礦山機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)——35kv變電站

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1、礦山機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)——35kv變電站 目 錄 摘 要 - 1 - ABSTRACT - 2 - 第1章 概述 - 3 - 1.1礦山供電的基本要求 - 3 - 1.1.1 供電可靠 - 3 - 1.1.2 供電安全 - 3 - 1.1.3 保證供電質(zhì)量 - 3 - 1.1.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理 - 4 - 1.2礦井概況. - 4 - 第2章 負(fù)荷分析和主變壓器的選擇 - 5 - 2.1 負(fù)荷分析 - 5 - 2.2 無功功率的補(bǔ)償 - 6 - 2.3 主變壓器的選擇 - 7 - 第3章 電氣主接線的設(shè)計(jì) - 8 - 3.1 電氣主接線的概述 - 8 - 3.2 電氣主接線的設(shè)

2、計(jì)原則和要求 - 8 - 3.2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 - 8 - 3.2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 - 9 - 第4章：短路電流 - 11 - 4.1 短路電流計(jì)算的一般概述 - 11 - 4.2 短路的原因 - 11 - 4．3短路的危害 - 11 - 4．4短路的類型 - 12 - 第5章：電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) - 13 - 5.1 高壓電器設(shè)備選擇的一般原則 - 13 - 5.2 電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn) - 14 - 5.2.1 斷路器 - 14 - 5.2.2 隔離開關(guān) - 15 - 5.2.3 電流互感器 - 15 - 5.2.4 母線 - 16 - 5.2.5

3、 支柱絕緣子 - 17 - 第6章：導(dǎo)線的選擇與敷設(shè) - 18 - 6.1 導(dǎo)線選擇的條件 - 18 - 6.1.1 發(fā)熱條件 - 18 - 6.1.2 電壓損耗條件 - 18 - 6.1.3 經(jīng)濟(jì)電流密度 - 18 - 6.1.4 機(jī)械強(qiáng)度 - 18 - 6.2 導(dǎo)線截面的選擇 - 18 - 6.2.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 - 19 - 6.2.2最大長(zhǎng)時(shí)工作電流選擇導(dǎo)線截面 - 19 - 6.3電纜型號(hào)的含義 - 19 - 6.4 電纜的敷設(shè) - 19 - 第7章 繼電保護(hù)的任務(wù)和基本要求 - 20 - 7.1 基本任務(wù) - 20 - 7.2 基本要求 - 20 -

4、 第8章 計(jì)算 - 21 - 8.1 負(fù)荷計(jì)算 - 21 - 8.1.1 設(shè)備負(fù)荷計(jì)算 - 21 - 8.1.2 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì) - 24 - 8.1.3 功率因素的提高及電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算 - 25 - 8.1.4 主變壓器的選擇 - 26 - 8.2 短路電流的計(jì)算 - 26 - 8.3 電氣設(shè)備的選擇 - 32 - 8.3.1 35kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇 - 32 - 8.3.2 6kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇 - 34 - 8.4 電纜的選擇 - 39 - 第9章 結(jié)論 - 42 - 參考文獻(xiàn) - 43 - 附錄 - 44 - 致謝 - 46 - 摘 要 本次設(shè)

5、計(jì)是以35千伏變電站為設(shè)計(jì)對(duì)象的，主要分為文字說明部分和計(jì)算說明部分，共八章。其中前七章為文字說明部分，分別為第一章概述，包括礦山供電的基本要求和礦井概況；第二章負(fù)荷分析和主變壓器的選擇；第三章為電氣主接線的設(shè)計(jì)；第四章為短路電流；第五章為電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；第六章為導(dǎo)線的選擇與敷設(shè)；第七章為繼電保護(hù)的任務(wù)和基本要求。第八章為本設(shè)計(jì)的計(jì)算說明部分，包括本設(shè)計(jì)的全部計(jì)算部分。本設(shè)計(jì)均按設(shè)計(jì)要求和步驟進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)公式均有出處和有關(guān)參數(shù)的解釋說明。 本次設(shè)計(jì)所有的設(shè)計(jì)方案都是以《煤礦供電》、《煤礦電工手冊(cè)》等為準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 總之，所有的供電系統(tǒng)都是以井下安全生產(chǎn)所服務(wù)為目的。設(shè)計(jì)一套完整

6、、完善的井下供電系統(tǒng)，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)是必不可缺少的。 Abstract The 35 kV substation design is targeted for the design of the main text is divided into parts and that part of the calculation, a total of eight chapters. Chapter seven is one of the previous narrative of characters, namely Chapter I sets, includ

7、ing the basic requirements of the mine power supply and mine Overview; chapter load analysis and selection of main transformer; Chapter III for the electrical wiring of the main design; Chapter IV for short-circuit current; Chapter V for the electrical equipment selection and validation; Chapter VI

8、for the selection and laying of wires; Chapter VII mandate for the relay protection and basic requirements. Chapter VIII of the calculation of design-oriented description, including the design part of the full calculation. Design requirements for the design and the steps are calculated, for each for

9、mula and the relevant parameters are the source explained. The design of all the designs are based on “Coal Mine Safety Regulations“, “coal power,“ “Manual mine electrician“ as the design criteria. In short, all of the power supply system of mine safety in production are for the purpose of the Ser

