礦井kv供電系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄1 概述11.1 礦井簡介11.2 供電系統(tǒng)概述31.3變電站選址31.4 本設(shè)計的目的、意義及要求42 礦井負荷計算與無功功率補償52.1 負荷統(tǒng)計與計算52.2 主變壓器的選擇與無功功率補償112.3 全礦年電耗與噸煤電耗143 供電系統(tǒng)擬定153.1 35kV電源系統(tǒng)的供電方式153.2 35kV及6kV主接線方式的確定153.3 負荷分配173.4 下井電纜回數(shù)的確定174 短路電流計算194.1 短路的原因194.2 短路的種類194.3 短路的危害194.4 短路電流計算的目的194.5 進行短路電流計算的基本假設(shè)204.6 短路電流計算的標(biāo)么值法204.7 短路電流計算20

2、4.8 短路電流的限制及限流電抗器的選擇265 變電所供電系統(tǒng)設(shè)備選擇285.1 35kV設(shè)備選擇285.2 6kV電氣設(shè)備的選擇315.3 下井電纜的選擇356 變電所布置376.1 總的布置原則376.2 配電裝置布置376.3 變電所布置平面圖377 變電所繼電保護擬定397.1 變電所繼電保護配置情況397.2 35KV進線保護397.3 主變壓器保護417.4 6kV母聯(lián)保護447.5 各6kV出線保護448 變電所其它部分設(shè)計478.1 操作電源478.2 控制室各屏及低壓配電屏的選擇478.3 變電所過電壓保護488.4 變電所接地保護52參考文獻53致謝詞541 概述1.1 礦

3、井簡介本設(shè)計是一所35/6kV的申溝礦井地面變電所，占地2200m2。礦井年產(chǎn)量60萬噸，采用一對豎井開拓，中央邊界式通風(fēng)。礦井為低沼氣礦井，沒有煤塵爆炸危險，但涌水量較大。礦井最高溫度為400C，凍土帶厚度為0.5m，地面變電所為黃土，變電所與副井口的距離為450m，井筒深度為350m。礦井所在地區(qū)電業(yè)部門按最高負荷收費，變電所6kV高壓電纜長為28km，6kV架空線全長為20km，風(fēng)井距變電所距離為2.5km。區(qū)域變電所最大運行方式阻抗為0.25，最小運行方式阻抗為0.4，對本礦的引出線為過電流保護，動作時限為2.5s。1.2 供電系統(tǒng)概述電力是現(xiàn)代礦山企業(yè)的動力，首先應(yīng)該保證供電的可靠和

4、安全，并做到技術(shù)和經(jīng)濟方面合理的滿足生產(chǎn)的需要。 礦山企業(yè)對供電的基本要求礦山由于生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的要求，具體要求如下：（1）保證供電安全可靠供電的可靠性是指供電系統(tǒng)不見斷供電的可能程度。礦山如果供電中斷，不僅影響產(chǎn)量，而且有可能造成人身事故和設(shè)備損壞，嚴(yán)重會造成礦井的破壞。為了保證對礦山供電的可靠性，供電電源應(yīng)采用兩回路獨立電源線路，它可以來自不同的變電所或者是同一變電所的不同母線，且電源線路上不得分接任何負荷。安全是指不發(fā)生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸火災(zāi)等重大事故。由于礦山生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，自然條件惡劣，供電設(shè)備容易受損壞，可能造成觸電及電火花和瓦斯煤塵爆炸等事故，

5、所以必須采取如防爆、防觸電過負荷及過電流保護等一系列的技術(shù)措施和制定相應(yīng)的管理規(guī)程，以確保供電的安全。（2）保證供電電能質(zhì)量在滿足供電可靠與安全的前提下，還應(yīng)該保證供電質(zhì)量，即供電技術(shù)合理。良好的電能質(zhì)量是指電壓偏移不超過額定值的,頻率偏移不能超過Hz。此外，由于大功率整流和可控硅的應(yīng)用使配電網(wǎng)中的諧波分量增加，可能會造成電力電容器過負荷，嚴(yán)重時甚至造成事故。所以必要時應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施保證電能質(zhì)量。（3）保證供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性在滿足以上要求條件下，應(yīng)力求供電系統(tǒng)簡單，安裝、運行操作方便，投資少、見效快和運行費用低。 電力負荷的分級按照對供電可靠性的要求不同，一般將電力負荷分為三級，以便在不同

6、情況下區(qū)別對待。（1）一級負荷這類負荷若供電突然中斷造成生命危險，或者造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或者打亂復(fù)雜的生產(chǎn)過程并使大量產(chǎn)品報廢，給國名經(jīng)濟帶來極大的損失。如礦井主扇風(fēng)機、分區(qū)扇風(fēng)機與井下主排水泵以及立井經(jīng)常提人的提升機等。這類負荷必須有兩個獨立電源供電，無論是電力網(wǎng)在正常或者事故時均應(yīng)保證對它的供電。（2）二級負荷這類負荷若突然停電，會造成生產(chǎn)設(shè)備局部損壞，或生產(chǎn)流程紊亂且恢復(fù)困難，企業(yè)內(nèi)部運輸停頓或出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟上造成一定的損失。如煤礦集中提運設(shè)備、大型礦井地面空氣壓縮機、井筒防凍設(shè)備等。對這類負荷一般采用雙回路或經(jīng)方案對比確定。（3）三級負荷凡不屬于一二級負荷

