某煤矿一次供电系统设计.doc

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要 电能是工业生产的主要年能源和动力，所好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要能满足工厂生产的生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。 本设计根据该矿所能取得的供电电源和该矿用电负荷的实际情况，并适当考虑生产的发展，按工厂供电的的基本要求，对各部分进行了负荷计算和无功补偿；确定出变电所的位置及变压器台数、容量和型式；计算了短路电流；选择了各线路导线截面和变电所高低压设备；配置了继电保护装置、防雷和接地装置；绘出设计图样，完成了该矿的供电系统设计。 文中详细介绍了某矿35kV总降压变电所的设计。特别对主接线的选择,变压器的选择,还有一些电气设备如断路器、电流互感器、电压互感器等的选择校验作了详细的说明和分析。 关键词：计算负荷 无功补偿 变压器 短路电流Abstract Electric energy is the main energy and power for the production of industry. A good power supply design scheme is very important for enlarging the production of industry and realizing industry modernization. The power supply of factory should meet the needs of the production and living firstly, and then ensure the safety system of person and equipment, the reliability of power supply, the advancement of technology, the reasonableness of economy, and at the same time economize on energy. Based on the electrical source which is achieved by the coal mine and loads in the factory,considered the development of the production, design is put up according for the basic demands of the power supply. The loads and reactive power compensation are all calculated. The location of the substation and the number , the capacity and the type of the transformer are confirmed, the short-circuit current is calculated, the section-area of conductors are chosen, and the low-voltage electrical equipments are chosen.Relaying protection equipment, lighting protection and earth-electrical systems are confirmed. Design drawing papers are finished. The power supply systems design for coal mine is accomplished. The paper introduces a general buck mine 35kV substation design. Especially on the main connection of choice, the choice of transformers, and some electrical equipment such as circuit breakers, current transformers, voltage transformers and choice of calibration detailed description and analysis.Key words: Calculated load Reactive power compensation Transformer Short-circuit current 目 录 前 言11 概 述21.1 设计指导思想21.2 原始资料21.2.1 供用电协议31.2.2 基本情况31.2.3 自然条件31.2.4 原始负荷41.3 供电规划52 负荷计算及无功功率补偿62.1 