10、vice. Designed a complete and perfect system of underground power supply of coal mine safety production is an indispensable must. 第1章 概述 1.1礦山供電的基本要求 1.1.1 供電可靠 供電可靠就是要求不間斷供電。供電中斷時(shí)不僅會(huì)影響礦井的原煤產(chǎn)量，而且可能損壞設(shè)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(huì)使排水和通風(fēng)設(shè)備停止運(yùn)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

11、人身安全。因此，對(duì)煤礦中的重要用電設(shè)備，要求采用兩個(gè)獨(dú)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(dāng)一路電源線路故障或停電檢修時(shí)，則由另一路電源線路繼續(xù)供電，以保證供電的可靠性。 1.1.2 供電安全 供電安全具有兩個(gè)方面的意義，即防止人身觸電和防止由于電氣設(shè)備的損壞和故障引起的電氣火災(zāi)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(shè)備的受潮和機(jī)械損傷容易發(fā)生人身觸電事故；供電線路和用電設(shè)備的損傷和故障產(chǎn)生的電氣火花，會(huì)造成火災(zāi)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(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，采取防爆、防觸電、過負(fù)荷及過流保護(hù)等一系列技術(shù)措施和管理制度

12、，消除各種不安全因素，確保供電的安全。 1.1.3 保證供電質(zhì)量 衡量供電質(zhì)量高低的技術(shù)指標(biāo)是頻率的穩(wěn)定性和電壓的偏移。交流電的頻率對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的性能有著直接的影響，頻率的變動(dòng)會(huì)影響交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。按照《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》規(guī)定，對(duì)于額定頻率為50Hz的工業(yè)用交流電，其頻率相對(duì)于額定值的偏差不允許超過0.2-0.5Hz，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(biāo)。所謂電壓偏移，是指用電設(shè)備在運(yùn)行中，實(shí)際的端電壓與其額定電壓的偏差。用電設(shè)備對(duì)—定范圍內(nèi)的電壓偏移具行適應(yīng)能力，但隨著電壓偏移的增大，用電設(shè)備的性能將會(huì)惡化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的損壞。例如，白熾燈在超過額

13、定電壓5％的電壓下工作時(shí)．其工作壽命將縮短一半；因此．我國(guó)對(duì)用電設(shè)備電壓偏移的允許值做了具體的規(guī)定，例如電動(dòng)機(jī)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％。 1.1.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理 技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理是指在滿足上述三項(xiàng)要求的前提下，使供電系統(tǒng)的投資和運(yùn)行達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)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(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 1.2礦井概況. 煤礦，位于河北省縣境內(nèi)，處于井田。本礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)100

14、萬噸，井筒為立井，深度為400米，開采面為水平開采，為高瓦斯煤礦，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為100年。變電站經(jīng)上級(jí)變壓站變壓后采用雙回路供電，電壓等級(jí)為35千伏。系統(tǒng)短路容量為：最大運(yùn)行方式為1526.7MVA，最小運(yùn)行為937.9MVA .選取基準(zhǔn)容量為100MVA . 本礦經(jīng)兩臺(tái)變壓器降壓后為6千伏，考慮到今后發(fā)展，采用兩臺(tái)型號(hào)為：SF7-20000變壓器。降壓后供給扇風(fēng)機(jī)，井下各綜采面及井上工業(yè)區(qū)，生活用電等重要負(fù)荷用電。全礦功率因數(shù)靜電容補(bǔ)償后可達(dá)0.95以上。 本礦有兩條雙回路電源，兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行，35千伏系統(tǒng)有母聯(lián)柜，兩條進(jìn)線一用一備，且互為備用。 本礦敷設(shè)電纜到各主要設(shè)備距離：主井

15、提升機(jī) 副井提升機(jī) 南扇風(fēng)機(jī) 北扇風(fēng)機(jī) 壓風(fēng)機(jī) 主排水泵 1km 0.5 km 0.5km 0.8km 0.5km 1km 本礦所在地氣候條件如下：主導(dǎo)風(fēng)向---------------西北風(fēng)向 最大風(fēng)速---------------20M/S 最高溫度---------------39.2度 最低溫度---------------零下22度 土壤溫度---------------25度 地震等級(jí)---------------7級(jí) 第2章 負(fù)荷分析和主變壓器的選擇 2.1 負(fù)荷分析 煤礦變電所一旦停電就可能造成人身死亡，所以應(yīng)屬一級(jí)負(fù)荷。. 負(fù)荷計(jì)算的方法 有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式

16、等幾種。 本設(shè)計(jì)將采用需要系數(shù)法予以確定。 所用公式有：(1)、單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)按下式計(jì)算: （2-1） Pca、Qca、Sca-----該組用電設(shè)備的有功、無功、視在功率計(jì)算值,kw、kvar、kVA -----該組用電設(shè)備額定容量之和,kw ,-----該組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù) ------與相對(duì)應(yīng)的正切值 該組用電設(shè)備的負(fù)荷電流按下式計(jì)算: （2-2）式中 Ica-----該組用電設(shè)備的總負(fù)荷電流,A UN------電網(wǎng)的額定電壓,kv (2)、變電所總計(jì)算負(fù)荷 將變電所各組用電設(shè)備的計(jì)

