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bysj01-005@35KV变电所设计,毕业设计全套

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主变压器的继电保护 1、 保护的装设原则 1） 电力变压器应装设的保护装置 （ 1） 线圈及其引出线的相间短路、中性点直接接地侧的接地短路、绕组的匝间短路，应装设瞬时动作作于跳闸的保护装置 。 （ 2） 外部相间短路引起的过电流，直接接地电力网外部接地短路引起的过电流，中性点过电压，应装设带时限动作于跳闸的保护装置。 （ 3） 变压器过负荷、油面降低 、变压器温度升高和冷却系统故障时，应装设信号装置。 2） 对变压器保护装置的要求 （ 1） 对变压器内部故障和油面降低采用瓦斯保护，油面降低和轻瓦斯时，应动作与信号；重瓦斯则动作与跳闸，断开变压器各测的断路器。 （ 2） 对变压器 引出线、套管及内部故障，采用纵联差动保护或电流速段保护 。故障时，断开变压器各侧的断路器。 （ 3） 对变压器外部的相间短路，一般采用过电流保护，如过电流保护灵敏度不满足要求时，可装设复合电压或低电压启动的过电流保护，过电流保护均装设在主电源侧。 根据实际情况本设计对变压器采用纵联差动保护、 过负荷保护和瓦斯保护三种保护形式。 2、 纵联差动保护 变压器的差动保护，一般采用 BCH-2 型差动继电器。 1） 电流互感器接线方式及其变比的选择 为了保证正常情况下流过差动继电器的不平衡电流最小，在整定计算前应恰当地选择电流互感器的接线方式和 电流互感器的变比。 （ 1） 电流互感器的接线。对于 Y， d 接线的变压器， Y 侧的电流互感器应接成 d 形， d 侧的电流互感器应接成 Y 形，使电流互感器二次电流的相位一致。 （ 2） 电流互感器的变比。应按下式计算出变压器各侧电流互感器的变比，并根据计算结果选择适当变比的电流互感器。 5 .kxi TNIKK 式中 Ki-电流互感器的变比的计算值 Kkx-电流互感器二次回路的接线系数 ，电流互感器 Y 接是为 1， d 接时为3 ntsIN.T-变压器各侧额定电流， A 2） 电 流互感器二次工作电流计算 变压器为额定电流时，分别按下式计算变压器各侧电流互感器二次回路的工作电流。即 i.kxi2 KIKI TN式中 I2i-变压器为额定电流时，电流互感器二次回路的工作电流， A Ki-电流互感器的实际变比 3） 计算基本侧保护装置的一次动作电流 取上述电流互感器二次回路工作电流最大的一侧为基本侧，并按以下三个条件计算该侧的动作电流，最后取其中最大者。 （ 1） 按躲过外部故障最大不平衡电流计算，即 ）（ 。）（ 3 m a xsssmop f IUIKKI K 式中 Iop-保护 装置一次动作电流， A ）（ 。3 maxssI -变压器二次侧母线短路时，流经基本侧的最大三相穿越性短路电流稳态值， A Kk-可靠系数，取 1.3 Ksm-电流互感器的同型系数，型号相同时取 0.5，不同时取 1.0 I -电流互感器允许最大相对误差，取 0.1 U -变压器调压引起的相对误差，一般为 5% （ 2） 按躲过变压器空载投入时的励磁涌流计算 TNII .op 3.11 ）（式中 IN.T-变压器基本测得额定电流 （ 3） 按躲过电流互感器二次回路短线计算，即 Iop=1.3IT 式中 IT-正常运行时变压器基本侧的最大负荷电流 4） 确定基本侧线圈的匝数 继电器动作电流为iopkxop KIKI 式中 Kkx-接线系数 Ki-基本测电流互感器变比 基本侧继电器线圈的计算匝数 Wca为 ntskopaca。IAWW 式中 AWa-继电器的动作安匝应采用实测值，如不知道实测值，可用额定值 60 取差动线圈与一组平衡线圈的匝数之和 Wdb ，较计算匝数 Wca小而接近的数值，作为基本侧的实际整定匝数。即 Wdb=Wd+WbWdb 式中 Wdb-基本侧继电器的实际整定匝数 Wd-差动线圈匝数 Wdb-平衡线圈匝数 5） 确定短路线圈的抽头 对于中小容量的 变压器可采用较多匝数，选用抽头 C-C 或 D-D，对于大容量的变压器可采用较少匝数，选用抽头 B-B 或 C-C 6）灵敏度校验 2adbm i nskdbm i nskt AW WIWIK 。 式中 minsk。I、 。 minskI-最小运行方式下变压器二次侧最小短路时，流过相应继电器的电流， A dbW、 dbW-基本侧与非基本侧的实际整定匝数 3、 过负荷保护 保护装置的动作电流应躲过变压器的额定电流，即 TNIKKKI.1ire ko p .k 式中 Kk-可靠系数，取 1.051.1 I1N.T-变压器一次侧额定电流， A 保护装置的动作时限应躲过允许的短时工作过负荷时间，一般整定时限取9s15s 4、 瓦斯保护 瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按 GB5006292 规定， 800KVA 及以上的一般nts油浸式变压器和 400KVA 及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。 瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取 1% 1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2% 4%的倾斜度。 当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢 慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为 “轻瓦斯动作 ”。 