负荷计算的内容和目的62.2 负荷计算的方法62.2.1 需要系数法62.3 负荷计算过程82.4 无功功率补偿92.4.1 功率补偿的意义92.4.2 提高功率因数的方法102.4.3 功率补偿计算及电容器柜选择113 主变压器的选择143.1 确定总降压变电站变压器台数的原则143.1.1 变压器台数选择原则143.1.2 变压器容量的确定143.3 主变压器选择计算153.4 主变压器经济运行方案164 系统主接线的制定174.1 确定主接线的一般原则174.2 总降压变电所主接线174.2.1 双回电源进线的主接线184.3 系统运行方式的设计204.4 综合分析及结论205 高压电气设备初选215.1 电气设备选择的一般原则215.2 高压断路器的选择225.3 高压隔离开关的选择235.4 高压开关柜的选择235.5 高压熔断器的选择245.6 电流互感器的选择245.7 电压互感器的选择246 短路电流计算266.1 短路的基本概念266.1.1 短路的种类266.1.2 计算短路电流的目的276.2 计算短路电流的方法、步骤与常用公式276.2.1 短路计算的方法与步骤276.2.2 短路计算的常用公式286.3 短路计算过程296.3.1 选取短路计算点306.3.2 选择计算各基准值316.3.3 计算各元件的标幺电抗316.3.4 计算各短路点的短路参数327 电气设备的选择及校验367.1 高压断路器的校验367.2 隔离开关的校验377.3 电流互感器校验387.4 电压互感器的校验397.5 35kv避雷器的选择398 继电保护初步设定408.1 对继电保护的要求408.2 继电保护的设定418.2.1 电力线路的保护418.2.2 电力变压器的继电保护419 电气安全、防雷和接地439.1 电气安全的含义和重要性439.2 防雷措施和保护439.3 接地保护4510 结 论46致 谢47参考文献4848前 言 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，也易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术五一不是建立在电能应用的基础之上的。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。例如在机械工业中，电费开支仅占成本的5%左右。从投资额来看，一般机械工程在供电设备上的投资业仅占总投资的5%左右。电能在工业生产中的重要性并不在于它在成本中或投资总额中所占比重的多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产效率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工业供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极端时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来重大的经济损失。因此，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化具有十分重要的意义。1 概 述本次设计是依据某矿35KV变电所现有的工作系统及原有材料，并查阅相关资料，在指导老师的帮助下进行的重新设计。1.1 设计指导思想工厂的供配电系统是电力系统的终端网络，它的供电环节多少不是固定不变的，它是工厂总负荷量的大小、各个车间的分布、工厂与供电电源之间的距离以及地区电网的供电条件等综合因素决定的。做好供配电工作，对于促进工业生产、降低产品成本、实现生产自动化和工业现代化有着十分重要的意义。对供配电的基本要求是：l 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人生事故和设备事故；l 可靠 应满足用电设备对供电可靠性的要求；l 优质 应满足用电设备对电压和频率等供电质量的要求；l 经济 供配电应尽量做到投资少，年运行费低，尽可能减少有色经书消耗量和电能损耗，提高电能利用率。 应当指出，上述要求不但互相关联，而且往往喝酒制约和互相矛盾。因此，考虑满足上述要求时，必须全面考虑，统筹兼顾。1.2 原始资料 我们主要进行的是电气一次系统方面的设计，其收集的原始资料如下： 1.2.1 供用电协议矿井地面变电所距上级变电所6km，采用双回路架空线供电，已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36，最小运行方式下的阻抗0.69。35kV过流整定时限为3s。电费收取方法采用两部电价制，在变电所35kV侧计量，固定部分按使用的主变压器容量收费，每千瓦每月5元，流动部分为每千瓦5分。 1.2.2 基本情况本矿变电所是一所终端变电所，只供本矿供电，是一所占地较大而易扩建的小型变电所。原设计总负荷容量为7500KVA,两台各为8000KVA的主变压器分列运行，由于本矿的发展和负荷的增加，变电所两台分列运行已经不能满足要求，故变电所在此基础上进行重新设计扩建，将两台主变改为并列运行。