矿井35kv供电系统设计.pdf

目 录 1 概述1 1.1 矿井简介1 1.2 供电系统概述3 1.3 变电站选址3 1.4 本设计的目的、意义及规定4 2 矿井负荷计算与无功功率补偿5 2.1 负荷记录与计算5 2.2 主变压器的选择与无功功率补偿11 2.3 全矿年电耗与吨煤电耗14 3 供电系统拟定15 3.1 35kV 电源系统的供电方式15 3.2 35kV 及 6kV 主接线方式的拟定15 3.3 负荷分派17 3.4 下井电缆回数的拟定17 4 短路电流计算19 4.1 短路的因素19 4.2 短路的种类19 4.3 短路的危害19 4.4 短路电流计算的目的19 4.5 进行短路电流计算的基本假设20 4.6 短路电流计算的标么值法20 4.7 短路电流计算20 4.8 短路电流的限制及限流电抗器的选择26 5 变电所供电系统设备选择28 5.1 35kV 设备选择28 5.2 6kV 电气设备的选择31 5.3 下井电缆的选择35 6 变电所布置37 6.1 总的布置原则37 6.2 配电装置布置37 6.3 变电所布置平面图37 7 变电所继电保护拟定39 7.1 变电所继电保护配置情况39 7.2 35KV 进线保护39 7.3 主变压器保护41 7.4 6kV 母联保护44 7.5 各 6kV 出线保护44 8 变电所其它部分设计47 8.1 操作电源47 8.2 控制室各屏及低压配电屏的选择47 8.3 变电所过电压保护48 8.4 变电所接地保护52 参考文献53 致谢词541 概述 1.1 矿井简介 本设计是一所 35/6kV 的申沟矿井地面变电所，占地 2200m2。矿井年产量 60 万吨，采用一对竖井开拓，中央边界式通风。矿井为低沼气矿井，没有煤尘爆炸危险，但涌水量较大。矿井最高温度为 400C，冻土带厚度为 0.5m，地面变电所为黄土，变电所与副井口的距离为 450m，井筒深度为 350m。矿井所在地区电业部门按最高负荷收费，变电所 6kV 高压电缆长为 28km，6kV 架空线全长为 20km，风井距变电所距离为 2.5km。区域变电所最大运营方式阻抗为 0.25，最小运营方式阻抗为 0.4，对本矿的引出线为过电流保护，动作时限为 2.5s。1.2 供电系统概述 电力是现代矿山公司的动力，一方面应当保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。1.2.1 矿山公司对供电的基本规定 矿山由于生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的规定，具体规定如下：（1）保证供电安全可靠 供电的可靠性是指供电系统不见断供电的也许限度。矿山假如供电中断，不仅影响产量，并且有也许导致人身事故和设备损坏，严重会导致矿井的破坏。为了保证对矿山供电的可靠性，供电电源应采用两回路独立电源线路，它可以来自不同的变电所或者是同一变电所的不同母线，且电源线路上不得分接任何负荷。安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸火灾等重大事故。由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备容易受损坏，也许导致触电及电火花和瓦斯煤尘爆炸等事故，所以必须采用如防爆、防触电过负荷及过电流保护等一系列的技术措施和制定相应的管理规程，以保证供电的安全。（2）保证供电电能质量 在满足供电可靠与安全的前提下，还应当保证供电质量，即供电技术合理。良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的%5,频率偏移不能超过5.02.0Hz。此外，由于大功率整流和可控硅的应用使配电网中的谐波分量增长，也许会导致电力电容器过负荷，严重时甚至导致事故。所以必要时应采用相应的技术措施保证电能质量。（3）保证供电系统的经济性 在满足以上规定条件下，应力求供电系统简朴，安装、运营操作方便，投资少、见效快和运营费用低。1.2.2 电力负荷的分级 按照对供电可靠性的规定不同，一般将电力负荷分为三级，以便在不同情况下区别对待。（1）一级负荷 这类负荷若供电忽然中断导致生命危险，或者导致重大设备损坏且难以修复，或者打乱复杂的生产过程并使大量产品报废，给国名经济带来极大的损失。如矿井主扇风机、分区扇风机与井下主排水泵以及立井经常提人的提高机等。这类负荷必须有两个独立电源供电，无论是电力网在正常或者事故时均应保证对它的供电。（2）二级负荷 这类负荷若忽然停电，会导致生产设备局部损坏，或生产流程紊乱且恢复困难，公司内部运送停顿或出现大量废品或大量减产，因而在经济上导致一定的损失。