煤礦企業(yè)地面35／6kV變電所設(shè)計正文

1、1 前言工礦企業(yè)負(fù)荷計算，首先需收集必要的負(fù)荷資料，按表29的格式做成負(fù)荷統(tǒng)計計算表，計算或查表求出各負(fù)荷的需用系數(shù)和功率因數(shù)，然后由低壓到高壓逐級計算各組負(fù)荷，在進(jìn)行負(fù)荷歸總時，應(yīng)計入各低壓變壓器的損耗，考慮組間同時系數(shù)后，就可求得礦井kV母線上的總計算負(fù)荷，作為初選主變壓器臺數(shù)容量的主要依據(jù)功率因數(shù)的補償計算與主變壓器的容量、負(fù)荷率及運行方式密不可分，題意是要求將35kV母線的功率因數(shù)提高到0.9以上，故應(yīng)將主變壓器的功率損耗也計入總的負(fù)荷中，在計算過程中將會存在估算與最后驗算的反復(fù)。擬定供電系統(tǒng)，主要是綜合考慮礦井負(fù)荷性質(zhì)，主變壓器的臺數(shù)、容量及電源線的情況來決定礦井地面356kV變電所

2、的主接線方式。并繪制供電系統(tǒng)一次接線圖。本章可按以下八步去計算。（一）計算各組負(fù)荷并填入表2中1114各欄。（二）選擇各低壓變壓器并計算其損耗。（三）計算6kV母線上補償前的總負(fù)荷并初選主變壓器。（四）功率因數(shù)補償計算與電容器柜選擇。（五）主變壓器校驗及經(jīng)濟運行。（六）全礦電耗與噸煤電耗計算。（七）擬定并繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖。（八）設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總。2 負(fù)荷計算、功率因數(shù)補償及供電系統(tǒng)擬定2.1計算各組負(fù)荷并填表利用表1中811各列的數(shù)據(jù)和公式,分別算出各設(shè)備或設(shè)備組的Pca、Qca、及Sca,并填入表2中1214列。例如，對于主井提升機有又如，對于扇風(fēng)機1，由同步電動機拖動，表

3、1中其cos標(biāo)出負(fù)值，其原因是：同步電動機當(dāng)負(fù)荷率0.9，且在過勵磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，故為負(fù)值。此時同步電動機的無功補償率約為4060%，近似計算取50%，故其補償能力可按下式計算： 同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表2。在表2的合計欄中，合計有功負(fù)荷8383 kW和無功負(fù)荷4945 kvar是表中12列、13列的代數(shù)和，而視在負(fù)荷10733kVA，則是據(jù)上述兩個數(shù)值按公式計算得出，視在容量的代數(shù)和無意義。表1 全礦負(fù)荷統(tǒng)計分組表設(shè) 備名 稱負(fù)荷等級電壓V線路類型電機類型單機容量kW安裝臺數(shù)工作臺數(shù)工 作設(shè) 備總?cè)萘縦W需用系數(shù)Kd功率因數(shù)cos計算容量離35kV變電所的距離

4、km有功kW無功kvar視在kVA12345678910111213141 主機提升26000CY10001/110000.950.7585052710000.292 副井提升16000CY6301/16300.850.755354667060.203 扇風(fēng)機116000kT8002/18000.85-0.91680-1566821.564 扇風(fēng)機216000kT8002/18000.85-0.91681-1567491.565 壓風(fēng)機16000CT2504/25000.85-0.89436-2097490.376 地面低壓1380C8700.70.756125474830.057 機修廠33

5、80C7500.550.654304998220.208 洗煤廠2380K9200.70.756545626530.489工人村3380K4800.70.753462898642.0910支農(nóng)3380K3600.70.752702294602.8211主排水泵16000CX5005/315000.750.8122092514420.6712井下低壓2660CX23780.650.7516691422212313合計Pca8383Qca4945S c a10733注1：線路類型：C電纜線路；k架空線路。注2：電機型式：Y繞線異步；X鼠籠異步；D直流；T同步2.2各低壓變壓器的選擇與損耗計算2.2

6、.1 低壓變壓器的選擇因采用高壓6kV集中補償功率因數(shù)，故對各低壓變壓器均無補償作用，選擇時據(jù)表2中的計算視在容量按公式的原則進(jìn)行。機修廠、工人村與支農(nóng)變壓器查附表1分別選用S9-800，60.4kV、S9-500，60.4kV、S9-400，60.4kV型三相油浸自冷式銅線電力變壓器各一臺。地面低壓動力變壓器選用兩臺S9-800，60.4kV型銅線電力變壓器。洗煤廠變壓器選用兩臺S9-800，60.4kV型銅線電力變壓器。2.2.2 變壓器功率損耗計算單臺變壓器的功率損耗按公式計算；兩臺變壓器一般為分列運行，其功率損耗應(yīng)為按0.5運行的單臺變壓器損耗的兩倍；對于井下低壓負(fù)荷，因表2中未作分組

