采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計

1、采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計題目:采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計 自考專業(yè):機電設(shè)備與管理姓 名:李琦自考學(xué)號:201401068成 績:指導(dǎo)教師簽名:劉山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2O16 年 10月 20 日摘 要采區(qū)是井下動力負荷集中的地方，采區(qū)供電是否安全、可靠、經(jīng)濟合理，將直接關(guān)系到人身、礦井和設(shè)備安全及采區(qū)生產(chǎn)的正常運行。本設(shè)計是遵照煤礦安全規(guī)程、礦山供電、煤礦井下供電設(shè)計指導(dǎo)、礦井供電的前提下進行的，根據(jù)采區(qū)的實際情況，在單位技術(shù)員的指導(dǎo)下，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，查閱了有關(guān)設(shè)計資料、規(guī)程、規(guī)定、規(guī)范，聽取并收錄了現(xiàn)場許多技術(shù)員的意見及經(jīng)驗，對采區(qū)所需設(shè)備的型號及供電線路等進行設(shè)計計算，設(shè)計時充分考慮到技術(shù)經(jīng)濟的合理

2、，安全的可靠。設(shè)計內(nèi)容主要為：采區(qū)變電所變壓器的選擇；采區(qū)變電所及工作面配電點位置的確定；采區(qū)供電系統(tǒng)的確定；采區(qū)低壓電纜的選擇；采區(qū)高壓電纜的選擇；采區(qū)低壓控制電器的選擇；低壓保護裝置選擇與整定；高壓配電箱的選擇與整定；井下漏電保護裝置的選擇與整定；井下保護接地系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電纜選擇 負荷計算 短路電流 設(shè)備選擇 變壓器保護第 I 頁目 錄摘 要 . 11 采區(qū)配電點位置的確定 . 11.1采區(qū)供電對電能的要求 . 11.2環(huán)境要求 . 11.3變電所位置選擇及設(shè)備布置 . 12 采區(qū)負荷計算和變壓器選擇 . 42.1 井下電力負荷計算 . 42.2設(shè)備負荷計算結(jié)果 . 52.3變壓器的容量

3、、臺數(shù)和型號的確定 . 62.4 變壓器選擇注意事項 . 73 電纜選擇 . 83.1選擇原則 . 83.2 采區(qū)低壓電纜的選擇 . 93.2.1電纜長度的確定 . 93.2.2 低壓電纜截面的選擇 . 93.3采區(qū)電纜熱穩(wěn)定校驗 . 123.4 高壓電纜的選擇 . 133.4.1選擇方案 . 133.4.2選擇計算 . 144 短路電流計算 . 164.1短路電流的原因和形式 . 164.2 短路電流的計算 . 165 電氣設(shè)備的選擇和校驗 . 205.1 高壓斷路器的選擇 . 205.1.1 斷路器選擇及校驗 . 205.2 高壓開關(guān)的選擇 . 225.3母線的選擇計算 . 23第 II

4、頁5.4 礦用低壓隔爆開關(guān)選擇 . 266 井下保護裝置設(shè)計 . 286.1 漏電保護 . 286.1.1井下漏電保護裝置的作用 . 286.1.2漏電保護裝置的選擇 . 286.3 接地保護系統(tǒng) . 297 課程設(shè)計的收獲和建議 . 328 參考文獻 . 33第 III 頁1 采區(qū)配電點位置的確定1.1采區(qū)供電對電能的要求1、電壓允許偏差電能質(zhì)量供電電壓允許偏差（GB 1232590）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為：（1）35KV及以上供電和對電壓有特殊要求的用戶為額定電壓的+5%5%；（2）10KV及以上高壓供電和低壓電力用戶的電壓允許偏差為用戶額定電壓的+7

5、%7%；（3）低壓照明用戶為+5%10%。2、電網(wǎng)頻率：電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差（GB/T 155431995）中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為0.2HZ，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差值可放寬到+5% HZ5% HZ，標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明容量大小的界限，電網(wǎng)容量在300萬KW以上者為0.2HZ；電網(wǎng)容量在300萬KW以下者為0.5HZ。3、供電可靠性：電可靠性是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，必須保證供電的可靠性。1.2環(huán)境要求（1）采區(qū)配電點應(yīng)設(shè)置在便于較大體積的變壓器等設(shè)備直接通過運輸線路運到的地點。（2）同時還要滿足頂板堅固，無淋水且通風(fēng)良好。 根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使配電點能順利的通過運輸平巷向整個

6、采區(qū)的負荷中心（采煤工作面）進行供電。低壓供電距離合理，并且不必移動采區(qū)配電點就能對采區(qū)的采煤工作面進行供電。 根據(jù)供電設(shè)備的選型原則及所選設(shè)備電動機型號規(guī)格，初步設(shè)計出如附圖所示的綜采工作面供電系統(tǒng)，其6KV高壓電源來自-480變電所109高壓盤。 1#（630KVA）移動變電站、2#(1250KVA)與泵站及其工作面配電點設(shè)在下順槽距開切眼約600米處，與電纜車組成串車組，在軌道上隨工作面的開采向外牽移。1.3變電所位置選擇及設(shè)備布置1. 井下主(中央)變電所位置，宜設(shè)置在靠近副井的井底車場范圍內(nèi)， 并應(yīng)符合下列規(guī)定：1.經(jīng)鉆孔向井下供電的井下主(中央)變電所，鉆孔宜靠近主(中央)變電 所

