煤礦35kV變電所設計

1、第一章是概述1.1 礦山供電的基本要求供電可靠供電可靠就是要求不間斷供電。供電中斷時不僅會影響礦井的原煤產(chǎn)量，而且可能損壞設備，甚至發(fā)生人身事故和造成礦井的破壞。例如煤礦井下的空氣中含有瓦斯氣體，并且有水不斷涌出，突然停電，將會使排水和通風設備停止運轉(zhuǎn)，可能造成水淹礦井，工作人員窒息死亡或引起瓦斯、煤塵爆炸，危及礦井和人身安全。因此，對煤礦中的重要用電設備，要求采用兩個獨立電源的雙回路或環(huán)式供電方式，兩路電源線路互為備用，當一路電源線路故障或停電檢修時，則由另一路電源線路繼續(xù)供電，以保證供電的可靠性。供電安全供電安全具有兩個方面的意義，即防止人身觸電和防止由于電氣設備的損壞和故障引起的電氣火災

2、及瓦斯、煤塵爆炸事故。煤礦井下空間狹小、潮濕陰暗，井下電氣設備的受潮和機械損傷容易發(fā)生人身觸電事故；供電線路和用電設備的損傷和故障產(chǎn)生的電氣火花，會造成火災或瓦斯、煤塵爆炸事故。因此，為了避免事故的發(fā)生，在煤礦供電工作中，應按照有關(guān)規(guī)定，采取防爆、防觸電、過負荷及過流保護等一系列技術(shù)措施和管理制度，消除各種不安全因素，確保供電的安全。保證供電質(zhì)量衡量供電質(zhì)量高低的技術(shù)指標是頻率的穩(wěn)定性和電壓的偏移。交流電的頻率對交流電動機的性能有著直接的影響，頻率的變動會影響交流電動機的轉(zhuǎn)速。按照電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)規(guī)定，對于額定頻率為50Hz的工業(yè)用交流電，其頻率相對于額定值的偏差不允許超過±0.

3、2- ±0.5Hz ，即為額定頻率的±0.4- ±1。電壓偏移是衡量供電質(zhì)量的又一重要指標。所謂電壓偏移，是指用電設備在運行中，實際的端電壓與其額定電壓的偏差。用電設備對定范圍內(nèi)的電壓偏移具行適應能力，但隨著電壓偏移的增大，用電設備的性能將會惡化，嚴重時會造成設備的損壞。例如，白熾燈在超過額定電壓5的電壓下工作時其工作壽命將縮短一半；因此我國對用電設備電壓偏移的允許值做了具體的規(guī)定，例如電動機的電壓偏移不允許超過其額定電壓的±5，白熾燈的電壓偏移不允許越過其額定值的 +3和 -2.5 。技術(shù)經(jīng)濟合理技術(shù)經(jīng)濟合理是指在滿足上述三項要求的前提下，使供電系統(tǒng)的

4、投資和運行達到最佳的經(jīng)濟效益。供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。1.2 設計原則按照國家標準 GB50052-95供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、 GB 50059-9235 110kV 變電所設計規(guī)范、 GB50053-94 10kv 及以下設計規(guī)范、 GB50054-95低壓配電設計規(guī)范等的規(guī)定，進行礦山供電設計必須遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)

5、經(jīng)濟政策。2、安全可靠、先進合理應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。礦山供電設計是整個煤礦設計中的重要組成部分。礦山供電設計的質(zhì)量直接影響到煤礦的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事礦山供電工作的人員，有必要了解和掌握礦山供電設計的有關(guān)知識，以便適應設計工作的需要。1.3 內(nèi)容及步驟全礦總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個部

6、門負荷數(shù)量和性質(zhì)及其對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。1、負荷計算全礦總降壓變電所的負荷計算，是在各部門負荷計算的基礎上進行的。考慮變電所變壓器的功率損耗，從而求出全礦總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、顯示計算結(jié)果。2、一次系統(tǒng)圖跟據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。3、電容補償按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功功率。由手冊或產(chǎn)品

