煤矿地面变电所供电系统设计

摘要煤矿地面变电所是煤矿供配电的重要组成部分，它直接影响整个煤矿供电的可靠运行，是联系地面与井下的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是地面变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。本设计初步设计了煤矿地面35KV变电站的设计。设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案等。通过对煤矿35KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV侧为内桥接线，6KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。关键词变电所；地面；选型；系统设计；ABSTRACTCOALMINEGROUNDSUBSTATIONISANIMPORTANTPARTOFTHECOALMINEPOWERSUPPLY,ITDIRECTLYAFFECTTHERELIABLEOPERATIONOFTHEWHOLECOALMINEPOWERSUPPLY,ISCONTACTWITHTHEGROUNDANDUNDERGROUNDOFTHEINTERMEDIATELINKS,PLAYSATRANSFORMATIONANDDISTRIBUTIONOFELECTRICENERGYEFFECTGROUNDSUBSTATIONMAINELECTRICALWIRINGISTHEMAINLINK,THEMAINELECTRICALWIRINGTOUNSAFEHASACLOSERELATIONSHIPWITHTHESELECTIONOFELECTRICALEQUIPMENT,POWERDISTRIBUTIONEQUIPMENTLAYOUT,THEDETERMINATIONOFRELAYPROTECTIONANDAUTOMATICDEVICEOFELECTRICSUBSTATIONTECHNICALANDECONOMICPERFORMANCEISTHEKEYFACTORTHEPRELIMINARYDESIGNOFTHECOALMINEGROUND,35KVSUBSTATIONDESIGNITSDESIGNPROCESSMAINLYINCLUDELOADCALCULATION,THEMAINWIRINGDESIGN,SHORTCIRCUITCALCULATION,ELECTRICALEQUIPMENTSELECTION,RELAYPROTECTIONSCHEME,ETCTHROUGHTOTHECOALMINEDOLOADSTATISTICAL35KVTRANSFORMERSUBSTATIONS,THEDEMANDFACTORMETHODFORLOADCALCULATION,ACCORDINGTOTHERESULTOFLOADCALCULATIONTODETERMINETHESTATIONOFTHEMAINTRANSFORMERSETS,CAPACITYANDMODELNUMBERWITHTHEMETHODOFPOWERSUPPLYSYSTEMFORTHESHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,PROVIDESTHESELECTIONOFELECTRICALEQUIPMENTANDCALIBRATIONDATAACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFTHECOALMINEPOWERSUPPLYSYSTEM,MAKETHEMINESUBSTATIONMAINCONNECTIONMODE,OPERATIONMODE,RELAYPROTECTIONSCHEMEWITHIN35KVSIDEFORBRIDGECONNECTION,6KVSINGLEMOTHERBLOCKFORMAINCONNECTIONTWOOFTHEMAINTRANSFORMERUSESOPERATIONMODERESPECTIVELYANDACCORDINGTOTHECURRENTSETTINGVALUEANDRELATEDDATACHECK,CHOOSETHECIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCH,RELAY,TRANSFORMERSANDOTHERELECTRICALEQUIPMENTKEYWORDSSUBSTATIONTHEGROUNDSELECTIONSYSTEMDESIGN；目录1概述111矿井简介112供电系统概述1121矿山企业对供电的基本要求1122电力负荷的分级1123煤矿原始负荷资料12负荷计算及无功功率补偿321负荷计算的目的322负荷计算方法的确定323负荷的计算3231负荷计算的公式3232各用电设备组负荷计算424低压变压器的选择与损耗计算9241低压变压器的选择9256KV母线侧补偿前总计算负荷1026无功补偿及电容器柜选择11261无功补