7、；2.井下主(中央)變電所可與主排水泵房、牽引變流室聯(lián)合布置，亦可單獨設(shè)置硐室。當(dāng)為聯(lián)合硐室時，應(yīng)有單獨通至井底車場或大巷的通道；3.井下主(中央)變電所不應(yīng)與空氣壓縮機站硐室聯(lián)合或毗連。2. 每個水平宜設(shè)置一個主(中央)變電所。當(dāng)多水平中的某一水平由鄰 近水平供電技術(shù)經(jīng)濟合理時，該水平可不設(shè)主(中央)變電所。當(dāng)?shù)V井涌水量很大，有幾個主排水泵房時，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定主(中央)變電所的位置和數(shù)量。3. 井下主(中央)變電所內(nèi)的動力變壓器不應(yīng)少于2 臺，當(dāng)1臺停止運 行時，其余變壓器應(yīng)能保證一、二級負荷用電。第1頁4. 井下主(中央)變電所硐室，應(yīng)滿足下列要求：1.不得有滲水、滴水現(xiàn)象；2.

8、硐室門的兩側(cè)及頂端，預(yù)埋穿電纜的鋼管。鋼管內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍；3.電纜溝應(yīng)設(shè)有蓋板，宜采用花紋鋼蓋板；4.硐室的地面應(yīng)比其出口處井底車場或大巷的底板高出0.5m；5.硐室通道上必須裝設(shè)向外開的柵欄防火兩用鐵門；6.硐室內(nèi)應(yīng)設(shè)置固定照明及滅火器材。5.主(中央)變電所硐室尺寸應(yīng)按設(shè)備最大數(shù)量及布置方式確定，并應(yīng) 滿足下列要求：1.高壓配電設(shè)備的備用位置，按設(shè)計最大數(shù)量的20考慮， 且不少于2臺；當(dāng)前期設(shè)備較少，后期設(shè)備較多時，宜按后期需要預(yù)留備用位置；2.低壓配電的備用回路，按最多饋出回路數(shù)的20計算；3.主變壓器為2臺及2臺以上時，不預(yù)留備用位置；當(dāng)為1臺時，預(yù)留1臺備用位置；4.

9、主(中央)變電所內(nèi)設(shè)備布置時，其通道尺寸不宜小于表5.1.5-1、5.1.5- 2、5.1.5 -3 的規(guī)定。表1-1 高壓開關(guān)柜(箱)通道尺寸(mm)表1-2 低壓配電柜(箱)通道尺寸(mm)表1-3 變壓器通道尺寸(mm) 第2頁高、低壓配電設(shè)備同側(cè)布置時，高、低壓配電設(shè)備之間的距離應(yīng)按高壓維護走廊尺寸考慮。高、低壓配電設(shè)備互為對面布置時，其中走廊應(yīng)按高壓單列操作走廊尺寸考慮。第3頁2 采區(qū)負荷計算和變壓器選擇2.1 井下電力負荷計算井下電力負荷計算應(yīng)該符合下列規(guī)定：1.能夠較精確計算出電動機功率的用電設(shè)備，直接取其計算功率；2.其他設(shè)備，一般采用需要系數(shù)法計算。井下設(shè)備的需要系數(shù)及平均功

10、率因數(shù)表表2-1 需要系數(shù)及平均功率因數(shù)表注：當(dāng)有功率因數(shù)補償時，按計算的功率因數(shù)。 每個回采工作面的電力負荷，可按下列公式計算：S= Kx*Pe/COS (2-1) 綜采、綜掘工作面需要系數(shù)可按下式計算：Kx=0.4+0.6*Pd/Pe (2-2) 一般機采工作面需要系數(shù)可按下式計算：Kx=0.286+0.714*Pd/Pe ) (2-3) 式中 S-工作面的電力負荷視在功率(kVA)； Pe-工作面用電設(shè)備額定功率之和(kW)； COS-工作面的電力負荷的平均功率因數(shù)， Kx-需要系數(shù)，Pd-最大一臺(套)電動機功率(kW)。第4頁采區(qū)變電所的電力負荷，可按下式計算：S= Ks*Kx*Pe

