某煤礦35kV變電所電氣設(shè)計(jì)(共64頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 畢業(yè)設(shè)計(jì)某煤礦35kV變電所電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 電氣工程及其自動(dòng)化系 部： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二零一四年 六 月誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。 本人簽名： 年 月 日專心-專注-專業(yè)某煤礦35kV變電所電氣設(shè)計(jì)摘 要電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。變電站是供電系統(tǒng)的樞紐，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起著變換和分配電能的作用，在生產(chǎn)和生活中占有特殊重要的地位。本設(shè)計(jì)根據(jù)某煤礦的電力負(fù)荷資料，作出了該煤礦地面35kV變電所的初步設(shè)

2、計(jì)。設(shè)計(jì)中先對(duì)負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，選出了所需的主變型號(hào)，然后根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及對(duì)供電可靠性要求擬定主接線設(shè)計(jì)，考慮到短路對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，設(shè)計(jì)中進(jìn)行了短路計(jì)算。設(shè)計(jì)中還對(duì)主要高壓電器設(shè)備進(jìn)行了選擇與計(jì)算，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器等。此外還進(jìn)行了防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，提高了整個(gè)變電所的安全性。本設(shè)計(jì)以實(shí)際負(fù)荷為依據(jù)，以變電所的最佳運(yùn)行為基礎(chǔ)，按照有關(guān)規(guī)定和規(guī)范，完成了滿足該煤礦供電要求的35kV變電所初步設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：35kV變電站，變壓器，電壓互感器，短路電流計(jì)算，防雷保護(hù)35kV Substation Electrical Design of a Coal MineAbstr

3、actElectric power is the most widely used energy,which accouts for important status in th-e word.In practical application,substation is an essential component of the power system,w-hich directly affects the safety and economic running of the whole power system.The subst-ation also plays a role of tr

4、ansferring and distributing the electric energy,which is the hinge of the power supply system and has a vital status in production and daily life.According to the electricity load information about the coal mine,I made a rough desi-gn of the 35kV substation of this coal mine.First,I accomplished the

5、 statistics and the calcu- lation about the load and select the model of transformer.Then,according to the nature of lo-ad and the demand of the reliability of power supply,I made the main connection design.As the affect of short-circuit current to power system taken into account,I figured out the c

6、urre-nt when short-circuit happen.Depend on the results,I have selected the model of the main high voltage deviceon which includes breakers,disconnector, voltage transformer, current transformer and so on.Furthermore,I finished the design and calculation of lightning protec-tion. The design is made

7、on the base of an optimal running, according to related rules and regulations and meet the power supply requirement.Key words：35kVsubstation，transformer，potential transformer，short circuit calculation，lightning protection目 錄第 1 章 前 言電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。變電站是供電系統(tǒng)的樞紐，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起著變換和分配電能的作

8、用，在生產(chǎn)和生活中占有特殊重要的地位。對(duì)于煤礦這樣的大型用電企業(yè)，對(duì)其進(jìn)行合理的終端變電所電氣設(shè)計(jì)是非常有必要的。本設(shè)計(jì)是為煤礦35kV供電系統(tǒng)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。目的是建立35kV變電站，為煤礦提供可靠的用電。本設(shè)計(jì)是為煤礦35kV供電系統(tǒng)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。建立35kV變電所，能夠?yàn)槊旱V提供可靠的用電。通過(guò)煤礦35kV變電所的電氣設(shè)計(jì)，要能夠滿足生產(chǎn)和生活的需要，達(dá)到安全用電的要求，同時(shí)兼顧可行性、經(jīng)濟(jì)性的原則。且通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)能根據(jù)具體的原始參數(shù)獨(dú)立設(shè)計(jì)變電所電氣主接線，會(huì)選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，熟悉運(yùn)用電氣CAD進(jìn)行電氣圖的繪制。鞏固和加強(qiáng)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)、提高分析能力、綜合能力。整個(gè)設(shè)計(jì)包括了35

9、kV變電站設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。首先根據(jù)原始資料對(duì)變電所的負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，并對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，使其達(dá)到0.95以上。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，確定了主變壓器容量和臺(tái)數(shù)。確定系統(tǒng)主接線及運(yùn)行方式后，進(jìn)行了短路電流計(jì)算，為校驗(yàn)電氣設(shè)備、繼電保護(hù)整定、采取限流措施等提供了依據(jù)。在選擇電氣設(shè)備時(shí)，考慮了變電所的室內(nèi)外結(jié)構(gòu)和布置、操作方便等問(wèn)題。繼電保護(hù)裝置保證了被保護(hù)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作?？紤]到電器設(shè)備可能的漏電現(xiàn)象，對(duì)變電站進(jìn)行了保護(hù)接地的設(shè)計(jì)，滿足了接觸電壓和跨步電壓的要求，保證了人身安全。為防止變電所遭到雷擊，還進(jìn)行了防雷保護(hù)。采用了避雷器、避雷針、避雷線等保護(hù)措施，保證了安全。通過(guò)以上

