某煤礦35KV變電站設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)了煤礦地面35KV變電所的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)過程主要包括負(fù)荷計(jì)算、主接線設(shè)計(jì)、短路計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、防雷與接地等。通過對煤礦35KV變電所的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果確定主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及型號。用標(biāo)幺值法對供電系統(tǒng)進(jìn)行短路電流計(jì)算，為電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)提供了數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定了礦井變電所的主接線方式、運(yùn)行方式。其中35KV側(cè)為全橋接線，6KV主接線為單母分段接線。兩臺(tái)主變壓器采用分列運(yùn)行方式。并根據(jù)電流整定值以及相關(guān)數(shù)據(jù)，選擇了斷路器、隔離開關(guān)、互感器等電氣設(shè)備，并進(jìn)行校驗(yàn)。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算； 短路計(jì)算； 變電所； 運(yùn)行方式Ab

2、stract The coal mine ground 35KV transformer substation was designed. Design process is mainly including load calculate, the design of main electrical connection, short out calculate, electric equipment choose, lightning protection and grounding, etc. According to load statistics and the result of l

3、oad calculation determine the quantity ,capacity and mode of the main voltage transformer .According to the characteristic of the coal electric system determine the main electrical connection and operation mode of the ground transformer substation .The side of 35KV is Full bridge Connection and the

4、bus of 6KV is single bus section .The two voltage transformers adopt the mode of split run .And according to the checkup of whole definite value and relevant data of the electric current , have chosen such electric equipment as the relay, voltage transformer ,etc.Keywords：Load calculation; short-cir

5、cuit calculation; substations; operation mode 目 錄1概述11.1礦井簡介11.2十二礦供電系統(tǒng)簡介11.3原始負(fù)荷資料12負(fù)荷計(jì)算32.1負(fù)荷計(jì)算目的32.2負(fù)荷計(jì)算方法32.3負(fù)荷計(jì)算過程52.3.1各用電設(shè)備組負(fù)荷計(jì)算52.3.2各低壓變壓器的選擇與損耗計(jì)算102.3.3計(jì)算6KV母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選主變壓器122.3.4功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜的選擇123變電所主變壓器的選擇與校驗(yàn)153.1變壓器選擇原則153.2變壓器選擇計(jì)算153.3變壓器的損耗計(jì)算163.4 35KV側(cè)全礦負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)校驗(yàn)163.5變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的確定1

6、74電氣主接線設(shè)計(jì)184.1對電氣主接線的基本要求184.2本所電氣主接線方案的確定184.2.1電源進(jìn)線與主接線184.2.2負(fù)荷分配195短路計(jì)算215.1短路電流計(jì)算的目的215.2三相短路計(jì)算的方法與步驟215.3短路電流計(jì)算過程215.3.1選擇計(jì)算各基準(zhǔn)值235.3.2計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗235.3.3計(jì)算各短路點(diǎn)的短路參數(shù)245.4短路參數(shù)匯總表286高壓電氣設(shè)備選擇296.1高壓電氣設(shè)備選擇原則296.2 35KV電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)306.2.1高壓斷路器的選擇306.2.2隔離開關(guān)的選擇316.2.3電流互感器的選擇326.2.4電壓互感器的選擇336.2.5 35KV避雷器

7、的選擇336.3 6KV電氣設(shè)備選擇346.4電力線路的選擇396.4.1 35KV輸電線路及母線的選擇與校驗(yàn)396.4.2 6KV電纜及架空線的選擇406.4.3電力線路選擇計(jì)算匯總表477防雷與接地487.1 雷電過電壓的保護(hù)487.2 接地裝置497.2.1 接地裝置的分類497.2.2接地裝置的布置50總結(jié)51參考文獻(xiàn)52致謝531概述1.1礦井簡介 本礦井為年產(chǎn)萬噸的礦井，三水平可采儲(chǔ)量為萬噸，考慮的備用儲(chǔ)量系數(shù)，三水平的服務(wù)時(shí)間為年。年平均氣溫為，最高氣溫為，最低氣溫為，土壤最高溫度。1.2十二礦供電系統(tǒng)簡介目前十二礦工業(yè)場地有一座35KV變電所，共有四回35KV供電電源，其中來自

