年產(chǎn)為180萬(wàn)噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì)PAGEPAGEI年產(chǎn)為180萬(wàn)噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)根據(jù)年產(chǎn)為180萬(wàn)噸煤礦的電力負(fù)荷的資料，做出了該礦的60kv總降壓變電所的整體設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償，系統(tǒng)主接線方案的選擇，高壓電氣設(shè)備的選擇，短路電流的計(jì)算對(duì)所選的高壓電氣設(shè)備的校驗(yàn)，繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)，防雷及接地的設(shè)計(jì)等，本設(shè)計(jì)以實(shí)際負(fù)荷為依據(jù)，以變電所最佳運(yùn)行方式為基礎(chǔ)，按照有關(guān)規(guī)定和規(guī)范，做出了滿足該礦生產(chǎn)需求的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中先對(duì)負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，選出了所需主變壓器的型號(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)，考慮到短路電流對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，設(shè)計(jì)中進(jìn)行了短路電流計(jì)算。設(shè)計(jì)中還對(duì)主要的高壓設(shè)備做出了選擇和計(jì)算，如斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器等。此外還進(jìn)行了繼電保護(hù)以及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，提高了整個(gè)變電所的安全性。關(guān)鍵詞：60kv變電所負(fù)荷計(jì)算主接線設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算高壓電氣設(shè)備選擇繼電保護(hù)ABSTRACTThisdesignaccordingtotheminepowerloadmaterialmaketheattainedgeneralvoltage60kvsubstationdesignspecificationoftheoveralldesignincludingloadcalculationandreactivecompcnsation,systemofmainwiringschemsechoose,highvoltageelectricalequipmentchoice.thecalculationofshort-circuitcurrentandofselectedhighvotageelectricalequipmentcalibrationrelayprotectiondesignlightningprotectionandgroundingdesign.etc.Thisdesigntotheactulaloadasthebasisthebestoperationwayinsubstationbasedinaccordancewiththerelevantregulationsandatandardmakeameet,thedesignofmineproduetionrequiremants.Designthefirttoloadtoseleatthestatisticalandcomputationalgotthemaintransfornermodels,andthenbasedontheloadpropertiesandworkedonthepowersupplyreliabilityrequirementsconsideringtheLordwiringdesigntheseriousinfluenceofsystemshortcicuitdesigntheshortcircuitcalculation.Designofhighpressureofthemaineletricaleqquipmentselectionandcaculationsuchasbreakerisolatingsuitch.voltagetransformercurrenttransformer,etc.Inadditionalsocarriedouttherelayprotetionandlightionprotectiondesignandcalcutationimprovethesecurityofthewholesubstation.Keywords:60kvsubstation；Lordcalculation;Lordwiringdesign；short-cicuitcurrentcalculation;Electricalequipmentselection;Relayprotection目錄摘要 IABSTRACT II第1章緒論 11.1選題的意義 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 11.3原始資料分析 31.3.1設(shè)計(jì)題目及原始資料 31.3.2本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 41.3.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 4第2章負(fù)荷統(tǒng)計(jì)主變壓器的選擇 72.1負(fù)荷來(lái)源 72.2負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與負(fù)荷計(jì)算 72.3主變壓器選擇 122.3.1無(wú)功功率補(bǔ)償 122.3.2主變的選擇 152.3.3變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題 16第3章地面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 183.1變電所位置的選擇 183.1.1變電所位置選擇的條件 183.2變電所電源結(jié)線的確定 183.2.1一次結(jié)線二次母線及配出線的結(jié)線 18第4章短路電流的計(jì)算 204.1計(jì)算短路電流的目的和任務(wù) 204.2短路點(diǎn)的選擇 204.3短路電流的計(jì)算 224.4短路計(jì)算結(jié)果 27第5章變電所高壓電氣設(shè)備選擇 285.1概述 285.260千伏設(shè)備的選擇 295.2.160kv隔離開關(guān)的選擇 295.2.260KV油斷路器的選型 305.2.3互感器及其選擇 315.2.4變電所母線裝置的選擇 325.36KV電氣設(shè)備的選擇 345.3.16kv進(jìn)線柜的選擇 345.3.26KV聯(lián)絡(luò)柜的選擇 375.3.36KV電壓互感器柜選擇 385.3.46KV配出柜的選擇 385.3.5補(bǔ)償電容器控制柜的選型 395.3.6變電所用電柜的選擇 395.3.76KV母線的選擇 395.3.86KV配出線的選擇 405.3.9高壓穿墻管的選擇 415.4母線支柱絕緣子的選擇 425.4.1護(hù)外支柱絕緣子的選擇 425.4.2戶內(nèi)支柱絕緣子的選擇。 