7、，故不選變壓器，其損耗按近似公式計算。例如，對于500kVA工人村變壓器，據(jù)附表1中的有關(guān)參數(shù)，可算得 又如，對于地面低壓兩臺800 kVA變壓器，同樣可算得井下低壓負(fù)荷的變壓器損耗,按近似公式計算，即同理可得其它各低壓變壓器的損耗如表3所示。表3 各低壓變壓器功率損耗計算結(jié)果負(fù)荷名稱地面低壓機修廠洗煤廠工人村支 農(nóng)井下低壓ST.N，kVA2×8008002×800500400(2196)PT，kWQT，kvar4.2376.132.97.3413.921.73.515.732127合計PT57kW；QT275.3kvar2.3 計算6kV母線上補償前的總負(fù)荷并初選主變壓器

8、各組低壓負(fù)荷加上各低壓變壓器的功率損耗后即為其高壓側(cè)的負(fù)荷，因Pca=8383 kW，故查表23得Ksi=0.85，忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，變電所6kV母線補償前的總負(fù)荷為 補償前功率因數(shù)根據(jù)礦井一、二級負(fù)荷占的比重大與Sca.6=9501kVA，可初選兩臺主變壓器，其型號容量按附表2選為SF7-10000，356.3kV，由于固定電費按最高負(fù)荷收費，故可采用兩臺同時分列運行的方式，當(dāng)一臺因故停運時，另一臺亦能保證全礦一、二級負(fù)荷的供電，并留有一定的發(fā)展余地。2.4 功率因數(shù)補償計算與電容器柜選擇選擇思路題意要求35kV側(cè)的平均功率因數(shù)為0.9以上，但補償電容器是裝設(shè)聯(lián)接在6kV母線上，而

9、6kV母線上的總計算負(fù)荷并不包括主變壓器的功率損耗，這里需要解決的問題是，6kV母線上的功率因數(shù)應(yīng)補償?shù)胶沃挡拍苁?5kV側(cè)的平均功率因數(shù)為0.9級以上?分析解決此問題的思路如下：先計算無補償時主變壓器的最大功率損耗，由于無功損耗與負(fù)荷率的平方成正比，故出現(xiàn)變壓器最大功率損耗的運行方式應(yīng)為一臺使用，一臺因故停運的情況，據(jù)此計算35kV側(cè)的補償前負(fù)荷及功率因數(shù)，并按公式（252）求出當(dāng)功率因數(shù)提至0.9時所需要的補償容量，該數(shù)值就可以作為6kV母線上應(yīng)補償?shù)娜萘?；考慮到礦井35kV變電所的6kV側(cè)均為單母線分兩段接線，故所選電容器柜應(yīng)為偶數(shù)，據(jù)此再算出實際補償容量，最后重算變壓器的損耗并校驗35

10、kV側(cè)補償后的功率因數(shù)。無補償時主變壓器的損耗計算按一臺運行、一臺因故停運計算，則負(fù)荷率為以上P0、PK、I0、UK等參數(shù)由附表2查得。35kV側(cè)補償前的負(fù)荷與功率因數(shù) 計算選擇電容器柜與實際補償容量設(shè)補償后功率因數(shù)提高到，則，取平均負(fù)荷系數(shù)，據(jù)公式可得按表27選用GR-1C-08型，電壓為6kV每柜容量qc=270 kvar的電容器柜，則柜數(shù)取偶數(shù)得Nf=6實際補償容量：折算到計算補償容量為補償后6kV側(cè)的計算負(fù)荷與功率因數(shù)因補償前后有功計算負(fù)荷不變，故有 補償后主變壓器最大損耗計算補償后一臺運行的負(fù)荷率略有減小補償后35kV側(cè)的計算負(fù)荷與功率因數(shù)校驗 合乎要求。2.5 全礦電耗與噸煤電耗計

11、算按表21，一般大型礦井取上限。中小礦井取下限，取年最大負(fù)荷利用小時小時，故全礦年電耗噸煤電耗為擬定繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖擬定礦井地面供電系統(tǒng)圖，應(yīng)從35kV電源線開始，依次確定電源進(jìn)線回路、35kV和6kV主接線，再考慮各6kV負(fù)荷的分配與聯(lián)接來構(gòu)思。至于下井電纜的回路數(shù)，主要由負(fù)荷電流和井下開關(guān)最大額定電流，并兼顧是否設(shè)置限流電抗器來統(tǒng)籌考慮。最后繪制地面供電系統(tǒng)一次接線圖。1電源進(jìn)線與主接線按已知原始數(shù)據(jù)，上級變電所提供兩回35kV架空電源線路，故電源進(jìn)線回路為2。對于煤礦企業(yè)，因一、二級負(fù)荷占總量的23以上，故35kV側(cè)宜用全橋接線，6kV則可采用單母線分兩段的接線方式。2負(fù)荷

12、分配考慮一、二級負(fù)荷必須由聯(lián)于不同母線段的雙回路供電，而主、副井提升機因相距較近（80m），可采用環(huán)形供電；將下井電纜與地面低壓等分配于兩段母線上，力圖在正常生產(chǎn)時兩段6kV母線上的負(fù)荷接近相等。具體分配方案見圖2。3下井電纜回數(shù)確定由表2中11、12行，考慮0.96的同時系數(shù)得井下總負(fù)荷為井下最大長時負(fù)荷電流（計算電流）根據(jù)井下開關(guān)的額定電流最大為400A，而煤礦安全規(guī)程規(guī)定：下井電纜至少兩回，當(dāng)一回因故停止供電時，其它電纜應(yīng)能滿足井下全部負(fù)荷的供電。所以，本例至少應(yīng)選用3回，考慮到負(fù)荷分配和運行的靈活性，最后確定4回下井電纜，兩兩并聯(lián)后分列運行。至于下井電纜上是否串接限流電抗器，應(yīng)在短路計

