煤矿地面供电毕业设计论文

摘要本设计初步设计了煤矿地面35KV变电站的设计。其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、变电所的防雷保护与接地等。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侧为全桥接线，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。关键字负荷计算变电站继电保护运行方式目录摘要IABSTRACTII1概述111设计依据112设计目的及范围113矿井基础资料12负荷计算421负荷计算的目的422负荷计算方法423负荷计算过程5231各用电设备组负荷计算5232低压变压器的选择与损耗计算82336KV母线侧补偿前总计算负荷11234无功补偿计算及电容器柜选择11235补偿后6KV母线侧总计算负荷及功率因数校验123变电所主变压器选择1331变压器的选取原则1332变压器选择计算1333变压器损耗计算143435KV侧全矿负荷计算及功率因数校验1535变压器经济运行方案的确定154电气主接线设计1641对主接线的基本要求1642本所电气主接线方案的确定16421确定矿井35KV进线回路1642235KV、6KV主接线的确定17423下井电缆回数的确定17424负荷分配185短路电流计算2051短路电流计算的目的2052短路电流计算中应计算的数值2053三相短路电流计算计算的步骤2054短路电流计算过程2155短路参数汇总表3056负荷电流统计表326高压电气设备的选择3361高压电气设备选择原则3362高压开关设备的选择及校验34621高压断路器的选择及校验34622本所断路器的选择及校验34623隔离开关的选择及校验36624限流电抗器的选择38625高压熔断器的选择4063互感器和避雷器的选择及校验41631电流互感器的选择及校验41632电压互感器的选择及校验4263335KV避雷器选择43646KV高压开关柜的选择4365电力线路的选择4465135KV输电线路及母线的选择与校验446526KV母线、电缆及架空线的选择46653母线支柱绝缘子、穿墙套管及室外构架的选择5366设备选择汇总表557继电保护方案的初步拟定5871变电所各断路器过流保护的设置与配合58各断路器编号如图45所示58711QF1、QF2、QF3断路器保护的设置与配合58712QF4、QF5断路器上保护的设置与配合58713各KV低压馈出线断路器的设置与配合597146KV联络开关（QF8）的保护设置与配合。5972变压器的保护设置59721变压器的气体保护59721变压器的差动保护60723变压器过负荷保护60724变压器的过流保护608变电所的防雷与接地6181变配电所的防雷设计61811变电所的防雷措施6182接地装置的设计及计算64821保护接地方案设计64822保护接地装置计算64结论66致谢67参考文献68前言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、解决问题的能力及实际工程设计的基本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。本论文根据变电所的设计原则，围绕某矿井35KV变电所设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进行了负荷计算。据此对主变压器进行选择，并进行无功补偿。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计高压35KV采用全桥接法,6KV母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进行了短路计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并在变电所装设避雷针。1概述11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）。12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。本论文的设计范围包括（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。13矿井基础资料1、本矿概况本矿井为年产60万吨的高沼气矿井，分主、副两井，为立井开掘，一水平井深250M，预期服役年限为80年。主副两井距离为80M，距35KV变电所距离均为02KM。2、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036，最小运行方式下的系统阻抗为069。35KV过流整定时限为3S。电费收取方法采用两部电价制收费，在变电所35KV侧进行计量，固定部分按主变压器容量收费，每千瓦每月5元，流动部分为每千瓦5分。3、自然条件（1）日最高气温43，日最低气温17。（2）土壤温度27（最热日）。A（3）冻土层厚度为055M，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。4、原始负荷资料负荷资料见表11全矿电力负荷统计表。设备容量（KW）编号设备名称电压（KV）电机型号电机容量KW安装台数安装容量工作容量需要系数KD功率因数COSTAN离地面变电所的距离（KM）备注1234567891011121主提升机6绕线8001/180080008908306702离副井80M2副提升机6绕线6301/1630630080080075023主扇风机6同步10002/12000100008309004812COS超前4压风机6同步2503/275050008009004802COS超前5矿综合厂038330290062080075053类负荷6机修厂0386205500520750880253类负荷7选煤厂0388006500750780800458地面低压038800700070075088005变压器在所内，生产负荷占759井下主排水泵6鼠笼5004/22000100008508506205井下6KV电缆长14KM10一采区668065006507808011二采区6110095007007608612井底车厂06616516507007508813工人村038450360085081072153类负荷14支农038310310080080075253类负荷2负荷计算21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。