如煤矿集中提运设备、大型矿井地面空气压缩机、井筒防冻设备等。对这类负荷一般采用双回路或经方案对比拟定。（3）三级负荷 凡不属于一二级负荷的用电设备，均列为三级负荷。这类负荷停电不影响生产，对这类供电无特殊规定，允许较长时间停电，可用单回路供电。1.2.3 申沟矿周边电源情况 本矿井附近有一条 35kV 由区域变电所向另一矿井的备用线路。本矿与区域变电所的距离为 4km，与另一矿井的距离为 3.5km。另一矿井正常情况下由另一变电所供电，用双回路供电，长度为 5km。具体情况见图 1-1。我们就是根据如图 1-1 的情况，设计申沟矿 35kV 变电所，保证申沟矿正常的生产。1.3 变电站选址 矿区变电所不管容量大小，应有两个以上的独立公司用户会使与电力系统联系的枢纽，这样的变电所位置应附和有关整体的合理性。应考虑的条件是：（1）接近负荷中心（2）不占或少占农田。（3）便于各级电压线路的引入和引出。架空线路走廊应与所址同时拟定。（4）交通运送方便。（5）具有适宜的地质条件。（6）尽量不设在空气污浊地区，否则应采用防污措施或是在污染源的上风侧。（7）110 千伏变电站的地址标高宜在百年一遇的高水位之上，3560千伏变电所的所址标高宜在50 年一遇的高水位之上，否则应有防护措施。（8）所址不应为积水淹侵，山区变电所的防洪设施满足泄洪规定。（9）具有生产和生活用水的可靠水源。（10）适当考虑职工生活上的方便。（11）拟定所址时，应考虑与邻近设施之间的互相影响。（12）所址位置必须影响矿区供电系统的接线方式，送电线路的规格与布局，电网损失和投资的大小。故所址位置的选择应与矿区各变电所的数量，容量，用户负荷的分派同时考虑。应避免电力倒流。对于相近方案应从技术经济比较择优拟定。1.4 本设计的目的、意义及规定 本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力。设计根据任务书及国家的有关政策和各专业的设计技术规程进行，规定对用户供电可靠、保证电能质量，接线简朴清楚、操作方便、运营灵活，投资少、运营费用低，并具有可扩建的方便性。设计的重要规定有：（1）选择主变压器台数、容量和型号；（2）设计变电所主接线；（3）短路电流计算及电气设备的选择；（4）各电压等级配电装置的拟定；（5）变电所布置及继电保护装置的设立；（6）变电所低压配电室设备的选择；（7）变电所的防雷及接地保护 设计说明书就根据以上的规定展开。2 矿井负荷计算与无功功率补偿 进行电力负荷的计算就是为了对的地选择变电所的变压器的容量、各种电气设备的型号、规格及供电电网所用的导线的型号等提供科学的依据。负荷计算重要涉及以下方面：（1）求计算负荷，或者需用负荷。目的是为了合理选择变电所变压器容量和电气设备的型号等；（2）求平均负荷。这是用来计算电能的需用量、电能损耗和选择无功补偿装置等。2.1 负荷记录与计算 2.1.1 负荷记录 矿井负荷登记表 2-1 2.1.2 负荷计算（1）主井绞车：800NPkW 81.0Kd 8.0cos5 有功计算负荷：64881.0800NdcaPKPkW 无功计算负荷：6.40162.0648tancacaPQKvar 视在计算负荷：4.76285.0648coscacaPSkVA（2）煤楼：8.0Kd 7.0cos5 额定功率：5.2207.0315ePkW 有功计算负荷：4.1768.05.220edcaPKPkW 无功计算负荷：3.15588.04.176tancacaPQkvar 视在计算负荷：2.23575.04.176coscacaPSkVA（3）东风井：380NPkW 75.0Kd 85.0cos 有功计算负荷：28575.0380NdcaPKPkW 无功计算负荷：7.17662.0285tancacaPQKvar 视在计算负荷：3.33585.0285coscacaPSkVA（4）副井绞车 380NPkW 78.0Kd 8.0cos 有功计算负荷：4.2968.0380NdcaPKPkW 无功计算负荷：3.22275.04.296tancacaPQKvar 视在计算负荷：5.3708.04.296coscacaPSkVA 其它的负荷不再做具体的计算，见符合登记表 2-1。