13、算完成后，根據(jù)井下6kV母線上的短路容量是否超出原始資料中不大于100MVA的要求來決定。經(jīng)粗略估算，本例可以不設(shè)置限流電抗器。4繪制供電系統(tǒng)圖據(jù)以上的計算分析比較，可繪得該礦井地面變電所供電系統(tǒng)一次接線如圖22.6 設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總1補償后6kV側(cè)負(fù)荷與功率因數(shù) 2補償后35kV側(cè)負(fù)荷與功率因數(shù)； ； ；3主變壓器選擇：SF7-10000，356.3kV型，兩臺。4電容器柜與放電柜GR-1C-08型，6kV，270 kvar，六臺；GR-1C-03型，6kV放電柜，兩臺。5兩主變壓器經(jīng)濟運行臨界負(fù)荷：6全礦年電耗：7噸煤電耗：總結(jié)1）在將低壓負(fù)荷功率歸算到高壓側(cè)時不可引入電壓折算，但應(yīng)加

14、上變壓器損耗。2）由本例功率因數(shù)補償計算可以看出，補償前后主變壓器的功率損耗計算值相對變電所總負(fù)荷而言差距不大，因此在工程實際中可以直接按補償前的損耗值計算。3）因為電力電容器在6kV母線上是相對長時穩(wěn)定投運的，起的是平均無功補償?shù)淖饔?，即發(fā)出的是平均無功功率，而不是計算無功功率，所以在用35kV側(cè)計算有功功率Pca.35由公式來計算所需的電容器柜容量Qc時，應(yīng)將Pca.35乘以平均負(fù)荷系數(shù)Klo ，換算成平均功率；而求得實際的補償容量Qc.f后，欲求其計算補償容量Qc.ca，則應(yīng)將Qc.f再除以Klo ，否則將得出錯誤的結(jié)果。4）在有功平均負(fù)荷系數(shù)與無功平均負(fù)荷系數(shù)近似相等的條件下，平均功率

15、因數(shù)就近似等于計算功率因數(shù)。3 短路電流計算本章要求對圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行短路計算，故根據(jù)短路計算的目的，首先要在圖1上選定合理的短路計算點，并根據(jù)此繪制等效短路計算圖。對于工礦企業(yè)35/610kV供電系統(tǒng)，一般為無限大電源容量系統(tǒng)，正常運行方式常為全分列方式或一路使用、一路備用方式，電路相對簡單，故可在等效短路計算圖中直接進(jìn)行阻抗的串、并聯(lián)運算，以求得各短路點的等效總阻抗，進(jìn)而求得各短路參數(shù)。本題可按以下四步求解。一、選取短路計算點并繪制等效計算圖二、選擇計算各基準(zhǔn)值三、計算各元件的標(biāo)么電抗四、計算各短路點的總標(biāo)么電抗與短路參數(shù)按前面給定的條件，對圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行短路電流計算。要求計

16、算出有關(guān)短路點最大運行方式下的三相短路電流、短路電流沖擊值以及最小運行方式下的兩相短路電流。根據(jù)第一章的計算可列出短路電流計算所需的原始資料如下：該礦地面變電所35kV采用全橋接線，6kV采用單母分段接線；主變壓器型號為SF710000，35/6.3型，Uk%=7.5；地面低壓變壓器型號為S9800，60.4型，U k%= 4.5；35kV電源進(jìn)線為雙回路架空線路，線路長度為6.5km；系統(tǒng)電抗在最大運行方式: X*s.min =0.12，在最小運行方式: X*s.max =0.22。6kV母線上的線路類型及線路長度如表4所示。表4 地面變電所6kV母線上的線路類型及線路長度序號設(shè)備名稱電壓（

17、kV）距6kV母線距離(km) 線路類型1234567891 01 1主井提升副井提升扇風(fēng)機1扇風(fēng)機2壓風(fēng)機地面低壓機修廠洗煤廠工人村支農(nóng)井下6kV母線666660.40.40.40.40.460.280.21.51.50.360.050.20.4622.70.65CCKKCCCKKKC 注：C電纜線路 K架空線路3.1 選取短路計算點并繪制等效計算圖一般選取各線路始、末端作為短路計算點，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性，并作為上一級繼電保護的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗相關(guān)繼電保護的靈敏度。故本題在圖2中可選35kV母線，6kV母線和各6kV出

18、現(xiàn)末端為短路計算點。由于本題35/6kV變電所正常運行方式為全分列方式，故任意點的短路電流由系統(tǒng)電源通過本回路提供，且各短路點的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運行方式有關(guān)，故可畫得如圖1所示的等效短路計算圖。圖1 等效短路計算圖3.2 選擇并計算各電壓等級基準(zhǔn)值選基準(zhǔn)容量Sd100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud137kV，Ud26.3kV，Ud30.4kV 則可求得各級基準(zhǔn)電流為 3.3 計算各元件的標(biāo)么電抗值電源的電抗變壓器電抗主變壓器電抗 地面低壓變壓器電抗 線路電抗35kV架空線電抗 下井電纜電抗 扇風(fēng)機1饋電線路電抗 扇風(fēng)機2饋電線路電抗 主井提升饋電線路電抗 副井提升饋電線路電抗 壓風(fēng)機饋電線路

