煤矿35KV地面变电所供电系统设计毕业论文

1、煤矿35KV地面变电所供电系统设计毕业论文摘 要错误！未定义书签。目-5I第一章概述11.1 电源11.2 基本地质气象资料1笫二章负荷计算及变压器选择12. 1负荷分析12. 1. 1负荷分类12.2 负荷曲线12.3 矿井用电负荷计算22. 3. 1设备容量确定22. 3.2需用系数的含义22. 3.3本系统的负荷计算32. 3.4原始资料52.4 . 1计算负荷：82.5 .2全矿负荷统计122.5 无功功率的补偿122.6 主变压器的选择142. 6. 1主变压器容量的确定142. 6.2主变压器台数的确定142.7全矿总负荷的计算152. 7.1变压器损耗计算153. 7.2 全矿总

2、负荷15第三章 电气主接线的设计 164. 1电气主接线的概述163.2电气主接线的设计原则和要求163. 2.1电气主接线的设计原则163. 2.2电气主接线设计的基本要求173.3电气主接线方案的比较18第四章 短路电流的计算214.1短路电流计算的一般概述214. 1. 1 短路的原因214. 1.2 短路的危害215. L3短路的类型224.2短路电流计算22笫五章电气设备的选择与校验275.1 高压电器设备选择的一般原则271 .1.1按正常工作条件选择高压电气设备275 . 1.2 按短路条件校验295.2 电气设备的选择和校脸305. 2.1高压断路器的选择和校险305. 2.2

3、低压隔离开关的选择和校验315. 2.3电流互感器的选择及校脸315. 2.4 母线325. 2.5高压开关柜的选择34第六章导线的选择与敷设366.1 导线选择的条件366.2 电缆型号的含义376.3 导线截面的选择376.4 电缆的选择与计算38第七章主变压器的继电保护407.1 继电保护的任务和基本要求407.2 保护的装设原则417. 2.1电力变压器应装设的保护装置417. 2.2 保护形式427. 2.3变电所的室外布置46第二部分采区变电所47第一章采区变电所的负荷统计47第二章变压器的选择492.1变压器的选择49第三章采区电缆的选择523. 1电缆型号的确定523. 1.

4、1电缆选择的基本原则523. 1.2 型号的确定523.2电缆截面的选择523. 2. 1采区变电所6kv电源，电缆的选择523. 2.2按长时允许电缆流校险电缆截面： 533. 2.3按电压损失校验。534. 2.4按热稳定条件校脸。54第四章电气设备的选择585. 1选择原则584.1.1 高压配电装置的选择原则584.1.2 低压电气设备的选择原则584.2电气设备的选择584. 2.1高压配电装置的选择58第五章 短路电流的计算 595.1变压器的供电网络59第六章 高低压配电的继电整定616.1 高压配电的继电保护与整定。616. 1. 1 高压开关（PB2-6 改型，ni=100/

5、s） 617. 1.3 高压开关，PB2-6GA 改型 ni2100/S628. 1.4 总高压开关 PB2-6 改，ni=/S626.2 低压电气开关的继电整定63第七章制定保护接地及漏电保护647.1 制度保护接地措施647.2 漏电保护64结束语65参考文献66专业,专注.第一章概述本设计的矿变电所位于省庄境，是一个终端变电所，只供庄煤矿用电，设计 的电压等级为35/6kV o 35kV线路为双回路进线，系统最大运行方式阻抗 X*=0.4193；系统最小运行方式阻抗X*=0.7389。所用电由负荷端引出，经动力变 压器提供，采用单母分段原则。1. 1电源1 .供电电压等级：35kV2 .

6、离矿井地面变电所的距离：4km3 .系统电抗最大运行方式：Xxmin=(). 4193最小运行方式：X'max=0. 7389输电方式：架空线双回路出线过流保护动作时间：3秒电费收取方法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费，每千瓦6元。1.2基本地质气象资料1 .日西北4 .最大风速 4米/秒5 .地震烈度 7度第二章负荷计算及变压器选择2. 1负荷分析为了满足电力用户对供电可靠性的要求，即停电所造成的影响不同，同时又 考虑到供电的经济性，根据用电设备在企业中所处的重要地位，以方便在不同情 况下区别对待，通常将电力负荷分为3类。2. 1. 1负荷分类一类负荷（一级负荷）。凡因突然中断供

