莊上煤礦變電站電氣部分設計引言電力是當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，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，起著變換和分配電能的作用，在生產(chǎn)和生活中占有重要低為。對于煤礦這樣的大型用電企業(yè)，對其進行合理的終端變電所電氣設計是非常有必要的。本設計是為煤礦35KV供電系統(tǒng)而進行的設計，能夠滿足生產(chǎn)和生活的需要，達到安全用電的要求，同時兼顧可行性、經(jīng)濟性的原則。且通過畢業(yè)設計還能夠鞏固和加強所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)、提高分析能力、綜合能力。整個設計，首先，根據(jù)原始資料，用需用系數(shù)法進行了負荷計算。并以此對主變壓器進行選擇，并進行無功補償。同時也為短路計算提供了依據(jù)。其次，根據(jù)變電所主接線的設計原則，對變電所的主接線進行了設計；高壓35KV側(cè)采用全橋接法，6KV的母線采用單母分段接線形式。再次，用標幺值對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算，為電氣設備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設備的規(guī)格型號進行了選擇，并對他們進行了動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等方面的校驗。在繼電保護方面，采用了差動保護和低電壓閉鎖過流保護裝置，使繼電保護的可靠性、靈活性、快速性、精確性、經(jīng)濟性等有了很大的提高。最后，針對變電所的防雷與接地也進行設計選擇，一并對整體變電所的建設及后來的運行進行了經(jīng)濟預算。通過以上的設計，基本構成了煤礦35KV變電所的電氣設計，滿足生產(chǎn)和生活的需要，達到了安全用電的要求，同時兼顧了可行性、經(jīng)濟性的原則。由于我自己能力有限，在設計中難免會出現(xiàn)一些不妥之處，懇請各位老師能夠批評指正。1煤礦概述1.1煤礦基本情況莊上煤礦是一座年產(chǎn)270萬噸，預計服務80年，立井深度0.46km，煤與沼氣突出的中型礦井。該煤礦供電電源有兩個，距離煤礦分別是6km和7km。距離6km的35kV架空電源母線最大運行方式下的系統(tǒng)電抗0.0658，最小運行方式下的系統(tǒng)電抗0.2053；距離7km的35kV架空電源母線最大運行方式下的系統(tǒng)電抗0.1967，最小運行方式下的系統(tǒng)電抗0.3152。上述電抗值均以100為基準值，折算到35側(cè)的電抗標幺值。兩路電源出線斷路器過流保護動作時間均為。井下6kV母線允許短路容量為：100MVA。每月基本電費按變壓器容量計為35元/kVA，動力電費為0.55元/kWh，照明電費為0.6元/kWh。變電站所在地區(qū)年最熱月平均溫度為40，年平均氣溫為17，年最低氣溫為零下20，本礦主導風向為西北方向，最大風速為26m/s,年最大雷暴日數(shù)為28.7日/年。本礦位于平原地區(qū)，變電所土質(zhì)為沙質(zhì)粘土，土壤允許承載能力為20噸/米2，中等含水量，凍土厚度：0.55m。1.2本設計變電所的任務介于煤礦為特殊單位，又照顧周邊二級單位和家屬區(qū)，變電所擬用35kV雙電源供電，一備一用。莊上礦的主要負荷：主副井提升機，井下三個采區(qū)變電所，兩臺主扇，壓風機，主排水泵，機修廠，地面低壓，洗煤廠，工人村，軋鋼廠，水處理廠，井下低壓。根據(jù)用電設備在工業(yè)生產(chǎn)中的作用以及供電中斷對人身和設備安全的影響，電動負荷通常分為三級。其中：副井提升機、兩臺主扇、壓風機、主排水泵、井下三個采區(qū)變電所、地面低壓為一級負荷；主井提升機、洗煤廠、軋鋼廠、井下低壓為二級負荷；其余的為三級負荷?；谏鲜鲐摵杀镜V供電電壓等級如下：變電所電源電壓為35kV；高壓電氣設備及高壓配電6kV；地面動力電壓為380；井下低壓為660V；地面照明電壓為220。本次設計要求要求變電所負荷功率因數(shù)不低于0.91。2負荷計算和無功功率補償2.1負荷計算的定義所謂負荷計算，是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線路的計算負荷的過程。在現(xiàn)行的設計規(guī)范中，負荷計算的內(nèi)容不僅包括確定計算負荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級負荷的容量已及季節(jié)性負荷的容量。2.1.1負荷計算的目的為一個企業(yè)或用電戶供電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量變壓器等問題，這就需要進行負荷的計算和統(tǒng)計，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設備與導線，以及繼電器保護的整定等提供技術參數(shù)。2.1.2負荷計算的方法供電設計常采用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品電耗法等。其中，需用系數(shù)法計算簡便，對于任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結果基本上符合實際，尤其對各用電設備容量相差較小且用電設備數(shù)量較多的用電設備組，該算法被廣泛采用。通過學習和比較，采用需用系數(shù)法，其基本公式：(2—1）式中為計算負荷，為需用系數(shù)，是用電設備組的總額定容量。2.1.3需用系數(shù)法計算負荷根據(jù)給出的設備容量，按以下公式用需用系數(shù)法進行負荷計算(2—2） （2—3）（2—4）式中：、、分別為該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷，、、；為該用電設備組的設備總額定容量，；為功率因數(shù)角的正切值；為需用系數(shù)。用以上方法計算各用電設備組的計算負荷之后，統(tǒng)一填入表中。2.2確定用電設備組計算負荷1、主井提升機：工作容量1200，需用系數(shù)0.95，功率因數(shù)=0.83，=0.67。2、副井提升機：工作容量880，需用系數(shù)0.94，功率因數(shù)=0.82，=0.7。3、井下變1#電源：工作容量1400，需用系數(shù)0.81，功率因數(shù)=0.86，=0.59。4、井下變2#電源：工作容量1300，需用系數(shù)0.74，功率因數(shù)=0.77，=0.83。同理可算得以下數(shù)據(jù)：井下變3#電源：；；。扇風機：；；。壓風機：；；。排水泵：；；。機修廠：；；。地面低壓：；；。洗煤廠：；；。工人村：；；。軋鋼廠：；；。水處理廠：；；。井下低壓：；；。表2-1電力負荷統(tǒng)計表Tab2-1LoadTables序號負荷名稱容量/kw電壓/V需用系數(shù)功率因數(shù)有功功率/kw無功功率/kvar視在功率/kVA負荷性質(zhì)1副井提升機88060000.940.82827.25791009.7一級2井下變1#電源140060000.810.861134669.11316.68一級3井下變2#電源130060000.740.77962798.461250.2一級4井下變3#電源130060000.720.88936505.441063.75一級5扇風機80060000.880.91704323.84774.91一級6壓風機40060000.90.86360212.4417.99一級7排水泵224060000.880.861971.211632288.71一級8地面低壓8803800.720.76633.6544.9835.68一級9主井提升機120060000.950.831140763.81372.22二級10洗煤廠15003800.750.831125753.751354.17二級11軋鋼廠18503800.670.771239.51028.791610.83二級12井下低壓12506600.70.76875752.51154.07二級13機修廠7503800.60.72450432623.8三級14工人村4203800.760.85319.2197.9375.57三級15水處理廠6003800.70.73420394.8576.43三級4、確定變電所低壓母線上的計算負荷低壓母線上的計算負荷是將各用電設備的計算負荷相加后乘以最大負荷的同期系數(shù)，因為考慮到用電設備組的最大負荷不會同時出現(xiàn)，所以要引入一個同期系數(shù)。