7、的用電設(shè)備，均列為三級負荷。這類負荷停電不影響生產(chǎn)，對這類供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回路供電。 申溝礦周圍電源情況本礦井附近有一條35kV由區(qū)域變電所向另一礦井的備用線路。本礦與區(qū)域變電所的距離為4km，與另一礦井的距離為3.5km。另一礦井正常情況下由另一變電所供電，用雙回路供電，長度為5km。具體情況見圖1-1。我們就是根據(jù)如圖1-1的情況，設(shè)計申溝礦35kV變電所，保證申溝礦正常的生產(chǎn)。1.3變電站選址礦區(qū)變電所不論容量大小，應(yīng)有兩個以上的獨立企業(yè)用戶會使與電力系統(tǒng)聯(lián)系的樞紐，這樣的變電所位置應(yīng)附和有關(guān)整體的合理性。應(yīng)考慮的條件是：（1）接近負荷中心（2）不占或少占農(nóng)田。（

8、3）便于各級電壓線路的引入和引出。架空線路走廊應(yīng)與所址同時確定。（4）交通運輸方便。（5）具有適宜的地質(zhì)條件。（6）盡量不設(shè)在空氣污濁地區(qū)，否則應(yīng)采取防污措施或是在污染源的上風(fēng)側(cè)。（7）110千伏變電站的地址標(biāo)高宜在百年一遇的高水位之上，3560千伏變電所的所址標(biāo)高宜在50年一遇的高水位之上，否則應(yīng)有防護措施。（8）所址不應(yīng)為積水淹侵，山區(qū)變電所的防洪設(shè)施滿足泄洪要求。（9）具有生產(chǎn)和生活用水的可靠水源。（10）適當(dāng)考慮職工生活上的方便。（11）確定所址時，應(yīng)考慮與鄰近設(shè)施之間的相互影響。（12）所址位置必須影響礦區(qū)供電系統(tǒng)的接線方式，送電線路的規(guī)格與布局，電網(wǎng)損失和投資的大小。故所址位置的選

9、擇應(yīng)與礦區(qū)各變電所的數(shù)量，容量，用戶負荷的分配同時考慮。應(yīng)避免電力倒流。對于相近方案應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟比較擇優(yōu)確定。1.4 本設(shè)計的目的、意義及要求本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。設(shè)計根據(jù)任務(wù)書及國家的有關(guān)政策和各專業(yè)的設(shè)計技術(shù)規(guī)程進行，要求對用戶供電可靠、保證電能質(zhì)量，接線簡單清晰、操作方便、運行靈活，投資少、運行費用低，并具有可擴建的方便性。設(shè)計的主要要求有：（1）選擇主變壓器臺數(shù)、容量和型號；（2）設(shè)計變電所主接線；（3）短路電流計算及電氣設(shè)備的選擇；（4）各電壓等級配電裝置的確定；（5）變電所布置及繼電保護裝置的設(shè)置；（6）變電所低壓配電室設(shè)備的選

10、擇；（7）變電所的防雷及接地保護設(shè)計說明書就根據(jù)以上的要求展開。2 礦井負荷計算與無功功率補償進行電力負荷的計算就是為了正確地選擇變電所的變壓器的容量、各種電氣設(shè)備的型號、規(guī)格及供電電網(wǎng)所用的導(dǎo)線的型號等提供科學(xué)的依據(jù)。負荷計算主要包括以下方面：（1）求計算負荷，或者需用負荷。目的是為了合理選擇變電所變壓器容量和電氣設(shè)備的型號等；（2）求平均負荷。這是用來計算電能的需用量、電能損耗和選擇無功補償裝置等。2.1 負荷統(tǒng)計與計算 負荷統(tǒng)計礦井負荷統(tǒng)計表2-1 負荷計算（1）主井絞車：kW 5 有功計算負荷：kW 無功計算負荷：Kvar 視在計算負荷：kVA（2）煤樓： 5 額定功率：kW 有功計算

11、負荷：kW 無功計算負荷：kvar 視在計算負荷：kVA（3）東風(fēng)井：kW 有功計算負荷：kW 無功計算負荷：Kvar 視在計算負荷：kVA（4）副井絞車kW 有功計算負荷：kW 無功計算負荷：Kvar 視在計算負荷：kVA其它的負荷不再做詳細的計算，見符合統(tǒng)計表2-1。由符合統(tǒng)計表，我們統(tǒng)計如下:kW kvar表2-1 礦井負荷統(tǒng)計表121110987654321順序2冶煉廠西風(fēng)井鍋爐房井下變電所壓風(fēng)機無軌電車1冶煉廠矸石山副井絞車東風(fēng)井煤樓主井絞車設(shè)備名稱0.46.30.46.36.30.40.46.36.36.30.46.3電壓（kV）0.760.850.80.780.80.760.80

