因而以此驗算電器設(shè)備的能力，故本設(shè)計中主要計

38、算三相短路電流。 研究短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響X圍，并且選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度；可以選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確的切除短路故障；采取限流措施，確定合理的主接線方案和主要運行方式等。3.1算出井下電纜的根數(shù)井下負(fù)荷：P=5502.4kW Q=4605.8kvar S=7175.6kVA cos=0.767井下總負(fù)荷電流=S/U=7175/×6=690A輕沼氣礦井下電纜根數(shù)=井下電流/400 +1=2.7假設(shè)選3根，那么正常情況下，兩段母線6kV上負(fù)荷分配不均勻，影響供電質(zhì)量，增加損耗，應(yīng)選4根，2根備用 3.2計算

39、各短路點的短路電流35kV母線，6kV母線，變電所短路電流計算，電路圖如圖3-2：圖3-2變電所電路圖設(shè)=100MVA；=37kV；=6.3kV；=6.3kV得：=1.56kA；=9.16kA；=9.16kA ：=0.16，=0.42架空線電抗：=0.4×4×100/=0.117變壓器電抗：=8%×100/12.5=0.64電纜電抗：=L=0.08×0.54×100/=0.109 最大運行方式下：35kV母線處點的短路電流為：=3.61×1.56=5.63kA=2.55×5.63=14.36kA=3.61×100=

40、361MVA6kV母線處點短路電流為：=1/0.16+0.117+0.64=1.09=1.09×9.16=9.98kA=2.55×9.98=25.5kA=1.09×100=109MVA井下中央變電所處知短路容量為：=1/(0.109/2 +0.16+0.117+0.64)=1.03=100×1.03=103MVA(超過50MVA) 在最小運行方式下：35kV母線處點的短路電流為：=1/0.42+0.117=1.86=1.86×1.56=2.9kA=0.866×2.9=2.51kA6kV母線處點短路電流為：=1/(0.42+0.117+

41、0.64)=0.85=0.85×9.16=7.78kA=0.866×7.78=6.74kA其余均按上述方法計算后列入表3-1中：表3-1 各短路點的短路參數(shù)及各回路最大長時工作電流最大運行方式最小運行方式最大長時工作電流AkAkAMVAkAkA563143636129251251299825510977867412028433110447238533469094724151034747647140730276932927824155990923299268589764164421791571369978822259637066113433027693292782410129

42、23983717622452035172211921661203971248106766589379092329927226251363.3 限流電抗器的選擇與校檢3.3.1 電抗器的選擇因未加電抗器前井下中央變電所母線短路容量最大運行方式為103MVA，大于50MVA，故需安裝限流電抗器。系統(tǒng)電抗值為：=0.16+0.117+0.64+0.109=1.026將短路容量限制在50MVA時系統(tǒng)電抗值為：=/=100/50=2因兩條井下電纜為并聯(lián)運行，故應(yīng)串入的電抗值為：=2-=22-1.026=1.948井下總負(fù)荷電流為690A，兩根電纜同時工作，每根負(fù)荷345A，按400A計，其計算電抗值應(yīng)為

43、：=1.948×400/9160=8.5%應(yīng)選用NKL-6-400-10型水泥電抗器，其額定電抗值為10%，=400A，=6kV，通過容量3×1385A，無功容量111kvar,動穩(wěn)定10.2kA，1s熱穩(wěn)定15.5kA。3.3.2 電抗器的校檢電抗器的正常電壓損失為一路工作時其電壓損失最大，故：=%sin=10%×0.642=2.22%4%(合格)=%=10%×9160/400=2.29(電抗器電抗)電抗器的動熱穩(wěn)定校檢：在下井回路單獨運行時，電抗器出口處短路，流過電抗器的電流最大。此時短路回路的總電抗值為：=0.917+2.29=3.207沖擊值為：

44、=2.55/=2.55×9160/3.207 =7283A7.3kA10.2kA熱穩(wěn)定合格因井下電抗器為電流速斷保護，故=0.2s=9160/3.207×=1.28kA15.5kA經(jīng)校檢所選電抗器合格。3.3.3 加電抗器后井下中央變電所點短路參數(shù)計算圖3-3 加電抗器后井下中央變電所=0.109 電抗器電抗：=10%=2.29 最大運行方式：=0.472=0.472×9.16=4.33kA=2.55×4.33=11.04kA=100×0.472=47.2MVA 最小運行方式：=0.421=0.421×9.16=3.85kA4 變電所

45、主接線方式的選擇及設(shè)備選擇4.1 35kV主接線系統(tǒng)確實定本變電所是35/6kV，雙電源進線的終端變電所，屬雙回路供電。主變?nèi)萘?2500kVA，故擬定選用橋式接線。橋式接線分為內(nèi)橋、外橋、全橋三種。內(nèi)橋接線：它由兩臺受電線路的斷路器和內(nèi)橋上的母聯(lián)斷路器組成。主變壓器與一次母線的隔離開關(guān)聯(lián)結(jié)。它的優(yōu)點是切換進線方便，設(shè)備投資、占地面積相對全橋少，缺點是倒換變壓器不方便，繼電保護較復(fù)雜，適用于距離較長，變壓器切換不很頻繁的變電所。這種接線一次側(cè)可設(shè)線路保護，但主變壓器和受電線路保護的短路器均由受電斷路器承當(dāng)，互有影響，這是它的主要缺點。主變壓器一次由隔離開關(guān)與母線聯(lián)接，對環(huán)形供電的變電所，在操作

