煤矿机上地面变电所毕业设计

摘要本设计初步设计了王营煤矿地面60KV变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护等。通过对煤矿60KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中60KV侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。关键词负荷计算变电站继电保护运行方式ABSTRACTTHEPRELIMINARYDESIGNTHEDESIGNOFWANGYINGCOALMINEGROUND60KVSUBSTATIONTHEDESIGNPROCESSINCLUDESLOADCALCULATION,THEMAINWIRINGDESIGN,SHORTCIRCUITCALCULATION,EQUIPMENTSELECTION,RELAYPROTECTIONSCHEME,THESUBSTATIONLIGHTNINGPROTECTIONTHROUGHTHELOADSTATISTICSFORCOALMINE60KVSUBSTATION,WITHTHECOEFFICIENTMETHODFORLOADCALCULATION,TODETERMINETHECAPACITYANDTYPEOFTHESTATIONMAINTRANSFORMERNUMBER,ACCORDINGTOTHELOADCALCULATIONRESULTSMETHODFORSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATIONOFPOWERSYSTEMWITHTHEPERUNITVALUE,PROVIDESTHEDATAFORTHEELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONANDVERIFICATIONACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFPOWERSUPPLYSYSTEMINCOALMINES,THEMINESUBSTATIONMAINCONNECTIONMODE,OPERATIONMODE,THEPROTECTIONSCHEMETHE60KVSIDEOFTHEFULLBRIDGECONNECTION,6KVCONNECTIONASASINGLEPARENTSEGMENTTWOSETSOFMAINTRANSFORMERUSINGSEPARATEOPERATIONMODEACCORDINGTOTHECURRENTSETTINGVALUECALIBRATIONANDRELATEDDATA,THECIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCH,RELAY,TRANSFORMERANDOTHERELECTRICALEQUIPMENTKEYWORDSLOADCALCULATIONSUBSTATIONRELAYPROTECTIONOPERATIONMODE0前言11概述22负荷计算321负荷计算的目的322负荷计算方法323负荷计算过程5231各用电设备组负荷计算5232低压变压器的选择与损耗计算82336KV母线侧补偿前总计算负荷10234无功补偿计算及电容器柜选择10235补偿后6KV母线侧总计算负荷及功率因数校验113变电所主变压器选择1231变压器的选取原则1232变压器选择计算1233变压器损耗计算133435KV侧全矿负荷计算及功率因数校验1335变压器经济运行方案的确定144电气主接线设计1541对主接线的基本要求1542本所电气主接线方案的确定15421确定矿井35KV进线回路1542260KV、6KV主接线的确定15423负荷分配165短路电流计算1751短路电流计算的目的176高压电气设备的选择2461高压电气设备选择原则2462高压开关设备的选择及校验24621高压断路器的选择及校验24622本所断路器的选择及校验25623隔离开关的选择及校验26624限流电抗器的选择28625高压熔断器的选择3063互感器和避雷器的选择及校验31631电流互感器的选择及校验31632电压互感器的选择及校验31646KV高压开关柜的选择3265设备选择汇总表337继电保护方案的初步拟定3671变电所各断路器过流保护的设置与配合36711QF1、QF2、QF3断路器保护的设置与配合36712QF4、QF5断路器上保护的设置与配合36713各KV低压馈出线断路器的设置与配合367146KV联络开关（QF8）的保护设置与配合3672变压器的保护设置37721变压器的气体保护37722变压器的差动保护37723变压器过负荷保护37724变压器的过流保护378变电所的防雷与接地3881变配电所的防雷设计38811变电所的防雷措施3882接地装置的设计及计算40821保护接地方案设计40822保护接地装置计算419结论43致谢44参考文献45附录A译文46附录B外文文献510前言本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力及实际工程设计的基本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。