煤礦35kv變電站畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目錄 </b></p><p><b>　　1概述4</b></p><p><b>　　2負荷計算6</b></p><p><b>　　2.1負荷分級6</b></p><p>　　2.2礦井負荷計算7</

2、p><p>　　2.3功率補償11</p><p>　　3 主變器的選擇13</p><p>　　3.1變壓器臺數(shù)的選擇13</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算13</p><p>　　4 電氣主接線的設計15</p><p>　　4.1 電氣主接線的設計原則和要求15</

3、p><p>　　4.1.1電氣主接線的設計原則15</p><p>　　4.1.2電氣主接線設計的基本要求16</p><p>　　4.2變電所的主結線方式16</p><p>　　4.3本所主接線方案19</p><p>　　4.3.1方案比較：19</p><p>　　5 短路電流計算

4、22</p><p>　　5.1 短路電流計算的一般概述22</p><p>　　5.2 短路回路參數(shù)的計算23</p><p>　　5.2.1標么值24</p><p>　　5.2.2短路回路中各元件阻抗的計算24</p><p>　　5.3短路電流的計算過程26</p><p>

5、　　6 電氣設備的選擇和校驗29</p><p>　　6.1高壓電器選擇的一般原則29</p><p>　　6.2母線的選擇31</p><p>　　6.2.1 35KV母線的選擇31</p><p>　　6.2.2 6KV母線的選擇31</p><p>　　6.3電氣設備的選擇31</p>

6、<p>　　6.3.1斷路器的選擇31</p><p>　　6.3.2高壓隔離開關的選擇33</p><p>　　6.3.3電流互感器的選擇35</p><p>　　6.3.4電壓互感器的選擇36</p><p>　　6.2.5高壓熔斷器的選擇37</p><p>　　6.2.6開關柜的選擇38&

7、lt;/p><p>　　7 變電所的平面布置40</p><p>　　7.1變電所位置確定原則40</p><p>　　7.2 配電室建筑要求40</p><p>　　7.3 控制室布置41</p><p>　　8 變電所的防雷保護及接地裝置41</p><p>　　8.1直擊雷過電壓保

8、護41</p><p>　　8.2 本設計中避雷針的選擇42</p><p>　　8.3雷電侵入波的過電壓保護43</p><p>　　8.4防雷接地44</p><p><b>　　9 繼電保護44</b></p><p><b>　　9.1 概述44</b>&

9、lt;/p><p>　　9.1.1 變壓器的瓦斯保護45</p><p>　　9.1.2變壓器的過電流保護45</p><p>　　9.1.3變壓器的差動保護45</p><p><b>　　結 束 語46</b></p><p><b>　　致 謝47</b>&l

10、t;/p><p><b>　　參考書目48</b></p><p><b>　　1概述</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電能在工業(yè)中越來越顯示其作用的巨大，而作為接受和分配電能的變電站所更是在工業(yè)企業(yè)占據(jù)十分重要的位置，因此，設計、分析和發(fā)展變電所是一項很重要的任務。</p><p>

11、　　大型電力用戶的供電系統(tǒng)，采用電源電壓等級為35KV，經主變電所和車間變電所兩級變壓。主變電所將35KV電壓變?yōu)?—10KV電壓，然后經配電線路引至各個車間變電所，車間變電所再將6—10KV電壓變?yōu)?20V/380V/660V的低電壓供用電設備使用。</p><p>　　某些礦區(qū)環(huán)境和設備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負荷中心”的供電方式，即35KV的進線電壓直接一次降為220V/380V/660

12、V的的低壓配電電壓。</p><p>　　國民經濟的不斷發(fā)展對電力能源的需求也不斷增大，致使變電所數(shù)量增加，電壓等級提高，供電范圍擴大及輸配電容量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設備已經越來越難以滿足變電站安全及經濟運行，少人值班或者無人值班的要求。隨著變電所綜合自動化技術的不斷發(fā)展與進步，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)“無人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。</p

13、><p>　　本礦供電系統(tǒng)由兩條35kv進線供電。兩條進線分別到室外兩個35/6kv主變壓器，平常只用一臺主變，另外一臺備用。</p><p>　　礦井年產量：90萬噸 服 務 年 限：80年 </p><p>　　兩回35kV架空電源線路長度：==4km；</p><p>　　本所35KV電源母線最大

14、運行方式下的系統(tǒng)電抗: </p><p>　　=0.23 (=100MVA)；</p><p>　　本所35KV電源母線最小運行方式下的系統(tǒng)電抗:</p><p>　　=0.31 (=100MVA)；</p><p>　　本所6KV母線上補償后功率因數(shù)要求值：=0.9。</p><p><b>　　自然條件&

