沛城煤矿扩区供电系统设计

摘要本论文对沛城煤矿扩区地面35kV变电站进行了初步设计，其设计过程主要包括负荷的计算、主变的选择、主接线设计、短路计算、电气设备的选择、继电器保护方案、变电所的防雷保护等。具体内容是通过对沛城煤矿扩区35kV变电站做负荷统计，用需要系数法进行负荷计算，通过对全矿负荷统计计算得出矿井供电的功率因数小于供电规程要求，需进行功率因数的人工补偿。通过采用静电电容器作为无功补偿提高功率因数的方法得到补偿后的功率因数符合规定要求。根据负荷统计计算结果确定该站主变的容量为6300kVA。煤矿系统负荷中一、二级负荷较多，为保证供电设计的可靠性一般选用两台主变压器。因此，主变压器选择两台型号为S11-6300/35型，两台主变采用一备一用的运行方式。根据供电系统的特点，制定了矿井变电所的主接线方式，运行方式、继电保护方案。其中35kV侧为全桥，6kV侧为单母线分段，并绘制了供电系统图。采用标么值法对供电系统进行了短路电流的计算，为电气设备的选择及效验提供了数据。并根据电流的整定值以及相关数据的效验，选择了6kV与35kV配电室的断路器，隔离开关等电气设备并进行了校验。关键词：负荷计算；短路计算；设备选择；运行方式AbstractThisthesisforpeicitycoalmineexpandingareaof35kVsubstationhascarriedonthepreliminarydesign,themaindesignprocessincludingloadcalculation,theselectionofmaintransformer,themainwiringdesign,short-circuitcalculation,selectionofelectricalequipment,thedesignofrelayprotection,substationlightningprotection,etc.Expansionofpeicitycoalmineareaisspecificcontentloadstatistics,35kVsubstationdoneedcoefficientmethodforloadcalculation,basedonthecalculatedmineralsheersloadstatisticalrulesofthepowerfactorofminepowersupplyislessthanthepowersupplyrequirements,needtoartificialcompensationofpowerfactor.Byadoptingelectrostaticcapacitorsforreactivepowercompensationmethodtoimprovethepowerfactorcompensationafterthepowerfactorofconformtospecifiedrequirements.Accordingtoloadcalculationstodeterminethestationofthemaintransformercapacityis6300kva.Coalminingsystemloadandsecondaryloadismore,toensurethereliabilityofpowersupplydesigngenerallychoosetwoofthemaintransformer.Therefore,themaintransformerchoosetwomodelsforS11-6300/35type,twoofthemaintransformerUSESahaveaoperationmode.Accordingtothecharacteristicsofthepowersupplysystem,makingtheminesubstationmainconnectionmode,operationmode,therelayprotectionplan.35kVsideforwholebridge,6kVsideforsinglebussection,andmapthepowersupplysystem.Usingthemethodofpowersupplysystem,theshortcircuitcurrentcalculation,providestheselectionofelectricalequipmentandefficacydata.Andaccordingtothecurrentsettingvalueandrelateddataofefficacy,chose6kVwith35kVsubstationcircuitbreaker,disconnectingswitch,electricequipmentandcheck.Keywords:loadcalculations