煤矿供电系统(1)

1、毕业设计（论文）（说明书）题 目：煤矿供电系统设计姓 名：编 号：xxxxxx学院2013 年5月20日xxxxxx学院毕业设计（论文）任务书姓名专业 任务下达日期2013 年 3 月4日设计（论文）开始日期 年 3 月 10日设计（论文）完成日期2013年 5 月 20 日设计（论文）题目： 煤矿供电系统设计a.编制设计b. 设计专题（毕业论文）指导教师系（部）主任xxxxxxx 学院毕业设计（论文）答辩委员会记录电力工程系 系 电厂 维护专业,学生于2013年 月日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：煤矿供电系统设计专题（论文）题目：指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料

2、，根据学生答辩情况，经答 辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为 o答辩委员会人,出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：,xxxxxxxx院毕业设计（论文）评语第页共页学生姓名： 专业电厂设备运行与维护年级2010级电厂二班毕业设计（论文）题不 煤矿供电系统设计评阅人：指导教师： （签字）年月日成 绩：系（科）主任： （签字）年月日 毕业设计（论文）及答辩评语:摘要近些年煤矿发展是我国能源发展的重中之重，其在国民经济中所发挥的作用是无可代替 的。而煤矿井下以及地面整个供电设计关乎整个矿井的生产生活，与职工生活和矿井发展息 息相关。因此我们今天围绕矿井

3、的供电系统设计入手，进而对煤矿的主体认识有进一步新的 了解。本论文题目是凤翅山矿供电系统设计，是根据凤翅山矿负荷的特点，就供电系统设 计的主要内容展开说明，其内容包括电气主接线方案的比较和选择，负荷计算和统计，变压 器的选择，三相短路计算，母线的选择和导线的选择、计算及校验，设备的选择，无功功率 的补偿容量的计算和无功补偿方式的选择，防雷及接地。同时参照了电气工程，举例说明 我国矿井生产用电的大致状况。关键词：煤矿发展，供电系统，无功功率，电气工程第一章绪论1211凤翅山矿供电系统简介121.2本设计的原始资料121.2. 1电压等级121.2.2设计容量121.2.3进岀线及负荷情况 121

4、. 2. 4.环境条件 13第二章负荷计算142.1负荷计算目的142. 2负荷计算142. 2. 1与负荷计算有关的物理量142.3计算负荷的实用计算方法 152. 3. 1求计算负荷16第三章电气主接线选择设计213.1几种常用主接线方式比较与选择（厂区供电）213. 1. 1双母线接线213. 1. 2单母线分段接线213.2变压器的选择223. 2. 1变压器台数选择223.2.2变压器的选择计算22第四章短路计算264.1短路计算的方法与步骤264. 4. 1欧姆法264. 4.2标幺值法264.2短路计算26第五章电气设备的选择305.1导线截面的选择305.2母线的选择345.3

5、断路器及隔离开关的选择365. 3. 1断路器的选择365. 3. 2隔离开关的选择375. 3. 3按短路条件进行校验37第六章无功补偿396.1功率因数的基本概念396.2提高功率因数的方法396.3并联电容器的补偿方式396. 3. 1低压集中补偿 396.4无功功率补偿计算 40第七章防雷与接地4343437. 1避雷针7.1. 1避雷针的作用7. 1.2避雷针的装设原则437.2:雷器447. 2. 1避雷器的作用447.2.2避雷器的工作原理 447.3保护接地447. 3. 1工作原理447. 3.2适用范围457. 3.3接地类型45结语4647参考文献第一章绪论1.1凤翅山矿

6、供电系统简介矿区供电电源为110kv双冋路电源，由变电站采用lgj-150型铝绞线供至矿区110kv变 电站，线路总长23. 8km,混凝土杆；矿区变电站安装2台sfsl1型和sfsl6型2万千伏安变 压器，主要担负矿区和附近农村用电，平u寸一台工作，一台备用。变压器输出6ku供各井使 用。一井供电由矿区110kv变电站双回路(架空线号lgj-240) 6kv供电至一井地面变电所，目 前正准备安装3冋路。110kv变电站往西风井扇风机房有两条专用高压线路。全井总装机容 量11140kw,其中地面1640kw,井下9600k肌 高压电动机共安装30台，最大负荷5023kw。 地面有一个变电所，井