偿装置的装设方式11262无功补偿计算11263电容器柜的选择及实际补偿容量计算1227补偿后6KV母线侧总计算负荷及功率因数校验123变电所主变压器的选择1431变压器的选取原则1432变压器选择计算144电气主接线设计1741对主接线的基本要求1742主接线方案的确定17421确定矿井35KV进线回路1742235KV、6KV主接线的确定175短路电流计算2051短路电流计算的目的2052短路电流计算的方法选取2053短路电流计算中应计算的数值2054三相短路电流计算计算的步骤2055短路电流计算过程216高压电气设备的选择3061高压电气设备选择原则3062高压开关设备的选择及校验30621高压断路器的选择及校验30622本所断路器的选择及校验31623隔离开关的选择及校验32624高压熔断器的选择3463互感器的选择及校验34631电流互感器的选择及校验35632电压互感器与避雷器的选择35646KV高压开关柜的选择3665电力线路的选择3765135KV输电线路及母线的选择与校验376526KV母线、电缆及架空线的选择38653母线支柱绝缘子及穿墙套管的选择517继电保护557135KV进出线与联络开关的继电保护整定55711进出线开关的保护整定5571235KV母线联络开关保护整定5972变压器的继电保护整定598结论62致谢63参考文献64附录A65附录B711概述11矿井简介本设计是一所35/6KV的陕西某煤矿矿井地面变电所，占地约3000。矿井产量602M万T/年，采用一对竖井开拓，中央边界式通风。矿井为低沼气矿井，涌水量较小但有粉尘可能出现爆炸危险。矿井最高温度为40，最低温度为14，地面变电所为黄土，预期服役年限为60年，变电所与主副井的距离300M，井筒深度为400M。矿井地面变电所距上级变电所7KM，采用双回路架空线供电，已知系统的2400MVA，系统的1800MVA，对本K3MAXSK3MINS矿的引出线为过电流保护，动作时限为2S。电源中性点经电阻接地。12供电系统概述电力是现代矿山企业的动力，第一考虑的是保证供其可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足相关用电设备的需要。121矿山企业对供电的基本要求矿山由于生产条件十分特殊，对供电系统要适应其特殊要求，具体的看如下要求（1）保证供电安全和生产生活可靠；（2）保证供电电能达到相关的质量要求；（3）保证供电系统中相关的经济性要求；122电力负荷的分级按照对供电的要求不同，一般将电力负荷分为三级，以便在不同情况下区别对待。本次设计由于多数用电设备属于一、二级，因此设计选择高压变压器时，一台变压器必须满足一、二级的用电需求。123煤矿原始负荷资料表11煤矿原始负荷资料TABLE11COALMINEORIGINALLOADDATA序号相关设备电压KV安装容量KW工作容量KW需要系数DKCOS距离KM备注1主井绞车680080008108503离副井80M2副井绞车67007000780803一类负荷续表11RENEWALTABLE113压风机61200600080803超前COS4主扇风机62500125007092超前5支民038310310080823三类负荷6矿综合厂0383302900620808三类负荷7选煤厂038800650075078035三类负荷8工人村03845036008508117三类负荷9机修厂03862055005207503三类负荷10地面底压0388007000707502一类负荷11主排水泵6425017000908905一类负荷12一采区668065006507813二采区611009500707614井底车场63353350750752负荷计算及无功功率补偿21负荷计算的目的变电所工作的负荷电流或容量大小是为正确地选择合适的变压器的容量与无功补偿及其的装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的相关整定等提供技术参数，也是整定继电器有关保护的主要依据。22负荷计算方法的确定负荷计算主要有以下方法，结合各自特点及本次设计的内容情况，确定合适的计算方法。1需要系数法设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用配、变电所的负荷计算。2利用系数法采用利用系数法求出最大负荷一个班次的平均负荷，在考虑设备的台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计。因而计算结果比较接近实际。适用于工业企业电力负荷计算，可是计算结果繁琐。3单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。前两者多用于民用建筑，后者适用于某些工业建筑。在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备负荷的主要方法。综上所述，可知采取需要系数法来计算系统负荷。23负荷的计算231负荷计算的公式1）根据煤矿给定的原始数据，计算出。