煤矿35kV供电系统毕业设计.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书 1 前 言 毕业设计主要考察了我们四年来对理论知识的掌握程度，以及对专 业技术的实际应用能力。通过作毕业设计，可以很好地衡量我们独立思 考、认真分析、理论应用以及现场实际操作能力。 本设计是为煤矿 35kV 供电系统而进行的设计。目的是建立 35kV 变 电站，为煤矿提供可靠的用电。 整个设计包括了 35kV 变电站设计的所有内容。同时考虑到煤矿供 电系统的特点，对变电站的负荷进行了分组，达到合理、经济的目的； 同时对功率因数进行补偿，使其达到 0.9 以上。通过短路电流计算，确 定了系统主接线及运行方式，同时对校验电气设备、继电保护整定、采 取限流措施等提供了依据。在选择电气设备时，考虑了变电站的室内外 结构和布置、操作方便等问题。继电保护装置保证了被保护设备或线路 发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障切除。考虑到电器设 备可能的漏电现象，对变电站进行了保护接地的设计，满足了接触电压 和跨步电压的要求，保证了人身安全。为防止变电所遭到雷击，还进行 了防雷保护。采用了避雷器、避雷针、避雷线等保护措施，保证了安全。 通过以上的设计，基本构成了煤矿 35kV 变电站的设计，满足了生 产和生活的需要，达到了安全用电的要求，同时兼顾了可行性、经济性 的原则。 一些具体的数据分析和计算方法，在本设计中也会给出详细的说明， 为今后的变电站设计也提供了一定的依据。根据这些数据而选用的电气 设备也具有参考的价值。 由于我自己能力有限，在设计中难免会出现这样或那样地错误和不 妥之处，恳请各位老师能够批评指正。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 2 1 1 概述概述 本设计的矿变电所位于山西省静乐县境内，是一个终端变电所，只 供杜家村煤矿用电，设计的电压等级为 35/6kV。35kV 线路为双回路进 线，其中一线是从 3 公里外的静乐经过架空线路引接而来的是主要的电 源来源，另一线是从从谢村通过架空线路引接而来。系统最大运行方式 阻抗 X*0.4193；系统最小运行方式阻抗 X*0.7389。所用电由负荷端 引出，经动力变压器提供，采用单母分段原则。 1.11.1 电源电源 1. 供电电压等级35kV 2． 离矿井地面变电所的距离4km 3. 系统电抗 最大运行方式 0.4193  minx X 最小运行方式0.7389  maxx X 4． 输电方式架空线双回路 5． 出线过流保护动作时间3 秒 6． 电费收取方法两部电价制，固定部分按最高负荷收费，每千瓦 6 元。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 3 1.21.2 基本地质气象资料基本地质气象资料 1． 日最高温度 39℃ 2． 冻土层厚度 0.8 米 3． 主导风向 西北 4． 最大风速 4 米/秒 5． 地震烈度 7 度 附表一 杜家村煤矿用电负荷统计表 用电设备名称 UNkV PNkWKdcostanPcakW Qcakvar ScakVAIcaA 1、地面高压 主井提升机620000.90.850.62180011162117.6203.8 副井提升机616000.80.850.621280793.61505.9144.9 压风机612000.80.9-0.5960-460.81066.7102.6 2、南风井 通风机68000.70.8-0.8560-42070067.4 压风机65000.70.80.75350262.5437.542.1 低压设备65390.70.80.75377.3283471.645.4 3、北风井 通风机68000.70.8-0.8560-42070067.4 压风机65000.70.80.75350262.5437.542.1 低压设备65390.70.80.75377.3283471.645.4 4、地面低压 地面工业工场61879.60.70.770.821273.51044.31646.9158.5 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 4 立井锅炉房69140.60.71.02548.4559.4783.475.4 机修厂68880.40.651.17355.2415.2546.552.6 坑木厂62470.40.71.0298.8100.8141.413.6 选煤厂631640.60.80.751898.41423.82373228.3 水源井61750.80.80.7514010517516.8 工人村67350.50.71.02367.5374.952550.5 其它用电设备66820.50.71.02341347.8487.146.9 5、井下高压 主排水泵高637500.90.850.623187.51976.33750360.9 主排水泵正625000.90.850.6221251317.52500204.6 6、井下低压 井底车场66420.60.80.75385.2288.9481.546.3 111 采区69120.60.71.02547.2558.1781.575.2 113 采区69050.60.71.02543553.9775.774.6 124 采区68990.60.71.02557.4568.5796.376.6 156 采区616170.80.750.881212.81067.31617.1155.6 2 2 负荷计算及无功补偿计算负荷计算及无功补偿计算 企业生产所需的电能，都是由电力系统供给，企业所需的电能都是 通过企业的各级变电站经过电压变换后，分配到各用电设备。