15、lt;/b></p><p><b>　　本礦位于平原地區(qū)</b></p><p>　　1、年最熱月平均溫度為40℃。</p><p>　　2、凍土層厚度為0.55m，變電所土質為沙質粘土。</p><p>　　3、本礦主導風向為西北方向，最大風速為26m/s。</p><p><b&

16、gt;　　2負荷計算</b></p><p><b>　　2.1負荷分級</b></p><p>　　根據(jù)用電設備在工藝生產中的作用，以及供電中斷對人身和設備安全的影響，電力負荷通?？煞譃槿齻€等級：</p><p>　　一級負荷：為中斷供電將造成人身傷亡，或重大設備損壞難以修復帶來極大的政治經濟損失者。一級負荷要求有兩個獨立電源供電

17、。本礦屬于國有能源部門，其中斷供電將有可能造成人員傷亡及重大經濟損失，屬于一級負荷。</p><p>　　二級負荷：為中斷供電將造成設備局部破壞或生產流程紊亂且需較長時間才能恢復或大量產品報廢，重要產品大量減產造成較大經濟損失者。二級負荷應由兩回線路供電，但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)）允許由一回架空線路供電。</p><p>　　三級負荷：不屬于一級和二級負荷的一般電力負荷，三級負荷對

18、供電無特殊要求，允許長時間停電，可用單回線路供電。</p><p>　　本礦屬于比較重要的工業(yè)部門，其供配電采用兩條進線，下設兩個35kv的電力變壓器。</p><p><b>　　2.2礦井負荷計算</b></p><p>　　目前，負荷計算常用需用系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項式法。本設計采用需用系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：</p>

19、<p>　　需用系數(shù)法：用設備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法比較簡便，應用廣泛，尤其適用于配、變電所的負荷計算。</p><p>　　(1)用電設備分組，并確定各組用電設備的總額定容量。</p><p>　　(2)用電設備組計算負荷的確定。</p><p>　　用電設備組是由工藝性質相同需要系數(shù)相近的一些設備合并成的一組用電設備

20、。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設備分為若干組，在分別計算各用電設備組的計算負荷。其計算公式為:</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>

21、　?。?-4）</b></p><p>　　、、——該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷；</p><p>　　——該用電設備組的設備總額定容量；</p><p>　　——功率因數(shù)角的正切值；</p><p><b>　　——額定電壓；</b></p><p>　　——該用電設備

22、組的計算負荷電流；</p><p>　　——需要系數(shù)，根據(jù)資料查得。</p><p>　　(3)多組用電設備組的計算負荷</p><p>　　在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下：</p><p

23、>　　i＝1、2、3…，m （2-5）</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中P、Q、S——為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、

24、視在計算負荷；</p><p><b>　　——同時系數(shù)；</b></p><p>　　——該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流;</p><p>　　——該干線或低壓母線上的額定電壓;</p><p>　　m——該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備組總數(shù)；</p><p>　　——用電設備組

25、的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設備容量；</p><p><b>　　(4)負荷計算過程</b></p><p>　　采用需用系數(shù)法確定計算負荷，方法簡便，使用廣泛，為目前確定變電所負荷的主要方法。需用系數(shù)法負荷計算的步驟從負荷開始逐級上推，到電源進線為止。</p><p>　　表2-1本礦變電所用電負荷</p><p&g

26、t;　　從表2-1中知本礦變電所的最大連續(xù)負荷為9640KW，無功負荷為4842KVar. 計算有功負荷時的值相應取0.85，計算無功負荷時的值相應取0.95。即6KV母線計算負荷：=9640x0.85=8194（KW），=4842x0.95=4600（Kvar）。</p><p>　　(1)提升機計算負荷</p><p>　　=1200kw =0.89 =0.83</p>

27、<p>　　=tan(art)=0.67</p><p>　　=·=0.89×1200=1068kw</p><p>　　=·=1068×0.67=715.56kva</p><p>　　=／= =1068/0.83=1287kva</p><p>　　=/=1287kva/1.732&

28、#215;6000=123.8A</p><p>　　(2)抽風機計算負荷</p><p>　　=800kw =0.90 =0.87 </p><p>　　=tan(art)=0.57</p><p>　　=·=0.90×800=720kw</p><p>　　=·=720×

29、;0.57=410kva</p><p>　　=／= =720/0.87=828kva</p><p>　　=/=828/1.732×6000=80A</p><p>　　(3)壓風機計算負荷</p><p>　　=600kw =0.88 =0.86 </p><p>　　=tan(art)=0.5

30、9</p><p>　　=·=0.88×600=528kw</p><p>　　=·=528×0.59=311.52kva</p><p>　　=／= =528/0.86=614kva</p><p>　　=/=614/1.732×6000=59A</p><p>　

31、　(4)機修廠計算負荷</p><p>　　=350kw =0.60 =0.72 </p><p>　　=tan(art)=0.96</p><p>　　=·=0.60×350=210kw</p><p>　　=·=210×0.96=201.6kva</p><p>　　=