425.560kV及6kV輸電線路的選擇與敷設(shè) 425.5.1導(dǎo)線材料的選擇 425.5.2絕緣子的選擇 425.5.3金具的選擇 435.5.4電桿的選擇 435.5.5架空線路的敷設(shè) 43第6章繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 446.1繼電保護(hù)的概述 446.2主變保護(hù)和整定 446.2.1本變電所對(duì)主變壓器采用如下保護(hù)： 446.2.2主變壓器保護(hù)的接線方式 446.2.3保護(hù)裝置的選擇 446.2.4主變保護(hù)裝置的整定計(jì)算 456.360KV線路保護(hù)計(jì)算 486.3.160kV線路保護(hù) 486.3.26kV配出線路保護(hù)計(jì)算 496.46kV系統(tǒng)漏電保護(hù) 516.4.1漏電保護(hù)裝置 516.56kV電力電容器的保護(hù) 526.66kV母線聯(lián)絡(luò)柜保護(hù)原理及整定 546.6.1保護(hù)裝置的裝設(shè)原則 546.6.2保護(hù)裝置的接線方式 546.6.3保護(hù)裝置的整定計(jì)算 54第7章防雷保護(hù)與安全接地規(guī)劃設(shè)計(jì) 567.1過電壓的原因及危害 567.2防直擊雷的保護(hù) 567.2.1防直擊雷的措施 567.2.2避雷針的高度及位置的確定 577.2.3作避雷針保護(hù)范圍平面圖 587.2.4內(nèi)過電壓的抑制 587.2.5對(duì)60kV進(jìn)線段的保護(hù) 587.3對(duì)雷電入侵波的防護(hù) 587.4接地措施 597.4.1保護(hù)接地 597.4.2接地裝置的敷設(shè) 607.4.3接地電阻的計(jì)算 607.5避雷針的設(shè)計(jì) 61第8章變電所室內(nèi)外配電裝置的設(shè)計(jì) 628.1室內(nèi)外概況 628.2室內(nèi)布置 63結(jié)論 64致謝 65參考文獻(xiàn) 66DirectoryAbstract（chinese） ⅠAbstract ⅡChapter1Intertuction 11.1Thesignificanceoftopicselection……………11.2Developmentsituationathomeandabroad 21.3Analysistheoriginaldata 31.3.1Designsubjectandrawmaterials 31.3.2Thedesignguidingideology 41.3.3Designcontent 4Chapter2Theselectionofmaintransformerloadstatistics 72.1Sourceload 72.2Theloadstatisticsandloadcalculation 72.2.1Demandfactormethodtocalculatetheload 72.2.2Safetyloadandstatisticsofproductionload 82.2.3Thegroundsubstationcapacitycalculation 82.3Thechoiceofthemaintransformer 122.3.1Reactivepowercompensation 122.3.2Thechoiceofthemaintransformer 152.3.3Transformereconomicoperationproblem 16Chapter3Groundpowersupplysystemdesign 183.1Substationlocationchoice 183.1.1Substationlocationchoiceconditions 183.2Determinationofsubstationpowersupplyconnection 183.2.1Substationmainconnectionandwithwireconnection 18Chapter4Thecalculationofshort-circuitcurrent 204.1Thepurposeofcalculationofshortcircuitcurrentandtasks 204.2Shortcircuitpointselection 204.3Thecalculationofshort-circuitcurrent 224.4Shortcircuitcalculationresults 27Chapter5substationhighvoltageelectricalequipmentselection 285.1Above 285.260kVequipmentselection 295.2.160kVdisconnectingswitchselection 295.2.260kVoilcircuitbreakerselection 305.2.3Requirestransformerandselection 315.2.4Substationbusbarinstallationoptions 325.36kVelectricalequipmentchoice 345.3.16kVlineintothecabinet 345.3.26kVcontacttank 375.3.36kVvoltagetransformercabinetchoices 385.3.46kVdistributionoutofchoice 395.3.5Compensationcapacitorintheselectionofcontrolcabinet 395.3.6Substationelectricitycabinetchoices 395.3.76kVbusbarselection 405.3.86kVdistributionlinechoice 415.3.9High-voltagethroughwalls 425.4Busbarselectionofpostinsulator 425.4.1Pillarinsulatoroption 5.4.2Indoorpostinsulatorchoice 425.560kvand6kvtransmissionlineselectionandinstallation 435.5.1Conductormaterialchoice 435.5.2Insulatorchoice 435.5.3Thechoiceofhardware 435.5.4Thechoiceofthepole 435.5.5Overheadlinelaying 43Chapter6Therelayprotectionplanninganddesign 446.1Overviewofrelayprotection 446.2Maintransformerprotectionandsetting 446.2.1Thesubstationprotectionformaintransformerusedasfollows 446.2.2Theconnectionmodeofthemaintransformerprotection 446.2.3Protectiondeviceofchoice 6.2.4Maintransformerprotectionsettingcalculation 456.360kVlineprotectioniscalculated 486.3.160kVlineprotection 486.3.26kVdistributionlineprotectioncalculation 496.46kVsystemleakageprotection 516.4.1Leakageprotectiondevice 516.5Protectionof6kVpowercapacitor 526.66kvbusbarcontacttankprotectionprincipleandsetting 546.6.1Installedprinciplesofprotectivedevice 546.6.2Theconnectionmodeofprotectiondevice 546.6.3Protectivedevicesettingcalculation Chapter7Groundinglightningprotectionandsecurityplanninganddesign 567.1Reasonandharmoftheovervoltage 567.2Preventdirectlightningprotection 567.2.1Lightningpreventionmeasures 577.2.2Theheightofthelightningrodandthedeterminationofposition 577.2.3Lightningrodprotectionplan 587.2.4Theover-voltagesuppression 587.2.5For60kvlineprotection 287.3Protectionofthelightninginvasionwave 587.4Groundingmeasures 597.4.1Protectiveearthing 7.4.2Layinggroundingdevice 607.4.3Groundingresistancecalculation 607.5Groundinglightningrod 61Chapter8Substationindoorandoutdoordecorating 628.1Indoorandoutdoor 628.2Indoordecorate 63Conclusion 64Acknowledgements 65References 66第1章緒論1.1選題的意義電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛，地位最為重要的能源。