19、電抗 地面低壓饋電線路電抗 洗煤廠饋電線路電抗 工人村饋電線路電抗 機修廠饋電線路電抗 支農(nóng)饋電線路電抗 3.4 計算各短路點的總標(biāo)么電抗與短路參數(shù)3.4.1 k35點短路電流計算1最大運行方式下的三相短路電流 2最小運行方式下的兩相短路電流3.4.2 k66點短路電流計算1最大運行方式下的三相短路電流2最小運行方式下的兩相短路電流3.4.3 k¢21點短路電流計算（折算到6kV側(cè)）1最大運行方式下的三相短路電流6kV側(cè)的短路電流參數(shù) 2最小運行方式下的兩相短路電流6kV側(cè)的最小兩相短路電流為 3.4.4 井下母線短路容量計算（k7點）井下6kV母線距井上35kV變電所的最小距離是：

20、副井距35kV變電站距離+井深+距井下中央變電所的距離，即（km），其電抗標(biāo)么值為最大運行方式下井下母線短路的標(biāo)么電抗為 井下母線最大短路容量為該值小于井下6kV母線上允許短路容量100MVA，故不需要在地面加裝限流電抗器。其它短路點的計算與以上各點類似。各短路點的短路電流計算結(jié)果如表5所示。表5 短路計算結(jié)果參數(shù)表最大運行方式下短路參數(shù)最小運行方式下短路參數(shù)短 路 點（kA）（kA）（kA）（MVA）（ kA）（kA）K35K66K25K7K11K13K16K17K19K21K23K27K28K305.048.658.657.773.563.568.218.338.091.376.022.9

21、88.332.4212.8522.0622.0619.819.089.0820.9421.2420.633.4915.357.6021.246.177.6613.1513.1511.815.415.4112.4812.6612.302.089.154.5312.663.68322.6894.3594.3583.9738.8938.8989.5890.8988.3014.9465.6432.5290.8926.453.817.907.907.103.433.437.547.647.441.355.652.897.642.373.306.846.846.152.972.976.536.616.44

22、1.174.892.506.612.054 高壓電氣設(shè)備選擇4.1 35kV電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選型，除了掌握電氣設(shè)備選擇理論外，還必須了解電氣設(shè)備制造情況，才能選擇出合理型號。對具體設(shè)備選擇時，需要弄清其兩種運行方式（正常和短路運行）下通過它的最大長時負(fù)荷電流和最大短路電流。熱穩(wěn)定校驗是否合理，在很大程度上取決于繼電保護動作時間確定的合理性。本章可按前述各設(shè)備的選擇原則，依次選擇變電所35kV與6kV電氣設(shè)備。按第一章和第二章給定的條件，對圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行主要高壓電氣設(shè)備選擇計算。4.1.1 高壓斷路器的選擇35kV接線形式為全橋式，而運行方式采用全分列方式，所以35kV進(jìn)線和變壓

23、器回路的斷路器應(yīng)選相同型式的斷路器。當(dāng)一側(cè)的變壓器和另一側(cè)的進(jìn)線檢修時，橋斷路器必須把完好的進(jìn)線和變壓器聯(lián)絡(luò)起來，所以35kV的所有斷路器應(yīng)選相同的型號，其最大長時負(fù)荷電流應(yīng)為變壓器的最大長時負(fù)荷電流，即按照工作室外、工作電壓為35kV和最大長時負(fù)荷電流為173A，可選擇ZW7-40.5型戶外真空斷路器，其額定電壓為35kV，額定電流為1250A。其技術(shù)參數(shù)如表43所示。對ZW7-40.5型戶外真空斷路器按當(dāng)環(huán)境條件和短路情況進(jìn)行校驗。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗ZW740.5型戶外真空斷路器，額定工作環(huán)境最高空氣溫度為 +40，實際工作環(huán)境溫度為44，因此額定電流必須按當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度進(jìn)行修正。按當(dāng)高于+

24、40時，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8%進(jìn)行修正。在44下允許通過的最大電流為 符合要求。按短路條件校驗（1）額定開斷電流校驗。斷路器的額定開斷電流是INbr=25kA，而K1點的短路電流為IK1=5.03kA，因此額定開斷電流符合要求。（2）額定關(guān)合電流校驗。斷路器的額定關(guān)合電流是iNcl=63kA，而K1點的短路的沖擊電流為ish=12.83kA，因此額定關(guān)合電流符合要求。（3）熱穩(wěn)定校驗。因兩回35kV電源上級出線斷路器過流保護動作時間為2.5s，斷路器的開斷時間為0.1s，則短路電流通過斷路器的最長時間為tk =tbrtpr0.1+2.52.6s，即假想時間 ti2.6

25、s 。對于無限大容量系統(tǒng)有： 相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流： 符合要求。（4）動穩(wěn)定校驗。由于 則 符合要求。4.1.2 隔離開關(guān)的選擇布置室外的35kV隔離開關(guān)一般選用GW5型?；?5kV斷路器選擇相同型號的原因，35kV所有的隔離開關(guān)也應(yīng)選擇相同的型號。為了便于檢修時接地，進(jìn)線35kV隔離開關(guān)與電壓互感器回路的隔離開關(guān)要選用帶接地刀閘的，型號為GW5-35GD/630型。其余回路均選GW5-35/630型隔離開關(guān)。在額定環(huán)境溫度40）下的額定電流為630A，實際環(huán)境溫度（44）下允許通過的電流IN為隔離開關(guān)只需要按正常工作條件選擇，按短路情況校驗動熱穩(wěn)定性。以進(jìn)線隔離開關(guān)為例選擇校驗。表6列出