目前变电所的电压等级为35/6kV,35kV线路为双回路进线。其中一线是从3Km外的A点经过架空线路引接而来的，是主要的电源来源，其系统最大运行方式阻抗X =0.4193；另一线是从一矿通过架空线路引接而来，其最小运行方式阻抗X =0.7389。所用电由负荷端引出，经动力变压器提供，采用单母线分段原则。 1.2.3 自然条件本矿位于平原地区，海拔100m以下1.年最热月平均温度为33.4，最高温度为42.1，最低气温-10。2.最热月地面下0.8m出土壤平均温度26.8（最热日）。3.冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。4.本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。5.地震烈度为7度。 1.2.4 原始负荷 设备名称额定功率(kW)额定电压(V)额定电流(A)需要系数Kd功率因数cos主 扇 80060001330.70.85主井绞车 4206000700.810.84副井绞车 2406000400.770.81二水平绞车 100060001660.770.8压 风 2506000420.60.8动 变 4506000750.50.73新风井1 63060001050.680.83新风井2 4006000670.680.82新风井3 4006000670.680.81下 井 180060003000.430.75 井西北180060003000.50.71 井西南 180060003000.50.86居民区 4506000750.430.75擂鼓台 120060002000.680.71原始负荷统计情况如下表1-1所示表1-1 原始负荷统计表1.3 供电规划为了便于工厂的用电管理，提高供电的可靠性及灵活性，根据本地气候特点和工厂的负荷中心，本规划拟在该矿的西北方向设一座35KV变电所，采用35Kv双电源供电。其中一电路为备用，当一路电路故障时，另一路电源可以继续运行。主接线采用的是全桥接线形式和二次侧接线方式采用单母线分段设计。2 负荷计算及无功功率补偿2.1 负荷计算的内容和目的 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30min的最大负荷用于按发热条件算则电器或导体，计算电压损失、电压偏差和网络损耗。 尖峰电力指单台或多台用电设备持续1s左右的最大负荷电流。一般取起动电力的周期分量作为计算配电系统中电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑起动电流的非周期分量。 平均负荷为某段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2 负荷计算的方法 2.2.1 需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。1. 单组用电设备的计算负荷 (2-1) 2. 多组用电设备组的计算负荷 (2-2) 式中 、配电干线或变电所低压母线的有功、无功、视在计算负荷； 该用电设备组的设备总额定容量，kW： 需用系数； 组间同时系数； m 该配电干线或变电所低压母线上所接用电设备组总数； 、 分别对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角正切值，总设备容量； 该干线或变电所低压母线上的计算电流，A； 该干线或低压母线上的额定电压，V。2.3 负荷计算过程本设计采用需系数法确定计算负荷，方法简便，使用广泛，为目前确定变电所负荷的主要方法。利用表1-1中各列的数据和式（2-1），分别算出各设备或设备组的 、，并填入原负荷统计表，以完成负荷计算。例如，对于主扇有 同理可得其余各组数据见表2-1表2-1 某矿变电所负荷统计表编号设备名称设备容量（kW）需要系数Kd功率因数costan有功（kW）无功(kvar)视在（kVA）1主扇8000.70.850.625603476592主井绞车4200.810.840.653402214063副井绞车2400.770.810.721851332284二水平绞车10000.770.80.757705789635压风2500.60.80.751501131886动变4500.50.730.942502353097新风井16300.680.830.674282875158新风井24000.680.820.652721773259新风井3 4000.680.810.7227219633510下井18000.430.750.8823222043309311井西北18000.50.711.02750765107112井西南18000.50.760.8675064598913居民区 4500.430.750.8821618928914擂鼓台12000.680.711.02680694972合计7945662310343在表2-1的合计栏中，合计有功负荷 7945kW和无功负荷6623kvar 是表中8列和9列的代数和，而视在负荷10343kVA，是根据上述两个数值按式（2-1）计算得出，视在容量的代数和无意义。