7、下两个水平面共四个变电所。地面往井下中央变电所共用5趟铠装电 缆，型号zlqp-3x185型，长度740米。-10变电所往-250变电所用三趟电缆，长度779米。二井供电由矿区110kv变电站双回路(架空线号lgj-185)6kv供电线路至地面变电所，长 度为1.04km,全井总装机容量6565kw。，其中地面1890kw,井下4675kw。高压电动机共安装 5台，最大负荷2460kw。地面有一个变电所，井下两个采区共四个变电所。地面往井下中央 变电所共用2趟铠装电缆，型号zlqp-3x95型，长度900米。中央变电所往戊2平台变电所 用2趟电缆，长度1400米。戊2平台变电所往戊2采区变电所

8、用2趟电缆，长度584米。三井供电由矿区110kv变电站双冋路(架空线号lgj-120)6kv供电线路供至地面变电所， 长度为1.67km,全井总装机容量2620kw,其中地面1120kw,井下1500kw。最大负荷491kw。 地面有一个变电所，井下共2个变电所。矿井供电能力满足安全牛产要求。地面往井下中央 变电所共用2趟铠装电缆，型号zlqp-3x70型，长度210米。中央变电所往采区变电所用两 趟电缆，长度480米。1. 2本设计的原始资料1.2. 1电压等级10kv/660v, 380v；1.2.2设计容量拟设计安装五台主变压器；1. 2. 3进出线及负荷情况(1) 、由矿中央变电所引

9、进两趟110kv进线；(2) 、变电所出线为电缆出线；(3) 、负荷功率因数为0. 8左右；1.2. 4.环境条件当地最高气温37. 6摄氏度，最低气温-25摄氏度，最热月份平均温度23. 3摄氏度，变 电所所处海拔高度200m,污秽程度中级。第二章负荷计算电力负荷的计算，对合理配置电源，合理布局供电线路，以及正确选择各种电器设备和 导线、电缆等都是不可缺少的。负荷计算得准确，使设计工作建立在可靠的基础资料之上， 得出的工程设计方案经济合理。反之，若负荷计算得过大或过小，则会造成投资和设备器材 的浪费，或使设备承受不了符合电流而造成事故，影响安全供电。2.1负荷计算目的在进行工厂供电设计时，基

10、本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数 据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，能否简单地用设备额定容量来选择 导体和各种供电设备呢?显然是不能的。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设 备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围 内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和供配电系统， 必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，供配电设计的第一步.需要计算全厂和 各车间的实际负荷。负荷计算主要包括：(1) 求计算负荷(也称需用负荷)。目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络变压器容 量和电器设

11、备型号等。(2) 算出尖峰电流。用与计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。(3) 算出平均负荷。用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。2. 2负荷计算一、年最大负荷和最大负荷利用小时数年最大负荷是指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值，并用符号pmax>qmax和smax 分别表示年有功、无功和视在最大负荷。所谓最大工作班，是指一年中最大负荷月份内最少出现2-3次的最大负荷工作班，而不 是偶然出现的某一个工作班。年最大负荷利用小吋数丁论，是一个假想吋间。其物理意义是：如果用户以年最大负荷pnwc 持续运行tmax小时所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，那

12、么tmax即为年最大负荷利用 小时数。如图2-2所示，年持续负荷曲线与两轴所包围的面积等于p唤与t吨的乘积(即面积 i等于面积n)所以tn班可表达为tmax=wp/pmax (h)(2-1)同理imax (无功)二wq/qx(22)式中w全年消耗的电量；wp有功电量(kw - h);wq无功电量(kvar h)；g瘁一是标志工厂负荷是否均匀的一个重要指标。这一概念在计算电能损耗和电气设备选 择中均要用到。二、平均负荷和负荷系数(1) 平均负荷平均负荷是指电力用户在一段时间内消费功率的平均值，记作ppj、qpj、spjo如图2-1 (b) 所示为平均有功负荷，其值为用户在由0到t时间内所消费的电

13、能wp(kwh)除以时间t,即 ppj=wp/t (kw)(23)式中wp由0到t时间内消托的有功电能wp(kw h) o对于年平均负荷，全年小时数t取8760, wp是全年消费的总电能。在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比称为负荷系数.并用a、0分别表示有功、无 功负荷系数。其关系式为a ppj/pmax(24)0=qpj/qnw<(2-5)(2) 负荷系数负荷系数也称负荷率，又叫负荷曲线填充系数。它是表征负荷变化规律的一个参数。其值 愈大，则负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。根据经验数字，一般工厂负荷系数年平均值多为。 =0. 700. 75； 0=0. 760. 82。上述数据说明无

