河南理工大学-矿用35kV地面变电所设计-35KV矿用变电站设计 精品.doc

1 概 述1.1 设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范。2、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV无人值班变电站设计规程。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）。4、煤矿电工手册（地面供电部分）。1.2设计目的及范围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。 本的设计范围包括： 1、对变电所的主接线进行设计： 2、对电气设备的规格型号进行选择。 3、变电所继电保护设计。 4、变电所防雷保护设计。1.3矿井基础资料某年产110万吨原煤的矿井，其供电设计所需的基本原始数据如下：矿井产量110万吨；服务年限100年；立井深度0.4km；矿井地面土质为粘土；两回35kV架空电源线路长度L1=L2=6km；两回35kV电源上级出线断路器过流保护动作时间t1=t2=3s；本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗：xs.min=0.28(sd=100MVA)本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统电抗：xs.max=0.37(sd=100MVA)井下6kV母线上允许短路容量sal=100MVA；电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；本所6kV母线上补偿后功率因数要求值：cos35.a0.95；最热月室外最高气温月平均值：42。C；最热月室外最高气温月平均值：32。C；最热月室外最高气温月平均值：27。C；表 1.1 全矿负荷统计及相关数据设备名称负荷等级电压(V)线路类型电机型式单机容量(kW)安装/工作台数工作设备总容量(kW)需用系数功率因数离35kv变电所的距离(km)主 井提 升16000CY14002/1140008708404副 井提 升16000CY10002/1100008508206 扇 风 机 116000KT8002/1800087-0.9124扇 风 机 216000KT8002/1800087-0.9124压风机16000KT3005/3900086-0.8902地 面低 压1380C1250076082005机修厂3380C45006007503洗煤厂2380K120007608405工人村3380K45008008025排水泵16000CX68012/4272008608608井 下低 压2660CX2600072078 注1.线路类型：C表示电缆线路；K表示架空线路。 2.电机类型：Y表示绕线异步；X表示鼠笼异步；T表示同步。2 负荷计算2.1 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。2.2 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 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为： （2-1） 式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； 该用电设备组的设备总额定容量，kW；功率因数角的正切值；需要系数，由表1-1查得。2、多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数。具体计算如下： （2-2） 式中、为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；同时系数； m该配电干线或变电站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要系数、功率因数角正切值、总设备容量；2.3 负荷计算过程2.3.1 各用电设备组负荷计算 1、用电设备分组，由表1-1确定各组用电设备的总额定容量。 2、由表1-1查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷。 （1）对于主提升机有Pca.1=kd1PN1=0.871400=1218(kW)Qca.1=tan1Pca.1=0.651218=792(kvar)Sca.1=1453(kVA) (2)对于副提升机有Pca.2=kd2PN2=0.851000=850(kW)Qca.2=tan2Pca.2=0.7850=595(kvar)Sca.2=1038(kVA) (3)对于扇风机1有Pca.3=kd3PN3=0.87800=696(kW)Qca.3=0.5(tan3Pca.3)=-160(kvar)Sca.3=714(kVA) (4)对于压风机有Pca.4=kd4PN4=0.86900=774(kW)Qca.4=0.5(tan4Pca.4)=-197.37(kvar)Sca.4=798(kVA) 同理可得其余各组数据见表2-1表2-1 全矿负荷统计表用户名称设备容量 （kW）需用系数（Kd）功率因数costan计算负荷 Pca Qca Sca 主提升机14000.870.840.6512187921453副提升机10000.850.820.708505951038扇风机18000.87-0.91-0.46696-160714扇风机28000.87-0.91-0.46696-160714压风机3000.86-0.89-0.51774-197798地面低压0.760.820.7010267181252机修厂0.60.750.88270237359洗煤厂0.760.840.659125921087工人村0.80.800.75360270450排水泵6800.860.860.60233913872719井下低压0.720.780.80187215012398合计110135575123432.3.2各低压变压器的选择与损耗计算2.3.2.1低压变压器的选择 因采用高压6kV集中补偿功率因数，故对各低压变压器均无补偿作用。