因此企业 变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处的位置十分重要。进行企业 电力负荷计算的主要目的就是为了正确地选择企业各级变电站的变压器 容量、各种企业电力设备的型号、规格以及供电网所用的导线型号等提 供科学依据。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 5 2.1 需用系数法统计负荷需用系数法统计负荷 由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，成组设备中各负荷 的功率因数（）不同，一般又不同时工作，最大负荷不同时出现等cos 情况。所以难以精确地计算变电所负荷。故本设计采用了较为精确的需 用系数法来进行变电所负荷计算。其计算简便，煤矿系统的供电设计目 前主要采用这种方法。 其计算公式的一般表达式为 ∑, kW cadN PKP , kvar tan caca QP , kVA /cos caca SP , A / 3 cacaN ISU 式中、、、、 用电设备的有功无功视在功率计算负荷； ca P ca Q ca S ∑ 用电设备的总额定容量； N P 额定电压； N U 功率因数角的正切值；tan 该用电设备的计算负荷电流； ca I 需用系数。 d K 根据负荷资料,求出各类成组设备的设备容量、tan、有功功率 P、无功功率Q及视在功率S 。 需用系数法负荷计算的步骤从负载端开始逐级上推，到电源进线为 止。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 6 2.2 负荷统计与计算负荷统计与计算 2.2.1 地面地面 6kV 高压高压 主井提升机 2000kW, 0.9,0.85,0.62 N P  d Kcostan ∑0.9 20001800kW, 1800 0.621116kva cadN PKP  ca Q ca P tan r 18000.852117.6kVA,203.8A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 副井提升机 1600kW,0.8,0.85,0.62 N P  d Kcostan ∑0.8 16001280kW, 1600 0.62793.6kv cadN PKP  ca Q ca P tan ar 16000.851505.9kVA,144.9A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 压风机 1200kW,0.8,0.9,-0.48 N P  d Kcostan ∑0.8 1200960kW, 960 （-0.48）- cadN PKP  ca Q ca P tan 460.8kvar 9600.91066.7kVA,102.6A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 其它同理，在此不做赘述，最后统计结果见附表一 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 7 2.2.2 地面工业广场地面工业广场 地面工业广场的用电设备有一类负荷的辅助设备，负荷计算如下 主井辅助设备 259.8kW,0.7,0.7,1.02 N P  d Kcostan ∑181.9kW, 1185.5kvar cadN PKP ca Q ca P tan 259.8kVA,394.7A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 副井辅助设备 226.8kW,0.7,0.7,1.02 N P  d Kcostan ∑158.8kW, 162kvar cadN PKP ca Q ca P tan 162kVA,344.7A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 压风机辅助设备 483kW,0.7,0.75,0.88 N P  d Kcostan ∑338.1kW, 297.5kvar cadN PKP ca Q ca P tan 450.8kVA,684.9A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 