46、時常被迫用隔離開關(guān)切合空載變壓器。當(dāng)主變壓器電壓為：電壓35KV，容量7500KV以上時，其空載電流超過了隔離開關(guān)的切合能力。此時必須改用由五個斷路器組成的全橋接線。外橋接線：它由主變壓器一次側(cè)兩斷路器和外橋上的聯(lián)絡(luò)短路器組成，進線由隔離開關(guān)受電。這種接線對變壓器的切換方便，比內(nèi)橋少兩組隔離開關(guān)，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母線分段的結(jié)線，且投資少，占地面積小。缺點是倒換線路時操作不方便。所以這種接線適用于進線短而倒閘次數(shù)少的變電所，或變壓器采用經(jīng)濟運行需要經(jīng)常切換的終端變電所。全橋接線由進線的兩臺斷路器、變壓器一次側(cè)的兩斷路器和35kV匯流母線上的聯(lián)絡(luò)短路器組成。這種接線方式適應(yīng)性強，對

47、線路、變壓器的操作均方便，運行靈活，且易于擴展成單母線分段式的中間變電所高壓有穿越時負(fù)荷時。繼電保護全面。缺點是設(shè)備多，投資大，且變電所占地面積大。基于本變電站所主變?nèi)萘枯^大以及煤礦對供電可靠性運行的靈活性，操作方便等的嚴(yán)格要求，采用全橋接線作為本變電所的主接線方式。4.2 35kV系統(tǒng)設(shè)備的選擇4.2.1 斷路器的選擇高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器，它不僅能完全地切合負(fù)載電流，而且，更重要的是可靠地切除短路電流。1.選35kV側(cè)的斷路器。按設(shè)備工作環(huán)境條件及電壓，電流選擇短路器型號，然后按所選斷路器的參數(shù)進展校驗。1、 當(dāng)一臺變壓器故障或斷路器檢修的時候，35kV側(cè)斷路器的長時最大負(fù)

48、荷等于變壓器的額定容量，此時，35kV側(cè)的電流為：=264A故35kV母線側(cè)斷路器選：SW3-35/600型斷路器，技術(shù)參數(shù)35kV母線側(cè)斷路器型號規(guī)格：SW3-35/600；額定電壓：35kV；額定電流：600A；斷流容量：400MVA；極限通過電流峰值：17kA；4S熱穩(wěn)定電流：6.6kA;固有分閘時間：0.06S；固有合閘時間：0.12S；重量：700kg;外形尺寸m：1.9×1.65×2.2；電動操作機構(gòu)：液壓型；配電流互感器LR-35/1001000裝入式。2、 動穩(wěn)定校驗根據(jù)短路計算參數(shù)可知：35kV側(cè)斷路器的最大沖擊電流imax=17kA>ich=7.8

49、3kA動穩(wěn)定性符合要求。3、 熱穩(wěn)定性校驗35kA側(cè)斷路器的熱穩(wěn)定校驗：由于變壓器的容量為16000kVA，變壓器設(shè)有差動保護，因此在差動保護X圍內(nèi)短路的時候，由于其為瞬間動作，繼電器保護動作時限為0，此時假想時間ti=0.2s，當(dāng)短路發(fā)生在6kV母線上時，差動保護不動作，因不在其保護X圍內(nèi)，此時假想時間t1=2.2S，故35kV母線短路時，35kV側(cè)斷路器相當(dāng)于4S的熱穩(wěn)定電流為：1.751kA<6.6kA6kV母線短路時，35kV側(cè)斷路器相當(dāng)于4S的熱穩(wěn)定電流為：3.04kA40kA4、 斷流容量校驗400MVA>S=197MVA滿足要求。2.選隔離開關(guān)隔離開關(guān)是高壓開關(guān)的一種

50、，它設(shè)有專門的滅弧構(gòu)造，不能用來切斷負(fù)荷電流和斷路電流；使用時通常與斷路器配合，只有在斷路器斷開后才能進展操作，使線路呈現(xiàn)明顯斷口，便于檢修。隔離開關(guān)的主要用途是隔離電源，保證電氣設(shè)備與線路在檢修時與電源有明顯的斷口，選擇時應(yīng)滿足的條件如上，隔離開關(guān)應(yīng)按其額定電壓、額定電流及使用的環(huán)境條件選擇出適宜的規(guī)格和型號，然后按短路電流的動、熱穩(wěn)定性進展校驗。按環(huán)境條件選擇隔離開關(guān)時，可根據(jù)安裝地點和環(huán)境條件選擇戶內(nèi)式、戶外式、普通型。計算隔離開關(guān)的長時最大工作電流。當(dāng)一條線路故障時，全部負(fù)荷電流都通過35kV高壓側(cè)的隔離開關(guān)，故長時最大工作電流為：故初步選擇35kV側(cè)的隔離開關(guān)為GW5-35G/600

51、，采用的是室外布置，技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)備型號：GW5-35G/600額定電壓：35kV額定電流：600A極限通過電流峰值：72kA4S熱穩(wěn)定電流：16kA重量：3T外型尺寸m：2.7×0.9×0.9配用操作機構(gòu)：CS17型手動1、 動穩(wěn)定校驗35kV母線上的最大沖擊電流7.83kA72kA；動穩(wěn)定符合要求2、 熱穩(wěn)定校驗對35kV側(cè)隔離開關(guān)來說，最嚴(yán)重的情況是線路不并聯(lián)運行，此時差動保護不起作用，當(dāng)短路發(fā)生在隔離開關(guān)后，并在斷路器之前時事故切除靠上一級的變電所的過流保護，繼電器動作時限應(yīng)比35kV進線的繼電保護動作時限2.5S大一個時限級差，故=2.5+0.5=3S，此時短路電流經(jīng)過隔離開關(guān)的總時間為0.2+3=3.2S相當(dāng)于4S的熱穩(wěn)定電流為熱穩(wěn)定滿足條件6kv