8、平煤集團(tuán)矸石電廠的兩回35KV電源作為主供電源，長度為320m；來自十礦地面變電所的兩回35KV電源作為備用電源，長度為2.3km。正常情況下，只允許十二礦使用矸石電廠的電源，只有在矸石電廠停止供電的情況下，才允許十礦地面變電所向十二礦供電，而且只能保證十二礦的礦井通風(fēng)、排水、提升等安全用電，不準(zhǔn)許十二礦生產(chǎn)。平煤集團(tuán)矸石電廠位于十二礦西北方向約200m處，裝機(jī)容量為3x6MW，發(fā)出的電力扣除廠用電及十二礦用電外全部通過聯(lián)網(wǎng)線送向月臺(tái)35KV變電站。月臺(tái)35KV變電站通過35KV輸電線路與賈莊110KV變電站聯(lián)接。因此平煤集團(tuán)矸石電廠的35KV電源安全、可靠。1.3原始負(fù)荷資料負(fù)荷資料見表1-

9、1全礦電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表。表1-1 全礦電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表設(shè)備名稱電壓（V）電機(jī)類型單機(jī)容量（KW）安裝臺(tái)數(shù)/工作臺(tái)數(shù)工作設(shè)備總?cè)萘浚↘W）需用系數(shù)功率因數(shù)離變電所的距離主井提升6000Y12001/112000.900.850.30副井提升6000Y8001/18000.850.820.15主扇風(fēng)機(jī)6000T10002/110000.85-0.901.50壓風(fēng)機(jī)6000T2504/25000.80-0.900.32礦綜合廠3803200.650.750.50機(jī)修廠3805800.550.780.20洗煤廠3806500.720.770.47地面低壓3807500.720.760.05主排水泵6000

10、X5005/315000.880.850.65一采區(qū)60008500.650.70二采區(qū)60009500.700.76井底低壓66023780.700.756工人鎮(zhèn)3805500.850.812.2支農(nóng)3803300.820.852.6注 電機(jī)類型：Y表示繞線異步；X表示鼠籠異步；T表示同步。2 負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算目的 電力負(fù)荷的計(jì)算，對合理配置電源，合理布局供電線路，以及正確選擇各個(gè)電氣設(shè)備和導(dǎo)線、電纜等都是不可缺少的。負(fù)荷計(jì)算得準(zhǔn)確，使設(shè)計(jì)工作建立在可靠的基礎(chǔ)資料之上，得出的工程設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理。反之，若負(fù)荷計(jì)算得過大或過小，則會(huì)造成投資和設(shè)備器材的浪費(fèi)，或使設(shè)備承受不了負(fù)荷電流而造成

11、事故，影響安全供電。 在進(jìn)行供電設(shè)計(jì)時(shí)?；镜脑假Y料為工藝部門提供的各種用電設(shè)備的產(chǎn)品銘牌數(shù)據(jù)，如額定容量、額定電壓等。安裝的設(shè)備并非都同時(shí)運(yùn)行，而且運(yùn)行著的設(shè)備實(shí)際需用的負(fù)荷也并不是每一刻都等于設(shè)備的額定容量，而是在不超過額定容量的范圍內(nèi)變化著。所以直接用安裝容量選擇供電設(shè)備和供配電系統(tǒng)，必將導(dǎo)致工程投資的增加。2.2負(fù)荷計(jì)算方法 供電設(shè)計(jì)常采用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有需用系數(shù)法、二項(xiàng)系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品電耗法等，需用系數(shù)法計(jì)算簡便，對于任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用。且計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際。尤其對各用電設(shè)備容量相差很小且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組。公式簡單、計(jì)算方便，只用一個(gè)原始公式就可以表

12、征普遍的計(jì)算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個(gè)企業(yè)變電站的負(fù)荷計(jì)算都適用。對于不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計(jì)和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，查取方便，因此為我國設(shè)計(jì)部門廣泛采用。本設(shè)計(jì)采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算：1.用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個(gè)車間中，可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，再分別計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，其計(jì)算公式為 （2-1） 式中、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計(jì)算負(fù)荷； 該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，KW； 額定電壓，V； 功率因數(shù)角的正切值； 該用電設(shè)備

13、組的計(jì)算負(fù)荷電流，簡稱計(jì)算電流，A； 需用系數(shù)，由表1-1查得。2.多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，而各個(gè)用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)。具體計(jì)算式為 （2-2） 式中、配電干線或變電所低壓母線的有功、無功、視在計(jì)算負(fù)荷； 組間同時(shí)系數(shù)； 該配電干線或變電所低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；、分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切值，總設(shè)備容量； 該干線或變電所低壓母線上的計(jì)算電流，A； 該干線或低壓母線上的額定電壓，V。2.3負(fù)荷計(jì)算過程2.3.1各用電設(shè)

