煤礦35KV變電站畢業(yè)設(shè)計

1、目錄 1概述42負(fù)荷計算62.1負(fù)荷分級62.2礦井負(fù)荷計算72.3功率補(bǔ)償113 主變器的選擇133.1變壓器臺數(shù)的選擇133.2 變壓器選擇計算134 電氣主接線的設(shè)計154.1 電氣主接線的設(shè)計原則和要求15電氣主接線的設(shè)計原則15電氣主接線設(shè)計的基本要求164.2變電所的主結(jié)線方式164.3本所主接線方案19方案比較：195 短路電流計算225.1 短路電流計算的一般概述225.2 短路回路參數(shù)的計算23標(biāo)么值24短路回路中各元件阻抗的計算245.3短路電流的計算過程266 電氣設(shè)備的選擇和校驗296.1高壓電器選擇的一般原則296.2母線的選擇316.2.1 35KV母線的選擇316

2、.2.2 6KV母線的選擇316.3電氣設(shè)備的選擇31斷路器的選擇31高壓隔離開關(guān)的選擇33電流互感器的選擇35電壓互感器的選擇36高壓熔斷器的選擇376.2.6開關(guān)柜的選擇387 變電所的平面布置407.1變電所位置確定原則407.2 配電室建筑要求407.3 控制室布置418 變電所的防雷保護(hù)及接地裝置418.1直擊雷過電壓保護(hù)418.2 本設(shè)計中避雷針的選擇428.3雷電侵入波的過電壓保護(hù)438.4防雷接地449 繼電保護(hù)449.1 概述449.1.1 變壓器的瓦斯保護(hù)45變壓器的過電流保護(hù)45變壓器的差動保護(hù)45結(jié) 束 語46致 謝47參考書目481概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電能在工業(yè)中

3、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(shè)計、分析和發(fā)展變電所是一項很重要的任務(wù)。大型電力用戶的供電系統(tǒng)，采用電源電壓等級為35KV，經(jīng)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(jīng)配電線路引至各個車間變電所，車間變電所再將610KV電壓變?yōu)?20V/380V/660V的低電壓供用電設(shè)備使用。某些礦區(qū)環(huán)境和設(shè)備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負(fù)荷中心”的供電方式，即35KV的進(jìn)線電壓直接一次降為220V/380V/660V的的低壓配電電壓。國民經(jīng)濟(jì)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)

4、量增加，電壓等級提高，供電范圍擴(kuò)大及輸配電容量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設(shè)備已經(jīng)越來越難以滿足變電站安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)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。本礦供電系統(tǒng)由兩條35kv進(jìn)線供電。兩條進(jìn)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。礦井年產(chǎn)量：90萬噸 服 務(wù) 年 限：80年 兩回35kV架空電源線路長度：=4km；本所35KV電源母線最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗: =0.23 (=100MVA)；本所35KV電源母

5、線最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗:=0.31 (=100MVA)；本所6KV母線上補(bǔ)償后功率因數(shù)要求值：=0.9。自然條件本礦位于平原地區(qū)1、年最熱月平均溫度為40。2、凍土層厚度為0.55m，變電所土質(zhì)為沙質(zhì)粘土。3、本礦主導(dǎo)風(fēng)向為西北方向，最大風(fēng)速為26m/s。2負(fù)荷計算2.1負(fù)荷分級根據(jù)用電設(shè)備在工藝生產(chǎn)中的作用，以及供電中斷對人身和設(shè)備安全的影響，電力負(fù)荷通常可分為三個等級：一級負(fù)荷：為中斷供電將造成人身傷亡，或重大設(shè)備損壞難以修復(fù)帶來極大的政治經(jīng)濟(jì)損失者。一級負(fù)荷要求有兩個獨立電源供電。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(jīng)濟(jì)損失，屬于一級負(fù)荷。 二級負(fù)荷：為中斷供電