10、的設(shè)計(jì)，基本構(gòu)成了煤礦35kV變電所的電氣設(shè)計(jì)，滿足了生產(chǎn)和生活的需要，達(dá)到了安全用電的要求，同時(shí)兼顧了可行性、經(jīng)濟(jì)性的原則。由于我自己能力有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣地錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)各位老師能夠批評(píng)指正。第 2 章 原始資料及負(fù)荷計(jì)算2.1 原始資料某礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、入洗能力均達(dá)90萬(wàn)噸/年。礦井位于煤田東部，井田面積30平方公里，井深約在500米左右，由于其地下水豐富，該礦總共配有12臺(tái)大型潛水泵，由于大型潛水泵的使用，其年耗電量大大增加。按其采煤量計(jì)算耗電總耗電時(shí)間是4000h/年。煤礦供電系統(tǒng)由兩條35kV進(jìn)線供電。其礦內(nèi)變配電所占地約2500平方米，兩條進(jìn)線分別到所內(nèi)室

11、外兩個(gè)35/6kV主變壓器，室外部四腳分別設(shè)置3個(gè)15米高的避雷器。2.1.1 電源(1) 兩回35kV架空電源線路長(zhǎng)度：l1=l2=6km。(2) 兩回上級(jí)35kV電源出線斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間：t1=t2=3s。(3) 本所35KV電源母線最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗： =0.28 (=100MVA)(4) 本所35KV電源母線最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗：=0.37 (=100MVA)(5) 井下6KV母線上允許短路容量：=50MVA。(6) 電費(fèi)收取辦法：兩部電價(jià)制，固定部分按最高負(fù)荷收費(fèi)。(7) 井下6KV電纜（不含下井電纜）總長(zhǎng)度：=20km。(8) 本所6KV母線上補(bǔ)償后功率因數(shù)要求值：

12、=0.95。2.1.2 基本地質(zhì)氣象資料 (1) 最熱月室外最高氣溫月平均值：。 (2) 最熱月室內(nèi)最高氣溫月平均值：。(3) 最熱月土壤最高氣溫月平均值：。(4) 礦區(qū)凍土帶厚度：0.3km。(5) 變電所土質(zhì)：粘土。2.1.3 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及相關(guān)數(shù)據(jù)全礦各用電設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)、額定電壓、線路類型、單機(jī)容量、安裝及工作臺(tái)數(shù)、需用系數(shù)、功率因數(shù)、距變電所的距離均已給出。其詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.1。 表2.1 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)備名稱負(fù)荷等級(jí)電壓/V線路類型單機(jī)容量/kV安裝/工作臺(tái)數(shù)工作設(shè)備總?cè)萘?kW需用系數(shù)/功率因數(shù)距35kv變電所的距離/km主井提升16000電纜14002/114000.

13、870.840.4副井提升16000電纜10002/110000.850.820.4扇風(fēng)機(jī) 116000架空線8002/18000870.822.4扇風(fēng)機(jī)216000架空線8002/18000.870.822.2壓風(fēng)機(jī)16000架空線3005/39000.860.860.2地面低壓1380電纜125012500.760.820.05機(jī)修廠3380電纜4504500.600.750.3綜采車間3380電纜4804800.700.780.6洗煤廠2380架空線12000.760.840.5工人村3380架空線4500.800.802.5排水泵16000電纜68012/427200.860.860.

14、8井下低壓2660電纜26000.720.782.02.2 負(fù)荷計(jì)算企業(yè)生產(chǎn)所需的電能，都是由電力系統(tǒng)供給，企業(yè)所需的電能都是通過(guò)企業(yè)的各級(jí)變電站經(jīng)過(guò)電壓變換后，分配到各用電設(shè)備。因此企業(yè)變電站可以說(shuō)是企業(yè)電力供應(yīng)的樞紐，所處的位置十分重要。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的主要目的就是為了正確地選擇企業(yè)各級(jí)變電站的變壓器容量、各種企業(yè)電力設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格以及供電網(wǎng)所用的導(dǎo)線型號(hào)等提供科學(xué)依據(jù)。故根據(jù)原始資料進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是很有必要的。本電氣設(shè)計(jì)中采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。2.2.1 需用系數(shù)法統(tǒng)計(jì)負(fù)荷由于一臺(tái)設(shè)備的額定容量往往大于其實(shí)際負(fù)荷，成組設(shè)備中各負(fù)荷的功率因數(shù)（）不同，一般又不同時(shí)工作，最大負(fù)荷

15、不同時(shí)出現(xiàn)等情況。所以難以精確地計(jì)算變電所負(fù)荷。故本設(shè)計(jì)采用了較為精確的需用系數(shù)法來(lái)進(jìn)行變電所負(fù)荷計(jì)算。其計(jì)算簡(jiǎn)便，煤礦系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)目前主要采用這種方法。其計(jì)算公式的一般表達(dá)式為：，kW (2.1)，kvar (2.2) ，kVA   (2.3)，A   (2.4)式中：用電設(shè)備的有功功率計(jì)算負(fù)荷 用電設(shè)備的無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷用電設(shè)備的視在功率計(jì)算負(fù)荷用電設(shè)備的總額定容量額定電壓功率因數(shù)角的正切值該用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷電流需用系數(shù)根據(jù)負(fù)荷資料，計(jì)算出各類設(shè)備的、設(shè)備容量、有功功率、無(wú)功功率及視在功率。用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的步驟是由負(fù)載端開(kāi)始逐級(jí)上推，直到電源進(jìn)線