CACASQP、TN（1）公式如下KWNDCAK（21）VARTNVA2CCAQPS式中用电设备组的有功功率计算；CAP用电设备组无功功率；CAQ用电设备组视在功率；S设备总的额定容量，KW；NP功率因数的正切值；TAN需要系数，表11中可以查得。DK（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KW1INDMISCAPK（22）VARTN1IIDISCAQKVA2CACS式中为变电站低压侧母线的有功、无功、视在计算负荷；CACASQP、同时系数；SK该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；M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INDIP、TAN备容量；（3）对于低压用户的高压计算负荷，还应计入变压器和高压线路的功率。232各用电设备组负荷计算1、用电设备分组，由表11确定各组用电设备的总额定容量。2、由表11查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式21计算出DKCOS各用电设备组的计算负荷。（1）主提升机，80DK850COS620TAN则有功功率；KWPKNEDCA64801无功功率；VAR2TNQ视在功率；VASCACA732（2）主提升机，780DK80OS50TN则有功功率；KWPNEDCA467无功功率；VAR105TNQ视在功率；VASCACA8322（3）主扇风机，70DK90OS40TN则有功功率；KWPNEDCA87512无功功率；VAR420TNQ视在功率；VASCACA9122（4）压风机，80DK80OS750TN则有功功率；KWPNEDCA64无功功率；VAR8075TNQ视在功率；VASCACA22（5）矿综合厂，620DK80OS750TN则有功功率；KWPNEDCA18296无功功率；VAR3570TNQ视在功率；VASCACA222（6）机修厂，520DK750COS80TAN则有功功率；KWPNEDCA2无功功率；VAR5180TNQ视在功率；VASCACA322（7）选煤厂，750DK780OS80TN则有功功率；KWPNEDCA4765无功功率；VAR3908TNQ视在功率；VASCACA62522（8）矿综合厂，70DK750OS80TN则有功功率；KWPNEDCA49无功功率；VAR3180TNQ视在功率；VASCACA6522（9）主排水泵，90DK890OS10TN则有功功率；KWPNEDCA537无功功率；VAR8410TNQ视在功率；VASCACA7922（10）一采区，650DK780OS80TN则有功功率；KWPNEDCA4265无功功率；VAR38042TANKPQC视在功率；VASCA5422（11）二采区，70DK760COS860TAN则有功功率；KWPNEDCA59无功功率；VAR72860TNQ视在功率；VASCACA2（12）井底车场，750DK750OS80TN则有功功率；KWPNEDCA2513无功功率；VAR80TNQ视在功率；VASCACA3422（13）工人村，850DK810OS70TN则有功功率；KWPNEDCA365无功功率；VAR2070TNQ视在功率；VASCACA2（14）支农，80DK80OS750TN则有功功率；KWPNEDCA24831无功功率；VAR6750TNQ视在功率；VASCACA31022结果记入表21全矿电力负荷计算负荷表中。表21全矿负荷统计表TABLE21MINERALSHEERSLOADSTATISTICS用户名称设备容量KW需要系数D功率因数COSTAN有功功率KW无功功率VAR视在功率KVA一、地面部分1、主提升机8000810850626484027632、副提升机700078080755464106833、主扇风机125007090488754209714、压风机80008080756404808005、矿综合厂290062080751801352256、机修厂5500520750882802513817、选煤厂650075078084873906258、地面低压70007075088490431653地面小计41462079二、井下部分9、主排水泵1700090890511530784171910、一采区6500650780844233854211、二采区95007076086665572875续表21RENEWALTABLE2112、井底车场335075075088251221334井下小计28881915三、其他用户13、工人村36008508107230622037714、支农3100808075248186310其他小计554406变电所总计7588440024低压变压器的选择与损耗计算241低压变压器的选择对各低压变压器选择时可按表21的计算容量进行选择。基于煤矿生产负荷对供电可靠性和安全性的要求且供电方式为双回路，应选两台或者两台以上变压器同时运行。并且，当其中的一台变压器发生故障时其余的应能承担全部一、二级负荷供电的任务。