当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为 “重瓦斯动作 ”。 如果变压器油箱漏油，使得气体继电 器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。 变压器瓦斯保护动作后的故障分析 ： 变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求，如下表： 气体性质 故障原因 处理要求 nts无色、无臭、不可燃 变压器内含有空气 允许继续运行 灰白色、有剧臭、可燃 纸质绝缘烧毁 应立即停电检修 黄色、难燃 木质绝缘烧毁 应停电检修 深灰色或黑色、易燃 油内闪络，油质碳化 应分析油样，必要时停电检修 nts编号 设备名称 电动机型式 电动机额定容量 kW 安装台数 /工作台数 设备容量 kW 需用系数 cos 计算容量 年最大工作小时数 安装容量 工作容量 有功功率 kW 无功功率 kvar 视 在 功 率kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 一 1 2 3 二 三 四 1 2 3 4 5 6 五 六 1 2 3 4 七 1 2 3 4 5 6 地面高压 主井 提升机 副井提升机 压风机 南风井 北风井 地面低压 机修厂 家属区 工业广场 排矸系统 洗煤厂 水 源井 井下高压 主排水泵（最大涌水量） 主排水泵（最小涌水量） 井下低压 350 变电所 430 变电所 520 变电所 井底车场 统计计算结果 全矿合计 全矿计算负荷 电容器补偿容量 补偿后负荷 主变压器损耗 全矿总负荷 绕线 绕线 同步 同步 同步 2000 1600 600 1600 1600 1250 1250 1/1 1/1 3/2 2/1 2/1 5/3 5/2 2000 1600 1800 3200 3200 6250 6250 2000 1600 1200 1600 1600 888 735 1879.6 1277.1 3164 175 3750 2500 912 905 899 642 23226.7 0.9 0.8 0.8 0.93 0.93 0.4 0.5 0.678 0.65 0.6 0.8 0.85 0.85 0.6 0.6 0.62 0.6 0.884 0.953 0.931 0.85 0.85 0.9 0.95 0.95 0.65 0.7 0.773 0.727 0.8 0.8 0.85 0.85 0.7 0.7 0.7 0.8 1800.0 1280.0 960.0 1488 1488 355.2 367.5 1273.5 830 1898.4 140.0 3187.5 2125.0 547.2 543.0 557.4 385.2 17100.9 15390.8 15390.8 83 15473.8 1116.0 793.6 -460.8 -489 -489 415.2 374.9 1044.3 784 1423.8 105.0 1976.3 1317.5 558.1 553.9 568.5 288.9 8563.7 813505 -3265.3 4870.2 1182 6052.2 2117.6 1505.9 1066.7 1566.3 1566.3 546.5 525.0 1646.9 1141.7 2373.0 175.0 3750.5 2500.3 781.7 775.7 796.3 481.5 19125.3 17408.7 16143 16615.3 3000 1500 3600 8760 8760 2000 2000 5435 4000 5000 2000 5000 4200 4200 4200 4200 nts nts变电所的继电保护 一、 6kv 配出线的继电保护 6kv 系统都是小接地电流系统，因此，通常只装设防止相见短路的保护装置 。 1、 保护的装设原则 （ 1） 采用两相式接线，整个系统的保护装置均装设在同名相的两相上 。 （ 2） 一般均装设两段电流保护装置，第一段无时限电流速断保护作为辅助保护，第二段带时限过电流保护作为主保护。 （ 3） 第一段电流速断保护应有选择性的动作，其装设条件是满足最小保护范围的要求。当不满足最小保护范围的要求时，且过电流保护的动作时限不大于 0.50.7s 则可不装设电流速断保护，或只装设 GL型反时限继电器构成的过电流保护。 （ 4） 对电缆香炉，当速断保护不满足保护范围要求时，如下一级线路装有无时限保护而本线路过电流保护的动作时限在 1.2s 及以上时，可装设带时限电流速断保护 。 （ 5） 对母线残压有严格要求的变电所应用无时限电流速断保护，切除使母线残压低与 60%额定电压的各种故障，保护装置可选择地动作。 （ 6） 负荷较大，总长在 1km 以下的重要用户的电缆线路，为了加速切除短路故障可以采用纵联差动电流保护装置。 （ 7） 负荷较小的非重要用户可以采用熔断器保护。 （ 8） 保护采用远后备方式。 2、电流速断保护的整定计算 速断保护的动作电流按躲过被保护线路末端最大三相短路电流 整定。即 3s .maxikxko p .k IKKKI 式中 Iop.k-继电器的动作电流， A； Kk-可靠系数，电磁式继电器取 1.2，感应式继电器取 1.4； Kkx- 保护装置的接线系数，接于相电流时为 1，接于相电流之差时为 3 ，速断保护一般接于相电流； Ki-电流互感器的变比； 3s.maxI-被保护线路末端最大三相短路电流， A。 1） 过电流保护的整定计算 过电流保护的动作电流按躲过被保护线路最大工作电流赖整定。