11、/ COS (2-4) 式中Ks-本采區(qū)內(nèi)各工作面的同時系數(shù)，見表2-2表2-2 井下各級變電所的同時系數(shù)注：不包括由地面直接向采區(qū)供電的負荷，若為單采區(qū)或單盤區(qū)礦井，則同時系數(shù)取1。 井下主變電所的電力負荷，可按下式計算：Sj=KS1*S+ KS2*Pn/ COS (2-5) 式中 Sj-井下總計算負荷視在功率(kVA)；S-除由井下主(中央)變電所直配的主排水泵及其他大型固定設(shè)備計算功率之外的井下各變電所計算負荷視在功率之和(kW)；Pn-由井下主(中央)變電所直配的主排水泵及其他大型固定設(shè)備計算功率之和(kw)； COS-井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備加權(quán)平均功率因數(shù)； KS1-井下各級

12、變電所問的同時系數(shù)，KS2-井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備間的同時系數(shù)，只有主排水泵時取1.00，有其他大型固定設(shè)備時取0 900.95。2.2設(shè)備負荷計算結(jié)果根據(jù)巷道、生產(chǎn)機械的布置情況，查煤礦井下供電設(shè)計指導(dǎo)書和礦井供電，查找有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，列出采區(qū)電氣設(shè)備技術(shù)特征如表所示。表2-3 采區(qū)電氣設(shè)備技術(shù)特征表第5頁表2-4 采區(qū)機械設(shè)備配備表2.3變壓器的容量、臺數(shù)和型號的確定1.+50水平絞車變電所變壓器容量： ST1 =Pe1×Kx×Kc /cospj =111.2×0.4×1/0.6 =74.13KVA式中：cospj 加權(quán)平均功率因素，取cosp

13、j =0.6； Kx需要系數(shù)，取Kx=0.4；Kc采區(qū)重合系數(shù)，分別取Kc1=1,Kc2=0.9；Pe1由+50水平變電所供電的所有電動機額定容量之和； Pe1110+1.2=111.2kw2.-130水平采區(qū)變電所變壓器容量: ST2 =Pe2×Kx×Kc/cospj =143.8×0.5×0.9/0.6 =107.848KVA式中： cospj 加權(quán)平均功率因素，取cospj =0.6； Kx 需要系數(shù)，取Kx=0.4；Pe2 由-130水平采區(qū)變電所供電的所有電動機額定容量之和； Pe2(5.5+5.5×2+11+4+8+5.5×

14、;2+11+1.2×2+8)×2=143.8kw根據(jù)Ste>St原則，選T1型號為 KSJ2-75/6 變壓器一臺，T2選型號為KSJ2-135/6變壓器一臺，其技術(shù)特征如表所示。第6頁表2-5變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表2.4 變壓器選擇注意事項變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備，對供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設(shè)備投資費用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減小；如果變壓器容量選擇過小，在長期過負荷運行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命。既不安全又不經(jīng)濟。 二、電壓等級的確定 采區(qū)變電所變壓器

15、在一般情況下是按計算容量選設(shè)，不留備用量。其原因是為了盡力減少變電所硐室開拓量，降低供電成本。本工作面設(shè)計選擇兩種電壓等級，工作面供電采用1140V電壓等級，主要供工作面采煤機、刮板機、運輸順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機、乳化液泵站，其它地點供電均采用660V電壓等級，供煤流皮帶機、溜子、絞車、小水泵及兩順照明、信號用電。上下兩順，工作面的照明、聲光信號、打點信號、煤電鉆等負荷采用127V電壓供電，電源分別取自660（或1140）V/127V綜保變壓器，均可以滿足供電的可靠性。第7頁3 電纜選擇3.1選擇原則采區(qū)供電電纜是根據(jù)采區(qū)機械設(shè)備配置圖擬定，應(yīng)符合安全、經(jīng)濟、操作靈活、系統(tǒng)簡單、保護完善、便于檢修

16、等項要求。原則如下：保證供電可靠，力求減少使用開關(guān)、起動器、使用電纜的數(shù)量應(yīng)最少。原則上一臺起動器控制一臺設(shè)備。采區(qū)變電所動力變壓器多于一臺時，應(yīng)合理分配變壓器負荷，通常一臺變壓器擔(dān)負一個工作面用電設(shè)備。變壓器最好不并聯(lián)運行。采煤機宜采用單獨電纜供電，工作面配電點到各用電設(shè)備宜采用輻射式供電上山及順槽輸送機宜采用干線式供電。配電點起動器在三臺以下，一般不設(shè)配電點進線自動饋電開關(guān)。工作面配電點最大容量電動機用的起動器應(yīng)靠近配電點進線，以減少起動器間連接電纜的截面。供電系統(tǒng)盡量減少回頭供電。低沼氣礦井、掘進工作面與回采工作面的電氣設(shè)備應(yīng)分開供電，局部扇風(fēng)機實行風(fēng)電沼氣閉鎖，沼氣噴出區(qū)域、高壓沼氣礦