14、備組負(fù)荷計(jì)算由表1-1查出各用電設(shè)備組的需用系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。 1 對主井提升 ， 則: 有功功率 無功功率 視在功率 2 對副井提升 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 3對主扇風(fēng)機(jī) ，則：有功功率 無功功率 視在功率 4 對壓風(fēng)機(jī) ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 5 對礦綜合廠 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 S6 對機(jī)修廠 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 7 對洗煤廠 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 8 對地面低壓 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 9 對主排水泵 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 10 對一采區(qū)

15、， 則：有功功率 無功功率 視在功率 11 對二采區(qū) ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 12 對井底低壓 ， 則：有功功率 無功功率 視在功率 13 對工人鎮(zhèn) ，則： 有功功率 無功功率 視在功率 14 對支農(nóng) ， 則： 有功功率 無功功率 視在功率 將各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，結(jié)果計(jì)入表2-1全礦電力負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷。 表2-1 全礦負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)表用戶名稱設(shè)備容量需用系數(shù)功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷一、地面部分1、主井提升12000.900.850.62108067012712、副井提升8000.850.820.706804768303、主扇風(fēng)機(jī)10000.85-0.90-0.48850-4129444、

16、壓風(fēng)機(jī)5000.80-0.90-0.48400-1924435、礦綜合廠3200.650.750.882081832776、機(jī)修廠5800.550.780.803192554087、洗煤廠6500.720.770.834683886088、地面低壓7500.720.760.86540464712地面小計(jì)45451832二、井下部分9、主排水泵15000.880.850.621320818155210、一采區(qū)8500.650.701.0255356479011、二采區(qū)9500.700.760.8666557287712、井底低壓23780.700.7560.866166514422203井下小計(jì)

17、42033396三、其他部分13、工人鎮(zhèn)5500.850.810.7246833757714、支農(nóng)3300.820.850.62271168319其他小計(jì)739505全礦計(jì)算負(fù)荷94875733110852.3.2各低壓變壓器的選擇與損耗計(jì)算 因采用電壓6KV集中補(bǔ)償功率因數(shù)，固對各低壓變壓器均無補(bǔ)償作用，對各低壓變壓器選擇時(shí)據(jù)表2-1中的計(jì)算視在容量進(jìn)行選擇。1機(jī)修廠、礦綜合廠、工人鎮(zhèn)與支農(nóng)變壓器分別選用，、，、，、，型三相油浸自冷式銅線電力變壓器各一臺(tái)。2地面低壓變壓器選用兩臺(tái)，型銅線電力變壓器3洗煤廠變壓器選用兩臺(tái)，型銅線電力變壓器。4各變壓器功率損耗計(jì)算。單臺(tái)變壓器的功率損耗按式（2-

18、3）、式（2-4）計(jì)算。兩臺(tái)變壓器一般為分列運(yùn)行，其功率損耗應(yīng)為按運(yùn)行的單臺(tái)變壓器損耗的兩倍。對于井下低壓負(fù)荷，因表2-1未作分組，故不選變壓器。 （2-3） 式中 變壓器空載有功功率損耗，； 變壓器的短路電流等于額定電流時(shí)的有功功率損,； 計(jì)算負(fù)荷，； 變壓器的額定容量，； 變壓器的負(fù)荷率，。 （2-4） 式中變壓器空載無功功率損耗， ，其中為變壓器空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)，。 變壓器額定短路無功功率損耗， ，其中為變壓器短路電壓占額定電壓的百分?jǐn)?shù)，。（1） 對于機(jī)修廠變壓器： （2） 對于礦綜合廠變壓器 （3） 對于630kVA工人鎮(zhèn)變壓器 （4） 對于400kVA支農(nóng)變壓器 （5） 對