7、樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數(shù)量。4、變壓器選擇及變電所布置根據(jù)電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全礦計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號及全礦供電平面圖。5、短路電流計算礦山用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應有關(guān)參數(shù)。6、高、低壓設備選擇及校驗參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇高、低壓配電設備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗，并列表表示。7、導線、電纜的選擇為了保證供電系統(tǒng)

8、安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行導線和電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：導線和電纜 ( 包括母線 ) 在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。8、整定及二次保護為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運行，各用電設備，皆需設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算.第 2章: 負荷分析和主變壓器的選擇2.1負荷分析負荷分類及定義1. 一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。2. 二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間

9、才能修復或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。3. 三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。煤礦變電所負責向整個礦區(qū)供電，在煤礦上除了家屬區(qū)及一些輔助設備以外 , 大部分是井下用電，例如：提升機 , 排水泵等等，若煤礦變電所一旦停電就可能造成人身死亡，所以應屬一級負荷。采用兩個獨立回路供電本系統(tǒng)的負荷計算1. 定義（1）、計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效

10、應相等。在配電設計中，通常采用 30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2）、平均負荷為一段時間內(nèi)用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。2. 負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設計將采用需要系數(shù)法予以確定。所用公式有：(1) 、單組用電設備的計算負荷單組用電設備的計算負荷應按下式計算 :式中Pca、Qca、 Sca-該組用電設備的有功、無功、視在功率計算值,kw 、 kvar 、 kVA- 該組用電設備額定容

11、量之和 ,kw,-該組用電設備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)-與相對應的正切值該組用電設備的負荷電流按下式計算:式中Ica-該組用電設備的總負荷電流,AUN-電網(wǎng)的額定電壓 ,kv(2) 、變電所總計算負荷將變電所各組用電設備的計算負荷相加, 再乘以組間最大負荷的同時系數(shù), 即可求出變電所的總計算負荷.式中-變電所負荷的總有功、無功、視在功率計算值，kw、 kvar 、 kVA- 變電所各組用電設備的有功、無功功率計算值之和 , kw 、kvar- 各組用電設備最大負荷不可能同時出現(xiàn)的組間最大負荷同時系數(shù), 組數(shù)越多其值越小 , 本設計取 Ksp=0.9,Ksq=0.95變電所的功率因數(shù)為3.負

12、荷計算結(jié)果見表 2-12.2 無功功率的補償根據(jù)全國供用電規(guī)則的規(guī)定: 高壓供電的工業(yè)用戶功率因數(shù)應該在0.90 以上 ., 所以當變電所的功率因數(shù)低于 0.9 時, 應采取人工補償措施 , 補償后的功率因數(shù)應不低于 0.95. 目前 35kv 變電所一般是采用在 6kv 母線上裝設并聯(lián)電容器的進行集中補償?shù)姆椒?, 來提高變電所的功率因數(shù)。1、電容器補償容量的計算電容器的無功補償容量為：式中 -補償前功率因數(shù)角的正切值-補償后應達到的功率因數(shù)角的正切值2、 電容器（柜）臺數(shù)的確定無功補償所需電容器總臺數(shù)N 為式中-單臺電容器柜的額定容量，kvar-電容器的實際工作電壓，kV-電容器的額定電壓

13、，kV確定電容器的總臺數(shù)時，應選取不小于計算值N 的整數(shù)。3、 補償后的實際功率因數(shù)因為電容器的臺數(shù)選擇與計算值不同，所以應計算補償后的實際功率因數(shù)。電容器的實際補償容量為：式中 Qca-電容器的實際補償容量，kvarN-所選電容器的實際臺數(shù)補償后變電所負荷的總無功功率為補償后變電所的負荷總?cè)萘垦a償后的功率因數(shù)式中、-補償后變電所負荷的總無功功率、總?cè)萘亢凸β室驍?shù)，kvar 、 kVA、 -補償前變電所負荷的用功功率、無功功率的計算值，kW、kvar2.3主變壓器的選擇1、主變壓器臺數(shù)的確定具有一級負荷的變電所，應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范規(guī)定，礦井變電所的主變壓器一