、分別為最大負荷時有功負荷、無功負荷的同期系數(shù)均取0.85。由以上計算可得全礦負荷總計為；；；所以低壓母線上的計算負荷為：2.3全礦功率因數(shù)補償通過以上負荷計算可以算得人工補償前：小于補償后的功率因數(shù)要求值0.91。則補償所用的電力電容器容量為：1] （2—5）式中：—全礦有功平均負荷：—全礦有功計算負荷；平均負荷系數(shù)一般取0.7~0.8；為補償前功率因數(shù)對應正切值；補償后功率因數(shù)值的正切值。所以，需要補償?shù)碾娙萜魅萘繛椋哼x擇高壓電容器柜GR—1C—08型，技術參數(shù)如下：表2-2電容器技術參數(shù)Tab2-2TechnicalDataCapacitor型號規(guī)格電壓（kV）每柜容量（）接法重量（）外形尺寸（）寬×厚×高GR—1C—086,1015×18=270△0.71.0×1.2×2.8由以上可得GR—1C—08型，電壓為每柜容量的電容器柜，則柜數(shù)取偶得；實際補償容量：折算到計算補償容量為補償后側(cè)的計算負荷為：因補償前后有功計算負荷不變，故有最后得補償后的功率因數(shù)，滿足要求。3變電站位置和型式的選擇3.1供電電源的確定根據(jù)煤礦保安規(guī)程規(guī)定，礦井變電所必須有兩回獨立電源供電，本設計變電所給出有兩個上級電源可以利用，所以兩個上級電源為本變電所供電，一備一用，出口電壓為。3.2變電所位置的確定確定變電所位置的原則：（1）盡可能靠近負荷中心，降低配電系統(tǒng)的電能損耗；（2）與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空和電纜線路的引入和引出；（3）交通運輸方便；（4）周圍環(huán)境無明顯污穢，如空氣污穢時，所址宜設在受污源影響最小處；（5）具有適宜的地址、地形、和地貌條件；（6）所址標高宜在50年一遇高水位之上，否則必須有可靠的防洪措施；（7）變電所屋外配電裝置與其他建筑物之間的防火間距應符合規(guī)定。4變電站主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇4.1變壓器臺數(shù)的確定由于莊上煤礦是具有一、二級負荷的企業(yè)，為了保證供電的連續(xù)性和可靠性，本變電所選用兩臺主變壓器。正常工作時，兩臺同時運行，當一臺主變壓器故障或檢修時，任一變壓器都能承擔的全部負荷。4.2變壓器容量的確定當選擇兩臺主變壓器同時工作時，每臺變壓器的額定容量應按一臺故障后，另一臺能承擔全部負荷來確定，即。式中：為事故時負荷保證系數(shù)取0.8；為補償后母線上的總計算負荷。所以，，選用SF9—12500,35/6.3型三相油浸風冷式銅線電力變壓器，技術參數(shù)如下表：表4-1變壓器技術參數(shù)Tab4-1TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW短路損耗/kWSF9—1250035/6.3Ynd1180.715.668.34.3變壓器的功率損失有功損耗：（4—1）無功損耗：（4—2）式中：—變壓器空載時的有功損耗；—變壓器空載時的無功損耗；—變壓器額定負載時有功損耗；—變壓器額定負載時無功損耗；—變壓器空載電流百分數(shù)；—變壓器短路電壓百分數(shù)；—變壓器的額定容量；—變壓器低壓側(cè)的實際計算負荷；—變壓器的負荷率。先計算變壓器的負荷率在計算功率損耗經(jīng)以上算的35母線上的總計算負荷為：，滿足要求。由第二章負荷統(tǒng)計計算表可知，取負荷保證系數(shù)，則有合乎要求。4.4變壓器經(jīng)運行方式的確定當變電所負荷較小時一臺變壓器單獨運行，當總負荷較大時兩臺變壓器并列運行。兩種運行方式的經(jīng)濟運行分界量為（4—3）式中：—無功功率經(jīng)濟當量（對于工礦企業(yè)變、配電所，取值為0.02～0.1；所以：所以當變電所總負荷大于7806.2時，兩臺變壓器同時運行。小于7806.26時，一臺變壓器單獨運行較為經(jīng)濟。4.5低壓變壓器的選擇根據(jù)《電力工程設計手冊》，變壓器容量應根據(jù)計算負荷選擇，負荷率一般取85%左右。地面低壓為一級負荷，為保證供電可靠性選兩臺變壓器。由之前計算結果知地面低壓視在功率計算負荷為835.68，故查《電工手冊》可確定S9系列三相油浸自冷式無激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9－1000/6型變壓器，其技術參數(shù)如表4-2所示：表4-2變壓器技術參數(shù)Tab4-2TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWS9—1000/66/0.4Yyn04.50.71.710.3洗煤廠為二級負荷，為保證供電可靠性選兩臺變壓器。由之前計算結果知洗煤廠視在功率計算負荷為1354.17，故查《電工手冊》可確定S9系列三相油浸自冷式無激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9－1600/6型變壓器，其技術參數(shù)如表4-3所示：表4-3變壓器技術參數(shù)Tab4-3TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWS9—1600/66/0.4Yyn04.50.62.414.5軋鋼廠為二級負荷，為保證供電可靠性選兩臺變壓器。軋鋼廠視在功率計算負荷為1610.83，故查《電工手冊》可確定S9系列三相油浸自冷式無激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9－2000/6型變壓器，其技術參數(shù)如表4-4所示：表4-4變壓器技術參數(shù)Tab4-4TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWS9—2000/66/0.4Yyn05.50.62.5217.8機修廠為三級負荷，可選一臺變壓器。機修廠視在功率計算負荷為623.8，故查《電工手冊》可確定S9系列三相油浸自冷式無激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9－630/6型變壓器，其技術參數(shù)如表4-5所示：表4-5變壓器技術參數(shù)Tab4-5TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWS9—800/66/0.4Yyn04.50.81.47.5工人村為三級負荷，可選一臺變壓器。由之前計算結果知工人村視在功率計算負荷為375.57，故查《電工手冊》可確定S9系列三相油浸自冷式無激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9－400/6型變壓器，其技術參數(shù)如表4-6所示：表4-6變壓器技術參數(shù)Tab4-6TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWS9—500/66/0.4Yyn04.01.00.965.1水處理廠為三級負荷，可選一臺變壓器。由之前計算結果知水處理廠視在功率計算負荷為576.43，故查《電工手冊》可確定S9系列三相油浸自冷式無激磁調(diào)壓銅線電力變壓器S9－630/6型變壓器，其技術參數(shù)如表4-7所示：表4-7變壓器技術參數(shù)Tab4-7TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWS9—800/66/0.4Yyn04.50.81.47.5由之前計算結果知井下低壓視在功率計算負荷為1154.07，考慮礦井的特殊環(huán)境確定選用SC系列樹脂絕緣干式變壓器。