确定变电所高压母线上的计算负荷时，所采用的有功负荷同时系数Ksi，待定当计算负荷为5000-10000kW时取0.85。根据式（2-2）可知，本矿变电所低压侧总的有功负荷和无功负荷为：2.4 无功功率补偿 功率因数是用电户的一项重要电气指标。提高负荷的功率因数可以使发、变电设备和输电线路的供电能力得到充分的发挥，并能降低各级线路和供电变压器的功率损失和电压损失，因而具有重要的意义。2.4.1 功率补偿的意义由于一般企业采用了大量的感应电动机和变压器等用电设备，特别近年来大功率电力电子拖动设备的应用，企业供电系统除要供给有功功率外，还需要供给大量无功功率，使发电和输电设备的能力不能充分利用，并增加输电线路的功率损耗和电压损失，故提高永和的功率因数有如下益处。1. 提高电力系统的供电能力2. 降低网络中的功率损耗3. 减少网络中的电压损失，提高供电质量4. 降低电能成本 国家与电力部门对用户的功率因数有明确的规定，要求高压供电（6kV及以上）的工业及装有带负荷调整电压设备的用户功率因数应为0.9以上，要求其他电力用户的功率因数应为0.85以上，农业用户要求为0.8以上.供电部门将根据用户执行的情况，在收取电费时分别作出奖罚处理。一般重要的用电大户，在设计和实际运行中都将其总降压变电所6-10kV母线上的功率因数执行为0.95以上，以保证加上变压器与电压线路的功率损耗后，仍能保证在上级变电所测得的平均功率因数大于0.9。2.4.2 提高功率因数的方法提高功率因数的关键是尽量减少电力系统中各个设备所需用的无功功率，特别是减少负荷从电网中取用的无功功率，使电网在输送有功功率时，少输送或不输送无功功率。功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。下面重点介绍人工补偿提高功率因数。人工补偿提高功率因数的做法是采用供应无功功率的设备来就地补偿用电设备所需要的无功功率，以减少线路中的无功输送。当用户在采用了各种“自身提高”措施后仍达不到规定的要求时，就要考虑增设仍人工补偿装置。人工补偿提高功率因数一般有4种方法。1. 并联电力电容器组2. 采用同步调相机3. 采用可控硅精致无功补偿器4. 采用进相机白山功率因数由于本矿变电所直接对矿井供电，因此无功负荷随矿井用电情况而定，变化不连续，故据其实际情况采用移相电容器法来进行无功负荷补偿，其主要优点是：操作方便、可靠、运行经济，投资少以及有功损耗 C R L 0 (a) (b)图 2-1 并联电容器的补偿原理（a） 接线图；（b）相量图少。并联电容器补偿的工作原理如图2-1所示从相量图可以看出，由于增装并联电容器，使功率因数角发生了变化，所以该并联电容器又称移相电容器。如果电容器容量选择得当，可使减小到0而cos提高到1。2.4.3 功率补偿计算及电容器柜选择由表2-1可知，本变电所的最大连续负荷为7945kW，无功负荷为6623kvar。1.考虑同时系数后，6kV母线上补偿前的总负荷为补偿前功率因数为2. 对于35kv侧应将变压器的损耗计算在内，根据电力变压器损耗近似计算公式，有 从而，35kv侧补偿前的负荷与功率因数为 3. 计算选择电容器柜与实际补偿容量 设补偿后功率因数提高到，则，根据计算提高功率因数的补偿容量公式 式中 所需电容器组的总补偿容量，kvar； 用户6kV母线上的计算负荷，kW； 、补偿前、后功率因数的正切值。 从而，总补偿容量为 根据常用电力电容器技术数据查得，选额定电压为6.3kV、额定容量为24kvar的YY6.3-24-1型单相移相电容器。 所以可选择移相电容器的总数N为实际取120个，实际补偿4. 补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数为补偿前后有功计算负荷不变，故有5. 补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验合乎要求。3 主变压器的选择 主变压器是根据其使用环境、电压等级及计算负荷选择其形式和容量。变电所的容量是由其装设的主变压器容量所决定的。从供电可靠性出发。变压器台数越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备记忆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，合理决定。3.1 确定总降压变电站变压器台数的原则 3.1.1 变压器台数选择原则1. 当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量一、二级负荷或由邻近企业取得备用电源时，可以装设一台变压器。2. 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，另一台应能承担全部一、二级负荷。3. 特殊情况下可装设两台以上变压器。