32、／= =210/0.72=292kva</p><p>　　=/=292/1.732×6000=28A</p><p>　　(5)地面低壓計算負荷</p><p>　　=480kw =0.72 =0.76 </p><p>　　=tan(art)=0.86</p><p>　　=·=0.72&

33、#215;480=345.6kw</p><p>　　=·=345.6×0.86=297.2kva</p><p>　　=／= =345.6/0.76=455kva</p><p>　　=/=455/1.732×6000=43.8A</p><p>　　(6)洗煤廠計算負荷</p><p>

34、;　　=1500kw =0.75 =0.83 </p><p>　　=tan(art)=0.67</p><p>　　=·=0.75×1500=1125kw</p><p>　　=·=1125×0.67=753.75kva</p><p>　　=／= =1125/0.83=1355kva</p

35、><p>　　=/=1355/1.732×6000=130.4A</p><p>　　(7)工人村計算負荷</p><p>　　=420kw =0.75 =0.85 </p><p>　　=tan(art)=0.62</p><p>　　=·=0.75×420=315kw</p&g

36、t;<p>　　=·=315×0.62=195.3kva</p><p>　　=／ ==315/0.85=370.6kva</p><p>　　=/=370.6/1.732×6000=35.7A</p><p>　　(8)排水泵計算負荷 </p><p>　　=2240kw =0.89 =0.8

37、5 </p><p>　　=tan(art)=0.62</p><p>　　=·=0.89×2240=1993.6kw</p><p>　　= ·=1993.6×0.62=1236kva</p><p>　　= ／= =1993.6/0.85=2345.4kva</p><p>

38、　　= /=2345.4/1.732×6000=225.7A</p><p>　　(9)井下低壓計算負荷</p><p>　　=1250kw =0.74 =0.79 </p><p>　　=tan(art)=0.78</p><p>　　=·=0.74×1250=925kw</p><p

39、>　　=·=925×0.78=721.5kva</p><p>　　=／ ==925/0.79=1170.9kva</p><p>　　=/=1170.9/1.732×6000=112.7A</p><p>　　根據(jù)變壓器損耗公式：</p><p>　　△P=0.02 △Q=0.1</p&

40、gt;<p><b>　　則有:</b></p><p>　　△P=163.88(KW) △Q=460(KVar)</p><p>　　考慮變壓器損耗后全變電所計算負荷，即35KV母線處計算負荷：</p><p>　　=8194+163.88=8357.88(KW)</p><p>　　=4600+46

41、0=5060(Kva)</p><p>　　=9770.25(Kva)</p><p>　　則自然功率因數(shù)：COSα=8357.88/9770.25=0.855</p><p><b>　　2.3功率補償</b></p><p>　　在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中，由于絕大多數(shù)用電設備均屬于感性負荷，這些用電設備在運行時除了從供電

42、系統(tǒng)取用有功功率P外，還取用相當數(shù)量的無功功率Q。有些生產設備在生產過程中還經常出現(xiàn)無功沖擊負荷，這種沖擊負荷比正常取用的無功功率可能增大5—6倍。</p><p>　　若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設備的有功功率不便的前提下，電流將增大。這樣電能損耗和導線截面增加，提高了電網(wǎng)初期投資的運行費用。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。為了減少電能轉化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進行補償。優(yōu)點是操作方便、可靠、運

43、行經濟，投資少以及有功損耗少。</p><p>　　(1)功率補償因數(shù)計算</p><p>　　根據(jù)本礦變電所負荷統(tǒng)計的結果可知：35KV側的計算負荷=8357.88+5060j，其自然功率因數(shù)為0.855，現(xiàn)利用電容器補償，</p><p>　　假設補償后的功率因數(shù)為0.9，根據(jù)礦井安裝電容器容量公式：</p><p><b>　

44、　—礦井計算負荷；</b></p><p>　　—自然功率因數(shù)的正切值；</p><p><b>　　—補償后的正切值。</b></p><p>　　因此補償?shù)臒o功功率為：</p><p>　　=8357.88×(tanarccos0.855—tanarccos0.9=1022(KVar)</

45、p><p>　　則全所總無功計算負荷為：</p><p>　　=5060—1022=4038（KVar）</p><p><b>　　(2)選擇電容器</b></p><p><b>　　選擇電容器及個數(shù)</b></p><p>　　選擇GR-1C-08型電容柜，容量為270千法

46、。需用電容柜的數(shù)量：</p><p>　　N=1022÷270=3.8 取4個柜。</p><p>　　表2-2 GR-1C-08型電容柜參數(shù)</p><p>　　實際補償補償后的功率因數(shù)：=0.903滿足要求。</p><p><b>　　3 主變器的選擇</b></p><p>　