6、將造成設(shè)備局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂且需較長時間才能恢復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)造成較大經(jīng)濟(jì)損失者。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電，但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠(yuǎn)地區(qū)）允許由一回架空線路供電。 三級負(fù)荷：不屬于一級和二級負(fù)荷的一般電力負(fù)荷，三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許長時間停電，可用單回線路供電。本礦屬于比較重要的工業(yè)部門，其供配電采用兩條進(jìn)線，下設(shè)兩個35kv的電力變壓器。2.2礦井負(fù)荷計算 目前，負(fù)荷計算常用需用系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項式法。本設(shè)計采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算，步驟如下：需用系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變

7、電所的負(fù)荷計算。(1)用電設(shè)備分組，并確定各組用電設(shè)備的總額定容量。(2)用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定。用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷。其計算公式為: （2-1） （2-2） （2-3） （2-4）、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負(fù)荷；該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量；功率因數(shù)角的正切值；額定電壓；該用電設(shè)備組的計算負(fù)荷電流；需要系數(shù)，根據(jù)資料查得。(3)多組用電設(shè)備組的計算負(fù)荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同

8、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(fù)荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下： i1、2、3，m （2-5） （2-6） （2-7） （2-8）式中P、Q、S為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負(fù)荷；同時系數(shù)；該干線變電站低壓母線上的計算負(fù)荷電流;該干線或低壓母線上的額定電壓;m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；用電設(shè)備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；(4)負(fù)荷計算過程采用需用系數(shù)法確定計算負(fù)荷，方法簡便，使用廣泛，為目前確定變電所負(fù)荷的主要方法。需用系數(shù)法負(fù)荷計算的步驟從負(fù)荷開始逐級上推，到電源進(jìn)線為止。表2-1本礦變電所用電負(fù)荷設(shè)備名稱

9、負(fù)荷等級電壓kv線路類型容量kw安裝臺數(shù)設(shè)備總?cè)萘縦w需用系數(shù)功率因數(shù)距35kv變電所距離km提升機(jī)16C1200112000.890.830.3抽風(fēng)機(jī)16C800216000.900.871.2壓風(fēng)機(jī)16C15046000.880.860.2機(jī)修廠30.38C3500.600.720.4地 面低 壓10.38C4800.720.760.7洗煤廠20.38K15000.750.830.8工人村30.38K4200.750.852.8排水泵16C560422400.890.850.6井 下低 壓20.66C12500.740.790.6從表2-1中知本礦變電所的最大連續(xù)負(fù)荷為9640KW，無功負(fù)

10、荷為4842KVar. 計算有功負(fù)荷時的值相應(yīng)取0.85，計算無功負(fù)荷時的值相應(yīng)取0.95。即6KV母線計算負(fù)荷：=9640x0.85=8194（KW），=4842x0.95=4600（Kvar）。(1)提升機(jī)計算負(fù)荷=1200kw =0.89 =0.83=tan(art)=0.67=·=0.89×1200=1068kw=·=1068×0.67=715.56kva= =1068/0.83=1287kva=/=1287kva/1.732×6000=123.8A(2)抽風(fēng)機(jī)計算負(fù)荷=800kw =0.90 =0.87 =tan(art)=0.57=

11、·=0.90×800=720kw=·=720×0.57=410kva= =720/0.87=828kva=/=828/1.732×6000=80A(3)壓風(fēng)機(jī)計算負(fù)荷=600kw =0.88 =0.86 =tan(art)=0.59=·=0.88×600=528kw=·=528×0.59=311.52kva= =528/0.86=614kva=/=614/1.732×6000=59A(4)機(jī)修廠計算負(fù)荷=350kw =0.60 =0.72 =tan(art)=0.96=·=0.60&#

12、215;350=210kw=·=210×0.96=201.6kva= =210/0.72=292kva=/=292/1.732×6000=28A(5)地面低壓計算負(fù)荷=480kw =0.72 =0.76 =tan(art)=0.86=·=0.72×480=345.6kw=·=345.6×0.86=297.2kva= =345.6/0.76=455kva=/=455/1.732×6000=43.8A(6)洗煤廠計算負(fù)荷=1500kw =0.75 =0.83 =tan(art)=0.67=·=0.75

13、5;1500=1125kw=·=1125×0.67=753.75kva= =1125/0.83=1355kva=/=1355/1.732×6000=130.4A(7)工人村計算負(fù)荷=420kw =0.75 =0.85 =tan(art)=0.62=·=0.75×420=315kw=·=315×0.62=195.3kva= =315/0.85=370.6kva=/=370.6/1.732×6000=35.7A(8)排水泵計算負(fù)荷 =2240kw =0.89 =0.85 =tan(art)=0.62=·=0.