16、為止。(1) 主井提升機(jī)負(fù)荷計(jì)算：由原始資料知：=1400kW, =0.87，=0.84，=0.64那么由上式可得以下結(jié)果=0.=1218kW=12180.64=779.52kvar=1218c0.84=1450kVA=1450(1.7326)=139.5 A(2) 副井提升機(jī)負(fù)荷計(jì)算：由原始資料知：=1000kW, =0.85，=0.82，=0.70那么由上式可得以下結(jié)果=0.=850kW =8500.70=595kvar=850÷0.82=1036.6kVA =1036.6(1.7326)=99.7 A其他以此類推。結(jié)果見(jiàn)表2.2。表2.2 全礦計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)備名稱電壓

17、/V工作設(shè)備總?cè)萘?kW需用系數(shù)功率因數(shù)有功功率計(jì)算負(fù)荷/kW無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷/kvar視在功率計(jì)算負(fù)荷/kVA用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷電流/A主井提升600014000.870.8412180.64779.51450139.5副井提升600010000.850.828500,705951036.699.7扇風(fēng)機(jī)160008000.870.826960.70487.2848.7881.68扇風(fēng)機(jī)260008000.870.826960.70487.2848.7881.68壓風(fēng)機(jī)60009000.860.867740.59456.6690028.87地面低壓38012500.760.829500.70

18、6651158.51760.16機(jī)修廠3804500.600.752700.88237.6360546.96綜采車間3804800.700.783360.80268.8430.8654.53洗煤廠38012000.760.849120.64583.681085.71801.48工人村3804500.800.803600.75270450683.70排水泵600027200.860.862339.20.591380.1272065.43井下低壓66026000.720.7818720.801497.624002099.46總1405011273.27708.3413689.162.2.2 功率補(bǔ)

19、償(1) 功率因數(shù)補(bǔ)償在負(fù)載有功功率不變的情況下，當(dāng)功率因數(shù)降低后，則發(fā)電機(jī)和變壓器的工作電流增大，使其能夠輸出的有功功率下降，使設(shè)備容量不能充分利用。電流增大，使電能損耗和導(dǎo)線截面增加，電網(wǎng)的初期投資和運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)提高；電流的增大，還造成發(fā)電機(jī)、變壓器和網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失增大，電動(dòng)機(jī)的端電壓下降，從而減小了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)負(fù)荷能力。提高功率因數(shù)的關(guān)鍵，在于如何減少電力系統(tǒng)中各個(gè)部分所需要的無(wú)功功率，特別是減少負(fù)載從電網(wǎng)中取用的無(wú)功功率，使電網(wǎng)在傳送一定的有功功率時(shí)，盡量少輸送或不輸送無(wú)功功率。提高功率因數(shù)的方法主要有： 提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)。在生產(chǎn)中，盡量采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，

20、避免電動(dòng)機(jī)與變壓器的轉(zhuǎn)載運(yùn)行；對(duì)不需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步機(jī)，采用高壓電動(dòng)機(jī)等。在本設(shè)計(jì)中，扇風(fēng)機(jī)和壓風(fēng)機(jī)就采用了同步電動(dòng)機(jī)，提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)。它對(duì)該礦供電系統(tǒng)的功率因數(shù)具有一定的補(bǔ)償作用。 人工補(bǔ)償法。多采用同步調(diào)相機(jī)和靜電電容器等人工補(bǔ)償裝置。本變電所采用在6kV母線上裝設(shè)并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置來(lái)進(jìn)行集中補(bǔ)償。(2) 并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置 簡(jiǎn)介 并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置(簡(jiǎn)稱并聯(lián)補(bǔ)償成套裝置)適用于工頻電力系統(tǒng)，以提高功率因數(shù)、降低線損、調(diào)整電壓、穩(wěn)定系統(tǒng)，從而提高供電質(zhì)量，充分發(fā)揮供發(fā)電設(shè)備潛力。該裝置主要連接在610kV母線上，與負(fù)荷并聯(lián)使用。 型式結(jié)構(gòu)并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置的

21、型式結(jié)構(gòu)有柱式和構(gòu)架式兩種，結(jié)構(gòu)層數(shù)有單層、二層、三層、四層之分。它主要由電容器組、高壓開(kāi)關(guān)柜、串聯(lián)電抗器、氧化鋅避雷器、放電線圈、接地刀閘、電容器單臺(tái)保護(hù)熔斷器、繼電保護(hù)、測(cè)量指示等組成。電容器組由角鐵、槽鋼等焊接而成的構(gòu)架、保護(hù)網(wǎng)門、電容器、熔斷器、放電線圈、氧化鋅避雷器、母線支持絕緣子等組成。高壓開(kāi)關(guān)柜為電容器的投切設(shè)備，一般配用不重燃的真空開(kāi)關(guān)，但當(dāng)裝置容量不太大且不頻繁操作時(shí)，亦可配用少油斷路器。串聯(lián)電抗器串聯(lián)在電容器組回路中，用于抑制高次諧波，限制合閘涌流。串聯(lián)電抗器的電抗值對(duì)抑制5次及以上諧波時(shí)，選擇：= 0.050.06對(duì)抑制3次及以上諧波時(shí)，選擇= 0.120.13對(duì)于限制涌