12、.80.80.850.750.85功率因數(shù)(cos)0.60.750.650.70.80.40.60.650.780.750.80.81需用系數(shù)（Kd）342675463.2392020060.8720130296.4285176.4648有功計算負荷Pca（kW）292.4418.3347.33144.912452.354097.5222.3176.7155.3401.6無功計算負荷Qcs（kvar）450794.25795025.625080900162.5370.5335.3235.2762.4視在計算負荷Sca（kVA）注：井下中央變電所為井下設(shè)備供電，其容量包含井下設(shè)備的總量量。 地

13、面低壓變壓器選擇礦井低壓變壓器選擇原則：（1）選一臺變壓器，只需要變壓器額定容量大于其計算容量。（2）選兩臺變壓器，單臺容量應(yīng)滿足一二負荷需要，且兩臺容量之和大于或者等于計算容量。特殊情況下可裝設(shè)兩臺以上變壓器，引起電網(wǎng)電壓嚴(yán)重波動的設(shè)備裝設(shè)裝用變壓器。1 生產(chǎn)負荷以無軌電車為例 有功功率：kW 無功功率：kvar 視在功率：kVA由計算數(shù)據(jù)及變壓器選擇原則，所以選用S9100/10型電力變壓器一臺。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：容量kVA高壓額定值kV低壓額定值kV阻抗電壓空載電流空載損耗kW負載損耗kW1006.30.441.60.291.5變壓器損耗計算：有功損耗：9kW無功損耗： 4.16kvar

14、2 非生產(chǎn)負荷以冶煉廠為例 有功功率：kW 無功功率：kvar 視在功率：kVA由計算數(shù)據(jù)及變壓器選擇原則，所以選用S91000/10型電力變壓器一臺。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：容量kVA高壓額定值kV低壓額定值kV阻抗電壓空載電流空載損耗kW負載損耗kW10006.30.44.50.71.710.3變壓器損耗計算：有功損耗： kW無功損耗： kvar 低壓變壓器選擇匯總其它的地面低壓變壓器的選擇，不再給出詳細的計算過程，所有地面低壓變壓器的技術(shù)參數(shù)及損耗見表2-2。由表2-2統(tǒng)計計算得到的數(shù)據(jù)，地面低壓變壓器有功損耗、無功損耗之和為：變壓器總有功損耗：36.8kW變壓器總無功損耗： 132.58kv

15、ar順序負荷名稱計算容量KVA型號臺數(shù)高壓額定值kV低壓額定值kV阻抗電壓空載電流有功損耗kW無功損耗kvar1煤樓235.2S9-250/1026.30.441.23.6111.92冶煉廠900S9-1000/1016.30.44.50.71243.453無軌電車80S9-100/1016.30.441.61.794.164鍋爐房579S9-630/1026.30.44.50.97.429.625冶煉廠450S9-1000/1016.30.44.50.71243.45表2-2 地面低壓變壓器的技術(shù)參數(shù)及損耗2.2 主變壓器的選擇與無功功率補償主變壓器的選擇，容量一般按照變電所建成后五至十年的

16、規(guī)劃負荷選擇，并適當(dāng)考慮遠期十至二十年的負荷發(fā)展，具體就是根據(jù)變電所所帶的負荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于像礦山變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許的時間內(nèi)，保證用戶的一二級負荷。所以，礦山主變壓器一般選用兩臺，以保證對一、二類負荷供電的可靠性。當(dāng)選用兩臺主變壓器時，每臺變壓器的容量應(yīng)為：。式中：事故時負荷保證系數(shù)，根據(jù)礦井一二級負荷所占比例決定，一般可取0.81。 總降壓站人工補償后的功率因數(shù)，按要求一般在0.9以上。 變電所6kV母線的計算負荷礦井的負荷統(tǒng)計表將變電所所供電的各種用電設(shè)備和用戶的設(shè)備容量、需用系數(shù)、功率因數(shù)、有功及無功負荷等數(shù)據(jù)都統(tǒng)

17、計出來了，由此我們得到全礦區(qū)的計算負荷。負荷統(tǒng)計表中最大連續(xù)負荷乘以同時系數(shù)，就得到計算負荷。統(tǒng)計得到的有功最大連續(xù)負荷在5000千瓦以下時，取0.9；在5000千瓦以上時取0.85；無功最大連續(xù)負荷則對應(yīng)取0.95和0.9計算后得到6千伏母線的計算負荷。此礦區(qū)變電所，折算到6kV惻的功率為： 7916.836.87953.6kW 5972.6132.586105.18kvar對于有功kW>5000kW，取0.85；對于無功kW>5000kW,取0.9。由此得到全礦區(qū)總計算符合： 有功功率：kW 無功功率：kvar 視在功率：KVA 功率因數(shù)： 無功功率補償用6千伏母線計算符合按要

