煤礦35kV地面變電所設(shè)計

1、摘 要電力是煤礦系統(tǒng)的主要能源，供電系統(tǒng)是由電氣設(shè)備及配電線路按一定的接線方式所組成。本設(shè)計為煤礦35kv地面變電所設(shè)計，目的是建立35kv地面變電所，為煤礦提供可靠的電源。整個設(shè)計包括35kv變電所設(shè)計的所有內(nèi)容，同時考慮到煤礦供電系統(tǒng)的特點，對變電所的負荷進行了分組。通過對短路電流的計算，確定了系統(tǒng)主接線及運行方式，同時對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進行合理的選型。本設(shè)計選擇選擇兩臺主變壓器，其他設(shè)備如斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，無功補償裝置和繼電保護裝置等等也按照具體要求進行選型、設(shè)計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟合理，具有擴建的可能性和改變運行方式時的靈活性。使其更

2、加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞： 35kv 變電所 設(shè)計abstractelectric power is the main energy in coal mine system, power supply system is composed of electrical equipment and the distribution line according to a certain mode of connection.the design for the 35kv coal mine surface substation design, aims to establish the 3

3、5kv ground substation, provide reliable power supply for coal mine.the design includes the design of 35kv substation all content, taking into account the characteristics of mine power supply system, the load on the substation grouping. through the calculation of short-circuit currents, determine the

4、 system main connection and operation mode, at the same time for substation primary equipment reasonable selection. this design choice of two main transformers, other equipment such as a circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, reactive power compensation device a

5、nd relay protection device and so on in accordance with the specific requirements for the selection, design and configuration, and strive to achieve reliable running, simple operation, convenient, economical and reasonable, with expansion and the possibility of change operation mode when the flexibi

6、lity. to make it more practical, more practical.key words: 35kv; substation; design目錄摘 要- 1 -abstract- 2 -1 前言- 1 -2 原始資料- 2 -2.1電力系統(tǒng)接線圖- 2 -2.2系統(tǒng)情況- 2 -3 負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎? 4 -3.1 負荷計算的目的- 4 -3.2 負荷計算方法- 4 -3.3 負荷計算過程- 5 -3.4 無功補償- 6 -3.4.1 無功補償概述- 6 -3.4.2 無功補償?shù)挠嬎? 6 -3.4.3 無功補償裝置74 主變壓器與所用變壓器的選擇84.1 規(guī)

7、程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定84.2 主變臺數(shù)的確定84.3 主變?nèi)萘康拇_定84.4 主變形式的選擇84.5 所變的選擇85 電氣主接線設(shè)計105.1 電氣主接線概述105.2 主接線的設(shè)計原則105.3 主接線設(shè)計的基本要求105.4 主接線設(shè)計105.4.1 35kv側(cè)主接線設(shè)計105.4.2 10kv側(cè)主接線設(shè)計116短路電流計算136.1 概述136.1.1 產(chǎn)生短路的原因和短路的定義136.1.2 短路的種類136.1.3 短路電流計算的目的136.2 短路電流計算的方法和條件136.2.1 短路電流計算方法136.2.2 短路電流計算條件146.3 短路電流的計算156.3.

8、1短路電流的計算156.3.2 三相短路電流計算結(jié)果表177電氣設(shè)備的選擇187.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件187.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則187.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件187.2 高壓開關(guān)柜的選擇207.2.1 35kv側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇207.2.2 10kv側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇217.2.3 選擇的高壓開關(guān)柜型號表217.3 母線的選擇及校驗227.3.1 母線導(dǎo)體選擇的一般要求227.3.2 35kv母線的選擇227.3.3 10kv母線的選擇237.3.4 母線選擇結(jié)果247.4 互感器的選擇247.4.1 電流互感器的選擇247.4.2 電壓互感器的選擇257.6 熔斷