7、电，可能造成人身伤亡或重要设备损 坏事故，给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷，均属一类 负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。例如：煤矿主通风设备，井下主排水 泵，副井提升机。一类负荷应有两个独立的电源供电，对有特殊要求的一类负荷, 两个独立电源应来自不同的地点，以保证供电的可靠连续性要求。二类负荷（二级负荷）。凡因突然中断供电，造成大量废品或大量减产形成较 大经济损失的负荷，属于二类负荷。例如：煤矿的集中提煤设备，地面空气压缩 机，井下采区变电所等。对于二类负荷应有两个电源，并且两回路电源应尽量取自不同的变电所或母 线段。三类负荷（三级负荷）。不属于一类和二类的所有其他负荷

8、均为三类负荷。三 级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。2.2 负荷曲线年最大负荷：就是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出现3次的最大工作 班负荷曲线）中的最大负荷，即30min消耗电能最大时的平均负荷。并分别用符 号 Rax、Qmax、'max表示年有功、无功和视在最大负荷。年最大负荷小时是这样一个假想时间，电力负荷按照年最大负荷尸"-持续运 行7-x时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗电能。年最大负荷利 用小时：Tmax”：，Pmax卜（2-1 ）A式中P 全年消耗的有功电能，kw - ho2.3 矿井用电负荷计算2. 3. 1设备容量确定

9、将电动机不同工作制的铭牌功率换算为统一的功率。1）长期工作制（连续运转时间在2小时以上者）的电动机，按电动机的额定 容量。2）短时工作制（连续运转时间在10分钟至2小时围）的电动机按电动机的 额定容量确定。如此类电动机正常不使用（事故或检修时用）支线上的负荷按额 定容量确定；干线上的负荷可不考虑。3）反复短时工作制（运转时为反复周期地工作，每周期的接电时间不超过 10分钟者）的电动机，按电动机暂载率为25%时的额定容量确定，当电动机铭牌 上的额定容量不是25%的暂载率时，应按下式换算：2=小产=2匕病V 勺5（2-2）式中？一一换算的额定容量，千瓦；匕一一与某一暂载率相应的电动机铭牌功率，千瓦

10、；一一与R相对应的暂载率；*25一换算的暂载率，既25乳2.3.2需用系数的含义以一组用电设备来分析需用系数储值的含义。设该组用电设备有n台电动 机，其额定总容量为外« （kw）。则当此用电设备组满载运行时需从电网接用容量。/，/ ； KW(2-3)式中P&用电设备从电网吸收容量，KW；"n台电动机的加权平均效率_ P.N 1Th + Pn2rh + + Pn/1 "“Hz以M(2-4)然而n台电动机同时运行的可能性很小。我们可以定义同时运行系数在最大负荷期间投入运行的电动机的额定容量的总和"全部电动机的总额定容量本次设计所需用席数按照参考质料均

11、已记入表中2. 3.3本系统的负荷计算计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷， 其热效应与同一时间实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通 常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。平均负荷为一段时间用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负 荷班(即有代表性的一昼夜电能消耗量最多的一个班)的平均负荷，有时也计算 年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 在确定了容量后可以按需用系数法计算负荷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、需用系数

12、相近的一些设备合并成的一组用电 设备。在一个车间中，可以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：KWKVAKVAL=sJ®)(2-5)式中%。、Q，。、S，。该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；,该用电设备组的设备总额定容量，KWUn额定电压，Vtan。一一功率因数角的正切值L该用电设备组的计算负荷电流，AKd需用系数多个用电设备组的计算负荷。在配电干线上或矿井变电所低压母线上，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 在求配电干线或矿井变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数Ei。 具体

13、计算公式如下：m/=,i=l, 2, 3.mmQca = K,i >, (K/ Pm tan )2iS,a= J* Ga(2-6)式中Pa、Qj Sea为配电干线或变电站低压母线有功、无功、视在功率 计算负荷；同时系数m 为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数；心该干线或低压母线上的额定电压，V该干线变电站低压母线上的计算负荷电流，A专业,专注.表2-1矿井原始数据Table 2T The original data of coal mine编号设备名称电动 机型式电动机额定容量kW安装台数/ 工作台数设备容量kW需用系数cos 4>计算容量年最大工 作小时数安装容量工作容量

14、有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA12345678910111213地面高压1主井提升机20001/1200020000.90. 851800. 01116.02117.630002副井提升机16001/1160016000.80. 851280. 0793.61505.915003压风机6003/2180012000.80.9960.0-460. 81066. 73600南风井16002/1320016000. 930. 951488-4891566. 38760北风井16002/1320016000. 930. 951488- 4891566. 38760四地面低压1机修厂8