變電所是電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所是電力系統(tǒng)的樞紐，在生產(chǎn)和生活中占有特殊重要的地位。電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求安全可靠，電能質(zhì)量高，經(jīng)濟(jì)性好，便于擴(kuò)建。但是電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋地域遼闊，因此，受自然條件，設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)。故障中最常見，危害最大的是各種形式的短路。為此，需要安裝各種形式的的保護(hù)裝置，用分層控制方式實(shí)施安全全監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)包括正常運(yùn)行在內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控，以確保電力系統(tǒng)安全正常且更好的運(yùn)行。因此，礦區(qū)供電設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)煤礦電力負(fù)荷的分布和發(fā)展情況，結(jié)合地區(qū)的電力規(guī)劃，合理確定供電電源，電壓等級(jí)，供電方式，礦區(qū)變電所的位置和建設(shè)的順序，并留有發(fā)展余地。所以，設(shè)計(jì)一個(gè)符合礦山時(shí)間情的變電所就變得尤為重要。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)180萬(wàn)噸煤礦地面變電所電氣部分的設(shè)計(jì)，分析變電所所在的位置和變電所將要承擔(dān)的供電任務(wù)，來(lái)確定變電所的主接線，通過負(fù)荷計(jì)算確定主要變壓器的臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，根據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果，對(duì)變電所的一次設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)，同時(shí)完成配電裝置的布置，防雷保護(hù)及接地裝置方案的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行有效的系統(tǒng)保護(hù)，最終完成本設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)，即為與年產(chǎn)為180萬(wàn)相近煤礦提供安全，可靠，經(jīng)濟(jì)的供電任務(wù)。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況電力業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他各部門的快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動(dòng)力，其發(fā)展水平是反映國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。隨著智能電網(wǎng)概念的提出.對(duì)變電站技術(shù)提出了進(jìn)一步的要求:通過全網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分層分級(jí)的廣域?qū)崟r(shí)信息統(tǒng)一斷面采集，實(shí)現(xiàn)變電站智能柔性集群及自協(xié)調(diào)區(qū)域控制保護(hù)，支撐各級(jí)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和各類高級(jí)應(yīng)用;設(shè)備信息和運(yùn)維策略與電力調(diào)度實(shí)現(xiàn)全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理:變電站主要設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)智能化，為堅(jiān)強(qiáng)實(shí)體電網(wǎng)提供堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ);在全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，逐步向智能化變電站轉(zhuǎn)變。1傲宇化變電站技術(shù)特點(diǎn)數(shù)字化變電站的技術(shù)核心是數(shù)字化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，在過程層、間隔層及站控層上，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工Ec61850，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部以及變電站與集控站間的信息共享互操作過程。數(shù)字化的一次設(shè)備。數(shù)字化一次設(shè)備包含電子式互感器、智能開關(guān)、以及站內(nèi)其它智能設(shè)備。通過實(shí)現(xiàn)設(shè)備的就地?cái)?shù)字化，實(shí)現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)在電氣上的有效隔離，增大了電氣量的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍并提高了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了從常規(guī)變電站的裝置冗余向現(xiàn)代變電站的信息冗余的轉(zhuǎn)變、并為信息集成化應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)飛速發(fā)展，電力需求在不斷增加，電力行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈，對(duì)現(xiàn)代化建設(shè)所體現(xiàn)出的重要性越來(lái)越明顯，因此對(duì)變電站內(nèi)各類主要設(shè)備運(yùn)行和人員操作都提出了更高的要求，保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任務(wù)。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電所管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化是電力發(fā)展要求的必然趨勢(shì)，變電所的無(wú)人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。變電站綜合自動(dòng)化和變電站無(wú)人值班技術(shù)是變電站監(jiān)控和保護(hù)發(fā)展的主流和必然趨勢(shì)。隨著無(wú)人值守變電站管理模式的全面推廣，在監(jiān)控中心通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對(duì)所屬變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性及可靠性，并可逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)最基本的目的是將變電站的各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)，如主控制室的設(shè)備運(yùn)行情況、主變、斷路器、隔離刀閘等的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)圖像、防火防盜等智能設(shè)備報(bào)警信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控人員可通過實(shí)時(shí)圖像和遠(yuǎn)動(dòng)信息對(duì)變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合監(jiān)控、分析。