17、算負(fù)荷相加,再乘以組間最大負(fù)荷的同時(shí)系數(shù),即可求出變電所的總計(jì)算負(fù)荷. （2-3）-----變電所負(fù)荷的總有功、無功、視在功率計(jì)算值，kw、kvar、kVA -----變電所各組用電設(shè)備的有功、無功功率計(jì)算值之和, kw、kvar -----各組用電設(shè)備的組間最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù),組數(shù)越多其值越小,本設(shè)計(jì)取Ksp=0.9,Ksq=0.9 變電所的功率因數(shù)為 （2-4）負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 見附錄表2-1 2.2 無功功率的補(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)該在0.90以上.,所以當(dāng)功率因

18、數(shù)低于0.9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35kv變電所一般是采用在6kv母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器的進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)姆椒?來提高變電所的功率因數(shù)。 a.器補(bǔ)償容量的計(jì)算 電容器的無功補(bǔ)償容量為： （2-5）式中 -----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 b.器（柜）臺(tái)數(shù)的確定 無功補(bǔ)償所需電容器總臺(tái)數(shù)N為 （2-6）式中 -------單臺(tái)電容器柜的額定容量，kvar --------電容器的實(shí)際工作電壓，

19、kV ----------電容器的額定電壓，kV 確定電容器的總臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)選取不小于計(jì)算值N的整數(shù)。 c.后的實(shí)際功率因數(shù) 因?yàn)殡娙萜鞯呐_(tái)數(shù)選擇與計(jì)算值不同，所以應(yīng)計(jì)算補(bǔ)償后的實(shí)際功率因數(shù)。 電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量為： （2-7）式中 Qca-------電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量，kvar N--------所選電容器的實(shí)際臺(tái)數(shù) 補(bǔ)償后變電所負(fù)荷的總無功功率為 （2-8）補(bǔ)償后變電所的負(fù)荷總?cè)萘?

20、 （2-9）補(bǔ)償后的功率因數(shù) （2-10） 、 、----補(bǔ)償后變電所負(fù)荷的總無功功率、總?cè)萘亢凸β室驍?shù)，kvar、kVA 、-----補(bǔ)償前變電所負(fù)荷的用功功率、無功功率的計(jì)算值，kW、kvar 2.3 主變壓器的選擇 a.壓器臺(tái)數(shù)的確定 具有一級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿足用電負(fù)荷

21、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)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能保證安全及原煤生產(chǎn)用電，并不得少于全礦負(fù)荷的80%，根據(jù)實(shí)際情況的需要在本設(shè)計(jì)中選擇了兩臺(tái)主變壓器，采用一臺(tái)工作一臺(tái)帶電備用的運(yùn)行形式。 b.所主變壓器容量的確定 本變電所選擇的兩臺(tái)變壓器，一臺(tái)工作一臺(tái)備用，則變壓器的容量應(yīng)該按下式計(jì)算： （2-11）第3章 電氣主接線的設(shè)計(jì) 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

22、設(shè)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(duì)變電所設(shè)備選擇和布置,運(yùn)行的靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,以及繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系.它是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié). 在圖上所有電器均以新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)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(duì)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(shè)備均以標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)代表，一般在主接線路圖上只標(biāo)出設(shè)備的圖形符號(hào)，在主接線的施工圖上，除畫出代表設(shè)備的圖形符號(hào)外，還應(yīng)在圖形符號(hào)旁邊寫明設(shè)備的型號(hào)與規(guī)范。從主接線圖上我們可了解變電

23、所設(shè)備的電壓、電流的流向、設(shè)備的型號(hào)和數(shù)量、變電所的規(guī)模及設(shè)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(shè)計(jì)原則和要求 3.2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 (1) 考慮變電所在電力系統(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?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 (2) 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小及分布負(fù)荷增長(zhǎng)速度和潮流分布，并分析各種可能的

24、運(yùn)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?cái)?shù)。 (3) 考慮用電負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)用電負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)用電負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)用電負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)用電負(fù)荷供電，三級(jí)用電負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 (4)考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)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(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求低

25、。 (5)考慮備用容量的有無和大小對(duì)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(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)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。 3.2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 變電所的電氣主接線應(yīng)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(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。 (1)可靠實(shí)用 所為可靠性是指主接線能可靠

26、的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)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(yùn)行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能是不可靠的。 (2)運(yùn)行靈活 主接線運(yùn)行方式靈活，利用最少的切換操作，達(dá)到不同的供電方式。根據(jù)用電負(fù)荷大小，應(yīng)作到靈活的投入和切除變壓器。檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)變壓器、斷路器、母線等電氣設(shè)備，不影響

27、工廠重要負(fù)荷的用電。 (3)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì) 在滿足供電可靠性的前提下，盡量選用簡(jiǎn)單的接線。接線簡(jiǎn)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(shè)備，使節(jié)點(diǎn)少、事故和檢修機(jī)率少；又要考慮單位的經(jīng)濟(jì)能力。經(jīng)濟(jì)合理地選用主變壓器型號(hào)、容量、數(shù)量，減少二次降壓用電，達(dá)到減少電能損失之目的。 (4) 操作方便 主接線操作簡(jiǎn)便與否，視主接線各回路是否按一條回路配置一臺(tái)斷路器的原則，符合這一原則，不僅操作簡(jiǎn)便、二次接線簡(jiǎn)單、擴(kuò)建也方便，而且一條回路發(fā)生故障時(shí)不影響非故障回路供電。 (5) 便于發(fā)展 設(shè)計(jì)主接線時(shí)，要為布置配電裝置提供條件，盡量減少占地面積。但是還應(yīng)考慮工廠企業(yè)的發(fā)展，有的用戶第