14、功负荷曲线的变动比有功负荷曲线平坦。除了大量使用电焊设备的工厂或 车间外，一般 “值比。值高10% 15%左右。相同类型的工厂或车间具有近似的负荷系数。三、需用系数和利用系数在工厂供配电系统设计和运行屮，常使用需用系数和利用系数，其定义为需用系数kx=pn(26)利用系数kl= pn(27)式屮p额定功率。实践表明，同类型的工厂，需用系数kx，利用系数kl十分相近，可以分别用典型数值表 示它们。2.3计算负荷的实用计算方法常用的计算方法有需用系数法、二项式法、利用系数法等。在实际工程供配电设计中，广泛采用需用系数法。因此这种方法计算简便，多用于方案估算、初步设计和全厂、大型车间变 电所的施工设

15、计。根据负荷类型，选择需用系数法求岀计算负荷。2. 3. 1求计算负荷一、设备容量的确定进行负荷计算时，需按性质将用电设备分为不同的用电设备组，然后确定设备容量(或称 设备功率)o由于各用电设备的额定工作条件不同，有的长期工作，有的短时工作，因而在求计算负 荷时，不能将额定功率直接和加，而需将不同工作制的用电设备额定功率换算为统一规定工 作条件下的功率。这个功率称为用电设备的设备功率(或设备容量)，并用ps表示。其值分别 为：(1) 对长期工作制的用电设备，ps=pn(额定功率)；(2) 对短时但连续工作制的用电设备，ps = pn；(3) 以反复短时工作制的用电设备，设备功率是将某一暂载率下

16、的铭牌额定功率统一换算 为标准暂载率下的功率。所谓暂载率，是指用电设备工作时间与整个工作周期时间之比值，用jc表示jc= j+j x100%(28)式中tg工作时间； tx停歇时间。设备铭牌上所给的额定功率时的哲载率用jg表示，称额定暂载率。二、按需用系数法求计算负荷(1) 用电设备各组的计算负荷用电设备组是由工艺性质相同、需用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。再分别计算各用电设备组的计算负 荷。其计算公式为pjs = kxps(kw)(2-9)qjs 二 pjs tan 0(匕 var) s十+q；和) ijs = sjs式中pjs、

17、qjs、sjs该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷；ps该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备容量(kw)；un额定电压（kv）；tan0一一与运行功率因数角相对应的正切值;ijs该用电设备组的计算电流（a）；kx该用电设备组的需用系数；需用系数的物理意义是：k/心 心乙（2-10）式中一一用电设备组平均效率（用电设备在运行吋要产生功率损耗，用电设备（如电动 机）输出的功率与实际输人的功率之比即用电设备的效率，<1）;kz同时系数（用电设备组的设备并非同时都运行。该设备组在最大负荷时工作着的 用电设备容量与该组用电设备总容量之比即为同吋系数，kz<1,参见表2-1,对于一台

18、电 动机而言kz=l）；kt 负荷系数（工作着的用电设备一般并非全在满负荷下运行。该设备组在最大负荷 吋，工作着的用电设备实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，kf<l）；%线路供电效率（因为电功率通过电力线路在线路上要产生功率损耗，所以末端功率 要小于始端功率。其线路末端功率与端功率之比称为线路供电效率，一般为0. 95-0. 98） o由此可看岀，需用系数是一个综合系数，它标志着用电设备组投入运行吋，从供电网络 实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。需用系数一般小于lo表21、需用系数法的同时系数k（供参考）应用范围一、确定车间变电所低压母线的最大负荷时所采用的有功

19、 负荷同时系数1、冷加工车间2、热加工车间3、动力站二、确定配电所母线的最大负荷时采用的有功负荷同时系 数0. 7-0. 80. 7-0. 90. 8-1.00. 9-1.02、计算负荷为 5000kw-10000kw0. 851、计算负荷小于5000kw0. 803、计算负荷超过looookw注：、无功负荷的同时系数一般采用与有功负荷的同时系数相同数；、当由全厂各车间的设备容量直接计算全厂最大负荷时，应同时乘以表中两中同时系 数。(2) 多个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

20、电缩低压母线的计算负荷时， 应在计入一个同时系数ky。具体如下：pjs = k工工(kxipsi )(/ = 1,2,申)i-1qjs = k 工工(kxi tan(/)ipsi )(k va r)ijs(2-h)式中pjs、qjs、sjs为配电干线或变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；k同时系数，参见表21；m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数；kxi,tan0,psi 分别为某一用电设备组的需用系数，功率因数角正切值，总设备容量;ijs为该干线或变电站低压母线上的计算电流；(a)un为该干线或低压母线上的额定电压；(kv)对于五个变压器，代入以上公式计算如下：(1) 变压器

