矿井35Kv变电所的电气设计.doc

成人高等教育毕业作业 学院(函授站）： 理工大肥城站 年级专业：2008 级电气工程及其自动化 层 次： 本 科 学 号： 0808906141023 姓 名： 李 勇 指导教师： 谢 惠 起止时间：2009 年 6 月 16 日 9 月 20 日 题题 目：目：矿井矿井 35kV35kV 变电所的电气设计变电所的电气设计 I 摘摘 要要 设计过程中，参照煤矿供电及工厂供电的有关规定，综合现场的 实际情况，综合考虑，在供电安全可靠的前提下，保证技术经济合 理性，进行多种方案的比较，选取最佳方案。 在变电站的电气设备布置方面，以减小基建投资缩小使用面积为 原则，使整个变电 站布置合理，结构紧凑，整齐美观。据设备的工作 电流、电压、工作条件及适用场合选设备，在其性能、价格相差不大 的前提下，选择电气设备型号尽量统一。 变电站的设计达到依照设计原则以及设计合理、经济可靠、使用 的变电所。 关键词：供电，安全可靠，结构紧凑，整齐美观 II 目目 录录 摘摘 要要I I 目目 录录IIII 第第一一章章 概概 述述1 1 1.1 井田概述1 1.2 变电所设计规模.2 1.3 矿井供电2 第第 2 2 章章 变电所所址的选择变电所所址的选择 3 3 2.1 所址确定原则3 2.2 结论.3 第第 3 3 章章 负荷计算及功率因数补偿负荷计算及功率因数补偿 4 4 3.1 本矿总负荷统计及计算4 3.2 功率因数补偿4 第第 4 4 章章 35kV35kV 变电所主变方案比较及结论变电所主变方案比较及结论.6 4.1 用电负荷分析6 4.2 估算变压器的有功、无功损耗6 4.3 主变运行方案的确定及计算6 4.4 年有功，无功电度损耗8 4.5 主变损耗电费9 4.6 电费9 4.7 主变投资9 4.8 占地面积9 4.9 短路电流的计算比较9 第第 5 5 章章 变电所的主要接线系统变电所的主要接线系统1414 III 5.1 35kV 侧主接线可行方案的比较及结论.14 5.2 通过比较得到结论：14 5.3 6kV 侧主接线可行方案比较.15 第 6 章 变电所各线段负荷电流的计算值 1616 6.1 本矿供电系统图见图纸。16 6.2 35kV 各支路电流的计算值。.16 6.3 6kV 侧负荷电流的计算.16 第第 7 7 章章 短路电流的计算短路电流的计算 1717 7.1 短路点确定的原则17 7.2 短路电流的计算17 第第 8 8 章章 主要电气设备的选择主要电气设备的选择2121 8.1 下井电缆的选择：21 8.2 35kV 侧电气设备的选择.22 8.3 6kV 侧设备的选择.29 8.4 说明35 第第 9 9 章章 变电所的防雷与接地保护变电所的防雷与接地保护 3636 9.1 变电所的直击雷保护36 9.2 变电所的接地保护37 第第 1010 章章 变电所二次线路的具体方案变电所二次线路的具体方案 3838 10.1 保护部分38 10.2 信号部分40 10.3 控制部分40 10.4 测量部分 4242 第第 1111 章章 继电保护继电保护43 IV 11.1 主变保护.43 11.2 进线柜及母线柜的保护.47 11.3 6kV 馈出线的保护48 第第 1212 章章 变电所直流供电系统和绝缘监视变电所直流供电系统和绝缘监视5151 12.1 直流供电系统选择51 12.2 直流系统的绝缘监视52 结结 论论5353 参考文献参考文献 5454 致致 谢谢5555 1 第一章 概 述 1. .1 井井田田概概述述 山东新陶阳矿业有限责任公司位于肥城煤田中部、肥城市湖屯镇 境内，东距肥城市 16km。北以 F1 断层为界，东邻大封煤矿，南至煤 层露头，西与白庄煤矿相邻，井田走向6.5km，倾向长 3.5km，面积 21.2km2。 新陶阳煤矿由中一、中三两个井田组成。中一井田与1958 年 11 月开工建设， 1965 年 12 月 3 日投产，设计能力 45 万 t/a，由于在 1961 年至 1963 年建井过程中多次揭露四灰水，矿井涌水量大，经原 煤炭部批准改为 30 万 t/a 水文试验井，简易移交生产， 1975 年进行 扩建，开发中三井田， 1982 年 12 月投产，设计生产能力 60 万 t/a，矿井总设计能力为 90 万 t/a。2002 年核定生产能力为 90 万 t/a。 本区属大陆性与海洋性过渡气候，年平均气温+13.5 度，最高温 度 39.7 度，最低温度 18.5 度。年平均降雨量 537.1mm，最高年降 雨量 986.6mm，最大积雪厚度 250mm，全年多北风及东南风，年平均 风力三级。据泰安地震办公室提供的资料，本矿区地震烈度为六度。 肥城煤田属华北型，为鲁西北地位背斜的西北边缘，鲁西地层系 统，为一全隐蔽式有限煤田，被厚10120m 的第四系统沉积层所覆 盖。