由符合登记表，我们记录如下:12321cacacacacaPPPPP 8.79163422854.176648kW 12111cacacacacaQQQQQ 6.59724.2927.1763.1556.401kvar 表2-1 矿井负荷登记表 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 顺序 2冶炼厂 西风井 锅炉房 井下变电所 压风机 无轨电车 1冶炼厂 矸石山 副井绞车 东风井 煤楼 主井绞车 设备名称 0.4 6.3 0.4 6.3 6.3 0.4 0.4 6.3 6.3 6.3 0.4 6.3 电压（kV）0.76 0.85 0.8 0.78 0.8 0.76 0.8 0.8 0.8 0.85 0.75 0.85 功率因数(cos)0.6 0.75 0.65 0.7 0.8 0.4 0.6 0.65 0.78 0.75 0.8 0.81 需用系数（Kd）342 675 463.2 3920 200 60.8 720 130 296.4 285 176.4 648 有功计算负荷Pca（kW）292.4 418.3 347.3 3144.9 124 52.3 540 97.5 222.3 176.7 155.3 401.6 无功计算负荷Qcs（kvar）450 794.2 579 5025.6 250 80 900 162.5 370.5 335.3 235.2 762.4 视在计算负荷Sca（kVA）注：井下中央变电所为井下设备供电，其容量包含井下设备的总量量。2.1.3 地面低压变压器选择 矿井低压变压器选择原则：（1）选一台变压器，只需要变压器额定容量大于其计算容量。（2）选两台变压器，单台容量应满足一二负荷需要，且两台容量之和大于或者等于计算容量。特殊情况下可装设两台以上变压器，引起电网电压严重波动的设备装设装用变压器。1 生产负荷以无轨电车为例 有功功率：8.604.0152edcaPKPkW 无功功率：3.5286.08.60tancacaPQkvar 视在功率：8076.08.60coscacaPSkVA 由计算数据及变压器选择原则，所以选用 S9100/10 型电力变压器一台。其技术数据如下表：容量 kVA 高压额定值 kV 低压额定值 kV 阻抗电压 空载电流 空载损耗kW 负载损耗kW 100 6.3 0.4 4 1.6 0.29 1.5 变压器损耗计算：8.010080ncaSS 有功损耗：kTPPP20 7.15.129.09kW 无功损耗：kTQQQ20 nkSUI100%100%20 4.16kvar 2 非生产负荷以#1冶炼厂为例 有功功率：72012006.0NdcaPKPkW 无功功率：54075.0720tancacaPQkvar 视在功率：9008.0720coscaccaPSkVA 由计算数据及变压器选择原则，所以选用 S91000/10型电力变压器一台。其技术数据如下表：容量 kVA 高压额定值 kV 低压额定值 kV 阻抗电压 空载电流 空载损耗kW 负载损耗kW 1000 6.3 0.4 4.5 0.7 1.7 10.3 变压器损耗计算：9.01000900ncaSS 有功损耗：kTPPP20 123.107.1kW 无功损耗：kTQQQ20 nkSUI100%100%20 45.43kvar 2.1.4 低压变压器选择汇总 其它的地面低压变压器的选择，不再给出具体的计算过程，所有地面低压变压器的技术参数及损耗见表 2-2。由表 2-2 记录计算得到的数据，地面低压变压器有功损耗、无功损耗之和为：变压器总有功损耗：TP36.8kW 变压器总无功损耗：TQ132.58kvar 顺序 负荷名称 计算容量 KVA 型号 台数 高压额定值kV 低压额定值kV 阻抗电压 空载电流 有功损耗kW 无功损耗kvar 1 煤楼 235.2 S9-250/10 2 6.3 0.4 4 1.2 3.61 11.9 2#1冶炼厂 900 S9-1000/10 1 6.3 0.4 4.5 0.7 12 43.45 3 无轨电车 80 S9-100/10 1 6.3 0.4 4 1.6 1.79 4.16 4 锅炉房 579 S9-630/10 2 6.3 0.4 4.5 0.9 7.4 29.62 5#2冶炼厂 450 S9-1000/10 1 6.3 0.4 4.5 0.7 12 43.45 表 2-2 地面低压变压器的技术参数及损耗 2.2 主变压器的选择与无功功率补偿 主变压器的选择，容量一般按照变电所建成后五至十年的规划负荷选择，并适当考虑远期十至二十年的负荷发展，具体就是根据变电所所带的负荷性质和电网结构来拟定主变的容量。对于像矿山变电所，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许的时间内，保证用户的一二级负荷。所以，矿山主变压器一般选用两台，以保证对一、二类负荷供电的可靠性。