22、流時(shí)，選擇：=0.005-0.02氧化鋅避雷器并接在線路上，以限制投切電容器組所引起的操作過(guò)電壓。放電線圈并接于電容器組，當(dāng)電容器組斷開(kāi)電源時(shí)，能將電容器端子剩余電壓在520s內(nèi)自倍額定電壓降至0.1倍額定電壓或50V以下。熔斷器與電容器串聯(lián)連接，當(dāng)電容器內(nèi)部50%70%元件擊穿時(shí)，熔斷器熔斷，將該臺(tái)故障電容器迅速?gòu)碾娙萜鹘M切出，能有效地防止故障擴(kuò)大。 控制原理高壓成套裝置額定頻率為50Hz，接線方式有單星形、雙星形、每相三串單星形等。各種接線方式都采用過(guò)流、速斷、失壓、過(guò)壓和單臺(tái)熔斷器保護(hù)，還采用電容器內(nèi)部故障保護(hù)，如單星形用開(kāi)口三角形零序電壓保護(hù)，雙星形用中性線電流或電壓不平衡保護(hù)，每相三

23、串單星形用橫差電流保護(hù)。另外，還可裝氧化鋅避雷器作操作過(guò)電壓保護(hù)。(3) 利用并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置補(bǔ)償所需的容量及型號(hào)的確定全礦自然功率因數(shù)計(jì)算公式：= (2.5)式中：補(bǔ)償前功率因數(shù)角的余弦值、變電所負(fù)荷的總有功、無(wú)功、視在功率計(jì)算值將數(shù)據(jù)代入式( 2.5)得=結(jié)果低于0.95，所以應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95，即=0.95，則全礦所需的補(bǔ)償容量計(jì)算公式為： (2.6)式中：補(bǔ)償后應(yīng)達(dá)到的功率因數(shù)角的余弦值需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量補(bǔ)償裝置安裝點(diǎn)負(fù)荷的平均有功功率補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值補(bǔ)償后應(yīng)達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值將數(shù)據(jù)代入式( 2.6)得=11273.2(0.6850.329)

24、=4013.3kvar根據(jù)計(jì)算結(jié)果查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)可選擇TBB36-4200/100型號(hào)并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.3。表2.3 TBB36-4200/100技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓（kV）總標(biāo)稱容量（kvar）單臺(tái)標(biāo)稱容量（kvar）接線方式外形尺寸寬深高（LBH,mm）生產(chǎn)廠TBB36-4200/10064200100單Y4西安電力電容器廠(4) 人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)由于電容器的實(shí)際補(bǔ)償量=4200kvar，故人工補(bǔ)償后變電所負(fù)荷的總無(wú)功功率為：=7708.34-4200=3508.34 kvar (2.7)補(bǔ)償后變電所的負(fù)荷總?cè)萘繛椋?11806.5kVA (2.8)補(bǔ)償后

25、實(shí)際功率因數(shù)為：=0.955 (2.9)式中：、補(bǔ)償后變電所負(fù)荷的總無(wú)功功率、負(fù)荷總?cè)萘垦a(bǔ)償后變電所負(fù)荷的功率因數(shù)要求功率因數(shù)提高至0.95以上，故功率因數(shù)符合要求。采用并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償有效減少了負(fù)載從電網(wǎng)中取用的無(wú)功功率，滿足使電網(wǎng)在傳送一定的有功功率時(shí)，盡量少輸送或不輸送無(wú)功功率的原則。同時(shí)減少了功率因數(shù)較低帶來(lái)的諸多不利因素。使變電所的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)合理。符合電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，減小了電網(wǎng)的初期投資和運(yùn)行費(fèi)用。第 3 章 變壓器的選擇 3.1 主變壓器的選擇(1) 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定由于煤礦變電所有一類負(fù)荷，并且有兩個(gè)回路供電，因此選擇兩臺(tái)變壓器。(2) 主變壓器容量的

26、確定變壓器的容量首先要滿足在計(jì)算負(fù)荷下變壓器能夠長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，對(duì)于重要變電站，需考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負(fù)荷的供電。對(duì)于兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)滿足下式： (3.1) (3.2) (3.3)式中：并列運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器的額定容量計(jì)算負(fù)荷中一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的容量變壓器容量的選擇除必須滿足上述基本要求外，還應(yīng)考慮：為適應(yīng)工廠發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量應(yīng)留有15%25%的裕量；滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。經(jīng)統(tǒng)計(jì)全礦類及類負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷為：有功功率=7523.2kW，無(wú)功功率=4850.62kvar。所以全礦類及類負(fù)荷總的視在容量為：=12421.3