根据表2-1中的计算视在容量初选变压器。 1）机修厂查表选用S9-400，6/0.4kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 2）工人村查表选用S9-500，6/0.4kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 3）地面低压查表选用两台S9-1600，6/0.4KV型铜线电力变压器。 4）洗煤厂查表选用两台S9-1250，6/0.4kV型铜线电力变压器。2.3.2.2各变压器的功率损耗计算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2-3计算。 有功损耗： （2-3） 无功损耗： 式中：变压器的负荷率，； 变压器计算负荷，kVA； 变压器额定容量，kVA； 变压器空载有功损耗，kW； 变压器满载有功损耗，kW； 变压器空载无功损耗，kvar，； 变压器空载电流占额定电流的百分数； 变压器满载无功损耗，kvar，； 变压器阻抗电压占额定电压的百分数； 、均可由变压器产品样本中查出。（1）对于工人村变压器PT=P0+PK(Sca/SN.T)2=1.0+5.0(450/500)2=5.05(kW)QT=SN.T(+2)=5001.4/100+4/100(450/500)2=23.2(kvar)（2）对于机修厂变压器PT=P0+PK(Sca/SN.T)2=0.84+4.2(359/400)2=4.2(kW)QT=SN.T(+2)=4001.4/100+4/100(359/400)2=18.5(kvar)（3）对于地面低压变压器PT=2P0+PK(0.5Sca/SN.T)2=9.19(kW)QT=2SN.T(+2)=54.21(kvar)（4）对于洗煤厂变压器PT=2P0+PK(0.5Sca/SN.T)2=8.46(kW)QT=2SN.T(+2)=48.8(kvar)表2-2 各低压变压器功率损耗计算结果负荷名称工人村机修厂地面低压洗煤厂SN.T(KVA)5004002160021250PT(KW)5.054.29.198.46 QT(kvar)23.218.554.2148.8合计PT=62.9KW QT=278.5kvar2.4计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选变压器 各组低压负荷加上各低压变压器的功率损耗后即为其高压侧的负荷，查表取同时系数Ksi=0.85,忽略矿内高压线路的功率损耗，变电所6kV母线补偿前的总负荷为Pca.6=Ksi(Pca+PT)=0.85(11013+629)=9414(kW)Qca.6=Ksi(Qca+QT)=0.85(5575+2785)=4975(kvar) 补偿前功率因数COS6=Pca.6/Sca.6=9414/10647=0.88 根据据算结果，可初选两台变压器，其型号容量查表选为SF7-12500，35/6.3kV，采用两台变压器分列运行的方式，当一台停运时，另一台亦能保证全矿一、二级负荷的供电。2.4.1功率因数补偿与电容柜的选择 由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故障停运的情况，所以按照此方式计算无功补偿时主变压器的最大功率损耗。 （1）无功补偿时主变压器的损耗计算。按一台运行，一台停运计算，则负荷率为=Sca.6/SN.T=10647/12500=0.852PT=P0+2PK=16+630.8522=61.73(kW)QT=SN.TI0%/100+UK%/1002=813(kvar) （2）35kV侧补偿前的负荷与功率因数Pca.35=Pca.6+PT=9414+61.73=9475（kW）Qca.35=Qca.6+QT=4957+813=5770（kvar）Sca.35=11093（kVA）COS35=Pca.35/Qca.35=9475/11093=0.85tan35=0.620（3）设补偿后功率因数提高到COS35=0.95,则tan35=0.33。