21、一：已知p = 934kw,取cos。二0. 75, kd=0. 8,现求其总的计算负荷，并取有功 同时系数无功同时系数都为ksi=0. 9,贝【j：sin (p y cos2 (p vl 0.752 = 0.661tan厂沁=蚁=0&2cos。 0.75g.=0.9x0.8xptan = 0.9x0.8x0.882x934 = 593.127/: var0.75= 934x().8x().9 = 896.640ke4 cos。根据负荷电流，选择自动开关的额定电流为800ao(2) 变压器二：己知 p = 770kw,取 cos©二0.8, k二0. 8,现求其总的计算负荷，

22、并取有功同时系数.无功同时系数都为ksi二0. 9 ,则:sin 旷'irx 屮 dl-0.g =0.6sin(p 八“tan (p = = 0.75cos/qjs = 0.9x0.8x p tan (p = 0.9x0.8x770x0.75 = 415.8e vars” =竝 + 0： = -=宀。"。=693.o ke4q 7 js js cosy0.8厂寺= 606.23547 y/3un 73x660693根据负荷电流，选择自动开关的额定电流为700a。(3) 变压器三：已知p = 590kw,取cos。=0.7, kd=0. 7,现求其总的计算负荷，并取有功 同时系

23、数.无功同时系数都为kz=0. 9,贝ij：sin (p - 71-cos2 (p - /1 -0.72 =0.714tan cp = s"炉=1.020cos0qjs = 0.9x 0.7 xp tan = 0.9x0.7x590x1.020 = 379.134k vars” =际硏=z 二 0 9x0.7x590 = 464.62js75 v 7575 cos00.8464 = 7()5 945a7v3x380根据负荷电流，选择自动开关的额定电流为800ao(4) 变压器四：已知p = 694kw,取cos。二0. 85, kxi=0.8,现求其总的计算负荷，并取有 功同时系数，

24、无功同时系数都为k旷0.9,贝山sin (p- 71-cos2 (p = a/1-0.852 = 0.527sin 69 八tan (p =二 0.620cos00 二 0.9x0.8xptan(p- 0.9x0.8x694x0.620 二 309.802k vars” -阿亦=盒=料 v = 587.859加鼻=严“4.25貉y/3url v3x660根据负荷电流，选择自动开关的额定电流为600ao(5)变压器五：已知p = 991kw,取cos。二0.8, kxi=0.8,现求其总的计算负荷，并取有 功同i寸系数、无功同口寸系数都为k旷0.9,则：sin=vl-0.82 = 0.6sin

25、67 八"tan (p = 0.75cos。qjs = 0.9 x 0.8 xp tan ? = 0.9x0.8x991x0.75 = 743.97 var= 891.9ke4pjs _ 0.9x0.8x991cos。0.8sjs _ 891.90v3(773x660= 780.233a根据负荷电流，选择自动开关的额定电流为800ao根据以上计算，p,q值可以作为第三章变压器选择，第四章短路电流计算，第六章无功 补偿提供数据，其中电流值可以作为选择电缆型号和选择自动开关的依据。表2-2各个变压器负荷统计结果汇总变压器名p/kwq/kvars/kvacos0t/asin。tan

26、9;一号934593. 127896. 640. 75784. 380. 6610. 662二号770415.8693.00.8606. 2350.60. 75三号590379. 134464. 620.7705. 9450. 7141.01四号694309. 802587. 8590. 85514. 8590. 5270. 62五号1195645.31075. 50.8940. 8460.60. 75第三章电气主接线选择设计主接线设计主要包括选择变压器的容量、台数和电气接线方式。要研究常用类型的电气 接线方案，并根据工厂对供电可靠性的要求，经技术经济比较选出最合理的电气主接线。3.1几种常用

27、主接线方式比较与选择（厂区供电）3. 1. 1双母线接线图3. 1双母线接线如图3.1所示，为不分段的双母线主接线图。它具有两组母线wl、w2,两组母线之间用 母线联络短路器qf（简称母联）连接起来，每一个回路都经过一台断路器和两组隔离开关接到 两组母线上。但母连短路器qf短开时，一组母线带电，另一组母线不带电。带电的称为工作 母线，不带电的称为备用母线。正常运行时，接至工作母线的隔离开关接通，接到备用母线 的隔离开关断开。图3. 2单母线分断接线如图3.2,单母线用分段断路器qf1进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电，当一段母线发生故障