15、880.40. 65355.2415.2546.520002家属区7350.50.7367.5374.9525.020003工业广场1879.60. 6780. 7731273. 51044. 31646. 94排阡系统1277. 10. 650. 7278307841141.754355洗煤厂31640.60.81898.41423.82373. 040006水源井1750.80.8140.0105.0175.05000五井下高压主排水泵（最大涌 水量）12505/3625037500. 850. 853187.51976. 33750. 52000主排水泵（最小涌 水量）12505/262

16、5025000. 850. 852125.01317.52500. 35000六井下低压1350变电所9120.60.7547.2558. 1781.742002430变电所9050.60.7543.0553.9775.742003520变电所8990. 620.7557.4568.5796.342004井底车场6420.60.8385.2288.9481.54200,专业.专注.七123456统计计算结果 全矿合计 全矿计算负荷 电容器补偿容量 补偿后负荷 主变压器损耗 全矿总负荷23226.70. 8840. 9530. 93117100.915390.815390.88315473.88

17、563. 7 813505 -3265. 34870. 211826052. 219125.3 17408. 71614316615.3,专业.专注.2. 4. 1计算负荷:根据所给原始资料计算过程如下；地面高压：71-COS2V1-O.852tan (p = = 0.620主井提升机：COS0 0.85p< fl = kPn = 2000 x 0.9 = 1800Q(a =匕 tan ° = 1800 x 0.620 =1116.0s«= V18002 + 11162 = 2117.6Jl-cos2°Vl-0.852 c itan。= = 0.620副井提

18、升机：cos。 0.85pca = k&Pn = 1600 x 0.8 = 1280.0Q(a =匕 tan = 1280 x 0.620 = 793.6= Jl 280.02 + 7936 = 1505.9>/l - cos' (b Jl 0.81tan。= = 0.48压风机：cos。 0.9Pea = kdePn =0.8x1200 =960Qca =匕 tan ° = 960 x 0.48 = 460.8Sa = a/9602 +460.82 = 1064.871-cos2 Jl0.9025 n2南风井：cos。 0.95=1600 x 0 93 =14

19、88Q(a = Pn tan ° = 1488 x 0.328 = 489% = Jpj+Q； = 14882+4892 = 1566.371-cos2 V1-0.9025 n2北风井：cos。 0.95Pen = / = 1600 X 0 93 = 1488Qca = P n tan ° = 1488 x 0.328 = 489Sg = yl 屋+Q,： = V14882+4892 =1566.3地面低压：Jl-cos2° Vl-0.652 c tan。= = 1.169机修厂：cos。 0.65Pea = de Ph = 888 x0.4 = 355.2Q(a

20、 = Pca tan ° = 355.2x1.169 = 415.2Sg = J355.2?+415.2? = 546.571-cos2 Vl-0.72tan。= = 1.02家属区：cos0 0.7Pea = kdePn = 735 X 0.5 = 367.5Qca = P( a tan ° = 367.5 x 1.02 = 374.9S,0 = J367S+374.9、= 5250Jl-cos/ Vl-0.7732 n201工业广场：cos。 0.773pca = k&p. = 1879.6 x 0.678 = 1273 .5Q(a = P,a tan。= 12

21、73 .5 x 0.821 = 1044.3Sca = Jl 273.52 + 1044.32 = 1646.9人 J1-COS/v'1-0.7272tan (p = = 0.94排砰系统：cos。 0.727pca = kdepn = 1277.1 x 0.65 = 830Qca = Pa tan ° = 830 x 0.72 = 784S« = j830?+7842 =1141.7Jl-cos2 Jl - 0.64tan。= = 0.75洗煤厂：cos。 0.8= kdepn =3164 x 0.6 = 1898 .4Q(a = P(a tan ° =

22、 1898 .4x0.75 = 1423 .8Sea = yjp：+Q,； = V1898.42 + 1423.82 = 2373.0Jl-cos? 0 Vl-0.64tan (p = = 0.75水源井：cos。 0.8Pea = kdeP“ =175 x 0.8 = 140 .0Qca = Pn tan = 140.0x0.75 = 105.0Sg= /140.02 + 105.02 = 175.0井下高压：Jl-cos'。Jl-0.85?tan (p = = 0.62主排水泵(大)：COS0 0.85I% = kdepn = 3750 x 0.85 =3187.5Qca = Pc