本论文根据变电所的设计原则，围绕某矿井60KV变电所设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进行了负荷计算。据此对主变压器进行选择，并进行无功补偿。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计高压60KV采用全桥接法,6KV母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进行了短路计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施。1概述本设计的矿变电所位于辽宁省阜新市境内，是一个终端变电所，只供王营煤矿用电，设计的电压等级为60/6KV。60KV线路为双回路进线。系统最大运行方式阻抗X029；系统最小运行方式阻抗X033。所用电由负荷端引出，经动力变压器提供，采用单母分段原则。2负荷计算21负荷计算的目的为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。22负荷计算方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式就可以表征普遍的计NDCAPK算方法。该公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，查取方便，因而为我国设计部门广泛采用。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下1用电设备组计算负荷的确定CADNPK（21）TNTACCQP2ACAS/3CNIU表21矿井用电数据TABLE21MINEUSEELECTRICALDATA用户名称设备容量KW需用系数D功率系数COSTAN最大连续负荷安装工作有功KVAR无功KVAR视在KVA一地面部门54961主井绞车20002000090850621800111621172副井绞车1600160008085062128079315063压风机1850110008090488804229764选煤厂39103160070750882212194729475立井锅炉920920065080755984487476坑木场40040004061331602122667机修厂13801380040651175526458498地面低压用电10801080055071025946058489南风井主扇1600800080904864030771010南风井压风机500250080807520015025011南风井绞车4754750808506238023544712北风井主扇1600800080904864030771013北风井压风机500250080807520015025014北风井绞车47547508085062380235447二井下部分15中央水泵625025000808306720001340204716111采区730730050613336548560717113采区134013400606511780494080918124采区700700060613342055869819156采区102010200650621276638421071三其它用电20工人村830830070807558143572621地方企业280019000810850621539954181022农用电18218206506133118157196四全矿计算负荷2389217006112072036723负荷计算过程231各用电设备组负荷计算1）用电设备分组，由表21确定各组用电设备的总额定容量。2）由表11查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式21计算DKCOS出各用电设备组的计算负荷。（1）对主井绞车，09DKCOS085TAN062则有功功率0920001800（KW）CADNPK无功功KVAR）TNTACCQ视在功率2117（KVA）2ACAS221680（2）对副井绞车，80DK50COSTN则有功功率1600081280（KW）CADNPK无功功率1280062793（KVAR）TNTACCQ视在功率1506（KVA）2ACAS249680（3）对压风机，08DKOS9TN则有功功率110008880（KW）CADNPK无功功率880048422（KVAR）TNTACCQ视在功率976（KVA）2ACAS（4）对选煤厂07，075，088DKCOSTAN则有功功率3140072212（KW）CADNPK无功功率22120751947（KVAR）TNTACCQ视在功率2947（KVA）2ACAS（5）对立井锅炉065，08，075DKOSTN则有功功率920065598（KW）CADNPK无功功率598075448（KVAR）TNTACCQ视在功率747（KVA）2ACAS（6）对坑木场，40DK60COS31TN则有功功率40004160（KW）CADNPK无功功率160133212（KVAR）TNTACCQ视在功率266（KVA）2ACAS（7）对机修厂04，065，117DKOSTN则有功功率138004552（KW）CADNPK无功功率552117645（KVAR）TNTACCQ视在功率849（KVA）2ACAS（8）对地面低压用电，50DK70OS021TN则有功功率1080055594（KW）