18、求選擇電力電容器進行無功功率補償，一般補償后6千伏母線的功率因數(shù)應(yīng)達到0.9以上。礦井設(shè)備的自然功率因數(shù)值，通常小于電力部門的規(guī)定，礦井的功率因數(shù)一般應(yīng)提高到0.9以上。在煤礦企業(yè)中，最常采用的無功功率補償裝置是靜電電容器，它具有投資省、有功功率損失小，因是單個容量所組成的靜止電容，故運行維護方便，事故范圍小等優(yōu)點。根據(jù)已知的礦井用電符合的自然功率因數(shù)和預(yù)備提高到的功率因數(shù)的數(shù)值，靜電電容器補償容量按下式計算： 或式中 靜電電容器的補償容量，千乏； 全礦井的有功功率計算負荷，千瓦； 補償率，千乏/千瓦；、補償前、后功率因數(shù)角相應(yīng)的正切值。此礦區(qū)預(yù)備將功率因數(shù)提高到0.92由上式計算得：kvar

19、選擇GR1型電容柜，該電容柜裝YY6.3101電容器。容量為150千乏。由以上計算，需要電容柜的數(shù)量：由于電容器柜要選擇偶數(shù)個，故取為18個。利用電力電容器進行無功功率補償，容量為： kvar補償后礦井變電所的總無功功率為： kvar補償后的功率因數(shù)為：>0.9 滿足要求。由于煤礦變電所6千伏供電采用雙母線分段電容器分別安裝在一、二段母線上。故每段母線補償電容器1350千乏。分別安裝9個電容器柜。共計18個電容器柜。滿足無功功率的補償要求。 主變壓器損失計算補償后的6千伏母線計算負荷即主變壓器應(yīng)輸出的電力負荷，此時計算主變壓器損失，在未選型之前可用上述的計算負荷按下式近似計算如下： kW

20、 kvar變電所35千伏母線總負荷： kW kvar kVA 主變壓器選型為了保證煤礦供電，并根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定主變壓器應(yīng)選用一主一備，在一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺變壓器必須保證煤礦的安全生產(chǎn)用電的原則。根據(jù)煤礦電工手冊取事故負荷保證系數(shù)則每臺編譯器的容量為：kVAS98000/35型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)如下：容量kVA高壓額定值kV低壓額定值kV阻抗電壓空載電流空載損耗kW負載損耗kW8000356.37.50.558.542.0礦井變電所主變壓器兩臺采樣分列同時運行，所以主變壓器損耗計算如下：有功損耗： kW無功損耗： kvar由以上計算，則35千伏母線總負荷為： kW kvar

21、kVA2.3 全礦年電耗與噸煤電耗取最大有功負荷年利用小時數(shù)小時，則年電耗為： 度則噸煤電耗為： 度/噸3 供電系統(tǒng)擬定3.1 35kV電源系統(tǒng)的供電方式由第一章敘述的電源情況以及圖1-1，本礦附近有一條由區(qū)域變電所向礦井的35kV備用線路；礦井正常運行情況下由區(qū)域變電所用雙回路供電。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，本礦采用從區(qū)域變電所引出一回35kV架空線路作為主回路，供電距離為4km。另一回路從礦井的備用回路引出作為備用回路。正常情況下一回路運轉(zhuǎn)一回路備用。3.2 35kV及6kV主接線方式的確定電氣主接線是由各種電器設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)電路、互感器、電抗器、計量接線等設(shè)備），按一定的順序連接而成

22、的一個接受和分配電能的總電路。主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電站本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。 主接線的設(shè)計原則主接線應(yīng)滿足安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。（1）必須保證供電的安全性安全性包括設(shè)備安全和人生安全，要滿足這一點，必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正確選擇電氣設(shè)備及正常情況的監(jiān)督系統(tǒng)和故障情況下的保護系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技

23、術(shù)措施。（2）必須保證供電的可靠性可靠性是指主接線應(yīng)滿足不同負荷的不中斷供電，且保護裝置在正常情況下不誤動，發(fā)生事故不據(jù)動，能盡快地縮小停電范圍。因此主接線應(yīng)力求簡單清晰。（3）要具有一定的靈活性用最小的切換能適應(yīng)不同的運行方式，適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活簡單迅速地倒換運行方式，使發(fā)生故障時停電的時間最短，影響范圍最小。因此，主接線必須滿足調(diào)度靈活，操作方便的基本要求。（4）經(jīng)濟上應(yīng)合理即在保證以上要求的條件下，保證需要的投資最小。在主接線設(shè)計時主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間，于是主接線可靠靈活必須要選用高質(zhì)量設(shè)備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資費用的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性

24、和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟合理，主要從投資省、占地面積少、電能損耗小等幾個方面綜合考慮?？偟膩碚f，以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體工作的特點，準(zhǔn)確基礎(chǔ)資料，全面分析，以確定方案，做到既有先進技術(shù)又經(jīng)濟實用。3.2.2 35kV主接線方式的確定本礦井距離區(qū)域變電所4km，進線較短，礦井對于供電部門來說是一類負荷，故區(qū)域變電所應(yīng)對礦井采用有備用系統(tǒng)中的雙回路供電或與其它礦井形成環(huán)形供電電網(wǎng)。本礦規(guī)模比較大，還是采用全橋雙回路較好，即采用雙母線分段接線方式，所以，35kV進線回路為2。這樣優(yōu)點是操作方便、運行靈活、供電可靠、易于發(fā)展。缺點是設(shè)備多、投資大、變電所占地面積廣。當(dāng)