17、井、煤與沼氣突出礦井中，所有掘進工作面的局扇機械裝設(shè)三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）二閉鎖設(shè)施即風(fēng)、電、沼氣閉鎖。1）在正常工作時電纜芯線的實際溫升不得超過絕緣所允許的溫升，否則電纜將因過熱而縮短其使用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65°，鎧裝電纜允許溫升是80°，電纜芯線的時間溫升決定它所流過的負荷電流，因此，為保證電纜的正常運行，必須保證實際流過電纜的最大長時工作電流不得超過它所允許的負荷電流。2）正常運行時，電纜網(wǎng)路的實際電壓損失必須不大于網(wǎng)路所允許的電壓損失。為保證電動機的正常運行，其端電壓不得低于額定電壓的95%，否則電動機等電氣設(shè)備將因電壓過低而燒毀。

18、所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。3）距離電源最遠，容量最大的電動機起動時，因起動電流過大而造成電壓損失也最大。因此，必須校驗大容量電動機起動大，是否能保證其他用電設(shè)備所必須的最低電壓。即進行起動條件校驗。4）電纜的機械強度應(yīng)滿足要求，特別是對移動設(shè)備供電的電纜。采區(qū)常移動的橡套電纜支線的截面選擇一般按機械強度要求的最小截面選取時即可，不必進行其他項目的校驗。對于干線電纜，則必須首先按允許電流及起動條件進行校驗。5)對于低壓電纜，由于低壓網(wǎng)路短路電流較小，按上述方法選擇的電纜截面的熱穩(wěn)定性均能滿足其要求，因此可不必再進行短路時的熱穩(wěn)定校驗。第8頁3.2 采區(qū)低壓電纜的選擇3.2.

19、1電纜長度的確定根據(jù)采區(qū)平面布置圖和采區(qū)剖面圖可知：人行上山傾角為25°。以計算上山絞車的電纜長度為例：從剖面圖可知+50中央變電所到+50水平上山絞車硐室的距離為280m?？紤]實際施工電纜垂度，取其長度為理論長度的1.05倍，則實際長度為：Ls=L×1.05=294m，取300 m.同理 其他電纜長度亦可計算出來。礦用電纜型號應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定，電鉆用UZ型，上山絞車用ZQP20型，裝巖機和回柱絞車用UP型，固定支線電纜和移動支線均采用U型。3.2.2 低壓電纜截面的選擇1.移動支線電纜截面采區(qū)常移動的電纜支線的截面選擇時考慮有足夠的機械強度,初選支線電纜截面即可。2

20、.干線電纜截面的選擇：由于干線線路長,電流大,電壓損失是主要矛盾,所以干線電纜截面按電壓損失計算。（1）-130水平巖巷掘進配電點根據(jù)UZ值的取值原則,選取配電點中線路最長,容量最大的支線來計算。11KW耙斗裝巖機初選電纜為U-1000 3×16+1×6 100m,用負荷矩電壓損失計算支線電纜電壓損失：UZ% = Kf×Pe×LZ×K%=1×11×100×10-3×0.327=0.36式中UZ%支線電纜中電壓損失百分比；Kf負荷系數(shù),取Kf=1；Pe電動機額定功率,KW；LZ支線電纜實際長度,KM；K%千

21、瓦公里負荷電壓損失百分數(shù)UZ =UZ%×Ue/100=0.036×660/100=2.4V式中UZ支線電纜中電壓損失,V；2) 變壓器電壓損失為：UB% =×(Ur%×cospj+Ux%×sinpj)= 0.80×(2.27×0.6+3.88×0.8)=3.57式中UB%變壓器電壓損失百分比；第9頁變壓器的負荷系數(shù), =Stj1/Se=107.848/135=0.80；Se變壓器額定容量,KVA；Stj1變壓器二次側(cè)實際負荷容量之和,KVA. Stj1=107.848 KVA；Se變壓器額定容量,KVA；Ur%變壓

22、器額定負荷時電阻壓降百分數(shù),取Ur%=2.27；Ux%變壓器額定負荷時電抗壓降百分數(shù),取Ur%=3.88；cospj加權(quán)平均功率因數(shù),取cospj =0.6,sinpj=0.8；UB =UB%×Ue/100=3.57×660/100=23.56V3) 干線電纜允許電壓損失為:Ugy =UY-UZ-UB=63-2.4-23.56=37.04V式中：Ugy=干線電纜中允許電壓損失，單位V；UY允許電壓損失,單位V, Ue=660V時, UY=63V；UZ支線電纜中電壓損失,V；UB變壓器中電壓損失,V；4) .干線電纜截面確定Agy = Kx×Pe×Lgy/

23、(Ue×r×Ugy×pj)=0.7×34×0.6/(660×42.5×37.04×0.8)=17mm2式中：Agy干線電纜截面積, mm2；Pe干線電纜所帶負荷額定功率之和,KW, Pe=5.5×2+11+4+8=34KW；Lgy干線電纜實際長度,Km；r電纜導(dǎo)體芯線的電導(dǎo)率, m/(·mm2)取r=42.5·mm2；Pe允許電壓損失,V, Ue=660V時, UY=63V；Ugy干線電纜中最大允許電壓損失,V；pj加權(quán)平均效率,V,取pj=0.8；根據(jù)計算選擇干線電纜為U-1000