CADNPK无功功率594102605（KVAR）TNTACCQ视在功率848（KVA）2CACASPQ（9）对南风井主扇，08DKOS09TN048则有功功率80008640（KW）CADNPK无功功率640048307（KVAR）TNTACCQ视在功率710（KVA）2ACAS（10）对南风井压风机，08，07580DKOSTN则有功功率25008200（KW）CADNPK无功功率20008150（KVAR）TNTACCQ视在功率250（KVA）2ACAS（11）对南风井绞车，80DK850COSTN62则有功功率47508380（KW）CADNPK无功功率380062235（KVAR）TNTACCQ视在功率447（KVA）2ACAS（12）对北风井主扇，08DKOS09TN048则有功功率80008640（KW）CADNPK无功功率640048307（KVAR）TNTACCQ视在功率710（KVA）2ACAS（13）对北风井压风机，08，07580DKCOSTN则有功功率25008200（KW）CADNPK无功功率20008150（KVAR）TNTACCQ视在功率250（KVA）2ACAS（14）对北风井绞车，80DK850COSTN62则有功功率47508380（KW）CADNPK无功功率380062235（KVAR）TNTACCQ视在功率447（KVA）2ACAS将各用电设备组的计算负荷，结果计入表21全矿电力负荷计算负荷。232低压变压器的选择与损耗计算1）低压变压器选择对各低压变压器选择时可按表21的计算容量进行选择。基于煤矿生产负荷对供电可靠性和安全性的要求且供电方式为双回路，应选两台变压器同时运行。并且，每台变压器均应能承担全部一、二级负荷供电的任务。故（1）机修厂选用，型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台。109S6/4KV（2）地面低压变压器选用两台，型铜线电力变压器109S6/4K（3）洗煤厂变压器选用两台，型铜线电力变压器。3（4）各变压器功率损耗计算。单台变压器的功率损耗按式（23）、式（24）计算。两台变压器一般为分列运行，其功率损耗应为按运行的单台变压器损耗的两倍。对05于井下低压负荷，因表21未作分组，故不选变压器。各低压变压器参数如表22所示。2）各低压变压器损耗计算变压器的功率损耗分为铁耗和铜耗两部分。变压器空载时有功损耗和无功损耗分别用和表示。变压器的功率损耗按公式23计算。0PQ有功损耗，KW（23）NTTP20无功损耗，KVARNTTQ20式中变压器的负荷率，；NTCAS变压器计算负荷，KVA；CAS变压器额定容量，KVA；NT变压器空载有功损耗，KW；0P变压器满载有功损耗，KW；NT变压器空载无功损耗，KVAR，；0QNTSIQ10变压器空载电流占额定电流的百分数；I变压器满载无功损耗，KVAR，；NTNTKNTU变压器阻抗电压占额定电压的百分数；KU、均可由变压器产品样本中查出。0PNT0IKU（1）对于1000KVA机修厂变压器）（）（KWSPNTCAKT6210451201000（）1646（KVAR）12XNUISQ25（2）对于地面低压两台1000KVA变压器）（）（KSPNTCAKT91043274120VAR1453580012KUISQXN（3）对于洗煤厂两台3000KVA变压器）（）（KWSPNTCAKT713062123220VAR062541020KUIQXNT其它各组变压器功率损耗计算依此类推。2336KV母线侧补偿前总计算负荷由于本矿区配电线路短损耗非常小，忽略线路损耗不计。由表21可知，全矿总负荷为KW，KVAR。1706CAP1207CAQ取同时系数095，则6KV侧计算负荷由公式22计算可得SK894950KWPTCASICAVAR1076127KQQTSI81622VACACA6KV无补偿时功率因数为830194/16/OSCASP功率因数角的正切值为7COSTAN626234无功补偿计算及电容器柜选择1）无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要增设人工补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量用下式计算CQ（24）TANT21CACPQ式中平均负荷系数，计算时取0708补偿前功率因数角的正切值；1TAN补偿后要达到的功率因数角的正切值；2本设计要求功率因数达到09及以上。假设补偿后6KV侧功率因数，094COS6，取08，则所需补偿容量由公式29计算得360TANVAR7436071690TANT66KPKQCALC2电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所6KV母线为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用GR1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为240KVAR，最大不超过360KVAR，据此可计算出电容器柜CQ的数量为57120/47/CQQN取偶数N18则实际补偿容量为KVAR486CF折算为计算容量为KVAR075/0LFAK235补偿后6KV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后6KV侧有功功率2163481696KWPTCAC无功功率VAR85273KQ视在功率170526266KSCACACA补偿后6KV母线功率因数9/163/OSCASP满足要求。