19、于地面低壓兩臺(tái)800kVA變壓器 （6） 對于洗煤廠兩臺(tái)630kVA變壓器 （7） 對于井下負(fù)荷的變壓器損耗 各低壓變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果如表2-2所示：表2-2 各低壓變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果負(fù)荷名稱機(jī)修廠礦綜合廠工人鎮(zhèn)支農(nóng)地面低壓洗煤廠井下負(fù)荷)合計(jì)；2.3.3計(jì)算6KV母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選主變壓器各組低壓負(fù)荷加上各低壓變壓器的功率損耗后即為其高壓側(cè)的負(fù)荷，因，故查表得，忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，變電所6KV母線補(bǔ)償前得總負(fù)荷為 補(bǔ)償前功率因數(shù) 根據(jù)礦井一、二級負(fù)荷的比重大于,可初選兩臺(tái)主變壓器，其型號容量應(yīng)選為，由于固定電費(fèi)按最高負(fù)荷收費(fèi)，故可采用兩臺(tái)同時(shí)分列運(yùn)行的方式，當(dāng)一臺(tái)因故

20、停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)亦能保證全礦一、二負(fù)荷的供電，并留有一定得發(fā)展余地。2.3.4功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜的選擇 由于無功損耗與負(fù)荷率的平方成正比，故出現(xiàn)變壓器最大功率損耗的運(yùn)行方式應(yīng)為一臺(tái)使用，一臺(tái)因故停運(yùn)的情況，據(jù)此計(jì)算35kv側(cè)的補(bǔ)償前負(fù)荷及功率因數(shù)，并求出當(dāng)功率因數(shù)提高至0.9時(shí)所需要的補(bǔ)償容量，該數(shù)值就可以作為6kv母線上應(yīng)補(bǔ)償?shù)娜萘?。考慮到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)：1)無補(bǔ)償時(shí)主變壓器的損耗計(jì)算。按一臺(tái)運(yùn)行、一臺(tái)因故停運(yùn)計(jì)算，則負(fù)荷率為 2)35kv側(cè)補(bǔ)償前的負(fù)荷與功率因數(shù)為 3） 計(jì)算選擇電容器柜與實(shí)際補(bǔ)償容量。設(shè)補(bǔ)償后功率因數(shù)提高到，則，取平

21、均負(fù)荷系數(shù)選用GR-1C-08型，電壓為6KV每柜容量qc=270kvar的電容器柜，則柜數(shù)取偶數(shù)得實(shí)際補(bǔ)償容量：折算到計(jì)算補(bǔ)償容量為 4） 補(bǔ)償后6KV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)為 因補(bǔ)償前后有功計(jì)算負(fù)荷不變，則： 5） 補(bǔ)償后主變壓器最大損耗計(jì)算。補(bǔ)償后一臺(tái)運(yùn)行的負(fù)荷率略有減小 6） 補(bǔ)償后35KV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)校驗(yàn) 符合要求。 3 變電所主變壓器的選擇與校驗(yàn)供電變壓器是根據(jù)其使用環(huán)境條件、電壓等級及計(jì)算負(fù)荷選擇其形式和容量。變電所的容量是由其裝設(shè)的主變壓器容量所決定的。從供電可靠性出發(fā)，變壓器臺(tái)數(shù)越多越好，但變壓器臺(tái)數(shù)的增加，開關(guān)電器等設(shè)備以及變電所的建設(shè)投資都要增大。所以，變壓器臺(tái)

22、數(shù)與容量的確定，應(yīng)全面考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，合理決定。3.1變壓器選擇原則 1）當(dāng)企業(yè)絕大多數(shù)負(fù)荷屬三級負(fù)荷，其少量一、二級負(fù)荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時(shí)，可以裝設(shè)一臺(tái)變壓器。 2）如企業(yè)的一、二級負(fù)荷較多，必須裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。兩臺(tái)互為備用，并且當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級負(fù)荷。 3）特殊情況下可裝設(shè)兩臺(tái)以上變壓器。如分期建設(shè)的大型企業(yè)，其變電站個(gè)數(shù)及變壓器臺(tái)數(shù)均可分期投建，從而臺(tái)數(shù)可能較多。3.2變壓器選擇計(jì)算 由表2-1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算可知，全礦三級負(fù)荷占總負(fù)荷的13.34%，根據(jù)主變壓器選擇原則，一般選擇兩臺(tái)，當(dāng)一臺(tái)故障停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)必須保證一、二級負(fù)荷的用電，故可取負(fù)荷保證系數(shù)