即 ntscaire kxkop.k IKKKKI 式中 Kk-可靠系数 Kre-返回系数，电磁式继电器取 0.85，感应式取 0.8； Ica-被保护线路的最大长时工作电流， A。 保护装置的灵敏度应满足下式的要求： 2.15.1Iio p .k2s .m i nr 或 KIK 式中 Kr-保护装置的灵敏度系数，对主保护区应大于 1.5 2s.minI-被保 护线路末端最小两相短路电流， A 过电流保护的动作时限按下式确定： ttt epp 式中 tp-保护装置整定的动作时间， s； tep-末端相邻元件保护的整定时间， s； t -时限阶段，对 DL 继电器取 0.5s，对 GL 型继电器取 0.7s。 nts名称 型号 操作机构 35kv 侧电气设备 隔离开关 GW5-35GD/600 CS-G 断路器 SW2-35/1500 CD2 6kv侧电气设备 隔离开关 GN2-10/3000 CS6-17 断路器 SN8-10/3000 CD10 电流互感器 LA-10-600/5-0.5/3 / 母线 LMY-100*10 / nts名称 计算负荷kw 工作电流A 最大利用小时数h 经济电流密度A/mm2主井提升机 2117.6 203.8 3000 1.73副井提升机 1505.9 144.9 1500 1.92压风机 1066.7 102.6 3600 2.25南风井 1566.3 150.7 8760 2北风井 1566.3 150.7 8760 2机修厂 546.5 52.6 2000 1.92家属区 525 50.5 2000 1.92工业广场 1646.9 158.5 5435 1.54排矸系统 1141.7 109.9 5435 1.73洗煤厂 2373 228.3 4000 1.73水源井 175 16.8 5000 1.73主排水泵（大） 3750.5 360.9 3000 2.25主排水泵（小） 2500.3 240.6 5000 2.25350变电所 781.7 75.2 4200 1.73430变电所 775.7 74.6 4200 1.73520变电所 796.3 76.6 4200 1.73井底车场 481.5 46.3 4200 1.73nts电缆长度km 电缆截面积mm2 电缆型号0.5 117.8 YJLV22-31200.4 75.5 YJLV22-3950.465 45.6 VV29-3500.23 75.4 VV29-3700.8 75.4 VV29-3700.45 27.4 VJLV29-3500.3 26.3 YJLV29-3350.46 102.9 VLV29-31200.32 63.5 YJLV22-3700.4 132.0 YJLV22-31500.3 9.7 ZLQ20-3161 160.4 ZQD50-31851 106.9 ZQD50-31200.8 43.5 YJLV22-3500.9 43.1 YJLV22-3501 44.3 YJLV22-3500.85 26.8 YJLV22-335nts名称 经济电流密度A/mm2 电缆截面积 mm2 电缆型号 主井提升机 1.73 117.8 YJLV22-3 120 副井提升机 1.92 75.5 YJLV22-3 95 压风机 2.25 45.6 VV29-3 50 南风井 2 75.4 VV29-3 70 北风井 2 75.4 VV29-3 70 机修厂 1.92 27.4 VJLV29-3 50 家属区 1.92 26.3 YJLV29-3 35 工业广场 1.54 102.9 VLV29-3 120 排矸系统 1.73 63.5 YJLV22-3 70 洗煤厂 1.73 132.0 YJLV22-3 150 水源井 1.73 9.7 ZLQ20-3 16 主排水泵（大） 2.25 160.4 ZQD50-3 185 主排水泵（小） 2.25 106.9 ZQD50-3 120 350 变电所 1.73 43.5 YJLV22-3 50 430 变电所 1.73 43.1 YJLV22-3 50 520 变电所 1.73 44.3 YJLV22-3 50 井底车场 1.73 26.8 YJLV22-3 35 nts第 1 章 1.1 矿山供电的基本要求 1.1.1 供电可靠 供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏。例如煤矿井下的空气中含有瓦斯气体，并且有水不断涌出，突然停电，将会使排水和通风设备停止运转，可能造成水淹矿井，工作人员窒息死亡或引起瓦斯、煤尘爆炸，危及矿井和人身安全。因此，对煤矿中的重要用电设备，要求采用两个独立电源的双回路或环式供电方式，两路电源线路互为备用，当一路电源线路故障或停电检修时，则由另一路电源线路继续供电，以保证供电的可 靠性。 1.1.2 供电安全 供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。 煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故。因此，为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。 1.1.3 保证供电质量 衡量供电质量高低的技术指标是频 率的稳定性和电压的偏nts移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速。按照电力工业技术管理法规规定，对于额定频率为 50Hz 的工业用交流电，其频率相对于额定值的偏差不允许超过 0.2- 0.5Hz，即为额定频率的 0.4-1。 电压偏移是衡量供电质量的又一重要指标。所谓电压偏移，是指用电设备在运行中，实际的端电压与其额定电压的偏差。