3变电所主变压器选择31变压器的选取原则供电变压器是根据其使用环境条件、电压等级及计算负荷选择其形式和容量。变电所的容量是有其装设的主变压器容量所决定的。从供电的可靠性出发，变压器台数是越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及变电所的建设投资都要增大。所以，变压器台数与容量的确定，应全面考虑技术经济指标，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近企业取得备用电源时，可装设一台变压器。如企业的一、二级负荷较多，必须装设两台变压器。两台互为备用，并且当一台出现故障时，另一台能承担全部一、二及负荷。特殊情况下可装设两台以上变压器。例如分期建设大型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能加多。32变压器选择计算按第二章计算出来的计算负荷进行用电负荷分析，根据分析结果选择变压器容量及台数。其计算计算过程如下1）用电负荷分析一级负荷包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2184KW，占全矿总负荷的336。二级负荷包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占75）、一采区、二采区、井底车场各项，其总负荷为31715KW，占全矿总负荷的488三级负荷包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15、工人村、支农各项，其总负荷为11425KW，占全矿总负荷的176。2）根据矿井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的824，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证824的正常供电，再考虑将来的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，故选用两台S78000/35型铜线双绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表31所示表31主变压器技术参数TABLE31MAINTRANSFORMERPARAMETER型号S7容量/KVANTS8000连接组别Y,D11电压NU2136/63阻抗电压K75空载电流0I08空载0P115损耗/KW负载NT450两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用。33变压器损耗计算根据公式23计算主变压器各项损耗空载无功损耗KVAR；648010NTSIQ满载无功损耗KVAR；57TKTU变压器的负荷率，41208/6NTCAS则有功损耗KW；835512220NTTP无功损耗KVAR；691046220NTTQ3435KV侧全矿负荷计算及功率因数校验有功功率KW62483620635TCACP无功功率KVAR59197Q视在功率KVA73222356CACCAS35KV侧功率因数校验09906734COS535CAOP满足设计要求。35变压器经济运行方案的确定两台变压器经济运行的临界负荷值可由公式31确定。（31）NTQTNTECQKPS002如果SSCR宜两台运行。式中经济运行临界负荷，KVA；ECS变压器额定容量，KVA；NT变压器空载有功损耗，KW；0PQ变压器空载无功损耗,KW变压器满载有功损耗，KW；NT变压器满载无功损耗，KVAR；无功经济当量，大型矿井一般取无功经济当量KQ009QK本矿两台变压器经济运行的临界负荷为KVA47260945128020NTQTNCRQKPS故经济运行方案为当实际负荷S4724KW时，宜两台运行。4电气主接线设计主接线代表了变电所电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活的经济运行。41对主接线的基本要求在确定变电所主接线前，应首先明确其基本要求1）安全可靠。应符合国家标准和有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全。此外，还应负荷等级的不同采取相应的接线方式来保证其不同的安全性和可靠性要求，不可片面强调其安全可靠性而造成不应有的浪费。2）操作方便，运行灵活。供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和维修，以及运行灵活，倒闸方便。3）经济合理。接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用。4）便于发展。接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的要求。42本所电气主接线方案的确定421确定矿井35KV进线回路35KV矿井变电所距上级供电电源6KM，对上一级供电部门来说是一级负荷，故上级矿井变电所对矿井采用有备用的双回路供电，即35KV进线为两路架空线进线。