為加強(qiáng)對(duì)重要變電站及無(wú)人值守變電站的監(jiān)視，非常有必要建立安全防范、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)各變電站全站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視。南京南自信息技術(shù)有限公司自主設(shè)計(jì)開發(fā)了適應(yīng)變電站視頻監(jiān)控的多種數(shù)字安防監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)軟件平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的幾千個(gè)變電站（750KV、500KV、220KV、110KV、66KV、35KV各電壓等級(jí)均有成功案例）。隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用，數(shù)字化變電站概念已在工程中獲得實(shí)踐，全國(guó)已建成一定數(shù)量的數(shù)字化變電站。同時(shí)我國(guó)智能電網(wǎng)的研究已經(jīng)啟動(dòng)，作為電網(wǎng)重要組成部分，數(shù)字化變電站領(lǐng)域的研究和試點(diǎn)工作也將為智能電網(wǎng)的發(fā)展打下基礎(chǔ)，變電站安防系統(tǒng)將會(huì)按照數(shù)字化變電站、變電站無(wú)人值班發(fā)展趨勢(shì)不斷演進(jìn)。1.3原始資料分析1.3.1設(shè)計(jì)題目及原始資料設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)180萬(wàn)噸煤礦地面變電所電氣部分的設(shè)計(jì)1.煤礦概況煤田儲(chǔ)量18670萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量3367萬(wàn)噸，全礦年生產(chǎn)能力：180萬(wàn)噸，生產(chǎn)能力6000噸，服務(wù)年限：一井28年，二井116年。工作制：年工作日為300天，每天三班作業(yè)，采煤兩班作業(yè)，一班準(zhǔn)備，掘進(jìn)三班作業(yè)。2.地質(zhì)及氣候條件該變電所它的土質(zhì)屬較為松散的黃土，距地表1米以下，土質(zhì)比較結(jié)實(shí)，距地表2-3米的黃土更為密實(shí)，地基承載能為≥20噸/m3，因此，可以看出變電所地質(zhì)條件很好，通過“變電所初步設(shè)計(jì)說(shuō)明”知其自然氣候如下：最低氣溫為-37oC；最高氣溫為38oC；最大風(fēng)速為34米/秒；最大降雨量500毫米土壤凍結(jié)深度2.2-2.4米；最大雷厚度0.5米；復(fù)水厚度10毫米；主導(dǎo)風(fēng)向，西南風(fēng)；地震列度6以上;沒發(fā)生過大地震;最大雷電日20日3.礦井用電負(fù)荷特點(diǎn)本礦用電負(fù)荷主要是地面高壓，地面低壓，井下高壓及井下低壓，本礦區(qū)電力分三級(jí)：一級(jí)用戶如礦井主通風(fēng)機(jī)，主要提升設(shè)備，主排水設(shè)備，對(duì)這負(fù)荷采用不同電源的兩回路進(jìn)行供電；二級(jí)用戶如煤礦集中提煤設(shè)備，地面空氣壓縮機(jī)以及向采區(qū)工作面供電的采區(qū)變電所等，對(duì)這類負(fù)荷采用雙回路供電；三級(jí)用戶，如井口機(jī)修廠及生活福利設(shè)施等，對(duì)這類負(fù)荷只設(shè)一回路供電。1.3.2本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)主要是根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦供電》、《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《煤礦電工手冊(cè)》、《變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》、《煤炭工業(yè)設(shè)備手冊(cè)》、《工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)》、《高壓開關(guān)柜二次線路方案》、《工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《全國(guó)供用電規(guī)則》等書籍，并在指導(dǎo)教師高柏臣老師的精心指導(dǎo)下設(shè)計(jì)完成的。指導(dǎo)思想是：保證本設(shè)計(jì)在供電方面達(dá)到如下要求：（1）供電可靠；（2）供電安全；（3）經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理；（4）設(shè)備更新，以滿足礦井正常生產(chǎn)的需要。1.3.3設(shè)計(jì)內(nèi)容1.礦井設(shè)計(jì)指標(biāo)煤田儲(chǔ)量18670萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量3367萬(wàn)噸，全礦年生產(chǎn)能力：180萬(wàn)噸，日生產(chǎn)能力6000噸，服務(wù)年限：一井28年，二井116年。工作制：年工作日為300天，每天三班作業(yè)，采煤兩班作業(yè)，一班準(zhǔn)備，掘進(jìn)三班作業(yè)。2.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) VJ1=63KVVJ2=6.3KVSJ=100MVAVJ1=63KVVJ2=6.3KVSJ=100MVA(2)供電電源：上級(jí)電源母線短路阻抗（標(biāo)準(zhǔn)值）：基準(zhǔn)值0最大運(yùn)行方式：Xmax=0.55098最小運(yùn)行方式：Xmin=0.883通過甲乙兩回架空線供電，甲線距礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)為25里，乙線距礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)為30公里，變電所6000伏側(cè)見圖1.1供電系統(tǒng)圖，按無(wú)窮大系統(tǒng)計(jì)算。3.設(shè)計(jì)要求：(1)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：主變的選擇主結(jié)線的確定(2)短路電流的設(shè)計(jì)(3)高壓電氣設(shè)備的選擇(4)繼電保護(hù)裝置的整定(5)防雷保護(hù)及保護(hù)接地(6)必須完成的圖紙：①變電所主結(jié)線系統(tǒng)圖②變電所平面布置圖③主變保護(hù)原理圖④防雷及保護(hù)接地平面布置KK1K4K5K6KK3一井中央變二井中央變電所一井風(fēng)井二井風(fēng)井圖1.1供電系統(tǒng)圖第2章負(fù)荷統(tǒng)計(jì)主變壓器的選擇2.1負(fù)荷來(lái)源本礦電氣負(fù)荷統(tǒng)計(jì)是根據(jù)老師所下任務(wù)的設(shè)備負(fù)荷表來(lái)進(jìn)行的，統(tǒng)計(jì)表見1.1表。2.2負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與負(fù)荷計(jì)算本設(shè)計(jì)變電所負(fù)荷計(jì)算，力求準(zhǔn)確可靠，并考慮到礦井負(fù)荷的發(fā)展遠(yuǎn)景，利用需用系數(shù)法以及附表格形式進(jìn)行礦變電所的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，考慮到后幾章的繼電保護(hù)整定，架空線路，電纜選擇等，一般按生產(chǎn)環(huán)節(jié)分組進(jìn)行。1.