23、，則 按此參數(shù)亦可選容量為8000KVA的主變壓器，但設(shè)計(jì)上考慮將來的發(fā)展情況，故選兩臺(tái)SF7-10000,35/6.3KV為宜。其技術(shù)參數(shù)如表3-1所示：兩臺(tái)主變壓器采用分列運(yùn)行方式，備用方式為暗備用。 表3-1 主變壓器技術(shù)參數(shù)型號規(guī)格（KVA）聯(lián)結(jié)組別阻抗電壓7.5空載電流0.8損耗（KW）空載13.6短路533.3變壓器的損耗計(jì)算由公式2-4計(jì)算可得空載無功損耗：短路無功損耗：變壓器的負(fù)荷率： 則有功損耗： 無功損耗：3.4 35KV側(cè)全礦負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)校驗(yàn)有功功率：無功功率：視在功率：35kv側(cè)功率因數(shù)校驗(yàn) 滿足設(shè)計(jì)要求。3.5變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的確定兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)的臨界負(fù)

24、荷值可以由公式3-1確定 （3-1）當(dāng)S<Sec時(shí)，宜于一臺(tái)運(yùn)行，S>Sec時(shí)，宜于兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。式中Sec經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)荷，kVA；SN.T變壓器額定功率，kVA；變壓器空載有功損耗，kw；變壓器空載無功損耗，kw；變壓器短路有功損耗，kw；變壓器短路無功損耗，kw；無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，取；故經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案為：當(dāng)S<5950KVA，宜一臺(tái)運(yùn)行；當(dāng)S>5950kVA，宜兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。4 電氣主接線設(shè)計(jì)變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等一次設(shè)備）及其連接線組成，用以接受和分配電能，時(shí)供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負(fù)荷

25、的大小、級別以及變壓器的臺(tái)數(shù)、容量等有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性等有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。4.1對電氣主接線的基本要求 （1）根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。 （2）接線力求簡單、清晰、操作方便。 （3）保證進(jìn)行一切倒閘操作的工作人員及設(shè)備的安全，并能保證維護(hù)和檢修的安全進(jìn)行。 （4）在滿足技術(shù)要求的前提下，應(yīng)使接線的投資和運(yùn)行的費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)。 （5）具有擴(kuò)建的可能性。4.2本所電氣主接線方案的確定4.2.1電源進(jìn)線與主接線對上一級供電部門來說35KV礦井變電所是一級負(fù)荷，故

26、上級變電所對礦井采用有備用的雙回路供電 ，即35KV進(jìn)線為兩路架空進(jìn)線。對于煤礦企業(yè)，因一、二級負(fù)荷占總量的2/3以上，故35KV側(cè)宜用全橋接線，6KV主接線根據(jù)礦井為一級負(fù)荷的要求及變壓器是兩臺(tái)的情況確定為單母線分段的接線方式。圖4-1 一次側(cè)主接線圖4.2.2負(fù)荷分配考慮一、二級負(fù)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(jī)因相距較近，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(shí)兩段6KV母線上的負(fù)荷接近相等。具體分配方案如圖4-1所示。下井電纜回?cái)?shù)確定。考慮0.96的同時(shí)系數(shù)得井下總負(fù)荷 井下最大長時(shí)負(fù)荷電流（計(jì)算電流） 根據(jù)井下開關(guān)的額定電流最大為4

27、00A，而煤礦安全規(guī)程規(guī)定：下井電纜至少兩回，當(dāng)一回因故停止供電后，其他電纜應(yīng)能滿足井下全部負(fù)荷的供電，所以應(yīng)選三回，考慮到負(fù)荷分配和運(yùn)行的靈活性，最后確定4回下井電纜，兩兩并聯(lián)后分列運(yùn)行。5 短路計(jì)算研究供電系統(tǒng)的短路并計(jì)算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運(yùn)行方式的比較、電氣設(shè)備的選擇及繼電保護(hù)整定都有重要意義。5.1短路電流計(jì)算的目的短路產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)重，為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問題。（1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。（2）設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確切除短路故

28、障。（3）確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采取限制短路電流的措施。（4）確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等。5.2三相短路計(jì)算的方法與步驟（1）根據(jù)短路電流技術(shù)要求，根據(jù)供電系統(tǒng)圖選定短路計(jì)算點(diǎn)。（2）畫出計(jì)算短路電流的等效電路圖。（3）選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各級基準(zhǔn)電流。（4）據(jù)等效電路計(jì)算元件的標(biāo)幺電抗。（5）計(jì)算短路點(diǎn)的總標(biāo)幺電抗與短路參數(shù)。5.3短路電流計(jì)算過程地面變電所6KV母線上的線路類型及線路長度如表5-1所示。表5-1 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1主井提升60.30C2副