24、3×25 +1×10 600m2. -130水平向采區(qū)配電點的干線電纜：1) 支線電纜電壓損失：UZ% = Kf×Pe×LZ×K%=1×11×150×10-3×0.327=0.54UZ =UZ%×Ue/100=0.054×660/100=3.564V2) 干線電纜允許電壓損失為：Ugy =UY-UZ-UB第10頁=63-3.564-23.56=35.876V3) 干線電纜截面確定：Agy = Kx×Pe×Lgy/(Ue×r×Ugy×pj

25、)=0.7×32.4×0.7/(660×42.5×35.876×0.8)=19.7mm2式中：Pe干線電纜所帶負荷額定功率之和,KW,Pe=5.5×2+11+1.2×2+8=32.4KW； 根據(jù)計算選擇干線電纜為U-1000 3×25+1×10 700m上山絞車照明圖3-1 絞絞車房供電計算圖向110KW絞車供電的電纜截面的選擇：根據(jù)所選用KSJ 2-75/6 型變壓器, Ur%=2.5,Ux%=3.74；變壓器的電壓損失為：UT%=(ST/Se)×(Ur%×cospj+Ux%

26、5;sinpj)=(74.13/75)×(2.5×0.6+3.74×0.8)=4.44UT =UT%×U2e/100=4.44×400/100=17.76V支線電纜允許電壓損失：Ugy=UY-UB=39-17.76=21.24V支線電纜截面確定：Agy = Kx×Pe×Lgy/(Ue×r×Ugy×pj)=0.7×110×0.08/(380×42.5×21.24×0.8)=10.5mm根據(jù)計算選用ZQP20-1000 3×25 80m 型

27、電纜。第11頁 絞車房供電計算簡圖（圖3）3.3采區(qū)電纜熱穩(wěn)定校驗按起動條件校驗電纜截面：11KW提升絞車是較大負荷起動，也是采區(qū)中容量最大、供電距離較遠的用電設(shè)備，選擇的電纜截面需要按起動條件進行校驗。1) 電動機最小起動電壓：UQmin= = KQ×Ue aQ 1.2 ×660 2.5=457.26V式中: Ue 電動機額定電壓,V；KQ 電動機最小允許起動轉(zhuǎn)矩MQmin 與額定轉(zhuǎn)矩Me之比值. KQ=1.2；aQ電動機額定電壓下的起動轉(zhuǎn)矩MeQ與額定轉(zhuǎn)矩Me之比值,由電動機技術(shù)數(shù)據(jù)表查得,礦用隔爆電動機aQ= 2.5。2)起動時工作機械支路電纜中的電壓損失：UZQ=（

28、=（=54V式中:r 支線電纜芯線導(dǎo)體的電導(dǎo)率,m/(·mm2)；LZ支線電纜實際長度.KM；IQ電動機實際起動電流,單位A；IQ=IeQ×UQmin/Ue=87×457.26/660=60.3A；式中:IeQ 電動機在額定電壓下的起動電流,單位A；UQmin 電動機最小起動電流,V;查表1-1,取UQmin=87V；Ue 電動機額定電壓,單位V；AZ 支線電纜的芯線截面；cosQ電動機起動時的功率因數(shù)，估取cos=0.55,sin=0.843) 起動時電纜中的電壓損失：UgQ=（=65V式中:r 干線電纜芯線導(dǎo)體的電導(dǎo)率,m/(·mm2)；LZ 干線電

29、纜實際長度,Km；AZ支線電纜的芯線截面, mm2；IgQ干線電纜中實際實際起動電流,A； IgQ=(IQ ×cosQ×Ii×cospj)2+(IQ×sinQ+Ii×sinpj)2(60.3×0.55+40.6×0.6)2+(60.3×0.84+40.6×0.8)2 =3×IgQ×LZ×cosgQ×103）/（r×AZ） =(3×101.1×700×0.57)/(42.5×25) 3×IQ×LZ&

30、#215;cosQ×103）/（r×AZ） 3×60.3×0.55×103）/(42.5×25)第12頁=101.1A中: Ii其余電動機正常工作電流，A；Ii =Pe/（3×Ue×pj×cospj）=（22×103）/(3×660×0.79×0.6)=40.6AcosgQ干線電纜在起動條件下的功率因數(shù),cosgQ =(IQ×cosQ+Ii×cospj)/IgQ=(60.3×0.55+40.6×0.6)/101.1=0.574

31、) 起動時變壓器的電壓損失：UBQ% = (IBQ/IBe)×( Ur% ×cosBQ+Ux%×sinBQ )=(101.1/113)×(2.27×0.57+3.88×0.82)=4.004UBQ =UBQ%×UBe/100=690×4.004/100=27.63V式中: IBQ起動時變壓器的負荷電流,A；IBe 變壓器負荷額定電流,A；UBe變壓器負荷側(cè)額定電壓,V；cosBQ起動時變壓器負荷功率因數(shù)；cosBQ =(IQ×cosQ+Ii×cospj)/IgQ=(60.3×0.55+