当选用两台主变压器时，每台变压器的容量应为：coscasbbPKS。式中：sbK事故时负荷保证系数，根据矿井一二级负荷所占比例决定，一般可取0.81。cos总降压站人工补偿后的功率因数，按规定一般在 0.9 以上。2.2.1 变电所 6kV 母线的计算负荷 矿井的负荷登记表将变电所所供电的各种用电设备和用户的设备容量、需用系数、功率因数、有功及无功负荷等数据都记录出来了，由此我们得到全矿区的计算负荷。负荷登记表中最大连续负荷乘以同时系数sK，就得到计算负荷。记录得到的有功最大连续负荷在 5000 千瓦以下时，sK 取 0.9；在 5000 千瓦以上时sK取 0.85；无功最大连续负荷则相应取 0.95和 0.9 计算后得到 6 千伏母线的计算负荷。此矿区变电所，折算到 6kV 恻的功率为：TcacaPPP 7916.836.87953.6kW TcacaQQQ 5972.6132.586105.18kvar 对 于 有 功6.7953caPkW5000kW，取sK 0.85；对 于 无 功18.6105caQkW5000kW,取sK0.9。由此得到全矿区总计算符合：有功功率：56.67606.795385.0cascaPKPkW 无功功率：66.549418.61059.0cascaQKQkvar 视在功率：86.871122cacacaQPSKVA 功率因数：78.0coscacaSP 2.2.2 无功功率补偿 用 6 千伏母线计算符合按规定选择电力电容器进行无功功率补偿，一般补偿后6 千伏母线的功率因数应达成0.9以上。矿井设备的自然功率因数值，通常小于电力部门的规定，矿井的功率因数一般应提高到 0.9 以上。在煤矿公司中，最常采用的无功功率补偿装置是静电电容器，它具有投资省、有功功率损失小，因是单个容量所组成的静止电容，故运营维护方便，事故范围小等优点。根据已知的矿井用电符合的自然功率因数和预备提高到的功率因数的数值，静电电容器补偿容量按下式计算：21tantan PQC 或CCqPQ 式中 CQ静电电容器的补偿容量，千乏；P全矿井的有功功率计算负荷，千瓦；Cq补偿率，千乏/千瓦；1tan、2tan补偿前、后功率因数角相应的正切值。此矿区预备将功率因数提高到0.92由上式计算得：21tantancaCPQ 01.256943.081.056.6760kvar 选择 GR1 型电容柜，该电容柜装 YY6.3101 电容器。容量为 150千乏。由以上计算，需要电容柜的数量：13.1715001.2569N 由于电容器柜要选择偶数个，故取N为 18 个。运用电力电容器进行无功功率补偿，容量为：270015018CQkvar 补偿后矿井变电所的总无功功率为：66.2794270066.5494zQkvar 补偿后的功率因数为：924.0tancoscos1cazPQ0.9 满足规定。由于煤矿变电所 6 千伏供电采用双母线分段电容器分别安装在一、二段母线上。故每段母线补偿电容器 1350 千乏。分别安装 9 个电容器柜。共计18个电容器柜。满足无功功率的补偿规定。2.2.3 主变压器损失计算 补偿后的 6 千伏母线计算负荷即主变压器应输出的电力负荷，此时计算主变压器损失，在未选型之前可用上述的计算负荷按下式近似计算如下：41.10156.6760015.0015.0caTPPkW 68.16766.279406.006.0ZTQQkvar 变电所 35 千伏母线总负荷：97.686141.10156.6760TcaZPPPkW 34.296268.16766.2794TzZQQQkvar 1.747422ZZZQPSkVA 2.2.4 主变压器选型 为了保证煤矿供电，并根据煤矿安全规程规定主变压器应选用一主一备，在一台主变压器故障或者检修时，另一台变压器必须保证煤矿的安全生产用电的原则。根据煤矿电工手册取事故负荷保证系数85.0sbK 则每台编译器的容量为：42.6312924.097.686185.0cosZsbTPKSkVA S98000/35 型电力变压器技术数据如下：容量 kVA 高压额定值 kV 低压额定值 kV 阻抗电压 空载电流 空载损耗kW 负载损耗kW 8000 35 6.3 7.5 0.55 8.5 42.0 矿井变电所主变压器两台采样分列同时运营，所以主变压器损耗计算如下：395.08000242.63122nTSS 有功损耗：kTPPP2022 0.1010.4225.82kW 无功损耗：kTQQQ2022 23.275100%100%220nkSUIkvar 由以上计算，则 35 千伏母线总负荷为：56.68610.10156.6760TcaZjPPPkW 89.306923.27566.2794TzZjQQQkvar 0.751722ZZZjQPSkVA 2.3 全矿年电耗与吨煤电耗 取最大有功负荷年运用小时数3500maxT小时，则年电耗nA为：24015460350056.6861maxTPAZjn度 则吨煤电耗tA为：03.4060000024015460tAAnt度/吨 3 供电系统拟定 3.1 35kV 电源系统的供电方式 由第一章叙述的电源情况以及图 1-1，本矿附近有一条由#I区域变电所向#II矿井的 35kV 备用线路；#II矿井正常运营情况下由#II区域变电所用双回路供电。