需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷（1）單一負(fù)荷需用系數(shù)（2-1）式中：Kx-用電設(shè)備的需用系數(shù)P-實(shí)際負(fù)荷（KW）PO-設(shè)備的額定容量（KW）η-設(shè)備實(shí)際負(fù)荷時(shí)的效率ηb-線路效率一般取0.9~0.95（2）成組負(fù)荷需用系數(shù)Kx=（2-2）式中：Kt-設(shè)備同時(shí)系數(shù)Kt=Kf-該組設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)ηL-線路效率ηpj-同時(shí)工作設(shè)備的加權(quán)平均效率以下以水泵為例計(jì)算容量：己知：水泵的工作容量為850千瓦，需用系數(shù)取0.85cosφ=0.85tanφ=0.62計(jì)算：有功功率：PM=KX·PN=0.85×850=723KW無(wú)功功率：QM=tanφ·PM=0.62×723=448KW視在功率：SM=2.安全負(fù)荷與生產(chǎn)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)（1）安全負(fù)荷：主扇風(fēng)機(jī)，主排水，副井提升，累計(jì)負(fù)荷5241KW占全礦總負(fù)荷18073.5KW的29%。（2）生產(chǎn)負(fù)荷：吊掛皮帶，壓風(fēng)機(jī)，采煤輸送機(jī)，空氣加熱，裝儲(chǔ)設(shè)備等。累計(jì)負(fù)荷：9302KW占全礦總負(fù)荷18073.5KW的51%。（3）其它負(fù)荷累計(jì)：其它負(fù)荷共計(jì)3530.5KW占全礦負(fù)荷18073.5KW的20%。3.地面變電所的總?cè)萘康挠?jì)算PZ=（P1j+P2j+P3j+……Pnj）·KspQZ=（Q1j+Q2j+Q3j+……Qnj）·KspKsp、Ksq-各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不可能同時(shí)出現(xiàn)的組間最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，組數(shù)越多其值越小，一般取Ksp=0.85~0.95,Ksq=0.97。變電所的功率因數(shù)為cosφ=總的有功功率：PZ=18073.5×0.9=16266.2KW總的無(wú)功功率：QZ=11087.1×0.95=10532.7（KVAR）總的視在功率：Sz=全礦自然功率因數(shù)：cosφz===0.839表1.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)用電設(shè)備名稱電動(dòng)機(jī)型式電壓設(shè)備容量計(jì)算系數(shù)計(jì)算負(fù)荷總?cè)萘縆W工作容量kccosφtanφP(KW)Q(KVAR)S(KVA)一井1一井主提升吊掛皮帶繞線0.661881880.750.71.021411442012一井副提升絞車?yán)@線63803800.80.850.623041883583壓風(fēng)系統(tǒng)同步0.386645270.850.80.75422-3165274通風(fēng)系統(tǒng)繞線0.382601300.880.840.65114741365一井主排水繞線617008500.850.850.627234488506井底車場(chǎng)繞線0.66121.466.40.70.71.0246.547667一采區(qū)生產(chǎn)負(fù)荷系統(tǒng)繞線19501303.40.60.71.0278279211178一井排矸系統(tǒng)繞線1911910.70.750.881341181799一井原煤上倉(cāng)系統(tǒng)繞線0.3852520.60.71.0231324510與二井公用地面系統(tǒng)繞線0.38329.52500.60.71.02150153214表1.1（a）序號(hào)用電設(shè)備名稱電動(dòng)機(jī)型式電壓設(shè)備容量計(jì)算系數(shù)計(jì)算負(fù)荷總?cè)萘縆W工作容量kccosφtanφP(KW)Q(KVAR)S(KVA)11選煤廠繞線0.38630.2460.20.60.71.0227628239412廣場(chǎng)及生活區(qū)鍋爐繞線0.38388.1373.30.60.750.8822419729813礦燈房繞線0.38181.71660.60.71.0210010214314機(jī)修廠繞線0.38387.4387.40.40.71.0215515822115地面電機(jī)車?yán)@線1881410.40.90.4956286216照明及其他912.2771.20.80.90.4961730268717其它安全系統(tǒng)146814680.850．890.51248624139518其它生產(chǎn)系統(tǒng)325032500.60.890.5119509952189一井合計(jì)1314.510923.60.690.840.64747343709081二井生產(chǎn)系統(tǒng)19主井提升設(shè)備繞線68108100.750.71.02608620868表1.1(b)序號(hào)用電設(shè)備名稱電動(dòng)機(jī)型式電壓設(shè)備容量計(jì)算系數(shù)計(jì)算負(fù)荷總?cè)萘縆W工作容量kccosφtanφP(KW)Q(KVAR)S(KVA)21副井提升系統(tǒng)繞線64204200.80.850.6233620839522上倉(cāng)系統(tǒng)繞線0.3844440.60.71.0226273723排矸系統(tǒng)繞線0.38166.5166.50.70.750.88116.5102.615524通風(fēng)系統(tǒng)繞線613606800.80.850.6254433764025二采區(qū)軌上絞車?yán)@線62402400.80.850.6219211922626二井主排水繞線617008500.850.850.6272344885027井底車場(chǎng)設(shè)備繞線266.3183.80.750.80.7513810317228壓風(fēng)設(shè)備合計(jì)同步802.55350.80.80.75428-32153529采掘設(shè)備合計(jì)繞線353033830.60.71.022029.82071289930其它安全系統(tǒng)146814680.850.890.51248624139531其它生產(chǎn)系統(tǒng)325232520.60.890.5195197621822.3主變壓器選擇2.3.1無(wú)功功率補(bǔ)償根據(jù)《全國(guó)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(yīng)在0.90以上。所以，當(dāng)變電所的功率因數(shù)低于0.90時(shí)，應(yīng)采取人工補(bǔ)償措施，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95。目前35（63）KV變電所一般采用在6（10）kV母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)姆椒?，?lái)提高變電所的功率因數(shù)。當(dāng)某配電線路負(fù)荷較大、線路較長(zhǎng)時(shí)，為了提高補(bǔ)償效果，可先在該配電線路末端或配電變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，然后計(jì)算變電所的總計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)，如功率因數(shù)不符合要求，可在變電所6（10）kV母線上再進(jìn)行集中補(bǔ)償。1.功率因數(shù)的提高（1）電容器所需補(bǔ)償容量全礦自然功率因數(shù)COSφ1=0.839>>tanφ1=0.649;因?yàn)楣β室驍?shù)低于0.9，所以應(yīng)進(jìn)行人式補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上，即COSφ2=0.95>>tanφ2=0.329rn所以全礦所需補(bǔ)償容量為：QC=PZ（tanφ1-tanφ2）=16266.2（0.649-0.329）=5205.2Kvar（2-3）式中：PZ-補(bǔ)償前的最大計(jì)算有功功率tanφ1-補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值tanφ2-補(bǔ)償后達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值。