27、kVA (3.3)占全礦計(jì)算負(fù)荷的比例為：91% (3.4)因此當(dāng)兩臺(tái)同時(shí)工作的時(shí)候，每臺(tái)變壓器的容量選定為16000kVA。且16000>=9559.6即滿足當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%。(3) 主變壓器相數(shù)的確定對(duì)于容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。故此處選擇三相變壓器。(4) 主變壓器繞組聯(lián)結(jié)組號(hào)的確定在變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制3次諧波對(duì)電源的影響等因素主變壓器聯(lián)結(jié)組號(hào)一般都選用YNd11常規(guī)接線。(5) 主變壓器調(diào)壓方式的確定有載調(diào)壓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴，只有在

28、以下情況才予以選用： 接于輸出功率變化大的發(fā)電廠的主變壓器，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時(shí)。 接于時(shí)而為送端、時(shí)而為受端、具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時(shí)。此處主變壓器以上兩種情況均不符，故選用無(wú)激磁調(diào)壓。(6) 主變壓器型號(hào)的確定查電工手冊(cè)可確定S9系列三相油浸自冷式無(wú)激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S912500/35型變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3.1所示。表3.1 S912500/35無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)連接組額定電壓/kV阻抗電壓/%額定損耗/kW空載電流%高壓低壓空載負(fù)載S9-12500/35YNd11356.3812.856

29、.700.703.2 地面低壓變壓器的選擇考慮到地面低壓為類負(fù)荷，為保證供電可靠性選兩臺(tái)變壓器。由之前計(jì)算結(jié)果知地面低壓視在功率計(jì)算負(fù)荷為1158.5kVA，故查電工手冊(cè)可確定S9系列三相油浸自冷式無(wú)激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S91250/6型變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3.2所示。表3.2 S91250/6無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/kV阻抗電壓/%連接組標(biāo)號(hào)額定損耗/W空載電流%油重/kg器身重/kg總重/kg外形尺寸（長(zhǎng)寬高）/mm高壓低壓空載負(fù)載S9-1250/660.44.5Y,yn02000118001.19852615452523.3 機(jī)修廠變壓器的選擇考慮到機(jī)修廠為類負(fù)荷，

30、選一臺(tái)變壓器即可。由之前計(jì)算結(jié)果知機(jī)修廠視在功率計(jì)算負(fù)荷為360kVA，故查電工手冊(cè)可確定S9系列三相油浸自冷式無(wú)激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9400/6型變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3.3所示。表3.3 S9400/6無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/kV阻抗電壓/%連接組標(biāo)號(hào)額定損耗/W空載電流%油重/kg器身重/kg總重/kg外形尺寸（長(zhǎng)寬高）/mm高壓低壓空載負(fù)載S9-400/660.44Y,yn084042001.43201010164003.4 綜采車間變壓器的選擇考慮到綜采車間為類負(fù)荷，選一臺(tái)變壓器即可。由之前計(jì)算結(jié)果知綜采車間視在功率計(jì)算負(fù)荷為1085.7kVA，故查電工手冊(cè)可確

31、定S9系列三相油浸自冷式無(wú)激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9500/6型變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3.4所示。表3.5 S9500/6無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/kV阻抗電壓/%連接組標(biāo)號(hào)額定損耗/W空載電流%油重/kg器身重/kg總重/kg外形尺寸（長(zhǎng)寬高）/mm高壓低壓空載負(fù)載S9-500/660.44Y,yn0100050001.43601155188003.5 洗煤廠變壓器的選擇考慮到洗煤廠為類負(fù)荷，為保證供電可靠性選兩臺(tái)變壓器。由之前計(jì)算結(jié)果知洗煤廠視在功率計(jì)算負(fù)荷為1085.7kVA，故查電工手冊(cè)可確定S9系列三相油浸自冷式無(wú)激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S91250/6型變壓器，其技術(shù)

32、參數(shù)如表3.2所示。3.6 工人村變壓器的選擇考慮到工人村為類負(fù)荷，選一臺(tái)變壓器即可。由之前計(jì)算結(jié)果知工人村視在功率計(jì)算負(fù)荷為450kVA，故查電工手冊(cè)可確定S9系列三相油浸自冷式無(wú)激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9500/6型變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3.5所示。3.7 井下低壓變壓器的選擇由之前計(jì)算結(jié)果知井下低壓視在功率計(jì)算負(fù)荷為2400kVA，考慮礦井的特殊環(huán)境確定選用SC系列樹(shù)脂絕緣干式變壓器。故查供電工程師技術(shù)手冊(cè)可確定SC-1250/6型變壓器兩臺(tái)，其技術(shù)參數(shù)如表3.6所示。表3.6 SC-1250/6樹(shù)脂絕緣干式變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/kV阻抗電壓/%連接組標(biāo)號(hào)額定損耗/W空載電流%總重