25、采用兩臺變壓器分裂同時運行時，變壓器的有功損耗為101.0kW，無功損耗為275.23kvar。當(dāng)采用兩臺變壓器一備一運時，變壓器的有功損耗和無功損耗都將增大，從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，本礦主變壓器正常情況下采用兩臺變壓器分裂同時運行。3.2.3 6kV主接線方式的確定6kV主接線根據(jù)礦井為一類負荷的要求和兩臺主變壓器分裂運行的情況下確定為單母線分段。3.3 負荷分配考慮一、二類負荷必須由聯(lián)于不同段母線的雙回路供電，再將下井回路和地面低壓分配于各段母線上，力求再生產(chǎn)時兩段母線上的負荷接近相等。具體分配方案見圖3-1。3.4 下井電纜回數(shù)的確定礦井井下由4臺排水泵，每臺額定功率為600kVA，需用系

26、數(shù)，功率因數(shù)。由以上數(shù)據(jù)得主排水泵的有功、無功計算負荷為：有功損耗： kVA無功損耗： kvar由礦區(qū)負荷統(tǒng)計表2-1，井下總計算負荷為：kWkvar kVA井下最大長時工作電流： A規(guī)程規(guī)定，下井電纜必須采用銅芯，而井下開關(guān)的額定電流有限，故下井電纜至少要兩根；另外，下井電纜的選擇原則還要求，當(dāng)一回電纜因故停止時，其它電纜應(yīng)能滿足井下全部計算負荷的供電，所以確定下井電纜的回數(shù)由補充擦材料知：式中 ，井下主排水泵計算有功、無功負荷；，井下低壓總的計算有功、無功負荷；330指下井用銅芯電纜的最大允許負荷電流；1規(guī)程規(guī)定所需要的備用電纜。故取下井電纜根數(shù)為4。4 短路電流計算短路點的設(shè)置見圖4-1

27、，短路電流計算系統(tǒng)圖見圖4-1，等值電路圖見圖4-2。4.1 短路的原因主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣所致。其他如操作人員帶負荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電等誤操作；鳥獸在裸露的載流部分上跨越以及風(fēng)雪等現(xiàn)象也能引起短路。4.2 短路的種類在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種是對稱短路，后兩種是不對稱短路。一切不對稱短路在采用對稱分量法后，都可以歸納為對稱短路的計算。4.3 短路的危害發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因此短路電流可能達到很大的數(shù)值。強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞；短路點的電弧可能燒壞電氣設(shè)備

28、；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；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運行破裂，引起嚴(yán)重后果。不對稱短路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，干擾通訊，亦可能危及人身和設(shè)備安全。4.4 短路電流計算的目的（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。（3）在設(shè)計戶外高壓配電裝置時，需按短路條件效驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。（4）在選擇繼電保護方

29、式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置需根據(jù)短路電流進行設(shè)計。4.5 進行短路電流計算的基本假設(shè)供電系統(tǒng)短路的物理過程是很復(fù)雜的，影響因素也很多。為了簡化分析和計算，采取一些合理的假設(shè)以滿足工程的需要。通常采用以下假設(shè)：供電系統(tǒng)短路的物理過程是很復(fù)雜的，影響因素很多，為了簡化分析計算，采取一些合理的假設(shè)以滿足工程的需要，通常采用以下假設(shè)：（1） 忽略此路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認為系統(tǒng)中各元件參數(shù)一定。（2）略各元件的電阻。高壓電網(wǎng)的各種電氣元件，其電阻一般都比電抗小的多。一般當(dāng)電阻大于電抗時才考慮。（3）忽略短路點的過渡電阻。過渡電阻是指相與相之間短接所經(jīng)過的電阻，如被

30、外來物體短接時，外來物體的電阻、接地短路的接地電阻、電弧短路的電弧電阻等。一般情況下，都以金屬性短路對待，只在某些繼電保護的計算中才考慮過渡電阻。（4）除不對稱故障出現(xiàn)局部不對稱外，實際的電力系統(tǒng)通常都可以當(dāng)作相對稱的。4.6 短路電流計算的標(biāo)么值法對較復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時采用標(biāo)么制進行計算比較簡便。標(biāo)么制屬于相對電位制的一種，在用標(biāo)么制計算時，各電氣元件的參數(shù)都用標(biāo)么值表示。在短路計算中所遇到的電氣量有功率、電壓、電流和電抗等四個量。某一電氣量的標(biāo)么值就是它的實際值（有名值）與一個預(yù)先選定的同單位的基準(zhǔn)值的比值。下面我們就要標(biāo)么值法進行短路電流的計算。4.7 短路電流計算本礦井

31、主井絞車電動機，副井絞車電動機、壓風(fēng)機及東風(fēng)井風(fēng)機電動機總?cè)萘砍^定值（800kW及以上），且距6kV母線距離很近，計算點（6.3kV）短路參數(shù)時考慮附加電源，計算點短路參數(shù)時考慮主絞車電動機的影響，其它短路點不考慮附加電源。 計算各元件的電抗標(biāo)么值選取基準(zhǔn)容量：100MVA選取短路點所在母線的平均電壓為基準(zhǔn)電壓，即：計算點，選取37kV，kA計算點及其其它短路點時，選取6.3kV，kA37kV母線最大運行方式時系統(tǒng)阻抗0.6333，小運行方式時系統(tǒng)阻抗為0.7027。主變壓器：電纜線路：架空線路： 短路電流計算點短路：（1）最大運行方式： kA MVAkAkA（2）最小運行方式： kAkA點