29、井提升60.15C3主扇風(fēng)機(jī)61.5K4壓風(fēng)機(jī)60.32C5礦綜合廠0.40.5K6地面低壓0.40.09C7機(jī)修廠0.40.20C8洗煤廠0.40.47K9工人鎮(zhèn)0.42.2K10支農(nóng)0.42.6K11井下6KV母線60.65C注 C表示電纜線路，K表示架空線路 線路電抗：對于電纜線路，架空線路短路點(diǎn)選取35KV母線、6KV母線和各6KV出線末端，故可畫出圖5-1所示的等效短路計(jì)算圖。圖5-1 等效短路計(jì)算圖5.3.1選擇計(jì)算各基準(zhǔn)值選取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓Ud1=37KV，Ud2=6.3KV，Ud3=0.4KV，則各級基準(zhǔn)電流為 5.3.2計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗（1） 電源的電抗 （2） 變壓

30、器電抗主變壓器電抗 地面低壓變壓器電抗 （3）線路電抗 35KV架空線路電抗 下井電纜線路電抗 主扇風(fēng)機(jī) 主井提升 副井提升 壓風(fēng)機(jī) 礦綜合廠 地面低壓（兩臺(tái)分列運(yùn)行）由于變壓器在所內(nèi)，只計(jì)算變壓器阻抗，不計(jì)線抗 機(jī)修廠 洗煤廠 工人鎮(zhèn) 支農(nóng) 5.3.3計(jì)算各短路點(diǎn)的短路參數(shù)（1）K1點(diǎn)短路電流計(jì)算。（35KV）1）最大運(yùn)行方式下的三相短路電流短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值: 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 2）最小運(yùn)行方式下的三相短路電流短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值: 短路沖擊電流峰值： 短路

31、沖擊電流有效值： 三相短路容量： （2）K2點(diǎn)短路電流計(jì)算（6KV）1）最大運(yùn)行方式下短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值: 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 2）最小運(yùn)行方式下短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值: 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： （3）K8點(diǎn)短路電流計(jì)算（折算到6KV側(cè)）(地面低壓)1）最大運(yùn)行方式下短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 6KV側(cè)的短路電流參數(shù)三相短路電流周期分量有效值: 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 2）最小運(yùn)行方式下

32、短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值: 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： （4）K3點(diǎn)短路電流計(jì)算（下井電纜）1）最大運(yùn)行方式下短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值： 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 2）最小運(yùn)行方式下短路回路電抗標(biāo)幺值： 短路電流標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值： 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 其他短路點(diǎn)的計(jì)算與以上各點(diǎn)類似，結(jié)果見表5-2短路參數(shù)匯總表。5.4短路參數(shù)匯總表表5-2 短路參數(shù)匯總表短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式下短路參數(shù)最小運(yùn)行方

33、式下短路參數(shù)K14.39211.206.68281.453.158.034.79201.9K28.2921.1412.690.477.3618.7711.1980.3K37.4118.911.2680.896.6616.9810.1272.66K43.508.935.3238.213.328.485.0536.27K57.8620.0411.9585.777.0217.910.6776.58K68.0720.5812.2788.067.1818.3210.9178.4K77.8319.97111.9085.446.9917.8410.6276.32K81.363.472.0714.861.33

34、3.392.0214.56K95.714.528.6662.145.2413.367.9657.17K108.0020.412.1687.297.1318.1810.8477.78K115.8014.808.8363.335.3313.598.158.17K122.767.034.2030.12.656.754.0328.88K132.466.273.7426.842.376.043.6025.876 高壓電氣設(shè)備選擇電氣設(shè)備選擇是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確選擇電氣設(shè)備是保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)其熱、動(dòng)穩(wěn)

35、定。6.1高壓電氣設(shè)備選擇原則對各種電氣設(shè)備的基本要求是正常運(yùn)行時(shí)安全可靠，短時(shí)通過短路電流時(shí)不致?lián)p壞，因此，電氣設(shè)備必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)。（1）按正常條件選擇1.環(huán)境條件 電氣設(shè)備在制造上分戶內(nèi)、戶外兩大類。戶外設(shè)備的工作條件惡劣，各方面要求較高，成本也高。戶內(nèi)設(shè)備不能用于戶外，戶外設(shè)備可以用于戶內(nèi)，但不經(jīng)濟(jì)。此外選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、防爆、以及高海拔地區(qū)或濕熱地區(qū)等方面的要求。2.按電網(wǎng)額定電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓在選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)按照電氣設(shè)備和電纜的額定電壓不低于裝置點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即:3.按最大長時(shí)負(fù)荷電