14、89×2240=1993.6kw= ·=1993.6×0.62=1236kva= = =1993.6/0.85=2345.4kva= /=2345.4/1.732×6000=225.7A(9)井下低壓計算負(fù)荷=1250kw =0.74 =0.79 =tan(art)=0.78=·=0.74×1250=925kw=·=925×0.78=721.5kva= =925/0.79=1170.9kva=/=1170.9/1.732×6000=112.7A考慮變壓器損耗后全變電所計算負(fù)荷，即35KV母線處計算負(fù)荷：=

15、8194+163.88=8357.88(KW)=4600+460=5060(Kva)=9770.25(Kva)則自然功率因數(shù)：COS=8357.88/9770.25=0.8552.3功率補(bǔ)償 在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中，由于絕大多數(shù)用電設(shè)備均屬于感性負(fù)荷，這些用電設(shè)備在運(yùn)行時除了從供電系統(tǒng)取用有功功率P外，還取用相當(dāng)數(shù)量的無功功率Q。有些生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中還經(jīng)常出現(xiàn)無功沖擊負(fù)荷，這種沖擊負(fù)荷比正常取用的無功功率可能增大56倍。若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)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(dǎo)線截面增加，提高了電網(wǎng)初期投資的運(yùn)行費(fèi)用。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。為了減少電能轉(zhuǎn)

16、化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點是操作方便、可靠、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，投資少以及有功損耗少。(1)功率補(bǔ)償因數(shù)計算根據(jù)本礦變電所負(fù)荷統(tǒng)計的結(jié)果可知：35KV側(cè)的計算負(fù)荷=8357.88+5060j，其自然功率因數(shù)為0.855，現(xiàn)利用電容器補(bǔ)償，假設(shè)補(bǔ)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：礦井計算負(fù)荷；自然功率因數(shù)的正切值；補(bǔ)償后的正切值。因此補(bǔ)償?shù)臒o功功率為：=8357.88×(tanarccos0.855tanarccos0.9=1022(KVar)則全所總無功計算負(fù)荷為：=50601022=4038（KVar）(2)選擇電容器選擇電容器及個數(shù)選擇GR-1C

17、-08型電容柜，容量為270千法。需用電容柜的數(shù)量：N=1022÷270=3.8 取4個柜。表2-2 GR-1C-08型電容柜參數(shù)型號額定電壓（KV）標(biāo)稱容量（KVar）額定頻率（HZ）GR-1C-086.327050實際補(bǔ)償補(bǔ)償后的功率因數(shù)：=0.903滿足要求。3 主變器的選擇3.1變壓器臺數(shù)的選擇(1)對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。(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(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。(3)對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時

18、，更換變壓器的容量。(4)本礦采用兩臺主變，平時只用一臺，一臺備用。3.2 變壓器選擇計算裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：(1)任一臺單獨運(yùn)行時,應(yīng)能滿足不小于總計算負(fù)荷60%的需要。(2)任一臺單獨運(yùn)行時，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷的需要。由于=9770.25(KVA)所以按條件選變壓器。=9770.25(KVA)因此每臺主變壓器的容量應(yīng)選10000 KVA 。故經(jīng)過以上的驗證，選用兩臺35/6.3kv，額定容量為10000KVA的SF710000/35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。 表3-1 SF7-

19、10000/35型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)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(fù)載損耗kW10000356.37.50.813.653表3-2 S9-500,6/0.4KV型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)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kW5006.30.441.41.0表3-3 S9-50/35型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù) 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(fù)載損耗kW5038.50.46.52.021012204 電氣主接線的設(shè)計4.1 電氣主接線的設(shè)計原則和要求電氣主接線的設(shè)計原則(1)考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電

