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1、目 录 1概述12负荷计算3负荷分级3矿井负荷计算3功率补偿83 主变器的选择10变压器台数的选择103.2 变压器选择计算104 电气主接线的设计114.1 电气主接线的设计原则和要求11电气主接线的设计原则11电气主接线设计的基本要求12变电所的主结线方式12本所主接线方案14方案比较：145 短路电流计算165.1 短路电流计算的一般概述165.2 短路回路参数的计算17标么值17短路回路中各元件阻抗的计算18短路电流的计算过程206 电气设备的选择和校验23高压电器选择的一般原则23母线的选择246.2.1 35KV母线的选择246.2.2 6KV母线的选择25电气设备的选择25断路器
2、的选择25高压隔离开关的选择27电流互感器的选择28电压互感器的选择306.3.5高压熔断器的选择316.3.6开关柜的选择327 变电所的平面布置33变电所位置确定原则337.2 配电室建筑要求337.3 控制室布置348 变电所的防雷保护及接地装置35直击雷过电压保护358.2 本设计中避雷针的选择36雷电侵入波的过电压保护36防雷接地379 继电保护399.1 概述399.1.1 变压器的瓦斯保护39变压器的过电流保护39变压器的差动保护40结 束 语41致 谢42参考文献431概述随着现代工业的发展，电能在工业中越来越显示其作用的巨大，而作为接受和分配电能的变电站所更是在工业企业占据十
3、分重要的位置，因此，设计、分析和发展变电所是一项很重要的任务。大型电力用户的供电系统，采用电源电压等级为35KV，经主变电所和车间变电所两级变压。主变电所将35KV电压变为610KV电压，然后经配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将610KV电压变为220V/380V/660V的低电压供用电设备使用。某些矿区环境和设备条件许可的大型电力用户也有采用所谓“高压深入负荷中心”的供电方式，即35KV的进线电压直接一次降为220V/380V/660V的的低压配电电压。国民经济的不断发展对电力能源的需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及
4、二次设备已经越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。本矿供电系统由两条35KV进线供电。两条进线分别到室外两个35/6KV主变压器，平常只用一台主变，另外一台备用。矿井年产量：90万吨 服 务 年 限：80年 两回35kV架空电源线路长度：=4km；本所35KV电源母线最大运行方式下的系统电抗: =0.23 (=100MVA)；本所35KV电源母线最小运行方式下的系统电抗:=0.31 (=100MVA)；本所6KV母线
5、上补偿后功率因数要求值：=0.9。自然条件本矿位于平原地区(1)年最热月平均温度为40。(2)冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。(3)本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。2负荷计算根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：一级负荷：为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。一级负荷要求有两个独立电源供电。本矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。 二级负荷：为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减
6、产造成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。 三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。本矿属于比较重要的工业部门，其供配电采用两条进线，下设两个35KV的电力变压器。 目前，负荷计算常用需用系数法、利用系数法和二项式法。本设计采用需用系数法进行负荷计算，步骤如下：需用系数法：用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。(1)用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。(2)用电设备组计算负荷的确定。
7、用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为: （2-1） （2-2） （2-3） （2-4）、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；该用电设备组的设备总额定容量；功率因数角的正切值；额定电压；该用电设备组的计算负荷电流；需要系数，根据资料查得。(3)多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数K。具体计算如下： i
8、1、2、3，m （2-5） （2-6） （2-7） （2-8）式中P、Q、S为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；同时系数；该干线变电站低压母线上的计算负荷电流;该干线或低压母线上的额定电压;m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容量；(4)负荷计算过程采用需用系数法确定计算负荷，方法简便，使用广泛，为目前确定变电所负荷的主要方法。需用系数法负荷计算的步骤从负荷开始逐级上推，到电源进线为止。以下是用电设备负荷表2-1。表2-1本矿变电所用电负荷设备名称负荷等级电压kv线路类型容量kw安装台数设备总容量kw需用系数功率因数
9、距35kv变电所距离km提升机16C120011200抽风机16C80021600压风机16C1504600机修厂3C350地 面低 压1C480洗煤厂2K1500工人村3K420排水泵16C56042240井 下低 压2C1250从表2-1中知本矿变电所的最大连续负荷为9640KW，无功负荷为4842KVar. 计算有功负荷时的值相应取0.85，计算无功负荷时的值相应取0.95。即6KV母线计算负荷：=9640x0.85=8194（KW），=4842x0.95=4600（Kvar）。(1)提升机计算负荷=1200kw =0.89 =tan(art7=1200=1068kw=1068= =10
10、68/0.83=1287kva=/(2)抽风机计算负荷=800kw =0.90 =0.87 =tan(art=800=720kw=7200.57=410kva= =720/0.87=828kva=/6000=80A(3)压风机计算负荷=600kw =0.88 =0.86 =tan(art=600=528kw=528= =528/0.86=614kva=/6000=59A(4)机修厂计算负荷=350kw =0.60 =0.72 =tan(art=350=210kw=210= =210/0.72=292kva=/6000=28A(5)地面低压计算负荷=480kw =0.72 =0.76 =tan(
11、art=/(6)洗煤厂计算负荷=1500kw =0.75 =0.83 =tan(art=1500=1125kw=1125= =1125/0.83=1355kva=/(7)工人村计算负荷=420kw =0.75 =0.85 =tan(art=420=315kw=315= =/(8)排水泵计算负荷 =2240kw =0.89 =0.85 =tan(art= 0.62=1236kva= = /(9)井下低压计算负荷=1250kw =0.74 =0.79 =tan(art=1250=925kw=925= =/根据变压器损耗公式： 则有:P=163.88(KW) Q=460(KVar)考虑变压器损耗后全
12、变电所计算负荷，即35KV母线处计算负荷：=8194+163.88=8357.88(KW)=4600+460=5060(Kva)=9770.25(Kva)则自然功率因数：COS 在工业企业供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负荷，这些用电设备在运行时除了从供电系统取用有功功率P外，还取用相当数量的无功功率Q。有些生产设备在生产过程中还经常出现无功冲击负荷，这种冲击负荷比正常取用的无功功率可能增大56倍。若功率因数偏低，在保证供用电设备的有功功率不便的前提下，电流将增大。这样电能损耗和导线截面增加，提高了电网初期投资的运行费用。电流增大同样会引起电压损失的增大。为了减少电能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。优点是操作方便、可靠、运行经济，投资少以及有功损耗少。(1) 功率补偿因数计算 根据本矿变电所负荷统计的结果可知：35KV侧的计算负荷=8357.88+5060j，其自然功率因数为0.855，现利用电容器补偿，假设补偿后的功率因数为0.9，根据矿井安装电容器容量公式：矿井计算负荷；自然功率因数的正切值；补偿后的正切值。因此补偿的无功