煤田的东、西、北三面为肥城大断层所切割，其落差在 10003000m。南面为煤断露头，煤系地层在石炭二迭系，分上、下两 个煤组，本井田二水平开采，煤层储存在上石炭系统太原组含煤地层 中，既下组煤组，下组煤主要可采煤层有七、八、九、十共四层， 十一层煤因下距石灰岩 9.21m，受严重水威胁，被列为表外储量。 本井田属全隐蔽式，含煤地质为石炭二迭系，自上而下有二迭系， 山西组和上石炭系太原群，可采煤层共8 层，可采煤层共厚 14.82m，含煤系数 6% ，其中属山西组的有一、三层煤，厚达 6.49m，为上组煤，属于太原系的有六、七、八、九、十、十一层 2 煤，厚 8. 3m，称为下组煤，煤质为中等变化程度的肥煤和气煤，山 西煤为气煤，属低硫煤，太原组煤层以肥煤为主，间有气煤，含硫量 大，主要属富硫煤，次为中硫煤和高硫煤，各层可作动力煤，其中三 层煤可作炼焦配煤。 本井田属水文地质复杂型矿井，主要含水层为第四系冲击层，第 四系石灰岩，五灰以及奥灰四层，而威胁安全可采的是五灰，奥灰。 本矿井采用立、斜井、多水平开拓方式；通风方式采用中央边界 抽出式通风系统。中一井田主立井和副立井进风，中一风井回风；中 三井田为斜井和主、副立井进风，中三风井回风。在井下有四个水平 泵房。 1.2 变变电电站站设设计计规规模模 由于变电站设在工业广场内，空气污秽有腐蚀性气体及导电粉尘， 可燃粉尘较多，所以 35kV 变电站采用室内式。 设计规模： 选择 35kV 变电站的供电架空线 选择地面 变电站的位置 变电站 35kV 进线至 6kV 出线方案设计 对变电站高压设备的保护测量 变电站的建设结构及直击雷保护 1.3 矿矿井井供供电电 新陶阳煤矿矿井用电源，一回路来自王瓜店220kV 桃园变电站， 线路为 LGJ185，长 11km，另一路由大封降 35kV 变电站提供，线 路为 LGJ120，长 1.9km ，最大运行方式 X=1.638 ，最小运行 * max 方式 X=1.9711。 * min 电压等级 35kV 为进线电压 6kV 为煤矿地面及井下高压设备的供电电压 380V 为变电站地面低压动力设备的供电电压 220V 为交流照明，机厂电源 3 48V 直流为二次回路操作电压，继电保护及各种信号电源。 第第 2 2 章章 变变电电站站所所址址的的选选择择 2. .1 所所址址确确定定原原则则 2.1.1 接近负荷中心 2.1.2 尽量不占或少占农田，交通运输方便 2.1.3 便于各级电压线的引出或引入，架空线不能越过工业广场线路， 走向应与所址同时确定 2.1.4 具有适宜的地址条件，避免压煤，避开采空区 2.1.5 尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污措施或设在污染的 上侧 2.1.6 所址不应有积水淹没， 变电站防洪措施，满足防洪要求 2.1.7 由于矿井工业广场已统一考虑了压煤问题及运输通风，水暖等 措施，所以矿区内 变电站所址选在工业广场上 2.1.8 所址的位置应与矿区 变电站的数量、容量、用户负荷的分配同 时考虑，避免电力倒流。 2. .2 2 结结论论 2.2.1 工业广场主要建筑布置： 工业广场主要建筑布置图（ 2-1） 副立 井 主立 井 行政办公 楼 区队办 公 楼 洗煤厂 变电 所 机电楼 斜井 4 第第 3 3 章章 负负荷荷计计算算及及功功率率因因数数补补偿偿 3. .1 1 本本矿矿总总负负荷荷统统计计及及计计算算 （见负荷统计表）： Pj=9666.4kW Qj=7644.4kavr 考虑同时系数 0.9 本矿的计算负荷 P=8699.76kW Q=6879.96kvar S=11091kVA =0.784COS 3 3. .2 2 功功率率因因数数补补偿偿 3.2.1 无功功率补偿的必要性及有关规定 在煤矿企业中，由于使用大量的交流感应电动机和变压器，以致 供电系统除了供给有功功率外，还需供给无功功率，无功功率的增加 使矿山电网的负荷功率因数降低。 功率因数低对供电极为不利，在有功负荷一定的情况下，功率因 数低必须使负荷容量增大，不但直接增大了用电设备的负荷，还加大 了电力系统的电能损耗，这就要求增加发电设备的容量和加大输电线 路的导线截面，因而增大了供电系统的投资和运行费用。所以提高功 率因数可以有效地利用发电设备，降低供电系统的电压损耗和电能损 耗，保证供电质量， 全国供电规则 规定电力用户应设法提高功率 因数，功率因数小于 0.7 的用户应设法提高，否则不予供电，新建及 扩建的电力用户其功率因数不低于0.9。 3.2.2 提高功率因数的方法 提高功率因数的方法有多种，如选择电动机、变压器不要过多的 超过实际容量，限制电动机空载和欠载运行，尽量选用同步电机等。 