取平均负荷系数Klo=0.8,则Qc=KloPca.35(tan35-tan35)=0.89475(0.62-0.33)=2198(kvar)查表选用GR-1C-08型,电压为6kV，每柜容量qc=270kvar的电容器柜，则柜数N=Qc/qc=2198/270=8.14取偶数得Nf=10实际补偿容量Qc.f=Nfqc=10270=2700(kvar)补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数为Qca.6=Qca.6-Qc.f=4975-2700=2275(kvar)因补偿前后有功计算负荷不变，故有Sca.6=9684(kVA)COS6=Pca.6/Sca.6=0.972（4）补偿后主变压器的最大损耗=Sca.6/SN.T=9684/12500=0.77PT=P0+PK2=16+630.772=53.35(kW)QT=SN.T+I%/100+UK%/1002=680(kvar)（5）补偿后35kV侧计算负荷与功率因数校验Pca.35=Pca.6+PT=9414+53.35=9467（kW)Qca.35=Qca.6+QT=2275+680=2955(kvar)Sca.35=9917(kVA)COS35=Pca.35/Qca.35=9467/9917=0.9620.952.4.2主变压器校验及经济运行方案2.4.2.1主变压器校验 取负荷保证系数Kgu=0.85,则SN.TKguSca.35=8429（kVA）12500（kVA）,合乎要求。 2.4.2.2主变压器的经济运行方案两台变压器经济运行的临界负荷值可由公式2-4确定。 （2-4） 如果SScr宜两台运行。 式中：经济运行临界负荷，kVA； 变压器额定容量，kVA； 变压器空载有功损耗，kW； 变压器空载无功损耗,kW 变压器满载有功损耗，kW；变压器满载无功损耗，kvar； 无功经济当量，对于工矿企业变电所，取Kq=0.06；本矿两台变压器经济运行的临界负荷为： 得经济运行方案为：当实际负荷小于7348kVA时，宜一台运行，当实际负荷大于等于7348kVA时，宜于两台同时分列运行。 本章小结变压器的选型结果如下表所示表2-3 变压器选型结果地点型号变比（kV)数量（台）机修厂S9-4006/0.41工人村S9-5006/0.41地面低压S9-16006/0.42洗煤厂S9-12506/0.42主变压器SF7-1250035/6.323电气主接线设计变电所的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关，所以变电所的主接线有多种形式。确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系，是变电所设计的主要任务之一。3.1 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。3.2 本所电气主接线方案的确定3.2.1 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。3.2.2 35kV、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。因上一级变电站距本矿变电所为6km，对于35kV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35kV侧为双回路的全桥接线系统。35kV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。35kV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。3.2.3下井电缆回数的确定 井下总负荷Pca=0.96(2339+1872)=4042(kW)Qca=0.96(1387+1501)=2888(kvar) 井下最大长时负荷电流Ilo.m=Ica=Sca/(1.732UN)=4967/(1.7326)=478(A) 根据井下开关的额定电流最大为400A，而煤矿安全规程规定：下井电缆至少两回，当一回停止供电时，其他电缆应能满足井下全部负荷的供电。所以在这里至少应选用三回，考虑到负荷分配和运行的灵活性，最后确定4回下井电缆，两两并联后分列运行。图3-1 35kv矿用变电站主接线设计4 短路电流计算4.1 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，以解决些列技术问题。(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。4.2短路电流计算过程4.2.1选取短路计算点并绘制等效计算图图4-1 等效短路计算图4.2.2选择计算各基准值 1.选取基准容量Sd=100MVA,基准电压Ud1=37kV.Ud2=6.3kV,Ud3=0.4kV,则可得各级基准电流为Id1=Sd/Ud1=100/(37)=1.560(kA)Id2=Sd/Ud2=100/(6.3)=9.1646(kA)Id3=Sd/Ud3=100/(0.4)=144.337(kA)2.计算各元件的标幺电抗（1）电源的电抗 （2）变压器电抗 主变压器电抗 地面低压变压器电抗 3）线路电抗 35kV架空线电抗 扇风机1馈电线路电抗 扇风机2馈电线路电抗 主井提升馈电线路电抗 副井提升馈电线路电抗 压风机馈电线路电抗 地面低压馈电线路电抗 洗煤厂馈电线路电抗 工人村馈电线路电抗 机修厂馈电线路电抗 排水泵馈电线路电抗4.2.3计算各短路点的短路电流 1、K1点的短路电流计算 (1）最大运行方式下的三相短路电流 (2)最小运行方式下两相短路电流 2、K2点的短路电流计算 (1）最大运行方式下的三相短路电流 (2)最小运行方式下两相短路电流 3、井下母线短路容量计算 井下6kV母线距井上35kV变电所的最小距离l2=0.4+0.4=0.8(kM) 其电抗标幺值为最大运行方式下井下母线短路的标幺电抗为井下母线最大短路容量为该值小于井下6kV母线上允许的短路容量100MVA，因此不需要加装限流电抗器。