33、/kg外形尺寸（長(zhǎng)寬高）/mm高壓低壓空載負(fù)載SC-1250/660696Y,yn02400113001.335800第 4 章 系統(tǒng)主接線方案的選擇本變電所是35/6kV，雙電源進(jìn)線的終端變電所，屬雙回路供電。主變?nèi)萘?2500KVA，故擬定選用橋式接線。傳統(tǒng)的橋式主接線分為內(nèi)橋式主接線（圖4.1）和外橋式主接線（圖4.2），后來(lái)又出現(xiàn)一種更為完整的改進(jìn)式橋式主接線（圖4.3）。下對(duì)其可行性作簡(jiǎn)單比較。4.1 內(nèi)橋式主接線特點(diǎn)(1) 電源進(jìn)線檢修或處理故障比較方便。例如，在兩路電源進(jìn)線分列運(yùn)行，且電力部門允許兩路電源并路的條件下，擬檢修L1線路，則可以先合母線聯(lián)絡(luò)斷路器145，再拉開(kāi)斷路器1

34、11及其兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。電源進(jìn)線L2帶兩臺(tái)變壓器繼續(xù)運(yùn)行，并且在轉(zhuǎn)換操作過(guò)程中，負(fù)荷用電不受任何影響。(2) 變壓器發(fā)生事故時(shí)，會(huì)使電源側(cè)斷路器跳閘，于是停掉一路電源。在變壓器檢修時(shí)，也需要暫時(shí)停掉一路電源。因此操作比較麻煩。(3) 綜上所述，內(nèi)橋式主接線適用于35kV及以上且故障幾率較高的長(zhǎng)線路和主變壓器不需要經(jīng)常操作的變電所。4.2 外橋式主接線特點(diǎn)(1) 主變壓器電源側(cè)直接由斷路器控制和保護(hù)，因此，主變壓器的投入、切除操作比較方便；主變壓器發(fā)生事故時(shí)，斷路器跳閘，限制了事故造成的影響。(2) 當(dāng)主變壓器電源側(cè)斷路器的外側(cè)發(fā)生事故時(shí)，可能造成該路電源大面積停電。 (3) 當(dāng)主變壓器需倒換電源

35、而進(jìn)行操作的過(guò)程中，需要變壓器短時(shí)停電。(4) 綜上所述，外橋式主接線適用于35kV及以上且故障幾率較低的短線路和主變壓器經(jīng)常操作的變電所。4.3 改進(jìn)式橋式主接線特點(diǎn)(1)改進(jìn)式橋式主接線的電源進(jìn)線側(cè)、主變壓器電源側(cè)都有斷路器控制和保護(hù)，因此.線路和變壓器檢修或處理故障比較靈活，變壓器倒換電源也不需要停電。(2)高壓電器用量多，主接線及保護(hù)回路復(fù)雜，維修、試驗(yàn)工作量大。建設(shè)投資高，這是改進(jìn)式橋式主接線的缺點(diǎn)。(3)改進(jìn)式橋式主接線適用于35kV及以上、供一二級(jí)負(fù)荷的大型總降壓變電站。4.4 主接線方案選擇基于本變電站所主變?nèi)萘枯^大以及一二類負(fù)荷占總?cè)萘康?0%以上和煤礦對(duì)供電可靠性、運(yùn)行的靈

36、活性、操作方便等的嚴(yán)格要求，結(jié)合以上分析，決定采用全橋接線作為本變電所的主接線方式。變電所主接線應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量的大小，負(fù)荷性質(zhì)，電源條件，變壓器容量及臺(tái)數(shù)，進(jìn)出線回路以及經(jīng)濟(jì)性安全性，可靠性等綜合指標(biāo)來(lái)確定。主接線力求簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠，操作方便，設(shè)備少和便于維修，需要時(shí)還應(yīng)考慮擴(kuò)建變電所的可能性。 圖4.1 內(nèi)橋式主接線 圖4.2 外橋式主接線圖4.3 改進(jìn)式橋式主接線4.5 二次側(cè)接線方案選擇變壓器二次側(cè)采用單母分段接線，母線用斷路器分段，這不僅便于分段檢修母線，而且可減小母線故障影響范圍?？梢蕴岣呖煽啃院挽`活性。對(duì)礦上的重要用戶從不同分段上引接，以便在母線上某一段發(fā)生故障的時(shí)候，能保證重要用戶

37、的正常供電，簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，且有利于擴(kuò)建。第 5 章 短路電流計(jì)算在供電系統(tǒng)中出現(xiàn)次數(shù)較多的嚴(yán)重故障是短路，所謂短路就是指供電系統(tǒng)中一切不正常的相與相或相與地（中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）在電氣上被短路。發(fā)生短路的時(shí)候，由于系統(tǒng)中總的阻抗大大減小，因而短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；短路點(diǎn)的電弧可能會(huì)燒毀電氣設(shè)備；短路點(diǎn)的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；也可能干擾通訊，危及人身和設(shè)備的安全。短路有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路，就短路故障而言，出現(xiàn)單相短路故障是幾率最大，三相短路故障的幾率最小，但在配電系統(tǒng)中三相短路