32、40.6×0.6)/101.1=0.575) 起動狀態(tài)下供電系統(tǒng)中總的電壓損失：UQ =UZQ + UgQ + UBQ=54+65+27.63=146.63V6) 檢驗條件：U2e-UQ =690-146.63=543.37V>457.26V又因為543.5V相對于額定電壓的百分數(shù)為543.5/660×100%=82.3%，超過磁力起動器吸合線圈要求的電壓。所以檢驗結(jié)果可以認為選用25mm2的橡套電纜滿足了起動條件。3.4 高壓電纜的選擇3.4.1選擇方案1按經(jīng)濟電流密度計算選定電纜截面，對于輸送容量較大，年最大負荷利用的小時數(shù)較高的高壓電纜尤其應(yīng)按經(jīng)濟電流密度對其截

33、面進行計算。第13頁2按最大持續(xù)負荷電流校驗電纜截面，如果向單臺設(shè)備供電時，則可按設(shè)備的額定電流校驗電纜截面。3按系統(tǒng)最大運行方式時發(fā)生的三相短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定性，一般在電纜首端選定短路點。井下主變電所饋出線的最小截面，如果采用的鋁芯電纜時，應(yīng)該不小于50mm2 。4按正常負荷及有一條井下電纜發(fā)生故障時，分別校驗電纜的電纜的電壓損失。5固定敷設(shè)的高壓電纜型號按以下原則確定：在立井井筒或傾角45°及其以上的井筒內(nèi)，應(yīng)采用鋼絲鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼絲鎧裝交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，鋼絲鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼絲鎧裝鉛包紙絕緣電纜。在水平巷道或傾角45°以下的井巷內(nèi)，采用鋼帶

34、鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼帶鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼帶鎧裝鉛包紙絕緣電纜。在進風(fēng)斜井，井底車場及其附近，主變電所至采區(qū)變電所之間的電纜，可以采用鉛芯電纜，其它地點必須采用銅芯電纜。6. 移動變電站應(yīng)采用監(jiān)視型屏蔽橡膠電纜。3.4.2選擇計算1按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面:A1 =In/nJ=7.2/1×1.73=4.2mm2式中：A電纜的計算截面, mm2；In電纜中正常負荷時持續(xù)電流， In=SB1/(3×Ue) =74.13/( 3×6) =7.2A；n同時工作的電纜根數(shù)，n=1；J經(jīng)濟電流密度，A/mm2,取J=1.73Amm2；A2 =In/nJ=13.8

35、4/1×1.73 =7.92 mm2式中： In電纜中正常負荷時持續(xù)電流，In=SB2/(3×Ue) =143.8/(=13.84A；電纜型號為：L1：ZLQP20-6000 3×50；L2：ZLQP20-6000 3×70。2校驗方法：（1）按持續(xù)允許電流校驗電纜截面：KIP=(55.875167.5)×10AIa=7.2A式中： IP環(huán)境溫度為25度時電纜允許載流量,A由設(shè)指表2-8查取IP=125；K環(huán)境溫度不同時載流量的校正系數(shù),由設(shè)指表2-6查?。?.447K1.34；Ia持續(xù)工作電流, Ia= SB1/(3×Ue) =74

36、.13/(3×6) =7.2A ；KIP=(55.875167.5)Ia,符合要求。 3×6)第14頁（2）電纜短路時的熱穩(wěn)定條件檢驗電纜截面,取短路點在電纜首端,取井下主變電所容量為50MVA,則Id（3） = Sd/(3×Up)=(50×103)/(3 ×6.3)=4582.4AAmin = (Id（3）×tj )/C=(4582.4×0.25 )/90=25.46mm2<A1=50 mm2式中： Amin電纜最小截面, mm2；Id（3）主變電所母線最大運行方式時的短路電流,A；tj短路電流作用假想時間,S；對井

37、下開關(guān)取0.25S；C 熱穩(wěn)定系數(shù), 由設(shè)指表2-10查取C=90；符合要求。(3)按電壓損失校驗電纜截面：U% =KPL/1000=2.498×111.2×0.3/1000=0.08%<7%式中：U%電纜電纜中電壓損失的百分數(shù)；K兆瓦公里負荷矩電纜中電壓損失百分數(shù),取6KV鋁芯電纜兆瓦公里負荷矩電纜中電壓損失K=2.498；PL電纜輸送的有功功率；7%允許電壓損失百分數(shù)；故滿足要求。因此所選ZLQP20-6000 3×50 的高壓電纜符合要求。第15頁4 短路電流計算4.1短路電流的原因和形式選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護、確定電氣主接線方案、考慮限制短路電流