;shortcircuitcalculations;equipmentselection;operationmode;目录第1章概述.11.1沛城煤矿原始资料.11.1.1交通位置.11.1.2地区电网概况.11.1.3矿井现有供电电源.11.1.4矿井扩区供电电源.21.2供电系统的作用.21.3供电系统的一般原则.2第2章沛城煤矿扩区负荷统计与计算.42.1负荷计算的目的意义.42.2负荷计算的方法.42.3沛城煤矿负荷统计表.42.4负荷计算.62.5沛城煤矿扩区负荷计算数据表.72.6无功功率的补偿.102.6.1电容补偿容量的计算.102.6.2电容柜的选择及实际补偿容量计算.10第3章主变压器的选择.123.1变压器选择原则.123.2变压器损耗计算.123.335kV侧负荷统计及功率因数的效验.13第4章供电系统的接线方式.144.1电气主接线设计原则.144.2扩区供电及配电电压等级的确定.154.335kV接线方式的确定.154.46kV侧接线方式的确定.164.5扩区下井电缆回路数的确定.174.6供电系统图.18第5章供电系统短路电流的计算.195.1计算短路电流的目的.195.2计算短路电流时注意事项.195.3扩区短路电流计算依据.205.3.1扩区短路计算图.205.3.2扩区短路点等值电路图.215.4扩区短路电流计算公式.225.5扩区短路电流计算过程.225.6短路计算结果汇总表.31第6章供电系统主要高压供电设备的选择.336.1高压设备选择的原则.336.2母线和绝缘子的选择.336.2.135kV架空线及母线的选择与校验.336.2.235kV绝缘子和穿墙管的选择与校验.356.2.36kV母线的选择与校验.356.2.46kV母线支柱绝缘子的选择.366.2.56kV穿墙套管的选择.366.3断路器和隔离开关的选择与校验.376.3.135kV断路器和隔离开关的选择与校验.376.3.26kV高压开关的选择.386.3.3井下中央变电所断路器的选择及效验.396.4电流互感器的选择和校验.406.4.135kV电流互感器的选择和校验.406.4.26kV电流互感器的选择.406.5下井回路电抗器的选择与校验.41第7章变电站保护方案的设计.437.1继电保护配置基本要求.437.2继电保护配置类型及配置.437.2.135kV侧线路保护的配置.447.2.2主变压器保护配置类型.457.2.3主变压器差动保护装置的整定计算.457.2.4过电流保护装置整定计算.477.2.5过负荷保护整定计算.487.2.66kV侧线路保护的配置.487.3变电所的防雷设计.487.3.135kV进线段防雷保护设计.497.3.2变电所防直击雷保护设计.49第8章结论.51参考文献.52翻译部分.53英文原文.53中文译文.66致谢.76第1章概述1.1沛城煤矿原始资料1.1.1交通位置华润天能徐州煤电有限公司沛城煤矿位于徐州市西北约62km，西部距丰县32km，东北距微山湖西岸8km，属沛县沛城镇管辖。矿井东北与孔庄矿接壤，两矿中间被大断层F3、F4隔开。矿井交通十分便利，有自建铁路与大屯矿区铁路专线接轨；南北均有公路与沛县城区公路网相通，可直达徐州、丰县、微山县等地；另外有运河通往微山湖，经京杭大运河可南北往来。1.1.2地区电网概况沛城煤矿位于沛县栖山、王店乡境内，沛县110kV变电所距沛城煤矿约2.5km，闫集220kV变电所距沛城煤矿约5.5km。沛县110kV变电所内设有31.5MVA变压器两台，电压比为110/35/10kV，闫集220kV变电所内设有120MVA变压器两台，电压比为220/110/35kV。沛城煤矿内现有35kV变电所一座，两路35kV电源架空线路分别引自闫集220kV变电所及沛县110kV变电所，其中一路为闫南线；线路导线/避雷线型号为：LGJ-95/GJ-35，线路长度为5.5km。另一路沛南线；线路导线/避雷线型号为：LGJ-95/GJ-35，线路长度为2.5km。沛城煤矿扩区供电系统接线示意图如图1-1所示。35/6kV沛城煤矿扩区变电所20kV闫集变电所35/6kV沛城煤矿变电所10kV沛县变电所120LGJm线路长度.9LGJkm线路长度4.952.LGJm线路长度沛城煤矿扩区供电系统地理位置接线示意图1图现有线路新建线路图1-1沛城煤矿扩区供电系统接线示意图1.1.3矿井现有供电电源沛城煤矿老工业广场地面现有35/6kV变电所一座，主变压器及35kV高压配电装置采用户外构架中型布置方式，所内装有S6-2500/35型主变压器两台，一台工作一台备用。35kV两路电源一路引自闫集220kV变电所，导线型号为：LGJ-95，线路长度为：5.5km。另一路引自沛县110kV变电所，导线型号为：LGJ-95，线路长度为：2.5km。现有35/6kV变电所及主变压器能满足技术改造后的供电需要，主变压器运行方式仍维持现有运行方式，一台工作一台备用。