28、一期工程往往只上一臺(tái)變壓器，經(jīng)3~5年后，需建設(shè)第二臺(tái)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(shí)，應(yīng)留有發(fā)展余地。擴(kuò)建時(shí)可以很容易地從初期接線過度到最終接線。 3.2.3 電氣主接線方案的比較 對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的大中型工礦企業(yè)，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。 總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)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(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)

29、和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)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(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)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(jìn)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

30、。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場(chǎng)合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng)較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時(shí)，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(jìn)線斷路器，這對(duì)改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)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(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多， 可供一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)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

31、單母線結(jié)線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)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(yùn)用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。 第4章：短路電流 4.1 短路電流計(jì)算的一般概述 電氣設(shè)備或?qū)w發(fā)生短路故障時(shí)通過的電流為短路電流。在工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)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(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破壞供電系統(tǒng)正常運(yùn)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(diǎn)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(dāng)發(fā)生短路時(shí)，短路回路的

32、阻抗很小，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。 4.2 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(shí)發(fā)現(xiàn)和未及時(shí)消除設(shè)備中的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)所，例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機(jī)械損壞等，運(yùn)行人員的錯(cuò)誤操作，如帶負(fù)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(zhǎng)期過負(fù)荷元件中，由于電流過大，載流導(dǎo)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(shí)或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓升高倍，造成絕

33、緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)，如不加強(qiáng)絕緣，經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢修或者采取其他特殊防護(hù)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(dǎo)致短路，如桿塔塌導(dǎo)線斷線等。動(dòng)物或飛禽跨接載流導(dǎo)體也會(huì)造成短路事故。 4．3短路的危害 短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力能形成很大的破壞應(yīng)力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠堅(jiān)固，則可能遭到嚴(yán)重破壞。短路電流越大，通過的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)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(shí)間很短，也會(huì)使短路電流所經(jīng)過的元件和導(dǎo)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(shí)流通很大的短路電流（超過

34、額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設(shè)備的載流導(dǎo)體，必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個(gè)系統(tǒng)。 4．4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(jī)還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，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?yàn)樗吘褂邪l(fā)生的可能，并且對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著十分不利的影響。單相短路雖然機(jī)會(huì)多

35、短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數(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(shè)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(duì)稱短路的計(jì)算基礎(chǔ)，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(yīng)該掌握交流三相短路電流的計(jì)算。 第5章：電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 5.1 高壓電器設(shè)備選擇的一般原則 為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，高壓電氣設(shè)備一般需要選擇與校驗(yàn) 由于各種高壓電氣設(shè)備具有不同的性能特點(diǎn)，選擇與校驗(yàn)條件也不盡相同 選擇高壓電氣設(shè)備 a. 額定電壓和最高工作電壓 高壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故

36、所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓UN不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。 一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓可達(dá)1.1~1.15UN ，而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓UN.W一般不超過1.1UN，因此在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UN.W的條件選擇，即 UN ≥UN.W b. 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許通過電流。IN應(yīng)

37、不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即 IN ≥Imax c. 按環(huán)境工作條件校驗(yàn) 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境(尤須注意小環(huán)境)條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、溫度、污穢等級(jí)、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(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。 當(dāng)周圍環(huán)境溫度θ0和電氣設(shè)備額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許工作電流應(yīng)乘以修正系數(shù)K，即 （5-1） 我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備使用的額

38、定環(huán)境溫度θN=40℃。 按短路條件校驗(yàn) a. 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)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(shè)備在時(shí)間t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流。 I∞—短路穩(wěn)態(tài)電流值。 t—與It相對(duì)應(yīng)的時(shí)間。 tdz—短路電流熱效應(yīng)等值計(jì)算時(shí)間。 b. 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，也稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為

39、 或 式中 ich、Ich—短路沖擊電流幅值及其有效值；ies 、Ies——電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。 5.2 電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn) 5.2.1 斷路器 高壓斷路器是變電所主要電氣設(shè)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(yùn)行，而且也影響在故障條件下是否能可靠地分?jǐn)?。斷?/p>

40、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(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 ① 按額定電壓選擇 斷路器的額定電壓，應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即 UN ≥ UN.W 式中 UN—斷路器的額定電壓，KV；UN.W —電網(wǎng)的額定電壓，KV。 ② 按額定電流選擇 斷路器的額定電流IN應(yīng)不小于回路的持續(xù)工作電流，即 IN ≥ Ica 式中 IN—斷路器額定電流，A；Ica—回路持續(xù)工作電流，A。 ③ 按配電裝置種類選擇 裝置的種類指斷路器安裝的場(chǎng)所。裝設(shè)在屋內(nèi)的應(yīng)選屋內(nèi)型，裝設(shè)在屋外的，應(yīng)選屋外型。 ④ 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