（1）矿综合厂、机修厂、支农变压器分别选S7160/6型、S7250/6型、S7200/6型油浸式铝线双绕组无励磁调压变压器各2台。（2）工人村变压器选3台S7160/6型油浸式铝线双绕组无励磁调压变压器。（3）地面低压、选煤厂变压器选S7200/6型浸式铝线双绕组无励磁调压变压器各4台。各低压变压器参数如表22所示。表22低压变压器参数及功率损耗计算表TABLE22LOWPRESSURETRANSFORMERPARAMETERSANDPOWERLOSSCALCULATIONTABLE负荷名称矿综合厂机修厂地面低压选煤厂工人村支农计算容量KVACAS225381653625377310型号S7S7S7S7S7S7容量KVANT160250200200160200连接组别Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0EU216/046/046/046/046/046/04K4445454450I151918181518P064092076076064076所选变压器参数损耗（KW）NT4584848448台数224432负荷率071076082078079078KVAR0Q167663631663KVARNT101612612610126KWP488619766641635537各项损耗值KVART15142446375371224951931总有功损耗KWT3686总计总无功损耗KVARQ15848256KV母线侧补偿前总计算负荷由于本矿区配电线路短损耗非常小，忽略线路损耗不计。由表21可知，全矿总负荷为，。考虑同时系数，有功取085，无功取09则KW758CAPKVAR40CASK6KV侧计算负荷由公式22计算可得KWPKPTCASCA6481375806KVAR4035096TCASQQ7671KVA26CAS226KV无补偿时功率因数为08456OSCASP7148功率因数角的正切值为063626COS1TAN8450226无功补偿及电容器柜选择261无功补偿装置的装设方式在供电系统中，无功补偿装置的装设方式一般有三种高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地补偿（分组或末端补偿）。根据实际情况可知，高压集中补偿能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿，且便于集中运行维护，所以选择高压集中补偿。电容器的装设方式如下262无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要增设人工补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量用下式计算CQ（24）TANT21CACPQ式中平均负荷系数，计算时取0708补偿前功率因数角的正切值；1TAN补偿后要达到的功率因数角的正切值；2本设计要求功率因数达到09及以上。假设补偿后6KV侧功率因数，092，6COS043。取08，则所需补偿容量由公式29计算得6TANTANT66CACPQ086481（063043）1037KVAR263电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所6KV母线为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数，由于电容器柜连接方式为角形连接，所以选择的柜数应是3的倍数。综合考虑先取柜数N6。则每柜容量的CQ计算容量为KVAR17460NQQC现选用GR1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为175KVAR，最大不超过CQ360KVAR，据此可计算出电容器柜的数量为则实际补偿容量为KVAR10567CSCQNQ折算为计算容量为KVAR3827补偿后6KV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后6KV侧有功功率6481KW6208CAP6CA无功功率410313002803KVARQ视在功率7061KVA266CACAS2280341补偿后6KV母线功率因数满足要求。6OSCASP97013变电所主变压器的选择31变压器的选取原则供电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。变电所的容量是有其装设的主变压器容量所决定的。从供电的可靠性出发，变压器台数是越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及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，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近企业取得备用电源时，可装设一台变压器。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，另一台能承担全部一、二及负荷。特殊情况下可装设两台以上变压器。