故查《供電工程師技術手冊》可確定SC-1250/6型變壓器兩臺，其技術參數(shù)如表4-8所示：表4-8變壓器技術參數(shù)Tab4-8TransformerSpecifications型號規(guī)格電壓/kV連接組別阻抗電壓%空載電流%空載損耗/kW負載損耗/kWSC—1600/66/0.69Yyn04.50.62.414.55變電站主接線方案設計5.1變電所主接線設計原則1、安全可靠；2、操作方便，運行靈活；3、經(jīng)濟合理；4、便與發(fā)展。5.2主接線方式的確定該變電所由兩路電源供電，并且安裝兩臺主變壓器，所以進線側(cè)擬采用橋式接線。橋式接線的優(yōu)點：1、接線簡單高壓側(cè)無母線，沒有多余設備；2、經(jīng)濟，由于不設母線，4個回路只用了3只斷路器，省去了1～2臺斷路器，節(jié)約了投資；3、可靠性高，無論哪條回路故障或檢修，均可通過倒閘操作迅速切除該回路，不致使二次母線長時間停電；4、安全，每臺斷路器兩側(cè)均裝有隔離開關，可形成明顯的斷開點，以保證設備安全檢修；5、操作靈活，能適應多種運行方式。橋式接線分為外橋接線、內(nèi)橋接線和全橋接線三種。以下下分別說明：1、外橋接線圖5—1外橋接線Fig5-1Externalbridgewiring外橋接線對變壓器的切換方便，比內(nèi)橋少2組隔離開關，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母線分段接線，且投資少，占地面積??；缺點是倒換線路時，操作不方便，變電所一側(cè)無線路保護（適用于進線短而倒閘次數(shù)少的變電所，或變壓器采取經(jīng)濟運行需要經(jīng)常切換的終端變電所，以及可能發(fā)展為有穿越負荷的變電所）。2、內(nèi)橋接線圖5—2內(nèi)橋接線Fig5-2Internalbridgeconnection內(nèi)橋接線一次側(cè)可設線路保護，倒換線路時操作方便，設備投資與占地面積均較全橋接線少，其缺點是操作變壓器和擴建成全橋接線或但母線分段接線不如外橋接線方便。適用于進線距離長，變壓器切換少的終端變電所。3、全橋接線圖5—3全橋接線Fig5-3Afullbridgeconnection全橋接線的優(yōu)點是對線路變壓器的操作均方便，運行靈活，適應性強，易于擴展成單母線分段接線的中間變電所。缺點是所需設備多，投資大，且變電所占地面積較大。綜合莊上煤礦的實際情況和已知數(shù)據(jù)，上級提供兩回35架空電源線路，故電源進線回路為兩回路。對于煤礦企業(yè)，因一、二級負荷占總負荷的2/3以上，再加上本設計變電所從運行靈活，易于擴建，變壓器操作方便，適應性強等角度考慮，決定采用全橋接線方式為最適宜。圖5—4主接線方案Fig5-4Themainwiringplan6短路計算6.1計算短路電流的目的計算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。在變電所和供電系統(tǒng)的設計和運行中，基于如下用途必須進行短路電流計算。1、選擇電氣設備和載流導體時，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。2、選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確的切除短路電流。3、確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。6.2短路電流的算法短路電流計算采用標幺值計算法，它與有名值計算方法相比具有公式簡明、數(shù)字簡單、不同電壓等級下的各元件阻抗值不用歸算等優(yōu)點。標幺值的定義是：電氣量的標幺值= （6—1） 在短路計算中所遇到的電氣量有功功率、電壓、電流和電抗4個量。再用標幺值表示這些參數(shù)時，首先要選擇基準值。如果選定基準容量為，基準電壓為，基準電流為、基準電抗為，則實際值、、、的標幺值可由下式表示：=；=；=；= （6—2）式中、、、分別為容量、電壓、電流和電抗相對于基準值下的標幺值。6.3短路電流計算的原始資料在工程計算中，架空導線平均電抗為；3～10電纜平均電抗為=0.08；380V電纜平均電抗為=0.09。本變電所正常運行時電源進線一備一用，線路額定電壓為35。在短路回路中若有變壓器存在，應將不同電壓等級下的各元件阻抗都歸算到統(tǒng)一電壓等級下(短路點所在電壓等級)，才能做出等效電路。該煤礦供電電源有兩個，距離煤礦分別是6km和7km。距離6km的35kV架空電源母線最大運行方式下的系統(tǒng)電抗0.0658，最小運行方式下的系統(tǒng)電抗0.2053；距離7km的35kV架空電源母線最大運行方式下的系統(tǒng)電抗0.1967，最小運行方式下的系統(tǒng)電抗0.3152。上述電抗值均以100為基準值。6.4短路電流計算在計算短路電流時，變電所與負荷距離超過1千米時，采用架空導線，在1千米以下時全部由電纜配出。6.4.135側(cè)進線末端短路電流計算?。?，=37，系統(tǒng)等值電路圖如下：圖6-135線路末端短路等效電路圖Fig6-1Short-circuit35kVlineterminalequivalentcircuit一回線路長6，線路電抗標幺值為二回線路長7，線路電抗標幺值為一回線以最大運行方式工作時：；一回線以最小運行方式工作時：；二回線以最大運行方式工作時：；二回線以最小運行方式工作時：；通過阻抗計算比較可以看出，最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗為一回線工作時，最小運行方式下的系統(tǒng)阻抗為二回線工作時，。35母線短路點設置如下：圖6-235線路末端短路等效電路圖Fig6-2Short-circuit35kVlineterminalequivalentcircuit最大運行方式下K1點短路時：K1點最大三相短路電流：最大兩相短路電流：短路電流的沖擊值：短路全電流的有效值：短路容量：最小運行方式下K1點短路時：K1點最小三相短路電流：最小兩相短路電流：短路電流的沖擊值：短路全電流的有效值：短路容量：6.4.2變電所6母線短路電流計算系統(tǒng)等值電路圖如下：圖6-36母線短路等效電路圖Fig6-36Equivalentcircuitofshortbus基準值?。?，=6.3，。變壓器等值電抗標幺值：。最大運行方式時：一回線工作并且兩臺變壓器并列運行。系統(tǒng)總阻抗標幺值：=；；；K2點最大三相短路電流：最大兩相短路電流：短路電流的沖擊值：短路全電流的有效值：短路容量：最小運行方式時，變壓器單獨運行且二回線工作。系統(tǒng)總阻抗標幺值：=；；；K2點最小三相短路電流：最小兩相短路電流：短路電流的沖擊值：短路全電流的有效值：短路容量：6.4.36高壓配出線末端短路電流的計算下井電纜末端短路電流計算對于高壓電纜應決定經(jīng)濟合理的電纜根數(shù)。一般情況下，電纜截面在150以下時，其經(jīng)濟根數(shù)為1根；當電纜截面大于150時，其經(jīng)濟根數(shù)可按確定。井下總計算負荷：，，。井下負荷利用小時在(3000～5000)，查表得。==；。所以下井電纜經(jīng)濟根數(shù)選兩根，下井電纜配出線擬采用兩回。最大運行方式時，一回線工作，兩臺主變壓器并列運行，并且兩根電纜同時運行。運行方式如下圖所示：圖6-4最大運行方式下井電纜末端短路等效電路圖Fig6-4Togodownthecableendofthemaximumshort-circuitoperationmodeequivalentcircuit阻抗計算仍采用相對標幺值法，基準值?。?，=，。電纜長度大約530m，則電纜電抗標么值為：，所以系統(tǒng)的總阻抗標幺值為：=；；；K3點最大三相短路電流：最大兩相短路電流：短路電流的沖擊值：短路全電流的有效值：短路容量：最小運行方式時二回線工作，變壓器單獨運行，一根電纜故障兩根電纜同時運行。如下圖所示：圖6-5最小運行方式下井電纜末端短路等效電路圖Fig6-5Togodowntheminimumoperationmodeequivalentcircuitofthecableendoftheshortcircuit系統(tǒng)的總阻抗標幺值為：=；；；K3點最小三相短路電流：最小兩相短路電流：短路電流的沖擊值：短路全電流的有效值：短路容量：其余6線路末端的短路電流計算與以上相同，低壓負荷總阻抗是35進線阻抗與主變阻抗與6末端阻抗與低壓變壓器阻抗之和。