经技术经济比较，本矿采用从#I区域变电所引出一回 35kV 架空线路作为主回路，供电距离为 4km。另一回路从#II矿井的备用回路引出作为备用回路。正常情况下一回路运转一回路备用。3.2 35kV 及 6kV 主接线方式的拟定 电气主接线是由各种电器设备（如发电机、变压器、开关电路、互感器、电抗器、计量接线等设备），按一定的顺序连接而成的一个接受和分派电能的总电路。主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的拟定对电力系统整体及发电厂、变电站自身运营的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须对的解决各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理拟定主接线方案。3.2.1 主接线的设计原则 主接线应满足安全性、可靠性、灵活性和经济性三项基本规定。（1）必须保证供电的安全性 安全性涉及设备安全和人生安全，要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，对的选择电气设备及正常情况的监督系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。（2）必须保证供电的可靠性 可靠性是指主接线应满足不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常情况下不误动，发生事故不据动，能尽快地缩小停电范围。因此主接线应力求简朴清楚。（3）要具有一定的灵活性 用最小的切换能适应不同的运营方式，适应调度的规定，并能灵活简朴迅速地倒换运营方式，使发生故障时停电的时间最短，影响范围最小。因此，主接线必须满足调度灵活，操作方便的基本规定。（4）经济上应合理 即在保证以上规定的条件下，保证需要的投资最小。在主接线设计时重要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间，于是主接线可靠灵活必须要选用高质量设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增长。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理，重要从投资省、占地面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。总的来说，以设计任务书为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确基础资料，全面分析，以拟定方案，做到既有先进技术又经济实用。3.2.2 35kV 主接线方式的拟定 本矿井距离#I区域变电所 4km，进线较短，矿井对于供电部门来说是一类负荷，故区域变电所应对矿井采用有备用系统中的双回路供电或与其它矿井形成环形供电电网。本矿规模比较大，还是采用全桥双回路较好，即采用双母线分段接线方式，所以，35kV 进线回路为 2。这样优点是操作方便、运营灵活、供电可靠、易于发展。缺陷是设备多、投资大、变电所占地面积广。当采用两台变压器分裂同时运营时，变压器的有功损耗为 101.0kW，无功损耗为 275.23kvar。当采用两台变压器一备一运时，变压器的有功损耗和无功损耗都将增大，从经济合理的角度出发，本矿主变压器正常情况下采用两台变压器分裂同时运营。3.2.3 6kV主接线方式的拟定 6kV 主接线根据矿井为一类负荷的规定和两台主变压器分裂运营的情况下拟定为单母线分段。3.3 负荷分派 考虑一、二类负荷必须由联于不同段母线的双回路供电，再将下井回路和地面低压分派于各段母线上，力求再生产时两段母线上的负荷接近相等。具体分派方案见图 3-1。3.4 下井电缆回数的拟定 矿井井下由 4 台排水泵，每台额定功率为 600kVA，需用系数9.0SK，功率因数89.0cos。