当一台主变检修或故障时，另一台主变的容量能保证全矿100%负荷供电。1.1.4矿井扩区供电电源沛城煤矿扩区工业广场地理位置距沛城煤矿约4.5km左右，根据扩区工业广场的地理位置及扩区总负荷的统计情况，设计在沛城煤矿扩区地面工业广场内新建一座35/6kV变电所，该矿新建35/6kV变电所距现运行的闫集220kV变电所仅约4km，且该变电所为四路220kV进出线，其中二路来自桃园220kV变电所，线路导线型号及长度分别为LGJQ-400/44.12km及LGJQ-400/43.14km。另外二路引至常店220kV变电所，线路导线型号及长度均为LGJ-300/14.07km。所内设有120MVA主变压器两台，变压器的电压比为220/110/35kV，该变电所供电能力较大。另一座相距沛城煤矿扩区工业广场较近的黄井35kV变电站内二台主变压器容量只有5000kVA，该变电所内已无35kV配出线间隔，根据沛县供电局电网发展规划，对该变电所将不再扩建改造，该变电站不能满足技术改造后扩区供电能力的需要。综上所述，该扩区新建35/6kV变电所两路电源可取自沛城闫集220kV变电所35kV的不同母线段，输电线路单回路长度约4km，构成扩区的双回路电源供电，当一回线路出现故障时，另一回保证扩区的全部负荷，满足扩区安全供电要求。1.2供电系统的作用电力系统是一个规模庞大的动态系统，而煤矿供电系统处于电力系统的末端，经过一至两级的降压后直接向煤矿地面负荷以及井下负荷供电。它作为电力系统的一个组成部分，必然要反映电力系统各方面的理论和要求，供电系统的设计是否合理，不仅涉及到投资的大小、运行费用高低以及安全运行，而且还关系到全矿的正常生产和煤矿职工的人身安全。电力系统运行的基本要求有：（1）保证供电的可靠性（2）保证良好的电能质量（3）提高系统运行的经济性（4）保证电力系统的安全运行1.3供电系统的一般原则在供电系统的设计时，需要对方案的进行技术、经济上的比较，即使在变电所容量以及位置选定后，也还会有不同的配电方案。影响整个供电系统设计的方案很多，在比较时无论哪种方案都必须在可靠性、电能质量以及对工业生产的生产效果、安全等方面达到相同的基本要求。供电系统的一般原则是：（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照成不应有的浪费。（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。因此，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电能质量的前提下应力求简单，以减少投资和运行费用，并应提高供电系统安全性。（4）具有发展的可能性接线方式应保证便于将来的发展，同时能适应分期建设的需要。第2章沛城煤矿扩区负荷统计与计算2.1负荷计算的目的意义负荷计算是煤矿企业供电中很重要的一个环节，主要目的通过负荷统计了解用电设备的具体情况，经过负荷计算做到合理准确的选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等设备，使得所选电气设备可以实现供电系统的安全运行。正确的负荷统计计算是供电系统设计的前提，也是实现煤矿供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2负荷计算的方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位产品耗电法等。由于需要系数法公式简单、计算简便，对煤矿企业的所有负荷均适用。且所取得数值比较精准、计算结果基本符合实际，煤矿供电通常采用此方法。1)单一用电设备的负荷计算公式有功功率计算公式：（2-edcaPK1）无功功率计算公式：（2-tncaQ2）视在功率计算公式：（2-2cacaPS3）式中：设备的额定功率、实际功率；eP负荷需要用系数dK功率因数角的正切值；tan2)设备组的负荷计算公式设备组的有功功率计算公式：（2-edcaPK4）设备组的无功功率计算公式：（2-pjcaQtn5）设备组的视在功率计算公式：（2-2cacaPS6）通过上述公式可以看出，用需用系数法计算负荷必须查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率系数。