26、了進(jìn)線隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在隔離開關(guān)后，并在斷路器前時，事故切除靠上一級變電所的過流保護，繼電保護動作時限要比35kV進(jìn)線的繼電保護動作時限2.5s大一個時限級差，故tpr2.5+0.53s。表6 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)GW535GD型隔離開關(guān)參數(shù)UNS ：35kVUN 35kVImax ：173.21 AIN 583A：5.032×3.1：202×4ish ：12.83kAies 50 kA則短路電流經(jīng)過隔離開關(guān)的總時間由表6可知，所選GW5-35型隔離開關(guān)符合要求。 4.1.3 電流互感器的選擇選用供ZW740.5型戶外真空斷路器用LZZB

27、J4-35型電流互感器，其額定電壓為35kV，額定電流為300A。本型電流互感器為環(huán)氧樹脂澆注全封閉結(jié)構(gòu)，具有高動熱穩(wěn)定，高精度，多級次，并可制作復(fù)變比等特點，主要作計量、測量和繼電保護用。其技術(shù)參數(shù)如下表7所示。 LZZBJ435型實際環(huán)境溫度(44)下允許通過的電流IN為符合要求。1動穩(wěn)定性校驗由表7、表6有， 符合要求。2熱穩(wěn)定校驗由表7、表6有， 符合要求。4.1.4 電壓互感器的選擇35kV電壓互感器，為油浸絕緣型，均為單相，有雙圈與三圈之分。如對35kV不進(jìn)行絕緣檢測時，可選兩臺雙圈互感器，接成V型，供儀表用電壓，否則選用三臺三圈互感器，接成Y/Y/型?；ジ衅鞫搪繁Ｗo采用限流高壓熔

28、斷器。由于煤礦35kV變電所不對35kV進(jìn)行絕緣檢測（由上級變電所檢測）。則選兩臺JDJ35型單相雙圈油浸式戶外電壓互感器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：原邊電壓 35kV ；工頻試驗電壓 95kV ；副邊電壓 0.1kV ；極限容量 1000VA 。配用兩臺RW1035/0.5 型限流熔斷器。4.1.5 避雷器的選擇避雷器是防護雷電入侵對電氣設(shè)備產(chǎn)生危害的保護裝置。在架空線上發(fā)生感因雷擊后，避雷器首先被擊穿并對地放電，從而使其它電氣設(shè)備受到保護。當(dāng)過電壓消失后，避雷器又能自動恢復(fù)到起初狀態(tài)。本例中選用HY5WZ-42/134型閥型避雷器,其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：額定電壓 42kV ；系統(tǒng)電壓 35kV ；工頻

29、放電電壓 80kV ； 傘裙數(shù) 18 ；最大雷擊殘壓 134kV 。4.2 6kV電氣設(shè)備選擇6kV采用室內(nèi)成套配電裝置，選用開關(guān)柜的型號為KYN28A-12（Z），即鎧裝移開式交流封閉金屬開關(guān)設(shè)備。開關(guān)柜的一次接線方案與供電系統(tǒng)圖上的要求相適應(yīng)。開關(guān)柜中的電流互感器配置數(shù)量應(yīng)根據(jù)繼電器保護與測量等要求進(jìn)行選擇。對雙回路及環(huán)形供電的開關(guān)柜需選用兩組隔離開關(guān)以利檢修。電纜回路的開關(guān)柜都需裝設(shè)零序電流互感器，作為向選擇性漏電保護提供零序電流的元件。在每段母線上還需裝設(shè)電壓互感器與避雷器柜，供6kV絕緣檢測、儀表繼電保護之用。 4.2.1 開關(guān)柜方案編號選擇16kV進(jìn)線柜方案編號選用架空進(jìn)線柜019

30、和母聯(lián)柜052以及架空進(jìn)線柜021和母聯(lián)柜053配合使用，分別組成進(jìn)線柜。2. 母聯(lián)柜方案編號選用母聯(lián)柜009和母聯(lián)柜052配合使用組成分段聯(lián)絡(luò)柜。3出線柜方案編號電纜出線方案編號選001號；架空出線方案編號選023號。4電壓互感器與避雷器柜選用電壓互感器與避雷器柜方案編號為043。4.2.2 高壓開關(guān)柜校驗高壓開關(guān)柜只需對其斷路器進(jìn)行校驗即可。1. 進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器選擇校驗進(jìn)線柜和母聯(lián)柜配用ZN63A-6/1250型戶內(nèi)真空斷路器，其電氣技術(shù)數(shù)據(jù)如表8所示。表中IN表示斷路器在實際環(huán)境溫度（44）下允許的電流。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在6kV母線上時，變壓器差動保護不動作（因不是其保護