47、　3.1變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　(1)對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。</p><p>　　(2)對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。</p><p>　　(3)對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的1～2級設計，以便

48、負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。</p><p>　　(4)本礦采用兩臺主變，平時只用一臺，一臺備用。</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算</p><p>　　裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：</p><p>　　(1)任一臺單獨運行時,應能滿足不小于總計算負荷60%的需要。</p>&l

49、t;p>　　(2)任一臺單獨運行時，應能滿足全部一、二級負荷的需要。</p><p>　　由于=9770.25(KVA)所以按條件選變壓器。</p><p>　　≥=9770.25(KVA)</p><p>　　因此每臺主變壓器的容量應選10000 KVA 。</p><p>　　故經過以上的驗證，選用兩臺35/6.3kv，額定容量為1

50、0000KVA的SF7－10000/35變壓器，地面低壓變壓器選用S9-500,6/0.4KV,所用變壓器選用S9-50/35。 </p><p>　　表3-1 SF7-10000/35型電力變壓器技術數(shù)據(jù)</p><p>　　表3-2 S9-500,6/0.4KV型電力變壓器技術數(shù)據(jù)</p><p>　　表3-3 S9-50/35型電力變壓器技術數(shù)

51、據(jù) </p><p>　　4 電氣主接線的設計</p><p>　　4.1 電氣主接線的設計原則和要求</p><p>　　4.1.1電氣主接線的設計原則</p><p>　　(1)考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用</p><p>　　變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電

52、所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。</p><p>　　(2)考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模</p><p>　　變電所主接線設計應根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù)負荷的大小及分布負荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。</p>

53、<p>　　(3)考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響</p><p>　　對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級用電負荷不間斷供電；對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級用電負荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。</p><p>　　(4)考慮主變臺數(shù)對主接線的影響</p>

54、;<p>　　變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將會產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性的要求低。</p><p>　　(5)考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響</p><p>　　發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應

55、負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。</p><p>　　4.1.2電氣主接線設計的基本要求</p><p>　　變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接總數(shù)

56、、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求?？梢院唵胃爬橐韵挛妩c：</p><p><b>　　(1)可靠實用；</b></p><p><b>　　(2)運行靈活；</b></p><p><b>　　(3)簡單經濟；</b></p&g

57、t;<p><b>　　(4)操作方便；</b></p><p><b>　　(5)便于發(fā)展。</b></p><p>　　4.2變電所的主結線方式</p><p>　　變電所的主接線是由各種電氣設備及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺

58、數(shù)、容量等因素有關，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備的選擇、配電裝置的配置及運行的可靠性等都有密切的關系，是變電所設計的重要任務之一。</p><p>　?。?）線路-變壓器組接線</p><p>　　發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機—變壓器組，稱為單元接線。它具有接線簡單，開關設備少，操作簡便，以及因不設發(fā)電機電壓級母線，使得在發(fā)電機和變壓器低

59、壓側短路時，短路電流相對而言于具有母線時，有所減小等特點；這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時，受到制造條件或價格甚高等原因造成的困難。</p><p><b>　?。?）橋式接線</b></p><p>　　為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用有兩回路電源受電和裝設兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為內橋、外橋和

60、全橋三種，其接線如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1橋式接線</b></p><p>　　圖中WL1和WL2為兩回電源線路，經過斷路器QF1和QF2分別接至變壓器T1和T2的高壓側，向變電所送電。斷路器QF3猶如橋一樣將兩回線路聯(lián)在一起，由于斷路器QF3可能位于線路斷路器QF1、QF2的內側或外側，故又分為內橋和外橋接線。</p>&l

61、t;p>　?。?）單母線分段式結線</p><p>　　有穿越負荷的兩回電源進線的中間變電所，其受、配電母線以及橋式接線變電所主變二交側的配電母線，多采用單母分段，多用于具有一二級負荷，且進出線較多的變電所，不足之處是當其中任一段母線需要檢修或發(fā)生故障時，接于該母線的全部進出線均應停止運行。</p><p><b>　　（4）雙母線接線</b></p>

62、;<p>　　這種接線方式有兩組母線，兩組母線之間用斷路器QF聯(lián)絡，每一回線路都通過一臺斷路器和兩臺隔離開關分別接到兩組母線上。因此，不論哪一回線路電源與哪一組母線同時發(fā)生故障，都不影響對用戶的供電，故可靠性高、運行靈活。雙母線接線的缺點是設備投資多、接線復雜、操作安全性較差。這種接線主要用于負荷容量大，可靠性要求高，進、出線回路多的重要變電所。</p><p>　　4.3本所主接線方案</p

63、><p>　　4.3.1電氣主接線方案比較：</p><p>　　方案一單母線不分段接線如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 電氣主接線方案一</p><p>　　方案二單母線分段接線如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3電氣主接線方案二 </p><p>　　方案一種采用單母線不