（2）電容器柜數(shù)及型號(hào)的確定：電容器擬采用雙星形接線接在變電所的二次母線上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，降低線損，改善電壓質(zhì)量，充分發(fā)揮供電設(shè)備的效率，我們選BFM6.3-30-1型電力電容器，每個(gè)電容器標(biāo)稱容量30kvar，額定工作電壓為6.3KV的電容器，裝于電容器柜中，每柜裝60個(gè)，每柜容量為1800Kvar，則需要電容器柜總數(shù)：N=（2-4）由于電容器柜分接在兩段母線上，且為了在每段母線上構(gòu)成三角型接線，因此每段母線上的電容器柜也應(yīng)分成機(jī)等的兩組，所以每段母線上每組的電容器柜數(shù)n為：n==1.6取不小于計(jì)算值的整數(shù)，則n=2，所以變電所電容器柜總數(shù)N＝2n＝4臺(tái)。（3）電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量：(2-5)（4）人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)：Qa·c=Qz–Qc=10532.7–6530.6=4002.1KvarS=COSфa·c==0.971符合要求。2.電容器的的補(bǔ)償方式和連接方式：電容器的補(bǔ)償方式有三種，即單獨(dú)就地補(bǔ)償方式、分散補(bǔ)償方式和集中補(bǔ)償方式。其中，集中補(bǔ)償方式將電容器集中裝設(shè)在企業(yè)總變電所的母線上，以專用的開關(guān)控制。這種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是電容器的利用率較高，管理方便，能夠減少電源線路和變電所主變壓器的無(wú)功負(fù)荷。其缺點(diǎn)是不能減少低壓網(wǎng)絡(luò)和高壓配出線的無(wú)功負(fù)荷，需另外建設(shè)專門房間。工礦企業(yè)目前多采用集中補(bǔ)償方式?？紤]到布置對(duì)稱和進(jìn)線方便，選GR-1-03和GR-1-04電壓互感器柜各一臺(tái)，每柜中裝有1臺(tái)JDZ-6/100型電壓互感器作為靜電電容器柜的放電電阻，柜中有1×16L80-6.3/0.1電壓表，3×D5-100信號(hào)燈及LW2-5.5/F4-X，轉(zhuǎn)換開關(guān)，GR-1型高壓電容器柜一次方案及電容器和電壓互感器的接線方式見表2.1和圖2-1表2.1GR-1高壓電容器柜一次方案010203方案編號(hào)666額定電壓606060BFM6.3333XD5-100111JDZ-6.6/1003.按補(bǔ)償后全礦有功、無(wú)功負(fù)荷近似計(jì)算：由《煤礦電工手冊(cè)》第四冊(cè)圖圖2-1電壓互感器接線方式有功損失：=0.02×16266.2=325KW全礦總的計(jì)算負(fù)荷無(wú)功功率：2.3.2主變的選擇1.主變臺(tái)數(shù)的確定具有一類負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺(tái)，當(dāng)其中一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能保證安全及原煤生產(chǎn)用電，并不得少于全礦計(jì)算負(fù)荷的80%；《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》也規(guī)定，對(duì)具有大量一、二類負(fù)荷的變電所，一般選用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)全部一、二類負(fù)荷繼續(xù)供電，并不得小于全部負(fù)荷的70%。對(duì)只有二、三類負(fù)荷的變電所，可只選用一臺(tái)變壓器，但應(yīng)敷設(shè)與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。對(duì)季節(jié)負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大的，宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可以采用兩臺(tái)變壓器。2.主變?nèi)萘康拇_定變電所中主變壓器的容量應(yīng)按補(bǔ)償后變電所的負(fù)荷總?cè)萘考爸髯儔浩鞯呐_(tái)數(shù)和運(yùn)行方式確定，還應(yīng)考慮5年~10年的發(fā)展規(guī)劃。主變壓器應(yīng)選擇低損耗變壓器，同一變電所中的幾臺(tái)主變壓器的型號(hào)和容量應(yīng)該相同。當(dāng)選擇兩臺(tái)主變壓器而且兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，其中一臺(tái)故障，另一臺(tái)必須保證工礦企業(yè)的一、二類負(fù)荷用電，并不得少于變電所總計(jì)算負(fù)荷的80%或70%。S≥=13684KVA（2-6）式中：PZ″—變電所總的有功功率Ksb—故障保證系數(shù)，根據(jù)企業(yè)一、二類負(fù)荷所占比例確定，對(duì)煤礦企業(yè)取Ksb不小于0.8保證生產(chǎn)和安全用電Sbe

=（ΣP生+ΣP安）/cosΦz(mì)=（9302+5241）/0.97=14993KVA根據(jù)以上二式選擇SFL7-16000/63型變壓器二臺(tái)，見表SFL7-16000/63型型號(hào)額定容量KVA額定電壓，KV額定損耗，KW阻抗電壓%空載電流%連接組重量t外形尺寸，mm高壓低壓空載短路長(zhǎng)寬高SFL71600016000636.323.581.791YN，d1130.4487537204775SFL7-16000/63型變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鐵芯采用冷軋晶粒取向硅鋼片，其特點(diǎn)是低損耗、高效率型的節(jié)能變壓器。2.3.3變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題1.經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)變電所的負(fù)荷很不均勻，負(fù)荷變化很大，使變壓器有時(shí)在半載下工作，這樣運(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)，合理的運(yùn)行應(yīng)該在低負(fù)荷時(shí)變壓器解列，只留部分變壓器保證正常供電，這樣，變壓器自身的有功損失最小，以及使無(wú)功功率在電源線上引起的有功損失也最小即運(yùn)行費(fèi)用最低，這就是變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。2.經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的計(jì)算及確定無(wú)功功率在電源線路上所引起的有功損失可用無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量系數(shù)Kw換算成等效的有功損耗，則由變壓器產(chǎn)生的綜合有功損耗為：△PT=△Pi.T+β2△PN.T+Kec（△Qi.T+β2△QN.T）（2-7）式中：△Pi.T-單臺(tái)變壓器的空載損耗：△PO=23.5KW△PN.T-額定短路損耗：△PN.T=81.7KWβ-負(fù)荷系數(shù)β====0.523Kec-無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量Kw=0.06~0.1Kw/Kvar取Kw=0.08?Qi.t—變壓器空載無(wú)功功率kvar?Qi.t=2×=2××16000=320Kvar△QN.T—額定無(wú)功短路損耗?Qe=(·S·Tβ2)×2=Kvar所以單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，其功率損耗為：SN.T—單臺(tái)變壓器的額定容量SN.T=16000KVA則△PⅠ=△Pi.t+Kec△Qi.t（△PN.T+Kec△QN.T）2S2Sa.c2SN.T△PⅡ=2(△Pi.t+Kec△Qi.t)+2(△PN.T+Kec△QN.T)②式②式運(yùn)行時(shí)的功率損耗與負(fù)荷變化關(guān)系圖。中Scr為壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷。①△①△PScr②S圖2.1功率損耗與負(fù)荷變化關(guān)系圖從上圖可看出，有功功率的損耗與負(fù)荷變比的關(guān)系。