例如分期建设大型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能加多。32变压器选择计算按第2章计算出来的计算负荷进行用电负荷分析，根据分析结果选择变压器容量及台数。其计算计算过程如下1、用电负荷分析；将用户的用电负荷性质分别汇总。安全用电负荷负荷包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2951KW，占全矿总负荷的389。主要生产负荷包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压、一采区、二采区、井底车场各项，其总负荷为3133KW，占全矿总负荷的413。其他负荷包括矿综合厂、机修厂、工人村、支农各项，其总负荷为1504KW，占全矿总负荷的198。2、根据矿井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的802，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证802的正常供电。3、变压器的选择根据矿井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的802，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证802的正常供电。选用两台S76300/35型铜线双绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表31所示表31主变压器技术参数TABLE31THEMAINTRANSFORMERTECHNOLOGYPARAMETERS型号S7容量KVANTS6300连接组别YD11电压U2136/63阻抗电压K75空载电流0I09空载P82损耗（KW）负载NT41两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用。变压器的损耗计算变压器负荷率056NTCAS263071空载无功损耗567KVARIQ109满载无功损耗4725KVARNTKNTSU63057则有功损耗KWPP201425282无功损耗KVARNTTQQ20840957260535KV侧全矿负荷计算及功率因数校验有功功率KW8314268635TCACP无功功率KVAR093A视在功率KVA25335CACCQS7592235KV侧功率因数校验09。9306724COS3535CAOP91075683COS35CASP满足设计的要求。4变压器经济运行方案的确定两台变压器经济运行的临界负荷值可由公式31确定。（31）NTQNTTECQKPS002如果S宜两台运行。ECSEC式中经济运行临界负荷，KVA；EC变压器额定容量，KVA；NTS变压器空载有功损耗，KW；0PQ变压器空载无功损耗,KW变压器满载有功损耗，KW；NT变压器满载无功损耗，KVAR；无功经济当量，大型矿井一般取无功经济当量KQ009。QK本矿两台变压器经济运行的临界负荷为6300KVANTQTNECQKPS00235472091682故经济运行方案为当实际负荷S3555KW时，宜两台运行。4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。41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。42主接线方案的确定421确定矿井35KV进线回路35KV矿井变电所距上级供电电源7KM，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。42235KV、6KV主接线的确定1）本变电所是双电源进线的终端变电所，属双回路供电。主变容量KV6/35，故拟定选用桥式接线。KVA630桥式接线分为内桥、外桥、全桥三种。下对其可行性作简单比较。内桥接线它由两台受电线路的断路器和内桥上的母联断路器组成。主变压器与一次母线的隔离开关联结。它的优点是切换进线方便，设备投资、占地面积相对全桥少，缺点是倒换变压器不方便，继电保护较复杂，适用于距离较长，变压器切换不很频繁的变电所。这种接线一次侧可设线路保护，但主变压器和受电线路保护的短路器均由受电断路器承担，互有影响，这是它的主要缺点。外桥接线它由主变压器一次侧两断路器和外桥上的联络短路器组成，进线由隔离开关受电。这种接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段的结线，且投资少，占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便。所以这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电所。全桥接线它由进线的两台断路器、变压器一次侧的两断路器和35KV汇流母线上的联络短路器组成。这种接线方式适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行灵活，且易于扩展成单母线分段式的中间变电所（高压有穿越时负荷时）。