28、时，分段断路器 自动将故障段隔离。保证正常段母线不间断供电，不致重要用户停电。通过比较可知，方案一比方案二可靠性要高，但从经济技术条件来说，结合设备选型，综 合考虑，方案二在保证供电可靠性的前提下，是比较经济的最佳方案。3. 2变压器的选择3. 2. 1变压器台数选择变压器台数选择原则是：(1) 选择一台，适用范围：a、总计算负荷不大于1250kva的三级负荷变电所；b、变电所另有低压联络线，或有其它备用电源，而总的计算负荷不大于1250rva的含 有部分一、二级负荷的变电所。(2) 选择两台，适用范围：a、供含有大量一、二级负荷的变电所；b、供总的计算负荷大于1250kva的三级负荷变电；c

29、、季节性负荷变化较大，从技术经济上考虑经济运行有利的。(3) 选择多台，适用范围：a. 供电网过大，接地电流过大，对人身及设备安全不利。b、供电会造成电压严重波动的设备较多。根据朝阳矿的负荷特点选用五台变压器对厂区供电。3. 2. 2变压器的选择计算在负荷计算中变压器的有功功率和无功功率损耗可以按照以下简化公式计算:对sjl等型的电力变压器apt=0.02sjs(3-1)aqto.ossjs(3-2)对sl7, s7, s9等低损耗电力变压器apt=0.0015sjs(3-3)qt = 0.06sjs(3-4)(1) 对于变压器一：现已知p=934kw, s>896.64kva,其有功和

30、无功损耗计算，及其变压 器的视在功率，功率因数计算如下：pt = 0.015s.v = 0.015x896.64 = 17.933kwqt « 0.06s/$ = 0.06x896.64 = 71.731kvapf = p. + ap = 934x0.8x0.9 + 17.933 = 690.413kw0 = qjs +aq = 59327 + 71.731 = 664.858k vars" = jpj + y = 7690.4132 +664.8582 = 95&492ke4cos 67 =二s”根据以上计算的视在功率，选择变压器一的容量为1000kvao再根据工

31、程手册工变压器 的型号，现选用s9-1000/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、 额定容量为loookva、高压侧绕组电压为10rv,第九次系列设计的电力变压器，联结组别为y, ynoo(2) 对于变压器二 现己知p = 770kw, s. =693/ce4,其有功和无功损耗计算，及其变压器 的视在功率，功率因数计算如下：0.06x693 = 55.440 ate4耳=0.015 sjs =0.015x693 = 13.86kw770x0.8x0.9 + 13.86 = 5544£wqt - 0.06sh二仕+号q'二 2- + qt 二 379.1

32、4 + 55.44 二 434.58e vars"二 jpj + y 二 j554/p+434.5* 二 704.428ke4p' 554.4 a cos 67 = = 0.787s" 704.428根据以上计算的视在功率，选择变压器二的容量为800rva。再根据工程手册工变压器的型号，现选用s9-800/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额 定容量为800kva高压侧绕组电压为10rv,第九次系列设计的电力变压器，联结组别为y,ynoo(3) 对于变压器三：现已知p = 59以w, sj$=464.62ke4,其有功和无功损耗计算，及其

33、变压器的视在功率，功率因数计算如下：p = 0.0155;, = 0.015x464.62 = 6.969ew q « 0.06s” = 0.06x464.62 = 27.877z: varp/ = pis + apr= 590x0.7 x 0.9 + 6.969 二 378.669£w0 = qp + qt =379.134 4- 27.877 = 407.0 ilk vars” = 丁严 + 02 = j378.669?+407.01f =555.911kvacos。#378.669555.917= 0.681根据以上计算的视在功率，选择变压器三的容量为630kvao再

34、根据工程手册工变压器的 型号，现选用s9-630/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额 定容量为630rva.高压侧绕组电压为10kv,第九次系列设计的电力变压器，联结组别为y, ynoo(4) 对于变压器四:现已知p = 694z:w , s/$=587.859ke4,其有功和无功损耗计算，及其变压器的视在功率, 功率因数计算如下：p = 0.015sa = 0.015x587.859 = 8.818ew q « 0.06sjs = 0.06x587.859 = 35.272k varpf = pjs+pt= 694x0.9x0.8 + 8.818 = 4

35、99.68ewq = qjs + qt = 309.802 + 35.272 = 345.074/: vars” =护 + 02 = j499.6*+345.0742 = 607.253ke4cos0s"499.68607.253= 0.823根据以上计算的视在功率，选择变压器四的容量为630rva。再根据工程手册工变压器的 型号，现选用s9-630/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额 定容量为630kva.高压侧绕组电压为10kv,第九次系列设计的电力变压器，联结组别为y,ynoo(5) 对于变压器五：现已知p = 99lkwf s.=s9i.9kva,