2.3沛城煤矿负荷统计表表2-1沛城煤矿扩区全矿负荷统计表设备数量设备容量电压（台）（kW）需用序号负荷名称(kV）全部工作全部工作系数COStg一、井下负荷1高档普采工作面2420936911.60.3890.71.022炮采工作面2219561536.60.40.61.333煤巷炮掘工作面2218419.6373.20.30.61.334岩巷炮掘工作面1814383.8293.80.30.61.335北一采区运输胶带机0.66112x1322640.820.71.026上仓胶带机0.66111321320.750.71.027西翼大巷胶带机0.66111321320.680.71.028北一采区轨道提升机6112802800.920.71.029井下架线硅整流设备112502500.50.80.75负600泵房正常涌水量：6313x100010000.720.80.7510最大涌水量：6323x100020000.720.80.75负800泵房正常涌水量：6313x2002000.80.80.7511最大涌水量：6323x2004000.80.80.7512主井下口设备4493.433.90.70.71.0213正常涌水量：101827052440714最大涌水量：5607二、地面负荷1主井提升机6116306300.780.800.752低压负荷2268.568.50.60.80.753副井提升机6115005000.480.800.754低压0.381150500.60.80.755压风机6323x2004000.70.80.756低压小计：0.38323x15300.60.80.757风井通风机6212(2x280)5600.810.80.758风门绞车0.38222x7.5150.40.80.759地面排矸系统55132.7132.70.40.71.0210地面生产系统3030208.8208.80.50.71.0211机电车间:3131404.17404.170.50.71.0212坑木厂6615.5315.530.40.71.02序号负荷名称电压设备数量设备容量需用COStg（台）（kW）(kV）全部工作全部工作系数13地面防尘水设施42322.2161.10.30.71.0214福利房121235.935.90.50.61.3315地面其它动力0.383001500.40.71.02地面合计：1039844333362全矿总计：正常涌水量：20418090857769最大涌水量：89692.4负荷计算各设备组负荷计算所需要的技术参数均可在表2-1沛城煤矿扩区全矿负荷统计表查出，直接代入公式参与计算。（1）压风机：查表得，7.0dK8.0cos75.0tankWPe40有功功率；Peda284无功功率；VarQce1.t视在功率；kASe350022（2）地面排矸系统：查表得，4.0dK8.os.tnkPe7.132有功功率；kWPeca712无功功率；VarQce4.50.53tn视在功率；ASe838222（3）地面生产系统：查表得，.0dK7.os.1tankPe.20有功功率；kPeca4025无功功率；VarQce9.6.41tn视在功率；ASe10222（4）机电车间：查表得，5.0dK7.os.takWPe7.40有功功率；kPedca245无功功率；VarQce06.12tn视在功率；ASe8922（5）坑木厂：查表得，4.0dK7.0os.takPe53.1有功功率；kWPKedca21.653.40无功功率；VarQce4tn视在功率；ASe87.222（6）地面防尘水设施：查表得，3.0d70os01tnkPe1.6有功功率；kPKeca3.4.16.无功功率；VarQce928tn视在功率；ASe0.6.2（7）福利房：查表得，5.0d6.0os31takWPe5有功功率；PKedca9.7.5无功功率；VarQce82tn视在功率；kASe.3.12（8）地面其他动力：查表得，4.0d70os01tanPe150有功功率；kWPKeca65.无功功率；VrQce2.tn视在功率；ASe81022剩余各用电设备组的负荷计算方法同上，具体见表2-2、表2-3、表2-4。2.5沛城煤矿扩区负荷计算数据表表2-2沛城煤矿扩区全矿负荷计算数据总计表设备台数设备容量功率台（kW）有功无功视在负荷名称全部工作全部工作需用系数COStg（kW）（kVar）（kVA）最大负荷利用小时正常涌水量：204180908577690.74451340456061最大涌水量：8969539347057157正常涌水量：0.74406236415455最大涌水量：0.750.8725485442356442无功功率补偿2400主变压器最大计算负荷：0.94485418355189表2-3沛城煤矿扩区地面负荷计算数据表设备数量设备容量功率（台）（kW）有功无功视在最大负荷序号负荷名称全部工作全部工作需用系数COStg(kW)(kVar)(kVA)利用小时1主井提升机116306300.780.80.75491.4368.661442002低压负荷2268.568.50.60.80.7541.130.835142003副井提升机115005000.480.80.7524018030025004低压1150500.60.80.753022.53825005压风机323x2004000.70.80.7528021035020006低压小计：323x15300.60