煤矿企业中最常用的方法是移相电容补偿，它具有损失小，投资少， 运行维护方便，事故范围小，因此本设计中采用移相电容补偿。 3.2.3 补偿计算容量及补偿后的全矿总负荷 3.2.3.1 功率因数的补偿 由负荷统计表知： Pj8699.8；Q j6879.9 5 3.2.3.2 自然功率因数 9 . 0784 . 0 9 . 6879 8 . 8699 8 . 8699 cos 22 j j S P 需进行人工补偿，将功率因数提高到0.9 以上。 3.2.3.3 补偿电容器的无功容量 由；求得784 . 0 cos 1 79 . 0 1 tg 由；求得93 . 0 cos 2 4 . 0 2 tg kVartgtgPQ jc 5 . 34084 . 079 . 0 8 . 8699 21 3.2.3.4 选择电容器 选用 YY-6.3-24-1 型电容器： Ue=6.3kV；kVarqe24 电容器总个数： 58.156 24 5 . 3408 2 3 . 6 6 2 e U U e c q Q N 每相电容器个数： 19.52 3 58.156 3 N n 取：；则电容器总个数为： 54n162354N kVar U U qNQ e ec 5 . 3526 3 . 6 6 24162 2 2 3.2.3.5 补偿后的无功功率： kVarQQQ cj 4 . 3353 5 . 3526 9 . 6879 3.2.3.6 补偿后的功率因数： 符合要求9 . 0933 . 0 4 . 3353 8 . 8699 8 . 8699 cos 22 j j S P 即：实际补偿容量： Qc=3526.5kvar 补偿后的全矿总负荷： P8699.76kW Q=3353.46 kvar S=9323.7kVA 补偿后的功率因数为： 0.9330.9 3.2.4 选择电容器柜 根据电压等级和需要补偿的容量，选择使用西安开关厂生产的 YY6.3-24-1 型电容器， Ue6.3 kV，qe=24 kvar，选用 GR-1 型电容 器柜，每个柜子内有 15 个电容器，则共需要个柜子，考11 15 162 n 虑到柜子的对称分布，共需要12 个，2 个电压互感器柜作为放电柜， 再有 2 个备用电容器柜，这样总共需要16 个柜子，电容器柜接线方 6 案编号为 01。 第第 4 章章 35kV 变变电电站站主主变变方方案案比比较较及及结结论论 煤矿企业要求供电安全可靠，技术经济合理，如果供电中断，不 仅会影响生产，而且可能造成重大人身事故或重大机械损失，甚至造 成机械破坏，为保证供电可靠性，一般采用双回路供电，双回路电源 来自不同 变电站，或同一 变电站的不同母线，在保证供电可靠性的前 提下，还应保证供电质量并力求接线简单，操作方便，使变压器接近 经济运行点运行，降低损失，提高变压器的效率，合理的利用设备， 使基建投资和运行费用降低。为此需要进行变压器运行方案的选择与 比较。 4. .1 1 用用电电负负荷荷分分析析 4.1.1 安全负荷 副立井绞车、扇风机、斜井钢缆皮带、 350m 水泵、 10m 主 排水泵、副 立井口低压动力设备、 斜井口低压动力设备、 斜井钢缆 皮带低压动力设备。 汇总负荷为： 3672.33kW 占总负荷的 3672.33/9666.437.99 4.1.2 主要生产负荷 主立绞车、压风机、洗煤厂、车场负荷、采区及采区车场负荷。 汇总负荷为： 4595.4kW 占总负荷的 4595.4/9666.447.5 4.1.3 一二类负荷占总负荷的 37.9947.585.49 4. .2 2 估估算算变变压压器器的的有有功功、无无功功损损耗耗 有功损耗： kWPP j 99.17376.869902 . 0 02 . 0 无功损耗： var35.33546.33531 . 01 . 0kQQ 主变负荷： kWPPP jB 76.887399.17376.8699 var 8 . 368835.33546.3353kQQQB kVAQPS BBB 9 . 9609 8 . 368876.8873 2222 满足要求 9 . 0923 . 0 cos B B B S P 7 4. .3 3 主主变变运运行行方方案案的的确确定定及及计计算算 根据本变电所的电压等级及负荷情况，取KSb=1； 0.85 两种主 变运行方案。 4.3.1 方案：选两台主变，一台工作，一台备用，承担全部负荷。 KSb=1 kVA PK S B BSb B 04.9614 923 . 0 76.88731 cos 初选两台 SFL1-10000/35 双卷动力变压器。 主要技术数据： Se=10000kVA；Pd=70kW；Pk=12 kW；Ud%=7.5%；I%=1.5%， Y/11；参考价 7.4 万元。 电力损耗： kW S S PPP e dk 85.72 10000 7 . 9323 7012 2 var99.801 10000 7 . 