Scr==16000=13213KVA則可以看出，當(dāng)變壓器的負(fù)荷超過值13213KVA時(shí)，就應(yīng)該投入兩臺(tái)并列運(yùn)行，若當(dāng)用電低峰時(shí)，就應(yīng)該分例運(yùn)行，參考《變電技術(shù)手冊(cè)》。第3章地面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1變電所位置的選擇3.1.1變電所位置選擇的條件確定60KV地面變電所位置時(shí)，應(yīng)考慮以下條件：變電所位置應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以減少配電線路長(zhǎng)度，能損耗和電壓損失；不占或少占農(nóng)田；進(jìn)出線要方便，盡量避免線路相互交叉和跨越，架空線路走廊與所址同時(shí)確定；交通運(yùn)輸要方便，以利于變壓器等大型設(shè)備的運(yùn)輸；具有適宜的地質(zhì)條件，有防止地下水、雨水和洪水浸淹措施；應(yīng)考慮與鄰近設(shè)施的相互影響，遠(yuǎn)離震動(dòng)大的設(shè)備和易燃易爆的場(chǎng)所，應(yīng)盡量避開污染源，否則應(yīng)采取防污措施；應(yīng)與其它工業(yè)建筑物保持足夠的防火間距；應(yīng)留有擴(kuò)建的余地，不妨礙工廠或車間的發(fā)展?？傊?，要根據(jù)煤礦企業(yè)的具體情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合分析，以便確定變電所的位置。綜合考慮本變電所擬定在工業(yè)廣場(chǎng)北側(cè)，入場(chǎng)公路西側(cè)高地，變電所座落在電力負(fù)荷中心，礦一井、二井選煤廠及工業(yè)廣場(chǎng)大部分在變電所南側(cè)附近，架空線可直接引入變電所，6KV配出集中在西側(cè)進(jìn)出線方便，其東側(cè)為工業(yè)廣場(chǎng)公路，交通運(yùn)輸便利，變電所西部有截水溝，可防止積水淹浸。3.2變電所電源結(jié)線的確定3.2.1一次結(jié)線、二次母線及配出線的結(jié)線1.根據(jù)《煤礦供電》課本提供，橋形結(jié)線一般適用于35~110KV雙電源進(jìn)線的變電所。主結(jié)線形式有全橋、外橋，雙母線，單母線分段和線路變壓器組。經(jīng)過綜合考慮，一次主結(jié)線采用全橋結(jié)線；其特點(diǎn)是線路側(cè)、變壓器側(cè)和母線橋上都裝有斷路器，故其具有運(yùn)行靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，不論是切換變壓器還是切換線路都可方便地操作，并易發(fā)展成分段單母線接線的中間變電所。同時(shí)，考慮到煤礦供電系統(tǒng)的結(jié)線應(yīng)做到筒單、可靠、運(yùn)行靈活、經(jīng)濟(jì)合理、操作安全、方便，本設(shè)計(jì)將全橋結(jié)線的聯(lián)絡(luò)油斷器和隔離開關(guān)用一臺(tái)隔離開關(guān)作母線聯(lián)絡(luò)，這樣，即縮小了橫向長(zhǎng)度，又降低了投資費(fèi)用，在性能上具備全橋結(jié)線的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，適用于發(fā)展成單母線分段的中間變電所。2.二次母線。變壓器二次側(cè)選用單母線分段，選此方案有以下幾個(gè)方面：（1）結(jié)線所用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作安全，并有供電可靠性；（2）一次結(jié)線全橋易發(fā)展成單母線分段，形成配套使用從二個(gè)方面考慮選此方案。3.配出線的結(jié)線?？紤]到保證用戶正常工作，安全用電，本設(shè)計(jì)優(yōu)先采用新技術(shù)的原則，6KV配出柜選用GBC—6(F)型高壓開關(guān)柜，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便還具有“五防”功能，即防止誤操作斷路器、防止帶負(fù)荷分合隔離開關(guān)、防止帶電掛接地線、防止帶地線合閘和防止誤入帶電間隔。在停、送電操作時(shí)，必須嚴(yán)格按照順序操作，即斷路器與隔離開關(guān)之間：送電時(shí)，先合隔離開關(guān)，后合斷路器；停電時(shí)，先斷開斷路器，后斷開隔離開關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)“五防”，柜內(nèi)的聯(lián)鎖裝置有：（1）由于手車面板上裝有位置指示旋鈕的機(jī)械閉鎖，所以只有斷路器處于分閘位置時(shí)，手車才能抽出或推入，防止了帶負(fù)荷操作隔離觸頭。（2）由于斷路器與接地開關(guān)有機(jī)械聯(lián)鎖，只有斷路器分閘、手車抽出后，接地開關(guān)才能合閘；手車在工作位置時(shí)，接地開關(guān)不能合閘，防止了帶電掛接地線。接地開關(guān)接地后，手車只能推進(jìn)到試驗(yàn)位置，防止了帶地線合閘。（3）柜后上、下門裝有聯(lián)鎖，只有在停電后手車抽出、接地開關(guān)接地后，才能打開后下門，再打開上門。通電前，只有先關(guān)上后上門，再關(guān)后下門，接地開關(guān)才能分閘，使手車推入到工作位置，防止了誤入帶電間隔。（4）儀表板上裝有帶鑰匙的控制開關(guān)（防誤型插座）防止誤分、誤合斷路器。為了防止雷電入侵波對(duì)電氣設(shè)備的危害，所有各段母線裝設(shè)避雷器，提高功率因素的靜電電容器組分別安裝在6KV側(cè)兩段母線上，各段母線上均安裝電壓互感器，結(jié)線方式見附圖。另外本設(shè)計(jì)還在所內(nèi)安裝一臺(tái)SL7-50/6型變壓器以供主變、主扇、蓄電池充電機(jī)、照明等用電。第4章短路電流的計(jì)算4.1計(jì)算短路電流的目的和任務(wù)為了使供電系統(tǒng)可靠、安全地運(yùn)行，并將短路帶來(lái)的損失和影響限制在最小范圍內(nèi)，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，正確地選擇電氣設(shè)備；選擇和整定繼電保護(hù)裝置；確定是否需要采取限流措施及正確選擇限流備；確定系統(tǒng)的接線和運(yùn)行方式，判斷哪種主接線方案和運(yùn)行方式更能保障供電的安全性和可靠性。需計(jì)算最大和最小運(yùn)行方式下的短路電流有效值以及最大運(yùn)行方式下的短路容量和短路電流的沖擊值。所需計(jì)算的短路參數(shù)有：最大、最小運(yùn)行方式下的次暫態(tài)短路電流I,最大運(yùn)行方式下的次暫態(tài)短路容量S'，短路沖擊電流iim,短路發(fā)生后0.2S時(shí)短路電流周期分量有效值I0.2和三相短路容量S0.2，穩(wěn)態(tài)短路電流有效值Iss等。4.2短路點(diǎn)的選擇1.本設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)圖是由任務(wù)書下達(dá)的圖4-1圖中選取6個(gè)短路點(diǎn)，供后面計(jì)算和整個(gè)設(shè)計(jì)的需要。2.由任務(wù)書提供數(shù)據(jù)，一次6KV母線短路阻抗標(biāo)么值，最大運(yùn)行方式Xmax=0.55098，最小運(yùn)行方式：Xmin=0.8276，按無(wú)窮大系統(tǒng)容量計(jì)算。*Xmax=0.55098Xmin=0.8276*k1k1k4k5k6k2k3一井中央變電所二井中央變電所一井風(fēng)井二井風(fēng)井圖4－1短路計(jì)算點(diǎn)4.3短路電流的計(jì)算1.基準(zhǔn)容量的選取選擇基準(zhǔn)容量：Sj=100MVAUj1=63KVUj2=6.3KVIj1===0.916(4-1)Uj2=6.3KVIj2===9.162.元件相對(duì)位置電抗值的計(jì)算（標(biāo)么值）（1）電源電抗標(biāo)么值：Xxmax=0.55098Xxmin=0.8276（2）變壓器電抗Xb=Ud%=0.09×=0.563(4-2)（3）架空線=0.4×30×=0.302(4-3)=0.4=0.251（4）一井中央變電所電纜電抗×0.08×二井中央變電所電纜電抗==0.82×0.08×=0.165（5）通往風(fēng)井的架空線=0.4×1.8×=1.814=XoL9=0.4×1.6×=1.6123.