例如分期建设的大型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能较多。再如对引起电网电压严重波动的设备（如电弧炉、矿井电力电子传动的大型提升机）可装设专用变压器。3.1.2 变压器容量的确定 装单台变压器时，其额定容量应能满足全部用电设备的计算负荷，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑边变压器的经济运行，即 (3-1) 装有两台变压器时，其中任意一台主变压器容量用同时满足下列两个条件。1. 任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求，即 (3-2) 2. 任一台主变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷的需要，即 (3-3) 一般来讲，变压器容量和台数的确定是与变电所主接线方案一起确定的，在设计主接线方案时，也要考虑到用电单位对变压器台数和容量的要求。3.3 主变压器选择计算根据该矿一、二级负荷占比重大于，可初选两台主变压器，因为该矿都是一、二级负荷，所以按条件选变压器其型号按35kV电力变压器技术参数（S9,SF9系列）选为,35/6.3kV ,其主要技术参数为联结组别Ynd11, 阻抗电压，空载电流, 空载损耗13.6kW，短路损耗53kW，重量19.6T。3.4 主变压器经济运行方案 两台主变压器经济运行的临界负荷可由式（3-4）求出，即 (3-4)对于工矿企业变电所，可取，临界负荷为得经济运行方案为：当实际负荷时，宜于一台运行，当时，宜于两台同时分列运行。4 系统主接线的制定在设计供电系统时，需要对方案进行技术、经济上的比较，即使在变电所容量及位置选定后，也还会有不同的配电方案。4.1 确定主接线的一般原则1. 供电可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性。不可片面强调供电可靠而造成不应有的浪费。在设计时，不考虑双重事故。2. 操作方便、运行安全灵活供电系统的接线应保证在正常运行和发生事故时操作和检修方便、运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次和操作程序。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间断，以减少投资和运行费用，并应提高供电安全性。提高经济型的有效措施之一就是高压线路尽量深入负荷中心。4. 具有发展的可能性接线方式应告知便于将来发展，同时能适应分期建设需要。4.2 总降压变电所主接线一般大中型企业采用35110kV电压进线时都涉及总降压变电所，将电压将至610kV后分配给各车间变电所和高压用电设备。总降压供电所主接线一般有线路-变压器组、单母线、桥式等几种接线形式。下面结合本设计所提供的资料对双电源进线的情况，介绍总降压变电所常用的主接线。4.2.1 双回电源进线的主接线总降压变电所为双回电源进线和两台主变压器时，主接线一般采用单母线分段或桥式接线。1. 单母线分段主接线该主接线图如图4-1所示，由于进线开关盒母线分段开关均采用了断路器控制，操作十分灵活，供电可靠性高，适用于大中型企业的一、二级负荷供电。 1WL 35kV进线 2WL 1QF 2QF 3QF 5QF 4QF 1T 2T 6QF 7QF 6kV图4-1 单母线分段主接线2. 桥式主接线该主接线如图4-2所示。供电可靠性较高，操作灵活，适用于大中型企业的一、二级负荷供电。若供电线路长，负荷比较平稳，变压器不需要经常操作，没有穿越功率，总降压变电所采用内桥式主接线，反之采用外桥式主接线。 1WL 35kV 进线 2WL 1WL 35kV进线 2WL 1QS 4QS 1QS 5QS 6QS 3QS 1QF 2QF 2QS 3QF 4QS 2QS 7QS 8QS 5QS 1QF 2QF 3QS 3QF 6QS 1T 2T 1T 2T 4QF 5QF 4QF 5QF 6kV 6kV 6QF 6QF (a)内桥式接线 (b)外桥式接线图4-2 桥式主接线4.3 系统运行方式的设计1. 电源进线与主接线按已知原始数据，上级变电所提供两回35kV架空电源线路， 故电源进线回路为2。对于煤矿企业，因为全部都是一二级负荷，故35kV侧宜采用全桥接线，6kV侧可采用单母线分两段的接线方式。2. 负荷分配考虑一二级负荷必须由联于不同母线段的双回路供电，将所有负荷分配于两段母线上，力图在正常生产时两段6kV母线上的负荷接近相等。4.4 综合分析及结论对于高压侧，采用全桥接线，全桥接线比外桥接线或内桥接线多两个断路器，在经济上不太合算，但由于矿上用电安全性是最重要的，而全桥接线具备了外桥接线的优点和特点，一路电路故障时另一路电源可以继续运行。对于低压侧，采用单母线分段，本变电所母线分段采用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减少母线故障影响的范围，可以提高供电可靠性和灵活性。