矿山供电的毕业设计.doc

1、机电一体化专业毕业综合实目录1 绪论31.1矿山供电的基本要求41、供电可靠42、供电安全43、保证供电质量44、技术经济合理41.2变电站的发展现状51.3设计的内容及步骤52 负荷分析和主变压器的选择62.1 负荷分析61、单组用电设备的计算负荷62、变电所总计算负荷12(1)、全矿高压负荷总计.将全矿各组高压计算负荷相加,即132.2 无功功率的补偿131、电容器补偿容量的计算132、电容器（柜）台数的确定143、补偿后的实际功率因数15(1)、电容器的实际补偿容量为：15(2)、补偿后各参数的计算152.3 主变压器的选择161、主变压器台数的确定162、变电所主变压器容量的确定163

2、、变压器的校验16(1)、变压器损耗：16(3)、实际功率因数：173 电气主接线的设计183.1电气主接线的概述183.2电气主接线的设计原则和要求181、考虑变电所在电力系统的地位和作用182、考虑近期和远期的发展规模193、考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响194、考虑主变台数对主接线的影响195、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响193.2.2 电气主接线设计的基本要求201、可靠实用202、运行灵活203、简单经济204、操作方便205、便于发展213.3电气主接线方案的比较214 短路电流的计算234.1短路电流计算的一般概述234.2变电所短路电流的计算25

3、3、最大运行方式下短路电流的计算274、最小运行方式下短路电流的计算27(1)、主井提升机感应电动机的影响28(2)、副井提升机感应电动机的影响29(3)、压风机同步电动机对短路电流的影响：29(4)、南风井同步电机对短路冲击电流的影响29(5)、北风井同步电动机对短路冲击电流的影响30(6)、最大涌水量时主排水泵感应电动机对短路冲击电流的影响30(7)、最小涌水量时主排水泵感应电动机对短路冲击电流的影响305 电气设备的选择与校验325.1 高压电器设备选择的一般原则321、按正常工作条件选择高压电气设备322、按短路条件校验33(1)、短路热稳定校验33(2)、电动力稳定校验335.2 高

4、压电气设备的选择和校验34(1)、按额定电压选择34(4)、按构造型式选择352、断路器的选择结果：35(1)35kV侧断路器的选择结果,见表5.135(2)6kV侧断路器的选择结果,见表5.2362、隔离开关选择结果37(1)35kV侧隔离开关的选择,见表5.337(2)6KV侧隔离开关的选择,见表5.437（1）、额定电压的选择38（4）、动稳定校验38（5）、热稳定校验38电流互感器满足热稳定的条件是382、电流互感器的选择结果39(1)35kV侧电流互感器的选择39(2)、6kV母线侧电流互感器的选择39(3)、6kV母线出线侧电流互感器的选择401、母线材料及形状的选择422、母线的

5、热稳定校验433）、母线的动稳定校验435.3 高压开关柜的选择及一次方案的确定455.4 电缆的选择471、发热条件472、电压损耗条件473、经济电流密度474、机械强度485.4.2 电缆截面的选择483、按长时允许电流校验电缆截面496 变电所的继电保护516.1 继电保护的任务和基本要求511、基本任务512、基本要求51(1)、选择性51(2)、速动性51(3)、灵敏性52(4)、可靠性526.2 6kV配出线的继电保护521、保护的装设原则522、根据以上原则在本设计中采用电流速断保护和过电流保护。53(1)、电流速断保护的整定计算53(2)、过电流保护的整定计算546.3 主变

6、压器的继电保护551、电力变压器应装设的保护装置552、对变压器保护装置的要求566.3.2纵联差动保护561、电流互感器接线方式及其变比的选择562、电流互感器二次工作电流计算573、计算基本侧保护装置的一次动作电流58(1)、按躲过外部故障最大不平衡电流计算，即58=4170.4A584、确定基本侧线圈的匝数598灵敏度校验60式中616.3.3过负荷保护616.3.4瓦斯保护627 变电所的所用电系统647.1变电所的所用电负荷641、直流负荷64(3)、冲击负荷主要指电磁操作机构合闸时的短时冲击负荷.64本设计变电所的直流符合统计表如表7.1642、交流负荷64本设计变电所的交流符合统