.80.751813.52320007风井通风机212(2x280)5600.810.80.7545434056787608风门绞车222x7.5150.40.80.756589地面排矸系统55132.7132.70.40.71.0253.0854.1475.83200010地面生产系统3030208.8208.80.50.71.02104.4106.5149.1420011机电车间:3131404.17404.20.50.71.0220220628912坑木厂6615.5315.530.40.71.026.216.348.87200013防尘水设施42322.2161.10.30.71.0248.3349.369.04400014福利房121235.935.90.50.61.3317.9523.8729.92300015地面其它动力3001500.40.71.026061.2861000地面合计：1039844333362205216782651表2-3沛城煤矿扩区井下负荷计算数据表设备数量设备容量功率（台）（kW）有功无功视在最大负荷序号负荷名称全部工作全部工作需用系数COStg(kW)(kVar)(kVA)利用小时1高档普采工作面2420936911.60.380.71.0235536250740002炮采工作面2219561536.60.40.61.3321428535740003煤巷炮掘工作面2218419.6373.20.30.61.3311214818620004岩巷炮掘工作面1814383.8293.80.30.61.338811714620005北一采区运输胶带机112x1322640.820.71.0221622130940006上仓胶带机111321320.750.71.029910114140007西翼大巷胶带机111321320.680.71.02899212840008北一采区轨道提升机112802800.920.71.0225826336820009井下架线硅整流设备112502500.50.80.7512593.81562000负600泵房排水10正常涌水量：31300010000.720.80.757205409003933最大涌水量：32300020000.720.80.751440108018001184负800泵房排水正常涌水量：313x2002000.80.80.75160120200470011最大涌水量：323x2004000.80.80.75320240400153912主井下口设备4493.433.90.70.71.022424.234300013正常涌水量：101827052440724612368341514最大涌水量：56073341302845092.6无功功率的补偿通过对全矿负荷统计计算得出矿井供电的功率因数小于供电规程要求，需进行功率因数的人工补偿。因为使用静电电容器具有投资省、有功功率损耗小、运行维护方便及事故范围小等优点，因此本设计采用静电电容器作为无功补偿提高功率因数。静电电容器一般安装在消耗无功功率大的地方，结合煤矿负荷供电的实际情况，决定在变压器6kV母线上集中补偿，因为高压补偿初期投资低，便于运行管理，而且利用率高，还可以提高供电变压器的负载能力。2.6.1电容补偿容量的计算用电力电容器作无功补偿以提高功率因数，其电力电容器的补偿容量可用下式计算确定：（2-)(21tgaPQcC7）式中：为最大有功计算负荷，kW；caa为月平均有功负荷系数，计算时取0.7-0.8；分别为补偿前、后均权功率因数角的正切值。21,tg本设计安照供电单位对煤矿用电用户的要求（6kV-10kV）母线补偿后的功率因数应达到0.9及以上的条件，确定假设补偿后6kV侧功率因数cos=0.94，tan=0.36，a取0.8，则根据公式2-7计算得：)(21tgaPQcC)36.08725.(4.0kVar192.6.2电容柜的选择及实际补偿容量计算因主变压器低压侧采用单母线分段接线方式，为提高扩区用电负荷功率因数减少电能损失，在扩区35kV变电所6kV母线安装2套电容器自动投切无功补偿装置。现选用KGRZ-1200B型高压电容柜，每柜安装容量为=1200kVar，据此可计算出电Cq容器柜的数量为；取偶数N=2其实际补偿电容容量为：6.1209CqQNkVar2401CQ6kV母线上增设2400kVar电容器后、实际的无功功率、视在功率己功率因数分别为：Var183524035-maxax,kQCAPS922a2,a94.0518c,max,pos补偿后的功率因数0.940.9符合规定要求。由于扩区负荷可变性，试产期、投产期、达产期负荷相差甚大，为避免扩区负荷较小时过补，向电网发无功，既不经济且还将会造成母线电压升高，因此设计将补偿电容器按负荷变化分为多级投切，以适应扩区负荷变化要求。