31、范圍），此時過流保護動作時限為2s（比進(jìn)線保護少一個時限級差），則由表49可知，所選ZN63A12型真空斷路器符合要求。表8 ZN63A-12型真空斷路器選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)ZN63A6/1250型真空斷路器技術(shù)參數(shù)UNS 6kVUN 6kVIlo.m 1010.3 AIN 1156.25AIkmax2 8.6kA INbr 20kA ish 21.93kAies 50kAI2ti 8.62×2.1Its2.t 202×4ish 21.93kAiNcl 50 kA2出線柜斷路器的選擇校驗出線柜均配用ZN63A12/630型真空斷路器。因為主排水泵供電回路負(fù)荷最大，可以按它進(jìn)行校

32、驗。最大長時負(fù)荷電流為其他參數(shù)如表410所示。表9 出線回路斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)ZN63A6/630型真空斷路器電氣參數(shù)UNS 6kVUN 6kVImax 166.7 AIN 582.75AIKmax2 8.6kA INbr 16kA ish 21.93kAies 40kAI2ti 8.62×2.1Its2t 162×4ish 21.93kAiNcl 40 kAIN表示斷路器在實際環(huán)境溫度（44）下允許的電流。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在6kV線路末端時，過流保護動作，其時限為1.5s（比進(jìn)線保護少兩個時限級差），由表9可知，所選ZN63A-12型真空斷路器符合要求。3

33、6kV高壓開關(guān)柜配用電流互感器的選擇6kV開關(guān)柜選用專用型LZZBJ9-12/15電流互感器，其額定電壓為10kV，其參數(shù)如表411所示。4電壓互感器與避雷器柜的選擇電壓互感器與避雷器柜配用JDZ10-10型電壓互感器和HY5WS-17/50型避雷器。4.2.4 6kV支柱絕緣子的選擇參考例43，可選用ZNA-6型戶內(nèi)式支柱絕緣子，并經(jīng)動穩(wěn)定校驗合格。4.2.5 穿墻套管的選擇對穿墻套管，按電壓及長時允許電流選擇，對動穩(wěn)定進(jìn)行校驗。由于變壓器二次電流最大電流為1010.3A，電壓為6kV，故選用戶外式鋁導(dǎo)線的穿墻絕緣子，型號為CLWB-10/1500，額定電壓為10kV，額定電流為1500A。

34、套管長度為0.6m，最大破壞力為7358N，5s熱穩(wěn)定電流為20kA。由于環(huán)境日最高溫度為44，則其長時允許電流 符合要求。4.3 選擇結(jié)果匯總35kV電氣設(shè)備1高壓斷路器：ZW740.5型2隔離開關(guān)：GW535GD/630型3電流互感器：LZZBJ435型4電壓互感器：JDJ35型5熔斷器：RW1035/0.5 型6避雷器：HY5WZ42/134型 6kV電氣設(shè)備1開關(guān)柜型號：KYN28A12（Z）2開關(guān)柜一次接線方案編號（1）進(jìn)線柜方案編號架空進(jìn)線柜019和母聯(lián)柜052以及架空進(jìn)線柜021和母聯(lián)柜053配合使用（2）母聯(lián)柜方案編號選用母聯(lián)柜009和母聯(lián)柜052配合使用（3）出線柜方案編號1

35、）電纜出線方案編號為001。2）架空出線方案編號為023。3）電壓互感器與避雷器柜的方案編號為043。3進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器采用 ZN63A6/1250型戶內(nèi)真空斷路器4出線柜斷路器采用ZN63A12/630型真空斷路器5高壓開關(guān)柜配用電流互感器型號為LZZBJ912/15 6電壓互感器和避雷器柜配用JDZ1010型電壓互感器和HY5WS17/50型避雷器76kV母線采用LMY80×6.3型矩形母線86kV母線戶內(nèi)支柱絕緣子選用ZNA6型96kV穿墻套管選用CLWB10/1500 型5. 電力線路選擇對于一級用電戶，礦井地面35kV變電所要求雙回路或環(huán)形供電，已確定為全分列運行，當(dāng)一

36、路故障時，另一路必須能保證全礦的供電，故最大長時負(fù)荷電流和正常工作電壓損失均按一路供電考慮，表1中各6kV的一、二級負(fù)荷組也按此原則考慮。但在計算導(dǎo)線經(jīng)濟截面時，可按每路最多承擔(dān)0.650.75左右的總負(fù)荷電流考慮。本章可按以下六步求解。（一）35kV電源架空線路選擇。（二）主、副井提升機6kV電纜線路選擇。（三）6kV下井電纜選擇。（四）壓風(fēng)機等其他負(fù)荷組6kV電纜線路選擇。（五）扇風(fēng)機1等其他負(fù)荷組6kV架空線路選擇。（六）選擇計算結(jié)果匯總。根據(jù)前三章的計算結(jié)果，試選擇該礦35kV電源架空導(dǎo)線的型號截面，并按第一章表1所規(guī)定的線路類型，選擇表內(nèi)各負(fù)荷組供電的6kV配電線路的型號截面。5.1