36、流選擇電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于通過它的最大長時(shí)負(fù)荷電流（或計(jì)算電流），即：（2）按短路情況校驗(yàn)按短路情況對電氣設(shè)備進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。6.2 35KV電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)6.2.1高壓斷路器的選擇35KV接線形式為全橋式，而運(yùn)行方式采用全分列方式，所以35KV進(jìn)線和變壓器回路的斷路器應(yīng)選相同形式的斷路器。當(dāng)一側(cè)的變壓器和另一側(cè)的進(jìn)線檢修時(shí)，橋斷路器必須把完好的進(jìn)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(shí)負(fù)荷電流應(yīng)為變壓器的最大長時(shí)負(fù)荷電流，即斷路器工作電壓為35KV，最大長時(shí)負(fù)荷電流為173A，布置在室外，初步選戶外式真空斷路器，型號為ZW7-

37、40.5型，額定電壓為35KV，額定電流為1250A，其技術(shù)參數(shù)如表6-1所。 表6-1 所選斷路器的電氣參數(shù)型 號額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）額定關(guān)合電流（KA）（4s）熱穩(wěn)定電流（KA）ZW7-40.535125025636325ZN63A-6/12506125020505020對于ZW7-40.5型戶外真空斷路器按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和短路情況進(jìn)行校驗(yàn)。1）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)ZW7-40.5型戶外真空斷路器，額定工作環(huán)境最高空氣溫度為，實(shí)際工作環(huán)境最高溫度為，因此額定電流必須按當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度進(jìn)行修正。按當(dāng)高于時(shí)，其允許電流一般可按每增高，額定電流減少進(jìn)行修正

38、。在下允許通過最大電流為符合要求。2）按短路條件校驗(yàn)1.額定開斷電流校驗(yàn)。斷路器的額定開斷電流是，而點(diǎn)的短路電流為，因此額定開斷電流符合要求。2.額定關(guān)合電流校驗(yàn)。斷路器的額定關(guān)合電流是，而點(diǎn)的短路的沖擊電量為，因此額定關(guān)合電流符合要求。3.熱穩(wěn)定校驗(yàn)。因兩回35KV電源上級出線斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.5s，斷路器的開斷時(shí)間為0.1s，則短路電流通過斷路器的最長時(shí)間為，即假想時(shí)間。對無限大容量系統(tǒng)有 相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流 符合要求。4.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。由于，則 符合要求。6.2.2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。基于35KV斷路器選擇相同型號的原因，35KV所有的隔

39、離開關(guān)也應(yīng)該選擇相同的型號。為了便于檢修時(shí)接地，進(jìn)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GW5-35GD/630型，其余回路選用普通GW5-35/630型隔離開關(guān)，兩者電氣參數(shù)相同。所選隔離開關(guān)電氣參數(shù)如表6-2所示。 表6-2 GW5-35/630型戶外式隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)型號額定電壓(KV)額定電流(KA)動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)（5s）熱穩(wěn)定電流(KA)GW5-35GD/630356305014GW5-35/630356305014在額定環(huán)境溫度（）下的額定電流為630A，實(shí)際環(huán)境最高溫度為（）下允許的電流為1）額定電壓：，符合要求。2）額定電流：符合要求。3）

40、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路發(fā)生在隔離開關(guān)后，并在斷路器前時(shí)，事故切除靠上一級變電所的過流保護(hù)，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要比35KV進(jìn)線的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限2.5s大一個(gè)時(shí)限級差，故。則短路電流經(jīng)過隔離開關(guān)的總時(shí)間相當(dāng)于5秒得熱穩(wěn)定電流為： 符合要求。6.2.3電流互感器的選擇選用為ZW7-40.5型戶外真空斷路器配套的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(dòng)熱穩(wěn)定，高精度，多級次，并可制作復(fù)變比等特點(diǎn)，主要作計(jì)量和繼電保護(hù)用。其技術(shù)參數(shù)如表6-3所示。 表6-3 LZZBJ4-35型電流互感器技術(shù)參數(shù)變