22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NDCAPK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，KWNDCAPK,KVAR（2TNQ1），KVA2CACAS式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负CP荷；该用电设备组的设备总额定容量，KW；N功率因数角的正切值；TAN需要系数，由表11查得。DK2、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。SK具体计算如下MIINDSCAPK1（2IIIQTAN2）2CACAS式中CAP、为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、CA视在计算负荷；同时系数；SKM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INIIDP、TAN因数角正切值、总设备容量；23负荷计算过程231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DKCOS据公式21计算出各用电设备组的计算负荷。（1）对主提升机089，083，067DKCOSTAN则有功功率KW；712809NDAP无功功率KVAR；46TCQ视在功率KVA；8522CAAS用同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷，结果记入表21全矿电力负荷计算负荷表中。注主扇风机、压风机等因功率因数超前，其无功电流为容性，即提供无功功率，起无功补偿的作用，故它们的计算无功功率为负值。表21全矿电力负荷计算负荷表计算负荷用户名称设备容量KW需要系数DK功率因数COSTANCAPKWCAQKVARCASKVA一、地面部分1、主提升机8000890830677124778572、副提升机63008080755043786303、主扇风机1000083090488303989214、压风机50008090484001924445、矿综合厂290062080751801352256、机修厂5500520750882862523817、选煤厂650075078084883906258、地面低压70007075088490431653地面小计38901473二、井下部分9、井下主排水泵1000085085062850527100010、一采区6500650780842333854211、二采区9500707608666557287712、井底车场16507075088116102155井下小计205415392584三、其它用户13、工人村36008508107230622037714、支农3100808075248186310其它小计554406全矿计算负荷64983418232低压变压器的选择与损耗计算1、低压变压器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，应选两台变压器同时运行。并且，每台变压器均应能承担全部一、二级负荷供电的任务。故（1）矿综合厂、机修厂、工人村、支农变压器分别选SL7250/6型、SL7400/6型、SL7400/6型、SL7315/6型油浸式铝线双绕组无励磁调压变压器各一台。（2）选煤厂变压器选两台SL7630/6型油浸式铝线双绕组无励磁调压变压器。（3）地面低压变压器选两台SL7800/6浸式铝线双绕组无励磁调压变压器。（4）井底车场变压器选两台KBSG200/6型矿用隔爆型干式变压器。各低压变压器参数如表22所示。2、各低压变压器损耗计算变压器的功率损耗分为铁耗和铜耗两部分。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23计算。0PQ有功损耗，KW（23）NTTP20无功损耗，KVARQ式中变压器的负荷率，；NTCAS变压器计算负荷，KVA；CAS变压器额定容量，KVA；NT变压器空载有功损耗，KW；0P变压器满载有功损耗，KW；NT变压器空载无功损耗，KVAR，；0QNTSIQ10变压器空载电流占额定电流的百分数；I变压器满载无功损耗，KVAR，；NTNTKNTU变压器阻抗电压占额定电压的百分数；KU、均可由变压器产品样本中查出。0PNT0IKU（1）矿综合厂变压功率器损耗计算空载无功损耗KVAR；52010NTSIQ满载无功损耗KVAR；14TKTU变压器的负荷率，9025NTCAS则有功损耗KW；8346220NTTP无功损耗、KVAR；13095220NTTQ（2）洗煤厂变压器损耗计算空载无功损耗KVAR；46180NTSI满载无功损耗KVAR；352054TKTUQ变压器的负荷率，63/NTCAS则有功损耗KW；65185012220NTTP无功损耗KVAR；8334220TTQ其它各组变压器功率损耗计算依此类推，结果见表22表22低压变压器参数及功率损耗计算表负荷名称矿综合厂机修厂地面低压选煤厂工人村支农井底车场计算容量KVACAS225381653625377310155型号SL7SL7SL7SL7SL7SL7KBSG容量KVANT250400800630400315160连接组别Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0Y,YN0EU216/046/046/046/046/046/046/069K4445454440I20191518192022P06409215413092076085所选变压器参数损耗（KW）NT45899815848143台数1122112各项负荷率0909504105094098048KVAR0Q5761211341663352KVARNT10163628351612664KWP388615641665604537236损耗值KVART1312204361368621741865999总有功损耗KWT3686总计总无功损耗KVARQ158482336KV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KW，KVAR。