36、其有功和无功损耗计算，及其变 压器的视在功率，功率因数计算如下：p = 0.015s. =0.015x891.9 = 13.379hvq - 0.06s” = 0.06x891.9 = 53.514r varp =比 + 对=991x0.9x0.8 + 13.379 = 726.899ew0 = qjs + aqt = 743.97 + 53.514 = 797.484r vars" =+ qj = 7726.8992+797.4842 = 1079.56ke4p 726.899_cos(p = = 0.673s 1079.56根据以上计算的视在功率，选择变压器五的容量为1250kv

37、ao再根据工程手册工变压器 的型号，现选用s9-1250/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、 额定容量为1250rva.高压侧绕组电压为10rv,第九次系列设计的电力变压器，联结组别为 y, ynoo根据以上计算制表如下:表31各个变压器型号统计变压器名s"型号容量(kva)cos0联结组别一号958. 492s9-1000/1010000. 720y,yno二号704.428s9-800/108000. 787y,yno三号555.917s9-630/106300. 681y,yno四号607. 253s9-630/106300. 823y,yno五号10

38、79. 56s9-1250/1012500. 673y,yno第四章短路计算为保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，不仅要考虑系统在 正常状态下的运行情况，还应该考虑系统发牛故障时的运行情况及故障产生的后果等。电力 系统短路是各种系统故障中出现最多、情况最严重的i种。所谓“短路”，就是电力系统中一 切不正常的相与相之间或相与地(指中性点直接接地系统)之间发牛通路的情况。4. 1短路计算的方法与步骤4. 4. 1欧姆法(1) 计算短路冋路中各主要元件的阻抗；(2) 绘短路回路等效电路，按阻抗串并联求等效阻抗求等效阻抗的方法，化简电路，计 算短路回路的总阻抗；(3) 计算三相短

39、路电流周期分量有效值及其它短路电流和三相短路容量；(4) 列出短路计算表。4. 4.2标幺值法(1) 设顶基准容量sd和基准电压ud,计算短路点基准电流id；(2) 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值；(3) 绘短路回路的等效电路，按阻抗串并联回路求等效阻抗的方法，化简电路，计算短 路回路的总电抗标幺值；(4) 计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路电流和三相短路容量；(5) 列出短路计算表。根据朝阳矿的特点及短路类型选用欧姆法进行短路计算。4. 2短路计算(1)对于第一台变压器，如图41为变压器低压侧发生三相短路。现已知屯力系统为a系 统，不考虑电抗，即电抗为0,电力变压器为loookv

40、a,短路电流口 (%)为4. 5。按照欧姆法计算进行三相计算，计算顺序内容，k点短路计算。s=«x=oloookvauk«)=4. 5电力系统图1电力系统的电抗为据己知得xl=0v _uk%2电力变压器的电抗为：100 几，计算得=7.2x103q400= 32.07m厂及巧/"=人=人=32.07也 几=1.84x32.07 = 59.024戊)三相短路容量/伙=1.09x32.07 = 34.96也 sk(3) = v3x 0.4x32.07 = 22.21mva三相短路电流：_ v3x7.2xl0-3s二 g 匸常数 1=0qf800kvauk(%)=4.

41、5图4 2电力系统图2 按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，k点短路计算。 电力系统的电抗为 据已知得xl=0电力变压器的电抗为："需*计算得"9“逗0.4=25.66m三相短路电流:v3x9xl0-3厂及；(3)三相短路容量厂(3)= /3)=人3)=25.66也谓=1.84x25.66 = 47.204戊)=1.09x25.66 = 27.974s/)=73x0.4x25.66 = 17.78mw1(3)对于第三台变压器，如图4 3为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为a系统，不考虑电抗，即电抗为0,电力变压器为630kva,短路电流uk (%)为4. 5。(2

42、)对于第二个变压器，如图4 2为变压器低压侧发牛三相短路。现己知电力系统为a 系统，不考虑电抗，即电抗为0,电力变压器为800rva,短路电流uk(%)为4.5。o40073x11.42x10-3=20.22ms=«u磁1=0uk«j=4 5s=k 祕 1=0图4一3电力系统图3按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，k点短路计算。电力系统的电抗为据已知得xl=0y "% 心2电力变压器的电抗为100几，计算得 冷=11.42x102厂及e厂=人=人=2022/ca& =1.84x20.22 = 37.21m戊)三相短路容量/垃=1.09x20.22 = 2