20、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(jīng)濟(jì)性的要求也不同。(2)考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小及分布負(fù)荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)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)。(3)考慮用電負(fù)荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級用電負(fù)荷，必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級用電負(fù)荷不間斷供電；對二級用電負(fù)荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)

21、一個電源失去后，能保證大部分二級用電負(fù)荷供電，三級用電負(fù)荷一般只需一個電源供電。(4)考慮主變臺數(shù)對主接線的影響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(chǎn)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。(5)考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時允許切除

22、線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。電氣主接線設(shè)計的基本要求變電所的電氣主接線應(yīng)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(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求?？梢院唵胃爬橐韵挛妩c：(1)可靠實用；(2)運(yùn)行靈活；(3)簡單經(jīng)濟(jì)；(4)操作方便；(5)便于發(fā)展。4.2變電所的主結(jié)線方式變電所的主接線是由各種電氣設(shè)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(fù)荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的

23、主接線對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的配置及運(yùn)行的可靠性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計的重要任務(wù)之一。（1）線路-變壓器組接線為了保證對一、二級負(fù)荷進(jìn)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(shè)兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種，其接線如圖4-1所示： 圖4-1橋式接線圖中WL1和WL2為兩回電源線路，經(jīng)過斷路器QF1和QF2分別接至變壓器T1和T2的高壓側(cè)，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(nèi)側(cè)或外側(cè)，故又分為內(nèi)橋和外橋接線。（3）單母線分段式結(jié)線4.3本所主接線方案電氣主接線方案比較

24、：方案一單母線不分段接線如圖4-2所示。圖4-2 電氣主接線方案一方案二單母線分段接線如圖4-3所示。圖4-3電氣主接線方案二 方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡單，但其可靠性不高。當(dāng)母線需要檢修或者發(fā)生故障時，會導(dǎo)致所有用電設(shè)備停電。且變電所的負(fù)荷大部分均為類、類負(fù)荷，因此方案一中的單母線不分段接線不能滿足類、類負(fù)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?？梢员ＷC當(dāng)任一母線發(fā)生故障或檢修時，都不會中斷對類負(fù)荷的供電。綜合比較本礦的35kv側(cè)采取全橋形式的主接線，全橋型接線靈活可靠。6千伏側(cè)則選用單母線分段接線。5 短路電流計算5.1

25、 短路電流計算的一般概述電氣設(shè)備或?qū)w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(shè)計和運(yùn)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(yùn)行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障一般最常見的是各種短路。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(dāng)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。（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(fù)荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電

26、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。（2）短路的種類三相系統(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(jī)還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，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(yùn)行有著十分不利的影響。單相短路雖然機(jī)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(shè)備可以只根

27、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(chǔ)，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大接地電流系統(tǒng)又很少，因此應(yīng)該掌握交流三相短路電流的計算。（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(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)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；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(yùn)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）短路電流計算的目的在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方

28、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(jìn)行必要的短路電流計算。在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)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(jìn)行全面的短路電流計算。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。在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。接地裝置需根據(jù)短路電流進(jìn)行設(shè)計。5.2 短路回路參數(shù)的計算在進(jìn)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(biāo)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

29、統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。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(jìn)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。標(biāo)么值標(biāo)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(biāo)以示區(qū)別，標(biāo)么值乘以100，即可得到用同一基準(zhǔn)值表示的百分值。在標(biāo)么值計算中。首先要選定基準(zhǔn)值。雖然基準(zhǔn)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(biāo)么值清晰可見，如選取基值功率為100MVA和短路點所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準(zhǔn)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

30、率這四個物理量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)滿足下列關(guān)系： = = （5-1）式中、功率、電壓、電流、阻抗的基準(zhǔn)值。短路回路中各元件阻抗的計算表5-1電氣設(shè)備阻抗計算公式序號元件名稱標(biāo)幺值有名值（）短路功率（MVA）1發(fā)電機(jī)（或電動機(jī)）=2變壓器RT=XT=3電抗器4線路(1)S= X*sX*L 35kV0.117 k1 X*T16kV 0.75 k12 X*3 X*4 X*5 X*6 X*7 X*8 X*9 X*10 X*11 k2(等于k12) K3k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 電 容 器 組 工 機(jī) 提 井 抽 洗 地 壓 排 人 修 升 下 風(fēng) 煤 面 風(fēng) 水 村 廠 機(jī) 低 機(jī)