由以上数据得主排水泵的有功、无功计算负荷为：有功损耗：216060049.0eScaPKPkVA 无功损耗：6.1101216051.0tancacaPQkvar 由矿区负荷登记表 2-1，井下总计算负荷为：392017602160jzPkW 3144.92043.36.1011jzQkvar 62.502522jzjzjzQPSkVA 井下最大长时工作电流：6.4836362.50253maxnjZjsgUSIIA 规程规定，下井电缆必须采用铜芯，而井下开关的额定电流有限，故下井电缆至少要两根；此外，下井电缆的选择原则还规定，当一回电缆因故停止时，其它电缆应能满足井下所有计算负荷的供电，所以拟定下井电缆的回数由补充擦材料知：1333009.102.1221221NnUQQPPC 式中 1P，1Q井下主排水泵计算有功、无功负荷；2P，2Q井下低压总的计算有功、无功负荷；330指下井用铜芯电缆的最大允许负荷电流；1规程规定所需要的备用电缆。44.213.633303.204309.16.1101176002.1216022nC 故取下井电缆根数为 4。4 短路电流计算 短路点的设立见图 4-1，短路电流计算系统图见图 4-1，等值电路图见图 4-2。4.1 短路的因素 重要因素是电气设备载流部分绝缘所致。其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除地线就送电等误操作；鸟兽在裸露的载流部分上跨越以及风雪等现象也能引起短路。4.2 短路的种类 在三相供电系统中也许发生的短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等。第一种是对称短路，后两种是不对称短路。一切不对称短路在采用对称分量法后，都可以归纳为对称短路的计算。4.3 短路的危害 发生短路时，由于系统中总阻抗大大减小，因此短路电流也许达成很大的数值。强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到破坏；短路点的电弧也许烧坏电气设备；短路点的电压显著减少，使供电受到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还也许使全电力系统运营破裂，引起严重后果。不对称短路所导致的零序电流，会在邻近的通讯线路内产生感应电势，干扰通讯，亦也许危及人身和设备安全。4.4 短路电流计算的目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或拟定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运营和故障下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计户外高压配电装置时，需按短路条件效验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置需根据短路电流进行设计。4.5 进行短路电流计算的基本假设 供电系统短路的物理过程是很复杂的，影响因素也很多。为了简化分析和计算，采用一些合理的假设以满足工程的需要。通常采用以下假设：供电系统短路的物理过程是很复杂的，影响因素很多，为了简化分析计算，采用一些合理的假设以满足工程的需要，通常采用以下假设：（1）忽略此路的饱和与磁滞现象，认为系统中各元件参数一定。（2）略各元件的电阻。高压电网的各种电气元件，其电阻一般都比电抗小的多。一般当电阻大于31电抗时才考虑。（3）忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相之间短接所通过的电阻，如被外来物体短接时，外来物体的电阻、接地短路的接地电阻、电弧短路的电弧电阻等。一般情况下，都以金属性短路对待，只在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻。（4）除不对称故障出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以当作相对称的。4.6 短路电流计算的标么值法 对较复杂的高压供电系统，计算短路电流时采用标么制进行计算比较简便。标么制属于相对电位制的一种，在用标么制计算时，各电气元件的参数都用标么值表达。在短路计算中所碰到的电气量有功率、电压、电流和电抗等四个量。某一电气量的标么值就是它的实际值（有名值）与一个预先选定的同单位的基准值的比值。下面我们就要标么值法进行短路电流的计算。