消防水泵 55kW,0.24,0.8,0.75 N P  d Kcostan ∑13.2kW, 9.9kvar cadN PKP ca Q ca P tan 16.5kVA,25.1A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 8 污水泵 20kW,0.75,0.75,0.88 N P  d Kcostan ∑15kW, 13.2kvar cadN PKP ca Q ca P tan 20kVA,30.4A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 矿灯房 60.5kW,0.7,0.7,1.02 N P  d Kcostan ∑42.4kW, 43.2kvar cadN PKP ca Q ca P tan 60.6kVA,92.1A/cos caca SP/ 3 cacaN ISU 3、考虑到工业广场低压负荷有一类负荷的辅助设备，为了保证供电的可 靠性，选两台变压器 . 0.7 1589.11112.4 N TTtpca SSKSkVA   可选 S9-1250/10 型变压器两台，其技术参数见表 2-1 型号额定电压 额定损耗 （Kw 阻抗电压 空载电流 连接组 重量 外形尺寸,m 高压 （kV 低压 （Kv空载短路 S9-1250/1060.42.211.84.51.2Y,yn04.65t 2.31*1.91*2.63 变压器的负荷系数为 . 1589.1 0.636 22 1250 ca N T S S     1、附表一 全矿负荷计算统计 高压侧负荷总计 180010801212.818073.5kW ca P   1116793.61067.311087.1kvar ca Q  最大负荷同时系数，，，则0.9 sp K0.95 sq K 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 9 0.9 18073.516266.2kWP  sp K ca P   0.95 11087.110532.7kvar sqca QKQ    19378.5Kva 22 SPQ  22 16266.210532.7 16266.2 cos0.839 19378.5 NAT P S     2.3 功率补偿功率补偿 2.3.1 功率因数补偿功率因数补偿 在负载有功功率不变的情况下，当功率因数降低后，则发电机 和变压器的工作电流增大，使其能够输出的有功功率下降（ ） ，使设备容量不能充分利用。电流增大，使电能损耗cosPS 和导线截面增加（，当不变，，则，3cosPUIUcosI  ） ，电网的初期投资和运行费用也相应提高；电流的增 2 PI R 大，还造成发电机、变压器和网络中的电压损失增大，电动机的端 电压下降，从而减小了感应电动机的起动转矩和过负荷能力 提高功率因数的关键，在于如何减少电力系统中各个部分所需 要的无功功率，特别是减少负载从电网中取用的无功功率，使电网 在传送一定的有功功率时，尽量少输送或不输送无功功率。 提高功率因数的方法主要有 ⑴ 提高用电设备本身的功率因数。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 10 在生产中，尽量采用鼠笼式异步发电机，避免电动机与变压器 的转载运行；对不需调速的大型设备，尽量采用同步机，采用高压 电动机等。在本设计中，扇风机和压风机就采用了同步电动机，它 对该矿供电系统的功率因数具有一定的补偿作用。 ⑵ 人工补偿法。 多采用同步调相机和静电电容器等人工补偿装置。目前矿井变 电所多在 6KV 母线上装设静电电容器来进行集中补偿，本变电所 也采用了该方法。 并联移相电容器的简单原理主要是利用电容器产生的无功功 率与电感负载的无功功率相互交换，从而减小负载向电圈吸取的无 功功率，提高了整个负荷相对电源的功率因数。 并联电容器补偿法有投资少，有功功率损耗小，运行维修方便， 故障范围小、无震动与噪声、安装地点灵活等优点。其缺点是只能 有级调节，而不能随负荷无功功率需要的变化进行自动平滑的调节。 电容器组一般应采用“ ”接法。因为 ⑴ “ ”接线可以防止电容器容量不对称而出现的过电压。电容器 电压最为敏感，而容易造成电容器击穿的事故。星形接线则由于中性点 位移，产生部分过电压。 ⑵ “ ”接法若发生一相断线，只是使各相的补偿容量有所减小， 不致于严重不平衡，而星形接法若发生一相断线，就使该相失去补偿， 严重影响供电质量。 ⑶ 采用“ ”接法可以充分发挥电容器的补偿能力。电容器的容量 与电压有关。。在“ ”接法时，每相电容被加上线电var c QUCK   压。而采用星形接法时，每相电容器被加上相电压，所以有 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 11 。上式表明，具有相同电容器容量 2 2 var 333 C c QUU QCCK       的三个单相电容器组，采用“ ”接法时的补偿容量是采用星形接法的 3 倍，因此在电压相等的情况下，因尽量采用“ ”接法。 