9323 10000%5 . 710000%5 . 1 % 2 22 k S S SUSI S S QQQ e ede e e 负荷总计： kWPPP jB 61.877285.7276.8699 var45.415599.80146.3353 0 kQQQB kVAQPS BBB 03.970745.415561.8772 2222 满足要求9 . 0904 . 0 cos B B B S P 负荷率： 932 . 0 10000 7 . 9323 运行主变容量 输出容量 备用量： 074 . 1 7 . 9323 10000 全矿总容量 一台故障剩余容量 B 效率： %100 cos 1 2 2 kdBN dk PPS PP %99 %100 1270932 . 0 904 . 0 932 . 0 10000 70932 . 0 12 1 2 2 4.3.2 方案：安全负荷与主要生产负荷占总负荷的84.16% 8 规程规定，当两台变压器中一台故障时，另一台要能够保证 全矿总负荷的 84 ，取=0.84%Ksb =8075.8 B S cos Bsb PK 923 . 0 76.887384 . 0 kVA 选两台 SFL1-10000/35 双卷动力变压器 主要技术数据： Se=10000；Pd=70；Pk=12；Ud%=7.5%；Io%=1.5%kVAkWkW Y/11；参考价 7.4 万元。 负荷计算： =+=2=56.32P k P 2 e d S S P 2 10000 7 . 9323 7012kW =Q 2 e eo S S QQ 2 e edeo S S SUSI =2 10000 7 . 9323 10000%5 . 71000%5 . 1 2 =625.99vark 负荷总计： =8699.76+54.43=8754.19Pkw =3353.46+625.99=3979.45Qvark =9616.23SkVA =8754.19/9616.23=0.91cos 负荷率 =0.466 100002 7 . 9323 备用量 =210000/9323.7=2.145B 效 率 %100 1270466 . 0 19 . 0 466 . 0 100002 70466 . 0 12 1 2 2 =99.68% 4. .4 4 年年有有功功，无无功功电电度度损损耗耗 该所最大利用小时数为 5000 小时，两种方案的功率因数： max T =1 时，=0.904； =0.84 时，=0.91。两种KsbcosKsbcos 方案的年最大负荷损失小时数为：=3200 小时： =3050 小TT 9 时 各种方案的电度损耗 方案：有功损耗 =72.853200=233120TPkwh 无功损耗 =801.993200=2566368TQkwh 方案：有功损耗 =54.453050=766011.5TPkwh 无功损耗 =625.993050=1909269.5TQkwh 4. .5 5 主主变变损损耗耗电电费费 （每度电按 0.055 元计算） 方案:2331200.055=12821.6 元 方案:166011.50.055=9130.63 元 4. .6 6 电电费费 4.6.1 年基本电费：（ 4 元/.月）KVA 方案：10000124=48 万元 方案: 100002124=96 万元 4.6.2 按装机容量计算（ 3.5 元/.月）kVA 方案：10000123.520.904=759360 元 方案: 10000123.520.91=764400 元 4.6.3 按最大需用容量计算（ 6 元/.月）kW 方案：8772.61126=63.16 万元 方案: 8754.19126=63.03 万元 4. .7 7 主主变变投投资资 方案：7.42=14.8 万元 方案: 7.42=14.8 万元 4. .8 8 占占地地面面积积 方案：外形尺寸：长 3.515.米 宽 3.450 米 两台占地面积： S=23.5153.450=24.254 米 。 2 方案：同 4. .9 9 短短路路电电流流的的计计算算比比较较 此短路电流计算按无限大容量系统计算 已知电源系统的电抗有效值： 10 最大运行方式：=1.638 * max X 最小运行方式：=1.971 * min X 本变电所两路进线：一路来自大封，架空线L=1.9km,一路来自 王瓜店，架空线 L=11km。 由于两种方案中，点的短路电流都相同，故在方案比较中，不做比 1 d 较。因此进行短路电流比较时，只比较最大运行方式下的短路电流值，不 比较最小运行方式下的短路电流值。 Ud%=7.5% Se=10000kVA d2 d1 L2=11km L1=1.9km 取 MVAS j 100KVU j 37 U.3KV6 j21 则低压侧 KAUSI jjj 16 . 