14、般選用兩臺，當其中一臺停運時，另一臺應能保證安全及原煤生產(chǎn)用電，并不得少于全礦負荷的80%，根據(jù)實際情況的需要在本設計中選擇了兩臺主變壓器，采用一臺工作一臺帶電備用的運行形式。2、變電所主變壓器容量的確定本變電所選擇的兩臺變壓器，一臺工作一臺備用，則變壓器的容量應該按下式計算：主變壓器型號的選擇應盡量考慮采用低損耗、高效率的變壓器。根據(jù)實際情況本設計選擇了兩臺型號為 SFL7-20000/35 的變壓器。變電所電氣主接線形式的設計這是變電所設計的一個重要環(huán)節(jié)，主接線是否合理 , 對變電所設備選擇和布置 , 運行的靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟性 , 以及繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系，要遵守變電

15、所設計的五個原則，第一、考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用。第二、考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模。第三、考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響。第四、考慮主變臺數(shù)對主接線的影響。第五、考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響下面就是設計的正文內(nèi)容：需要的朋友可以借鑒：第 3章電氣主接線的設計3.1電氣主接線的概述變電所主接線 ( 一次接線 ) 表示變電所接受、變換和分配電能的路徑。它由各種電力設備 ( 隔離開關(guān)、避雷器、斷路器、互感器、變壓器等) 及其連接線組成。通常用單線圖表示。主接線是否合理 , 對變電所設備選擇和布置, 運行的靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟性 , 以及繼電保護和控制方式

16、都有密切關(guān)系. 它是供電設計中的重要環(huán)節(jié) . 在圖上所有電器均以新的國家標準圖形符號表示，按它們的正常狀態(tài)畫出。所謂正常狀態(tài)，就是電器所處的電路中既無電壓，也無外力作用的狀態(tài)。對于圖中的斷路器和隔離開關(guān)，是畫出它們的斷開位置。在圖上高壓設備均以標準圖形符號代表，一般在主接線路圖上只標出設備的圖形符號，在主接線的施工圖上，除畫出代表設備的圖形符號外，還應在圖形符號旁邊寫明設備的型號與規(guī)范。從主接線圖上我們可了解變電所設備的電壓、電流的流向、設備的型號和數(shù)量、變電所的規(guī)模及設備間的連接方式等，因此，主接線圖是變電所的最主要的圖紙之一。3.2電氣主接線的設計原則和要求電氣主接線的設計原則(1) 考慮

17、變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。(2) 考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設計應根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù)負荷的大小及分布負荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。(3) 考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級用電負荷不間斷供電；對二級

18、用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級用電負荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。(4) 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將會產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性的要求低。(5) 考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允

19、許線路、變壓器停運；當線路故障時否允切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。電氣主接線設計的基本要求變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接總數(shù)、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。(1) 可靠實用所為可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電

20、可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。(2) 運行靈活主接線運行方式靈活，利用最少的切換操作，達到不同的供電方式。根據(jù)用電負荷大小，應作到靈活的投入和切除變壓器。檢修時，可以方便的停運變壓器、斷路器、母線等電氣設備，不影響工廠重要負荷的用電。(3) 簡單經(jīng)濟在滿足供電可靠性的前提下，盡量選用簡單的接線。接線簡單，既節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備，使節(jié)點少、事故和檢修機率少；又要考慮單位的經(jīng)濟能力。經(jīng)濟合理地選用主變壓器型號、容量、數(shù)量，減少二次

21、降壓用電，達到減少電能損失之目的。(4) 操作方便主接線操作簡便與否，視主接線各回路是否按一條回路配置一臺斷路器的原則，符合這一原則，不僅操作簡便、二次接線簡單、擴建也方便，而且一條回路發(fā)生故障時不影響非故障回路供電。(5)便于發(fā)展設計主接線時，要為布置配電裝置提供條件，盡量減少占地面積。但是還應考慮工廠企業(yè)的發(fā)展，有的用戶第一期工程往往只上一臺變壓器，經(jīng) 35年后，需建設第二臺主變壓器，變電所布局、基建一般都是根據(jù)主接線的規(guī)模確定的。因此，選擇主接線方案時，應留有發(fā)展余地。擴建時可以很容易地從初期接線過度到最終接線。3.3電氣主接線方案的比較對于電源進線電壓為 35KV及以上的大中型工礦企業(yè)