7、计表如表7.2657.2变电所的操作电源651、所用电直流系统652、所用电交流系统66总结67参考文献69致谢701 绪论 1.1矿山供电的基本要求1、供电可靠供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏。例如煤矿井下的空气中含有瓦斯气体，并且有水不断涌出，突然停电，将会使排水和通风设备停止运转，可能造成水淹矿井，工作人员窒息死亡或引起瓦斯、煤尘爆炸，危及矿井和人身安全。因此，对煤矿中的重要用电设备，要求采用两个独立电源的双回路或环式供电方式，两路电源线路互为备用，当一路电源线路故障或停电检修时，则由另一路电源线路继续供电

8、，以保证供电的可靠性。2、供电安全供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故。因此，为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。3、保证供电质量衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的

9、转速。按照电力工业技术管理法规规定，对于额定频率为50Hz的工业用交流电，其频率相对于额定值的偏差不允许超过0.2-0.5Hz，即为额定频率的0.4-1。4、技术经济合理技术经济合理是指在满足上述三项要求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2变电站的发展现状随着科技的不断发展，最近几年变电站设计发生了很大的变化。尤其是体现在电气设备的选择上，大量采用新的电气一次设备，变电站设

10、计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。近年来世界各国著名的高压电气设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550 kV户外高压和超高压组合电器。户外插接式智能型组合电器在国外称为PASS(Plug and Switch System)，西方一些国家已经开始采用，国家电力公司正在积极地推广该系列产品，并在500 kV变电站进行工业性应用试验。目前变电站的占地面积越来越少，变电站接线方案的简化，微机保护、组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。1.3设计的内容

11、及步骤全矿总降压变电所及配电系统设计，是根据各个部门负荷数量和性质及其对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、对变电站进行总体分析，根据负荷情况和有关规程合理选择变压器的台数、容量、型号、参数。2、拟定不同的主接线方案，并且进行经济性和安全性等各方面的比较，选出最佳的方案。3、进行线路的化简和短路电流的计算，合理选择高低压电气设备。4、对各馈出线及主变压器进行继电保护的整定计算。5、根据井下长距离供电过流保护灵敏度很难保证的现实情况，设计基于单片机的相敏保护器（主要是原理及硬件部分）。70机电一体化专业毕业综合实2

12、负荷分析和主变压器的选择2.1 负荷分析2.1.1 负荷分类及定义1. 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立回路供电。2. 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。3. 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。煤矿变电所负责向整个矿区供电，在煤矿上除了家属区及一些辅助设备以外,大部分

13、是井下用电，例如：提升机,排水泵等等，若煤矿变电所一旦停电就可能造成人身死亡，所以应属一级负荷，在本设计中采用两个独立回路供电。2.1.2 本系统的负荷计算负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计将采用需用系数法予以确定。1、单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷应按下式计算: (2-1) (2-2) (2-3)式中 、该组用电设备的有功、无功、视在功率计算值,kW、kvar、kVA；该组用电设备额定容量之和,kW；该组用电设备的需用系数；与加权平均功率因数相对应的正切值。根据所给原始资料计算过程如下： (1)主井提升机： (2)副井提升机： (3)压风机：(4)、南

14、风井：(5)、北风井： (6)、机修厂：(7)、家属区：(8)、工业广场： (9)、排矸系统：(10)、洗煤厂： (11)、水源井：(12)、主排水泵(大)： (13)、主排水泵(小)： (14)、350变电所：(15)、430变电所：(16)、520变电所：(17)、井底车场： 2、变电所总计算负荷将变电所各组用电设备的计算负荷相加,再乘以组间最大负荷的同时系数,即可求出变电所的总计算负荷所用公式有： (2-4) (2-5) (2-6)式中 、变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kW、kvar、kVA;变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和, kW、kvar；各组用电设备最大负荷

15、不可能同时出现的组间最大负荷同时系数变电所的功率因数为 (2-7)具体计算过程如下：(1)、全矿高压负荷总计.将全矿各组高压计算负荷相加,即(2)、全矿计算负荷.计算全矿6kV侧总的计算负荷,应考虑各组间最大负荷的同时系数,在本设计中取=0.9,=0.95,则2.2 无功功率的补偿根据全国供用电规则的规定:高压供电的工业用户功率因数应该在0.90以上.,所以当变电所的功率因数低于0.9时,应采取人工补偿措施,补偿后的功率因数应不低于0.95.目前35kV变电所一般是采用在6kV母线上装设并联电容器的进行集中补偿的方法,来提高变电所的功率因数。1、电容器补偿容量的计算电容器的无功补偿容量为： (