42260KV、6KV主接线的确定为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用由两回电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为外桥、内桥全桥三种。对于60KV电压等级来说，输电线路不远，可以选外侨，但为了提高矿井供电的可靠性和运行的灵活性，选用全桥更合适。故确定本矿60KV侧为双回路的全桥接线系统。60KV架空线路由两条线路送到本矿变电所，正常时两台变压器分列运行。6KV主接线根据矿井为一级负荷的要求及主变压器是两台的情况确定为单母线分段的接线方式。60KV母线和6KV母线，正常时均处于断开状态。母线分段用断路器分段，这不仅便于图45供电系统简图FIGURE45POWERSUPPLYSYSTEMDIAGRAM分段检修母线，而且可减少母线故障影响范围，提高供电的可靠性和灵活性。423负荷分配考虑一、二级负荷必须由处于不同母线段的双回路供电，并且主提升机和副提升机相距为80M，再将地面低压和下井回路分配到各段母线上，力图在正常生产时，两段母线上负荷接近，分配方案如图45供电系统简图所示。5短路电流计算51短路电流计算的目的研究供电系统的短路并计算各种情况下的短路电流，对供电系统的拟定、运行方式的比较、电气设备的选择及继电保护整定都有重要意义。短路产生的后果极为严重，为了限制短路的危害和缩小故障影响范围，在供电设计和运行中，必须进行短路电流计算。表51地面变电所6KV母线上的线路类型及线路长度TABLE51SUBSTATIONGROUNDONA6KVBUSLINETYPEANDLINELENGTH序号设备名称电压/KV距6KV母线距离/KM线路类型1主井绞机605K2副井绞机606K3南风井62K4北风井623K5井下中央变电所617K选取基准容量，基准电压UD163KV，UD263KV，则各级基准电流为10DSMVA91063311KASID422UIDD电源的电抗290,30MAXMINSSX变压器电抗主变压器电抗90110NTDKTSUX线路电抗井下中央变电所K134061807221DUSXL主井绞机K2135222DL副井绞机K30680223DUSXL南风井K4431224DL北风井K56080225DUSXL1）K1点短路电流计算（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标么值57134091MIN1XXTS短路电流标幺值6405711I6KV侧三相短路电流周期分量有效值KAIIDM86519213短路冲击电流峰值453SH1KAI短路冲击电流有效值1SIIM三相短路容量6041MVSD（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值5319034201MAX1TLSNXX短路电流标幺值6531NI6KV侧9140213KAIDN58686132IN2）K2点短路电流计算（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标么值3109321MIN2XXTS短路电流标幺值750322I6KV侧三相短路电流周期分量有效值KAIIDM876149223短路冲击电流峰值5253SHKAI短路冲击电流有效值012S2IIM三相短路容量710MVSD（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值271908212MAX2TSNXX短路电流标幺值79012NI6KV侧216423KADN578086023IIN3）K3点短路电流计算（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标幺值35120931MIN3XXTS短路电流标幺值7403513MXI6KV侧三相短路电流周期分量有效值KAIID78619233短路冲击电流峰值25SHKAIM短路冲击电流有效值3013S3II三相短路容量7410MVSDM（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值3190213AX3TSNXX短路电流标幺值760133NNI6KV侧4923KADN0678086032IIN4）K4点短路电流计算（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标幺值631409341MIN4XXTS短路电流标幺值603144MI6KV侧三相短路电流周期分量有效值KAIIDM6251493243短路冲击电流峰值53SH4KAI短路冲击电流有效值8514SIIM三相短路容量36104MVSD（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值5942914MAX4TSNXX短路电流标幺值62905144NNXI6KV侧734243KADN91680860432IIN5）K5点短路电流计算（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标幺值691409351MIN5XXTS短路电流标幺值90655I6KV侧三相短路电流周期分量有效值KAIIDM4235165253短路冲击电流峰值83SH5KAI短路冲击电流有效值15SIIM三相短路容量15905MVSD（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值564215MAX5TSNXX短路电流标幺值640155NNI6KV侧8759253KADN048608604342IIN6）K6060KV母线（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标幺值30MIN60SX短路电流标幺值160MI三相短路电流周期分量有效值KAIIDM5128301603短路冲击电流峰值41365252603SH60KAIIM短路冲击电流有效值811SI三相短路容量0360MVSDM（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值29AX60SNX短路电流标幺值483160NI91603KADN7123886032IIN7）K66KV母线（1）最大运行方式下的三相短路电流短路回路电抗标幺值2319031MIN6TSXX短路电流标幺值80216MI三相短路电流周期分量有效值KAIIDM4571693263短路冲击电流峰值53SH6KAI短路冲击电流有效值2516SIIM三相短路容量38106MVSD（2）最小运行方式下的两相短路电流短路回路电抗标幺值921MAX6TSNXX短路电流标幺值84096NI17263KADN6940880632IIN结果见表52短路参数汇总表。表52短路参数汇总表TABLESUMMARYOF52SHORTCIRCUITPARAMETERS最大运行方式下短路参数最小运行方式下短路参数短路点3KIASHI3SHIKA3SMV（KA）3IKA2IK158614958964599519K26871752104475721625K36781729103174700606K456214348545613576499K5542138288423591587508K6025156413382330331382717K67451911324813740166696高压电气设备的选择电气设备选择是变电所电气设计的主要内容之一。选择是否合理将直接影响整个供电系统的可靠运行。变电所主要的电气设备有高压断路器；隔离开关；熔断器；电压互感器；电流互感器；避雷器；母线和绝缘子；成套配电装置（包括高压开关柜和低压配电屏）。61高压电气设备选择原则对各种电气设备的基本要求是正常运行时安全可靠，短路通过短路电流时不致损坏，因此，电气设备必须按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。1）按正常条件选择（1）环境条件电气设备在制造上分户内、户外两大类。此外，选择电气设备，还应根据实际环境条件考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区或湿热地区等方面的要求。（2）按电网额定电压选择电气设备的额定电压在选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的NSU条件选择，即NSU（3）安最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时负荷电流，即NIMAXIMAXIN2）按短路情况校验（1）按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。（2）按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力。62高压开关设备的选择及校验621高压断路器的选择及校验高压断路器是供电系统中最重要的电气设备之一。它具有完善的灭弧装置，是一种专门用于切断和接通电路的开关设备。正常运行时把设备或线路接入或退出运行，起着控制作用。当设备或线路发生故障是，能快速切出故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器除按电气设备的一般原则选择外，还必须按断路器的功能校验其额定断流容量（或开断电流）、额定关合电流等各项指标。622本所断路器的选择及校验1）35KV侧QF1QF5的选择及校验（1）根据布置方式，室外一般采用DW835型多油断路器，本设计采用DW835/600型断路器，共五台，操动机构选CD11X电磁操动机构，油开关的户外端子箱选择XJ1型。所选断路器电气参数如表61所示。表61所选断路器参数TABLE61THECIRCUITBREAKERPARAMETER型号额定电压/KV额定电流/KA额定开断电流/KA额定容量/MVA极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SDW835/600356001651000411654（2）额定电压，符合要求。KVUKNSN3535（3）额定电流，AIAINN61835013060MAX符合要求。（4）动稳定校验，符合要求。KIKAISH741MAX（5）热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间02秒,则TOFT秒，QF1QF5的相当于4秒的热稳定电流为230OFITTKATISI58239IKSTTS5164热稳定性符合要求。式中，分别为断路器的热稳定电流及该电流所对应的热稳定TSIT持续时间；，分别为短路稳定电流及短路电流的持续时间。