9、器的選擇257.6.1 熔斷器概述257.6.2 35kv側(cè)熔斷器的選擇267.6.3 10kv側(cè)熔斷器的選擇268繼電保護的設(shè)置278.1 電力變壓器保護278.1.1 電力變壓器保護概述278.1.2 電力變壓器縱差保護278.1.3 縱差動保護的整定計算278.1.4 變壓器瓦斯保護288.1.5 過電流保護298.2 母線保護299變電所的防雷保護319.1 變電所防雷概述319.2 避雷針的選擇319.3 避雷器的選擇32致 謝34參 考 文 獻351 前言電能是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持功

10、率平衡。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。變電所作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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。煤礦礦井變電所有自己的特點，合理的煤礦變電所不僅能保證煤礦用電的安全可靠，還能有效地減少投資和資源浪費。本次設(shè)計根據(jù)煤礦變電所設(shè)計的步驟進行設(shè)計，包括：負荷統(tǒng)計、補償電容器柜及主變壓器選擇；確定主接線方案；短路電流的計算；高壓電氣設(shè)備的選擇及輸電線路選擇；繼電保護方案的初步擬定；變電所的防雷與接地等幾大塊。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計其中個個步

11、驟，所以能滿足一般變電所的需求。根據(jù)我國變電所目前現(xiàn)有電氣設(shè)備狀況以及今后發(fā)展趨勢，應(yīng)選用新型號、低損耗、低噪聲的電力變壓器及性能好、時間長、免維護的真空斷路器及高壓開關(guān)柜。為此新的設(shè)備選擇也在設(shè)計中得以體現(xiàn)。由于時間倉促和自身知識的局限，導(dǎo)致在設(shè)計中難免有遺漏和錯誤之處，望讀者予以批評指正。2 原始資料2.1電力系統(tǒng)接線圖待設(shè)計變電所上一級變電所6km待設(shè)計變電所進線如圖1所示： 圖2.1 變電所進線示意圖2.2系統(tǒng)情況礦井地面變電所距上級變電所6km，采用雙回路架空線供電。上級變電所最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗為0.36，最小運行方式下系統(tǒng)阻抗為0.69，35kv過流整定時限為3s。2.3 1

12、0kv負荷情況10kv負荷情況如表2-1所示。表2-1全礦電力負荷統(tǒng)計序號負荷名稱電壓 （kv）電機型號電機容量(kw)安裝臺數(shù)設(shè)備容量(kw)需用系數(shù)kx功率因數(shù)costan離地面變電所的距離(km)備注安裝容量工作容量12345678910111213一、地面部分1主提升機10繞線8001/18008000.890.80.75 0.2離副井80m2副提升機10繞線6301/18008000.80.80.75 0.23主扇風(fēng)機10同步10002/1200010000.83-0.9-0.48 1.24壓風(fēng)機10同步2503/27505000.8-0.9-0.48 0.25礦綜合廠0.38330

13、2900.620.80.75 0.5三類負荷6機修廠0.386205500.520.750.88 0.25三類負荷7選煤廠0.388006500.750.780.80 0.458地面低壓0.388007000.70.750.88 0.05變壓器在所內(nèi)，生產(chǎn)負荷占75%9井下主排水泵10鼠籠5004/2200010000.850.850.62 0.5井下10kv電纜14km10一采區(qū)106806500.650.780.80 11二采區(qū)1011009500.70.760.86 12井底車場0.661651650.70.750.88 13工人村0.384503600.850.81 0.72 1.5三

14、類負荷14支農(nóng)0.383103100.80.80 0.75 2.5三類負荷3 負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎?.1 負荷計算的目的 為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。 負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算

15、是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。3.2 負荷計算方法供電設(shè)計常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。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。本設(shè)計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：用電設(shè)備組計算負荷的確定用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系

16、數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算各用電設(shè)備組的計算負荷。其計算公式為： ，kw , kvar （3-1） ，kva 式中、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷； 該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kw；功率因數(shù)角的正切值；需用系數(shù)，由表2-1查得。多組用電設(shè)備組的計算負荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下： （3-2）式中、為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷

17、；同時系數(shù)；m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；3.3 負荷計算過程各用電設(shè)備組負荷計算1、用電設(shè)備分組，由表1-1確定各組用電設(shè)備的總額定容量。 2、由表1-1查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設(shè)備組的計算負荷。（1）對主提升機 =0.89，=0.8，=0.75 則;有功功率 kw；無功功率 kvar；視在功率 kva；用同樣方法可計算出其它各用電設(shè)備組的計算負荷，結(jié)果記入表3-2-1全礦電力負荷計算負荷表中。注：主扇風(fēng)機、壓風(fēng)機等因功率因數(shù)超前，其無功電流為容性，即提供無功功率，起

18、無功補償?shù)淖饔?，故它們的計算無功功率為負值。 3.4 無功補償3.4.1 無功補償概述電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動機、感應(yīng)爐等。都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動機約占全部負荷的50%以上。電力系統(tǒng)中的無功功率很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。電力系統(tǒng)中的無功電源由三部分組成：1、 發(fā)電機可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的40%50%）。2、 無功功率補償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機）輸出無功功率。3、 110kv及以上電壓線路的充電功率。電力系統(tǒng)中如無功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降

19、低。電壓低于額定電壓值時，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的60%70%時，用戶的電動機將不能啟動甚至造成燒毀。所以進行無功補償是非常有必要的。3.4.2 無功補償?shù)挠嬎阊a償前cos=0.88，要求補償后達到0.95。因此可以如下計算：設(shè)需要補償xmva 的無功則 cos=0.95 （3-）解得 x=1.3mvar 表3-2-1 全礦電力負荷統(tǒng)計表序號負荷名稱電壓 （kv）電機型號電機容量(kw)安裝臺數(shù)設(shè)備容量(kw)需用系數(shù)kx功率因數(shù)costan計算負荷安裝容量工

20、作容量有功功率（kw）無功功率（kvar）視在功率（kva）1234567891011121314一地面部分1主提升機6繞線8001/18008000.890.80.75 712 534 890 2副提升機6繞線6301/18008000.80.80.75 640 480 800 3主扇風(fēng)機6同步10002/1200010000.83-0.9-0.48 830 -402 922 4壓風(fēng)機6同步2503/27505000.8-0.9-0.48 400 -194 444 5礦綜合廠0.383302900.620.80.75 180 135 225 6機修廠0.386205500.520.750.8

21、8 286 252 381 7選煤廠0.388006500.750.780.80 488 391 625 8地面低壓0.388007000.70.750.88 490 432 653 9工人村0.384503600.850.81 0.72 306 222 378 10支農(nóng)0.383103100.80.80 0.75 248 186 310 地面合計766059604579.32036.1545012 一井下部分1井下主排水泵6鼠籠5004/2200010000.850.850.62 850 527 1000 2一采區(qū)66806500.650.780.80 423 339 542 3二采區(qū)611

22、009500.70.760.86 665 569 875 4井底車場0.661651650.70.750.88 116 102 154 6井下合計3945276520531536.2912564 三礦井合計1160587256632.33572.4457533 乘0.9p，0.9q后0.88 5969 3215 6780 無功補償-1300 補償后0.95 5969 1915 6269 3.4.3 無功補償裝置無功補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩大類。并聯(lián)補償裝置又可分為同期調(diào)相機、并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置等幾大類。 同期調(diào)相機相當(dāng)于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供可

23、無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強勵補償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止補償器有電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無功，降低電壓波動和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過電壓的功能。其運行維護簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負荷也有較強的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來接地供應(yīng)無

24、功功率，運行時功率損耗亦較小。綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇靜止無功補償裝置作為無功補償裝置，并且采用集中補償?shù)姆绞健＿x擇上海思源清能電氣電子有限公司生產(chǎn)的svg1300/10.5型動態(tài)無功補償裝置及諧波治理成套裝置，經(jīng)隔離開關(guān)固定接于母線。額定容量2000kva，額定電壓10.5kv，在實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)耐瑫r，還能抑制3次與5次諧波。4 主變壓器與所用變壓器的選擇4.1 規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定1主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇，根據(jù)礦山電力設(shè)計規(guī)范，礦山一級負荷的兩個電源均需經(jīng)主變壓器變壓時，就采用兩臺。當(dāng)其中一臺停止運行進，其余變壓器容量就能保證一級與二級負荷的供電。4.2 主變臺