41、的斷路器，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(diǎn)來選用。 在設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)的斷路器為宜。 5.2.2 隔離開關(guān) 隔離開關(guān)應(yīng)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(hào)，然后按短路電流的動(dòng)、熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。 按環(huán)境條件選擇隔離開關(guān)時(shí)，可根據(jù)安裝地點(diǎn)和環(huán)境選擇戶內(nèi)式、戶外式、普通型或防污型等類型。在選擇隔離開關(guān)的同時(shí)還必須選擇配套的操作機(jī)構(gòu)。 5.2.3 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(yīng)

42、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I1N應(yīng)大于等于1.2~1.5倍最大長(zhǎng)時(shí)工作電流Ica，即 I1N (1.2~1.5)Ica (3)、確定準(zhǔn)確等級(jí) 電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)別有0.2，0.5,1.0，3.0，10等級(jí)。如測(cè)量和計(jì)量?jī)x表使用的電流互感器為0.5級(jí)。 （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是 （5-2）式中 Kes----動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，由產(chǎn)品目錄查出； iim-----三相短路沖擊電流，Ka （5）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器滿足熱穩(wěn)

43、定的條件是 （5-3）式中 Kts---對(duì)應(yīng)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(shí)間，一般為1s； Iss---三項(xiàng)穩(wěn)態(tài)短路電流有效值，A； tf----短路電流的家鄉(xiāng)作用時(shí)間，s。 5.2.4 母線 （1）母線材料及形狀的選擇 母線材料一般采用鋁導(dǎo)體，對(duì)于35kv及以上的戶外母線常采用鋼芯鋁導(dǎo)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(zhǎng)時(shí)工作電流選擇 母線的長(zhǎng)時(shí)允許電流應(yīng)大于或等于通過母線的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，即 式中 Ip—母

44、線的長(zhǎng)時(shí)允許電流，A Ica---通過母線的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，A Kso----溫度校正系數(shù)。 2）按短路熱穩(wěn)定條件校驗(yàn) （5-4）式中 Amin---母線的最小熱穩(wěn)定截面，mm2 ISS-----通過母線的最大三相短路電流穩(wěn)定值，A; Ksk----集膚效應(yīng)系數(shù) C------導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù) 3）母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 三相短路時(shí)，位于同一平面的三相平行母線中產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為 （5-5）式中 F---三相短路時(shí)，

45、作用在母線一個(gè)跨距上的最大電動(dòng)力，N ---三相短路電流的沖擊值，A L-----母線跨距，cm a------兩母線間中心線間的距離，cm Ks-----母線的形狀系數(shù) 5.2.5 支柱絕緣子 主要用來支持導(dǎo)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(dān)，鋼化玻璃橫擔(dān)，各類電氣設(shè)備進(jìn)出線套管，以及穿墻套管等。 5.2.6 高壓開關(guān)柜的選擇 （1）、高壓開關(guān)柜型號(hào)的選擇 高壓開關(guān)柜按安裝地點(diǎn)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

46、為固定式和移開式兩種。按開關(guān)柜的安裝方式和維護(hù)小球分，又分為靠墻或不靠墻安裝，單面或雙面維護(hù)。 （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(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：（1）開關(guān)柜的用途。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(shí)，應(yīng)首先考慮其用途。 （2）負(fù)荷情況。對(duì)于負(fù)荷容量大、繼電保護(hù)要求較高的用電戶，必須使用斷路器進(jìn)行保護(hù)和控制；對(duì)于負(fù)荷容量較小，繼電保護(hù)要求不高的用電戶，可采用裝有負(fù)荷開關(guān)和熔斷器的開關(guān)柜，對(duì)于單回路供電的用戶，開關(guān)柜只要求斷路器靠近母線的一側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)；對(duì)雙回路供電的用戶，斷路器兩側(cè)都應(yīng)該裝設(shè)隔離開關(guān)。 （

47、3）開關(guān)柜之間的組合情況。變電所的進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)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(jìn)出線及安裝布置情況。為了保證足夠的安全距離，兩個(gè)架空出線柜不得相鄰布置，中間至少應(yīng)隔開一個(gè)其他方案的開關(guān)柜。 第6章：導(dǎo)線的選擇與敷設(shè) 6.1 導(dǎo)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(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件: 6.1.1 發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 6.1.2 電壓損耗條件 導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超

48、過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對(duì)于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。 6.1.3 經(jīng)濟(jì)電流密度 35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長(zhǎng)電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費(fèi)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。 6.1.4 機(jī)械強(qiáng)度 導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。 本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況一般選擇使

49、用鋁作為導(dǎo)體材料的電纜。 6.2 導(dǎo)線截面的選擇 高壓線路的導(dǎo)線截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按最大長(zhǎng)時(shí)工作電流和允許電壓損失校驗(yàn)。 6.2.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 式中 Ae---導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面，mm2 Ied----經(jīng)濟(jì)電流密度，見《工礦企業(yè)供電》表6-17，A/mm2 Im.n---正常運(yùn)行時(shí)線路的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，A 選取標(biāo)準(zhǔn)截面時(shí)，一般選等于或接近于Ae的值。 6.2.2最大長(zhǎng)時(shí)工作電流選擇導(dǎo)線截面 式中 Ica-----線路的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，A Ip------導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流，A Kso----溫度校正系數(shù) 本設(shè)計(jì)中利用按經(jīng)濟(jì)電流

