煤矿35及10KV变电所供电系统设计毕业论文

煤矿3510KV变电供电系统设计
摘
35kV变电整煤矿供电系统重组成部分全矿提供电力保障变电供电系统运行提高煤矿济效益保证安全生产等方面十分重意义
毕业设计文关某A煤矿供电系统初步设计设计容包括负荷计算变压器选型接线设计短路计算电气设备选型微机保护整定变电防雷保护接等根负荷统计结果需系数法进行负荷计算功补偿根负荷计算结果确定出该变电变压器台数容量型号标幺值法供电系统进行短路电流计算电气设备选择校验提供数根煤矿供电系统特点制定变电接线方式运行方式微机保护方案等考虑电气设备漏电现象变电遭雷击变电进行保护接防雷保护设计
关键字：变电短路电流计算微机保护防雷保护


















3510KV Power System Design of Substation in Coal Mine
Abstract
35kV substation is an important part of the coal mine supply system which provides power protection for the whole mine Reliable operation of the substation power supply system is very important and significant for economic efficiency and safety production of coal mine
This graduation project is about power systems preliminary design of A Coal Mine The design includes load calculations transformer selection the main wiring design short circuit calculations electrical equipment selection microcomputer protection setting substation lightning protection and grounding According to the results of load statistics make load calculation with demanding coefficient method Determine the number of the main transformer load capacity and type of the transformer based on the results of load calculation Calculate short circuit current for power supply system with Perunit value method in order to provide data for the selection and verification of electrical equipment According to the characteristics of coalpowered systems make substation main wiring mode of operation
relay protection programs and so on Taking the possible leakage phenomenon of electrical equipment and substation was struck by lightning into account make grounding and lightning protection for substation
Keywords substation short circuit calculationsmicrocomputer protection lightning protection

目 录
摘 I
Abstract II
前 言 1
第章 概 述 2
11设计容 2
12煤矿概述 2
第二章 负荷计算功补偿 3
21负荷计算目 3
22负荷计算方法 3
221 电设备组计算负荷确定 3
222 电设备组计算负荷 4
23 负荷计算程 5
231电设备组负荷计算 5
232 10kV侧补偿前总计算负荷 20
24功补偿 20
241 功补偿计算 20
第三章变电变压器选型 23
31 变电变压器选型原 23
311 变压器容量选型原 23
312 变压器台数选型原 24
32变压器功率损耗 26
321 变压器功功率损耗计算 27
322变压器功功率损耗 27
33 35kV侧全矿计算负荷功率数校验 28
34 变压器济运行分析方法 28
341功功率济量概念 28
342变压器济运行 29
第四章电气接线设计 33
41 接线基求 33
42 电气接线方案确定 33
第五章短路电流分析计算 35
51 短路概述 35
511 短路种类 35
512 短路电流计算目 36
52 短路电流危害 37
53 短路电流计算目基条件 37
531 进行短路计算基假设 37
54 限容量电源系统三相短路电流计算 38
541 标幺值计算概念优点 38
542 短路电流计算中相关物理量 38
543短路功率Sk 39
544路径元件阻抗计算公式 40
545元件短路阻抗标幺值计算 40
55 短路电流计算程 42
551短路电流计算公式 42
552运行方式 43
553运行方式 46
554 短路计算参数汇总表 49
第六章变电次设备选型校验 51
61 高压电气设备选型原 51
62 高压开关柜设备选型校验 52
621 35kV 侧高压开关柜选型校验 52
622 10kV 侧高压开关柜选型校验 58
63 设备选型汇总表 62
第七章电力线路选型 64
71 概述 64
72 电力线路选型原 64
721 供电性 64
722 操作方便运行安全灵活 64
723 济合理 64
724 具发展性 65
73 35KV架空线选型校验 65
74 10kV 电缆架空线选型校验 67
第八章供电系统微机保护 74
81 微机继电保护综述 74
811 微机继电保护特点 74
812 微机继电保护传统继电保护技术相优缺点 75
82微机继电保护硬件原理： 77
821数采集系统 77
822 CPU系统 77
823开关量输入输出回路 78
824 微机继电保护实物图 80
824 微机继电保护算法 80
83 微机继电保护软件原理 81
831 微机继电保护装置软件构成 81
832 微机保护软件设计 83
84 356KV供电系统微机保护汇总表 83
KLD9331微机变压器差动保护装置 83
KLD9371微机PT监测切换装置 84
85 变压器微机保护 84
851 变压器瓦斯保护 84
852 微机变压器差动保护装置 85
853 变压器流保护 86
86 备电源投保护测控装置 86
861 装置功适范围 87
862 次接线示意图： 88
第九章变电防雷接 88
91 变电防雷 88
911 常防雷保护装置 89
912变电防雷措施 89
92 变电接 90
921 接求 90
922 接种类 91
923回路式接装置 91
结 92
致 谢 93
参考文献 94