43、2.04msk(3) =73x0.4x20.22 = 4.0mva三相短路电流(4)对于第四台变压器，如图4 4为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为8系统，不考虑电抗，即电抗为0,电力变压器为630rva,短路电流uk (%)为4. 5。图44电力系统图4按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，k点短路计算。 电力系统的电抗为据已知得xl=0x厂uk%u肿电力变压器的电抗为'100 sn，计算得x，=11.42x103q三相短路电流厂及疋)心)400-v3x11.42x10-3=20.22m三相短路容量厂=人=人=20.22m心=1.84x20.22 = 37.21 肋 几=1.

44、09x20.22 = 22.044s/3)=73x0.4x20.22 = 14.01me4(5) 对于第五台变压器，如图4 5为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为a系统，不考虑电抗，即电抗为0，电力变压器为1250rva,短路电流0<(%)为45。1250：kva咏0=4. 5图45电力系统图5按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，k点短路计算。电力系统的电抗为据已知得xl=0电力变压器的电抗为丁 100"，计算得 心二5.76乂10一说人=40.09m三相短路电流v3x5.76x10-3厂及/£3)厂=匚=人=40.09m说)b =1.84x40.09 =

45、73.77m心)几=1.09x40.09 = 43.69m三相短路容量s& =7x0.4x40.09 = 27.77me4这吋可以根据三相短路容量选择出口断路器的容量。第五章电气设备的选择正确地选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安 全、经济合理的运行。在进行设备额选择时，应根据工程实际情况，在保证可靠、的前提下, 积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备选择的一般原则：(1) 选择设备的额定电压和额定电流、按短路故障电流校验设备的动稳定和热稳定性。(2) 按工作环境，运行要求，经济效果和货源情况，选择设备的型号规格。例如选屋

46、外或 室内设备，选防爆型或普通型设备，选不适于频繁操作的少油断路器还是选用适于频繁操作 的真空断路器等。(3) 按装设地点的三相短路容量sd,校验开关电器的断流能力(断流容量)。要求设备的额 定断流容量s履不小于装设地点的sd,即skd - s”或【kd - id式中 4设备在额定电压下的切断电流；id安装地点的三相短路电流。开关电器安装在低于额定电压电路时，其断流容量有所降低，可按下式计算：s'/suiun式中un开关电器的额定电压u安装地点的实际电压s显对应实际电压的新断流容量电气设备要能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验 其热稳定和动稳定性。5.1导

47、线截面的选择架设电网时，为保证整个供电系统供电的安全、可靠，减少建设的初期投资，及以后每 年支付的运行费用，选择导线和电缆截面时应满足以下条件：一、按发热条件选择导线截面每一种导线通过电流时，由于导线本身的电阻及电流的热效应都会使导线发热，温度升高.如 果导线温度超过一定限度，导线绝缘就要加速老化，甚至损坏或造成短路失火等事故为使导 线能长期通过符合电流而不过热，对一定截面的导线就有一个规定的容许电流值，称为允许载 流量这个数值是根据导线绝缘材料的种类允许温升表面散热情况及散热面积的大小等条 件来确定的按发热条件选择导线截面，就是要求根据计算负荷求出的总计算电流4c不可超 过这个允许载流量几，

48、即：若视在负荷为hc，电网额定线电压为un，则有sc(5-2)若导线敷设点的环境温度与导线允许载流量采用温度不同时，则导线的允许载流量应乘 校正系数：k。=(為-q)(5-3)式中0一一导线正常工作时的最高允许温度；eo导线的允许载流量所采用环境温度；e()一导线敷设地点实际环境温度。必须注意：按发热条件选择的导线截面积还必须注意与保护装置(熔断器及短路器等)配 合，若配合不当可能导致导线因过流而发热起燃，但保护装置不动作的情况。二、按线路电压损失选择导线(1)同一截面法 根据允许电压损失dt/x%，计算出允许电压损失再算出导线电抗 产生的电压损失uuf2uf = xql!un(54)式中x。

49、导线每公里之电抗值(q/如2)；工0厶一一各干线通过的无功功率(kvar)与本段干线长度(km)的乘积un线路额定电压(kv)o般架空线路可假定x。二0. 4 (q/如2),再算电阻产生的电压损失口匕(5-5)(5-6)nu(l=uuxaufy0 = l/(yxs)然后利用公式求出所需截面：(57)式中y导线材料的电导系数；工pl 一一各段干线上通过的有功功率(kw)与该段干线(km)的乘积; 算出截面后，选出标准截面与允许电流/“x(a)值。(2)不同截面法 利用下式求岀不同线段导线的计算截面s”：s二工力厶(58)第一段导线截面积:(5-9)第6段导线截而积(1<j<h)：(5