25、數(shù)的確定 為保證供電的可靠性，本次設(shè)計采用兩臺主變，一臺運行，一臺備用。4.3 主變?nèi)萘康拇_定按照一般變壓器選擇原則，變壓器的負荷率一般為75%5%。由3.2的負荷計算得知10kv側(cè)的負荷總量為6.27mva。考慮20%到裕量，s/0.8=6.27/0.8= 7.83 mva （4-）所以應(yīng)選容量為8000kva的變壓器。4.4 主變形式的選擇主變一般采用三相變壓器，35kv側(cè)采用y連接，10kv側(cè)采用接線。為了適應(yīng)電壓變化，采用有載調(diào)壓變壓器。根據(jù)上述的討論選用35kv雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號為:sz118000/35，具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表4.1 主變壓器技術(shù)參數(shù)型號sz11800

26、0/35額定容量(kva)8000額定電壓(kv)高壓35低壓10.5損耗(kw)空載7.87短路40.61短路電壓(%)7.5空載電流(%)0.94.5 所變的選擇所變采用兩臺sj-50-35變壓器，供站內(nèi)保護、事故照明、跳合閘電源。1#、2#站用變由雙投刀閘互為閉鎖投切操作。sc9-50-35變壓器，具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表4.2 所用變壓器技術(shù)參數(shù)型號sc9-50-35額定容量(kva)50額定電壓(kv)高壓35低壓0.4損耗(w)空載450短路1300短路電壓(%)6空載電流(%)2.85 電氣主接線設(shè)計5.1 電氣主接線概述發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱

27、為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會長生直接的影響。5.2 主接線的設(shè)計原則1發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；2發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模；3負荷大小和重要性；4系統(tǒng)備用容量大??；5系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。5.3 主接線設(shè)計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)中地位，變

28、電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)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。因此對主接線的設(shè)計要求可以歸納為以下三點。1可靠性；2靈活性；3經(jīng)濟性。5.4 主接線設(shè)計電氣主接線的基本形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。5.4.1 35kv側(cè)主接線設(shè)計35kv側(cè)進線兩回，設(shè)計本著對煤礦供電的安全可靠，擇優(yōu)選用路線簡單清晰操作方便靈活，便于檢

29、修，運營費低的35/10kv單母線分段結(jié)線方式。故35kv側(cè)應(yīng)采用單母線接線。5.4.2 10kv側(cè)主接線設(shè)計10kv側(cè)出線回數(shù)較多，由電力工程電氣設(shè)計手冊第二章規(guī)定：610kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母線分段接線，當(dāng)短路電流過大、出線需要帶電抗器時，也可采用雙母線接線。主接線方案的比較選擇由上可知，此變電所主接線的接線有兩種方案。方案一圖：圖5.1 電氣主接線方案一圖方案一35kv側(cè)采用的單母線接線，接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。10kv采用單母線分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線

30、供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。方案二圖：圖5.2 電器主接線方案二圖方案二 10kv側(cè)通過雙母線雖然可以使供電更可靠，調(diào)度更加靈活，但每增加一組母線就使每回路需要增加一組母線隔離開關(guān)，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。并且，帶設(shè)計邊變電所的負荷均每什么一類、二類負荷，沒必要增加投資選擇雙母線接線。綜合考慮：方案一：35kv側(cè)采用單母線接線，10kv側(cè)采用單母線分段。方案二：35kv側(cè)采用單母線接線，10kv側(cè)采用雙母線接線。通過比較可以得知還是選方案一比較合適。運行方式：35kv分段解列帶電運行；10kv分段單母線（）段不分段帶電運行。6

31、短路電流計算6.1 概述6.1.1 產(chǎn)生短路的原因和短路的定義產(chǎn)生短路的主要原因是電器設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也能造成短路事故。所謂短路時指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。6.1.2 短路的種類三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路、和兩相接地短路。三相短路時對稱短路，此時三相電流和電壓同正常情況一樣，即仍然是對稱的。只是線路中電流增大、電壓降低而已。除了三相短路之外，其它類型的短