9 3 . 63/1003/ 1 线路电抗： 0555 . 0 37/1004 . 09 . 1/ 2 2 21 * 1 jjolj USLXX 3214 . 0 37/1004 . 011/ 2 2 22 * 2 jjolj USLXX 变压器电抗： 75 . 0 10/100%5 . 7/% * ejdBj SSUX 短路电流的计算： 最大运行方式： 4435 . 2 75 . 0 0555 . 0 638 . 1 * 1 * max * max Bjljjj XXXX KAXII jjd 749 . 3 4435 . 2 /16 . 9 / * maxmax 最小运行方式： 11 0425 . 3 75 . 0 3214 . 0 9711 . 1 * 1 * min * min Bjljjj XXXX KAXII jjd 011 . 3 0435 . 3 /16 . 9 / * minmin 方案： Ud%=7.5% Se=10000kVA d2 d1 L2=11km L1=1.9km Ud%=7.5% Se=10000kVA d2 d1 L2=11km L1=1.9km 变压器电抗： 75 . 0 10/1005 . 7/% * SeSjUdXBj 最大运行方式： 0685 . 2 2/75 . 0 0555 . 0 638 . 1 * 1 * max * max Bjljjj XXXX KAXIjI jd 428 . 4 685.20/16 . 9 / * maxmax 最小运行方式： 6675 . 2 2/75 . 0 3214 . 0 9711 . 1 * 2 * min * min Bjljjj XXXX KAXIjI jd 434 . 3 6675 . 2 /16 . 9 / * minmin 12 方案比较 方案方案 方案 比较项目Ksb=1Ksb=0.84 变压器台数 2 台 SFL1- 10000/35 2 台 SFL1-8000/35 供电可靠性 一台故障，保证全 部负荷 一台故障，保证负 荷 85 备用量1.0742.145 功率因数0.9040.91 负荷率0.9320.466 效率99.0999.68 短路电流3.749（kA）4.428（kA） 运行维护条件较方便较方便 占地面积小小 分期建设无无 扩建余地有有 技 术 比 较 施工工程量小小 主变投资14.8（万元）14.8（万元） 年有功损耗233120166011.5 年无功损耗25663681909269.5 主变有功损耗72.8554.43 主变无功损耗801.99625.99 按主变容量48（万元）96（万元） 按最大容量63.16（万元）63.03（万元） 经 济 比 较 年基 本电 费安装机容量75.94（万元）76.44（万元） 说明：短路电流为 6kV 侧最大运行方式下的短路电流。 配电宗校、有色金属消耗量略。 13 从计算图表中可以看出，收费时若按主变容量计算，方案比 方案少收 48 万元，这是 的突出优点。虽然方案 的负荷率高于 方案，造成运行不经济，但考虑到方案 的短路电流大于方案 ，且运行维护不如方案 方便，因此在其它指标相差不大的前提下， 方案优于方案 。 经过综合比较，选用方案 ，即一台运行，一台备用的运行方式。 14 第第 5 5 章章 变变电电所所的的主主要要接接线线系系统统 地面变电所的接线应满足简单、可靠、运行灵活、经济合理、操 作安全方便等原则。 5. .1 1 35kV 侧侧主主接接线线可可行行方方案案的的比比较较及及结结论论 本变电所属终端变电所，主要为本矿供电，35KV 侧主接线方案 有三种：内桥、外桥、全桥。各有优缺点，列表比较见图表。 方 案 接线图优点缺点适用范围 外 桥 对变压器 的切换比较方便 , ,继电保护简单， 易过渡到全桥， 投资少，占地少。 切换线路操 作复杂，变压器 一次侧无线路保 护 适用于 进线短而切 换次数少的 终端变电所 内 桥 切换线路 操作方便设备资 源及占地比全桥 少，一次侧有保 护 操作变压器 和扩建不如外桥 方便，主变与受 电线路保护的断 路器均受断路器 承担，互不影响 进线距 离长线路故 障可能性大， 变压器切换 次数少的场 合 全 桥 适应性强， 操作方便，运行 灵活，并易于发 展成单母线分段 的中间变电所 设备多，投 资大，变电所占 地面积大 复杂场 合的供电 15 5. .2 2 通通过过比比较较得得到到结结论论： 本变电所的两路电源，一路来自王瓜店，一路来自大封，两路 进线距离都不长，所以故障次数不多，切换次数也不多，两台主变， 一台工作，一台备用。一旦出现故障，要求变压器能迅速切换，因此， 从上述方案比较中，综合本矿实际，知外桥接线适用于进线短，变压 器切换次数多的变电所，故本所选用外桥接线。 