50、密度選擇導(dǎo)線截面這種方法計(jì)算。 6.3電纜型號(hào)的含義 絕緣 導(dǎo)體 內(nèi)護(hù)層 其他特征 鎧裝層 外被層 Z：紙絕緣，無P或D為油浸紙絕緣 L：鋁 無L為銅 Q：鉛包 L：鋁包 CY：充油 F：分相 D：不滴流 C：濾塵用 P：干絕緣 0：無 2：雙鋼帶 3：細(xì)鋼絲 4：粗鋼絲 0：無 1：纖維層 2：聚氯乙烯套 6.4 電纜的敷設(shè) 電纜線路的敷設(shè)應(yīng)該選擇一個(gè)最短的路徑，以便節(jié)約經(jīng)濟(jì)，還應(yīng)該符合下列要求：（1）盡可能使電纜不致受到各種損壞及腐蝕；（2）避開規(guī)劃中建筑工程需要挖掘的地方；（3）便于維護(hù)。 第7章 繼電保護(hù)的任務(wù)和基本要求 繼電保護(hù)裝置,就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障

51、或不正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 7.1 基本任務(wù) 自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)切除，迅速恢復(fù)非故障部分的正常供電。 能正確反映電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)要求，發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)，以便值班人員采取措施，保證電氣設(shè)備的正常工作；或經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行處理后，電氣設(shè)備仍不能正常工作，則保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘，將不能正常工作的電氣設(shè)備切除。 與供配電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置（如自動(dòng)重合閘裝置 ARD 、備用電源自動(dòng)投人裝置 APD等）配合，縮短事故停電時(shí)間，提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。 7.2 基本要求 選擇性 當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置

52、動(dòng)作，只切除故障元件，并使停電范圍最小，以減小故障停電造成的損失。保護(hù)裝置這種能挑選故障元件的能力稱為保護(hù)的選擇性。 速動(dòng)性 為了減小由于故障引起的損失，減少用戶在故障時(shí)低電壓下的工作時(shí)間，以及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，要求繼電保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)盡快動(dòng)作將故障切除。 靈敏性 指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。 可靠性 繼電保護(hù)裝置在其所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作時(shí)，一定要準(zhǔn)確動(dòng)作，即不能拒動(dòng)；不屬其保護(hù)范圍的故障或不正常工作時(shí)，一定不要?jiǎng)幼?，即不能誤動(dòng)。 第8章 計(jì)算 8.1 負(fù)荷計(jì)算 8.1.1 設(shè)備負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)式（2-1）及所給原始

53、資料計(jì)算過程如下：地面高壓 主井提升機(jī)： 副井提升機(jī)： 南扇風(fēng)機(jī)： 北扇風(fēng)機(jī)： 壓風(fēng)機(jī)： 地面低壓: 機(jī)修廠： 工人村： 工業(yè)廣場(chǎng)： 鐵路煤倉(cāng)： 洗煤廠： 綜合場(chǎng)： 井下高壓: 主排水泵(最大)： 主排水泵(正常)： 井下低壓 一采區(qū)： 二采區(qū)： 三采區(qū)： 井底車場(chǎng)： 8.1.2 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 全礦高壓負(fù)荷總計(jì).將全礦各組高壓計(jì)算負(fù)荷相加,即 kw kvar 全礦計(jì)算負(fù)荷.計(jì)算全礦6KV側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷,應(yīng)考慮各組間最大負(fù)荷的同時(shí)系數(shù),取Ksp=0.9,Ksq=0.9,根據(jù)式（2-3）計(jì)算，則 kw kv

54、ar 根據(jù)式（2-4）得：8.1.3 功率因素的提高及電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算 a、電容器所需補(bǔ)償容量。因全礦的自然功率因數(shù)：，低于0.9，所以應(yīng)該進(jìn)行人工補(bǔ)償,補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)該達(dá)到0.95以上,即以上, 根據(jù)式（2-5）計(jì)算，則全礦所需補(bǔ)償容量為 b、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,因此選標(biāo)稱容量為30kvar、額定電壓為kv的電容器,裝于電容器柜中,沒柜裝15個(gè),每柜容量為450kvar, 根據(jù)式（2-6）計(jì)算則電容器柜總數(shù)為 由于電容器柜要分接在兩段母線上,且為了在每段母線上構(gòu)成雙星形接線,因此每段母線上的電容器柜應(yīng)分成相等的兩組,所以每段母

55、線上每組的電容器柜數(shù)n為 取不小于計(jì)算值的整數(shù)，則,變電所電容器柜總數(shù) C、電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量為：根據(jù)式（2-7）得 kvar d、人工補(bǔ)償后的功率因數(shù) 根據(jù)式（2-8）得：kvar 根據(jù)式（2-9）得：kvar 根據(jù)式（2-10）得：符合要求 8.1.4 主變壓器的選擇 由于本變電所為礦山變電所,所有負(fù)荷基本都為一類負(fù)荷,對(duì)供電要求比較高,所以選擇兩臺(tái)主變壓器,其中一臺(tái)工作,另一臺(tái)備用。 根據(jù)KVA,本設(shè)計(jì)選擇了SFL7-20000/35主變壓器兩臺(tái)。 變壓器的負(fù)荷率為 變壓器損耗：kw kvar 全礦總負(fù)荷 kvar 根據(jù)式（2-10）得：實(shí)際功率因數(shù)： 8.2 短路電流的