50、-10)式中p. 一一第一段导线上通过的有功功率(kw)；pj第j段导线上通过的有功功率(kw) o线路电压损失的大小是与导线的材料、截面的大小、线路的长短和电流的大小密切相关 的，线路越长，负荷越大，线路电压巡视也越大。在工程计算屮，可采用计算相对电压巡视 的一种简单公式：(5-11)或用下式来进行计算(ro + x otgcp)(5-12)10式中，p一有功负荷(kw)；l从负荷点到线路首端的长度(km)；他一一单位长度线路的相电阻；x。一一单位长度线路的相电抗；u 线路电压(kv)；aw% 三相线路每kwl km的电压损失百分值()o求出计算截面积。选用标称截而时.对靠近电源的线段可稍向

51、大套用。靠近负荷的线段 尽量向小靠。三、按经济电流密度选择导线截面把投资和运行费用全面考虑，比较经济合理的电流密度称之为经济电流密度，由于电线, 电缆截面的大小，直接关系到线路投资和电能损耗的大小，截面小一些可节约线路的投资，但 却会增加线路上能量的损耗;而截面选择得大，虽然可以减少线路上的能量损耗，但投资则会 相应地增加.因此，在选择导线截面时要综合考虑线路的投资效益和经济运行,可以用一个最 经济的电流密度来确定电线和电缆的截面.其计算方法为：i=sj(5-13)式中：i线路上流过的电流；s导线的横截面积；j经济电流密度。四、按机械强度选择导线截而架空线路经常遭到大风.覆冰及低温的考验，为保

52、证安全运行，可靠供电，我国规定架 空导线允许使用的最小截而如表48所示。如计算出截而低于表中规定数值.也必须按表上 数值选用。上述四种选择方法，必须同时满足机械强度、发热、允许电压损失等要求方可保证安全 使用，对电缆或较短架空线路，可按允许载流量选择，再以允许电压损失校验。下而以变压器一(岀线)为例进行导线选择计算：由前变压器的选择屮可知，所选变压器的额定容量为1000rva,低压侧平均功率因数为 cos0 = o.9,从变压器出线的长度为180m。 按发热条件选择采用三相铜芯聚氯乙烯绝缘电缆100073x660=0.874m查表可知，选择电缆铜芯截面为3 x 70mm2时25°c载

53、流量为1285a>874a,因此选择线芯为210山時的三相铜芯油浸纸绝缘电缆，即 zq22-3x70 型。 校验电压损失查表得 aw% = 2.239x1o3w> 因此实际电压损耗百分比为a(/% = aw% p l = 2.239x 1 o'3 x(0.9x 1000)x0.18 = 0.362%远小于允许电压损耗a(/% = 5%o故电压损耗满足要求 校验机械强度根据表规定，机械强度的要求是完全能够满足的。 校验短路热稳定度满足短路若稳定度的最小截面为a品弋而c(5-14)/£)= /：)= 32ka式中，/沁=以+= 0.55c查表，得c = 148 a 石

54、 / mm2因此anin = 32000x70.555 /(148av5)mm2 = 160.35mm2由此可见，以上所选电缆线芯截而3x70山時满足热稳定度的要求。 因此，选择线芯为210mm2的三相铜芯油浸纸绝缘电缆，即zq22-3x70型。 按照以上计算方式可以选择其他几组变压器出线都为zq22-3x70型。5.2母线的选择一、母线的材料、结构和排列方式母线的材料有铜和铝两种。铜的电阻率低.机械强度大，抗腐蚀性强。是很好的母线材 料。但由于铜在工业上有很多重要用途、而且储量不多，价格较贵，因此铜母线仅用于空气 中含腐蚀性气体(如靠近海岸或化工厂等)的配电装置中。铝的电阻率为铜的1.72倍，重量只有铜的30%,而口储藏量多、价格也低，因此广 泛应用于屋内外的配电装置中。工厂供电系统10kv以下母线主要是用矩形铝母线，而母线的三相排列布置则根据具体情 况而定。二、母线截面的选择母线截面的选择参照导线截面的选择。三、按短路条件校验母线的热稳定按正常条件选择的母线截面，必须校验它们在短路时的热稳定。工程上为简化计算常采 用短路时发热满足最高允许温度的条件下，当所选