继电保护全面。缺点是设备多，投资大，且变电所占地面积大。考虑到本设计线路特点、主变压器的容量以及经济性要求，选择内桥式作为本设计的主接线方式。主变压器一次侧接线如下图所示。图42主变压器一次侧的接线FIGURE42WIRINGOFTHEMAINTRANSFORMERPRIMARYSIDE2）本设计采用单母分段，母线用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减小母线故障影响范围。可以提高可靠性和灵活性。对矿上的重要用户从不同分段上引接，以便在母线上某一段发生故障的时候，能保证重要用户的正常供电，简单清晰，设备少，操作方便，且有利于扩建。主变压器二次侧的接线图如下图所示。图43主变压器二次侧的接线FIGURE43MAINTRANSFORMERSECONDARYSIDEOFTHECONNECTION5短路电流计算51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。52短路电流计算的方法选取对于无限大容量供电系统三相短路电流计算的方法有两种1、绝对值法（有名单位制），主要用于低压电网中的短路计算。2、相对值法（标幺制），主要用于高压中的短路计算。结合本设计的实际情况选取标幺值制法计算短路电流。53短路电流计算中应计算的数值1、短路电流,即三相短路电流周期分量第一周期的有效值。它可供计算继电保护装I置的整定值和计算短路冲击电流及短路全电流最大有效值之用。SHISHI2、三相短路容量，用来判断母线短路容量是否超过规定值、作为选择限流电抗器S的依据，并可供下一级变电所计算短路电流之用；3、短路电流稳态有效值,可用来校验设备、母线及电缆的热稳定性；IJII4、短路冲击电流及短路全电流最大有效值，可用来校验电器设备、载流导体及SHISHI母线的动稳定性。54三相短路电流计算计算的步骤1、根据供电系统绘制等值网络（1）选取基准容量SJ和基准电压UJ，并根据公式决定基准电流值IJ。（2）求出系统各元件的标么基准电抗，将计算结果标注在等值网络图上。（3）按等值网络各元件的联接情况，求出由电源到短路点的总阻抗。X（4）按欧姆定律求短路电流标么值对于电源是无限大容量的系统，其短路电流标么值可按公式51求出I（51）1SXI且短路后各种时间的短路电流标么值与短路容量标么值都相等，即SI（5）求短路电流和短路容量；为了向供电设计提供所需的资料，应下列短路电流和短路容量求出次暂态短路电流和短路容量；IS求出短路冲击电流和短路全电流最大有效值SHISHIKAJIIMVA52JSSKA52IISHKA1I55短路电流计算过程短路点选取35KV母线侧、6KV母线侧及6KV各出线回路末端，各元件参数可由表11中获得。图51系统短路计算电路图FIGURE51SYSTEMSHORTCIRCUITCALCULATIONCIRCUITDIAGRAM输电线路、主变压器和下井电缆均为一台（路）工作，一台（路）备用。该电源为无限大容量，其电抗标么值,最大运行方式下，系统阻抗为0041，最小运行0XMINSX方式下，系统阻抗为0056，离上一级变电所距离为7KM。主变压器为两台，每台MAXS容量为6300KVA，75。线路电抗对于电缆008/KM，架空线04/KM。KU01X02X1、选取基准容量100MVAJS计算点时，选取37KV，KA1K1J563711JJUSI计算点时，选取63KV，KA32、2J19022JJI2、计算各元件的电抗标幺值（1）系统电抗最大运行方式下，0041MINSX最小运行方式下，0056AX（2）35KV进线（架空线）203714021021JLUSX（3）主变压器9657121NTJKTX（4）主提升机、副提升机电缆06310822013JLUSXX（5）主扇风机（架空线）42204JL（6）压风机（电缆）0631822015JLSXX（7）矿综合厂（架空线）81402206JLU（8）机修厂（电缆）0631822017JLSXX（9）选煤厂（电缆）75022018JL（10）地面低压（两台分列运行）由于变压器在所内，只计算变压器阻抗，不计线路14763015410343NTJKTSUX（11）工人村（架空线）71360229JLUSX（12）支农（架空线）42201JLX（13）下井电缆103682201JLSX（14）主提升机（异步电动机）1630817COS1NMBMPSX（15）主扇风机（同步电动机）查表可知2X3、将上述计算的值绘制成等效电路图，如下图所示。图52短路等效电路图FIGURE52SHORTCIRCUITEQUIVALENTCIRCUITDIAGRAM4、各短路点短路计算（1）点短路（35KV）K最大运行方式下短路回路电抗标么值为24101MINLSX短路电流标么值5420I则最大运行方式下点短路时的短路参数为1K次暂态电流周期分量KA476541JII短路电流冲击值KA25IISH短路全电流最大有效值KA8394761IISH次暂态三相短路容量MVA150JSI最小运行方式下短路回路电抗标么值为25605601MAXLSX短路电流标么值932560I则最小运行方式下点短路时的短路参数为1K次暂态电流周期分量KA0965931JII短路电流冲击值KA425IISH短路全电流最大有效值KA26901IISH次暂态三相短路容量MVA31JSI（2）点短路（6KV母线）2K因主扇风机（同步电动机）、主提升机（异步电动机）构成附加电源，要考虑电动机反馈的影响，异步电动机只对短路冲击电流有影响。