其他各短路点的计算结果如表4-1所示表4-1 短路电流计算结果短路点最大运行方式下最小运行方式下K13.398.645.152172.832.45K28.2521.0312.54907.706.67K37.7619.7911.7884.77.216.24K47.5119.1511.4181.96.996.05K55.7714.728.7763.25.484.74K65.7714.728.7763.25.484.74K78.03920.4812.2187.77.456.45K82.335.953.5525.52.281.97K97.9120.1412.0186.27.336.34K105.7214.538.7162.55.424.69K112.536.473.8527.72.472.14K127.2618.5311.0479.36.785.87 5 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、母线和绝缘子等。5.1 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条件选择，即： 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： (2)按短路情况校验 按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。5.2 高压开关设备的选择及校验5.2.1 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。5.2.1.1 35kV侧断路器的选择 35kV接线形式为全桥式，运行方式为全分列方式，当一侧的变压器或另一侧进线检修时，桥断路器必须把完好的进线和变压器联络起来，所以35kV侧的断路器应该有相同的型号，其最大长时负荷电流应为变压器的最大长时负荷电流，即Ilo.m=1.05SN.T/(1.732UN1)=1.0512500/(1.73235)=216(A) 根据工作室外工作电压为35kV和最大长时负荷电流为216A,可选择ZW7-35-1600-31.5型断路器。其技术参数如表5-1所示表5-1 ZW7-35-1600-31.5型断路器的技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)额定开断电流（KA)动稳定电流(kA)额定关合电流(kA)（4S）热稳定电流ZW7-3535160031.5808031.5 1）按当地环境校验 ZW7-35-1600-31.5型户外真空断路器，额定工作环境最高温度为40度，而实际最高工作温度为42度，因此修正后的允许通过的最大电流为IN=IN-(42-40)1.8IN=1600-20.0181600=1542（A)216（A) 2)按短路条件校验(1)额定开断电流校验 断路器的额定开断电流为31.5kA，而K1点的短路电流为3.39kA，符合要求。(2)额定关合电流校验 断路器的额定关合电流为80kA，而K1点的短路冲击电流为8.64kA，符合要求。(3)热稳定校验 两回35kV电源上级出线断路器过流保护的动作时间为3s，断路器的开断时间为0.1s，则短路电流流过断路器的最长时间tK=tpr+tbr=3+0.1=3.1(s)，即假想时间为3.1s。对于无限大容量系统有 相当于4s的热稳定电流（4）动稳定校验 由于ies=80kA,ish1=8.64kA,所以满足要求。5.2.1.2 6kV侧进线柜和母联柜断路器的选择 6kV侧最大长时负荷电流按照室外工作电压6kV和最大长时负荷电流932A，选择ZN28-10/1250型真空断路器，其参数如表5-2所示。表5-2 ZN28-10/1250型户外真空断路器技术数据型号额定电压 （kV)额定电流（A)额定开断电流（kA)动稳定电流(kA)额定关合电流(kA)（4S）热稳定电流(kA)ZN28-10/1250101250205050201.按当地环境校验 ZN28-10/1250型户外真空断路器，额定工作环境最高温度为40度，而实际最高工作温度为42度，因此修正后的允许通过的最大电流为IN=IN-(42-40)1.8IN=1250-20.0181250=1205（A)1162（A)2.按短路条件校验 （1）额定开断电流校验 断路器的额定开断电流为20kA，而K1点的短路电流为8.25kA，符合要求。 （2）额定关合电流校验 断路器的额定关合电流为50kA，而K1点的短路冲击电流为21.03kA，符合要求。 （3）热稳定校验 6kV母线上发生短路时的过流保护的动作时间应该比35kV母线上发生短路时继电保护的动作时间少一个时限级差0.5s，断路器的开断时间为0.1s，则短路电流流过断路器的最长时间tK=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)，即假想时间为2.6s。对于无限大容量系统有相当于4s的热稳定电流 （4）动稳定校验由于ies=50(kA),ish1=21.03(kA),所以满足要求。 2.出线柜均配用ZN5-10/630型真空断路器，其技术参数如表5-3所示。表5-3 ZN5-10/630型真空断路器技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)额定开断电流（kA)动稳定电流(kA)额定关合电流(kA)（4S）热稳定电流(kA)ZN5-10/63010630205020205.2.2 隔离开关的选择5.2.2.1 35kV侧隔离开关的选择根据布置方式，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GW5-35GD/600带接地刀闸的隔离开关，QS3QS8选用GW5-35G/600不带接地刀闸的隔离开关，所选隔离开关电气参数如表5-4所示。