22、，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為 610KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。1. 一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的斷路器跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負

23、荷工廠。這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。2. 一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器，這對改善線路

24、斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。3、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所，這種主結(jié)線圖有上述兩種橋式結(jié)線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所4、一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關(guān)設備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設計的煤礦是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短（ 4.5km） , 主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。本設計一次側(cè)采用

25、全橋接線，二次側(cè)采用單母線分段接線?，F(xiàn)在開始到短路電流的計算這部分主要包括短路形成的原因，短路的危害、短路的類型和短路電流計算的目的和方法本設計采用標幺制法計算短路電流第 4章：短路電流的計算4.1短路電流計算的一般概述電氣設備或?qū)w發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很

26、小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。短路的原因發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數(shù)情況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時發(fā)現(xiàn)和未及時消除設備中的缺陷，以及設計、安裝和運行維護不當所，例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機械損壞等，運行人員的錯誤操作，如帶負荷拉開隔離開關(guān)，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長期過負荷元件中，由于電流過大，載流導體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時，其它兩相對地電壓升高倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠

27、或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)，如不加強絕緣，經(jīng)常進行維護檢修或者采取其他特殊防護措施等，都很容易造成短路。此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導致短路，如桿塔塌導線斷線等。動物或飛禽跨接載流導體也會造成短路事故。短路的危害短路電流所產(chǎn)生的電動力能形成很大的破壞應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長，對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短，也會使短路電流所經(jīng)過的元件和導體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時流通很大的短路電流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電

28、流一旦流經(jīng)電氣設備的載流導體，必然要產(chǎn)生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個系統(tǒng)。短路的類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電機還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運行經(jīng)驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的 60%，兩相短路約占 15%，兩相接地短路約占 20%，三相短路約占 5%。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響。單相短路雖然機會多短路電流也大，但可以人為的減小單相短

29、路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇，況且三相短路又是不對稱短路的計算基礎，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大接地電流系統(tǒng)又很少，因此應該掌握交流三相短路電流的計算。4.2 短路電流計算的目的和方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電

30、路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法）。本設計采用標幺制法計算短路電流。其結(jié)果為：運35kv 母線 S1點短路電流6kv 母線 S2點短路電流行方式I ”（ KA）i ch(KA)S” (MVA)I ”（ KA）i ch(KA)S”

31、(MVA)最大運行7.3618.77471.6614.9751.4163.35方式最小運行9.1220.52584.4516.0449.32175.02方式高低壓電氣設備的選擇電氣設備應該按正常條件選擇然后按短路條件校驗，主要校驗的是熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性，校驗公式建議看下劉介才老師的工礦企業(yè)供電第5章：電氣設備的選擇與校驗5.1 高壓電器設備選擇的一般原則為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。由于各種高壓電氣設備具有不同的性能特點，選擇與校驗

32、條件不盡相同，高壓電氣設備的選擇與校驗項目見表 5-1 。表5-1高壓電氣設備的選擇與校驗項目短路電流校設 備 名額定電額定電開斷能稱壓流力斷路器負 荷 開關(guān)隔 離 開關(guān)熔斷器電 流 互感器電 壓 互感器支 柱 絕緣字穿 墻 套管母線電纜驗環(huán)境其它動 穩(wěn)熱 穩(wěn)條件定定操作性能操作性能操作性能上、下級間配合二次負荷、準確等級二次負荷、準確等級注：表中“”為選擇項目，“”為校驗項目。一、按正常工作條件選擇高壓電氣設備（一）額定電壓和最高工作電壓高壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設備允許最高工作電壓UN 不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。 一般電氣設備允

33、許的最高工作電壓可達1.11.15U N ，而實際電網(wǎng)的最高運行電壓 UN.W一般不超過 1.1UN，因此在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓 UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UN.W的條件選擇，即UN UN.W（二）額定電流電氣設備的額定電流I N是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許通過電流。 I N應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即I N I max計算時有以下幾個應注意的問題：（1）由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的 I max為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.5 倍；（2）若變壓器有過負荷運行可能時，