断路器通过短路电流的持IIT续时间按下式计算OFITT式中，为继电保护动作时间；为断路器的分闸时间。TOFT（6）断流容量校验,符合要求。185MVAS10SQFN2）6KV侧QF6、QF7、QF8的选择及校验（1）根据布置方式，室内一般采用SN1010I型少油断路器，本设计采用SN1010I/1000型断路器，共两台，操动机构选CD1电磁操动机构。所选断路器电气参数如表62所示。表62所选断路器参数TABLE62THECIRCUITBREAKERPARAMETER型号额定电压/KV额定电流/A额定开断电流/KA额定容量/MVA极限电流峰/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SSN1010I/10001010001733004411734（2）额定电压，符合要求。KVUKNSN610（3）额定电流，AIAIN8063510MAX符合要求。（4）动稳定校验，符合要求。KAIKISH4184MAX（5）热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间02秒,则TOFT秒，QF1QF5的相当于4秒的热稳定电流为230OFITTKATISI93526IKSTTS63174热稳定性符合要求。（6）断流容量校验,符合要求。2MVAS0VASQFN623隔离开关的选择及校验隔离开关的主要功能是隔离高压电源，保证其它电气设备和线路的安全检修及人身安全。隔离开关断开后，具有明显的可见断开间隙，绝缘可靠。隔离开关没有灭弧装置，不能拉、合闸。隔离开关按电网电压、额定电流电流及环境条件选择，按短流电流校验其动、热稳定性。1）35KV侧的隔离开关QS1QS10的选择及校验（1）根据布置方式，室外一般采用GW4或GW5型隔离开关。本设计中为了方便检修时的接地，两个进线隔离开关QS1、QS2和两个电压互感器隔离开关QS9、QS10选用GW535GD/600带接地刀闸的隔离开关，操动机构选CSD单相接地式手动操动机构，QS3QS8选用GW535G/600不带接地刀闸的隔离开关，操动机构选CSG手动操动机构。所选隔离开关电气参数如表63所示。表63所选隔离开关参数TABLE63THEISOLATIONSWITCHPARAMETER型号额定电压/KV额定电流/A极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SGW535GD/6003560050145GW535G/6003560050145（2）额定电压，符合要求。KVUKNSN3535（3）额定电流，AIAIN6138501060MAX符合要求。（4）动稳定校验，符合要求。KAIKISH3750MAX（5）热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间02秒,TOFT秒，QF1QF5的相当于5秒的热稳定电流为230OFITTKATISI423892IKASTTS145热稳定性符合要求。QS3QS8的校验计算与QS1、QS2和QS9、QS10校验计算相同。2）6KV侧隔离开关QS11QS14的选择及校验（1）根据布置方式，室内一般采用GN2、GN6或GN8型隔离开关。本设计QS11、QS12选用GN610T/1000型隔离开关，操动机构选CS61手力操动机构。所选断路器电气参数如表64所示。表64所选隔离开关参数TABLE64THEISOLATIONSWITCHPARAMETER型号额定电压/KV额定电流/A极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SGN610T/100010100075305（2）额定电压，符合要求。KVUKNSN610（3）额定电流，AIAIN8063510MAX符合要求。（4）动稳定校验，符合要求。KAIKISH461875MAX（5）热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间02秒,TOFT秒，QF1QF5的相当于5秒的热稳定电流为230OFITTKATISI326IKSTTS530热稳定性符合要求。624限流电抗器的选择由423可知，下井电缆为4根，双回路两两并联运行，当一根电缆故障时，其余三根必须能承载井下全部负荷的供电，即每根电缆能承担1/3的井下负荷，故选择电抗器时，故应考虑一根电缆故障时的情况。1）井下计算负荷电流正常情况下，每根电缆应承受的负荷电流为368/492A，一根故障时，GI368/31227A。GI据此可选择KV，KA的水泥电抗器四台。6KEU150KEI2）电抗器电抗值计算电抗器前系统电抗为（系统电抗取最大运行方式值）5810941836011MINLTLSCXX而限制在50MVA所需要的总电抗标么值为25/0/GJXS因两回路并联运行，故串入每一回路的电抗器相对电抗为840512CXJK据此求出所选电抗器的电抗百分数计算值为3716984012JKEJKI故可选用NKL61504型铝电缆水泥电抗器四台，其百分电抗值为4，动稳定电流峰值为956KA，1秒热稳定电流为934KA，其在额定电流下的电抗相对值为24150692KEJKIX3）电抗器的电压损失校验正常情况下，四根电缆承担井下总负荷电流4547180154/360SIN2MAXKEKIXU满足要求。