表5-4 GW5-35型隔离开关技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)动稳定电流（kA)(5s)热稳定电流（kA)GW5-35GD/600356005014GW5-35G/600356005014(1)额定电压：UN=35(kV)=UNS=35(kV)，符合要求。(2)额定电流：IN=600(A)Imax=216(A),符合要求。(3)动稳定校验：imax=50(kA)ish=8.64(kA)，符合要求。(4)热稳定校验：当短路发生在隔离开关之后，断路器之前，事故切除靠上一级变电所的过流保护，继电保护动作时限要比35kV进线的继电保护动作时限大一个时限差0.5s.所以tpr=3+0.5=3.5(s)。则tk=tbr+tpr=3.5+0.1=3.6(s)。 相当于5s的热稳定电流 符合要求。5.2.2.2 6kV侧隔离开关的选择根据布置方式，室内一般采用GN2、GN6或GN8型隔离开关。本设计QS11、QS12选用GN6-10T/1000型隔离开关，操动机构选CS6-1手力操动机构。所选断路器电气参数如表5-5所示。表5-5 GN6-10T/1000型隔离开关的技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)动稳定电流（kA)(5s)热稳定电流（kA)GN6-10T/10001010007530(1) 额定电压：UN=10(kV)UNS=6(kV)，符合要求。(2) 额定电流：IN=1000(A)Imax=932(A)，符合要求。(3) 动稳定校验：imax=75(kA)ish=21.03(kA)，符合要求。 (4)6kV母线上发生短路时的过流保护的动作时间应该比35kV母线上发生短路时继电保护的动作时间少一个时限级差0.5s，断路器的开断时间为0.1s，则短路电流流过断路器的最长时间tK=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)，即假想时间为2.6s。相当于5s的热稳定电流 符合要求。5.2.3电流互感器的选择 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。 （1）额定电压应大于或等于所在电网电压； （2）额定电流应大于或等于（1.21.5）倍的长时最大长时负荷工作电流，即（1.21.5）（3）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。5.2.3.1 35kV侧电流互感器的选择 35kV侧的电流互感器选用LZZBJ4-35型电流互感器，其额定电压35kV，额定电流300A，其技术参数如表5-6所示。表5-6 LZZBJ4-35型电流互感器的技术数据变比准确级组合额定输出(VA）(4s)热稳定电流(kA）动稳定电流(kA）300/50.5/0.5/10p10/10p1025/25/50/5017.142.8（1)动稳定校验 符合要求。(2) 热稳定校验 符合要求。5.2.3.1 6kV侧电流互感器的选择6kV母线上的电流互感器选用LZZBJ9-10型电流互感器，其额定电压10kV，额定电流1200A，其技术参数如表5-7所示。 表5-7 LZZBJ9-10型电流互感器的技术数据变比准确级组合(1s)热稳定电流(kA）动稳定电流(kA）1250/50.5/B2735 （1)动稳定校验 符合要求。 (2)热稳定校验 符合要求。5.2.4电压互感器的选择 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JDJ-35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0.1kV，极限容量1000VA，其计量仪表定为0.5级，配用两台RW10-35/0.5型限流熔断器。2.6kV侧电压互感器的选择 6kV侧的电压互感器选用JDJ10-10型电压互感器，一次电压为10kV，二次电压为0.1kV，极限容量为200VA，准确度等级为0.5级，配用两台RN4-10/0.5型限流熔断器。5.2.5避雷器的选择 1.35kV侧避雷器的选择为了防止雷电入侵波的侵害，选用HY5WZ-42/134型阀型避雷器，其主要技术数据为：额定电压42kV，系统电压35kV，工频放电电压不小于80kV，伞裙数为18kV，最大雷击残压134kV。2.6kV侧避雷器的选择6kV侧避雷器选用HY5WS-17/50型避雷器，系统电压10kV，避雷器额定电压17kV，最大雷击残压50kV,最大电流冲击耐受65kA。5.2.6 支柱绝缘子和套管绝缘子的选择 1.6kV支柱绝缘子的选择 因母线为单一矩形母线，且面积不大，故选用ZNA-6型户内式支柱绝缘子，其额定电压6kV，破坏力为3697N，故最大允许抗弯力Fal为Fal=0.6Fde=0.63679=2207(N) 因母线为单一平放，其换算系数K1，故KFmax=11468=1468(N)2207(N) 符合要求。 2.6kV套管绝缘子的选择由于变压器二次侧最大长时负荷电流为1010A，电压为6kV，故选用户外铝导线的穿墙绝缘子，型号为CWLB-10/1500，其技术参数如表5-7所示表5-7 CWLB-10/1500型套管绝缘子的数据参数型号额定电压 (kV)额定电流 （A)套管长度 （M)最大允许破坏力（N)(5s)热稳定电流(kA)GWLB-106735820 室外环境最高温度42时的长时允许电流为 符合要求。 