S1支路提供的短路参数最大运行方式下短路回路电抗标么值为431920411MIN1TLSXX短路电流标么值70431I则最大运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为2K次暂态电流周期分量KA46970211JII短路电流冲击值KA321511IISH短路全电流最大有效值KA739465211IISH次暂态三相短路容量MVA01JSI最小运行方式下短路回路电抗标么值为461920561MAX1TLSXX短路电流标么值90461I则最小运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为2K次暂态电流周期分量KA369021JI短路电流冲击值KA15511IISH短路全电流最大有效值KA62935211IISH次暂态三相短路容量MVA01JSIS2支路提供的短路参数S2支路为异步电动机构成的附加电源，故只考虑其对短路冲击电流的影响。异步电动机提供的冲击电流可由公式53计算SHMI（53）NMSHNSSHMIXEKIKI22式中电动机的额定电流；NI电动机反馈电流冲击系数，对于高压电动机取1417，对于低压电SHKSHK动机取1异步电动机的电势平均值09，EE则S2支路的额定电流为KA10863COS3NMNMUPIS2支路电抗为0621013LX由公式53可得，S2支路提供的短路冲击电流为KA0162190NMSHNMSHSMIEKIKIS3支路提供的短路参数取09，则该支路的额定电流为COSKA130963SNMNMUPI考虑到同步电动机一般装有低压保护装置，当T02秒后，开关跳闸，故它对稳态短路电流无影响，利用007027（007）是考虑查具有阻尼绕组的水轮发电ZX机计算曲线时，计算电抗需增加的数值）查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线，得,650I则次暂态电流周期分量KA73016503NMI短路电流冲击值KA86233IISH短路全电流最大有效值KA1705133IISH次暂态三相短路容量MVA86900NMSI故最大运行方式下点短路时的短路参数为2K次暂态电流周期分量KA13704631I短路电流冲击值KA1986032161SHMSHII短路全电流最大有效值KA7931SHSHII次暂态三相短路容量MVA86031S最小运行方式下点短路时的短路参数为2K次暂态电流周期分量KA0673631I短路电流冲击值KA02181531SHMSHII短路全电流最大有效值KA7062931SHSHII次暂态三相短路容量MVA8531S（3）点短路（下井电缆）K最大运行方式下短路回路电抗标么值为49120192041211MINLTLSXX短路电流标么值670491I则最大运行方式下点短路时的短路参数为3K次暂态电流周期分量KA1469702JII短路电流冲击值KA55IISH短路全电流最大有效值KA39146521IISH次暂态三相短路容量MVA70JSIS最小运行方式下短路回路电抗标么值为506120192056211MAXLTLSXX短路电流标么值6051I则最小运行方式下点短路时的短路参数为6K次暂态电流周期分量KA086190220JII短路电流冲击值KA5865IISH短路全电流最大有效值KA249012IISH次暂态三相短路容量MVA6JSIS5、其他短路点计算类似，不作具体叙述，结果见下表。表53短路点参数表TABLE53SHORTCIRCUITPARAMETERLIST最大运行方式最小运行方式短路点IKASHIKASHIKASMVAIKASHIKASHIKASMVA35KV母线K164716598341560915549263916KV母线K27131819108376870618021072758下井电缆K3614156793367608155192466主、副提升机K4614156793367608155192466主风扇机K52666784042925665338928压风机K6614156793367608155192466矿综合厂K7412105162645403102861344机修厂K8614156793367608155192466选煤厂K961415669336760415491866地面低压K10112811671210125615411工人村K112937474453228472443231支农K122476337527328607362266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；成套配电装置。