6498CAP3418CAQ取同时系数095，则6KV侧计算负荷由公式22计算可得SKKW；620506TCACAPKVAR；39748139SQQKVA；76282266CACCAS6KV无补偿时功率因数为80OS6CASP功率因数角的正切值为50871COS1TAN2626234无功补偿计算及电容器柜选择1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CQ式计算（2TANT21CACPQ4）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，取08，则所需补偿容量由公式29计094COS6360TAN算得TANT66CACPQKVAR035280942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。现选用GR1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为240KVAR，最大不超过360KVAR，据此可计算出电容器柜的数量为CQ取偶数N4932406CQQN则实际补偿容量为KVAR60S折算为计算容量为KVAR1C235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KW6208CAP无功功率KVAR21970397CCQ视在功率KVA6582197608266CACCAQPS补偿后6KV母线功率因数满足要求。940582COS6CA3变电所主变压器选择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二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、用电负荷分析一级负荷包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2184KW，占全矿总负荷的336。二级负荷包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占75）、一采区、二采区、井底车场各项，其总负荷为31715KW，占全矿总负荷的488三级负荷包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15、工人村、支农各项，其总负荷为11425KW，占全矿总负荷的176。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824，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证824的正常供电，再考虑将来的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，故选用两台S78000/35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主变压器技术参数型号S7容量KVANTS8000连接组别Y,D11电压U2136/63阻抗电压K75空载电流0I08空载0P115损耗（KW）负载NT450两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用。33变压器损耗计算根据公式23计算主变压器各项损耗空载无功损耗KVAR；648010NTSIQ满载无功损耗KVAR；57TKTU变压器的负荷率，41208/6NTCAS则有功损耗KW；283451205220NTTP无功损耗KVAR；6916220TTQ3435KV侧全矿负荷计算及功率因数校验有功功率KW4830635TCACP无功功率KVAR25961297视在功率KVA733526CACCAQS35KV侧功率因数校验099074OS3535CAOP满足设计要求。35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）NTQTNTECQKPS002如果SSCR宜两台运行。式中经济运行临界负荷，KVA；ECS变压器额定容量，KVA；NT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KQ009QK本矿两台变压器经济运行的临界负荷为KVA47260945128020NTQTNCRQKPS故经济运行方案为当实际负荷S4724KW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本所电气主接线方案的确定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。42235KV、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。423下井电缆回数的确定由表21可知，井下的计算负荷为KW,KW；1938CAP162CAPKVAR，KVAR；47Q0QKVA，241379381211CACACASKVA56222井下总负荷电流为A368120314321NCACAGUSI规程规定，下井电缆必须采用铜芯，又因为井下开关的额定电流有限且当一回电缆因故障停止供电时，其它电缆应能满足井下全部负荷的供电任务，由此确定下井电缆回数为4。