用电设备对 定范围内的电压偏移具行适应能力，但随着电压偏移的增大，用电设备的性能将会恶化，严重时会造成设备的损坏。例如，白炽灯在超过额定电 压 5的电压下工作时其工作寿命将缩短一半；因此我国对用电设备电压偏移的允许值做了具体的规定，例如电动机的电压偏移不允许超过其额定电压的 5，白炽灯的电压偏移不允许越过其额定值的 +3和 -2.5。 1.1.4 技术经济合理 技术经济合理是指在满足上述三项要求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适 应发展 。 1.2 设计原则 按照国家标准 GB50052-95供配电系统设计规范、 GB 50059-92 35 110kV 变电所设计规范、 GB50053-94 10kv 及以下设计规范、 GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，nts进行 矿山 供电设计必须遵循以下原则： 1、 遵守规程、执行政策 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 2、 安全可靠、先进合理 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 3、 近期为主、考虑发展 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 4、 全局出发、统筹兼顾 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。 矿山 供电设计是整个 煤矿 设计中的重要组成部分。矿山 供电设计的质量直接影响到 煤矿 的生产及发展。作为从事 矿山 供电工作的人员，有必要了解和掌握 矿山 供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要 。 1.3 内容及步骤 全矿 总降压变电所及配电系统设计，是根据各个 部门 负荷数量和性质 及其 对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。 1、 负荷计算 全矿 总降压变电所的负荷计算，是在 各部门 负荷计算的基础上进行的。考虑变电所变压器的功率损耗，从而求出 全矿 总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、 显示 计算 结 果。 nts2、 一次系统图 跟 据负荷 类别及对供电 可靠性的要求 进行 负荷计算 ，绘制一次系统图 ，确定变电所高、低接线方式。对它 的基本要求，即要安全可靠 又 要灵活经济，安装容易维修方便。 3、 电容补偿 按 负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无 功 功率。由手册或 产 品样本选用所需 无功功率补偿柜 的规格和数量 。 4、 变压器选择及变电所布置 根据 电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合 全矿 计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器 型号及 全矿 供电平面图 。 5、 短路电流计算 矿山 用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限 大 容量系统供电进行短路计 算。求出各 短路点的三相短路电流 及相应有关参数 。 6、 高、低压设备选择 及校验 参 照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压 配电 设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验 ，并列表表示 。 7、 导线、电缆的选择 为 了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面 选择 时必须满足发热条件 ： 导线和电缆 (包括母线 )在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。 8、 整定及二次保护 为 了监视 、 控制和保证安全可靠运行， 各用电设备 ，皆需设nts置相 应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算 . nts第 2 章 :负荷分析和主变压器的选择 2.1 负荷分析 2.1.1 负荷分类及定义 1. 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。 2. 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。 3. 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允 许较长时间停电，可用单回线路供电。 煤矿变电所 负责向 整个矿区 供电， 在煤矿上除了家属区及一些辅助设备以外 ,大部分是井下 用电 ，例如： 提升机 ,排水泵 等等，若煤矿 变电所 一旦停电就可能造成人身死亡，所以应属一级负荷。 采用两个独立 回路 供电 . 2.1.2 本系统的负荷计算 1. 定义 （ 1）、 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的负荷，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 30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。 （ 2）、 平均负荷为一段时间内 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. 负荷计算的方法 负 荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计 将 采用需要系数法 予以 确定。 所用公式有： nts(1)、单组用电设备的计算负荷 单组用电设备的计算负荷应按下式计算 : 22t a nca de Nca ca w mca ca caP K PQPS P Q式中 Pca、 Qca、 Sca-该组用电设备的有功 、 无功 、 视在功率计算值 ,kw、kvar、 kVA NP-该组用电设备额定容量之和 ,kw deK,coswm-该组用电设备的需用系数和加权平均功率因数 tan wm -与 cos wm 相对应的正切值 该组用电设备的负荷电流按下式计算 : 3caca NSIU式中 Ica-该组用电设备的总负荷电流 ,A UN-电网的额定电压 ,kv (2)、变电所总计算负荷 将变电所各组用电设备的计算负荷相加 ,再乘以组间最大负荷的同时系数 ,即可求出变电所的总计算负荷 . 22S P c aS q c aP K PQ K QS P Q 式中 ntsP Q S -变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kw、 kvar、 kVA ca caPQ-变电所各组用电设备的 有功、无功功率计算值之和 , kw、 kvar SP SqKK-各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最 大 负 荷 同 时 系 数 , 组 数 越 多 其 值 越 小 , 本 设 计 取Ksp=0.9,Ksq=0.95 变电所的功率因数为 cos PS3. 负荷计算结果 见表 2-1 2.2 无功功率的补偿 根据全国供用电规则的规定 :高压供电的工业用户功率因数应该在 0.90 以上 .,所以当变电所的功率因数低于 0.9 时 ,应采取人工补偿措施 ,补偿后的功率因数应不低于 0.95.目前 35kv 变电所一般是采用在 6kv母线上装设并联电容器的进行集中补偿的方法 ,来提高变电所的功率因数。 1、 电容器补偿容量的计算 电容器的无功补偿容量为： ）acta nta n( PQ C 式中 tan -补偿前功率因数角的正切值 ntsactan-补偿后应达到的功率因数角的正切值 2、 电容器（柜）台数的确定 无功补偿所需电容器总台数 N 为 2)(qNCWNCCUUQN 式中 NCq-单台电容器柜的额定容量， kvar WU-电容器的实际工作电压， kV NCU-电容器的额定电压， kV 确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值 N 的整数。 3、 补偿后的实际功率因数 因为电容 器的台数选择与计算值不同，所以应计算补偿后的实际功率因数。 电容器的实际补偿容量为： 2.cqNca)(CNWUUNQ 。式中 Qca-电容器的实际补偿容量， kvar N-所选电容器的实际台数 补偿后变电所负荷的总无功功率为 caca QQQ 。补偿后变电所的负荷总容量 2a.c2ca QPS 。 补偿后的功率因数 ntsa.ca.ccos SP 式中 ca。Q、ca。S、a.ccos-补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和功率因数， kvar、 kVA P 、 Q -补偿前变电所负荷的用功功率、无功功率的计算值， kW、 kvar 2.3 主变压器的选择 1、 主变压器台数的确定 具有一级负荷的变电所 ，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。根据煤炭工业设计规范规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一 台停运时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿负荷的 80%，根据实际情况的需要在本设计中选择了两台主变压器，采用一台工作一台带电备用的运行形式。 2、 变电所主变压器容量的确定 本变电所选择的两台变压器，一台工作一台备用，则变压器的容量应该按下式计算：a.c. SS TN 主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了两台型号为 SFL7-20000/35的变压器。 nts第 3章 电气主接线的设计 3.1 电气主接线的概述 变电所主接线 (一次接线 )表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备 (隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等 )及其连接线组成。通常用单线图表示。 主接线是否合理 ,对变电所设备选择和布置 ,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性 ,以及继电保护和控制方式都有密切关系 .它是供电设计中的重要环节 . 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开 位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。 3.2 电气主接线的设计原则和要求 3.2.1 电气主接线的设计原则 (1) 考虑 变电所 在电力系统的地位和作用 变电所 在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。 