5 5. .3 6kV 侧侧主主接接线线可可行行方方案案比比较较 变压器二次母线接线方式有三种：单母线、双母线、单线线分段， 其优缺点见图表 方 案 接线图优点缺点适用范围 单 母 线 接线简单 母线发 生故障全部 停电 容量小 又不太重要 的变电所 双 母 线 供电可靠性 高，不论哪一段 发生故障都不影 响对供电用户的 供电，运行灵活 可靠 设备多， 投资大，结 构复杂操作 安全性差 大容量 的区域性变 电所 单 母 线 分 段 设备较少， 经济系统简单， 操作较安全，有 一定的供电可靠 性 适用于 出线回路不 多，母线故 障可能小的 变电所 结论：从图表比较可知，单母线分段优点突出，且适合本所条件， 16 故本所决定选用单母线分段接线，母联开关用油断路器，正常工作时 合闸，一、二类负荷所需的二回路分别从两路母线上引出，以确保供 电的可靠 性。 第第 6 章章 变变电电所所各各线线段段负负荷荷电电流流的的计计算算值值 6. .1 本本矿矿供供电电系系统统图图见见图图纸纸。 6. .2 35kV 各各支支路路电电流流的的计计算算值值。 名称单位数值 进线电流A164.96 联络电流A164.96 主变进线电流A164.96 6. .3 6kV 侧侧负负荷荷电电流流的的计计算算 名称单位数值 进线电流A916 联络电流A717.8 主立井绞车A57.06 副立井绞车A15.66 斜井钢缆皮带A54.92 扇风机A52.21 压风机A21.38 井下A710.41 17 第第 7 章章 短短路路电电流流的的计计算算 7. .1 1 短短路路点点确确定定的的原原则则 若需计算选择与校验电气设备所需的短路参数，以计算继电保护 装置的整定值所需的短路参数时，应将短路点定在该电气设备或保护 装置与电网的母线处。如需计算保护装置灵敏度所需短路参数时，则 应将短路点定在该保护装置保护范围的最远点。短路点（见图7-1） 本设计按无限大容量系统计算，由于同步电机的容量只有25kW 小于 1000kW，所以不考虑同步电机产生的附加电源的影响。由于高 压异步电动机之间的计算电抗值均大于04，所以不考虑异步电 动机产生的附加电源的影响。 7. .2 2 短短路路电电流流的的计计算算 以 Sj=100MVA 为基准容量，=1638；=19711 * max X * min X 为了计算选择和校验电气设备所需的短路参数，以及计算继电保 护装置整定值所需的短路参数，根据短路点的确定原则（手册 P4-2-3）在下图中将短路点定为，其中是 35KV 母线， 321 ,ddd 1 d 点是地面 6KV 母线， 2 d 点是井下中央变电所 6KV 母线，按无限大容量计算。 3 d 18 图 7-1 计算短路电流时： 点： 1 dkVU j 37 1 kAUSI jjj 56 . 1 373/1003/ 11 点： 2 dkVU j 3 . 6 2 kAI j 16 . 9 3 . 63/100 2 点： 3 dkVU j 3 . 6 3 kAI j 16 . 9 3 1计算各元件的电抗标幺 值 架空线：0555 . 0 37/1009 . 14 . 0 2 2 1 1 * 1 j j OLj U S LXX 3214 . 0 37/100114 . 0 2 2 1 2 * 2 j j OLj U S LXX 变压器：% * dBj UX75 . 0 10/100%5 . 7 e j S S 下井电缆：0766. 03 . 6/10038 . 0 08. 0/ 2 2 2 * jjoLj USLXX 2等值电路 3短路电流计算： a点短路电流的计算 1 d 最大运行方式 : 6395 . 1 0555 . 0 638 . 1 * max j X kAXII jjd 9515 . 0 6395 . 1 /56 . 1 / * maxmax KAIII9515 . 0 2 . 0 kAII dch 4463 . 1 9515 . 0 52 . 1 52 . 1 max1 kAIi dch 4263 . 2 9515 . 0 55 . 2 55 . 2 max1 MVAXSSSS jj 99.606395 . 1 /100/ * max2 . 0 最小运行方式 : 2925 . 2 3214 . 0 9711 . 1 * min j X 19 kAXII jjd 6805 . 0 2925. 2/56 . 1 / * minmin1 kAIII6805 . 0 2 . 0 kAIIch034 . 1 6805 . 0 52 . 1 52 . 1 kAIich735 . 1 6805 . 0 55 . 2 55 . 2 11 MVASSS62.432925 . 2 /100 2 . 0 b. 点短路电流的计算： 2 d 最大运行方式： 4435 . 2 75 . 0 0555 . 0 638 . 