這里不再具體計算，現(xiàn)將各點的短路電流列于下表：表6-1短路電流統(tǒng)計表Tab6-1Short-circuitcurrent指標最大運行方式最小運行方式主井提升機14.3412.4236.5721.8156.487.026.0817.910.6776.6副井提升機14.5312.5837.0522.52158.567.126.1718.1610.8277.7扇風機12.610.9132.1319.15137.56.165.3315.719.3667.22壓風機14.2412.3336.3121.64155.396.93617.6710.5375.62排水泵13.7611.9235.0920.92150.156.745.8417.1910.2473.55機修廠33.228.7584.6650.52328.872573.6143.8820地面低壓27.4223.757042.51924.5421.2562.5837.317洗煤廠18.7616.2547.8428.511315.8813.7540.524.1711工人村44.738.7111467.93136.131.2692.0654.8725軋鋼廠1311.2633.1519.76911.551029.4517.568水處理廠33.228.7584.6650.52328.872573.6143.88207變電站一次設備的選擇和校驗7.1一次設備選擇的原則一、按正常工作條件選擇1、按環(huán)境條件選；2、按電網(wǎng)電壓選：電氣設備可在高于10～15%的情況下長期安全運行，故所選設備額定電壓應不小于裝設處電網(wǎng)的額定電壓；3、按長時工作電流選：電氣設備的額定電流是指周圍環(huán)境溫度為時，電氣設備長期允許通過的最大電流，它應大于負載的長時最大工作電流。即，。二、按故障情況進行校驗按正常情況選擇的電氣設備能否經(jīng)受住短路電流點動力與熱效應的校驗，還必須進行如下項目的校驗，圖中“”為電氣設備應校驗的項目，見下表6]表7-1高壓電器選擇與校驗項目Tab7-1Selectionandcheckhigh-voltageelectricalitems指標電壓電流斷流容量短路電流校驗動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器負荷開關隔離開關熔斷器電抗器母線支柱絕緣子套管絕緣子電流互感器電壓互感器電纜7.2高壓電器的選擇本變電所35側(cè)高壓電器均布置在戶外，因此選擇戶外式高壓電氣設備。電源進線側(cè)及母聯(lián)斷路器的選擇已知變電所35側(cè)總負荷,所以電源進線長時最大負荷電流為，初選ZW7—35戶外交流高壓真空斷路器，技術參數(shù)如下：表7-2斷路器技術參數(shù)Tab7-2CircuitBreakerSpecifications序號名稱單位參數(shù)1額定電壓352最高電壓40.53額定電流1.64額定短路開斷電流255極限電流峰值636熱穩(wěn)定電流257熱穩(wěn)定時間48固有分閘時間9固有合閘時間10斷流容量150011操作機構CD191、電壓電流的校驗：所選斷路器額定電壓，并且斷路器最高工作電壓為40.5。所以電壓符合要求。斷路器的額定電流，所以電流符合要求。2、按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性(1)按動穩(wěn)定性校驗：35母線短路時，，，，。所選斷路器的動穩(wěn)定極限峰值電流為63遠大于短路時沖擊短路電流，動穩(wěn)定性符合要求。熱穩(wěn)定性校驗：取繼電保護動作時間為，斷路器的分閘時間為，則短路電路通過斷路器的持續(xù)時間為，斷路器的熱穩(wěn)定時間為，則，遠小于斷路器的熱穩(wěn)定電流25。3、斷流容量的校驗：該斷路器斷流容量為1500，所以容量合格。經(jīng)以上校驗，所選斷路器完全符合要求。二、高壓隔離開關的選擇變電所進線及母聯(lián)隔離開關選用GW—35G/600型隔離開關，技術參數(shù)列于下表：表7-3隔離開關技術參數(shù)Tab7-3Technicalparametersisolatingswitch序號名稱單位參數(shù)1額定電壓352額定電流0.63極限電流峰值504熱穩(wěn)定電流145熱穩(wěn)定時間56操作機構CS61、電壓電流的校驗：所選短路器額定電壓，所以電壓符合要求。隔離開關的額定電流，所以電流符合要求。2、按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性(1)按動穩(wěn)定性校驗：所選斷路器的動穩(wěn)定極限峰值電流為50遠大于35母線短路時沖擊短路電流17.47，動穩(wěn)定性符合要求。(2)熱穩(wěn)定性校驗：取繼電保護動作時間為，斷路器的分閘時間為，則短路電路通過斷路器的持續(xù)時間為，隔離開關的熱穩(wěn)定時間為，則，遠小于隔離開關的熱穩(wěn)定電流14。三、35避雷器的選擇選擇兩組SH—HY10W—36型氧化鋅避雷器作為35側(cè)防雷保護。技術參數(shù)如下：表7-4氧化鋅避雷器技術參數(shù)Tab7-4TechnicalparametersofMOA額定電壓/最大持運行電壓/殘壓/方波沖擊電流耐受/大電流耐受/陡坡沖擊電流操作沖擊電流標準雷電沖擊362911492.410810065四、電流互感器的選擇變電所進線側(cè)裝設電流互感器，主要用作過電流繼電保護，準確等級選3～10級。為保障二次設備絕緣與人身安全，互感器二次側(cè)線圈均應一端接地，以防止一次高電位竄入二次側(cè)。初選LZZW—35Q型干式電流互感器6臺，分別裝設于主變壓器高壓側(cè)。技術參數(shù)：額定絕緣水平：42/95/185；復合功率因數(shù)：(滯后)額定二次電流5，表面爬電距離2300。表7-5電流互感器技術參數(shù)Tab7-5CurrentTransformerSpecifications額定一次電流/一秒熱穩(wěn)定電流/動穩(wěn)定電流峰值/準確級合1S/2S額定二次輸出容量/0.20.510P10500541100.5/10P101030501、電壓電流的校驗：電流互感器額定電壓，所以電壓符合要求?；ジ衅黝~定電流，所以電流符合要求。2、按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性(1)按動穩(wěn)定性校驗：所選斷路器的動穩(wěn)定極限峰值電流為50遠大于短路時沖擊短路電流17.47，動穩(wěn)定性符合要求。(2)熱穩(wěn)定性校驗：：式中為熱穩(wěn)定倍數(shù)，為互感器的一秒熱穩(wěn)定電流，為假想時間。，所以熱穩(wěn)定性校驗合格。(3)動穩(wěn)定性校驗：動穩(wěn)定倍數(shù)=，，所以動穩(wěn)定校驗合格。用以上同樣方法選兩臺LZZW—35Q型電流互感器裝設于35母線斷路器處。五、電壓互感器的選擇選兩臺JSXN—35戶外三相油浸式電壓互感器兩臺，裝設于變電所進線處，有關數(shù)據(jù)如下表：表7-6電壓互感器技術參數(shù)Tab7-6TechnicalparametersVoltageTransformer額定電壓比/級次組合準確等級及輸出容量/剩余電壓繞組熱極限輸出容量/0.2/6P0.5/6P0.20.5136P100080150250500100電壓校驗：，滿足，電壓合格。六、戶外熔斷器的選擇選六個RW5—35/200戶外跌落式熔斷器，作為電壓互感器保護用。表7-7熔斷器技術參數(shù)Tab7-7Fusetechnicalparameters型號額定電壓/額定電流/最大三相開斷容量/RW5—35/2003520030～800熔斷器校驗：熔斷器額定電壓為35kV等于母線額定電壓，所以電壓合格。熔斷器最大三相開斷容量為30～800，而35kV母線發(fā)生最大三相短路時，短路容量為439。所以熔斷器斷流容量符合要求。7.36側(cè)高壓電氣設備的選擇本變電所6側(cè)電氣設備均布置在室內(nèi)，因此全部選戶內(nèi)式。