37、 35kV電源架空線路選擇架空導(dǎo)線型號選擇根據(jù)我國產(chǎn)品供應(yīng)市場情況和以鋁代銅的技術(shù)政策，宜選用鋁線，對于35kV架空線路，線桿擋距一般在100m以上，導(dǎo)線受力較大，故可選LGJ型鋼芯鋁絞線，線間幾何均距設(shè)為2m。按經(jīng)濟電流密度初選導(dǎo)線截面一路供電的負(fù)荷電流 一般中型礦井Tmax30005000h，查表52可得，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度Jec1.15 A/mm2。則導(dǎo)線的經(jīng)濟截面為 式中 0.65兩分列運行線路的電流分配系數(shù)。初選導(dǎo)線為LGJ70型鋼芯鋁絞線，查表53得，其25時允許載流量Iac為275A。按長時允許負(fù)荷電流校驗導(dǎo)線截面據(jù)例3知，該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為42，鋼芯鋁絞線最高

38、允許溫度為70，據(jù)公式54算得其溫度修正系數(shù)為0.79則修正后的允許載流量為 合格。按允許電壓損失校驗導(dǎo)線截面取高壓輸電線路允許電壓損失為5，得。查表57得該導(dǎo)線的單位長度電阻、電抗分為：r0=0.46km和x0=0.382km；而線路長度L已由第二章的例3給出為6.5km；故得35kV線路的電壓損失為由于，故電壓損失校驗合格。按機械強度校驗導(dǎo)線截面查表51得35kV鋼芯鋁絞線在非居民區(qū)的最小允許截面為16mm2，居民區(qū)為25mm2，均小于所選截面70mm2，故機械強度校驗合格。最后確定該礦雙回路35kV架空線路每路均選為LGJ70型鋼芯鋁絞線，兩路總長度為13km。5.2 主、副井提升機6k

39、V電纜線路選擇據(jù)表1與圖2可知，副井提升機為一級負(fù)荷，主井提升機為二級負(fù)荷，兩組負(fù)荷采用環(huán)形電網(wǎng)供電，二者與礦35kV變電所的平面布置呈三角形，二者之間相距一般為80m，而主井離35kV變電所為200m，副井為280m，所以，在計算負(fù)荷電流和電壓損失時應(yīng)按開環(huán)運行、兩組負(fù)荷由一路電纜供電考慮，80m長的聯(lián)絡(luò)線因較短，可選為與兩路電源電纜用型號同截面。5.3 6kV下井電纜選擇高壓電纜的型號，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)地點與敷設(shè)方式選，在地面一般選用鋁芯油浸紙絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，型號為ZLQ22，數(shù)量不多時常采用直埋敷設(shè)。 按經(jīng)濟電流密度選擇主井、副井6kV電源電纜電截面一路供電的負(fù)荷電流按Tma

40、x30005000h，查表52可得，鋁芯電纜的經(jīng)濟電流密度Jec1.73 A/mm2。則電纜的經(jīng)濟截面為初選ZLQ22-6-3×95型鋁芯電纜，其25時允許載流量為190A。按長時允許負(fù)荷電流校驗電纜直埋地下，據(jù)例3知，該地區(qū)最熱月土壤最高氣溫月平均值為27，則修正后的長時允許負(fù)荷電流為按一般黑土查表59得土壤熱阻率的修正系數(shù)為0.88，乘以185A后為，故改選3×120mm2電纜，經(jīng)修后允許截流量為188.5A175.5A合格。按允許電壓損失校驗電纜截面取高壓配電線路允許電壓損失為3，則有 線路實際電壓損失按公式（532）計算（忽略電抗）由于兩路單獨供電的實際電壓損失均小

41、于允許電壓損失180V，故電壓損失校驗合格。按短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定礦35kV變電所6kV母線上最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流I已由例310算出為A。短路電流作用的假想時間 取斷路器動作時間tbr=0.15 s ，其過流保護動作時間tse，因當(dāng)一路供電時，斷路器是控制兩級6kV終端負(fù)荷，可定為0.6s（時限級差0.3s）。對于無限大電源系統(tǒng)， 。故得 （0.05為電弧熄滅時間）電纜最小熱穩(wěn)定截面為由于，故所選ZLQ22-6-3×120型電力電纜滿足要求。主井提升與副井提升所選120mm2電纜的總長度為 。5.4 壓風(fēng)機等其他負(fù)荷組6kV電纜線路選擇類似于（二）、（三）兩步的選擇原則與方法，考

42、慮地面高壓可一律選用ZLQ22-6型鋁芯電纜，因均為終端負(fù)荷，故控制開關(guān)過流保護動作時間可定為0.3s，即短路電流作用的假想時間為0.5s，據(jù)I= 8650A用公式可算得各負(fù)荷組所選6kV電纜的最小熱穩(wěn)定截面Smin = 65mm2，此即表明所選電纜截面應(yīng)不小于70mm2。又由表2可以看出，壓風(fēng)機等其他三個負(fù)荷組的計算視在功率均小于主井提升，而且最長供電距離為360m，故憑設(shè)計經(jīng)驗可全部選為ZLQ22-6-3×70型鋁芯電力電纜，滿足全部選擇、校驗條件。各負(fù)荷組的電纜長度如下：壓 風(fēng) 機：2×360=720m ；地面低壓：2×50=100m ；機 修 廠：200m