1、利用电容器补偿所需的容量 企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都用并联电容器的方法 进行人工补偿。 因全矿自然功率因数0.839，低于 0.9，所以应进行人工补cos NAT  偿，补偿后的功率因数应达到 0.95，即0.95，则全矿所需的补cos at  偿容量为 16266.2（0.649－0.329）5205.2kvartantan CNATat QP   2、电容器柜数和型号的确定 电容器采用双星型接线接在变电所的二次母线上，因此选容量为 30kvar，额定电压为 6.3/kV 的电容器，装于电容柜中，每柜装 9 个，3 每柜容量为 270kvar，则电容柜的总数为 2 2 . . 5205.2 21.3 6/3 270 6.3/3 C N C N C Q N U q U    由于电容器柜应分成相等的两组，所以每段母线上每组的电容柜数 n 应为 ，取 N4n24 台。 21.3 5.3 44 N n  2、电容器的实际补偿量 2 . . CN C N C U QqN U   2 6/3 270 24 5877.6 var 6.3/3 k 3、人工补偿后的功率因数 10532.75877.64655.1 var a cC QQQk    2222 . 16266.24655.116919.2 a ca c SPQkVA    河南理工大学毕业设计（论文）说明书 12 . 16266.2 cos0.961 16919.2 a c P S    功率因数符合要求。 2.4 全矿电耗的计算全矿电耗的计算 当 cos 0.903 时，取最大负荷利用小时数 3500，取变压 max T 器年运行时间 t 8760 小时，查与最大负荷损耗小时数的关系曲 max T 线（钢铁企业电力设备参考资料第 79 页）查得 2100 则变压器电耗为 W t 336481 0 P d P sb s S S 2  全矿电耗 6 千伏总350035 千伏变压器电耗 13059.53500336481 46044731 得 全矿吨煤电耗 全矿电耗/矿年产量（吨） 46044731/1800000 25.6 度/吨 2.5 主变压器的选择主变压器的选择 由于煤矿变电所有一类负荷，并且有两个回路供电，必须选择两台 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 13 变压器。 经统计全矿一、二类负荷的计算负荷为有功功率 12705kW,无功功率 7394.1kvar. 所以总的视在容量为，占全矿计算负荷的 22 127057394.114700kVA 比例为 14700 0.88 16751.3  当两台同时工作的时候，每台变压器的容量为 .. 0.88 16919.21488 N TTt pa c SSKSkVA   查资料可确定 S7－16000/35 型变压器，其技术参数如表 2-3 所示 型号额定电压（kV 额定损耗 （Kw阻抗电压 空载电流 连接组 重量 外形尺寸,m 高压 低压空载 短路 S7-16000/35356.3197780.7Yn,d11 26.1t 3.56*3.47*3.58 3 3 系统主接线方案的选择系统主接线方案的选择 本变电所是 35/6KV，双电源进线的终端变电所，属双回路供电。 主变容量 16000KVA，故拟定选用桥式接线。 桥式接线分为内桥、外桥、全桥三种。下对其可行性作简单比 较。 内桥接线它由两台受电线路的断路器和内桥上的母联断路器 组成。主变压器与一次母线的隔离开关联结。它的优点是切换进线 方便，设备投资、占地面积相对全桥少，缺点是倒换变压器不方便， 继电保护较复杂，适用于距离较长，变压器切换不很频繁的变电所。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 14 这种接线一次侧可设线路保护，但主变压器和受电线路保护的 短路器均由受电断路器承担，互有影响，这是它的主要缺点。 主变压器一次由隔离开关与母线联接，对环形供电的变电所， 在操作时常被迫用隔离开关切合空载变压器。当主变压器电压为 电压 35KV，容量 7500KV 以上时，其空载电流超过了隔离开关的切 合能力。此时必须改用由五个断路器组成的全桥接线。 外桥接线它由主变压器一次侧两断路器和外桥上的联络短路 器组成，进线由隔离开关受电。 这种接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电 保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段的结线，且投资少，占地 面积小。缺点是倒换线路时操作不方便。所以这种接线适用于进线 短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的 终端变电所。 全桥接线它由进线的两台断路器、变压器一次侧的两断路器 和 35KV 汇流母线上的联络短路器组成。 