变电所不管是枢纽 变电所 、地区 变电所 、 终端 变电所 、企业 变电所 还是分支 变电所 ，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。 (2) 考虑近期和远期的发展规模 变电所 主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方nts式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。 (3) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一 般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。 (4)考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。 (5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求 。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 3.2.2 电气主接线设计的基本要求 变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。 (1)可靠实用 所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。nts衡量可靠性的客观标准是运 行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。 (2)运行灵活 主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电 方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。 (3)简单经济 在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。 (4) 操作方便 主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅 操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。 (5) 便于发展 设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经 35 年后，需建设第二台主变压器， 变 电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。 nts3.3 电气主接线方案的比较 对于电源进线电压为 35KV 及以上的大中型 工矿企业 ，通常是先经工厂总降压变电所降为 6 10KV 的 高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。 总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。 主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。 1. 一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所 ，这种主结线，其一次侧的 断路器 跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的 运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。 2. 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所 ，这种主结线，其一次侧的高压断路器也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、 适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。 3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所 ， 这种主结线图 nts有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多 ， 可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所 4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增 加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。 本次设计的 煤矿 是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（ 4.5km） ,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。 本设计一次侧采用全桥接线，二次侧采用单母线分段接线。 nts第 4 章：短路电流的计算 4.1 短路电流计算的一般概述 电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工矿企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完 全降落