第3章主变压器的选择3.1变压器选择原则供电主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的，从供电的可靠性出发，变压器的台数越多越好，但变压器台数的增加，开关电器等设备及建设变电所的建设投资都要增加。另外台数的增多，无功损耗增大，使功率因数变坏，其运行费用增加，显然在经济上是不合理的。所以，变压器的台数和容量的确定，应全面考虑技术经济指标，合理选择。因煤矿系统负荷中一、二级负荷较多，为保证供电设计的可靠性一般选用两台主变压器。因此，本设计选择两台变压器，一台工作，一台备用。每台变压器的容量应为:(3-cosmaxPKSb1）式中事故时负荷保证系数，一般取0.8ab补偿后的变电所负荷功率因数，要求在0.9以上。cos根据负荷统计，每台变压器的计算容量应为:kVAPKSab4139.085cosmx变电所中主变压器的容量应按补偿后变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定，还应考虑5年10年的发展规划。主变压器应选择低损耗变压器，同一变电所中的几台变压器型号和容量应该相同。本变电站选择容量为6300kVA的变压器选用标准规格为S11-6300/35型变压器两台，每台变压器技术数据如下表。表3-1变压器技术参数额定电压（kV）损耗（kV）额定容量（kVA）一次二次阻抗电压（）%dU空载电流（）oI空载0P短路e连接组别6300356.370.646.6037Y/-113.2变压器损耗计算空载无功损耗：kVarSIQNT32.40610.%0满载无功损耗：Ue371变压器负荷率：82.63059maxNTS变压器损耗：有功：kWPeT48.317.220无功:VarQe5.604235kV线路损耗：有功：kWLrUQPeL843.5610469.5)85.31().(03222max2ax无功：kVarLxUQPeL35.7104.)85.361()48.(03222ma2ax式中钢芯铝绞线每公里线电阻0.69/120rkmLGJ式中-35kV架空线路每公里电抗值4x3.335kV侧负荷统计及功率因数的效验kWPPLTe32.498.564.318maxVarQQ18507kAS9.43.293.4922max2axmax35kV侧功率因数的效验：大于0.9满足规程要求。1.05.cos35max35P第4章供电系统的接线方式4.1电气主接线设计原则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，所以通过技术经济比较，合理确定电气主接线方案，是变电所设计的主要任务之一。变电所的电气主接线应根据实际供电系统中的真实情况来确定，并应满足以下三项基本要求：1)可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间,并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电。（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性2)灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。（2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。（3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。3)经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器。（2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择配电装置选择，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确外理为各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。4.2扩区供电及配电电压等级的确定考虑到现有矿井和扩区用电设备的可互换性、供电距离、运行费用、供电线路的回路数及扩区内工业场地的现状及其发展规划等因素，经技术经济比较后确定：扩区供电电压仍采用35kV，一级配电电压为6kV，地面低压配电电压采用220/380V，井下低压配电电压采用1140V、660V、127V。4.335kV接线方式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线路受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为外桥、内桥和全桥三种。图4-1（a）为全桥接线，其特点是线路侧、变压器侧和母线侧均装有断路器，虽然所用设备多，投资大，占地面积大，但其具有操作运行灵活、适应性强的优点，不论是切换变压器还是切换线路都很方便，并易发展成单母线分段接线。