424负荷分配考虑一、二级负荷必须由处于不同母线段的双回路供电，并且主提升机和副提升机相距为80M，再将地面低压和下井回路分配到各段母线上，力图在正常生产时，两段母线上负荷接近，分配方案如图45供电系统简图所示。图45供电系统简图5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I供计算继电保护装置的整定值和计算短路冲击电流及短路全电流最大SHI有效值之用。SHI2、三相短路容量，用来判断母线短路容量是否超过规定值、作S为选择限流电抗器的依据，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I性；JII4、短路冲击电流及短路全电流最大有效值，可用来校验电器SHISHI设备、载流导体及母线的动稳定性。53三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）1SX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I（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SHISHIKAJIIMVA52JSSKA52IISHKA1I54短路电流计算过程短路电流计算系统如图45所示，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。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，0X系统阻抗为036，最小运行方式下，系统阻抗为069，离MINSXMAXS上一级变电所距离为6KM。主变压器为两台，每台容量为8000KVA，75。线路电抗对于电缆008/KM，架空线04/KM。KU01X02此外，当同步电动机在同一地点总装机容量大于1000KW时，高压异步电动机在同一地点的同时运行的总装机容量大于800KW且短路点就在异步电动机端头时，要考虑其作为附加电源对短路电流的影响。1、选取基准容量100MVAJS计算点时，选取37KV，KAK1JU56137011JJUSI计算点时，选取63KV，1322J922JJIKA2、计算各元件的电抗标幺值（1）系统电抗最大运行方式下，036MINSX最小运行方式下，069AX（2）35KV进线（架空线）18037640221021JLUSX（3）主变压器980571121NTJKTSUX（4）主提升机、副提升机电缆43622013JLX（5）主扇风机（架空线）1042204JLUSXX（6）压风机（电缆）04360822015JLX（7）矿综合厂（架空线）50361402206JLUSXX（8）机修厂（电缆）822017JLX（9）选煤厂（电缆）0936145022018JLUSXX（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635801410343NTJKTSX（11）工人村（架空线）162209JLUX（12）支农（架空线）53042201JLSXX（13）下井电缆10682201JLUX（14）主提升机（异步电动机）201STMIX式中异步电动机启动电流标么值，一般取5。STISTI（15）主扇风机（同步电动机）2017092COS2NMPSX其中为同步电动机次暂态的额定容量标么值。2MX等值电路图如图51所示，图中元件所标的分数，分子表示元件编号，分母表示元件电抗标么值。1036图51等值电路图3、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54018361MINLSX短路电流标么值540I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KA89256181JII短路电流冲击值KA3789252IISH短路全电流最大有效值KA41IISH次暂态三相短路容量MVA850JSI最小运行方式下短路回路电抗标么值为8701691MAXLSX短路电流标么值5870I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KA791561JII短路电流冲击值KA47925IISH短路全电流最大有效值KA211IISH次暂态三相短路容量MVA50JSI（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）均构成附加电源，因此要考虑电动机反馈的影响，但异步电动机仅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4819083601MIN1TLSXX短路电流标么值841I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KA236980211JII短路电流冲击值KA536511IISH短路全电流最大有效值KA4792211IISH次暂态三相短路容量MVA6801JSI最小运行方式下短路回路电抗标么值为81940161MAX1TLSXX短路电流标么值5081I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KA04569021JI短路电流冲击值KA812511IISH短路全电流最大有效值KA6704211IISH次暂态三相短路容量MVA5101JSIS2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）NSNSHSMIXEKIKI2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SHK1416，对于低压电动机取1SSHK异步电动机的电势平均值09，EE则S2支路的额定电流为（取092）KA10928306COS3NMNMUPIS2支路电抗为42013LX由公式53可得，S2支路