其中8256904COS故障时三根电缆承受井下总负荷电流4596180153/604SIN2MAXKEKIXU满足要求4）电抗器的动、热稳定校验（1）动稳定校验下井回路分列运行时，流过电抗器的短路电流最大，此时最大三相短路电流冲击值为956KA，满足要求。KAXIIKCJSH83425169522两根电缆并联运行，在其中一根发生三相短路，通过电抗器的电流为总电流的一半，此时短路电流冲击值为KAXIIKCJSH261/458192/522通过每台电抗器的冲击电流为613KA956KA，满足要求。/SHI（2）热稳定校验本线路有T05S的限时速断保护假想时间STTHGI7025934KA，满足要求。KATTISISHI3852625高压熔断器的选择高压熔断器是一种过流保护元件，有熔件与熔管两部分组成。当过载或短流时，电流增大，熔件熔断，达到切除故障保护电气设备的目的。高压熔断器的选择除按工作环境条件、电网电压、长时最大负荷电流（对保护电压互感器的熔断器不考虑负荷电流）选择型号外，还必须校验其断流容量，即SBRN对保护变压器的熔件，其额定电流可按变压器额定电流的152倍选取。对于限流式熔断器，不能用于低于额定电压等级的电网上，以免熔件熔断时电弧电阻过大而出现过截流电压。35KV电压互感器保护用熔断器的选择对于保护电压互感器的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量来选择不考虑负荷电流。35KV侧最大短路容量为185MVA，故选用RW935/05型户外高压熔断器，其额定电压为35KV，熔管额定电流为05A，熔体额定电流为200A，最大切断容量2000MVA，满足要求。63互感器和避雷器的选择及校验互感器是电流互感器和电压互感器的合称，它是测量仪表、继电保护等二次设备获取一次回路信息的传感器。互感器将一次电路的大电流、高电压变成小电流（5A或1A）和低电压，以便使二次测量仪表和继电保护隔离高电压电路以及小型化、标准化等。且使二次设备与高压部分隔离，并且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。631电流互感器的选择及校验电流互感器按使用地点，电网电压和长时最大负荷电流来选择，并按短路条件校验动、热稳定性。此外还应根据二次设备要求选择电流互感器的准确等级。额定电压应大于或等于所在电网电压；额定电流应大于或等于（1215）倍的长时最大长时负荷工作电流，即（1215）1NIMAXI电流互感器的准确等级应不小于二次侧所接仪表的准确级。1）35KV侧电流互感器的选择因母联断路器不需要测量，只设保护，故选用LR353200/5型电流互感器，电流比为200/5，其它多油断路器处均选用LR353300/5型。选用的LRD353300/5型电流互感器装入DW535的一侧套管内，作为差动保护及其它保护用，而选的其它LRD353300/5型电流互感器装入DW535的另一侧套管内作为35KV的监测之用。2）6KV侧电流互感器的选择根据6KV侧隔离开关的计算数据，6KV侧选用LMJC101000/5型母线式电流互感器额定电压10KV，额定电流为1000A，1秒热稳定电流为65KA。（1）动稳定校验KAIKINDCH461820201233（2）热稳定校验，满足要求。KATISI6583916632电压互感器的选择及校验1）35KV侧电压互感器的选择本变电所35KV线路不需要进行绝缘检测，只需测量线路电压，故选两台双线圈互感器，其接线方式采用V/V型接法，分别接在35KV两段母线上，采用限流熔断器保护。选JDJ35型（单相双圈浇注绝缘）电压互感器四台，一次电压为35KV，二次电压为01KV，额定容量150VA，其计量仪表定为05级。电压互感器和变压器的端子箱选用XW2型。2）6KV侧电压互感器在选择高压开关柜时配套选择，详见设备汇总表。646KV高压开关柜的选择根据本矿供电系统选用GG1A型固定式开关柜，共26面，取25的备用柜7面，共计32面柜。1）6KV进线柜因为它负荷电流大，故选用GG1A25号柜，本柜额定容量为2000VA2）电压互感器与避雷器柜的选择因为它工作电流小，选用GG1A54号柜，它有一个隔离开关，其隔离开关型号为GN810/400型（3个），熔断器为RN210型，电压互感器熔断器为RN210型，电压互感器选用JDZJ10型，Y0/Y0/接法，给有功电度表和绝缘监视电压表提供电压信号，准确度为05级，3个避雷器型号为FZ6。3）电容器出线柜选择电容器容量大，拟选用GG1A03号柜,有断路器1个，型号为SN1010400型，隔离开关1个，型号为GN810400,电流互感器2个，选用LQJ1005/3400，操动机构1个，CS15型。4）电容器进线柜电容器进线柜选用与GDR10型高压电容柜配套的放电柜兼进线柜。5）联络开关柜选用GG1A95号柜与GG1A11号柜组合使用，其额定电流为1000A，电流互感器选用LQJ1005/31000/5型（2个）。6）其它各柜的选择下井、压风机、主扇风机、主提升机、副提升机、选煤厂、地面低压都是双回路供电，均选用GG1A07号柜，共16面，内设两个隔离开关和一个少油断路器，断路器选用SN110G/400型户内少油断路器，配套选用CD2型电磁操动机构，隔离开关选用GN610T/400、GN810T/400型户内隔离开关，配套选用CS61型手动操动机构。机修厂、矿综合厂、工人村、支农均为单回路供电，都选用GG1A03号柜，内设一个断路器和一个隔离开关，断路器选用SN110G/