对矿上的重要用户从不同分段上引接，以便于在母线某一段发生故障时，能保证此重要用户的正常供电，提高矿上用电的安全性，可靠性。单母线分段具有简单清晰，设备少，投资少，运行操作方便且有利于扩建。本矿变电所主接线见附一次系统图。5 高压电气设备初选5.1 电气设备选择的一般原则供配电系统中的电气设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境下工作的，电气设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行，适应所处的位置（户内或户外）、环境温度、海拔高度，以及防尘、防火、防腐、防爆等要求，还应满足在短路故障时不致损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断路能力。电气设备的选择应遵循以下4个原则。1. 按工作要求和环境条件选择电气设备的型号2. 按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流（1） 按工作电压选择电气设备的额定电压。电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压，即例如，在10kv线路中，应选择额定电压为10kv的电气设备，在380V系统中，应选择额定电压为380V或500V的电气设备。（2） 按最大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实际通过它的最大负荷电流（或计算电流），即 或 (3) 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定为了保证电气设备在短路故障是不至于损坏，就必须按最大短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的电动力作用下，电气设备不致损坏。热稳定是指电气设备载流导体在稳态短路电流作用下，其发热温度不超过载流导体短路时的允许发热温度。（4） 开关电器断流能力校验断路器和熔断器等电气设备负担着切断短路电流的任务，必须可靠地切断通过的最大短路电流，因此，开关电器还必须校验其断流能力，其断流容量不小于安装地点最大三相断流容量。5.2 高压断路器的选择高压断路器（QF）是供电系统中最重要的设备之一。它有完善的灭弧装置，是一种专门用于断开或接通的开关设备。目前在35及以下供电系统中主要用真空断路器。真空断路器是利用真空作为绝缘和灭弧介质的断路器。按安装地点分为户内式和户外式。由于变压器在电压降低5%时，出力可保持不变，故其相应回路的最大长时负荷电流应为变压器额定电流的1.05倍。所以35kV侧变压器回路中的最大长时负荷电流为6kV侧变压器支路中的最大长时负荷电流为所以高压侧的工作电压为35kV，最大长时负荷电流为173A，布置在室外，初步选户外式真空断路器，型号为ZW7-40.5型，额定电压为35kV，额定电流为1250A。低压侧的工作电压为6kV，最大长时负荷电流为1010A，布置在室内，初步选用断路器户内真空断路器，型号为ZN63A-12，额定电压为6kV，额定电流为1250A。5.3 高压隔离开关的选择高压隔离开关（QS）的主要功能是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。隔离开关断开后，具有明显的课件断开间隙，绝缘可靠。隔离开关没有灭弧装置，不能带电拉、合闸。隔离开关可用来通断一定的小电流，隔离开关按电网电压、额定电流及环境条件选择，并按短路电流校验其动、热稳定性。计算通过隔离开关的最大长时负荷电流。当一条线路故障是，全部负荷电流都通过同一隔离开关，故最大长时负荷电流为电压为35kV，设备采用室外布置，故选用GW5-35G/600型户外式隔离开关。5.4 高压开关柜的选择高压开关柜属于高压成套配电装置。它是由制造厂按一定的接线方式将同一回路的开关电器、母线、计量表计、保护电器及操动机构等组装在一个金属柜，称为一套完整的配电装置，称它供应用户。从而可以节约空间、方便安装、可靠供电，美化环境。高压开关柜选择主要根据负荷等级选择型号。一般情况下，一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2、JYN1型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，KGN型开关柜。初选开关柜型号为KYN28A-12。5.5 高压熔断器的选择高压熔断器(FU)是一种过流保护元件，有熔件与熔管两部分组成。当过载或短路时，电流增大，熔件熔断，达到切除故障保护设备的目的。高压熔断器除按工作环境条件、电网电压、长时最大负荷电流选择型号外，还必须校验熔断器的断流容量。限流式的熔断器，不能用在低于其额定电压的电网上，以免熔件熔断时电弧电阻过大而出现载流过电压。为配合电压互感器的型号选择，初选高压熔断器型号为RW10-35/O.5型限流熔断器。5.6 电流互感器的选择电流互感器主要由一次绕组、铁芯和二次绕组构成，工作原理与变压器相似。