32、路皆系不對稱短路，此時三相所處的情況不同，各相電流、電壓數(shù)值不等，其間相角也不同。運行經(jīng)驗表明：在中性點直接接地的系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的6570%，兩相短路約占1015%，兩相接地短路約占1020%，三相短路約占5%。6.1.3 短路電流計算的目的1電氣主接線比選；2選擇導(dǎo)體和電器；3確定中性點接地方式；4計算軟導(dǎo)體的短路搖擺；5確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距；6驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；7選擇繼電保護裝置和進行整定計算。6.2 短路電流計算的方法和條件6.2.1 短路電流計算方法電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)內(nèi)所裝置的元件，其容量比較小，而其阻抗

33、較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路情況時，系統(tǒng)母線上的電壓變動很小，可以認為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無窮大。所謂無限容量系統(tǒng)是指容量為無限大的電力系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生短路時，母線電業(yè)維持不變，短路電流的周期分量不衰減。在這里進行短路電流計算方法，以無窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的，其步驟如下： 1對各等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡，求出計算電抗； 2求出短路電流的標么值； 3歸算到各電壓等級求出有名值。6.2.2 短路電流計算條件1短路電流實用計算中，采用以下假設(shè)條件和原則：（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；（2）所有電源的電動勢相位角相同；（3）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機

34、磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱，定子三相繞組空間位置相差120度電氣角度；（4）電力系統(tǒng)中的各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；（5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側(cè)；（6）同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；（7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；（9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的都略去不計；（10）元件的計算參數(shù)均取為額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；（11）輸電線路的電容略去不計；（12

35、）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。2接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用僅在切換過程中可能并聯(lián)運行的接線方式。3計算容量 應(yīng)按本工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。4短路點的種類一般按三相短路計算，若發(fā)電機的兩相短路時，中性點有接地系統(tǒng)的以及自耦變壓器的回路中發(fā)生單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況的時候進行計算。5短路點位置的選擇短路電流的計算，為選擇電氣設(shè)備提供依據(jù)，使所選的電氣設(shè)備能在各種情況下正常運行，因此短路點的選擇應(yīng)考慮到電器可能通過的最大短路電流。為了保證選擇的合理性和經(jīng)濟性，不考慮極其稀

36、有的運行方式。取最嚴重的短路情況分別在10kv側(cè)的母線和35kv側(cè)的母線上發(fā)生短路情況（點a和點b發(fā)生短路）。則選擇這兩處做短路計算。圖6.1 短路點選擇圖6.3 短路電流的計算6.3.1短路電流的計算圖中a點短路，已知上級變電所最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗為0.36，最小運行方式下系統(tǒng)阻抗為0.69。查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表4-7，35kv架空線路電抗為0.4/km。6.3.2 三相短路電流計算結(jié)果表表6.1 上級變電所最大運行方式下三相短路電流計算結(jié)果表短路點編號短路點系統(tǒng)電抗（標么值）短路電流短路全電流短流沖擊值短路容量zid"(ka)ich(ka)ich(ka)sd"

37、(mva)135kv變電站35kv母線（b點）0.5352.9154.4017.42186.8235kv變電站10kv母線（a點）1.0045.4768.26913.9499.6表6.2 上級變電所最小運行方式下三相短路電流計算結(jié)果表短路點編號短路點系統(tǒng)電抗（標么值）短路電流短路全電流短流沖擊值短路容量zid"(ka)ich(ka)ich(ka)sd"(mva)135kv變電站35kv母線（b點）0.8651.8032.7234.59115.6235kv變電站10kv母線（a點）1.3344.1226.22410.49275 7電氣設(shè)備的選擇7.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件7

38、.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則 1 應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展； 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理； 4 與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致； 5 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； 6 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準。7.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1長期工作條件（1）電壓 選用的電器允許最高工作電壓umax不得低于該回路的最高運行電壓ug，即umaxug（2）電流選用的電器額定電流ie不

