煤矿kV变电所主井保护系统设计

1、本科毕业设计说明书煤矿110kV变电所主井保护系统设计DESIGN OF 110kV MICRO COMPUTER PLC CONTROL THEMAIN SHAFT MINE PROTECTION SYSTEM FORSUBSTATION学院（部）:电气与信息工程学院专业班级：电气08-2班学生姓名：隹波波指导教师：杨岸畐1教授2012年 5月25日煤矿 110kV 变电所主井保护系统设计摘要目前 ,在国内有许多大中型煤矿的提升系统都装配了比较先进的保护装置，以增强对提升机的保护 ,但有些煤矿因为缺乏资金而没有装配保护装置。 因此，研究出实用、 可靠 性高、经济、适用范围广的提升机综合保护装

2、置有着十分显著的意义。本设计以淮南矿业集团潘北矿区的变电所为对象进行了变电所高压电气设备选型 计算、相关继电保护整定的计算、二次回路分析、断路器的闭合闸动作过程以及微机 保护的设计。其中变电所一次设备的选型部分主要对主变压器、电容器、架空线和母 线的选择以及短路电流的计算和高低压电气柜的选择。二次回路部分主要对 10kV 主 井进线测量保护作了简要的分析 ,同时也对断路器的工作过程及其开闭的动作过程作 了全面的分析，在其中辅助大量的电路流程图，以全面的数据和图形剖析了二次回路 的工作过程。微机保护部分的设计选用S7200系列PLC进行硬件系统配置和软件的 设计.关键字：继电保护， PLC, 主

3、井保护，电气设备DESIGN OF 110kV MICRO COMPUTER PLC CONTROL THEMAIN SHAFT MINE PROTECTION SYSTEM FORSUBSTATIONABSTRACTCurrently, there are many large and medium coal mines in the country improve the system are equipped with more advanced protective devices to enhance the protection of the elevator, but some

4、mines due to lack of funds is not equipped with protective devices Therefore, the developed practical, high reliability ， economy, widely applied Integrate backup protection device has a very significant meaning.The design of Huainan Mining Group Pan North mine substation transformer for the objects

5、 of the calculations of the high voltage electrical equipment selection， the relevant relay setting calculations, the secondary circuit analysis， circuit breaker action during the closed gate， and microprocessorbased protection design of substation equipment including a main part of the main transfo

6、rmers， capacitors, overhead lines and bus options and shortcircuit current calculation and the choice of high and low voltage electrical cabinet。 10KV secondary circuit part of the main line of the main shaft into a brief analysis of measurement of protection ， but also the working process of the ci

7、rcuit breaker opening and closing of the action process and a comprehensive analysis, in which a large number of auxiliary circuit flow to comprehensive data and graphical analysis of the secondary circuit of the working process of the design of microprocessorbased protection used for S7-200 series

8、PLC hardware configuration and software desig n.个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途KEYWORDS ：relay， plc, protection of the main shaft ，electrical equipment目录摘要（中文） I摘要（英文） II1 绪论 11。1设计背景 11。2当前国内外研究现状 11.3主井提升机继电保护要求 11.4主井保护系统的组成 11。5主井系统保护的任务 21.6主井系统保护的意义 22设计任务及原始资料 33 变电所一次设备选型 43。1 负荷计算 43.2无功补偿 4。无功补

9、偿的意义 43。2。2.电网中常用的无功补偿方式 5。无功补偿的计算 53。3 主变压器的选择 53。 3。 1。主变台数的确定 5变压器形式的选择 63。3。3。主变容量的确定 63。4 110KV 架空线的选择 73。4.1 架空电力线路的防护区 73。4。2. 110kV架空电力线路的安全距离 83。 4.3。架空线截面积的选择 83.4.4. 架空线的校验 93。5110KV 母线的选择 1 03.5.1. 110kV母线的接线方案与分析 103.5.2. 110kV 母线的选择 113。 6三相短路电流的计算 113。 7 高压断路器的选择 153.8其它设备的选择 173.8.1

10、高压隔离开关的选择 173.8。 2 避雷器的选择 184 变电所二次侧设备的选型 204.110KV 母线的选型与校验 204。2 10KV 电缆的选择 204.3高压开关柜的选择 214.4 其他设备的选择 215 主井提升机继电保护 235.110KV 主井保护设计 235。2继电器保护的要求 235。3 继电保护组成 235.4 主井保护 245.5 继电保护用电流互感器的二次接线 256 二次回路分析 266.1 二次回路的含义及其重要性 266。2 10KV 主井进线测量保护装置 266。3 计量回路 296。4NSC681测量回路 296.5 断路器控制回路 306.6 跳闸操作