31、 廠 低 機(jī) 泵 壓 壓圖5-1等效短路電流計算選取選基準(zhǔn)容量取 Sd=100MVA計算點，=37kV 則kA計算點及其其它短路點時，選取=6.3kV則kA主變壓器電抗= =0.075×100/10 =0.75地面低壓變壓器電抗=0.04×100/0.5=8 35KV架空線路電抗=4×0.4×100/372=0.117工人村饋電線路電抗=2.8×0.4×100/6.32=2.8×1.0078=2.822機(jī)修廠饋電線路電抗=0.4× 0.08×100/6.32=0.4×0.20156=0.08提升

32、機(jī)饋電線路電抗=0.3×0.08×100/6.32=0.3×0.20156=0.06井下低壓電纜線路電抗=0.6×0.08×100/6.32=0.6x0.20156=0.12抽風(fēng)機(jī)饋電線路電抗=1.2×0.4×100/6.32 =1.2×1.0078=1.21洗煤廠饋電線路電抗=0.8×0.4×100/6.32 =0.8×1.0078=0.806地面低壓饋電線路電抗=0.7×0.8×100/6.32=0.7×0.20156=0.14壓風(fēng)機(jī)饋電線路電抗=0.

33、2×0.4×100/6.32=0.2×1.0078=0.2排水泵饋電線路電抗=0.6×0.8×100/6.32 =0.6×0.20156=0.12 5.3短路電流的計算過程一般選取各線路始、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(shè)備的動、熱穩(wěn)定性，并作為上一級繼電保護(hù)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(hù)的靈敏度。在接下來的計算中可選35KV母線、6KV母線和各6KV母線末端為短路計算點。(1) K1短路電流的計算 最大運(yùn)行方式下的三相短路電流=+ =0.23+0.117=0.347=1/

34、=1/0.347=2.882 =×=2.882x1.56=4.5 (kA)=2.55×=2.55×4.5=11.46 (kA)=1.52×=1.52×4.5=6.84 (kA)=×=2.882×100=288.2 (MVA) 最小運(yùn)行方式的兩相短路電流=+=0.31+0.117=0.427=1/=1/0.427=2.34=×=2.34×1.5605 =3.65 (kA)=0.866×=0.866×3.65=3.16 (kA)(2) K12點短路電流計算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流 0.

35、347+0.75=1.097 =1/= 1/1.097=0.9116 =×=0.9116×9.1646=8.35 (kA) =2.55×=2.55×8.35=21.30 (kA) =1.52×=1.52×8.35=12.69 (kA) =×=0.9116×100=91.16 (MVA) 最小運(yùn)行方式下的短路電流 =+=0.427+0.75=1.177 =1/=1/1.177=0.85 =×=0.85×9.1646=7.79 (kA) =0.866×=0.866×7.79=6.

36、75 (kA)其余各點的計算結(jié)果見下表 表5-2各短路點計算結(jié)果短路點最大運(yùn)行方式下短路參數(shù)最小運(yùn)行方式下短路參數(shù)KAkAkAMVAkAkAK14.506.8411.46288.203.653.16K28.3512.6921.3091.167.796.75K32.343.565.9725.522.291.98K47.7811.8319.8484.967.296.31K57.9212.0320.2086.437.416.41K67.5311.4419.2082.167.066.12K73.976.0410.1243.353.843.32K84.817.3212.2752.554.624.00K9

37、0.991.512.5310.830.890.77K107.0610.7318.0077.106.655.76K117.5311.4419.2082.177.356.36K128.3512.6921.3091.167.796.756 電氣設(shè)備的選擇和校驗6.1高壓電器選擇的一般原則高壓電器選擇的主要任務(wù)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(jīng)濟(jì)的運(yùn)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(shè)備，選擇企業(yè)供電系統(tǒng)中高壓電氣設(shè)備的一般原則，除按正常運(yùn)行下的額定電壓、額定電流等條件外，還應(yīng)按短路情況下進(jìn)行校驗，但各種電氣設(shè)備的選