39、得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流ig，即ieig由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。（3）機械荷載所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。 2短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，應(yīng)按嚴重情況校驗

40、。 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 （2）短路的熱穩(wěn)定條件 (7-1) 式中 在計算時間t秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（ka*s）； it秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka）； t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。 （3）短路的動穩(wěn)定條件 （7-2） i （7-3） 式中短路沖擊電流峰值（ka）； i短路全電流有效值（ka）； 電器允許的極限通過電流峰值（ka）； 電器允許的極限通過電流有效值（ka）。3絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水

41、平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護設(shè)備。表7.1 選擇高壓電器應(yīng)校驗的項目表項目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ppppp負荷開關(guān)ppppp熔斷器ppp電抗器ppp電流互感器pppp電壓互感器pp支柱絕緣子p母線ppp消弧線圈pp避雷器p表中p為應(yīng)進行校驗的項目7.2 高壓開關(guān)柜的選擇7.2.1 35kv側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇流過高壓開關(guān)柜的最大持續(xù)工作電流 =131.97(a)（7-4）額定電壓選擇 35kv額定電流選擇 開斷電流選擇 式中所有數(shù)據(jù)為最大運行方式下的短路電流。本設(shè)計中35kv側(cè)選擇鎧裝移開式交流金屬封閉開

42、關(guān)柜，開關(guān)柜由柜體與可抽出部分（手車）兩部分組成。柜體結(jié)構(gòu)由cnc加工、用螺栓栓接組合成型。用金屬隔板將開關(guān)柜內(nèi)部分隔為斷路器室、主母線室、電纜室和繼電儀表室，所有金屬結(jié)構(gòu)件均可靠接地。因此可選用kyn6140.5型裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜。開關(guān)柜內(nèi)斷路器型號為zn85-40.5/31.5-20ka。斷路器額定電壓為40.5kv，系統(tǒng)電壓35kv滿足要求。選用的斷路器額定電流1250a，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流20ka，大于短路電流周期分量有效值2.915ka，滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish =7.42ka<=50ka，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。由電力工程

43、電氣設(shè)計手冊電氣一次部分表65知，取繼電保護裝置保護動作時間0.6s，斷路器分閘時間0.03s，則校驗熱效應(yīng)計算時間為0.63s（后面熱穩(wěn)定校驗時間一樣）。因此qk=2.9152×0.63=5.35（ka）2s。電氣設(shè)備=202×4=1600（ka）2s。滿足要求。表7.2 kyn6140.5具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)kyn6140.535kv40.5kv131.97a1250a7.427ka20ka2.9151ka50ka5.35（ka）2s1600（ka）2s7.2.2 10kv側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇 流過高壓開關(guān)柜的最大持續(xù)工作電流=461.89a額定電壓選擇 10kv 額定

44、電流選擇 開斷電流選擇 =5.476ka本設(shè)計中10kv側(cè)選用kyn28a-12型裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜。開關(guān)柜內(nèi)斷路器型號為zn63-12/1250-20ka。選用的斷路器額定電壓為12kv，系統(tǒng)電壓10kv滿足要求。選用的斷路器額定電流1250a，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流20ka，大于短路電流周期分量有效值5.476ka，滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish =13.94ka<=50ka，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。qk=5.4762×0.63=18.89（ka）2s。電氣設(shè)備=202×4=1600（ka）2s。滿足要求。表7.4 z k

45、yn28a-12具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)zn281012kv10kv461.89a1250a5.476ka20ka13.94ka50ka18.89（ka）2s1600（ka）2s7.2.3 選擇的高壓開關(guān)柜型號表表7.6 高壓開關(guān)柜選擇一覽表鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜35kv進線側(cè)kyn6140.510kv側(cè)kyn28a-127.3 母線的選擇及校驗7.3.1 母線導(dǎo)體選擇的一般要求1一般要求裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進行選擇或校驗： （1）工作電流； （2）經(jīng)濟電流密度； （3）電暈； （4）動穩(wěn)定或機械強度； （5）熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗：（1）環(huán)境溫度；（