求各短路回路總電抗K1點(diǎn)短路回路電抗=+=0.55098+0.251=0.802=Xkmin+XL1min=0.8276+0.302=1.129K2點(diǎn)短路回路電抗=+/2=0.802+0.563/2=1.084=+=1.129+0.563=1.692K3點(diǎn)短路回路電抗=+/2=1.084+0.151/2=1.16=+=1.692+0.151=1.843K4點(diǎn)短路回路電抗=+/2=1.084+0.165/2=1.167=+=1.692+0.165=1.857K5點(diǎn)短路回路電抗=+/2=1.084+1.814/2=1.991=+=1.692+1.814=3.51K6點(diǎn)短路回路電抗=+/2=1.084+1.612/2=1.89=+=1.692+1.612=3.3044.計(jì)算各短路點(diǎn)電流（1）K1點(diǎn)短路電流：最大運(yùn)行方式：=1/=1/0.802=1.247KA==0.916×1.247=1.14225kA=2.55=2.55×1.14225=2.912kA=1.52=1.52×1.14225=1.736kA==100×1.247=124.7mVA最小運(yùn)行方式=1/=1/1.129=0.885==0.916×0.885=0.811kA=2.55=2.55×0.811=2.069kA=1.52=1.52×0.811=1.233mVA==100×0.885=88.5mVA（2）K2點(diǎn)短路電流：最大運(yùn)行方式：=1/=1/1.084=0.923KA==9.16×0.923=8.46kA=2.55=2.55×8.46=21.57kA=1.52=1.52×8.46=12.86kA==100×0.923=92.3mVA最小運(yùn)行方式：=1/=1/1.692=0.591KA==9.16×0.591=5.41kA=2.55=2.55×5.41=13.8kA=1.52=1.52×5.41=8.22kA=100×0.591=59.1mVAK3點(diǎn)的短路電流：最大運(yùn)行方式：=1/=1/1.16=0.862==9.16×0.862=7.9kA=2.55=2.55×7.9=20.15kA=1.52=1.52×7.9=12.01kA==100×0.862=86.2mVA最小運(yùn)行方式：=1/=1/1.843=0.543KA==9.16×0.543=4.97kA=2.55=2.55×4.97=12.67kA=1.52=1.52×4.97=7.55kA==100×0.543=54.3mVAK4點(diǎn)的短路電流=1/=1/1.167=0.857kA==9.16×0.857=7.85kA=2.55=2.55×7.85=19.78kA=1.52=1.52×7.85=11.93kA==100×0.857=85.7kVA最小運(yùn)行方式：=1/=1/1.857=0.539kA==9.16×0.539=4.94kA=2.55=2.55×4.94=12.6kA=1.52=1.52×4.94=7.51kA==100×0.539=53.9mVAK5點(diǎn)的短路電流：最大運(yùn)行方式：=1/=1/1.991=0.502kA==9.16×0.502=4.6kA=2.55=2.55×4.6=11.73kA=1.52=1.52×4.6=6.992kA=100×0.502=50.2kVA最小運(yùn)行方式：KA=9.16×0.285=2.61kA=2.55×2.61=6.66kA=1.52×2.61=3.97kA=100×0.285=28.5mVAK6點(diǎn)短路電流：最大運(yùn)行方式：=1/1.89=0.529mA=9.16×0.529=4.85kA=2.55×4.85=12.37kA=1.52×4.85=7.3kA=100×0.529=52.9mVA最小運(yùn)行方式：=1/3.304=0.303=9.16×0.303=2.78kA=2.55×2.78=7.09kA=1.52×2.78=4.32kA=100×0.303=30.3mVA4.4短路計(jì)算結(jié)果表4.1短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)短路點(diǎn)方式Ik*Ik（3）ichIch1SkXK860KV母線短路點(diǎn)K1最大1.2471.1422.9121.736124.70.802最小0.8850.8112.0691.23388.51.1296KV母線短路點(diǎn)K2最大0.9238.4621.5712.8692.31.084最小0.5915.4113.88.2259.11.692一井中央變電所K3最大0.8627.920.1512.0186.21.16最小0.5434.9712.677.5554.31.843二井中央變電所K4最大0.8577.8519.7811.9385.71.167最小0.5394.9412.67.5153.91.857一采區(qū)風(fēng)井K5最大0.5024.611.736.99250.21.991最小0.2852.616.663.9728.53.51二井風(fēng)井K6最大0.5294.8512.377.3752.91.89最小0.3032.787.094.2330.33.304第5章變電所高壓電氣設(shè)備選擇5.1概述正確地選擇電氣設(shè)備對(duì)供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性都有著重要的意義。首先，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選擇電氣設(shè)備的類型，使所選設(shè)備的型式與環(huán)境條件相適應(yīng)；其次，按電路的實(shí)際工作條件選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，以保證電力系統(tǒng)在正常時(shí)和發(fā)生故障時(shí)，電氣設(shè)備均能安全、可靠地工作。選擇電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量選用國(guó)產(chǎn)先進(jìn)設(shè)備，并注意在技術(shù)合理的條件下盡量節(jié)約投資。變電所電氣，起著接受、分配、控制與保護(hù)等方面的作用，某一次主要設(shè)備如：斷路器，負(fù)荷開關(guān)，隔離開關(guān)，熔斷器，互感器，成套配電裝置，電抗器與母線等，本章僅討論某些電器的選擇問題，高壓設(shè)備選擇與檢驗(yàn)項(xiàng)目見表5.1表5.1高壓設(shè)備選擇與檢驗(yàn)項(xiàng)目項(xiàng)目名稱按正常工作條件選擇短路校驗(yàn)額定電壓額定電流種類與形式操作機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確度二次負(fù)荷電壓變比電流變比材料百分電抗斷流容量熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定斷路器×××××××隔離開關(guān)××××××熔斷器×××電壓互感器×××××電流互感器××××××電抗器××××××支柱絕緣子×××穿墻套管×××××母線×××××電纜×××××注：（1）“×”表示需要進(jìn)行選擇與檢驗(yàn)的項(xiàng)目（2）種類與型式表明該設(shè)備使用條件及型號(hào)（3）當(dāng)負(fù)荷開關(guān)帶熔斷器時(shí)可不進(jìn)行短路檢驗(yàn)（4）110千伏及以上母線需按電暈條件校驗(yàn)5.260千伏設(shè)備的選擇5.2.160kv隔離開關(guān)的選擇1.60KV側(cè)短路電流計(jì)算時(shí)間tj=tr+tc+0.05秒(5-1)=1.64+0.1+0.05=1.86式中tj短路電流總的假想作用時(shí)間tr是繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，取1.64tc斷路器的斷路時(shí)間，取0.12.60千伏隔離開關(guān)的選擇（1）1#及2#帶接地刀閘的隔離開關(guān)選型及校驗(yàn)①按使用條件選擇因本設(shè)計(jì)是室外布置，所以選戶外型，同時(shí)為了停電后能可靠的保證安全而選用帶接地刀閘的。按正常工作條件選擇設(shè)備規(guī)格型號(hào)額定電壓額定電流極限通過電流KA4秒熱穩(wěn)定電流KA操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)峰值有效值GN19-630-2060KV630A502920CS6最高工作電流：Ig=1.05Sd/3UN