由上表可知，流过穿墙套管的最大短路电流应是系统采用分列运行方式时的最大短路电流。(1)动稳定校验。 计算跨距为 其电动力为 符合要求。(2)热稳定校验。 假想时间ti=2.6s,稳态短路电流为17.9kA。其热稳定电流为 符合要求。5.2.7 开关柜的选择开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电设备。金属封闭开关设备分为三种类型：铠装式，即各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型；间隔式，即各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型；箱式，即具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型。从中压断路器的置放方式来看，分为：落地式，即断路器手车本身落地推入柜内；中置式，即手车装于开关柜中部。主要根据负荷等级选择高压开关柜的型号。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，三三级负荷选择固定式开关柜，如KGN型开关柜。根据题目要求，本设计采用KYN28A-12型开关柜。1.进线柜方案编号。架空进线柜019和母联柜052以及架空进线柜021和母联柜053配合使用。2.母联柜方案编号。选用母联柜009和母联柜052配合使用。3.出线柜方案编号。电缆出线方案编号为001，架空出线方案编号为023。5.3 电力线路的选择5.3.1 35kV电源架空线路选择 根据我国产品供应市场情况和以铝代铜的技术政策，宜选用铝线，对于35kV架空线路，线杆档距一般在100m以上，导线受力较大，故可选用LGJ型钢芯铝绞线，线间几何均距为2m。 1.按经济电流密度初选导线截面 因为该系统为全分列运行，当一路故障时，另一路必须保证全矿的供电，故最大长时负荷电流和正常工作电压损失均按一路供电考虑。 一路供电的负荷电流 一般中型矿井Tmax=30005000h,查表可得，钢芯铝绞线的经济电流密度Jec=1.15A/mm2。则导线的经济截面为 初选导线为LGJ-70型钢芯铝绞线，查表得25时的允许载流量为275A。 2.按长时允许负荷电流校验导线截面 该地区最热月最高温度平均值为42，钢芯铝绞线最高允许温度为70，计算得其温度修正系数为0.79。 修正后的允许载流量为 符合要求。 3.按允许电压损失校验导线截面 取高压输电线路允许电压损失为5，得Ual=350000.05=1750(V）。 查表得该导线的单位长度电阻、电抗分别为0.33/kM和0.371/kM，线路长度为6kM，故线路的电压损失为 由于UUal=1750（V），故电压损失校验合格。 4.按机械强度校验导线截面 查表得35kV钢芯铝绞线在非居民区的最小允许截面为16mm2，居民区为25mm2。均小于70mm2，故机械强度校验合格。5.3.2 6kV母线的选择 变压器6kV侧回路选用矩形铝母线，其最大长时负荷电流Ilo.m=KI2.lo.m=0.81202=962(A) 选截面为806.3mm2的矩形铝母线，其额定电流为1100A。实际环境温度为32度时，其长时允许电流为1010A，大于962A，合格。1.母线动稳定校验。 母线所受的电动力 母线的最大弯矩Mmax=FmaxL/10=(14681.2)/10=149(Nm) 母线的短路电流产生最大电动应力为amax=Mmax/W=149/(1001000.000006)=15106(N/M2) 该值小于铝材料的允许弯曲应力70106(N/M2)，故动稳定性符合要求。 2.热稳定截面校验。 查表得热稳定系数为87，则最小热稳定截面为 式中ti=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)。 最小热稳定截面331.8mm2，小于所选择的铝母线截面806.3=494(mm2),故热稳定符合要求。5.3.3 主提升机6kV电缆线路选择 高压电缆的型号，应根据敷设地点与敷设方式选，在地面一般选用铝芯油浸纸绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，型号为ZLQ-22。 1.按经济电流密度选择电缆截面 一路供电的负荷电流 按Tmax=30005000h,查表得，铝芯电缆的经济电流密度Jec=1.73A/mm2。则电缆的经济截面为 初选ZLQ-22-6-370型铝芯电缆，其25时的载流量为175A。 2.按长时允许负荷电流校验 电缆直埋地下，该地区最热月土壤最高温度平均值为27，则修正后的长时允许负荷电流为 修正后的允许载流量170.5A大于137.8A,满足要求。 3.按允许电压损失校验电缆截面 取高压配电线路允许电压损失为3%。则有 线路实际电压损失为 由于U小于Ual,故电压损失校验合格。 4.按短路电流校验电缆的热稳定 短路电流作用的假想时间ti=tip+tia 取断路器动作时间tbr=0.15s，其过流保护动作时间定为tse=0.6s。 对于无限大电源系统tip=tse+tbr=0.6+0.15=0.75(s) 故得ti=0.75+0.05=0.8(s) 电缆最小热稳定截面为 由于Smin=67.3（mm2）70（mm2），故选用的电缆满足要求。5.3.4 6kV下井电缆选择 井下6kV级总计算有功负荷Pca为4042kW，最大长时负荷电流Ic