1 * max j X kAXII jjd 749 . 3 4435 . 2 /16 . 9 / * maxmax2 kAIII749 . 3 2 . 0 kAIIch698 . 5 749 . 3 52 . 1 52 . 1 kAIich56 . 9 749 . 3 55 . 2 55 . 2 MVAXSSSS jj 92.404435 . 2 /100/ * max2 . 0 最小运行方式： 0425 . 3 75 . 0 3214 . 0 9711 . 1 * min j X kAId0111 . 3 0425 . 3 /16 . 9 min2 KAIII011 . 3 2 . 0 kAIIch576 . 4 011 . 3 52 . 1 52 . 1 kAIich678 . 7 011 . 3 55 . 2 55 . 2 MVASSS868.320425 . 3 /100 2 . 0 c.点短路电流的计算 3 d 最大运行方式： 501 . 2 0766 . 0 75 . 0 0555 . 0 638 . 1 * max j X kAIdB635 . 3 5201 . 2 /16 . 9 max kAIII635 . 3 2 . 0 kAIch525 . 5 635 . 3 52 . 1 kAich269 . 9 635 . 3 55 . 2 MVASSS68.395201. 2/100 2 . 0 最小运行方式： 119 . 3 0766 . 0 75 . 0 3214 . 0 9711 . 1 * min j X kAId937 . 2 119 . 3 /16 . 9 min3 kAIII937 . 2 2 . 0 kAIIch464 . 4 937 . 2 52 . 1 52 . 1 20 kAIich489 . 7 937 . 2 55 . 2 55 . 2 MVAXSS jj 06.32119 . 3 /100/ * min 短路参数列表如下： d1d2d3 短路点 运行 方式 项目 最大最小最大最小最大最小 (kA) I 0.95150.68053.7493.0113.6352.937 (kA) 2 . 0 I0.95150.68053.7493.0113.6352.937 (kA) I0.95150.68053.7493.0113.6352.937 (kA) ch I1.44631.0345.6984.5765.5254.464 (kA) ch i2.42631.7359.567.6789.2697.489 (MVA) S 60.9943.6240.9232.86839.6832.06 (MVA) 2 . 0 S60.9943.6240.9232.86839.6832.06 (MVA) S60.9943.6240.9232.86839.6832.06 21 第第 8 章章 主主要要电电气气设设备备的的选选择择 8. .1 1 下下井井电电缆缆的的选选择择： 8.1.1 因为井下开采有两个水平，所以 350 水平选三根 MYJV42 型聚氯乙烯 电缆，互为备用。当一根故障时，其余两根能担负全部负 荷。10 水平选四根 MYJV42 型聚氯乙烯 电缆，三根同时工作，一 根带电备用。 8.1.2 350m 水平下井电缆的选择 8.1.2.1 按经济电流密度选择 下井电缆最大长时工作电流 A U S I e g 54.261 63 2718 3 （为 m 水平总负荷见负荷统计 矿山供电 P168，表 7-2） S 选用三根 MYJV42 电缆，同时运行，互为备用，其中一根故障时， 其它二根能保证正常运行。井下最大负荷利用小时为5000 小时， 其经济电流密度为=2.0 j I 2 /mmA 每根电缆承担的最大长时工作电流： AIg18.87 3 54.261 电缆经济截面： 2 59.43 0 . 2 18.87 mm J I S j g j 选择标准截面为 2 703mm 8.1.2.2 按长时允许电流校验： 当一根故障时：200 满足要求AIg77.130 2 54.261 A 8.1.2.3 按短路时热稳定校验： 最小热稳定截面： 22 70 23)3( min 68.1910 165 75 . 0 749 . 3 mm c t IS j 2 mm 式中：（矿山供电 表 7-75 . 0 05 . 0 )2 . 05 . 0( jfjzj ttt 2） 8.1.2.4 按允许电压损失校验： V DSU lP U e 14.17 5 . 48701063 10470 8 . 2232 2 3 满足要求。 8.1.3 10m 水平下井电缆的选择 8.1.3.1 下井电缆最大长时工作电流： （见负荷统计表）A U S I e g 88.448 63 85.4664 3 选用四根 MYJV42 型电缆，互为备用，同时运行，经济电流密度 2 /0 . 