64、分段接線，雖然簡單，但其可靠性不高。當母線需要檢修或者發(fā)生故障時，會導致所有用電設備停電。且變電所的負荷大部分均為Ⅰ類、Ⅱ類負荷，因此方案一中的單母線不分段接線不能滿足Ⅰ類、Ⅱ類負荷供電可靠性的要求。方案二中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電的可靠性。可以保證當任一母線發(fā)生故障或檢修時，都不會中斷對Ⅰ類負荷的供電。綜合比較本礦的35kv側采取全橋形式的主接線，全橋型接線靈活可靠。6千伏側則選用單母線分段接線。

65、</p><p><b>　　5 短路電流計算</b></p><p>　　5.1 短路電流計算的一般概述</p><p>　　電氣設備或導體發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常

66、見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。</p><p><b>　?。?）短路的原因</b></p><p>　　主要原因是電氣設備載流部分絕緣所致。其

67、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雪等現(xiàn)象也能引起短路。</p><p><b>　?。?）短路的種類</b></p><p>　　三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電機還可能發(fā)生一相繞組匝間或層間短路等。根據(jù)運行經驗統(tǒng)計，最常見

68、的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的60%，兩相短路約占15%，兩相接地短路約占20%，三相短路約占5%。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響。單相短路雖然機會多短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇，況且三相短路又是不對稱短路的計算基礎，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大接地電流系

69、統(tǒng)又很少，因此應該掌握交流三相短路電流的計算。</p><p><b>　?。?）短路的危害</b></p><p>　　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生的熱和電動力效應會使電氣設備受到破壞；短路點的電弧可能燒壞電氣設備；短路點的電壓顯著降低，使供電受到嚴重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力

70、系統(tǒng)運行破裂，引起嚴重后果。不對稱短路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路內產生感應電勢，干擾通訊，亦可能危及人身和設備安全。</p><p>　?。?）短路電流計算的目的</p><p>　?、僭谶x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。</p><p>　?、谠谶x擇電氣設備時，為了保證設

71、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。</p><p>　　③在設計戶外高壓配電裝置時，需按短路條件效驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　?、茉谶x擇繼電保護方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)。</p><p>　?、萁拥匮b置需根據(jù)短路電流進行設計。</p>&l

72、t;p>　　5.2 短路回路參數(shù)的計算</p><p>　　在進行短路電流計算時，首先需要計算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的計算通常采用有名值和標么值兩種計算方法。前一種計算方法主要適用于1KV以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。對較復雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時采用標么制進行計算比較簡便。標么制屬于相對電位制的一種，在用標么制計算時，各電氣元件的參數(shù)都用標么

73、值表示。</p><p><b>　　5.2.1標么值</b></p><p>　　標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有*號的下標以示區(qū)別，標么值乘以100，即可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標么值清晰可見，如選取基值功率為100MVA和短路點所在網(wǎng)路

74、的平均額定電壓為基準電壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的基準值之間應滿足下列關系：</p><p>　　= = （5-1）</p><p>　　式中、、、——功率、電壓、電流、阻抗的基準值。</p><p>　　5.2.2短路

75、回路中各元件阻抗的計算</p><p>　　表5-1電氣設備阻抗計算公式</p><p><b>　　S= ∞</b></p><p><b>　　X*s</b></p><p>　　X*L </p><p>　　35kV0.117 k1<

76、;/p><p><b>　　X*T1</b></p><p>　　6kV 0.75 k12</p><p>　　X*3 X*4 X*5 X*6 X*7 X*8 X*9 X*10 X*

77、11 k2(等于k12)</p><p>　　K3k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 電</p><p><b>　　容</b></p><p><b>　　器</b></p><p><b>　　組</b>&

78、lt;/p><p>　　工 機 提 井 抽 洗 地 壓 排</p><p>　　人 修 升 下 風 煤 面 風 水</p><p>　　村 廠 機 低 機 廠 低 機 泵</p><p>　　壓

79、 壓</p><p>　　圖5-1等效短路電流計算</p><p>　　選取選基準容量取 Sd=100MVA</p><p>　　計算點，=37kV </p><p><b>　　則kA</b></p><p>　　計算點及其其它短路點時，選取=6.3kV</p>&

80、lt;p><b>　　則kA</b></p><p>　　主變壓器電抗== =0.075×100/10 =0.75</p><p>　　地面低壓變壓器電抗==0.04×100/0.5=8 </p><p>　　35KV架空線路電抗=4×0.4×100/372=0.117</p>&l

81、t;p>　　工人村饋電線路電抗=2.8×0.4×100/6.32=2.8×1.0078=2.822</p><p>　　機修廠饋電線路電抗=0.4× 0.08×100/6.32=0.4×0.20156=0.08</p><p>　　提升機饋電線路電抗=0.3×0.08×100/6.32=0.3×