38、擇與校驗項目也不盡一樣，正確地選擇設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)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(shù)，并且注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 變電所用的高壓設(shè)備一般有斷路器、隔離開關(guān)、高壓熔斷器、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(nèi)與屋外兩種。在選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)注意安全、可靠和留有適當(dāng)發(fā)展裕度。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)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(shè)備應(yīng)遵守以下幾項共同原則：（1） 按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流電氣設(shè)備的額定

39、電壓應(yīng)符合電器裝設(shè)點的電網(wǎng)額定電壓，并且大于或等于正常時最大工作電壓，即：電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)大于或等于正常時最大的工作電流，即：我國目前生產(chǎn)的 ，設(shè)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(yīng)適當(dāng)降低，即設(shè)備的額定電流應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)： = (6-1)式中設(shè)備容許最高工作溫度，；實際環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，,額定環(huán)境空氣溫度，電氣設(shè)備為40環(huán)境溫度修正系數(shù)(2)按短路情況來校正電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定：動穩(wěn)定應(yīng)滿足下式：，式中，制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備額定動穩(wěn)定電流的峰值和有效值（KA），按三相短路計算所得的短路沖

40、擊電流峰值及其有效值（KA）熱穩(wěn)定性應(yīng)滿足下式：I2t，式中制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備在時間t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流；t短路穩(wěn)態(tài)電流假相時間(3)按裝置地點的三相短路容量來校驗開關(guān)電器的斷流能力，即：，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。(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(shè)備的適當(dāng)形式。6.2母線的選擇 35KV母線的選擇35kV母線，在室外一般選用鋼芯鋁絞線，母線截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選，按常時負(fù)荷電流校驗。此設(shè)計的供電系統(tǒng)是采用的分列運(yùn)行，當(dāng)一臺變壓器故障時候另一臺變壓器應(yīng)承擔(dān)全部負(fù)荷。本礦的總負(fù)荷電流為：=1.05/=1.05×10000/&#

41、215;35=173A。查表得知經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.15因此截面 S=/J=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。 6KV母線的選擇已知6KV側(cè)最大長時負(fù)荷電流(k為分配系數(shù)取0.8)=1.05/=10000/×6=1010.36A=k×=0.8×1010.36=808.29A查得鋁母線LMY100×8平放在40，其最大允許載流量為1210A, >所選型號滿足要求。熱穩(wěn)定校驗A /c已知 =2.6s =8.35KA 查得C=95 =141.73mm&l

42、t;800 mm滿足要求。6.3電氣設(shè)備的選擇斷路器的選擇35KV側(cè)： 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。表6-1斷路器ZW7-40.5技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流額定關(guān)合電流4S熱穩(wěn)定電流ZW7-40.535KV1250A25KA63KA63KA25KA校驗:(1) ZW7-40.5斷路器額定電壓為35kV,符合條件。(2) ZW7-40.5斷路器額定電流為1250A,35KV側(cè)變壓器回路中最大長時負(fù)荷電流為=1.05/=1.05×10000/×35=173A即>，

43、因此符合技術(shù)條件。（3）斷路器開斷電流25kA，4.50kA， 符合技術(shù)條件。（4）63kA，11.46kA 滿足動穩(wěn)定校驗。（5）由于變壓器容量為10000KVA，變壓器設(shè)有差動保護(hù)，在差動保護(hù)范圍內(nèi)短路，其為瞬時動作，繼電器保護(hù)動作時限為0，短路持續(xù)時間小于1s，需要考慮非周期分量的假想時間。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(gòu)成，當(dāng)斷路發(fā)生在6KV母線上時，差動保護(hù)不動作，此時過電流保護(hù)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(hù)時間和斷路器全開斷時間構(gòu)成，即 =2.1s。熱穩(wěn)定電流It=4.50×=0.87(KA)<2