这种接线方式适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行 灵活，且易于扩展成单母线分段式的中间变电所（高压有穿越时负 荷时） 。继电保护全面。缺点是设备多，投资大，且变电所占地面积 大。 基于本变电站所主变容量较大以及煤矿对供电可靠性运行的灵 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 15 活性，操作方便等的严格要求，结合以上分析，决定采用全桥接线 作为本变电所的主接线方式。 变电所主接线应根据负荷容量的大小，负荷性质，电源条件，变压 器容量及台数，进出线回路以及经济性安全性，可靠性等综合指标来确 定。 主接线力求简单运行可靠，操作方便，设备少和便于维修，需要时 还应考虑扩建变电所的可能性。 3-1 主变压器一次侧的接线 主变压器一次侧有隔离开关与 母线连接，对环形系统中的电压等 级 35kV 在变压器容量为 7500kVA 及以上时，超过了隔离开关切合空 载变压器的能力，此时必须采用有 五个断路器组成的全桥接线，全桥 接线比外桥接线或内桥接线多了二 个断路器，在经济上不太合算，但 由于矿上用电的安全性是最重要的， 而全桥接线具备了外桥和内桥的优 特点，故本设计采用全桥接线形式。 3-1 主变压器二次侧的接线 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 16 本设计采用单母分段， 母线用断路器分段，这不仅 便于分段检修母线，而且可 减小母线故障影响范围。可 以提高可靠性和灵活性。对 矿上的重要用户从不同分段 上引接，以便在母线上某一 段发生故障的时候，能保证 重要用户的正常供电，简单 清晰，设备少，操 作方便，且有利于扩建。 3-2 单母分段接线 则，变电所的电气主接线如下图所示 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 17 4 4 短路电流计算短路电流计算 在供电系统中出现次数较多的严重故障是短路，所谓短路就是指供 电系统中一切不正常的相与相或相与地（中性点接地系统）在电气上被 短路。发生短路的时候，由于系统中总的阻抗大大减小，因而短路电流 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 18 可能达到很大的数值，强大的短路电流所产生的热和电动力会使电气设 备受到破坏；短路点的电弧可能会烧毁电气设备；短路点的电压显著降 低，使供电受到严重影响或被迫中断；也可能干扰通讯，危及人身和设 备的安全。 短路有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路，就短 路故障而言，出现单相短路故障是几率最大，三相短路故障的几率最小， 但在配电系统中三相短路的后果最为严重，因而以此验算电器设备的能 力，故本设计中主要计算三相短路电流。 研究短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围， 并且选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械 强度；可以选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障；采 取限流措施，确定合理的主接线方案和主要运行方式等。 4.1 下井电缆根数的确定下井电缆根数的确定 下井电缆根数 Cn 可按下式来确定 22 1.021.08 1 360 6.3 3 pdpd n PPQQ C    式中，Pp、Qp井下主排水泵计算有功，无功负荷 Pd、Qd井下低压总的计算有功，无功负荷 “360”150m㎡下井电缆经最高 45C 修正后的安全载流量 “1”规程规定所必须的备用电缆。 计算2.8 22 2125 1.02 3245.61317.5 1.08 3036.7 1 360 6.3 3 n C    则至少选 3 根电缆，又因井下电缆应为偶数，故下井电缆根数应为 4 根。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 19 4.2 短路计算点的确定原则短路计算点的确定原则 根据设备的选择和继电保护的要求选择短路计算点，一般选择在线 路的始末端，本设计将 35kV 母线、6kV 母线、各 6kV 出线端选为短路 计算点。 4.3 计算短路电流计算短路电流 1、35kV 母线 K1 点短路 设 Ex1，Sj100MVA,Uj16.3kV, 短路参数 1.56kA, 1 1 100 33 37 j j j S I U   0.4 30.088. 