一、6主受柜的選擇主受柜選用XGN2—12—01D箱式固定式金屬封閉高壓開關柜兩臺，柜內(nèi)主要設備列于下表：表7-8開關柜內(nèi)設備及接線形式Tab7-8Switchcabinetequipmentandwiringintheform型號名稱數(shù)量ZN12-12/1600-25真空斷路器1LZZJB5—10電流互感器3GN19-10/1600-40隔離開關1CD19斷路器電磁操作機構1CS6隔離開關操作機構1已知變電所最大運行方式下6母線短路電流為=15.01，，6母線上總計算負荷為13862.97，則最大負荷電流為柜內(nèi)設備的技術參數(shù)以及分別校驗如下：1、ZN12—12/1600—25真空斷路器的主要技術參數(shù)及校驗如下：表7-9真空斷路器技術參數(shù)Tab7-9Specificationsofvacuumcircuitbreakers序號名稱單位參數(shù)1額定電壓122額定電流16003最大關合電流峰值634額定開斷電流有效值2552s熱穩(wěn)定電流有效值256額定動穩(wěn)定電流峰值63（1）電壓電流的校驗：所選斷路器額定電壓，大于線路電壓6，所以電壓符合要求。斷路器的額定電流，所以電流符合要求。（2）按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性按動穩(wěn)定性校驗：所選斷路器的動穩(wěn)定極限峰值電流為63遠大于短路時沖擊短路電流38.28，動穩(wěn)定性符合要求。熱穩(wěn)定性校驗：取繼電保護動作時間為，斷路器的分閘時間為，則短路電路通過斷路器的持續(xù)時間為，斷路器的熱穩(wěn)定時間為，則，遠小于斷路器的熱穩(wěn)定電流25。2、GN19—10/1600—40隔離開關主要技術參數(shù)及校驗如下：表7-10隔離開關技術參數(shù)Tab7-10Technicalparametersrotaryisolatingswitch序號名稱單位參數(shù)1額定電壓102額定電流1.63動穩(wěn)定電流峰值8044s熱穩(wěn)定電流峰值405熱穩(wěn)定時間4(1)電壓電流的校驗：所選短路器額定電壓，所以電壓符合要求。隔離開關的額定電流，所以電流符合要求。(2)按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性按動穩(wěn)定性校驗：隔離器的動穩(wěn)定極限峰值電流為80遠大于短路時沖擊短路電流38.28，動穩(wěn)定性符合要求。熱穩(wěn)定性校驗：取繼電保護動作時間為，斷路器的分閘時間為，則短路電路通過隔離器的持續(xù)時間為，隔離開關的熱穩(wěn)定時間為，則，遠小于隔離開關的熱穩(wěn)定電流40。LZZJB5—10電流互感器的技術參數(shù)及校驗如下：表7-11電流互感器技術參數(shù)Tab7-11CurrentTransformerSpecificationspillar額定一次電流/1s熱穩(wěn)定電流有效值/動穩(wěn)定電流峰值/16004174(1)電壓電流的校驗：電流互感器額定電壓，所以電壓符合要求。互感器額定電流，所以電流符合要求。(2)按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性按動穩(wěn)定性校驗：所選斷路器的動穩(wěn)定極限峰值電流為74遠大于短路時沖擊短路電流38.28，動穩(wěn)定性符合要求。熱穩(wěn)定性校驗：：式中為熱穩(wěn)定倍數(shù)，為互感器的一秒熱穩(wěn)定電流，為假想時間。，所以熱穩(wěn)定性校驗合格。動穩(wěn)定性校驗：動穩(wěn)定倍數(shù)=，，所以動穩(wěn)定校驗合格。二、避雷器柜的選擇選擇XGN2—12—05D箱式固定式金屬封閉高壓開關柜兩臺，柜中的主要設備及接線形式列于表中，其中柜內(nèi)隔離開關與上一個所選相同。表7-12避雷器柜內(nèi)設備及接線形式Tab7-12Equipmentandwiringinsidetheformofarrester名稱型號數(shù)量隔離開關GN19-10/1600-401氧化鋅避雷器YH5W—7.6/301電壓互感器JSZW3—6F1熔斷器RN2—63隔離開關操作機構CS61電壓互感器主要數(shù)據(jù)如下：表7-13電壓互感器技術參數(shù)Tab7-13TechnicalparametersVoltageTransformer額定電壓比/級次組合準確等級及輸出容量/剩余電壓繞組熱極限輸出容量/0.2/0.5/6P0.2/0.2/6P0.20.56P120075120100RN2—6熔斷器的主要數(shù)據(jù)如下：表7-14熔斷器技術參數(shù)Tab7-14Fusetechnicalparameters額定電壓/熔體額定電流/三相斷流容量/最大開斷電流/過電壓倍數(shù)6151000852.5氧化鋅避雷器主要數(shù)據(jù)如下：表7-15氧化鋅避雷器技術參數(shù)Tab7-15TechnicalparametersofMOA額定電壓/最大持續(xù)運行電壓/殘壓/方波沖擊電流耐受/大電流耐受/陡坡沖擊電流操作沖擊電流標準雷電沖擊7.64.034.425.530.010065這里只給出熔斷器的校驗，其它設備校驗與以上相同并且全都符合要求。熔斷器作為電壓互感器保護用時，不用考慮負荷電流。熔斷器額定電壓為6等于線路額定電壓，故電壓合格。熔斷器斷流容量為1000，大于6母線短路時的短路容量163.79。故容量合格。三、6母線聯(lián)絡柜的選擇選擇XGN2—12—07D箱式固定式金屬封閉開關柜兩臺臺，作為母線聯(lián)絡使用，一臺作為備用。柜內(nèi)主要設備及接線形式如下表：表7-16母聯(lián)柜內(nèi)設備及接線形式Tab7-16Motherofthecabinetformofequipmentandwiring型號名稱數(shù)量ZN12—12/1600—25真空斷路器1LZJC—10支柱式電流互感器3GN22—10旋轉(zhuǎn)式隔離開關2CD17斷路器電磁操作機構1CS6隔離開關操作機構1柜內(nèi)主要設備校驗方法與以上相同，經(jīng)校驗符合要求。四、電力電容器柜的選擇選擇XGN2—12—07D箱式固定式金屬封閉開關柜兩臺，柜內(nèi)主要備及接線形式如下表：表7-17電力電容器柜內(nèi)設備及接線形式Tab7-17Powercapacitorsinsidetheformofequipmentandwiring型號名稱數(shù)量ZN12—12/1600—25真空斷路器1LZJD—10支柱式電流互感器3GN30—10旋轉(zhuǎn)式隔離開關1CD17斷路器電磁操作機構1RN2—6熔斷器3CS6隔離開關操作機構1LZJD—10支柱式電流互感器，技術參數(shù)如下：表7-18支柱式電流互感器技術參數(shù)Tab7-18CurrentTransformerSpecificationspillar額定電流比/一秒熱穩(wěn)定電流有效值/動穩(wěn)定電流峰值/準確級組合1S/2S額定二次輸出容量/0.2S0.20.510P200/515301/10P1510101015電流互感器的校驗:1、電壓電流的校驗：電流互感器額定電壓，所以電壓符合要求?；ジ衅黝~定電流，所以電流符合要求。2、按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性(1)按動穩(wěn)定性校驗：所選斷路器的動穩(wěn)定極限峰值電流為63遠大于短路時沖擊短路電流38.28，動穩(wěn)定性符合要求。(2)熱穩(wěn)定性校驗：：式中為熱穩(wěn)定倍數(shù)，為互感器的一秒熱穩(wěn)定電流，為假想時間。，所以熱穩(wěn)定性校驗合格。(3)動穩(wěn)定性校驗：動穩(wěn)定倍數(shù)=，，所以動穩(wěn)定校驗合格。五、其余用戶配出柜的選擇用戶配出柜均選用XGN2—12—06D箱式固定式金屬封閉開關柜，柜內(nèi)設備與主受柜內(nèi)設備相同，接線形式也與主受柜相同。在進行校驗時取6配出線路末端短路時的電流值進行校驗，經(jīng)校驗設備符合要求。7.4變電所母線裝置的選擇7.4.1母線的選擇本變電所35母線布置于室外，母線所承擔的最大負荷為12502，最大負荷電流為；導線截面，所以選用LGJ—185型鋼芯鋁絞線作為變電所35母線。查表25℃時最大允許在流量為515，算得該導線在40℃時最大允許載流量為===，故所選母線合格。7.4.26母線的選擇1、室內(nèi)6母線的選擇室內(nèi)6母線選用矩形鋁母線，原因是鋁來源廣、價廉、冷卻條件好。