56、計(jì)算 確定基準(zhǔn)值 選取基準(zhǔn)容量 Sb=100MVA 計(jì)算S1點(diǎn)取基準(zhǔn)電壓37kv 即Ub1=37kv KA 計(jì)算S2點(diǎn)選取基準(zhǔn)電壓6.3kv 即Ub2=6.3kv KA 計(jì)算短路電路中各阻抗元件的標(biāo)幺值 a 電力系統(tǒng) Ub=Uav=37kv SNmax=1526.7 MVA SNmin=937.9MVA b 輸電線路的阻抗計(jì)算 LGJ-240 L=4.5KM x0=0.4 c 變壓器電抗的計(jì)算 最大運(yùn)行方式下短路電流的計(jì)算 a、在S1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) KA KA MVA b、在S2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) KA KA MVA 最小運(yùn)行方式

57、下短路電流的計(jì)算 a、在S1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) KA KA b、在S2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) KA KA MVA 沖擊短路電流的計(jì)算 在S2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，計(jì)算沖擊短路電流應(yīng)把電動(dòng)機(jī)作為附加電源來考慮 a、主井提升機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響 X”d------次暫態(tài)電抗，由表3-103查的Xd“=0.2 Sb--------基準(zhǔn)容量，100MVA Sde--------電動(dòng)機(jī)容量 ，單位為 電纜的電抗標(biāo)幺值: 為電纜的單位長(zhǎng)度電抗，查1表，當(dāng)時(shí)， 為變壓器的視在容量，單位為 1 電纜的電抗標(biāo)幺值 主井提升機(jī)供給短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為： E”*---------電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)

58、，由3表3-10查的E”*=0.90 Kch---------電動(dòng)機(jī)反饋電流沖擊系數(shù)，對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)取Kch =1.4~1.6對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)取Kch =1 KA b、副井提升機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響 0.5 km電纜的電抗標(biāo)幺值：電動(dòng)機(jī)至短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為：KA c．南扇風(fēng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響： 0.5 km電纜的電抗標(biāo)幺值前面已經(jīng)算出X*L3=0.02 查3表，同步電動(dòng)機(jī)的 電動(dòng)機(jī)至短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為：KA d、北扇風(fēng)機(jī)同步電機(jī)對(duì)短路沖擊電流的影響 0.8km電纜的電抗標(biāo)幺值: 電動(dòng)機(jī)至短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為：KA e、壓風(fēng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)對(duì)短路

59、沖擊電流的影響 0.5 km電纜的電抗標(biāo)幺值前面已經(jīng)算出X*L5=0.02 電動(dòng)機(jī)至短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為：KA f、最大涌水量時(shí)主排水泵感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路沖擊電流的影響 1km電纜的電抗標(biāo)幺值前面已經(jīng)算出X*L6=0.04 電動(dòng)機(jī)至短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為：KA g、最小涌水量時(shí)主排水泵感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路沖擊電流的影響 1km電纜的電抗標(biāo)幺值前面已經(jīng)算出X*L7=0.04 電動(dòng)機(jī)至短路點(diǎn)S2的短路電流沖擊值為：KA 由于計(jì)算沖擊電流時(shí)選擇最大的,排水泵不是同時(shí)工作,計(jì)算時(shí)只需把沖擊電流最大的計(jì)算在內(nèi)就好. 則電動(dòng)機(jī)總的沖擊電流為： 則在6kv側(cè)S2點(diǎn)短路時(shí)沖擊電流Ich

60、在最大運(yùn)行方式下為：Ich=Ich2+Is。ch=39.1+11.28=50.37KA 在最小運(yùn)行方式下的沖擊電流 Ich=Ich2+Is。ch=36.6+11.28=47.9 KA 系統(tǒng)短路電流計(jì)算的結(jié)果列于下表: 運(yùn)行 方式 35kv母線S1點(diǎn)短路電流 6kv母線S2點(diǎn)短路電流 I”（KA）ich(KA) S”(MVA) I”（KA）ich(KA) S”(MVA) 最小運(yùn)行方式 6.55 16.7 419.8 14.35 47.9 156.6 最大運(yùn)行方式 7.92 20.2 507.6 15.34 50.37 167.4 8.3 電氣設(shè)備的選擇 8.3.1 35kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇

61、 a、隔離開關(guān)的選擇 項(xiàng)目 實(shí)際需要值 GW5-35GD/600額定值 電壓 35kv 35kv 電流 600A 動(dòng)穩(wěn)定 ich=20.2KA 50KA 熱穩(wěn)定 It=5=14KA 從上表的計(jì)算中可以看出，該隔離開關(guān)的額定值都大于實(shí)際需要值，故選用該GW5-35GD/600隔離開關(guān)符合要求，其操動(dòng)機(jī)構(gòu)配套選用CS-G型。 b、斷路器的選擇：項(xiàng)目 實(shí)際需要值 SN2-35/1000額定值 電壓 35kv 35kv 電流 346A 1000A 動(dòng)穩(wěn)定 ich=20.2KA 24.8KA 斷流容量 S”=507.6MVA 1500MVA 熱穩(wěn)定 It=4=24.8KA 上表計(jì)算結(jié)果表明選用S