38、的后果最為嚴(yán)重，因而以此驗(yàn)算電器設(shè)備的能力，故本設(shè)計(jì)中主要計(jì)算三相短路電流。 研究短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍，并且選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；可以選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確的切除短路故障；采取限流措施，確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等。5.1 短路電流計(jì)算涉及計(jì)算方法及計(jì)算公式5.1.1 無(wú)限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法由于本變電所35kV進(jìn)線可看做無(wú)限大容量電源。直接從在無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分量的幅值是不變的，因此它的有效值也是不變的。該有效值可用下式計(jì)算：= (5.1)式中：

39、短路點(diǎn)所在網(wǎng)段的平均額定電壓。計(jì)算中取=1.05、電源至短路點(diǎn)的總電阻和總電抗，且已歸算至短路點(diǎn)所在段的平均額定電壓等級(jí)下。三相短路電流周期分量有效值對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，<<,為簡(jiǎn)化計(jì)算，可忽略，因此上式可寫為= (5.2)在短路計(jì)算中，通常選定容量和電壓，而和可依下式確定：= (5.3) (5.4)式中：基準(zhǔn)功率容量基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電抗其中基準(zhǔn)電壓一般都是選取短路點(diǎn)所在網(wǎng)路段的平均電壓值。故有下式： (5.5)因?yàn)檫x=，且/=故有= (5.6)式中：三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值短路點(diǎn)至電源的總電抗標(biāo)幺值5.1.2 供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算方法(1) 輸電線路電抗標(biāo)

40、幺值計(jì)算：= (5.7)式中：每公里電抗值（架空線取0.4，電纜取0.08.）l輸電線路長(zhǎng)度(2) 變壓器電抗標(biāo)幺值計(jì)算 (5.8)5.1.3 短路電流沖擊值 (5.9)本變電所為高壓供電系統(tǒng)，取沖擊系數(shù)=1.8，因此沖擊電流=2.555.1.4 三相短路容量對(duì)式(5.6)兩端同時(shí)乘以=有=（）那么 =（）= = (5.10)式中：三相短路容量三相短路容量標(biāo)幺值5.2 短路電流計(jì)算短路計(jì)算簡(jiǎn)化圖如圖5.1所示。圖5.1 短路計(jì)算簡(jiǎn)化圖5.2.1 35kV母線K1點(diǎn)短路=100MVA,=37kV, 電流基準(zhǔn)值：=1.56kA。6km架空線路電抗標(biāo)幺值=0.46=0.175(1) 最大運(yùn)行方式下最

41、大運(yùn)行方式下35kV母線K1點(diǎn)短路簡(jiǎn)化圖如圖5.2所示。圖5.2 最大運(yùn)行方式下35kV母線K1點(diǎn)短路簡(jiǎn)化圖=0.28三相短路標(biāo)幺值：=2.198三相短路電流：=2.1981.56=3.429kA三相短路電流沖擊值：=2.55=2.553.429=8.744kA 三相短路容量：=2.=219.8MVA(2) 最小運(yùn)行方式下最小運(yùn)行方式下35kV母線K1點(diǎn)短路簡(jiǎn)化圖如圖5.3所示。圖5.3 最小運(yùn)行方式下35kV母線K1點(diǎn)短路簡(jiǎn)化圖=0.37 三相短路標(biāo)幺值：=1.835三相短路電流：= 1.8351.56=2.863kA兩相短路電流：=0.8662.863=2.479kA5.2.2 6kV母線

42、短路=100MVA，=6.3kV，電流基準(zhǔn)值：=9.16kA。(1) 最大運(yùn)行方式下=0.286km架空線路電抗標(biāo)幺值=0.46=0.175主變壓器電抗標(biāo)幺值：=0.64三相短路標(biāo)幺值：=0.913三相短路電流：=0.9139.16=8.363kA三相短路電流沖擊值：=2.55=2.558.363=21.326kA 三相短路容量： =0.=91.3MVA(2) 最小運(yùn)行方式下=0.37三相短路標(biāo)幺值：=0.844三相短路電流：=0.8449.16=7.731 kA兩相短路電流：=0.8667.731=6.965kA5.2.3 6kV母線至各用電設(shè)備的短路阻抗及各型號(hào)變壓器電抗(1) 6kV母線

43、至主井提升的短路阻抗：=0.080.4=0.081(2) 6kV母線至副井提升的短路阻抗：=0.080.4=0.081(3) 6kV母線至扇風(fēng)機(jī)1的短路阻抗：=0.42.4=2.419(4) 6kV母線至扇風(fēng)機(jī)2的短路阻抗：=0.42.2=2.217(5) 6kV母線至壓風(fēng)機(jī)的短路阻抗：=0.40.2=0.202(6) 6kV母線至地面低壓的短路阻抗：=0.080.05=0.010(7) 6kV母線至機(jī)修廠的短路阻抗：=0.080.3=0.060(8) 6kV母線至綜采車間的短路阻抗：=0.080.6=0.121(9) 6kV母線至洗煤廠的短路阻抗：=0.40.5=0.504(10) 6kV母