為使變電所XGN2—12型和XGN5—12型高壓開關柜上的母線排安裝方便，均采用統(tǒng)一規(guī)格。6母線最大負荷電流為，取分配系數(shù)為0.8，故每段母線的最大負荷電流為。初選808（寬厚mm）型鋁母線，查得25℃時允許電流（平放），而本地區(qū)室內(nèi)最高溫為25℃，不需做換算。因為，故母線長時允許電流校驗合格。（1）母線的動穩(wěn)定性校驗XGN—12型高壓開關柜寬1.1，柜間空隙取30，由前章知6母線短路時，最大沖擊短路電流為38.28，短路電流同期分量穩(wěn)態(tài)值取，母線中心距為250，故其電動力為，，母線的最大彎矩為，母線材料的彎曲應力為，所以動穩(wěn)定性合格。式中：為母線跨距，為母線中心距，為母線寬度，為母線厚度。（2）母線的熱穩(wěn)定校驗母線截面為母線最小熱穩(wěn)定截面，故母線熱穩(wěn)定性合格。2、室外6母線的選擇室外6母線選用12010型鋁母線，長期允許載流量為1680。由于室外最高氣溫可達40℃，所以長期載流量換算為===，故載流量合格。熱穩(wěn)定性校驗同上，合格。動穩(wěn)定性校驗室外母線相間距離取350，主變壓器距離配電室為6000，中間采用三個支撐點，每段均距為1.5，其電動力為，，母線的最大彎矩為，母線材料的彎曲應力為：，所以動穩(wěn)定性滿足要求。7.5穿墻套管絕緣子的選擇變電所低壓側(cè)受入線的最大電流為變壓器二次側(cè)額定電流為，受入線需經(jīng)穿墻套管從室外引入室內(nèi)，所以穿墻套管選用戶外式。初選CWWL—10/2000—2型戶外耐污型鋁導體穿墻套管。有關數(shù)據(jù)見下表：表7-20穿墻套管技術參數(shù)Tab7-20Technicaldatawallbushing額定電壓/額定電流/熱穩(wěn)定時間/熱穩(wěn)定電流/額定抗彎曲破壞負荷/總長/1025408000600(1)正常工作時電壓電流的校驗所選穿墻套管額定電壓為10大于線路電壓，額定電流為2大于變壓器二次側(cè)額定電流916.4。故電壓電流校驗合格。(2)短路時熱穩(wěn)定性校驗，故熱穩(wěn)定行合格。(3)短路時動穩(wěn)定性校驗三相短路沖擊電流作用力為，而0.6，故動穩(wěn)定行校驗合格。配出線穿墻套管也選用上述套管。上式中，為套管的自身長度，套管與支柱絕緣子的距離，取700，為穿墻套管的抗彎破曲壞負荷，室外6母線相間距離。7.6母線支柱絕緣子的選擇1、室內(nèi)6母線支柱絕緣子的選擇由于室內(nèi)母線為矩形鋁母線，占地面積較小。初選ZS—10/5L戶內(nèi)膠裝支柱式絕緣子，此種絕緣子具有尺寸小、重量輕等優(yōu)點。主要參數(shù)如下：表7-21室內(nèi)母線支柱絕緣子技術參數(shù)Tab7-21Technicalparametersindoorbusbarsupportinsulator額定電壓/彎曲強度/爬電距離/雷電全波沖擊耐受電壓/工頻干耐受電壓/工頻濕耐受電壓/1052300754028動穩(wěn)定性校驗：母線間點動力為，絕緣子最大允許抗彎力為，故動穩(wěn)定校驗合格。上式中，l為室內(nèi)6母線支柱絕緣子自身長度，室內(nèi)6母線相間距離。2、室外6母線支柱絕緣子的選擇選擇FZSW—10/4復合式支柱絕緣子，用于固定和支持室外6母線，有關數(shù)據(jù)如下表7-22室外母線支柱絕緣子技術參數(shù)Tab7-22Technicalparametersoutdoorbusbarsupportinsulator額定電壓/彎曲強度/爬電距離/雷電全波沖擊耐受電壓/額定扭轉(zhuǎn)負荷/工頻濕耐受電壓/105125750.642動穩(wěn)定性校驗：母線間點動力為，絕緣子最大允許抗彎力為，故動穩(wěn)定校驗合格。上式中，l為室內(nèi)6母線支柱絕緣子自身長度，室外6母線相間距離。7.7變電所進線的選擇本變電所電源進線較長，均考慮采用架空導線。原因是維修和檢修方便造價低。7.7.1架空導線和電纜選擇原則1、按經(jīng)濟密度選擇；2、按長時允許電流選擇；3、按允許電壓損失選擇；4、按機械強度條件選擇；5、按熱穩(wěn)定性校驗。高壓架空導線截面的選擇，首先按經(jīng)濟電流密度初選。然后按其他條件校驗，最后按各種條件中最大者選取。低壓架空線路往往負荷電流較大，宜按電壓損失條件或按長時允許電流條件選擇導線的截面，再按其它條件校驗，但不按經(jīng)濟電流密度選擇。對于高壓電纜按經(jīng)濟電流密度選擇出的電纜，還應決定經(jīng)濟合理的電纜根數(shù)。一般情況下，電纜截面在150以下時，其經(jīng)濟根數(shù)為1根；當電纜截面大于150時，其經(jīng)濟根數(shù)可按確定。7.7.235進線選擇本變電所電源進線較長，考慮到機械強度采用LGJ(鋼芯鋁絞線)。1、按經(jīng)濟電流密度選擇進線側(cè)額定線電壓=35，由于該礦是三班制企業(yè)所以年最大負荷利用小時數(shù)5000小時，查表得經(jīng)濟電流密度。則==；初選LGJ—185架空導線。導線在桿塔上呈三角形排列，幾何均距，查表得：20℃時=0.17，=0.365；25℃時室外長時允許電流為5152、按電壓損失校驗所選截面由于二回線比一回線要長，電壓損耗也較大，因此按二回線校驗電壓損耗。本地區(qū)最熱月環(huán)境溫度為40℃，將線路單位長度電阻折算到40℃時的電阻，二回線長7線路的總阻抗=，。則電壓損失：，故合格。3、按長時允許電流校驗本線路長時最大工作電流為206.2，由于室外最高溫度為40℃，所以40℃時最大長時允許工作電流==遠大于206.2，所以所選導線合格。上式中為環(huán)境溫度25℃時下的導線長時允許載流量，為導線最高允許溫度70℃，為當?shù)刈罡邷囟?，為標準溫?5℃。4、按機械強度條件選擇進線側(cè)線路電壓為35，查得鋼芯鋁絞線的最小允許截面為25，所選導線截面積為185，故符合要求。7.7.36高壓架空線的選擇風扇高壓配出線的選擇風扇高壓配出線長1.2，由負荷統(tǒng)計表得=704，=-323.84，。選用LJ導線，風扇年利用小時在(5000～8000)，查表得。1、按經(jīng)濟電流密度選擇風扇配出線采用兩回，正常時同時工作，每回線路長時工作電流為==；。初選LJ—50鋁絞線，架空線在桿塔上呈三角形排列，幾何均距。查表得：20℃時單位電阻=0.58，=0.391；25℃時室外長時允許電流為227。2、按電壓損失校驗所選截面本地區(qū)最熱月環(huán)境溫度為40℃，將線路單位長度電阻折算到40℃時的電阻，。風扇配出線長1.2，線路的總阻抗=，。則電壓損失：，故合格。3、按長時允許電流校驗本線路長時最大工作電流為74.57，由于室外最高溫度為40℃，所以40℃時最大長時允許工作電流=遠大于74.57，所以所選導線合格。4、按機械強度條件選擇風扇配出線路電壓為6，查得鋁絞線的最小允許截面為25，而所選導線截面積為50，故符合要求。機修廠高壓架空線的選擇機修廠高壓配出線長0.4，由負荷統(tǒng)計表得=450，=432，。選用LJ導線，設備修理廠年利用小時在(3000~5000)，查表得。1、按經(jīng)濟電流密度選擇機修廠配出線采用一回，線路長時工作電流為==；。初選LJ—70鋁絞線，架空線在桿塔上平行排列，幾何均距。查表得：20℃時單位電阻=0.27，=0.4；25℃時室外長時允許電流為284。按電壓損失校驗所選截面本地區(qū)最熱月環(huán)境溫度為40℃，將線路單位長度電阻折算到40℃時的電阻，。設備修理廠配出線長0.4，電壓損失﹤5,故合格。3、按長時允許電流校驗本線路長時最大工作電流為60，由于室外最高溫度為40℃，所以40℃時最大長時允許工作電流=遠大于60.03，所以所選導線合格。4、按機械強度條件選擇設備修理廠配出線路電壓為6，查得鋁絞線的最小允許截面為25，而所選導線截面積為70，故符合要求。其余6架空線選擇方法與以上相同，選擇結果列于下表中。表7-236kV架空線技術參數(shù)Tab7-236kVoverheadlinetechnologyparameter用戶名距離/導線型號25℃時長時允許電流/導線單位電阻/導線單位電抗/幾何均距/風扇1.2LJ—502270.580.3911.5機修廠0.4LJ—702840.270.41.0洗煤廠0.8LGJ—953380.30.3712.0軋鋼廠0.5LGJ—953380.30.3531.5工人村2.8LJ—502270.580.3911.57.7.4下井高壓電纜的選擇根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的有關規(guī)定，井下嚴禁使用鋁包電纜，并且為了節(jié)省有色金屬，應盡量選用鋁芯電纜。