34、I max應按過負荷確定（ 1.32 倍變壓器額定電流）；（3）母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的I max；（4）出線回路的 I max除考慮正常負荷電流（包括線路損耗）外，還應考慮事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。（三）按環(huán)境工作條件校驗在選擇電氣設備時，還應考慮電氣設備安裝地點的環(huán)境( 尤須注意小環(huán)境 )條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施。例如: 當?shù)貐^(qū)海拔超過制造部門的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在 10003500m范圍內(nèi)，若海

35、拔比廠家規(guī)定值每升高 l00m，則電氣設備允許最高工作電壓要下降 1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應采用高原型電氣設備，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于 110kV 及以下電氣設備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔 2000m以下使用。當污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當經(jīng)濟上合理時可采用屋內(nèi)配電裝置。當周圍環(huán)境溫度 0和電氣設備額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許工作電流應乘以修正系數(shù) K，即我國目前生產(chǎn)的電氣設備使用的額定環(huán)境溫度 N=40。如周圍環(huán)境溫度 0高于 40( 但低于 60) 時，其允許電流一般可按每增高 1，額定電流減少1.8%進行修正，當環(huán)境溫度低于40時，環(huán)

36、境溫度每降低 1，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的20%。二、按短路條件校驗（一）短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度 ( 或發(fā)熱效應 ) 應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為式中It由生產(chǎn)廠給出的電氣設備在時間t 秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流。I 短路穩(wěn)態(tài)電流值。 t 與 t dz短路電流熱效應等值計算時間。I t 相對應的時間。（二）電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流機械效應的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為或式中ich、I ch短路沖擊電流幅值及其有效值；i es 、I es電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)

37、定或動穩(wěn)定：（1）用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。（2）采用限流熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。（3）裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。5.2 電氣設備的選擇和校驗1、斷路器高壓斷路器是變電所主要電氣設備之一，其選擇的好壞，不但直接影響變電所的正常狀態(tài)下運行，而且也影響在故障條件下是否能可靠地分斷。斷路器的選擇根據(jù)額定電壓、額定電流、裝置種類、構(gòu)造型式、開斷電流或開斷容量各技術(shù)參數(shù)，并且進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。 按額定電壓選擇斷路器的額定電壓，應不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即UN UN.W式中 U N斷路器的額定電壓， KV；UN.W 電

38、網(wǎng)的額定電壓， KV。 按額定電流選擇斷路器的額定電流I N應不小于回路的持續(xù)工作電流，即I N I ca式中 I N斷路器額定電流， A；I ca回路持續(xù)工作電流， A。 按配電裝置種類選擇裝置的種類指斷路器安裝的場所。裝設在屋內(nèi)的應選屋內(nèi)型，裝設在屋外的，應選屋外型。 按構(gòu)造型式選擇在相同技術(shù)參數(shù)的條件下，有各種型式的斷路器，如多油斷路器、少油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器等。要根據(jù)配電裝置的工作條件和要求，結(jié)合各斷路器的特點來選用。少油斷路器的特點是油量少、重量輕，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面積小，造價低。因此，凡是在技術(shù)上能滿足要求的場合應優(yōu)先采用。但少油斷路器由

39、于油量少，在低溫下易于凝凍，故不適宜嚴寒地區(qū)低溫下運行。也不適于多次重合的場合?？諝鈹嗦菲魇菬o油不會起火，而且其動作速度快，斷路時間短，斷流容量大，適用于多次重合的場合。但是，其結(jié)構(gòu)復雜，附有一套壓縮空氣裝置，價值高。因此，只在要求動作速度快，多次重合的情況下，才選用空氣斷路器。六氟化硫斷路器的特點滅弧性能好，在密封不好的情況下，在斷路器周圍環(huán)境中易于沉積 SF6氣體，并需進行充氣。在設計時，具體問題要具體分析，根據(jù)上述條件，選用技術(shù)上合理而又經(jīng)濟的斷路器為宜。2、隔離開關(guān)隔離開關(guān)應按其額定電壓、額定電流及使用的環(huán)境條件選擇出合適的規(guī)格和型號，然后按短路電流的動、熱穩(wěn)定性進行校驗。按環(huán)境條件選