11、 316。 7 合闸操作 316.8 断路器防跳 316。9 断路器信号回路和辅助回路 326.10 储能回路 337系统保护装置设计 347.1 概述 347.2 系统保护的设计要求 347.3 远程设备的功能要求 347。4 硬件部分设计 347.4。1 微机保护硬件系统组成 347。4。 2 PLC 控制系统 357。4.3可编程序控制器(PLC)及其结构367。 4。 4 PLC 的特点及发展 387。 4.5 CPU224 387。4。6西门子S7-200的简介 39S7200 系列的 PLC 的通信 417。4。8 系抗干扰措施 417。5 硬件电路设计 427。 5。 1 系统框

12、图 427。5。2 对远端设备的硬件电路设计 447。5.3 控制系统及外围系统 487。6 系统软件流程图 517.6。 1 系统主程序流程图 517。6.2 检测子程序流程图 527。 6.3 通讯程序设计 53结论 56参考文献 57致谢 581 绪论1。1 设计背景目前，在国内有许多大中型煤矿的提升系统都装配了比较先进的保护装置 ,以增强对 提升机的保护， 但有些煤矿因为缺乏资金而没有装配保护装置。 因此,研究出实用、 可靠 性高、经济、适用范围广的提升机综合保护装置有着十分显著的意义。1.2 当前国内外研究现状目前国外研制的后备保护装置虽性能好 ,不过价格上却是一般煤矿企业所难以承

13、受的。国内的许多提升机后备保护装置相对较落后，大多以单片机为核心，采用 C 语 言或汇编语言编写程序的后备保护装置，人机界面相结合、监测保护功能于一体。本 文利用 PLC 为核心技术设计开发新型的提升机综合后备保护装置。1.3 主井提升机继电保护要求矿井提升机是矿山生产的至关重要设备 ,对矿井的生产及安全起着非常重要的作 用。一旦出现故障 ,要求其保护设备能自动地、快速地、有选择性地借助于断路器将故 障元件从电力系统中切除，保证无故障元件快速恢复正常运行，并使故障元件免于继 续遭受破坏。电气元件的不正常运行状态 ,要根据运行维护条件自动发出信号， 通知运行人员处 理，或自动地进行调整和消除。反

14、应不正常工作状态的继电保护装置，一般不需要立 即动作，允许带一定延时。对作用于断路器跳闸的继电保护装置来说，必须做到严格的选择性、及时的速动 性、足够的灵敏性、极高的可靠性。1。4 主井保护系统的组成主井系统微机远程保护由主站设备 （ PC 机）和远端设备 PLC 监控保护单元构成。 系统硬件由主机及其外部设备，多台 PLC 智能控制单元及其外部设备 RS485 接口 组成。远端设备安装在变电所、 主井内（每路一台 ），主要完成对模拟量的采集和检测 , 将运行状态和数据发送给主站， 并能接收主站发来的命令 .主站设备是一台装有监控软 件的 PC 机,安装在控制中心或值班室，进行设置参数或控制，

15、通过串口和远端设备相 连 .远端设备站软件可以管理整个系统的所有远端设备， 如当远端送来的被控对象出现 异常信息时，主站会提示报警，将数据存入数据库中，并能提供历史数据查询及数据 曲线的绘制等 .上位机与下位机的通信采用主从式 RS485 接口通信网络。1。5 主井系统保护的任务目前我国众多大中型企业都面临技术改造问题，随着监控保护的覆盖面的逐渐扩 大，系统保护的任务也日益繁重，系统技术改造是一项重要的技改工作。此微机远程 监控系统的主要任务就是监视主井运行生产过程 ,实现各类操作控制， 完成主井生产过 程的监测与保护。所以该系统首先要能够实时采集主井生产过程中的各种实时信息， 更新数据库，为