提供的短路冲击电流为KA860109612NMSHNMSHSMIEKIKIS3支路提供的短路参数取092，09，则该支路的额定电流为COSKA1209631NMNMUPI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（007MZX是考虑查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线时，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KA71203NMI短路电流冲击值KA605233IISH短路全电流最大有效值KA217133IISH次暂态三相短路容量MVA69050NMSI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KA967031II短路电流冲击值KA4618781531SHMSHII短路全电流最大有效值KA90247931SHSHII次暂态三相短路容量MVA6831S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KA715604531II短路电流冲击值KA4258231SHMSHII短路全电流最大有效值KA601731SHSHII次暂态三相短路容量MVA261531S（3）点短路（下井电缆）6K最大运行方式下短路回路电抗标么值为53109418036211MINLTLSXX短路电流标么值65031I则最大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KA951602JII短路电流冲击值KA7955IISH短路全电流最大有效值KA0421IISH次暂态三相短路容量MVA65JSIS最小运行方式下短路回路电抗标么值为86105941806211MAXLTLSXX短路电流标么值540861I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KA9541650220JII短路电流冲击值KA945IISH短路全电流最大有效值KA52712IISH次暂态三相短路容量MVA40JSIS其余各短路点参数计算方法与上述类似，结果见56短路参数汇总表。55短路参数汇总表表51短路参数汇总表最大运行方式最小运行方式短路点IKASHIKASHIKASMVAIKASHIKASHIKASMVA35KV母线K12897374391851794562721156KV母线K269184610497425711542868612工人村K33117934733427570141830矿综合厂K446711917151394100559943地面低压K51283261951411930318113下井电缆K6595151790465495126275254选煤厂K7586149489164485123773753压风机K860515439266495126275254主扇风机K94061035627432369941561392主提升机K1060516299266495134875254副提升机K1160515439266495126275254机修厂K12595151790465495126275254支农K13229584348252115383212356负荷电流统计表计算公式为USIG3表52负荷电流统计表负荷名称电压负荷容量负荷电流主变一次侧358000132主编二次侧680007696KV母线68000769井下总负荷62584368主提升机6859825副提升机6630606主扇风机6921886压风机6444427矿综合厂0382253418地面低压0386539992机修厂0383815789选煤厂0386259466工人村0383775728支农0383104716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（包括高压开关柜和低压配电屏）。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。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NSNSU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，NIMAXI即MAXIN2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。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QF1QF5的选择及校验1根据布置方式，室外一般采用DW835型多油断路器，本设计采用DW835/600型断路器，共五台，操动机构选CD11X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/SDW835/6003560016510004116542额定电压，符合要求。KVUKNSN35353额定电流，AIAINN613801060MAX符合要求。4动稳定校验，符合要求。KIKISH741MAX5热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间T02秒,则秒，QF1QF5的相当于4秒的热OFT230OFITT稳定电流为KATISI849KAIKISTTS5825164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TST所对应的热稳定持续时间；，分别为短路稳定电流及短路电流的持II续时间。断路器通过短路电流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。TF6断流容量校验,符合要求。185MVAS10SQFN26KV侧QF6、QF7、QF8的选择及校验1根据布置方式，室内一般采用SN1010I型少油断路器，本设计采用SN1010I/1000型断路器，共两台，操动机构选CD1电磁操动机构。