40、擇隔離開關(guān)時，可根據(jù)安裝地點和環(huán)境選擇戶內(nèi)式、戶外式、普通型或防污型等類型，防污型用于污染比較嚴重的地方。隔離開關(guān)按構(gòu)造可分為三柱式、雙柱式和V 型結(jié)構(gòu)，工況企業(yè) 35KV變電所戶外多選用V 型結(jié)構(gòu)。此外，隔離開關(guān)還有帶接地刀閘和不帶接地刀閘兩種，帶接地刀閘的一般用于變電所進線。在選擇隔離開關(guān)的同時還必須選擇配套的操作機構(gòu)。隔離開關(guān)的選擇，除了不校驗開斷能力外，其余與斷路器的選擇相同，因為隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡出現(xiàn)短路故障時，對隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器的開斷時間，故計算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時的計算數(shù)據(jù)完全相同。3、電流互感器根據(jù)使用環(huán)境和安裝條件確定電流互感器的類型，然后按正常工

41、作條件及短路參數(shù)確定其規(guī)格。選擇步驟如下：（1）額定電壓的選擇電流互感器的額定電壓應大于或等于電網(wǎng)的額定電壓，同斷路器額定電壓的選擇。（2）一次額定電流的選擇電流互感器原邊額定電流I 1N應大于等于 1.21.5 倍最大長時工作電流I ca，即I 1N >(1.21.5)Ica(3) 、確定準確等級電流互感器的準確度級別有0.2 ， 0.5,1.0 ，3.0 ， 10等級。測量和計量儀表使用的電流互感器為 0.2 級，只為電流、電壓測量用的電流互感器允許使用1.0級，對非重要的測量允許使用3.0 級。（4）動穩(wěn)定校驗電流互感器滿足動穩(wěn)定的條件是式中K es-動穩(wěn)定倍數(shù)，由產(chǎn)品目錄查出；i

42、im-三相短路沖擊電流， Ka（5）熱穩(wěn)定校驗電流互感器滿足熱穩(wěn)定的條件是式中K ts -對應于t 的熱穩(wěn)定倍數(shù)，由產(chǎn)品目錄查出；t-給定的熱穩(wěn)定時間，一般為1s；Iss-三項穩(wěn)態(tài)短路電流有效值，A；tf -短路電流的家鄉(xiāng)作用時間，s。4、母線（1）母線材料及形狀的選擇母線材料一般采用鋁導體，對于35kv 及以上的戶外母線常采用鋼芯鋁導線，而 6kv 及以下的母線一般采用矩形母線。（2）母線截面的選擇1）按最大長時工作電流選擇母線的長時允許電流應大于或等于通過母線的最大長時工作電流，即式中 I p母線的長時允許電流， AIca- 通過母線的最大長時工作電流，AKso-溫度校正系數(shù)。2）按短路熱

43、穩(wěn)定條件校驗式中 A min- 母線的最小熱穩(wěn)定截面，2mmI-通過母線的最大三相短路電流穩(wěn)定值， A;SSKsk-集膚效應系數(shù)C-導體的熱穩(wěn)定系數(shù)3）母線的動穩(wěn)定校驗三相短路時，位于同一平面的三相平行母線中產(chǎn)生的最大電動力為式中 F-三相短路時，作用在母線一個跨距上的最大電動力，N- 三相短路電流的沖擊值， A L- 母線跨距， cma- 兩母線間中心線間的距離， cm Ks- 母線的形狀系數(shù)5、支柱絕緣子主要用來支持導線和桿塔絕緣。目前種類很多，主要有懸式絕緣子，針式絕緣子，蝴蝶型絕緣子，拉緊絕緣子，支柱絕緣子，鋼化玻璃絕緣子，陶瓷橫擔，鋼化玻璃橫擔，各類電氣設備進出線套管，以及穿墻套管等