23、a tan = 3187.5 x 0.62 = 1976.3%=Jp+2； = ,3187.52+ 1976.32 = 3750.0专业,专注.Jl-cos?。Vl-0.852tan (p = = 0.62主排水泵(小)：COS0 0.85兀=kdepn = 2500 x 0.85 = 2125 .0Q(a = Pca tan(/)= 2125 .0x0.62 = 1317.5S,。= Jp/+2:= J2125。+1317.5z = 2500.3井下低压71-cos2 71-O.72tan。= = 1.02350变电所： c°s° 。7Pea = kdePn =912x0

24、.6 = 547.2Q(a = P(a tan(f> = 547.2x1.02 = 558.1s,a= 547.22+558.12 = 781.771-COS2 l-0.72tan (p = = 1.02430 变电所：cos。 0.7Pea = kdePn = 905 X 0 6 = 543 0Q( a =匕 tan ° = 543.0x1.02 = 553.9Sg = g+Q:= V543.02+553.92 = 775.7f 4"l-co-e Vl-o.72tan。= = 1.02520变电所：c°s° 。.7Pea = kdePn = 89

25、9 x 0.62 = 557.4Qca = P( a tan (ft = 557.4x1.02 = 568.5S,。=+ 2； = J557.42+568.52 = 796.371-COS2 Jl-Oetan。= = 0.75井底车场：cos。 0.8Pc。= k&R = 642 x 0.6 = 385.2Qca = Pca tan。= 385.2 x 0.75 = 288.9加=Jp-+“ = .85.22+288.92 =481.52. 4. 2全矿负荷统计a、全矿高压负荷总计.将全矿各组高压计算负荷相加，即y P(a = 1800+1280+ + 385.2 = 19225.9,

26、乙 cokwy Q = 1116.0+793.6+ 一 + 288.9 = 12758.8.kvarb、全矿计算负荷,计算全矿6KV侧总的计算负荷，应考虑各组间最大负荷的同 时系数，取 Ksp=0. 9, Ksq=0. 95,则公 =K V P = 0.9 x 19225.9 = 17303.31X 乙 c°kwev = K ZQ. = 0.95 X12758.8 = 12120.86工kvarSf2 =717303.32+12120.92 =21126.3COS/aw =勺 _ 17303.3f 21126.3= 0.8192. 5无功功率的补偿根据全国供用电规则的规定：高压供电的

27、工业用户功率因数应该在0.90 以上，所以当变电所的功率因数低于0.9时，应采取人工补偿措施，补偿后的功 率因数应不低于0.95。目前35KV变电所一般是采用6KV母线上装设并联电容器 进行集中补偿的方法来提高变电所的功率因数。电容器补偿容量的计算a、电容器所需补偿容量。因全矿的自然功率因数：ss%w =。-819 ,低于0% 所以应该进行人工补偿，补偿后的功率因数应该达到0. 95以上，即cos%., =0.95 以上，则全矿所需补偿容量为Q, = P, (tanjVT - tan(pa c) = 17303.3(0.700-0.329) = 6420b、电容器柜数及型号的确定。电容器拟采用

28、双星形接线接在变电所的二次母 线上，因此选标称容量为30kvar、额定电压为63/6h的电容器，装于电容器柜中, 每柜装15个，每柜容量为450kvar,则电容器柜总数为N= 3=6420 k 川6心(戏2 450x(舒“由于电容器柜要分接在两段母线上，且为了在每段母线上构成双星形接线，因 此每段母线上的电容器柜应分成相等的两组，所以每段母线上每组的电容器柜数n 为N 16 /n = = = 444变电所电容器柜总数N=4,则n=16c、电容器的实际补偿容量为:Q.= 450x16x(6/263/旧=6530.6kvard、人工补偿后的功率因数Q械=Q, 一 Qc = 20.86 6530.6

29、 = 5590.26工kvarS= IP： + Q；c = V17303 .32 +5590.32 = 18183 .9“ 乙kvar勺 17303.3 “一cos(pae = 0.95118183.9>0.95 符合要求2.6主变压器的选择2.6. 1主变压器容量的确定(1)主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考 虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相 结合。(2)根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。(3)同级电网的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行 系列化、标准化。2.6.2主变压器台数的