44、線至XX村的短路阻抗：=0.42.5=2.520(11) 6kV母線至排水泵的短路阻抗：=0.080.8=0.161(12) 6kV母線至井下低壓的短路阻抗：=0.082.0=0.403(13) 地面低壓變壓器電抗標(biāo)幺值（S9-1250/6）：=3.6(14) 機(jī)修廠變壓器電抗標(biāo)幺值（S9-400/6）：=10(15) 綜采車間變壓器電抗標(biāo)幺值（S9-500/6）：=8(16) 洗煤廠變壓器電抗標(biāo)幺值（S9-1250/6）同地面低壓變壓器電抗標(biāo)幺值。(17) 工人村變壓器電抗標(biāo)幺值（S9-500/6）同綜采車間變壓器電抗標(biāo)幺值。(18) 井下低壓變壓器電抗標(biāo)幺值：=4.85.2.4 6kV用電

45、設(shè)備短路計(jì)算=100MVA，=6.3kV，電流基準(zhǔn)值：=9.16kA。(1) 主井提升處短路計(jì)算 最大運(yùn)行方式下=0.286km架空線路電抗標(biāo)幺值：=0.46=0.175.主變壓器電抗標(biāo)幺值：=0.646kV母線至主井提升的短路阻抗：=0.080.4=0.081三相短路標(biāo)幺值：=0.850三相短路電流：=0.8509.16 =7.786kA三相短路電流沖擊值：=2.55=2.557.786=19.854kA 短路容量： =0.=85.0MVA 最小運(yùn)行方式下=0.37短路標(biāo)幺值：=0.790三相短路電流：=0.7909.16=7.236kA兩相短路電流：=0.8667.236=6.266kA同

46、理可算得以下短路點(diǎn)處的短路值(2) 副井提升最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為7.786kA，三相短路電流沖擊值為19.854kA，三相短路容量為85.0MVA。 最小運(yùn)行方式下：三相短路電流為7.236kA，兩相短路電流為6.266kA。(3) 扇風(fēng)機(jī)1 最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為2.611kA，三相短路電流沖擊值為6.658kA，三相短路容量為28.5MVA。 最小運(yùn)行方式下：三相短路電流為2.537kA，兩相短路電流為2.197kA。(4) 扇風(fēng)機(jī)2 最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為2.766kA，三相短路電流沖擊值為7.053kA，三相短路容量為30.2MVA。 最小運(yùn)行方式下：三相短路

47、電流為2.693kA，兩相短路電流為2.332kA。(5) 壓風(fēng)機(jī)最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為7.062kA，三相短路電流沖擊值為18.008kA，三相短路容量為77.1MVA。 最小運(yùn)行方式下：三相短路電流為6.604kA，兩相短路電流為5.719kA。(6) 排水泵最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為7.291kA，三相短路電流沖擊值為18.592kA,三相短路容量為79.6MVA。 最小運(yùn)行方式下：三相短路電流為6.806kA，兩相短路電流為5.894kA。5.2.5 380V用電設(shè)備短路計(jì)算=100MVA，=0.4kV，電流基準(zhǔn)值：=144.34kA。(1) 地面低壓處短路計(jì)算 最大運(yùn)行方

48、式下=0.286km架空線路電抗標(biāo)幺值=0.46=0.175主變壓器電抗標(biāo)幺值：=0.646kV母線至地面低壓的短路阻抗：=0.080.05=0.010地面低壓變壓器電抗標(biāo)幺值（S9-1250/6）：=3.6三相短路標(biāo)幺值：= =0.213三相短路電流：=0.34 =30.744kA三相短路電流沖擊值：=1.84=1.8430.744=56.569kA 短路容量： =0.=21.3MVA 最小運(yùn)行方式下=0.37短路標(biāo)幺值：=0.209三相短路電流：=0.34=30.167 kA兩相短路電流：=0.86630.167=26.125kA同理可算得以下短路點(diǎn)處的短路值(2) 機(jī)修廠最大運(yùn)行方式下：

49、三相短路電流為12.991kA，三相短路電流沖擊值為23.903kA，三相短路容量為9MVA。 最小運(yùn)行方式下：三相短路電流為12.846kA，兩相短路電流為11.125kA。(3) 綜采車間最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為15.733kA，三相短路電流沖擊值為28.949kA，三相短路容量為10.9MVA。 最小運(yùn)行方式下三相短路電流為15.444kA，兩相短路電流為13.375kA。(4) 洗煤廠最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為27.569kA，三相短路電流沖擊值為50.727kA，三相短路容量為19.1MVA。 最小運(yùn)行方式下三相短路電流為27.280kA，兩相短路電流為23.624kA。(5) 工人村最大運(yùn)行方式下：三相短路電流為12.413kA，三相短路電流沖擊值為22.840kA，三相短路容量為8.6MVA。 最小運(yùn)行方式下三相短路電流為12.269kA，兩相短路電流為10.625kA。5.2.6 井下低壓短路計(jì)算=100MVA，=0.69kV，電流基準(zhǔn)值：=83.67kA。(1) 最大運(yùn)行方式下=0.286km架空線路電抗標(biāo)幺值=0.46=0.