38、的措施及分析電力系統(tǒng)是短路計算的最終目的。所謂短路是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導(dǎo)體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線）。一、短路的原因短路是指不同電位的導(dǎo)體之間的電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是最嚴重的一種故障。電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障，究其原因，主要有以下三個方面：（1）電氣絕緣損壞這可能是由于電氣設(shè)備長期運行，其絕緣自然老化而損壞；頁可能是由于設(shè)備本身質(zhì)量不好，絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；也可能是設(shè)備絕緣受到外力損傷而導(dǎo)致短路。(2)誤操作例如帶負荷誤拉高壓隔離開關(guān)，很可能導(dǎo)致三相弧光短路。

39、又如誤將較低電壓的設(shè)備投入較高電壓的電路中而造成設(shè)備的擊穿短路。（3）鳥獸害例如鳥類及蛇鼠等小動物跨越的裸露的不同電位的導(dǎo)體之間，或者被鼠類咬壞設(shè)備或?qū)w的絕緣，都會引起短路的故障。二、在三相系統(tǒng)中，可有下列短路形式：（1）三相短路（2）兩相短路（3）單相短路（4）兩相接地短路上述三相短路，屬于“對稱性短路”。其他形式的短路，均屬“非對稱性短路”。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般是三相短路電流最大，造成的危害也最嚴重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇校驗電氣設(shè)備用的短路計算中，以三相短路計算為主。實際上，非對稱性

40、短路也可按對稱分量法分解為對稱的正序、負序和零序分量來研究，所以對稱性的三相短路分析也是分析非對稱性短路的基礎(chǔ)。4.2 短路電流的計算在短路計算的基本假設(shè)前提下，選取SB=100MVA，UB=UAV (4-1)"X1=X2=X3=Xd*SSN=0.135100=0.432 250.8各繞組等值電抗US(1-2)%取17，US(2-3)%取6，US(3-1)%取10.5 (4-2)第16頁1US1% =US(1-2)% + US(3-1)%-US(2-3)%）2 1 =17+10.5-6)=10.7521US2% =US(1-2)% + US(2-3)%-US(3-1)%）2 1 =1

41、7+6-10.5)=6.2521US3% =US(2-3)% + US(3-1)%-US(1-2)%）2 1 =(6+10.5-17)=-0.252X4=X5=X6=X7=10.75100Us1%SB=0.179 = 10060100SNUS1%SB-0.25100 = =-0.004 100SN10060X8=X1/X2/X3=0.144X9=(X4+X6)/(X5+X7)=0.0875X10=X9+X8=0.232即火電廠的阻抗為0.232。2)又根據(jù)資料所得,可將變電所視為無限大電源所以取”SB E"=1 S變110=I*”I*=S變110650=6.5 SB100E"

42、;1=”=0.154 I*6.5S變35250=2.5KA SB100X變110同理:因35KU變電所的短路容量為250MVA 所以 ”I*=第17頁X變35E"1=”=0.4 I*2.5SB100=120.4=0.032 22U115SBSB100 = X=90.4=0.027 l222UU115S100=7.50.4=0.219 22U37火電廠到待設(shè)計的變電所距離12KM，阻抗為每千米0.4歐 X= Xl110KV變電所到到待設(shè)計的變電所距離9KM，阻抗為每千米0.4歐 X= Xl35KV變電所到到待設(shè)計的變電所距離7.5KM，阻抗為每千米0.4歐 X= Xl待設(shè)計變電所中各繞

43、組等值電抗1US1% =US(1-2)% + US(3-1)%-US(2-3)%）2 1 =6.5+17-10.5)=6.521US2% =US(1-2)% + US(2-3)%-US(3-1)%）2 1 =6.5+10.5-17)=021US3% =US(2-3)% + US(3-1)%-US(1-2)%）2 1 =(10.5+17-6.5)=10.52XT1=XT2=XT3=Us1%SB10.5100= =0.525 100SN10020Us2%SB0100 = =0 100SN10020Us3%SB6.5100 = =0.325 100SN10020該變電所的兩臺型號規(guī)格一樣所以另一個變

44、壓器的阻抗和XT1，XT2，XT3相同。第18頁X13=X1+X3=0.232+0.032=0.264X14=X2+X4=0.154+0.027=0.181X15=X5/X6=0.263X16=X7/X8=0.163X17=X9/X10=0X18=X11+X12=0.219+0.4=0.619又因為E1是有限大電源(將0.263改為0.264)所以 25Xjs=0.264=10030.2 48"查短路電流周期分量運算曲線取T=0S ,可得I1*"E21I=5.525 X140.181"2*=4.324"E31I=1.134 X15+X17+X180.26

45、3+0+0.619"3*""I"f=(I1"*+I2*+I3*)IB=(4.324+5.525+1.134)=5.514KA 沖擊系數(shù)取1.8Iim=I"fkim=×5.514×1.8=14.034KA"""S=(I1*+I2*+I3*)SB=(4.324+5.525+1.134) ×100=1098.3MV.A第19頁5 電氣設(shè)備的選擇和校驗5.1 高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。 由于高壓開斷器沒有連續(xù)過載的能力，