4.7 短路电流计算 本矿井主井绞车电动机，副井绞车电动机、压风机及东风井风机电动机总容量超过定值（800kW 及以上），且距 6kV 母线距离很近，计算2K点（6.3kV）短路参数时考虑附加电源，计算4K点短路参数时考虑主绞车电动机的影响，其它短路点不考虑附加电源。4.7.1 计算各元件的电抗标么值 选取基准容量：dS100MVA 选取短路点所在母线的平均电压为基准电压，即：计算1K点，选取dU37kV，56.13731001dIkA 计 算2K点 及 其 其 它 短 路 点 时，选 取dU 6.3kV，16.93.631002dIkA 37kV 母线最大运营方式时系统阻抗minsx0.6333，小运营方式时系统阻抗为maxss0.7027。主变压器：92875.0810010043.7100%32NTdkSSUxx 电缆线路：1209.03.61006.008.0224ddUSLxxL 0504.03.610025.008.0225ddUSLxxL 0605.03.610030.008.0226ddUSLxxL 4031.03.61000.208.0227ddUSLxxL 0242.03.610012.008.0228ddUSLxxL 0202.03.610010.008.0229ddUSLxxL 0403.03.610020.008.02210ddUSLxxL 3023.03.610050.108.02211ddUSLxxL 0464.03.610023.008.02212ddUSLxxL 2016.03.610000.108.02213ddUSLxxL 0705.03.610035.008.02214ddUSLxxL 架空线路：0312.43.610000.44.02215ddUSLxxL 4.7.2 短路电流计算 1K点短路：（1）最大运营方式：6333.0minx 1min12.0111ddKKIxIIIII 46.256.16333.01kA dKSxSSS min2.011 1581006333.01MVA 27.646.255.255.211 KshIikA 74.346.252.152.111 KshIIkA（2）最小运营方式：7027.0maxx 22.256.17027.0111max1 dKIxIkA 92.122.2866.0866.0112 KKIIkA 2K点短路：（1）最大运营方式：5621.192875.06333.031minXXx 2min2.012dKIxIII 86.516.95621.11kA dKSxSSS min2.012 641005621.11MVA（2）最小运营方式：63145.192875.07027.031maxXXx 61.516.963145.1112max2 dKIxIkA 86.461.5866.0866.0222 KKIIkA 15K点短路：（1）最大运营方式：31minXXx56205.192875.06333.0 2min2.0115dKIxIII 87.516.956205.11kA dKSxSSS min2.0115 02.6410056205.11MVA 97.1487.555.255.21515 KshIikA 93.887.552.152.11515 KshIIkA（2）最小运营方式：63145.192875.07027.0maxx 62.516.963145.1112max15 dKIxIkA 87.462.5866.0866.015152 KKIIkA 3K点短路：（1）最大运营方式：(下井电缆两并行运营)2431minXXXx 6919.121209.092875.07027.0 2min2.013dKIxIII 42.516.96919.11kA dKSxSSS min2.013 11.591006919.11MVA 82.1342.555.255.2133 KshIikA 24.842.552.152.1313 KshIIkA（2）最小运营方式：431maxXXXx 75235.11209.092875.07027.0kA23.516.975235.1112max3 dKIxI 53.423.5866.0866.0332 KKIIkA 以上只对短路点1K，2K，15K，3K进行了计算，其它的短路点计算结果，列表 4-1 给出，不再列出具体的计算过程。