所以擬采用交聯(lián)聚乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，故選用MYJV42型鋁芯電力電纜。1、按經(jīng)濟電流密度選擇井下總計算負荷（包括井下1、2、3#電源，排水泵，井下低壓）：，，。井下負荷利用小時在(3000～5000)，查表得。==，。所以井下電纜經(jīng)濟根數(shù)選三根。正常時每條電纜的電流；初選MYJV42—6—3×240型交聯(lián)聚乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜（鋁芯）。2、按長時允許電流校驗查表得25℃時185的電纜長時最大允許電流。由于該地區(qū)最熱月土壤最高氣溫月平均值為40℃，溫度修正系數(shù)==；電纜部分埋入地下時土壤熱阻率修正系數(shù)=0.92；三根電纜并列敷設時載流量的修正系數(shù)=0.98；所以40℃長時最大允許電流=＞226.1，符合要求?？紤]到井下高壓負荷中有主排水泵為一級負荷，并且還有許多其它的重要負荷。若只用三條電纜供電，當一根電纜故障時，另兩條不能承擔全部重要負荷，會造成井下斷電停止生產(chǎn)，甚至造成事故。即使選用最大截面積的電纜也無法滿足要求，最后采用六條電纜供電，三條電纜工作另外三條備用。按允許電壓損失校驗電纜截面取高壓配電線路允許電壓損失為3%，則有，一路運行實際電壓損失，導線截面加倍（忽略電抗）。即，由于實際電壓損失小于允許電壓損失180V，故電壓損失校驗合格。4、按短路電流校驗電纜截面的熱穩(wěn)定性已知井下電纜末端最大短路電流容量為，三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流為，短路電流作用的假想時間取繼電保護動作時間為0.5，斷路器動作時間取0.2，則。對于無窮大系統(tǒng)取，故。電纜最小熱穩(wěn)定截面為：=所以選用MYJV42—6—3×240型（鋁芯）合格。7.7.5主井提升機電纜的選擇1、按經(jīng)濟電流密度選擇主井提升機計算負荷：，，。主井提升機年利用小時在(3000～5000)，查表得。最大長時工作電流：==。主井提升機為二級負荷，采用雙回路供電，電纜選用兩根。正常時兩根同時工作，一根故障時另一根承擔全部負荷。正常時每條電纜的電流；電纜經(jīng)濟截面；初選ZLQ22—350型鋁芯油浸紙絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜。2、按長時允許電流校驗查表得25℃時50的電纜長時最大允許電流。由于電纜周圍的環(huán)境溫度為40℃，溫度修正系數(shù)=0.853；電纜部分埋入地下時土壤熱阻率修正系數(shù)=0.92；兩根電纜并列敷設間距為2時載流量的修正系數(shù)=1。所以40℃長時最大允許電流：小于132.04,不符合要求。所以經(jīng)過多次選擇確定選用70的電纜，查表得25℃時70的電纜，40℃時大于132.04，符合要求。3、按允許電壓損失校驗電纜截面取高壓配電線路允許電壓損失為3%，則有，一路運行實際電壓損失，導線截面加倍（忽略電抗）。即，由于實際電壓損失小于允許電壓損失180V，故電壓損失校驗合格。4、按短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定性已知變電所最大短路電流容量為156.48，三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流：，短路電流作用的假想時間取繼電保護動作時間為，斷路器動作時間取，則。對于無窮大系統(tǒng)取，故。電纜最小熱穩(wěn)定截面為：=,不符合；重新選擇ZLQ20—6—3×95。經(jīng)計算符合要求。其余6配出電纜的選擇方法與以上相同，選擇結果列于下表：表7-24配出電纜的技術參數(shù)Tab7-24Withthetechnicalparametersofthecable用戶名稱距離/根數(shù)型號載流量/主井提升機0.32ZQ12—3×95230副井提升機0.22ZQ12—3×50155壓風機0.352ZQ12—3×25100排水泵0.62ZQ12—3×95230地面低壓0.052ZQ12—3×35125水處理廠0.61ZQ12—3×30155井下低壓2ZQ12—3×701908變電所二次回路設計8.1變電所二次回路8.1.1二次回路的定義和分類所謂二次設備，是指測量表計、控制及信號器具，繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等，這些設備構成了發(fā)電廠、變電所的二次系統(tǒng)。根據(jù)測量、控制、保護和信號顯示的要求，表示二次設備互相連接關系的電路，稱為二次回路或二次接線。由于二次回路的使用范圍廣、元件多、安裝分散，為了設計、運行和維護方便，通常又可分成幾類。按二次回路電源性質(zhì)分為交流回路和直流回路。交流回路是由電流互感器、變電所用變壓器和電壓互感器供電的全部回路；直流回路是由直流電源的正極到負極的全部回路。按二次回路的用途可分為操作電源回路、測量表計回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路等。8.1.2高壓斷路器的控制高壓斷路器控制回路，就是指控制高壓斷路器分、合閘的回路。它取決于斷路器操作機構的型式和操作電源的類別。電磁操作機構只能采用直流操作電源，彈簧操作機構和手動操作機構可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。需要實現(xiàn)自動合閘或者自動重合閘，可以采用電磁操作機構或彈簧操動機構。本設計采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路控制。當一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路（QF3-4原已閉合），是斷路器跳閘。隨后QF3-4斷開，紅燈RD滅，并切斷跳閘回路。由于斷路器是自動跳閘，SA手柄仍在合閘位置，其觸點SA9-10B閉合，而QF5-6也因斷路器跳閘而返回閉合，從而接通事故音響信號。值班員得知事故跳閘信號后，可將控制開關扳向分閘位置，使SA的觸點與QF的輔助觸點恢復“對應”關系，使事故信號解除。彈簧機構的操動機構如圖所示：圖8—1斷路器彈簧機構的操動機構Fig8-1Operatingmechanismofcircuitbreakerspringmechanism8.1.3二次回路元件的選擇斷路器的控制開關選用：對于戶內(nèi)式高壓斷路器選用CD17和CD19型直流電磁操作機構；對于戶外式高壓斷路器選用CT19型彈簧操作機構；隔離開關的操作機構選用：CS6手動操作機構；變電所電源進線側(cè)、變壓器高壓側(cè)、6千伏配電線路和并聯(lián)電容器總回路上均采用DTS（X）1088F型號三相電子式有功無功電能表；采用XL33AC220三相電壓電流表，測量線路的電壓電流；在變壓器高壓側(cè)裝設XL5135A-2(AC2/AC)交流電流表；B600-AC1-3Q三相無功功率表和B600-AC1-3P三相有功功率表。選用ZJJ-1A直流絕緣監(jiān)視繼電器用于變電所二次系統(tǒng)直流線路中，用于監(jiān)視直流系統(tǒng)母線絕緣情況。8.2低壓屏的選型主控制屏和所用變控制屏均選用PK—1型控制屏，該屏廣泛用于大、中容量發(fā)電廠及變電所中，作為遠方控制于保護發(fā)電、變電、配電設備之用，也可用于工礦企業(yè)中生產(chǎn)過程的遠方自動控制。中央信號屏選用GXX2—64/220型微機中央信號屏，是利用高性能微處理器開發(fā)的,集信息、數(shù)據(jù)處理、高清晰度漢顯及聲光報警等功能為一體，除了完成傳統(tǒng)的非智能型中央信號報警器的功能外，還具有信號記憶和編程設定功能，并可將精確至秒級的事件發(fā)生的時間信息傳送至遠程終端，實現(xiàn)無人值守，是電力系統(tǒng)新一代數(shù)字式信號報警系統(tǒng)，替代了以往由沖擊繼電器、時間繼電器、信號繼電器和光字牌等電氣器件組成的傳統(tǒng)信號報警系統(tǒng)。