82、0.20156=0.06</p><p>　　井下低壓電纜線路電抗=0.6×0.08×100/6.32=0.6x0.20156=0.12</p><p>　　抽風機饋電線路電抗=1.2×0.4×100/6.32 =1.2×1.0078=1.21</p><p>　　洗煤廠饋電線路電抗=0.8×0.4

83、5;100/6.32 =0.8×1.0078=0.806</p><p>　　地面低壓饋電線路電抗=0.7×0.8×100/6.32=0.7×0.20156=0.14</p><p>　　壓風機饋電線路電抗=0.2×0.4×100/6.32=0.2×1.0078=0.2</p><p>　　排水泵

84、饋電線路電抗=0.6×0.8×100/6.32 =0.6×0.20156=0.12 </p><p>　　5.3短路電流的計算過程</p><p>　　一般選取各線路始、末端為短路計算點，線路時段的最大三相短路電流常用來校驗電氣設備的動、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繼電保護的靈敏度。在接下來的計算中可選

85、35KV母線、6KV母線和各6KV母線末端為短路計算點。</p><p>　　(1) K1短路電流的計算 </p><p>　　最大運行方式下的三相短路電流</p><p>　　=+ =0.23+0.117=0.347</p><p>　　=1/=1/0.347=2.882</p><p>　　=×=2.

86、882x1.56=4.5 (kA)</p><p>　　=2.55×=2.55×4.5=11.46 (kA)</p><p>　　=1.52×=1.52×4.5=6.84 (kA)</p><p>　　=×=2.882×100=288.2 (MVA)</p><p>　　最小運行方式

87、的兩相短路電流</p><p>　　=+=0.31+0.117=0.427</p><p>　　=1/=1/0.427=2.34</p><p>　　=×=2.34×1.5605 =3.65 (kA)</p><p>　　=0.866×=0.866×3.65=3.16 (kA)</p>&

88、lt;p>　　(2) K12點短路電流計算</p><p>　　最大運行方式下的三相短路電流 </p><p>　　0.347+0.75=1.097</p><p>　　=1/= 1/1.097=0.9116</p><p>　　=×=0.9116×9.1646=8.35 (kA)</p><

89、;p>　　=2.55×=2.55×8.35=21.30 (kA)</p><p>　　=1.52×=1.52×8.35=12.69 (kA)</p><p>　　=×=0.9116×100=91.16 (MVA)</p><p>　　最小運行方式下的短路電流</p><p&g

90、t;　　=+=0.427+0.75=1.177</p><p>　　=1/=1/1.177=0.85</p><p>　　=×=0.85×9.1646=7.79 (kA)</p><p>　　=0.866×=0.866×7.79=6.75 (kA)</p><p>　　其余各點的計算結果見下表 <

91、/p><p>　　表5-2各短路點計算結果</p><p>　　6 電氣設備的選擇和校驗</p><p>　　6.1高壓電器選擇的一般原則</p><p>　　高壓電器選擇的主要任務是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經濟的運行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安全可靠，必須正確合理的選擇各種電氣設備，

92、選擇企業(yè)供電系統(tǒng)中高壓電氣設備的一般原則，除按正常運行下的額定電壓、額定電流等條件外，還應按短路情況下進行校驗，但各種電氣設備的選擇與校驗項目也不盡一樣，正確地選擇設備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術，并且注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。</p><p>　　變電所用的高壓設備一般有斷路器、隔離開關、高壓熔

93、斷器、電流互感器等，它們各有特點，根據(jù)安裝地點的環(huán)境不同，電器分屋內與屋外兩種。在選擇電氣設備時，應注意安全、可靠和留有適當發(fā)展裕度。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對他們的基本要求卻是相同，即選擇電氣設備應遵守以下幾項共同原則：</p><p>　　按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流</p><p>　　電氣設備的額定電壓應符合電器裝設點的

94、電網(wǎng)額定電壓，并且大于或等于正常時最大工作電壓，即：≥</p><p>　?、匐姎庠O備的額定電流應大于或等于正常時最大的工作電流，即：≥</p><p>　　②我國目前生產的 ，設計時取周圍空氣溫度40℃作為計算值，若裝置地點的最高氣溫高于40℃，但不超過+60℃，則因散熱條件較差，最大連續(xù)工作電流應適當降低，即設備的額定電流應乘以溫度校正系數(shù)：</p><p>　

95、　== (6-1)</p><p>　　式中—設備容許最高工作溫度，℃；</p><p>　　—實際環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，,℃</p><p>　　—額定環(huán)境空氣溫度，電氣設備為40℃</p><p><b>　　—環(huán)境溫度修正系數(shù)</b></p><