图4-1（b）为外桥接线，其特点比内桥还少两个隔离开关，继电保护简单，因而投资和占地面积更少，切换变压器方便，易过渡到全桥或单母线分段接线。但切换线路不方便。因此适用于容量较小、电源进线较短、变压器切换较频繁且故障率较小的变电所。图4-1（c）为内桥接线，其特点是高压断路器最少，因而投资和占地面积比全桥少，并保持线路切换方便的优点，但变压器的切除和投入较复杂。因此，适用于电源进线长，线路故障率较大，变压器负荷较为平稳，切换次数少的变电所。综上所述，桥式接线中的全桥接线操作灵活、适应性强，无论是切换变压器还是线路都很方便，且有较强的发展潜能。因此35kV侧选用全桥接线。（a）全桥接线（b）外桥接线（c）内桥接线图4-1桥式接线示意图4.46kV侧接线方式的确定双母线接线如图4-2(a)所示。变电所每回进、出线通过隔离开关可以接在任何任何一段母线上。两母线之间用断路器联络。这种接线供电可靠性高，运行灵活。但所用设备多、接线复杂、操作安全性差、投资大。故这种接线主要用于对供电容量大、负荷要求可靠性要求高的大型工矿企业变电所和电力网的区域变电所。单母线分段接线如图4-2(b)所示。中间变电所两回电源进线有穿越负荷，电源进线分别接于不同的母线段上。各段母线之间用联络开关连接。对于变电所的重要负荷，其配出必须分别接在两段母线上，构成平行双回路或环形供电方式，以防因母线故障中也能供电。对只有一回电源线路的其他负荷，分散接在两段母线上，并尽量使两段母线负荷分配均匀。这种接线的优点能够保证重要负荷的供电可靠性，但不足之处则是当其中任一段母线发生故障或检修时，将会造成该母线的全部进、出现均停止运行。与双母线相比所用设备少、系统简单、经济，操作安全。适用于出线回路不太多、母线故障可能性较少的变电所。当母线出线回路较多时，应采用断路器作为母线联络开关，这样操作方便、安全、运行灵活。当母线出线回路较少时，用隔离开关作联络开关较为经济。综上所述，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，母线采用单母线分段式接线，母线分段使用断路器分段，不仅对母线检修时便于分段处理，而且可减少母线故障的影响范围，有利于提高供电的可靠性和连续性。故6kV主接线选择为单母线分段接线。(a)单断路器双母线接线(b)单母线分段接线图4-2母线接线方式4.5扩区下井电缆回路数的确定由表2-2可知，扩区井下的计算负荷为：,；kWPca2461kPca3412,；vr38Qvar08QkVAScaca5212ca11P49222井下总负荷电流为：#5043.936gGSIA扩区下井电缆：扩区为立井开拓方式，根据采煤工艺布置，井下所有用电负荷均由设在-600m水平中央泵房变电所提供。拟定该变电所有两回路6kV电源分别引自地面工业场地35/6kV变电所内6kV不同的母线段上。根据负荷统计经计算本设计选用两根6kV下井电缆，电缆型号为：MYJV42-6/6kV3240铜芯交联聚乙烯绝缘电力电缆经新副井井筒至-600m水平中央泵房变电所，单根电缆长度为1000m。电缆参数校验如下：电缆型号及规格：MYJV42-6/6kV3240电缆的长度：每根L=1000m电缆允许载流量：Ie=485A（环境温度为+20度时的载流量）井下的最大使用负荷电流：I=433.9A满足要求AIe9.4385正常情况下，两根下井电缆同时运行，当在任何一根下井电缆在故障或停止送电时，另外一根电缆仍可保证井下全部负荷的用电。4.6供电系统图备用2QF8QF0KV闫集变电所（35)5F36417副井绞车房1T30/SkV型Y-2T主井绞车房中央回风井风机房变电所地面生产系统变电所压风机房变电所电容补偿柜下井电缆下井电缆电容补偿柜副井绞车房主井绞车房中央回风井风机房变电所地面生产系统变电所压风机房变电所矸石山绞车房变电所60硅整流变电所上仓胶带机西翼大巷胶带机80泵房变电所备用60硅整流变电所上仓胶带机西翼大巷胶带机80泵房变电所备用普采工作面移变TM2炮采工作面移变4煤巷炮掘进工作面移变6煤巷炮掘进工作面移变TM7北一采区下山运煤胶带机普采工作面移变TM3炮采工作面移变5岩巷炮掘进工作面移变8岩巷炮掘进工作面移变TM9北一采区下山运煤胶带机北一采区轨道下山提升机WLL35/60.4KV地面变电所I段I段60m水平泵房变电所I段I段采区变电所I段I段4图图4-3供电系统图第5章供电系统短路电流的计算5.1计算短路电流的目的发生短路故障时，短路电流将在短路回路中出现较大的数值。在煤矿供电系统中，短路电流是几十倍甚至几百倍超越额定电流，通常可达数千安。这样的电流通过电气设备和导线会损坏设备。此时短路点的电压将为零，在改点附近，电压也会随之下降，造成该短路点附近供电中断或严重影响电动机工作。更危险的是当短路点离很近时，而且短路时间持续时间较长时，可能造成发动机失去同步，而使整个电网解体，这