信號儀內(nèi)部采用現(xiàn)場總線結構，通過全息信息通道交換數(shù)據(jù)，既可協(xié)同工作，又各有分工，同時具備自檢與互檢功能，因而功能強大且安全可靠。信號的輸入及輸出全部采用光電隔離，軟件中信號采集采用毫秒級計數(shù)器，大大提高了抗干擾能力。繼電保護屏選用PK—10系列微機保護測控屏幕，應用于35kV及以下電壓等級的變(配)電站，為站內(nèi)各高壓設備提供智能化、網(wǎng)絡化的測量、保護和控制功能，同時與上級主站進行實時通訊，實現(xiàn)變（配）電站的綜合自動化。該系列產(chǎn)品的主要功能包括：線路的各種保護及測量控制；變壓器的差動保護、后備保護及測量控制；電容器、電動機的保護及測量控制；母線分段、進線備自投等測控功能。直流電源屏選用GZDW2—80/220型電力直流系統(tǒng)一體柜，它是根據(jù)電力系統(tǒng)控制、保護裝置的運行要求，設計生產(chǎn)的一種新型微機監(jiān)控高頻開關免維護直流電源設備，它的核心部件采用微機監(jiān)控系統(tǒng)及高頻開關電源充電模塊，LED數(shù)字顯示器，具有良好的人機界面，且操作簡便、運行可靠、維護量小等優(yōu)點。是發(fā)電廠、變電站及工礦企業(yè)變電所理想的直流操作電源。8.3變電所用電系統(tǒng)變電所用電負荷：供給變電所負荷有直流用電負荷和交流用電負荷。直流系統(tǒng)充電裝置電源、直流信號指示、合閘回路、控制回路為直流用電負荷。交流用電負荷有室內(nèi)外照明、生活區(qū)用電、事故照明、操作電源用電等。9.變電所的繼電保護9.1概述供電系統(tǒng)在運行中可能發(fā)生一些故障和不正常的運行狀態(tài)。常見的主要故障是單相短路和接地短路。不正常的運行狀態(tài)主要是指電流超過額定值引起的過負荷，斷線、接地及漏電等不正常工作情況。短路故障往往造成嚴重后果，并伴隨著強烈的電弧、發(fā)熱燃燒和電動力，使回路內(nèi)的電氣設備損壞。長期的過負荷使設備絕緣老化和損壞；斷線易引起電動機過負荷；對于中性點不接系統(tǒng)，接地可能形成電弧接地過電壓，并使其它兩相對地電壓升高，兩種過電壓都可能引起相間短路。在煤礦井下，接地能引起火災或瓦斯、煤塵爆炸。因此，當故障或不正常運行狀態(tài)發(fā)生時必須及時消除。為了保證安全可靠地供電，供電系統(tǒng)的主要電氣設備及線路都要裝設繼電保護裝置。為了使繼電保護裝置能準確地及時完成上述保護任務，在技術上一般應滿足以下四個基本要求，即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。9.2變電所主變壓器的保護對于主變壓器采用差動保護、過流保護、過負荷保護。9.2.1變壓器差動保護差動保護主要用作變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及引出線相間短路的主保護。如圖所示，在正常運行時，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差，即,其值很小，繼電器不動作。當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，若僅I側(cè)有電源，則，其值為短路電流，繼電器動作，使兩側(cè)短路器跳閘。由于差動保護無需與其它保護配合，因此可瞬動切除故障。變壓器差動保護原理接線圖：圖9-1變壓器差動保護原理接線圖Fig9-1WiringdiagramoftransformerdifferentialprotectionPrinciple整定計算：已知：變壓器容量12500，聯(lián)結組別Ynd—11。電壓、CT變比：高壓側(cè)：35kV、500/5=100；低壓側(cè)：6kV、1200/5=240（裝置二次額定電流5A）；對于變壓器高壓側(cè)CT接線為接，低壓側(cè)CT接線為Y接。變壓器高壓側(cè)額定電流為，低壓側(cè)額定電流為。電流互感器計算變比：高壓側(cè)是，低壓側(cè)。選擇電流互感器變比；高壓側(cè)，低壓側(cè)。電流互感器二次回路額定電流：高壓側(cè)，低壓側(cè)。35母線發(fā)生三相短路時；6母線發(fā)生三相短路時，折算到高壓側(cè)為0.96。（低壓側(cè)電壓與變比之積/高壓側(cè)電壓與變比之積）由已知得，側(cè)電流互感器二次回路額定電流大于側(cè)。因此，以側(cè)為基本側(cè)。1、計算保護裝置側(cè)的一次動作電流(1)按躲過外部最大不平衡電流式中：可靠系數(shù)，取1.3；電流互感器同型系數(shù)，型號相同取0.05，不同取1；電流互感器的最大容許相對誤差，取0.1；為外部短路故障時最大短路電流；由變壓器分接頭改變引起的相對誤差，取0.05；由于繼電器的整定匝數(shù)與計算的不相等而產(chǎn)生的相對誤差，初算時取0.05。按躲過勵磁涌流躲過電流互感器二次斷線引起的不平衡電流綜合考慮，應躲過外部故障不平衡電流條件，選用側(cè)一次動作電流。確定線圈接線與匝數(shù)平衡線圈Ⅰ、Ⅱ分別接于側(cè)和側(cè)。計算基本側(cè)繼電器的動作電流為基本側(cè)工作線圈計算匝數(shù)為據(jù)BCH—2內(nèi)部實際接線，選擇實際整定匝數(shù)為5匝，其中取差動線圈匝數(shù)，平衡線圈Ⅰ的匝數(shù)。確定側(cè)平衡線圈的匝數(shù)確定平衡線圈Ⅱ?qū)嶋H匝數(shù)匝。4、計算由于實際匝數(shù)與計算匝數(shù)不等產(chǎn)生的相對誤差因為，相差較小，故不需核算動作電流。初步確定短路線圈的抽頭短路線圈選用抽頭。計算最小靈敏系數(shù)按最小運行方式下，側(cè)兩相短路校驗。因為基本側(cè)互感器二次額定電流最大，故非基本側(cè)靈敏系數(shù)最小。側(cè)通過繼電器的電流為 繼電器的整定電流為則最小靈敏系數(shù)為，故靈敏性合格。9.2.2變壓器氣體保護氣體保護主要用作變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護以及油面過低保護。變壓器內(nèi)部故障，如匝間或?qū)娱g短路、單相接地短路等，有時故障電流較小，可能不會使反應電流的保護動作。對于油浸變壓器，油箱內(nèi)部故障時，由于短路電流和電弧的作用，變壓器油和其他絕緣物會因受熱而分解出氣體，這些氣體上升到最上部的油枕。故障越嚴重，產(chǎn)氣越多，形成強烈的氣流。能反應此氣體變化的保護裝置，稱氣體保護。氣體保護是利用安裝于油箱和油枕間管道中的機械式氣體繼電器來實現(xiàn)的。氣體保護的主要優(yōu)點是動作快，靈敏度高，穩(wěn)定可靠，接線簡單，能反應變壓器油箱內(nèi)部的各種類型故障。根據(jù)有關規(guī)定，800以上的油浸變壓器，均應裝設氣體保護。9.2.3變壓器過流、過負荷保護一、變壓器過流保護為了防止外部短路引起變壓器繞組的過電流，并作為差動和氣體保護的后備，變壓器還必須裝設過電流保護。對于單側(cè)電源的變壓器，過電流保護安裝在電源側(cè)，保護動作時切斷變壓器各側(cè)開關。過電流保護的動作電流應按躲過變壓器的正常最大工作電流整定。即，式中：為可靠系數(shù)，一般取1.2～1.3；變壓器可能出現(xiàn)的正常最大工作電流；返回系數(shù)，一般取0.85。保護裝置靈敏度過電流保護按躲過正常最大工作電流整定，啟動值較大，往往不能滿足靈敏度的要求。為此，可以采用低電壓閉鎖的過電流保護，以提高保護的靈敏度，接線圖如下圖9-2低電壓閉鎖過電流保護原理接線圖Fig9-2WiringdiagramofLowvltagelockoutovercurrent采用低電壓閉鎖的過電流保護時，保護中電流元件的動作電流按大于變壓器的額定電流來整定，即低電壓繼電器的動作電壓，可按正常運行的最低工作電壓整定，即二、過負荷的整定計算變壓器過負荷整定：一般來講變壓器在正常運行時最好不要過負荷，但是在事故情況下，可以允許短時較大幅度的過負荷運行，但是運行時間不能超過規(guī)定時間。對于油浸式戶外變壓器過負荷不得超過30%，允許過負荷時間不超過2分鐘。變壓器額定容量為12500，事故時過負荷為16250。所以高壓側(cè)過負荷電流為，二次電流