16、监控保护系统提供真实可靠的运行信息。能提供正常情况下的运行显 示，调用所有的数据，完成各种管理提示及统计报表等工作。实时监视生产过程中的 各类异常报警（如短路、过载、过压、欠压、过电流等 ）信号，并做出相应的保护处理此外，此系统不仅要在本地完成监视现场运行数据，对现场仪表进行标定，对操 作参数进行修改，实现各种先进控制，方便地完成对控制系统的监视、设置参数等功 能,而且在远程和异地也能实现控制系统操作和运行数据的传输，实现资源共享。1。6 主井系统保护的意义从根本上改善煤矿安全生产状况，是关系煤炭工业发展的大事，是保障煤炭工业 持续，稳定，健康发展的重要前提。为了贯彻落实安全第一的方针 ,除了

17、加强管理和安全技术培训外， 安全监测工作现 代化也是加强安全工作的重要物质技术保证。它是防止各类事故发生，实现煤矿管理 现代化的必要手段，也是一项不容忽视的安全技术基础工作。2设计任务及原始资料表2 - 1潘北矿变电所负荷表顺序设备 负荷 名称电 压(k V)高压电动机总台 数/工 作数设备容量需用系数KxCostan使用容量型式额定容量(kW)总容量(kW)工作容量(kW)Pj(kw)Qj(kVar)Sj(kVar)主井提升同1机10步40001/1400040000.950。90。48380018244215副井提升直1700/46685840.2机10流22002/2390039000。

18、90.61.333510。36通风同0 。0。-10682469.3机10步30002/160003000742-0。9482226。52压风同0。794机10步5505/4275022000。759-0。48165021830瓦斯异1598.5泵10步8004/2320016000.750。750。88120010565制冷降温1864.6系统10200020000.70。750。88140012329地面低压0。7系统3880000.80。750.88640056328525井下高压68568负荷1060000。80.71.0248004896。42498174430479总计67.85设

19、计任务：完成变电所10kV主井保护装置的设计3变电所一次设备选型3。1负荷计算1有功功率P Kx 為2。无功功率 Q=FX tan3。视在功率S= ； P2Q2式中：Pei :每组设备容量之和，单位为 kW; Kx：需用系数；cos :功率因数。 总负荷的计算：1。有功功率P K, P2. 无功功率Q K, Q3. 视在功率S P 2 Q 24。自然功率因数：COS, P /S式中：K,为组间同时系数，取为0。850。9.电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网 络中的无功损耗相平衡；按系统供电负荷的功率因数达到0。95考虑无功功率平衡。3。2无功补偿电网

20、中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需 向这些设备提供相应的无功功率在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后， 可以 提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无 功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无 功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。3。2.1.无功补偿的意义1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数.2）减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos=0 8增加到 cos=.95时，装1kVar电容器可节省设备容量 0。52kW;反之，增加0.52kW对原 有设备而言，相

21、当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考 虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。3）降低线损，由公式= （1 cos 1 /cos 2） >100%得出其中cos 2为补偿后 的功率因数,cos 1为补偿前的功率因数则：cos 2cos 1，所以提高功率因数后， 线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及 降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以,功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。3。2。2。电网中常用的无功补偿方式1) 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组2) 分组补偿：在配电变压

22、器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；3) 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功 率的潜力。3。2.3.无功补偿的计算按系统供电负荷的要求，功率因数要不小于0.9。而全矿自然功率因COS ! P /S =249860475=0.820.9,因此要进行无功补偿。因为主变的无功损 耗远大于有功损耗，暂取cos =0.92计算10KV侧无功功率补偿容量。故补偿无功功 率为：QC P tan 1 tan 224986 tan(arccoS).82) tan(arccos0.92) 11368K var选取

23、GR-1型高压电容器柜，并联电容器为YL10.530 1,单柜容量为360kvar,选 32台，总补偿容量为 360>32=11520kvar。无功补偿后10kV测和110kV测的负荷计算如表3 1所示.'表3-1无功补偿后变电所的计算负荷项目cos计算负荷R/KWQj / K varSj / KVA10kV侧补偿前负荷0。752496817447.83047510kV侧无功补偿容量-1152010kV侧补偿后负荷0。97249685927.825662主变压器功率损耗0。015 Sj =384.90。06Sj =1539.7110kV侧负荷总计0.9625352。 97467。

24、 526429。 83.3主变压器的选择3。3。1。主变台数的确定变压器台数的选择：一个变电所中变压器的台数通常为12台。变压器台数多不仅投资增加，消耗材料多，而且使系统接线复杂，维护困难 . 当一、二级负荷较大时，为满足供电可靠性，应采用两台变压器供电。若一、二 级负荷较少，并且可由低压侧取得足够容量的备用联络电源,也可装设一台变压器。当负荷为三级时，宜采用一台变压器 .但当负荷较大或认为经济合理时 ,也可采用两 台变压器。3。3。2变压器形式的选择1）110kV 主变一般采用三相变压器。2）当系统有调压方式时 ,应采用有载调压变压器 .对新建的变电站 ,从网络经济运行 的观点考虑，应采用有