4-1 短路参数计算结果汇总表 运营方式 最大运营方式 最小 备注 短路参数 3KIkA KSMVA shikA shIkA 2KIkA 短路点 1K 2.46 158 6.27 3.74 1.92 35kV 母线 2K 5.86 64 17.29 8.91 4.86 6kV 母线 3K 5.42 59.11 13.82 8.24 4.53 30 板井下变电所 4K 5.68 62.02 15.57 8.63 4.72 4 板，主井 5K 5.65 62 14.41 8.59 4.69 9 板，副井绞车 6K 4.66 51 11.88 7.08 3.90 39 板，西风井 7K 5.77 63 14.72 8.77 4.79 5 板，水解决 8K 5.79 63.2 14.76 8.80 4.80 27 板，无轨电车 9K 1.64 18.0 4.18 2.49 1.42 23 板，冶炼厂 10K 5.72 62.4 14.58 8.69 4.75 6 板，东风井 11K 4.91 53.64 12.53 7.46 4.10 19 板,矸山 12K 5.69 62.17 14.51 8.65 4.73 28 板，压风机 13K 5.19 56.7 13.23 7.89 4.33 41 板，冶炼厂 14K 5.61 61.25 14.31 8.53 4.66 36 板，锅炉房 15K 5.87 64.02 14.97 8.93 4.87 29 板，电抗器 4.8 短路电流的限制及限流电抗器的选择 在煤矿供电系统中，由于电力系统的容量大，故短路电流也许达成很大的数值。如不加以限制，不仅设备选择困难，且也不很经济。故增大系统电抗，限制短路电流是必要的。加载电抗器的目的就是为了限制短路电流。由短路计算井下短路容量：2.5410042.53 dKtSISMVA 按规定 6kV 当断流容量在 100MVA 时，应折半使用，仅为 50MVA，tS50MVA，因此需选择限流电抗器。4.8.1 电抗器的选择 下面我们由井下负荷计算下井总负荷电流。井下负荷为：3920caPkW 9.3144caQkvar 78.0cos 则下井总负荷电流：6.48378.0633920cos3ncaZUPIkA 下井电缆为四根，假如其中一根发生故障，其余三根要承担全矿井下负荷电流，此时，每根电缆通过的电流为：2.16136.4833maxZgIIkA 为限制井下短路电流，按规程规定则系统总阻抗为：250100*SSXdZ 因下井电缆为四根，分裂运营，每两根并联，故应串入的电抗为：88.056.1222*XXXZk 式中*X为系统在最大运营方式电抗前的最大阻抗。母线电压为 6kV，由以上计算的负荷电流，及一条电缆损坏时，其余三条供电的条件，可选用6NLUkV，200NLIA 的水泥电抗器四台，每台电抗器计算如下：%1.2100616.93.62.088.0%2*NLddNLkLUIUIXX 由计算，我们可选用型号为 NKL6-200-3 的水泥电抗器，此电抗器百分值为%LX3 4.8.2 电抗器的电压损失校验 正常工作时电抗器的电压损失不宜大于额定电压的5，按下式计算如下：%5%62.167.02002.161%3sin%NnLIIXU 满足规定。4.8.3 短路电流的修正 加入电抗器后，影响到下井电缆的短路电流，即影响短路点3K。电抗器：309.13.61002.03610033100%22ddNRNRLUSIUxX 3K点短路：（1）最大运营方式：(下井电缆两并行运营)0029.3309.16919.12431minXXXXx 06.316.90029.313 KIkA 31.331000029.313 KSMVA 81.706.355.23shikA 65.406.352.113shIkA（2）最小运营方式：06134.3309.175235.1431maxXXXXx kA01.316.906134.3112max3 dKIxI 61.201.3866.0866.0332 KKIIkA 短路容量6.30tSMVA131.97A 长时允许电流负荷规定。以上计算，从截流量考虑此母线已经满足规定，但还需进行热稳定校验。下面就进行短路热稳定校验。72.526622460minCtISSimm28.35 35kV 进线隔离开关GW5-35G 35 kV 35 kV 600 A 132 14kA 5s 5.9kA 2 31.38.35 6kV 进线柜断路器SN10-10II 10 kV 6 kV 1000 A 770 A 500 MVA 63.2 MVA 31.5kA 2s 5.8 2s 44.58.2 6kV 进线柜GN19-10c 10kV 6kV 1000A 770A 31.5A 4s 5.8 2s 638.2 表 5-1 高压断路器、隔离开关校验结果表 5.1.6 所用变压器选择 选用 S9-50/35 型变压器两台。技术参数如下：空载损耗WP2100 负载损耗WPk1220 空载电流W