30、确定(1)对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站 以装设两台主变压器为宜。(2)对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设 三台主变压器的可能性。(3)对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容 量的12级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。3计算过程由于本变电所有一类负荷，所以选择两台主变电器。查资料可确定S7- 20000/35型变压器，其技术参数如表2-2所示：表2-2变压器选择情况Table 2-2 The choice of the transformer型号额定电压(kV)额定损耗(Kw)阻抗电压空载电流连接

31、组重 量外形尺寸，高压低压空载短路%tnunS7-20000/3 5356.322.593().7Yn.dll32.14230*4030*4350根据Snt > S0,，本设计选择了 SFL7-20000/35主变压器两台。"J 码艺2 = 0.455变压器的负荷率为 2Snt 2x200002.7全矿总负荷的计算2.7.1 变压器损耗计算a变压器的有功损耗弟=2 + 2"A&r =2X22. 5+2X93X0. 455X0. 455=83. 5KWb变压器的无功损耗=942.5Q =2 S. +2-Svr/72 = 2 x x 20000+ x 20000

32、x 0.4552100 .100100100kvar2.7.2 全矿总负荷P =P +APr =17303.3 + 83.5 = 17386.8kwQ = Q, + A。/、= 5590.3 + 942.5 = 6532.8 乙kvarSy = JP > 2+0 y 2 = V17386 .82 +6532.82 = 18573 .6Z "乙 乙<20000因此检验合格实际功率因数:，Py 17386.8cos 4=>=0.936Z S 18573 .6第三章电气主接线的设3.1 电气主接线的概述变电所主接线（一次接线）表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各

33、种电力设备（隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等）及其连接线组成。 通常用单线图表示。主接线是否合理，对变电所设备选择和布置，运行的灵活性、安全性、可靠性 和经济性，以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节. 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓 正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的 断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号 代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画 出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规。从主接线 图上

34、我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的 规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。3.2 电气主接线的设计原则和要求3.2.1 电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢 纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在 电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不 同。(2)考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大 小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能

35、的运行方式，来确定主接线 的形式以及所连接电源数和出线回数。(3)考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证 全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当 一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个 电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通 常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线 的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的 可靠性、灵活性的

36、要求低。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、 故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不 同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时 否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.2.2 电气主接线设计的基本要求(1)可靠实用所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可 靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线 经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件， 包括一、二次部分在运

37、行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可 靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可 靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些 变电所可能是不可靠的。(2)运行灵活主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用 电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、 断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。(3)简单经济在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路 器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修 机率少；又要考虑单位的

38、经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量, 减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。(4)操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原 则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路 发生故障时不影响非故障回路供电。(5)便于发展设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应 考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经35年后， 需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。 因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过 度到最终接线。3.3

39、电气主接线方案的比较总降压变电所主结线图表示矿区接受和分配电能的路径，由各种电力设备(变 压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等)及其连接线组成，通常用单线表 不。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制 方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。专业,专注.1#电源2#电源1 .一次侧采用桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结 线，其一次侧的断路器跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路 器的侧，靠近变压器，因此称为桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电 可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。这种桥式结线多用于电源线路较长因而 发生故障

40、和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压 变电所。2 .一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主 结线，其一次侧的高压断路器也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的 外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好， 供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与桥式结线适用的场合有 所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行 需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种 结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线路断路器的工作及 其继电保护的整定都极为有

41、利。3 .一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线图有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供 一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所4 . 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采 用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从 而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用 主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的煤矿是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（4.5km）,主变 压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。本设计一次侧采用全桥接 线，二次侧采用单母线

42、分段接线。专业专注.第四章短路电流的计算4. 1短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工矿企业供电系 统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造 成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的 故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接 地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。 当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流 （几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。4. 1. 1短路的原因发生短路的主要原因是

43、由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘 的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运 行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的旧、绝缘配合不好、机械 损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线 就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不 能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相 接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高#倍，造成绝缘损坏；在 某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝豫的气体或固体物质，如不加强绝 缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，

44、都很容易造成短路。此外, 在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞 禽跨接载流导体也会造成短路事故。4.1.2短路的危害短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不 够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破 坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所 经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变 形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大 ,专业.专注.的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏 作用，

45、随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分， 也可能影响整个系统。4. 1. 3短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地 短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相 绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故 障总数的60%,两相短路约占15%,两相接地短路约占20%,三相短路约占5吼 三 相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行 有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单 相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短