25、载调压变压器 ;其所附加的工程造价，通常在短期内可以收回 .3）具有三个电压等级的变电站，一般采用三绕组变压器,但每侧绕组的通过容量应达到额定容量的 15%及以上，或第三绕组需接入无功补偿设备 .否则一侧绕组未充分 利用，不如选两台双绕组变压器更合理。4）绕组接线组别的确定： 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。3。3。3.主变容量的确定变压器容量的选择 变压器的容量首先要满足在计算负荷下变压器能够长期可靠 运行.1）单位变压器的额定容量 SNT 与计算负荷的关系应满足SNTSc2）对于两台并列运行的变压器，则应满足SNT1SNT2ScSNT1Sc1Sc2SNT2Sc1Sc2式中

26、SNT1 、SNT2 分别为并列运行的两台变压器的额定容量； SC1 、 SC 2分别为负荷 中的一级和二级负荷的容量 .变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外， 还应考虑 :为适用工厂发展和调整 的需要，变压器容量应留有15%25%的裕量；满足变压器经济运行条件。根据给定负荷表得Sc 26429.8KVA，高压绕组额定电压为110kV。1 ）主变方案选择方案一：单台三相双绕组变压器，型号 SFZ9-30000/110 的变压器，额定容量 30000kVA，电压等级 110/10kV。方案二：两台三相双绕组变压器 ,型号 SFZ9-20000/1 1 0的变压器。主变方案技术比较：方案一、优

27、点：接线简单、占地面积小；缺点：运行可靠性、灵 活性差，不能满足重要客户的需求。方案二、优点：运行可靠性、灵活性强，能满足重 要客户的需求。显然，方案二较好。2）备用方式选择对于设有两台变压器的变电所，通常选用两台等容量的变压器，单台变压器的 容量视它们的备用方式而定：（1）明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，每台变压器 均按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑。（2）暗备用：两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担全部负荷的50%。因此，每台变压器的容量宜按全部最大负荷的70%选择.变压器互为暗备用的特点是：正常情况下，变压器最大负荷率约是70%，符合变压器经济

28、运行要求，并留有一定裕量；若一台变压器可以在承受全部最大负荷情况下继 续运行一段时间，这段时间完全有可能调整生产，切除部分不重要负荷，保证生产秩 序。显然，两台变压器互为暗备用的运行方式，具有投资省、能耗小等优点，在实际 中得到了比较广泛的应用。又Snt 0.7 26429.8KVA 18500.86KVA式中，Snt为一台变压器的额定容量（kVA）故选用两台三相双绕组变压器，型号SFZ9-20000/110的变压器，额定容量20000kVA, 电压等级110/10kV，它们互为暗备用。表3-2 SFZ9-20000/110型号变压器参数型号额定电压（kV）联接组损耗（kW）空载电阻抗电号 接

29、流(%)压（ ）SFZ9-高压低压空载负载20000/110 ± X1.25%11，10。 5YN,d1121。096.600.6010.51106.6,6。33。4 110kV架空线的选择3。4.1架空电力线路的防护区1）架空电力线路的防护区是指保护线路安全运行所规定的区域。其所指为导线边线向两侧延伸一定距离所形成的两平行线内的区域。各级电压应延伸的距离规定如下：1 10kV 5m35 110kV 10m154 330kV 15m500kV 20m2）架空电力线路在经过工厂、矿山、港口、码头、车站、城镇、乡村等人口密集 的地区，保护区可略小于上述规定但导线边线与建筑物之间的距离，在

30、最大计算风偏 情况下，不应小于下列数值：1 10kV 1.5m35kV3。0m66 110kV 4.0m220kV5。0m330kV 6.0m342. 110kV架空电力线路的安全距离1） 110kV架空线对以下地区的安全距离分别为：对地面距离，人口密集地区为7。 0米，人口稀少地区为6。5米；交通困难及步行可达山坡为 5。0米;与建筑物垂直距 离为5.0米；边导线与建筑物水平距离为 4.0米；边导线与树木水平距离为3.5米；与 街道行道树垂直距离为3.0米；与街道行道树水平距离为 3。5米。2） 110kV架空线对公路、铁路、水面的安全距离如下：公路和道路7。0米；铁路（至 轨顶）7。5米；