43、 。5.5 扇風(fēng)機1等其他負(fù)荷組6kV架空線路選擇扇風(fēng)機1架空導(dǎo)線型號選擇根據(jù)我國產(chǎn)品供應(yīng)市場情況和以鋁代銅的技術(shù)政策，宜選用鋁線，對于6kV架空線路，線桿擋距一般在100m以下，導(dǎo)線受力較小，故可選LJ型鋁絞線，線間幾何均距設(shè)為1m。按經(jīng)濟電流密度初選導(dǎo)線截面一路供電的負(fù)荷電流 上式Pca.3與相應(yīng)的功率因數(shù)均由表2查得。一般中型礦井Tmax30005000h，查表52可得，鋁絞線的經(jīng)濟電流密度Jec1.15 A/mm2。則導(dǎo)線的經(jīng)濟截面為 式中 0.7兩分列運行線路的電流分配系數(shù)。初選導(dǎo)線為LJ35型鋁絞線，查表53得，其25時允許載流量Ial為135A。按長時允許負(fù)荷電流校驗導(dǎo)線截面據(jù)例

44、3知，該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為42，鋁絞線最高允許溫度為70，查表54得，其溫度修正系數(shù)為0.79 。則修正后的允許載流量為 合格。按允許電壓損失校驗導(dǎo)線截面取高壓終端負(fù)荷配電線路允許電壓損失為4，得。查表57得該導(dǎo)線的單位長度電阻、電抗分為：r0=0.96km和x0=0.366km；而線路長度L已由第二章的例3給出為1.5km；故得一路運行時的電壓損失為由于，故電壓損失校驗合格。按機械強度校驗導(dǎo)線截面查表51得35kV鋼芯鋁絞線在非居民區(qū)的最小允許截面為25mm2，居民區(qū)為35mm2，均不大于所選截面35mm2，故機械強度校驗合格。最后確定扇風(fēng)機1雙回路6kV架空線路每路均選為LJ35

45、型鋁絞線，兩路總長度為3km。同理可確定其他三個6kV負(fù)荷組的導(dǎo)線型號、截面與長度如下：扇風(fēng)機 2：LJ35型鋁絞線，兩路總長度為3km；洗 煤 廠：LJ50型鋁絞線，兩路總長度為0.92km；工 人 村：LJ35型鋁絞線，一路長度為2km；支 農(nóng)：LJ25型鋁絞線，一路長度為2.7km。5.6 選擇計算結(jié)果匯總上述各部選擇計算結(jié)果列于表10中。表10 選擇計算結(jié)果表編號設(shè)備名稱電壓，kV所選導(dǎo)線型號截面導(dǎo)線總長度，km0123456789101135kV電源線主井提升副井提升扇風(fēng)機1扇風(fēng)機2壓 風(fēng) 機地面低壓機 修 廠洗 煤 廠工 人 村支 農(nóng)下井電纜3566666666666LGJ70ZL

46、Q22-6-3×120ZLQ22-6-3×120LJ35LJ35ZLQ22-6-3×70ZLQ22-6-3×70ZLQ22-6-3×70LJ50LJ35LJ25MYJV42-6-3×702×6.5=130.280.20.08=0.282×1.5=32×1.5=32×0.36=0.722×0.05=0.10.22×0.46=0.922.02.74×0.7=2.86. 繼電保護方案設(shè)計與整定6.1 繼電保護方案設(shè)計礦山地面35kV終端變電所是一級用電戶，是高壓開關(guān)與電器

47、的密集區(qū)，并且運行方式多種多樣，各開關(guān)互相交錯，保護范圍很短，故對變電所各級過流保護裝置的設(shè)置與整定造成較大困難。本章已介紹了最隹過流保護系統(tǒng)及整定方法，本章可按該整定規(guī)則用以下六步求解。（一）已知數(shù)椐歸納與列表（二）IQF、1QF、2QF過流保護整定（三）3QF、4QF過流保護整定（四）各6kV饋出線的過流保護整定（五）IIQF過流保護整定（六）過流保護系統(tǒng)整定結(jié)果列表根據(jù)前四章的設(shè)計計算結(jié)果，試對該礦356kV地面變電所的過流保護系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置與整定計算。6.2 過流保護系統(tǒng)整定方法已知數(shù)椐歸納與列表根據(jù)前四章設(shè)計計算實例的結(jié)果，可得出如表11所示的已知參數(shù)詳表。表11 90萬噸年礦井35k

48、V變電所過流保護系統(tǒng)整定已知參數(shù)詳表序號開關(guān)代號設(shè)備組名稱短路參數(shù)線路計算負(fù)荷電流互感器變比負(fù)荷組結(jié)構(gòu)短路點()3kmaxI×kAkAScakVAKTA單臺y多臺x行列1234567811、2QF35kV進(jìn)線K355.043.308933300/5X2IQF35kV聯(lián)絡(luò)K355.043.308933300/5X33、4QF主變高壓K355.043.308933300/5X4IIQF6kV聯(lián)絡(luò)K668.656.8486581250/5X5710QF下井電纜K77.706.154627300/5X611、12QF1#扇風(fēng)機K113.562.97722150/5Y713、14QF2#扇風(fēng)機K133.562.97722150/5Y816QF主井提升K168.216.531118150/5Y917QF副井提升K178.336.61706150/5Y1019、20QF壓風(fēng)機K198.096.44465150/5X1121、22QF地面低壓K211.371.17802150/5X1223、24QF洗煤廠K236.024.89884150/5X1325、26QF電容器K258.656.8416202150/5X1427QF工人村K272.982.50429100/5X1528QF機修廠K288.336.61643150/5X1630QF支農(nóng)