所选断路器电气参数如表62所示。表62所选断路器参数型号额定电压/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/SSN1010I/100010100017330044117342额定电压，符合要求。KVUKNSN6103额定电流，AIAIN8063510MAX符合要求。4动稳定校验，符合要求。KAIKISH4184MAX5热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间T02秒,则秒，QF1QF5的相当于4秒的热OFT230OFITT稳定电流为KATISI946IKSTTS65317热稳定性符合要求。6断流容量校验,符合要求。742MVAS30VASQFN623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QS1QS10的选择及校验1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GW535GD/600带接地刀闸的隔离开关，操动机构选CSD单相接地式手动操动机构，QS3QS8选用GW535G/600不带接地刀闸的隔离开关，操动机构选CSG手动操动机构。所选隔离开关电气参数如表63所示。表63所选隔离开关参数型号额定电压/KV额定电流/A极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SGW535GD/6003560050145GW535G/60035600501452额定电压，符合要求。KVUKNSN35353额定电流，AIAIN6138501060MAX符合要求。4动稳定校验，符合要求。KAIKISH3750MAX5热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间T02秒,秒，QF1QF5的相当于5秒的热稳OFT23OFITT定电流为KATISI489IKASTT2145热稳定性符合要求。QS3QS8的校验计算与QS1、QS2和QS9、QS10校验计算相同。26KV侧隔离开关QS11QS14的选择及校验1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GN610T/1000型隔离开关，操动机构选CS61手力操动机构。所选断路器电气参数如表64所示。表63所选隔离开关参数型号额定电压/KV额定电流/A极限电流峰值/KA热稳定电流/KA热稳定时间/SGN610T/1000101000753052额定电压，符合要求。KVUKNSN6103额定电流，AIAIN8063510MAX符合要求。4动稳定校验，符合要求。KAIKISH461875MAX5热稳定校验继电保护动作时间3秒，断路器的分闸时间T02秒,秒，QF1QF5的相当于5秒的热稳OFT230OFITT定电流为KATISI6IKSTT3530热稳定性符合要求。624限流电抗器的选择由423可知，下井电缆为4根，双回路两两并联运行，当一根电缆故障时，其余三根必须能承载井下全部负荷的供电，即每根电缆能承担1/3的井下负荷，故选择电抗器时，故应考虑一根电缆故障时的情况。1井下计算负荷电流正常情况下，每根电缆应承受的负荷电流为368/492A，一根GI故障时，368/31227A。GI据此可选择KV，KA的水泥电抗器四台。6KEU150KEI2电抗器电抗值计算电抗器前系统电抗为（系统电抗取最大运行方式值）5810941836011MINLTLSCXX而限制在50MVA所需要的总电抗标么值为25/0/GJXS因两回路并联运行，故串入每一回路的电抗器相对电抗为840512CXJK据此求出所选电抗器的电抗百分数计算值为3716984012JKEJKI故可选用NKL61504型铝电缆水泥电抗器四台，其百分电抗值为4，动稳定电流峰值为956KA，1秒热稳定电流为934KA，其在额定电流下的电抗相对值为24150692KEJKIX3、电抗器的电压损失校验正常情况下，四根电缆承担井下总负荷电流4547180154/360SIN2MAXKEKIXU满足要求。其中8256904COS故障时三根电缆承受井下总负荷电流4596180153/604SIN2MAXKEKIXU满足要求4、电抗器的动、热稳定校验（1）动稳定校验下井回路分列运行时，流过电抗器的短路电流最大，此时最大三相短路电流冲击值为956KA，满足要求。KAXIIKCJSH83425169522两根电缆并联运行，在其中一根发生三相短路，通过电抗器的电流为总电流的一半，此时短路电流冲击值为KAXIIKCJSH261/458192/522通过每台电抗器的冲击电流为613KA956KA，满足要求。/SHI（2）热稳定校验本线路有T05S的限时速断保护假想时间STTHGI7025934KA，满足要求。KATTISISHI3852625高压熔断器的选择高压熔断器是一种过流保护元件，有熔件与熔管两部分组成。当过载或短流时，电流增大，熔件熔断，达到切除故障保护电气设备的目的。高压熔断器的选择除按工作环境条件、电网电压、长时最大负荷电流（对保护电压互感器的熔断器不考虑负荷电流）选择型号外，还必须校验其断流容量，即SBRN对保护变压器的熔件，其额定电流可按变压器额定电流的152倍选取。对于限流式熔断器，不能用于低于额定电压等级的电网上，以免熔件熔断时电弧电阻过大而出现过截流电压。35KV电压互感器保护用熔断器的选择对于保护电压互感器的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量来选择不考虑负荷电流。35KV侧最大短路容量为185MVA，故选用RW935/05型户外高压熔断器，其额定电压为35KV，熔管额定电流为05A，熔体额定电流为200A，最大切断容量2000MVA，满足要求。63互感器和避雷器的选择及校验互感器是电流互感器和电压互感器的合称，它是测量仪表、继电保护等二次设备获取一次回路信息的传感器。互感器将一次电路