电流互感器按一般条件外，还应根据二次设备要求选择电流互感器的准确级和校验二次侧额定容量，对继电保护用的电流互感器应校验其10%误差倍数。初选用为与本设计断路器配套的LZZBJ4-35型电流互感器，其额定电压为35kV，额定电流为300A。5.7 电压互感器的选择电压互感器一次绕组是并联接在高压电路说，二次绕组与仪表和继电器的电压线圈相并联，工作原理与变压器相似。35kV及以下的电压互感器一、二次侧均装有熔断器保护，不需要校验短路动稳定和热稳定。变电所常用的电压互感器有4种型号：JDJ型单相油浸式双绕组电压互感器，JSJW型三相三绕组五柱式油浸电压互感器，JDZ型电压互感器，JDZJ型电压互感器。由于煤矿35kV变电所不对35kV进行绝缘监测。则初选两台JDJ-35型单相双绕组油浸式户外电压互感器。6 短路电流计算6.1 短路的基本概念在供电系统中，最严重的故障是短路。所谓短路是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接。6.1.1 短路的种类在供电系统中，可能发生的主要短路种类有4种，即三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路，如表5-1所示表5-1 短路的种类短路种类示 意 图代表符号性 质三相短路 三相同时在一点短路，属于对称短路故障两相短路 两相同时在一点短接，属于不对称短路故障两相接地短路 在中性点直接接地系统中，两相在不同地点与地短接，属于不对称短路故障单相接地短路 在中性点直接接地系统中，一相与地短接，属于不对称短路故障6.1.2 计算短路电流的目的 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的范围，在供电系统的设计运行中，必须进行短路电流计算，以解决下列技术问题。1. 选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度。2. 设置和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。3. 确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难或不够经济时，可采取限制短路电流的措施。4. 确定合理的主接线方案和主要运行方式等。6.2 计算短路电流的方法、步骤与常用公式对于一般中小型变电所来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量的系统。无限大容量电力系统的基本特点是其母线电压总维持不变。这里只介绍无限大容量电力系统中的短路计算。6.2.1 短路计算的方法与步骤1. 欧姆法（单位制法）的计算步骤如下：（1） 计算短路回路中各主要元件的阻抗；（2） 绘短路回路的等效电路，按阻抗串并联求等效阻抗的方法，化简电路，计算短路回路的总阻抗；（3） 计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路电流和三相短路容量；（4） 列出短路计算表。2. 标幺值法（相对单位制法）的计算步骤如下：（1） 设定基准容量Sd和基准电压Ud，计算短路点基准电流Id。一般设Sd=100MVA，设Ud=U0（短路计算电压U0较之同级电网额定电压高5%），Id=Sd/Ud。（2） 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值。（3） 绘短路回路的等效电路，按阻抗串并联回路求等效阻抗的方法，化简电路，计算短路回路的总电抗标幺值。（4） 计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路电流和三相短路容量。（5） 列出短路计算表。 6.2.2 短路计算的常用公式系统电源电抗 线路电抗 变压器电抗 电抗器的电抗 短路冲击电流 在高压供电系统中为 在低压供电系统中为 三相短路容量 6.3 短路计算过程根据概述可列出短路电流计算所需的原始资料如下：该矿变电所35kV采用全桥接线，6kV采用单母分段接线；主变压器型号，35/6.3kV，；35kV电源进线为双回路架空线路，线路长度为6km；系统电抗在最大运行方式下的系统阻抗为0.36，最小运行方式下的阻抗0.69。6kv母线上的线路长度如表5-1所示。表5-1 6kv母线上的线路长度编号设备名称距6kv母线距离（km）1主扇1.52主井绞车0.283副井绞车0.24二水平绞车15压风0.366动变0.57新风井11.58新风井21.29新风井3 1.210下井0.6511井西北212井西南213居民区 2.514擂鼓台2.76.3.1 选取短路计算点一般选取各线路始、末端作为短路计算点，线路始端的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。故本设计可在另附一次系统图中可选35kV母线、6kV母线和各6kV出线末端为短路计算点。 S= k35 35kV k66 k7 k10