32、短路：（1）最大運行方式： kA MVA（2）最小運行方式：kA kA點短路：（1）最大運行方式： kA MVA kA kA（2）最小運行方式： kA kA點短路：（1）最大運行方式：(下井電纜兩并行運行) kA MVA kA kA（2）最小運行方式：kA以上只對短路點，進行了計算，其它的短路點計算結(jié)果，列表4-1給出，不再列出詳細的計算過程。4-1 短路參數(shù)計算結(jié)果匯總表運行方式最大運行方式最小備注短路參數(shù)kAMVAkAkAkA短路點2.461586.273.741.9235kV母線5.866417.298.914.866kV母線5.4259.1113.828.244.5330板井下變電所5

33、.6862.0215.578.634.724板，主井5.656214.418.594.699板，副井絞車4.665111.887.083.9039板，西風(fēng)井5.776314.728.774.795板，水處理5.7963.214.768.804.8027板，無軌電車1.6418.04.182.491.4223板，冶煉廠5.7262.414.588.694.756板，東風(fēng)井4.9153.6412.537.464.1019板,矸山5.6962.1714.518.654.7328板，壓風(fēng)機5.1956.713.237.894.3341板，冶煉廠5.6161.2514.318.534.6636板，鍋爐房

34、5.8764.0214.978.934.8729板，電抗器4.8 短路電流的限制及限流電抗器的選擇在煤礦供電系統(tǒng)中，由于電力系統(tǒng)的容量大，故短路電流可能達到很大的數(shù)值。如不加以限制，不但設(shè)備選擇困難，且也不很經(jīng)濟。故增大系統(tǒng)電抗，限制短路電流是必要的。加載電抗器的目的就是為了限制短路電流。由短路計算井下短路容量：MVA按規(guī)定6kV當(dāng)斷流容量在100MVA時，應(yīng)折半使用，僅為50MVA，>50MVA，因此需選擇限流電抗器。 電抗器的選擇下面我們由井下負荷計算下井總負荷電流。井下負荷為： kW kvar 則下井總負荷電流： kA下井電纜為四根，如果其中一根發(fā)生故障，其余三根要負擔(dān)全礦井下負荷

35、電流，此時，每根電纜通過的電流為： kA為限制井下短路電流，按規(guī)程規(guī)定則系統(tǒng)總阻抗為：因下井電纜為四根，分裂運行，每兩根并聯(lián)，故應(yīng)串入的電抗為：式中為系統(tǒng)在最大運行方式電抗前的最大阻抗。母線電壓為6kV，由以上計算的負荷電流，及一條電纜損壞時，其余三條供電的條件，可選用kV，A的水泥電抗器四臺，每臺電抗器計算如下：由計算，我們可選用型號為NKL6-200-3的水泥電抗器，此電抗器百分值為3 電抗器的電壓損失校驗正常工作時電抗器的電壓損失不宜大于額定電壓的5，按下式計算如下：滿足要求。 短路電流的修正加入電抗器后，影響到下井電纜的短路電流，即影響短路點。電抗器：點短路：（1）最大運行方式：(下井

36、電纜兩并行運行) kA MVA kA kA（2）最小運行方式： kA短路容量MVA<50MVA，符合要求。5 變電所供電系統(tǒng)設(shè)備選擇變電所電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇是根據(jù)環(huán)境條件和供電要求確定其型號和參數(shù)的，保證電氣設(shè)備正常運行時安全可靠，故障時不導(dǎo)致?lián)p壞，并在技術(shù)合理的情況下注意節(jié)約。還應(yīng)根據(jù)電能需求和國內(nèi)供應(yīng)能力運籌兼顧，條件允許時優(yōu)先選用先進設(shè)備，并且按照環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、長時工作電流、動穩(wěn)定性能校驗、熱穩(wěn)定性能校驗的要求綜合考慮，合理選取電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。5.1 35kV設(shè)備選擇5.1.1 35kV母線選擇礦井為一級負荷，對于礦井變電所的主接線，我們已經(jīng)選用全橋接線方式。本設(shè)計中兩

37、回進線采用分裂運行，正常情況下每回母線只負擔(dān)全所總負荷的一半；但當(dāng)一臺變壓器故障時，長時最大負荷即等于變壓器的額定容量。此時流過母線的負荷電流為： A母線選擇，一般按長時工作電流選擇，用短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。母線截面按允許截流量選擇： A由此，初選35kV母線型號為LGJ95，查得其額定電流為335A（400C）。由于所處環(huán)境最高溫度為480C，則其長時允許電流為： A考慮到動穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再較低8，故為： A>131.97A長時允許電流負荷要求。以上計算，從截流量考慮此母線已經(jīng)滿足要求，但還需進行熱穩(wěn)定校驗。下面就進行短路熱穩(wěn)定校驗。 mm2<90 m