96、;p>　　(2)按短路情況來校正電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定：</p><p><b>　　動穩(wěn)定應滿足下式：</b></p><p><b>　　，≥</b></p><p>　　式中，—制造廠規(guī)定的電氣設備額定動穩(wěn)定電流的峰值和有效值（KA）</p><p>　　，—按三相短路計算所得的短路沖

97、擊電流峰值及其有效值（KA）</p><p>　　熱穩(wěn)定性應滿足下式：</p><p><b>　　≥I2∞t，</b></p><p>　　式中—制造廠規(guī)定的電氣設備在時間t秒內的熱穩(wěn)定電流；</p><p>　　t—短路穩(wěn)態(tài)電流假相時間</p><p>　　(3)按裝置地點的三相短路容量來校驗

98、開關電器的斷流能力，即：</p><p><b>　?。迹?lt;/b></p><p>　　式中：，—制造廠提供的在額定電壓下允許的開斷電流，允許的斷流容量。</p><p>　　(4)按裝置地點，工作環(huán)境，使用要求及供貨條件來選擇電氣設備的適當形式。</p><p><b>　　6.2母線的選擇</b&g

99、t;</p><p>　　6.2.1 35KV母線的選擇</p><p>　　35kV母線，在室外一般選用鋼芯鋁絞線，母線截面按經濟電流密度選，按常時負荷電流校驗。此設計的供電系統(tǒng)是采用的分列運行，當一臺變壓器故障時候另一臺變壓器應承擔全部負荷。本礦的總負荷電流為：=1.05/=1.05×10000/×35=173A。查表得知經濟電流密度J=1.15因此截面 S=/J=

100、151(mm2) 所以選取LGJ-185型鋼芯鋁絞線，載流量515A，40°C時候的載流量是446A>173A校驗合格。</p><p>　　6.2.2 6KV母線的選擇</p><p>　　已知6KV側最大長時負荷電流(k為分配系數(shù)取0.8)</p><p>　　=1.05/=10000/×6=1010.36A</p>&l

101、t;p>　　=k×=0.8×1010.36=808.29A</p><p>　　查得鋁母線LMY——100×8平放在40℃，其最大允許載流量為1210A, >所選型號滿足要求。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　A /c</b></p

102、><p>　　已知 =2.6s =8.35KA </p><p><b>　　查得C=95 </b></p><p>　　=141.73mm<800 mm滿足要求。</p><p>　　6.3電氣設備的選擇</p><p>　　6.3.1斷路器的選擇</p><p>

103、;<b>　　35KV側：</b></p><p>　　初步擬定選用斷路器的型號為戶外式真空斷路器，型號為ZW7-40.5型，額定電壓為35KV，額定電流為1250KA。</p><p>　　表6-1斷路器ZW7-40.5技術參數(shù)</p><p><b>　　校驗:</b></p><p>　　(1

104、) ZW7-40.5斷路器額定電壓為35kV,符合條件。</p><p>　　(2) ZW7-40.5斷路器額定電流為1250A,35KV側變壓器回路中最大長時負荷電流為</p><p>　　=1.05/=1.05×10000/×35=173A</p><p>　　即>，因此符合技術條件。</p><p>　?。?）

105、斷路器開斷電流＝25kA，＝4.50kA， 符合技術條件。</p><p>　?。?）＝63kA，＝11.46kA</p><p><b>　　滿足動穩(wěn)定校驗。</b></p><p>　?。?）由于變壓器容量為10000KVA，變壓器設有差動保護，在差動保護范圍內短路，其為瞬時動作，繼電器保護動作時限為0，短路持續(xù)時間小于1s，需要考慮非周期

106、分量的假想時間。此時假想時間由斷路器的全開斷時間0.1s和非周期分量假想時間0.05s構成，當斷路發(fā)生在6KV母線上時，差動保護不動作，此時過電流保護動作時限為2s，短路持續(xù)時間大于1s，此時假想時間由繼電保護時間和斷路器全開斷時間構成，即</p><p><b>　　=2.1s。</b></p><p>　　熱穩(wěn)定電流It==4.50×=0.87(KA)&

107、lt;25(KA)</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定校驗。</b></p><p><b>　　6KV側：</b></p><p>　　初步擬定選用斷路器的型號為ZN63A-6/1250。</p><p>　　表6-2斷路器ZN63A-6/1250技術參數(shù)</p><p&g

108、t;　　(1) ZN63A-6/1250斷路器額定電壓為6kV,符合條件。</p><p>　　(2) ZN63A-6/1250斷路器額定電流為1250A,6KV側變壓器回路中最大長時負荷電流為</p><p>　　=1.05/=10000/×6=1010.36A</p><p>　　即>Imax2，因此符合技術條件。</p><