31、铁路（至承力锁或接触线）3。0米;通航河流（至常年高水位）或不通 航河流（冬季至冰面）为6。0米。3） 架空线相互跨越时的最小距离：35110kV架空线与35110kV架空线最小垂 直距离为3.0 米;35110kV架空线与200kV架空线最小垂直距离为2.0米。4）架空线阻抗和允许载流量阻抗 X 0.145 lg -0.789r式中 X 架空线路每km电抗，欧姆；D 导线相间几何均距，cm；r 导线半径，cm。35kV以上架空线采用钢芯铝绞线截面不小于 35mm2，在最大连续负荷时，不得超 过导线的允许载流量。343。架空线截面积的选择按经济电流密度选择导线截面积线路在工作时的最大工作电流：

32、lg Sj/(.3 Un)26429.8/(.3 110)138.72A该变电所所带负荷为一级负荷，全年不间断供电，其最大负荷年利用小时Tmax =8760h查表得其经济电流密度J=0.7 A/mm2，所以导线的经济截面面积：S = Ig / J = 138.72/0.7=198.17mm2考虑到线路投入使用的长期发展，可能增加负荷，选用截面积为240mm2的导线， 所以根据跟定条件通过表3。4 1选择型号为LGJ-240的钢芯铝绞线。架空线的校验1) 。按长时允许电流校验导线截面积70 C .查表得LGJ240型裸导线的长时允许电流ly=610A( °=25C)当环境温度为35 C

33、时,导线最高工作温度为1- c')/(1-0)其长时间允许通过电流为：Iy=Iy J(=610 J(70-35)/(70-25)=538A当一台变压器满载，一条输电线检修时导线负荷最大，这时的负荷电流为：Ie 20000/( 3 110)104.97A由于Ie Iy,所以符合要求。2) .按电晕电压校验由于导线电压高于35kV所以要进行电晕电压校验其临界电晕电压为：U j = 84K >MrX XRX(1+0.301/、 XR ) >lg a/ R=268.3KV显然 U j =268。3kV110kV满足电晕要求。3) 。按电压损失校验查表得LGJ-240导线的单位长度电

34、阻和电抗为：R。0.132X。0.369线路总的电压损失为：U = (P X+QX X)/Un =55.47V电压损失百分比为：U % = U/Un = 0。000504 < 0。05所以导线符合要求.综上选择LGJ-240架空导线。表3-3 LGJ钢芯铝绞线技术数据标称截股数X直径（mm）计算面积(mm2)计算外直流电（温度单位质量屋外容许电流2 m m铝铝钢一全导线径mm20 C欧/米）(kg/km)+25 C(A)356 X2.81 X2.836o 96o 243 o 18o 40.85150170506 X3o 21 X3。27 X1.148o 38o 056 o 39.60o

35、65196220706 X3。81 X3.87 X1.368o 011o 379 o 311.40.462752759528 X2。087 X1.895o 217o 8113o 013o 70.3340433512028 X2。297 X2o 0115o 022 o 0137.015.20.2749238015028 X2。597 X2.2148o 026 o 6174。617.00.2161744518528 X2。877 X2.5181.034.4215.419.00.1777151524028 X3.297 X2.8238o 043 o 1281。121 o 00.1329976103。

36、5 110kV母线的选择3.5。1。110kV母线的接线方案与分析1）单母线1。优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；2。 缺点:不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个 配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时 停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。3。 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况:6 110kV配电装置的出线回路数不超过6回；35 63kV配电装置的回线数不超过3回；110-220kV配电装置的出线回路数不超过 2回。2）单母线分段接线1. 优

37、点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电 源供电；当一段母线发生故障，分段断路自动将故障段切断，保障正常段母线不间断 供电和不致使重要用户停电。2。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时， 该段母线的回路都要在检修期 间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均等 扩建.3. 适用范围：610kV配电装置出线回路数为 6及以上时；3563kV配电装置出 线回路数为48回时；110220kV配电装置出线回路数为34回时。3) 电气主接线的确定采用单母线分段的结线综上，考虑主接线须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。本变电所主接