41、比準(zhǔn)確級次組合額定輸出(VA)4s熱電流(有效值)（KA）動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（KA）300/50.5/0.5/10P10/10P1025/25/50/5017.142.8 實(shí)際環(huán)境溫度（）下允許通過的電流為 符合要求。1）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：，符合要求。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，負(fù)荷要求。6.2.4電壓互感器的選擇35KV電壓互感器，為油浸絕緣型，均為單相，有雙繞組與三繞組之分。如對35KV不進(jìn)行絕緣測試時(shí)，可選兩臺(tái)雙繞組互感器，接成V形，供儀表用電壓，否則選用三臺(tái)三繞組互感器，接成YYd11型。互感器短路保護(hù)采用限流高壓熔斷器。 由于煤礦35KV變電所不對35KV進(jìn)行絕緣檢測（由上級變電所檢測）。則選兩臺(tái)

42、JDJ-35型單相雙繞組油浸式戶外電壓互感器。其及主要技術(shù)參數(shù)為：原邊電壓35KV，工頻試驗(yàn)電壓95KV，二次電壓0.1KV，極限容量1000VA。配用兩臺(tái)RW10-35/0.5型限流熔斷器。6.2.5 35KV避雷器的選擇避雷器是防護(hù)雷電入侵對電氣設(shè)備產(chǎn)生危害的維護(hù)裝置。在架空線上發(fā)生雷擊后，避雷器首先被擊穿并對地放電，從而使其他受到保護(hù)。當(dāng)過電壓消失后，避雷器又能自動(dòng)回復(fù)到起初狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中選用HY5WZ-42/134型閥型避雷器，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定電壓42KV，系統(tǒng)電壓35KV，工頻放電電壓不小于80KV，傘群數(shù)為18，最大雷擊殘壓134KV。6.3 6KV電氣設(shè)備選擇6KV采用室內(nèi)

43、成套配電裝置，選擇開關(guān)柜的型號為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(hù)與測量等要求進(jìn)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(hù)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(hù)之用。（1）開關(guān)柜方案編號選擇1）6KV進(jìn)線柜方案編號選用架空進(jìn)線柜19和母聯(lián)柜52以及架空進(jìn)線柜21和母聯(lián)柜53配合使用，分別組成進(jìn)線柜。2）母聯(lián)柜方案編號選用母聯(lián)柜9和母聯(lián)柜52配合使

44、用組成分段聯(lián)絡(luò)柜。3）出線柜方案選擇電纜出線方案編號選1號，架空出現(xiàn)方案編號選23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43。（2）高壓開關(guān)柜的校驗(yàn)高壓開關(guān)柜只需對其斷路器進(jìn)行校驗(yàn)即可。1）進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器選擇校驗(yàn)進(jìn)線柜和母聯(lián)柜配用ZN63A-6/1250型戶內(nèi)真空斷路器，其技術(shù)參數(shù)如表6-1所示。最長時(shí)負(fù)荷電流在額定環(huán)境溫度（）下的額定電流為1250A，實(shí)際環(huán)境最高溫度為（）下允許的電流為（A）1.額定電壓校驗(yàn)：，符合要求。2.額定電流校驗(yàn)：，符合要求。3.額定開斷電流校驗(yàn)：斷路器的額定開斷電流是，而點(diǎn)的短路電流為，因此額定開斷電流符合要求。4.額定關(guān)合電流校驗(yàn)：

45、斷路器的額定關(guān)合電流是，而點(diǎn)的短路沖擊電流為，因此額定關(guān)合電流符合要求。5.熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路發(fā)生在6KV母線上時(shí)，變壓器差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作（因不是其保護(hù)范圍），此時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為2s（比進(jìn)線保護(hù)少一個(gè)時(shí)限級差），則。相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流符合要求。6.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：由于。，則 符合要求。2）出線柜斷路器的選擇校驗(yàn) 出線柜均配用ZN63A-12/630型真空斷路器。因?yàn)橹髋潘霉╇娀芈坟?fù)荷最大，可以按它進(jìn)行校驗(yàn)。最大長時(shí)負(fù)荷電流為 其他參數(shù)如表6-4所示。表6-4 ZN63A-12/630型真空斷路器技術(shù)參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)ZN63A-12/630型真空斷路器技術(shù)參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)ZN63A-12/630型真空斷路器技術(shù)參數(shù) 6KV 6KV 21.14KA 40KA 178.3A 603.9A 8.29KA 16KA 21.14KA 40KA