1L x    2 100 37 ⑴在最大运行方式下 0.4193 min x 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 20 短路标幺值 1 .min12 111 1/1.97 0.41930.088 k L Ix xxxx       三相短路电流kA 3 10.211 1.97 1.563.07 kKj IIIII    短路电流冲击值 3 11 2.552.55 3.077.83 chK iIkA 短路容量 10.21 1.97 100197 KKj SSSISMVA    ⑵最小运行方式下 min 0.7389x 短路电流的标幺值 1 max34 111 1.17 0.73890.088 K L I xxxx      三相短路电流 3 10.211 1.17 1.561.83 KKj IIIIIkA    两相短路电流 23 1min1 3 0.866 1.831.58 2 KK IIkA 2、6kV 母线 K2 点短路 令 Sj100MVA,Uj6.3kV,则9.16kA 2 2 100 336.3 j j j S I U   ⑴在最大运行方式下 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 21 0.4193，0.4 30.088. min x 1L x    2 100 37 100 7.50.469 16 j Tk N T S xU S   0.41930.0880.4690.9763 K x 2 1 1.024 K K I x   3 222 1.024 9.169.38 KKj IIIkA   3 22 2.552.55 9.3823.92 chK iIkA 33 0.129 10012.9 KKj SISMVA   ⑵最小运行方式下 0.73890.0880.4691.296 K x 2 1 0.772 K K I x   3 222 0.772 9.167.072 KKj IIIkA   23 3min3 3 0.866 1.1360.934 2 KK IIkA 3、6kV 母线至各用点设备的短路阻抗 至地面广场的输电线路阻抗2.27 15 2 100 0.4 0.05 6.3 x   地面广场变压器阻抗 100 4.53.6 1.25 j Tk N T S xU S    河南理工大学毕业设计（论文）说明书 22 至地面广场总阻抗 3 2.273.66.32x   至立井锅炉房阻抗1.01 4 2 100 0.4 1 6.3 x    至机修厂阻抗0.353 5 2 100 0.4 0.35 6.3 x   至坑木厂阻抗0.504 6 2 100 0.4 0.5 6.3 x   至选煤厂阻抗0.242 7 2 100 0.08 1.2 6.3 x   至水源井阻抗0.151 8 2 100 0.08 0.75 6.3 x   至工人村阻抗0.524 9 2 100 0.4 2.7 6.3 x   至通风机阻抗0.121 10 2 100 0.08 0.6 6.3 x   至主提升机阻抗0.403 11 2 100 0.4 0.4 6.3 x   至压风机阻抗0.121 12 2 100 0.08 0.6 6.3 x   至副提升机阻抗0.403 13 2 100 0.4 0.4 6.3 x   至下井阻抗0.091 14 2 1100 0.9 0.08 26.3 x   至低压设备阻抗0.05 15 2 100 0.4 0.05 6.3 x   4、地面工业广场短路计算 ⑴在最大运行方式下 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 23 短路电流的标幺值 3 min3 1 0.129 K LT I xxxx      三相短路电流 3 332 0.129 9.161.18 KKj IIIkA   三相短路电流的冲击值 3 3 2.552.55 1.183.01 chK iIkA 短路容量 33 0.129 10012.9 KKj SISMVA   ⑵在最小运行方式下 3 max3 11 0.124 K KxLT I xxxxx      3 332 0.124 9.161.136 KKj IIIkA   23 3min3 3 0.866 1.1360.934 2 KK IIkA 5、其余同理，在此不做赘述。短路计算统计结果见表 4-1 表 4-1 最大运行方式最小运行方式 用电设备短 路点 三相短路 电流 kA 短路电流冲 击值 kA 短路容量 MVA 两相短路电流 kA 35kV 母线3.077.831971.58 6kV 母线9.3823.92102.46.21 主井提升机4.95612.6454.13.74 副井提升机4.95612.6454.13.74 通风机4.65311.8750.83.55 压风机5.8414.8963.84.2 井下主变电 所（修正前） 1.283.2665.10.91 低压动力变 压器1.313.3466.90.93 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 24 地面工业广 场1.183.0112.90.934 立井锅炉房3.759.5640.92.86 机修厂1.092.7855.60.8 坑木厂12.5551.30.74 选煤厂1.162.9659.30.85 工人村1.233.3162.60.89 水源井0.470.92240.38 井下主变电 所（修正后） 4.511.4747.20.85 4.44.4 限流电抗器的选择限流电抗器的选择 出线电抗器装设的主要目的是为了使短路电流限制到能在出线上安 装轻型断路器。 