46、路电流的最大值。这 就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不 对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此 应该掌握交流三相短路电流的计算。4. 2短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有位制法）和标幺制法（又称相对 单位制法）。一、确定基准值选取基准容量Sb=100MVA计算35kv母线S1点取基准电压37kv 即Ubl=37kv_ 又 _ 。0 一 " /bl=7=L56kA计算6kv母线S2点选取基准电压6. 3kv 即Ub2=6. 3kv3-4 =萼1=9.16J342 73x6.3 kA二、计算短路电路中

47、各阻抗元件的标幺值1、电力系统Ub=Uav=37kvSNmax=1526. 7 MVA SNmin=937. 9MVAXsmin =U?PS.WAX_ (37x103)2-1526.7 xio6= 0.89702以=3X = L460QS nmin 937.9 x 106 Sr100X SMIN = X SMIN= 6897 X 句y = 0.066 Sh /100Xs® = Xsamv - = L460x -= 0.107U p3/2 ,输电线路的阻抗计算LGJ-240L=4.5KM xO=O.318Si(y)X, = x()L= 0.318 x4.5x- = 0.105U2P37

48、23 变压器电抗的计算三、最大运行方式下短路电流的计算1、在S1点发生短路时=X；./V + X；I =0.066 + 0.105 = 0.171,IJaVJJ/VLI=/bl =!xl.56 = 9.12X 0.171KA/chl =2.55八：=2.55x9.12 = 20.52, < KASsl =叔/J” = e X 37 X 9.12 = 584.45、2、在S2点发生短路时Xy, =X£in + XZ +X； =0.066 + 0.105 + 0.4 = 0.5710=/ Vb2 = J-，b2 =焉 X 9.16 = 16.04)U.D/1kA/ch. = 2.5

49、5/ = 2.55 x 16.04 = 40.9 ,n-wKA5s.2 = V3t/b2 x 6.3 x 16.04 = 175.02四、最小运行方式下短路电流的计算1、在S1点发生短路时MVAX© = XsMAX + X"= 0.107 + 0.105 = 0.212.=! x 1.56 = 7.36bl 0.212KA/chl =2.55/早=2.55x7.36 = 18.77 n cni*KASsi =¥取照）=75x37x7.36 = 471.662、在S2点发生短路时x；、=X；.MV +X；. +X； =0.107 + 0.105 + 0.4 = 0.

50、612 ,2DOJTALI1iR =-x9.16 = 14.97-X. 0.612KAZ-/ h? =2.557 =2.55x14.97 =38.17i/Ss2 = V3t/b2/ = X 6.3 X 14.97 = 163.35 MyA五、在S2点发生短路时，计算冲击短路电流应把电动机作为附加电源来考虑 1、主井提升机感应电动机的影响专业,专注.cos? = 0.85P = 2000kw*1 0 Xdb = Xd U ddcX” d次暂态电抗，由表3-10工矿企业供电查的Xd“=0.2Sb基准容量，100MVASdeX；=0.2x-电动机容量1。_g5一0.850. 5km电缆的电抗标幺值前

51、面已经算出X*L1=O. 076 主提升机供给短路点S2的短路电流冲击值为：E” *Kch-电动机次暂态电动势，由工矿企业供电表3-10查的E" *=0. 90电动机反馈电流冲击系数，对于高压电动机取Kch=L4l.6对于低压电动机取Kch =1l 09,/$九11=xx 1.6*9.16 = 2.178.5 + 0.076kA2、副井提升机感应电动机的影响cos 3=0.85P =1600kwXd=0.2x 100.850.4km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L2=0. 060电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：l 0 9/=72x：xl.6x9.16 = 1.74S3ch10

52、.63 + 0.060kA3、压风机同步电动机对短路电流的影响：cos。= 0.9P =1200kwXd=0.2100'曲=02乂 1200=15x 10 ' 0.90. 465km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L3=0. 电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：Iss ch =叵 x-xl.6x9.16 = 1.5115 + 0.074kA4、南风井同步电机对短路冲击电流的影响cos(p = 0.95P =1600kwX； = 0.2X =0.2x= 11.9曲 1600xlO-'0.950. 23km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L4=0. 电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：6.ch = v2xxl.6x9.16 = 1.9111.935KA5、北风井同步电动机对短路冲击电流的影响coscp = 0.95P =1600kwXd = 0.2xlO 0.950. 8km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L5=0. 121 电动机至短路点S2的短路电流冲击值为:s6ch = 2 xx