38、m2滿足熱穩(wěn)定要求，可將型號為LGJ95的鋼芯鋁絞線作為35千伏屋外配電裝置的母線。35kV室外母線瓷瓶選用懸式絕緣子，組成絕緣串，作為母線絕緣瓷瓶，每組絕緣子常為4個。35kV架空線的選擇和母線的選擇校驗一樣，不再詳述，35kV架空線選用LGJ-95鋼芯鋁絞線。 高壓斷路器的選擇變電所35kV配電裝置采用室外布置，因此，選用多油斷路器。按最嚴(yán)重的情況考慮，若一臺變壓器故障，則另一臺變壓器承擔(dān)全部負荷。多油斷路器選用DW8-35型多油斷路器，選用與此配套的CD11-X型直流電磁操作機構(gòu)，共需要選五臺。校驗結(jié)果見表5-1。5.1.3 35kV隔離開關(guān)的選擇（1）35kV進線隔離開關(guān)選擇為了便于檢

39、修時接地，35kV進線隔離開關(guān)應(yīng)選用帶刀閘的，擬選用隔離開關(guān)型號為GW5-35GD/1000，共需選用兩臺。校驗結(jié)果見表5-1。（2）母線橋和35kV出線隔離開關(guān)選擇擬選用GW5-35G/1000型隔離開關(guān)，共需選用8臺。其校驗和35kV進行隔離開關(guān)的校驗一樣，具體校驗結(jié)果見表5-1。以上選用的10臺隔離開關(guān)操動機構(gòu)均為CS-G。 電壓互感器的選擇本礦區(qū)變電所為終端變電所，選JDX6-35型戶外單相三線圈油浸式全封閉結(jié)構(gòu)電壓互感器兩臺，用于電壓、電能測量及繼電保護之用，分別裝于35kV母線的兩段上。 電流互感器的選擇35kV變電所進線處的電流互感器是供電流、電能測量及繼電保護用的，故選用LB6

40、35型油紙絕緣、全密封的電流互感器。最高工作電壓40.5kV，額定二次電流為5A。靠近變壓器處的電流互感器是裝在DW13-35型多油斷路器電容式套管中的，可供變壓器保護裝置用，故選用LRD35型，額定電流300A，裝入式電流互感器。其它選用LR35型，額定電流為300A，裝入式電流互感器。 校 驗型 號按電壓選按電流選按斷流容量選熱穩(wěn)定校驗35kV進線斷路器DW8-3535kV35kV600A132A10000MVA64MVA16.5kA4s5.9kA2s33>8.3535kV進線隔離開關(guān)GW5-35G35kV35kV600A13214kA5s5.9kA231.3>8.356kV進

41、線柜斷路器SN10-10II10kV6kV1000A770A500MVA63.2MVA31.5kA2s5.82s44.5>8.26kV進線柜GN19-10c10kV6kV1000A770A31.5A4s5.82s63>8.2表5-1 高壓斷路器、隔離開關(guān)校驗結(jié)果表 所用變壓器選擇選用S9-50/35型變壓器兩臺。技術(shù)參數(shù)如下：空載損耗 負載損耗 空載電流阻抗電壓 高壓熔斷器的選擇保護35kV所用變壓器選用RW1035/2型高壓熔斷器，額定電流為2A，最大三相斷流容量為600MVA。需選用兩臺。保護電壓互感器的熔斷器選用RW10-35/0.5型戶外限流熔斷器兩臺。此熔斷器額定電流為0

42、.5A，三相斷流容量2000MVA。5.1.8 35kV避雷針選擇礦用變電所避雷針一般選用FZ-35型，選用兩組分放在35kV兩段母線上，配用放電記錄儀JS-4型兩臺。5.2 6kV電氣設(shè)備的選擇 高壓開關(guān)柜的選擇根據(jù)本礦變電所主接線系統(tǒng)，地面6kV配電裝置選KGN10型高壓開關(guān)柜35面。大致分為下面幾個類型：進線柜、電壓互感器和避雷器柜、電容器柜、聯(lián)絡(luò)柜和其它出線柜、備用柜等。（1）進線柜因是總開關(guān)，負荷電流較大（），同時還要測三相電流，所以選用KGN1008作為進線柜。其額定電壓為1000A。柜中斷路器、隔離開關(guān)的選擇校驗結(jié)果見表5-1。（2）電壓互感器和避雷器柜選用KGN-10-52型綜

43、合柜，因流過它的電流較小，并且不需要測電流，所以，只需要一個隔離開關(guān)就行了。（4）變壓器柜因為變壓器容量為2501000kVA，同時考慮互換性，故應(yīng)選用帶油斷路器的開關(guān)柜，同時還要了解變壓器電能的消耗和滿足繼電保護的要求，需要兩只電流互感器。所以選用KGN-10-03型高壓開關(guān)柜。（4）電容器柜因電容器總?cè)萘繛?700kvar（大于400kvar），用斷路器控制。同時還要測三相電流，應(yīng)裝兩個電流互感器，所以選用KGN-1003作為電容器柜。額定電流為630A。03柜中斷路器、隔離開關(guān)的選擇校驗結(jié)果與進線柜一樣，詳見表5-1。（5）聯(lián)絡(luò)柜本變電所容量比較大，采用油開關(guān)聯(lián)絡(luò)，并由KGN-10-22