16、2-8)式中 补偿前功率因数角的正切值;补偿后应达到的功率因数角的正切值。因在本设计中全矿的自然功率因数: ，低于0.9，所以应该进行人工补偿,补偿后的功率因数应该达到0.95以上,即以上,则全矿所需补偿容量为2、电容器（柜）台数的确定无功补偿所需电容器总台数N为 (2-9)式中 单台电容器柜的额定容量，kvar;电容器的实际工作电压，kV;电容器的额定电压，kV。确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值N的整数。在本设计中电容器拟采用双星形接线,接在变电所的二次母线上,因此选标称容量为30kvar、额定电压为kV的电容器,装于电容器柜中,每柜装15个,每柜容量为450kvar,则电容器柜总数

17、为由于电容器柜要分接在两段母线上,且为了在每段母线上构成双星形接线,因此每段母线上的电容器柜应分成相等的两组,所以每段母线上每组的电容器柜数n为变电所电容器柜总数N=4,则n=83、补偿后的实际功率因数因为电容器的台数选择与计算值不同，所以应计算补偿后的实际功率因数。(1)、电容器的实际补偿容量为： (2-10)式中 电容器的实际补偿容量，kvar； N所选电容器的实际台数。(2)、补偿后各参数的计算所用公式有: (2-11) (2-12) (2-13)式中、补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和功率因数，kvar、kVA;、补偿前变电所负荷的用功功率、无功功率的计算值，kW、kvar。根据以

18、上公式计算得：kvarkvar0.95 符合要求2.3 主变压器的选择1、主变压器台数的确定具有一级负荷的变电所，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。根据煤炭工业设计规范规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停运时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿负荷的80%。由于本变电所为矿山变电所,所有负荷基本都为一类负荷,对供电要求比较高,所以选择两台主变压器,其中一台工作,另一台备用。2、变电所主变压器容量的确定本变电所选择的两台变压器，一台工作一台备用，则变压器的容量应该按下式计算： (2-14)主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择

19、了两台型号为SFL7-20000/35的变压器。变压器的负荷率为:3、变压器的校验(1)、变压器损耗： (2)、全矿总负荷:20000kVA因此检验合格(3)、实际功率因数：负荷统计见附录2机电一体化专业毕业综合实3 电气主接线的设计3.1电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节. 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，

20、按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。3.2电气主接线的设计原则和要求3.2.1 电气主接线的设计原则1、考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变

21、电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2、考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。3、考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电

22、负荷一般只需一个电源供电。4、考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.2.

23、2 电气主接线设计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。1、可靠实用所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的

24、，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。2、运行灵活主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。3、简单经济在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。4、操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路

25、配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。5、便于发展设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经35年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。3.3电气主接线方案的比较对于电源进线电压为35kV及以上的大中型工矿企业，通常是先经工厂总降压变电所降为610kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。

26、主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。下面对几种主接线形式进行比较。1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线，其一次侧的断路器跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线，其一次侧的高压断路器也跨

27、接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一次侧采用全桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线图有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多。4、一次侧采用桥式、二次侧采用双母线的总降压变

28、电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的煤矿是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（4.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。本设计一次侧采用全桥接线，二次侧采用单母线分段接线。机电一体化专业毕业综合实 4 短路电流的计算 4.1短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工矿企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。

29、根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。4.1.1 短路的原因发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关

30、，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。4.1.2短路的危害短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大

31、，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。4.1.3短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最

32、常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。4.2变电所短路电流的计算短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行

33、短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆

34、法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。在本设计中采用标幺制法计算短路电流。具体计算过程如下:1、确定基准值选取基准容量 =100MVA计算S1点取基准电压37kv 即=37kV计算S2点选取基准电压6.3kV 即=6.3kV2、计算短路电路中各阻抗元件的标幺值(1)、电力系统=37kV=1526.7 MVA =937.9MVA(2)、输电线路的阻抗计算LGJ-240 L=4.5km =0.318(3)、变压器电抗的计算3、最大运行方式下短路电流的计算(1)、在S1点发生短路时(2)、在S2点发生短路时 4、最小运行方式下短路电流的计算(1)、在S1点发生短路时(2)、在S2点发