44、5(KA)滿足熱穩(wěn)定校驗。6KV側(cè)：初步擬定選用斷路器的型號為ZN63A-6/1250。表6-2斷路器ZN63A-6/1250技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流額定關(guān)合電流4S熱穩(wěn)定電流ZN63A-6/12506KV1250A20KA50KA50KA20KA(1) ZN63A-6/1250斷路器額定電壓為6kV,符合條件。(2) ZN63A-6/1250斷路器額定電流為1250A,6KV側(cè)變壓器回路中最大長時負(fù)荷電流為=1.05/=10000/×6=1010.36A即>Imax2，因此符合技術(shù)條件。（3）斷路器開斷電流20kA，8.35kA，符合技術(shù)條件。（4）

45、63kA，21.30kA 滿足動穩(wěn)定校驗。(5) 熱穩(wěn)定電流=8.35×=1.6(KA)<25(KA)滿足熱穩(wěn)定校驗。高壓隔離開關(guān)的選擇（1）高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機(jī)構(gòu)等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機(jī)構(gòu)，單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機(jī)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(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式（

46、3）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(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)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(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃?xì)怏w、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于級污穢區(qū)，防污型用于級（中污型）、級（重污型）污穢區(qū)。最大長時負(fù)荷電流= /=9282/(×35)=153A根據(jù)設(shè)計條件，

47、選擇戶外式隔離開關(guān)，GW5-35G/600型隔離開關(guān)。表6-3GW5-35G/600型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號額定電壓（KA）額定電流（KA）動穩(wěn)定電流（KA）5s熱穩(wěn)定電流（KA）GW5-35G/600356005014動穩(wěn)定校驗：按K1點的最大短路電流校驗，即 =50KA>=11.46KA符合要求。熱穩(wěn)定校驗：短路發(fā)生后，事故切除靠上一級的變電所的過流保護(hù)，繼電器的動作時限比35KV進(jìn)線的繼電保護(hù)動作時限2.5s大一個時限級差，故=2.5+0.5=3s =+=0.1+3=3.1s相當(dāng)于5s的熱穩(wěn)定電流為=4.50×=3.54KA<14KA符合要求。6KV側(cè)選用GN6-6T

48、/600型隔離開關(guān)其技術(shù)參數(shù)如下表6-4GN6-6T/600型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流極限通過電流峰值5s熱穩(wěn)定電流GN6-6T/6006KV600A50A20KA經(jīng)過動熱穩(wěn)定校驗符合要求。電流互感器的選擇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(jié)構(gòu)特點是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導(dǎo)體穿過其鐵心），導(dǎo)體相當(dāng)粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。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

49、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。電流互感器的選擇條件：額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓： 額定電流大于或等于長時最大工作電流: 二次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量: 校驗。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(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，只要用作計量和繼電保護(hù)用。表6-5LZZBJ4-35電流互感器技術(shù)參數(shù)變比準(zhǔn)確級次組合額定輸出（KV）4S熱電流（有效值）（KA）動穩(wěn)定電流（峰值）（KA）300/50.5/0.5/10P10/10P1025/2

50、5/50/5017.142.8=300> =173A符合要求。 動穩(wěn)定性校驗=42.8KA>=11.46KA符合要求。熱穩(wěn)定校驗=17.1²×4=1170>=4.50²×3.1=62.8符合要求。此外根據(jù)需要6KV側(cè)選擇有LA-10,200/5、LA-10,500/5型電流互感器。表6-6LA-10,200/5型電流互感器技術(shù)參數(shù)變比準(zhǔn)確級次組合二次負(fù)載值0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)200/5 0.5/3、1/30.817.114表6-7LA-10,500/5型電流互感器技術(shù)參數(shù)變比準(zhǔn)確級次組合二次負(fù)載值0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)500/5 0.5/3、1/30.460110經(jīng)過動熱穩(wěn)定校驗均符合要求。電壓互感器的選擇本礦不進(jìn)行絕緣檢測，只需測量線路電壓，可選兩臺JDJ35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(nèi)式電壓互感器，以及兩臺單相屋內(nèi)式電壓互感器JDZ-10.其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表表6-8 JDJ-35型電壓互感器技術(shù)參數(shù)型號額定電壓工頻試驗電壓二次電壓極限容量JDJ35 35KV95KV0.1KV1000/V.A表6-9JDZ-10型電壓互感器技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定變壓比額定變壓比0.5級極