109、p>　?。?）斷路器開斷電流＝20kA，＝8.35kA，＞符合技術條件。</p><p>　?。?）＝63kA，＝21.30kA＞</p><p><b>　?。緷M足動穩(wěn)定校驗。</b></p><p>　　(5) 熱穩(wěn)定電流==8.35×=1.6(KA)<25(KA)</p><p><b&

110、gt;　　滿足熱穩(wěn)定校驗。</b></p><p>　　6.3.2高壓隔離開關的選擇</p><p>　?。?）高壓隔離開關的作用：高壓隔離開關是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設備。</p><p>　?。?）形式結構：高壓隔離開關一般有底座、支柱絕緣子、導電刀閘、動觸頭、

111、靜觸頭、傳動機構等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構，單相或三相操動。高壓隔離開關主刀閘與接地刀閘間一般都設有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關、接地開關根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式</p><p>　?。?）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內產品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產品環(huán)境溫

112、度不低于-300C；戶內產品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內產品周圍空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經常性的劇烈震動。戶外產品的使用環(huán)境為普通型，用于Ⅰ級污穢區(qū)，防污型用于Ⅱ級（中污型）、Ⅲ級（重污型）污穢區(qū)。</p><p>　　最大長時負荷電流= /=9282/(&#

113、215;35)=153A</p><p>　　根據(jù)設計條件，選擇戶外式隔離開關，GW5-35G/600型隔離開關。</p><p>　　表6-3GW5-35G/600型隔離開關技術參數(shù)</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　按K1點的最大短路電流校驗，即</p><p&

114、gt;　　=50KA>=11.46KA</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　短路發(fā)生后，事故切除靠上一級的變電所的過流保護，繼電器的動作時限比35KV進線的繼電保護動作時限2.5s大一個時限級差，故</p><p&g

115、t;　　=2.5+0.5=3s ==+=0.1+3=3.1s</p><p>　　相當于5s的熱穩(wěn)定電流為</p><p>　　==4.50×=3.54KA<14KA</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　6KV側選用GN6-6T/600型隔離開關其技術參數(shù)如下</

116、p><p>　　表6-4GN6-6T/600型隔離開關技術參數(shù)</p><p>　　經過動熱穩(wěn)定校驗符合要求。</p><p>　　6.3.3電流互感器的選擇</p><p>　　電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結構特點是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導體穿過其

117、鐵心），導體相當粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。</p><p>　　電流互感器的選擇條件：</p><p>　?、兕~定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓： </p>

118、<p>　?、陬~定電流大于或等于長時最大工作電流: </p><p>　?、鄱蝹瓤側萘繎恍∮谠摼鹊燃壦?guī)定的額定容量: </p><p><b>　?、苄ｒ灐?lt;/b></p><p>　　根據(jù)條件選擇的電流互感器是LZZBJ4-35。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構，具有高

119、動熱穩(wěn)定，高精度，多級次，并可制作復變比等特點，只要用作計量和繼電保護用。</p><p>　　表6-5LZZBJ4-35電流互感器技術參數(shù)</p><p>　　=300> =173A</p><p>　　符合要求。

120、 </p><p><b

121、>　　①動穩(wěn)定性校驗</b></p><p>　　=42.8KA>=11.46KA</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　②熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　=17.1²×4=1170>=4.50²

122、;×3.1=62.8</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　此外根據(jù)需要6KV側選擇有LA-10,200/5、LA-10,500/5型電流互感器。</p><p>　　表6-6LA-10,200/5型電流互感器技術參數(shù)</p><p>　　表6-7LA-10,500/5型電流互感器

123、技術參數(shù)</p><p>　　經過動熱穩(wěn)定校驗均符合要求。</p><p>　　6.3.4電壓互感器的選擇</p><p>　　本礦不進行絕緣檢測，只需測量線路電壓，可選兩臺JDJ—35型單相雙繞組油浸式戶外電壓互感器，分別接在35KV兩段母線上。6KV母線上選用兩臺JSJW-10三相屋內式電壓互感器，以及兩臺單相屋內式電壓互感器JDZ-10.</p>

124、<p>　　其主要技術數(shù)據(jù)如下表</p><p>　　表6-8 JDJ-35型電壓互感器技術參數(shù)</p><p>　　表6-9JDZ-10型電壓互感器技術參數(shù)</p><p>　　表6-10JSJW-10型電壓互感器技術參數(shù)</p><p>　　6.2.5高壓熔斷器的選擇</p><p>　　本設計35千伏

125、高壓側采用RW5-35/200-800型戶外高壓跌落式熔斷器和RN1-6室內高壓熔斷器。</p><p>　　表 6-11RW5-35/200-800型熔斷器技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　　經校驗符合條件。</b></p><p>　　表 6-12RN1-6高壓熔斷器技術數(shù)據(jù)</p><p><b>