38、线方式采用单母分段接线，即高低压侧均使用单母线分段接线方式3。5。2. 110kV母线的选择1) 母线的材料与截面形状变电所中各种电压配电装置的母线，以及电器间的连接大都采用铜、铝或钢的矩 形、圆形、管形裸导线(体)和多芯绞线铜的导电性好，抵制化学侵蚀性强，因此在大电流装置中或在化学侵蚀的地区宜 采用铜母线。铝的导电率为铜的1.62倍，但铝的比重比铜小得多，所以铝的耗用重量 仅为铜的40%50%.总的来看，铝母线比较经济。因此，在屋内、外配电装置中，目 前大都广泛采用铝母线。钢的电阻率很大，在交流装置中应用钢母线还会产生磁滞和 涡流损耗。因此，钢母线一般仅用在1kV以下的小容量装置和1kV以下

39、工作电流不大 于200A的配电装置中。电压高于35kV的屋内、外配电装置中，一般采用圆形母线，如管形母线或多芯 绞线，主要为了防止发生电晕。35kV以下多采用多芯绞线。2) 母线截面选择与校验配电装置中的母线截面按经济电流密度选择。线路在工作时的最大工作电流：lg Sj/(3 Un) 26429.8/(.3 110) 138.72A该变电所所带负荷为一级负荷，全年不间断供电，其最大负荷年利用小时Tmax=8760h>5000h查表得其经济电流密度J=0.9A/mm2，所以导线的经济截面积：S = I g / J = 138。72/0。9=154.1mm2考虑到线路可能增加负荷，选用截面积

40、为185mm2的导线，所以根据跟定条件通过 表3。4-1选择型号为LGJQ185的轻型钢芯铝绞线(参考煤矿电工手册表 7-7-3 LGJQ型轻型钢芯铝绞线的结构与技术指标(GB1179-74)。按导线平放，其I al =548A，计及温度修正：K.(70-)/(700) (70)/(70一25) .一 70 29=0096K lal=0。96X548=526。08A显然,Ig=138.72A526。08A，满足母线正常发热要求。3.6三相短路电流的计算 1。短路电流计算的目的1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限 制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算

41、。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全 距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）接地装置的设计，也需用短路电流。2。短路电流计算的步骤1）设定基准容量Sd和基准电压Ud，并计算基准电流Id，一般设基准容量 Sd=100MVA,而设基准电压Ud = Uc （短路计算电压，即1。05Un）。因此短路基准电流 为,_ Sd _100MVA <3UdV3Uc计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值

42、（一般只计电抗标幺值） 电力系统的电抗标幺值Sd _ 100MVAX s=SocSoc式中Soc-电力系统出口断路器的断流容量，单位为 MVA 电力线路的电抗标幺值X WL = X 0 ISduc=x°i100MVA式中Uc线路所在电网的短路计算电压，单位kV，Uc=1.05Un。采用标幺值计算时，无论短路计算点在哪里，线路的电抗标幺值不需换算。 电力变压器的电抗标幺值X* =Uk%Sd = Uk%X t =100S nSn式中Uk%-变压器的短路电压（又称阻抗电压）百分值；Sn-变压器的额定容量（单位为kVA，但在此式应化为与Sd同单位MVA） 2）对k-1点的短路回路总电抗标幺值

43、为：* * *X （k-1）=X1+X2对k2点的短路回路总阻抗标幺值为：X*（k-2）=x；+x；+x3/x4=X* +x； +X3X4X3 X43）计算短路电流分别对各短路计算点计算各短路电流ik3）、I、iS3）和iSh）等。|（3） =1 dk =*X其余短路电流的计算与上述欧姆法相同4）计算短路容量100MVAX4. 各母线短路电流计算1）电力系统简图：2）确定短路计算基准值:设 Sd 100MVA，Ud Uc 1.05Un ,则:Sd1000 502KAd1 3Ud1115 .3Sd1005.5KAd23Ud210.5 .33）计算短路电路中各元件的电抗标幺值 因为此为无穷大系统，

44、故系统阻抗：xSi 0 架空线路查表得LGJ 240的x0 0.132 / KM*X1电力变压器*X20.132 3010011520.0299查表得Uz%=10.510.5 100MVA100 20000 KVA=0。 2625短路计算等效电路如下图所示:图3-2短路等效图4）计算k-1点（110kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和算路容量总电抗标幺值X*（K1） X；0.0299三相短路电流周期分量有效值1 diX (k 1)0.502KA0.029916.8KA 其他短路电流I” I I畀 16.8KAiSh32.551” 2.55 16.8 42.8KA1.511”1.51 16.