46、2）日照；（3）風(fēng)速；（4）海拔高度。2按回路持續(xù)工作電流導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流，單位為a；相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量，單位為a。3按經(jīng)濟電流密度選擇一般母線較長，負荷較大，在綜合考慮減少母線的電能損耗。減少投資和節(jié)約有色金屬的情況下，應(yīng)以經(jīng)濟電流密度選擇母線截面。可按下式計算，即 （7-6）其中經(jīng)濟截面，單位為mm2； 回路持續(xù)工作電流，單位為a；經(jīng)濟電流密度，單位為a/ mm2。7.3.2 35kv母線的選擇 35kv的長期工作持續(xù)電流=131.97a35kv主母線一般選用矩形的硬母線，選擇tmy50×5，平放矩形銅母線+40時長期允許電流為69

47、7a，母線平放時乘以0.95，則允許電流為662a，滿足35kv主母線持續(xù)電流207.85a的要求。主母線動穩(wěn)定校驗35kv母線固定間距取l=1600mm，相間距取a=300mm， 查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表5-23，允許的短路電流沖擊電流值為49ka， =7.42ka99ka，滿足動穩(wěn)定要求。 主母線熱穩(wěn)定校驗查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表5-24，tmy50×5切除時間為0.8s時允許的短路電流有效值為46.37ka，ish=2.915ka47.56ka，滿足熱穩(wěn)定要求。在選擇35kv主變進線時選用鋼芯鋁絞線，選擇lgj150/25型鋼芯鋁絞線，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以

48、不必校驗其機械強度。查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表9-47環(huán)境溫度為+40時，長期允許載流量i=360a。經(jīng)濟電流密度j=0.9a/mm2。經(jīng)濟截面：，經(jīng)濟輸送電流 ,經(jīng)濟輸送容量，都大于35kv主變的持續(xù)工作電流和容量。滿足經(jīng)濟運行的要求。7.3.3 10kv母線的選擇10kv母線長期工作電流=461.88a選用tmy1008型平放矩形鋁母線，長期允許電流為1685a,母線平放乘以0.95,則允許電流為1600.75a，滿足要求。主母線動穩(wěn)定校驗10kv母線固定間距取l=1600mm，相間距取a=300mm， 查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表5-23，允許的短路電流沖擊電流值為124ka， =13.9

49、4ka124ka，滿足動穩(wěn)定要求。主母線熱穩(wěn)定校驗查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表5-24，1008切除時間為0.8s時允許的短路電流有效值為75.49ka，ish=5.476ka75.49ka，滿足熱穩(wěn)定要求。7.3.4 母線選擇結(jié)果表7.7 母線選擇結(jié)果35kv母線tmy806.335主變進線lgj150/2010kv母線tmy1007.4 互感器的選擇7.4.1 電流互感器的選擇1電流互感器選擇的原則電流互感器的選擇應(yīng)滿足變電所中電氣設(shè)備的繼電保護、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。選擇的電流互感器一次回路允許最高工作電壓umax應(yīng)大于或等于該回路的最高運行電壓，即式中電流互感器最高電壓，單

50、位為kv； 回路工作電壓，即系統(tǒng)標稱電壓，單位kv。電流互感器的一次額定電流有：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000a。其一次側(cè)額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路正常工作電流大1/3以上，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?。二次額定電流有5a和1a兩種，強電系統(tǒng)一般選5a，弱電系統(tǒng)一般選用1a。2 35kv側(cè)電流互感器的選擇35kv 級電流互感器選用lzzbj9-35型澆注絕緣型電流互感器，作為保護、測量、計算之用。電流互感器額定電壓為35kv，額定二次電流5a， 準確級0.5/5p20。額定一次電流選用200a，大于35kv側(cè)負荷電流131.97a。3 10kv側(cè)電流互感器的選擇10kv進線選用lfsq-10型澆注絕緣型電流互感器，作為保護、測量、計算之用。電流互感器額定電壓為12kv，額定二次電流5a，