2mmAJ j 每根电缆承担的最大长时工作电流： AIg22.1124/88.448 经济截面：mmS j 11.562/22.112 选择标准截面 395 2 mm 8.1.3.2 按长时允许电流校验： 当一根故障时164 满足要求AA96. 8.2.1.4 按机械强度校验： 对于非居民区的铝铰线高压配电线路要求最小截面是16， 2 mm 满足要求（ 手册P4-7-55 表 7-4-20） 8.2.2 35kV 设备的选择 8.2.2.1 35kV 进线母线的选择 首先计算 35kV 侧各支路工作电流，考虑 20%的过负荷系数。 进线：A U S I e e g 9 . 197 353 100002 . 1 3 2 . 1 联络：AIg 9 . 197 主变进线：AIg 9 . 197 8.2.2.1.1 按正常持续电流选择母线截面，考虑最大持续工作电流时 变压器自身容量，即保证自身过负荷： e e g U S I 3 2 . 1 A95.197 353 100002 . 1 据此选择 LMY-303 型矩形母线 其最大允许载流量： （40平放）AIxu285 （25平放）AIxu347 考虑温度系数： 74.284 2570 7 . 3970 347 keII XUXU A95.197 8.2.2.1.2 热稳定校验： 2(b+h)=2(3+30)=66, 故形状系数 ks=1 (矿山供电 P63) 电动力：110 470 1818 426 . 2 73 . 1 11073 . 1 727 2 a l iF ch 194 . 3 cmN FL M 629.71 10 181894 . 3 10 2 23 45 . 0 6 33 . 0 6 cm bh W 满足要求。220536756 . 06 . 0 p FN94 . 3 8.2.2.2.8 穿墙套管的选择： 根据电压、电流选择 CWLB-35/250 型穿墙套管，额定电压 35KV，额定电流 250A，5s 热稳定电流 （手册P4-4-KAI55 5 189） 热稳定校验： 满足要求。NFp441073506 . 06 . 0N89 . 2 8.2.2.2.9 悬挂式绝缘子选择 X-45 型 8 8. .3 3 6 6k kV V 侧侧设设备备的的选选择择 8.3.1 室内外母线的选择： 8.3.1.1 6kV 侧负荷电流如下： 进线电流：AIg25.897933 . 0 63/ 6 . 8699 联络电流：AIg 8 . 7178 . 025.897 主立井绞车：AUSI eg 06.5763/ 5 . 3125043/ 22 付立井绞车：AUSI eg 66.1563/ 4 . 1051243/ 22 斜井钢缆皮带 ：AIg92.5463/ 8 . 300 1 . 485 22 扇风机：AIg 2 . 6263/ 5 . 525434 22 压风机：AIg38.2163/) 8 . 96(200 22 30 洗煤厂：AIg 4 . 11363/ 5 . 841825 22 井 下：AIg 4 . 71063/ 6 . 4771 9 . 5633 22 8.3.1.2 按正常持续电流选择母线截面，考虑最大持续工作电流时变 压器自身容量即保证自身过负荷，增加20%余量： A U S I e e g 7 . 1154 63 100002 . 1 3 2 . 1 据此选 LMY-100X8 型矩形母线，最大允许载流量 （40平放） （25平放）（ 手册P4-AIXU1210AIXU1495 3-15 表 3-2-4） 考虑温度系数： 满足要求。AIXU75.1226 2570 7 . 3970 1495 A 7 . 1154 热稳定性校验： stjz7 . 02 . 05 . 0stjf05 . 0 stj7 . 07 . 005. 0 95C1 f K 21 s K24 . 2 8100 8250 hb ba cmN Fl M 632 10 100 2 . 63 10 2 /41.47 33.13 632 cmN W M J j 铝母线允许应力 满足要求。 2 /6860cmN XU 2 /41.47cmN 8.3.2 6kV 高压开关柜的选择 开关柜： 6kV 配电室一般采用 GGA，GG10 型两种， GGA 型 是老产品，体积大、设备陈旧，但使用经验丰富，GG10 型是新产 31 品，具有体积小、重量轻等特点，考虑到将来发展，选用GG10 型。 柜中设备如下： 断路器：对于 03、07、12、25 开关柜中分别装有 ZN1010 型真空断路器，操作机构 CDB 在所选柜子中上隔离开关采用GN810T 型，下隔离开关用 GN610T 型，操作机构 CS61T 电流互感器：进线，联络柜用LMZD110 型，下井柜选用 LMJ10 型，其它用 LAJ10 型 电压互感器