45、8 25.34KA 三相短路容量Sk31学3344.48MVAX (k 1)0.02995）计算k-2点（10kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值：X*（k 2） X； X； 0.2949 三相短路电流周期分量有效值：| (3)1 k 21 d25.5KA18.65KA*X (k 2)0.2949其他短路电流:| ''(3)Ilk3)218.65 KAi (3) ish1.84I"1.8418.6534.32KA|1 sh1.091''1.0918.6520.33 KA三相短路容量：阴 為 韻339.1MVA表3-4母线三相短

46、路电流列表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAII ''Ii1 shI (3)1 shS(3)K-116。816。816。842.825。343344.48K-218.6518.6518。6534。3220。33339.13。7高压断路器的选择高压断路器除在正常情况下通断电路外， 主要是在发生故障时，自动而快速的将故 障切除，以保证设备的安全运行。常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真 空断路器。1 高压断路器的主要参数：额定电压:是指断路器正常工作时的线电压；额定电流：是指环境温度在40度时， 断路器允许长期通过的最大工作电流； 额定断开电流：它是断路器开

47、断能力的标志，其 大小与灭弧室的结构和介质有关；额定开断容量：开断能力常用断流容量表示，Sn br - 3U n I N br ；热稳定电流：热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力；动稳定电流或极限通过电流：表示能承受短路电流所产生的电动力的能力；断路器的 分、合闸时间：表示断路器的动作速度。2。高压断路器的选型原则(1) 选择型式断路器型式的选择，应在全面了解其使用环境的基础上，结合产品的价格和已运行 设备的使用情况加以确定在我国不同电压等级的系统中，选择断路器型式的大致情况 是：电压等级在35kV及以下的可选用户内式少油断路器、真空断路器或SF6断路器；35kV的也可选用户外式多油

48、断路器、真空断路器或SF6断路器；电压等级在110330kV 范围,可选用户外式少油断路器或SF6断路器；550kV电压等级则一般选用户外式SF6断 路器.110kV侧断路器可选用户外式少油型断路器。(2) 额定电压所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压。即110KV。(3) 额定电流电网110KV侧的最大负荷电流：,1.05PNI m ax 訂3UN cos31.05 20 103 1100.92119.8AI N I m ax。根据以上要求，查表选择型号为LW 126/T400040型断路器。其参数如表5-1所示。表3-5 LW-126/T4000-40型断路器技术器参数额定

49、电额定电额定开断极限通过热稳定电固有分闸合闸时间压（kV）流（A）电流（kA）电流（kA）流（kA）时间（S）（S）126400040173.618.28（4S）0.070.4资料来源：熊信银，朱永利发电厂电气部分M。第四版。北京：中国电力出版社，2009。（4）校验开断能力为使断路器安全可靠的切断短路电流，应满足下列条件:1 br 1 kt式中I br断路器的额定开断电流，kA ；Ikt刚分电流（断路器触头刚分瞬间的短路全电流有效值），kA故lbr=40KA16.8KA=lkt满足要求。（5）校验动稳定i maxi sh式中ish所在回路的冲击短路电流，kA ；imax 设备允许的动稳态电流

50、（峰值），kA。故imax=173.6KAish=42.8kA满足要求。（6）校验热稳定11 t Qk式中I t2t -设备允许承受的热效应，kA2 s;Qk 所在回路的短电流热效应,kA2 s.Qk 洛 I''2 101（22 12 2 2Itk tk16.81016.816.8Qk 1128.96KA2 SI 2 t 402 4 6400kA2 s241128.96kA s12满足要求3。8其它设备的选择 高压隔离开关的选择1高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输 电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔 离的

51、设备。2.形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触 头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压 隔离开关 主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置， 确保两者之间操作顺序正确 各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式。3.选择条件:海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C, 户外产品 环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日平均值不大 于95%,月平均值不大于90% （有些产品要求空气相对湿度不大于 85%）;户外产品 的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸 气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用于I级污秽区， 防污型用于U级（中 污型）、川级（重污型）污秽区.根据设计条件，选择户外型高压隔离开关，它可用于户外有电压无负载时切断或闭 合6500kV电压等级的电气线路。户外型高压隔离开关一般由底座、支柱绝缘子、 主刀闸、接地刀闸、动触头和操动机构等组成，单相或三相连联动进行操作。户外隔离 开关可安装 在户外支架或支柱上，也可安装在户内。（1）额定电压所选隔离