井下中央变电所 6kV 母线在总负荷为 4000kVA，0.8，为了限cos 制短路电流，地面变电所 6kV 母线分列运行，用两条电缆向井下供电， 中央变电所母线的短路容量为 80MVA，矿用 PB2-6 型高压配电箱短流容 量为 50MVA，下井回路短路电流假想作用时间 t11.2s。 则井下总负荷电流为 4000 385 336 ca N S IA U   根据煤矿安全规程规定向井下中央变电所供电的线路，当一回 路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷的供电，所以本例中的任一 电缆的最大长时工作电流应为井下的总负荷电流。因此，电抗器的最大 长时工作电流也应为 385A。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 25 （1）取基准容量为 100MVA，系统固有相对基准电抗值为 100 1.25 80 da b S x S    （2）限流所需的基准电抗为 max 100 2 50 da da S x S   （3）限流所需的电抗器的相对基准电抗为 2 1.250.75 r dadada xxx     （4）电抗器的百分电抗值为 2 3 100 Nrda rr da N rda IU xx US    3.44 则选择标准百分电抗值4，那么选择电抗器的型号为 r x NKL-6-400-4。 参数如表 4-2 所示 表 4-2 NKL-6-400-4 型号电抗器的参数 型号规格电压 电流电抗值 通过容量 动稳定性 1s 热稳定性每相重量 NKL-6-400-4 6kV0.4kA43*138525.6kA19.5kA0.64t （5）电抗器的实际相对基准电抗值为 2 1003 N Rdar r da da N r USx x UI     2 46100 1006.334   0.87 串入电抗器后短路回路的总相对基准电抗值为 2 30.46.3 100 0.75 6100  河南理工大学毕业设计（论文）说明书 26 1.250.872.12 ** * dar da da xxx  串入电抗器后井下中央变电所 6kV 母线的短路容量为 * 100 47.2 2.12 da s da S SMVA x  （6）电抗器的校验 动稳定性校验 ，满足要求25.611.47 cach ikAikA 热稳定性校验 1/21/21/2 4.51.986.3319.5 ept itkA skA sItkA s   满足要求。 电压损失校验 2.31〈5 max 0.385 sin40.6 0.4 w R NR I UX I  母线残压校验 85.3〉 （6070） 8.53 4 0.4 remR NR I UX I   满足要求 5 5 电气设备的选择电气设备的选择 电气设备的选择是根据环境条件和供电要求确定其形式和参数，保 证电能正常运行时安全可靠，故障的时候不至于损坏，并在技术合理的 条件下注意节约，还应根据产品生产情况和供应能力力求统筹兼顾，条 件允许的时候优先选用先进设备。 变电所用的高压设备一般有断路器，隔离开关，电流互感器，电压 互感器等，它们各有特点，根据安装地点的环境不同，电器分室内型和 室外型，在选择电气设备的时候，应注意安全可靠和留有适当发展裕度， 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 27 尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方 法也不尽相同，但对它们的基本要求却是相同的，即现在电气设备应遵 循以下几项共同的原则 l、根据额定电压选择 所选电气设备的额定电压应不低于所在电网的额定电压，或电气设 备的最高允许工作电压1．11.15UN不小于所在电网的最高电压。 即 3 maxch ii N UU 2、根据额定电流选择 电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时工作电流。 即 N II 3、根据短路情况来校验电气设备的动稳定性和热稳定性 动稳定性满足下式 3 maxch ii 式中为设备极限通过电流的峰值，为按三相短路计算所设的 max i 3 ch i 短路冲击值。 热稳定性满足下式 ≤ 4 i t I 4 jx t t I 式中为电气设备在时间 t 秒内的热稳定电流； t I 、为短路稳态电流及假想时间。I jx t 4、按安装地点，工作环境，使用需求及供货条件来选择电气设备的适当 形式。 5.1 高压设备的选择高压设备的选择 5.1.1 高压断路器的选择极其校验高压断路器的选择极其校验 高压断路器是电力系统中最重要的开