61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NSU条件选择，即NS3）按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NIMAXIMAXIN4按短路情况校验（1）按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。（2）按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力。62高压开关设备的选择及校验621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。622本所断路器的选择及校验135KV侧的选择及校验321QF、1根据布置方式，室外一般采用SW235型断路器，共三台，操动机构选CT2X电磁操动机构，油开关的户外端子箱选择XJ1型。所选断路器电气参数如表61所示。表61所选断路器参数TABLE61THEBREAKERPARAMETERS2额定电压，符合要求。KVUKNSN35353额定电流，符合要求。AIAINN10935613010MAX4动稳定校验，符合要求。KIKAISH465热稳定校验继电保护动作时间2S，断路器的分闸时间006S,则TOFT，的相当于4S的热稳定电流为STTOFI02321QF、KATISI840647IKSTT824热稳定性符合要求。式中，分别为断路器的热稳定电流及该电流所对应的热TSIT稳定持续时间；，分别为短路稳定电流及短路电流的持续时间。断路器通过短路电流IIT的持续时间按下式计算OFITT式中，为继电保护动作时间；为断路器的分闸时间。TOF6断流容量校验,符合要求。415MVAS150ASQFN26KV侧的选择及校验654、1根据布置方式，室内一般采用SN810型少油断路器，本设计采用SN810型断路器，操动机构选电磁操动机构。所选断路器电气参数如表62所示。2CS型号额定电压/KV额定电流/KA额定开断电流/KA额定容量/MVA极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/S固有分闸时间/SSW23535100024815006342484006表62断路器参数TABLE62CIRCUITBREAKERPARAMETER型号额定电压/KV额定电流/A额定开断电流/KA额定容量/MVA极限电流峰/KA热稳定电流/KA热稳定时间/S固有分闸时间/SSN8101010002335063234012额定电压，符合要求。KVUKNSN6103额定电流，符合要求。AIAIN63705130MAX4动稳定校验，符合要求。KAIKISH9863AX5热稳定校验继电保护动作时间2S，断路器的分闸时间01S,则TOFTS，的相当于4S的热稳定电流为120OFITT654QF、KATISI1754237IKASTT热稳定性符合要求。6断流容量校验,符合要求。768MVS350VSQFN623隔离开关的选择及校验隔离开关的主要功能是隔离高压电源，保证其它电气设备和线路的安全检修及人身安全。隔离开关断开后，具有明显的可见断开间隙，绝缘可靠。隔离开关没有灭弧装置，不能拉、合闸。隔离开关按电网电压、额定电流电流及环境条件选择，按短流电流校验其动、热稳定性。135KV侧的隔离开关的选择及校验1QS01根据布置方式，室外采用GW2型隔离开关。本设计中为了方便检修时的接地，两个进线隔离开关选用GW235GD/600带接地刀闸的隔离开关，操动机构为CS821、2D。两个电压互感器隔离开关选用GW235D/600带接地刀闸的隔离开关，操109S、动机构为CS82D。选用GW235G/600不带接地刀闸的隔离开关，操动机构选3QS8CS83。所选隔离开关电气参数如表63所示。表63隔离开关参数TABLE63ISOLATORPARAMETERS型号额定电压/KV额定电流/A极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SGW235GD/6003560050145GW235G/6003560050145GW235D/60035600501452额定电压，符合要求。KVUKNSN35353额定电流，符合要求。AIAIN1093561060MAX4动稳定校验，符合要求。KAIKISH565AX5热稳定校验继电保护动作时间2S，断路器的分闸时间006S,TOFTS，QF1QF5的相当于5S的热稳定电流为062OFITTKATISI6740276，热稳定性符合要求。KKAITTS415同理验算，其余的隔离开关也符合要求。26KV侧隔离开关的选择及校验1QS61根据布置方式，室内一般采用GN2、GN6或GN8型隔离开关。本设计、1QS选用GN610T/1000型隔离开关，操动机构选CS61T手力操动机构。选用12QS3GN810T/1000型隔离开关，操动机构选CS61T手力操动机构。参数如表64所示。表64隔离开关参数TABLE64ISOLATORPARAMETERS型号额定电压/KV额定电流/A极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/