46、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，及取最大持續(xù)工作電流3)開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流Igmax。 INbr，不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt即 IPtINbr當(dāng)斷路器的短路電流值。4)短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流電流最大沖擊電流值ish即 INbr較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算可用INbrI"進行選擇，I"為INcl不應(yīng)小于短路INclish5.1.1 斷路器選擇及校驗1、110KV進線側(cè)斷路器選擇1）額定電壓選擇：UN2）額定電流選擇：UNS UN=110KV IeI

47、gmaxIgmax=2Ie 考慮到電源進線發(fā)生故障，所以相應(yīng)回路的即： Igmax=3）按開斷電流選擇：INbrI"=5.514 KA 即INbr>5.514KA第20頁4）按短路關(guān)合電流選擇：iNclish=14.034KA 即iNcl14.034KA5）校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為1.5S,全開斷時間0.07stk =tpr + tbr=1.5+0.07=1.57SIt2tQK QK=tk(I"2+10It2+It2)k/2k12=36.229 KA²S×3=2976.75 KA²S It2t=31.5²即It2tQK滿足要求i

48、esish6）校驗動穩(wěn)定：ies=80kA>14.034KA滿足要求故選擇戶外LW11110型SF6斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：表5-1 110KV斷路器計算結(jié)果表第21頁5.2 高壓開關(guān)的選擇1）額定電壓選擇：UNUNS UNS=110KVIgmax=2Ie2）考慮到電源進線發(fā)生故障，所以相應(yīng)回路的即：Igmax=根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外GW5-110型，高壓開關(guān)，其參數(shù)如5-2表 5-2 110KV高壓開關(guān)參數(shù)表型號 額定電壓UN(kV)最工高作額定電流Ie(A)動穩(wěn)定電流峰值(kA)熱穩(wěn)定電(kA)4s流電壓GW5-110 110KV 115 630 100 203

49、）校驗熱穩(wěn)定：同斷路器校驗相同 It2tQK S KA²S It2t=20²×4=1600 KA²S QK=36.229 KA²It2t>QK滿足要求4）校驗動穩(wěn)定： iesishish=14.034KA ies=100KA第22頁即：iesish 滿足要求由上述計算表明，選擇GW5-110型高壓開關(guān)能滿足要求，列出下表： 如表5-3表5-3 110KV高壓開關(guān)計算結(jié)果表設(shè)備項目 GW5-110型產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計算數(shù)據(jù)110KV262A36.229KA²S14.034KA 110KV 630A 1600KA²S 100KA

50、 UNUNS IeIgmax It2tQKiesish5.3母線的選擇計算1、110KV側(cè)母線的選擇1）按最大負荷持續(xù)工作電流選擇：Igmax=按以上計算選擇和設(shè)計任務(wù)要求可選擇LHBGJ-150型鋼芯鋁絞線，最高允許溫度為70，長期允許載流量為310A，基準(zhǔn)環(huán)境溫度為+25，外徑為 d=17mm ，其中鋼芯外徑6.6mm。,考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)：K=0.894 KIa25Co=310×0.894=277.14A>Igmax2）熱穩(wěn)定校驗QK=2tk(I"2+10Itk2/2+Itk)12IgmaxIy=36.229KA²S 運行時導(dǎo)體最高溫度： 

51、9;=0+(y-0)(查表得C =91 )2=34+(70-34)(262/310)2=59.760 Kf=1 滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面第23頁SSmin=上式中：線能滿足要求 =66.2mm 2 Smin小于所選導(dǎo)體截面 ,由以上數(shù)據(jù)表明，選擇LHBGJ-150型鋼芯鋁絞2、35kv母線選擇1）按最大負荷持續(xù)工作電流選擇：Igmax=0.433KA 按以上計算選擇和設(shè)計任務(wù)要求可選擇LHBGJQ-300型鋼芯鋁合金絞線，最高允許溫度為70，長期允許載流量為486A，基準(zhǔn)環(huán)境溫度為+25，外徑為 d=25.3mm ，其中鋼芯外徑10mm。K=0.894 KIa25Co=486×0

52、.894 =434.484A >Igmax滿足長期負荷發(fā)熱的要求。2)熱穩(wěn)定校驗：QK=2tk(I"2+10Itk2/2+Itk)12IgmaxIy=73.697KA²S 運行時導(dǎo)體最高溫度： =0+(y-0)(查表得C=90 ')2=34+(70-34)(433/486)2= 62.55=63 Kf=1滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面=95.4<300mm 2SSmin=小于所選導(dǎo)體截面,能滿足要求3、10kv母線選擇1)按最大工作持續(xù)電流：Igmax=1.516KA第24頁選125×8的單條矩形鋁母線平放,總截面S=125×8 =1000mm額定載流為1920A，溫度修正系數(shù)取0.894，修正后的載流量為：1820×0.894 =1716.48 > Igmax滿足長期負荷發(fā)熱的要求。2）熱穩(wěn)定校驗： 2QK=2tk(I"2+10It2+I)/2tkk12=356.058 KA²S運行時導(dǎo)體最高溫度：Igmax22=0+(y-0)()=34