44、。選高壓支柱式絕緣子：戶外支柱： ZS 實心棒型支柱ZSX 懸掛式棒式支柱ZSW耐污型棒式支柱戶內(nèi)支柱： ZN戶內(nèi)內(nèi)膠裝支柱瓷絕緣子ZL戶內(nèi)聯(lián)合膠裝Z 戶內(nèi)外膠裝A， B， C，D機械破壞等級Y圓柱底座T橢圓形底座F方形戶外選ZSW 35/4戶內(nèi)選ZL35/4 Y6、高壓開關(guān)柜的選擇（1）、高壓開關(guān)柜型號的選擇高壓開關(guān)柜按安裝地點和使用環(huán)境分，可分為戶內(nèi)型、戶外型、普通型、封閉型、礦用一般型和礦用防爆型等類型。按電器元件在高壓開關(guān)柜內(nèi)的安裝方式不同可分為固定式和移開式兩種。按開關(guān)柜的安裝方式和維護小球分，又分為靠墻或不靠墻安裝，單面或雙面維護。在高壓開關(guān)柜中大都裝設少油斷路器，對于頻繁通斷或短

45、路故障較多的線路，要選中裝有真空斷路器的開關(guān)柜。選擇高壓開關(guān)柜的時候還應考慮其操作機構(gòu)，手動式用于小型變電所，電磁式用于大、中型變電所。（2）、高壓開關(guān)柜一次電路方案的確定選擇高壓開關(guān)柜的一次電路方案時，應考慮以下幾個因素：（1）開關(guān)柜的用途。高壓開關(guān)柜按用途不同，可分為進線柜、出現(xiàn)柜、電壓互感器柜等多種。開關(guān)柜的用途不同，柜內(nèi)的電氣元件和接線方式也不同，確定開關(guān)柜的一次電路方案時，應首先考慮其用途。（2）負荷情況。對于負荷容量大、繼電保護要求較高的用電戶，必須使用斷路器進行保護和控制；對于負荷容量較小，繼電保護要求不高的用電戶，可采用裝有負荷開關(guān)和熔斷器的開關(guān)柜，對于單回路供電的用戶，開關(guān)柜

46、只要求斷路器靠近母線的一側(cè)裝設隔離開關(guān)；對雙回路供電的用戶，斷路器兩側(cè)都應該裝設隔離開關(guān)。（3）開關(guān)柜之間的組合情況。變電所的進線柜和聯(lián)絡柜，由于安裝需要，往往選用兩種不同方案的開關(guān)柜組合使用。（4）進出線及安裝布置情況。為了保證足夠的安全距離，兩個架空出線柜不得相鄰布置，中間至少應隔開一個其他方案的開關(guān)柜。3、高壓開關(guān)柜電氣參數(shù)的選擇校驗當高壓開關(guān)柜的型號和一次電路方案確定以后，開關(guān)柜中所裝電器元件的型號也就基本確定。下一步應對柜內(nèi)電氣元件的技術(shù)參數(shù)進行選擇校驗。主要開關(guān)電器的選擇和校驗方法如前所述。有些高壓配電裝置，廠家已經(jīng)進行配套生產(chǎn)，選擇時，只需要按配電箱所給技術(shù)參數(shù)選擇校驗即可。電纜

47、的選擇和敷設關(guān)于電纜的選擇，目前煤礦上所用的都是銅芯電纜，我們礦主要用的是 YJV22 型號的，關(guān)系的電纜的敷設問題，地面基本都是走的電纜橋架，井下電纜的敷設都是電纜鉤吊掛，有一小部分是橋架（形象工程）第 6章：導線的選擇與敷設6.1 導線選擇的條件為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行導線和電纜截面時必須滿足下列條件 :1、發(fā)熱條件導線和電纜 ( 包括母線 ) 在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2、電壓損耗條件導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的

48、高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。3、經(jīng)濟電流密度35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內(nèi)的10KV及以下線路，通常不按此原則選擇。4. 機械強度導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。6.2 電纜型號的含義絕緣導體內(nèi)護層其他特征鎧裝層外被層Z：紙絕L：鋁Q ： 鉛CY：充油0：無0：無緣，無 P無 L為包F：分相2：雙鋼1：纖維或D為銅L：鋁 D：不滴帶層油 浸 紙包流3：細鋼2：聚氯絕緣C：濾塵絲乙烯套用4：粗鋼P：干絕絲緣本設計中根據(jù)實際情況一般選擇使用鋁作為導體材料的電纜。6.3導線截面的選擇高壓線路的