35、生短路时 5、在S2点发生短路时，计算冲击短路电流应把电动机作为附加电源来考虑(1)、主井提升机感应电动机的影响 (4-1)次暂态电抗，由表3-10工矿企业供电查的=0.2;基准容量，100MVA;电动机容量,。0.5km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L1=0.076主提升机供给短路点S2的短路电流冲击值为： (4-2)电动机次暂态电动势，由工矿企业供电表3-10查的=0.90;电动机反馈电流冲击系数，对于高压电动机取 =1.41.6对于低压电动机取=1。(2)、副井提升机感应电动机的影响0.4km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L2=0.060电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：(3)、

36、压风机同步电动机对短路电流的影响：0.465km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L3=0.074电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：(4)、南风井同步电机对短路冲击电流的影响0.23km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L4=0.035电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：(5)、北风井同步电动机对短路冲击电流的影响0.8km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L5=0.121电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：(6)、最大涌水量时主排水泵感应电动机对短路冲击电流的影响1km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L6=0.151电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：(7)、最小涌水量时主排水泵感应电动

37、机对短路冲击电流的影响1km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L7=0.151电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：由于计算冲击电流时选择最大的,排水泵不是同时工作,计算时只需把冲击电流最大的计算在内就好.则电动机总的冲击电流为：则在6kV侧S2点短路时冲击电流在最大运行方式下为：在最小运行方式下的冲击电流系统短路电流计算的结果见表4.1表4.1 短路电流计算结果运行方式35kV母线S1点短路电流6kV母线S2点短路电流I（kA）ich(kA)S(MVA)I（kA）ich(kA)S(MVA)最小运行方式7.3618.77471.6614.9751.4163.35最大运行方式9.1220.5258

38、4.4516.0454.1175.02机电一体化专业毕业综合实5 电气设备的选择与校验5.1 高压电器设备选择的一般原则为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。由于各种高压电气设备具有不同的性能特点，选择与校验条件不尽相同。1、按正常工作条件选择高压电气设备(1)、额定电压和最高工作电压高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。一般电气设备允许的最高工

39、作电压可达1.11.15 ，而实际电网的最高运行电压一般不超过1.1，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即 (5-1)(2)、额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即 (5-2)2、按短路条件校验(1)、短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为 (5-3)式中 由生产厂给出的电气设备在t秒内的热稳定电流;短路稳态电流值; t与It相对应的时间;短路电流热效应等值计算时间。(2)、电动

40、力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为 或 (5-4)式中 、短路冲击电流幅值及其有效值；、电气设备允许通过的动稳定电流幅值及有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1)、用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定。2)、采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。3)、装设在电压互感器回路中的电气设备可不校验动、热稳定。5.2 高压电气设备的选择和校验5.2.1断路器的选择1、高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电

41、压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。(1)、按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即 (5-5)式中 断路器的额定电压，kV；电网的额定电压，kV。(2)、按额定电流选择断路器的额定电流应不小于回路的持续工作电流，即 (5-6)式中 断路器额定电流，A；回路持续工作电流，A。(3)、按配电装置种类选择装置的种类指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。(4)、按构造型式选择在相同技术参数的条件下，有各种型式的断路器，如多油断路器、少油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器等。要根据配电装置的工

42、作条件和要求，结合各断路器的特点来选用。少油断路器的特点是油量少、重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行。也不适于多次重合的场合。空气断路器是无油不会起火，而且其动作速度快，断路时间短，断流容量大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价值高。因此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，在密封不好的情况下，在断路器周围环境中易于沉积SF6气体，并需进行充气。2、断路器的选择结果：

43、(1)35kV侧断路器的选择结果,见表5.1表5.1 35kV侧断路器的选择项目实际需要值SW2-35/1500额定值电压35kV35kV电流346A1500A动稳定ich=20.52kA39.2kA断流容量S=584.45MVA1000MVA热稳定It=4=16kA由表5.1计算结果表明选用SW2-35/1500型少油断路器是符合要求的，考虑到室外设备，操作人员的安全和今后的发展，选用CD2型直流电磁式操动机构。(2)6kV侧断路器的选择结果,见表5.2表5.2 6KV侧断路器的选择项目实际需要值SN10-10/3000额定值电压UN=6.3kV10kV电流IN=2020A3000A断流容量S”