44、和KGN-10-57兩個柜組成，其額定電流為1000A。柜中斷路器、隔離開關(guān)的選擇校驗同進線柜，詳見表5-1。（6）其它出線柜本設(shè)計為了避免開關(guān)柜型號過多，并且有一定的互換性，所以其他柜均選用KGN-10-07型高壓開關(guān)柜。為了滿足保護與測量的要求，都裝有兩個電流互感器。其額定電流為630A，斷路器的兩端均裝有隔離開關(guān)，以保證在雙電源回路中檢修的安全。柜中斷路器、隔離開關(guān)的選擇校驗結(jié)果與進行柜校驗一樣，詳見表5-1。（7）高壓開關(guān)柜選型匯總由負荷的性質(zhì)，大小選用高壓開關(guān)柜的型號如下表5-2所示。型號數(shù)量名稱額定電流KGN-10-082進線柜1000AKGN-10-22KGN-10-5716kV

45、母線聯(lián)絡(luò)柜100A1KGN-10-522電壓互感器避雷針柜630AKGN-10-035變壓器柜630AKGN-10-0715其它出線柜630A表5-2 高壓開關(guān)柜選擇匯總表合計26個柜，取25的備用柜，共需要33個柜，備用7個柜。5.2.2 6kV母線選擇（1）按正常持續(xù)電流選擇，考慮最大持續(xù)電流，計算得：A擬選定鋁母線LMY808，平放在400C最大允許截流量為1260A。由于環(huán)境溫度最高為480C，則其長時允許電流為： A考慮到動穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再較低8，故為： A>770A長時允許電流負荷要求。（2）熱穩(wěn)定性校驗下面就進行短路熱穩(wěn)定校驗。 mm2<640m

46、m2熱穩(wěn)定性符合要求。（3）動穩(wěn)定性校驗已知L121.8cm，a25cm。由于采用中間進線，故并聯(lián)運行時，母線所受的電動力最大，其數(shù)值為：N母線最大計算應(yīng)力為：母線的計算應(yīng)力為：因為 ，動穩(wěn)定性符合要求。6kV母線選用LMY-808型，符合要求。 母線支柱絕緣子的選擇由于母線為單一矩形母線，且面積不大，故選用ZNA6MM型戶內(nèi)式支柱絕緣子，其額定電壓為6kV，破壞力為3679N，故最大允許抗彎力：因為是單一母線平放，其換算系數(shù)為，故動穩(wěn)定符合條件。 穿墻套管的選擇選用戶外式鋁導(dǎo)線的穿墻絕緣子，型號為CWLB-10/1000 ，套管長度為0.6m，最大破壞力為7358N，5s的熱穩(wěn)定電流為20k

47、A。由于環(huán)境最高溫度為480C，其長時允許電流為： 長時允許電流符合條件。（1）動穩(wěn)定校驗已知L105cm，a25cm則其電動力為：則動穩(wěn)定性符合要求。（2）熱穩(wěn)定校驗假想時間為s，其熱穩(wěn)定電流為： kA則熱穩(wěn)定符合條件。5.2.5 6kV供電導(dǎo)線的選擇對于高壓電纜的選擇一般按經(jīng)濟電流密度選，按長時允許電流的最小熱穩(wěn)定截面進行校驗。在此選用油浸紙絕緣鋁包鎧裝帶裝電纜。具體選擇見下表5-3。名稱主井絞車副井絞車壓風(fēng)機地面低壓型號ZLQD5-6-370ZLQD5-6-335ZLQD5-6-335ZLQD5-6-335現(xiàn)面以主井絞車為例，進行選擇校驗。主井提升（雙回路）則： A mm2選用導(dǎo)線型號為

48、ZLQD5-6-370。校驗：其長時允許電流為145A>73.4A 滿足要求。熱穩(wěn)定性 mm2<70mm2校驗符合條件。5.2.6 6kV架空線的選擇6kV架空線一般選用鋁絞線。導(dǎo)線截面按經(jīng)濟電流密度選，按長時允許電流進行校驗，并校驗其電壓損失是否符合要求。這里我們選用LJ-16型導(dǎo)線作為6kV架空線。5.3 下井電纜的選擇下井電纜為4根，由于受工作環(huán)境與條件的限制，必須用耐拉的電纜，本設(shè)計中選用粗鋼絲鎧裝鉛包鋼芯電纜。 下井電纜選擇計算負荷電流為： A則 mm2選ZQD5-6-370型號電纜。 允許電壓損失校驗允許電壓損失為：V實際電壓損失為：V因為，符合條件。 熱穩(wěn)定性校驗mm2<70mm2熱穩(wěn)定符合條件。下井電纜選用ZQD5-6-370型號電纜。6 變電所布置6.1 總的布置原則高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便。具體應(yīng)遵循節(jié)約用地、運行安全和操作巡視方便、便于檢