62、N2-35/1000型少油斷路器是符合要求的，考慮到室外設(shè)備，操作人員的安全和今后的發(fā)展，選用CD10型直流電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 c、電壓互感器的選擇 電壓互感器的選擇是根據(jù)額定電壓、裝置種類、構(gòu)造形式、準(zhǔn)確度等級(jí)以及按副邊負(fù)載選擇，由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，互感器本身并不遭受短路電流的作用，故不需校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。 所選電業(yè)互感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào) 額定電壓 JDZ—35 35000/100 d、電流互感器的選擇 它的一次額定電流按變壓器的二次額定電流選取，因用于測(cè)量?jī)x表，其精度應(yīng)為0.5級(jí)，根據(jù)上述要求初選LCZ-35-300/5-0.5/3型電流互感器，它的技術(shù)參

63、數(shù)列于下表：一次額定電壓(KV) 額定變流比(KA) 次級(jí)組合(KA) 準(zhǔn)確度 1S熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 35 300/5 0.5/3 0.5 212 815 1)、動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 滿足其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定性要求應(yīng)承擔(dān)的短路沖擊電流為：，符合要求 2)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn) S2點(diǎn)短路時(shí)系統(tǒng)相當(dāng)于1s的熱穩(wěn)定倍數(shù)為： 小于電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)，故滿足要求。 e 母線的選擇 1). 按持續(xù)工作電流選擇（考慮過載） 對(duì)于電壓35千伏的屋外配電裝置采用鋼芯鋁紋線做母線選取LGJ-150,從表3-2-61查的其載流量，在環(huán)境溫度時(shí)為445A，換算到最高溫度時(shí)，其載流量為： 根據(jù)式（5-1）：,滿足要求。

64、 2). 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按式5-4（1）已知=1.255秒，,從表3-1-7查的C=95，LGJ=-150絞線，則最小導(dǎo)線截面： 小于所選導(dǎo)線截面，滿足要求。所以選擇LGJ-150鋼芯鋁紋線做35千伏屋外配電裝置的導(dǎo)線。 f、避雷器的選擇 根據(jù)避雷器的工頻電壓要大于最大運(yùn)行相電壓的3.5倍的原理來選,而最大運(yùn)行相電壓的3.5倍為,因此可選FZ—35型(F:閥式避雷器,Z:電站用,35:額定工作電壓(KV)). g、接地開關(guān) 根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果選JN—35 型(J:接地開關(guān),N:戶內(nèi)用, 35:額定工作電壓(KV))。 8.3.2 6kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇 a、 隔離開關(guān)的選擇

65、 項(xiàng)目 實(shí)際需要值 GN2-10/2000的額定值 電壓 UN=6.3KV 10KV 電流 IN=1925A 2000A 動(dòng)穩(wěn)定 ich=50.37KA 85KA 熱穩(wěn)定 It=5=49KA 由上表計(jì)算可知，選用GN2-10/2000型戶內(nèi)隔離開關(guān)符合要求，其操動(dòng)機(jī)構(gòu)配套選用手動(dòng)CS6-2型操作機(jī)構(gòu)。 b、斷路器的選擇 項(xiàng)目 實(shí)際需要值 SN3-10/2000額定值 電壓 UN=6.3KV 10KV 電流 IN=1925A 2000A 斷流容量 S”=167.4MVA 300MVA 斷流量 I”=15.34KA 29KA 動(dòng)穩(wěn)定 ich=50.37KA 75KA 熱穩(wěn)定 It=4=3

66、0KA 有上表計(jì)算可知，選用SN3-10/2000型戶內(nèi)少油斷路器符合要求，其操動(dòng)機(jī)構(gòu)配套選用CD3型電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 c. 6kv母線側(cè)電流互感器的選擇 它的一次額定電流按變壓器的二次額定電流選取，因用于測(cè)量?jī)x表，其精度應(yīng)為0.5級(jí)，根據(jù)上述要求初選LA-10-600/5-0.5/3型電流互感器，它的技術(shù)參數(shù)列于下表：一次額定電壓(kv) 額定變流比 次級(jí)組合 準(zhǔn)確度 1s熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 10 600/5 0.5/3 0.5 53 90 1)、動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 滿足其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定性要求應(yīng)承擔(dān)的短路沖擊電流為：，符合要求 2)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn) S2點(diǎn)短路時(shí)系統(tǒng)相當(dāng)于1s的熱穩(wěn)定倍數(shù)為： 小于電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)，故滿足要求。 d、6kv母線的選擇：1）按正常持續(xù)電流選擇，考慮最大持續(xù)工作電流時(shí)變壓器可能的過載,從表3-2-4（1）查得銅母線TMY-120*10平放在最大允許載流量為1996A. 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按式5-4 查得：C=170，KSK=1,已知tf=0.75s，Ik=15.34KA 則， 故 滿足要求。 3）、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：?jiǎn)螚l母線互相位于同