前 言

设计针某A煤矿实际情况进行供电系统设计解决矿山实际问题巩固学专业知识培养分析问题解决问题力实际工程设计基技学会查阅技术资料种文献方法终掌握煤矿供电系统设计基方法
电现代煤矿生产源动力首先应该保证供电性安全性做技术济方面合理满足生产需煤矿生产条件特殊性供电系统特殊求煤矿供电系统设计严格相关规定进行设计
设计完成工作：针矿井负荷电求需系数法进行负荷计算变压器进行选择进行功补偿根变电接线设计原变电接线进行设计：35kV侧采全桥接线10kV母线采单母分段接线形式采标幺值法供电系统进行短路计算安装点运行环境求电气设备规格型号进行选择进行动稳定性热稳定性校验继电保护装置保证电气设备线路发生障时断路器迅速动作选择障切免事扩防止变电遭雷击进行防雷保护外保障身设备安全变电进行保护接设计
35kV变电供电系统初步设计简单介绍具体数分析计算方法设计中会出详细说明
力限设计中难免会出现样样错误妥处恳请位老师够批评指正



第章 概 述
11设计容
（1）矿井负荷计算功功率补偿
（2）面35kV变电变压器选择校验
（3）面35kV变电接线方案确定
（4）短路电流计算
（5）面35kV变电次设备选择校验
（6）电力线路选择校验
（7）面35kV变电二次回路方案选择微机保护整定
（8）面35kV变电防雷接
12煤矿概述
燕龛煤炭限责公司辖程庄煤矿燕龛煤矿井田相邻跨阳泉市郊区河底镇盂县路家村镇两井田均批准开采3891215号等五煤层井田面积计11884km2
根两矿井实际情况燕龛煤炭限责公司决定两矿井技术改造工程进行调整：关闭燕龛煤矿030Mta生产力划程庄煤矿集中改造程庄煤矿生产规模045 Mta扩建120 Mta
现需建设面3510kV矿井变电座供电线路采双回路35kV架空线回供电源引苇泊110kV变电站长度95km备电源线路引燕龛110kV变电站长度277km35kV母线短路参数Sdmax450MVA变电距井中央变电1km


第二章 负荷计算功补偿
21负荷计算目
进行企业电力负荷计算目正确选择企业级变电站变压器容量种电气设备型号规格供电网需导线型号截面积等提供科学中求计算负荷称需负荷目合理选择企业级变压器变压器容量电气设备型号等求尖峰电流计算电压损失电压波动选择熔断器保护元件等求均负荷计算全场电需量电损耗选择功补偿装置等
22负荷计算方法
国设计部门进行企业供电设计时常采电力负荷计算方法：需系数法二项系数法单位电耗法利系数法单位面积功率法等需系数法计算简便性质企业负荷均适计算结果基符合实际种计算方法应广泛尤电设备容量相差较电设备数量较电设备组种计算方法适宜二项系数法适电设备容量相差场合机械加工企业煤矿井综采工作面等利系数法均负荷作计算利概率分析出负荷均负荷关系种计算方法理较充分目前积累数计算步骤较繁琐精确度前两种方法强少目前已逐渐采两种方法常方案估算设计采需系数法进行负荷计算步骤：
22负荷计算方法
221 电设备组计算负荷确定
电设备组工艺性质相需系数相设备合成组电设备车间中根具体情况电设备分干组分计算电设备组计算负荷计算公式：
PcaKdPNΣ
（21）
QcaPcaφ （22）
Sca （23）
Ica （24）

式中 PcaQcaSca——该电设备组功功视功率计算负荷
PNΣ——该电设备组设备总额定容量KWå
UN——额定电压V
tanφ——功率数角正切值
Ica——该电设备组计算负荷电流Aj
Kd——需系数表22查
222 电设备组计算负荷
配电干线车间变电低压母线常电设备组时工作电设备组负荷非时出现求配电干线车间变电低压母线计算负荷时应计入时系数Ksi具体计算：
PcaKsi （25）
QcaKsi （26）
Sca （27）
Ica （28）
式中 Pca Qca Sca——配电干线变电站低压母线功功视计算负荷
Ksi ——时系数值见表23
m ——该配电干线变电站低压母线接电设备组总数
Kdi ——分应某电设备组需系数功率数角正切值总设备容量
Ica——该干线变压站低压母线计算电流A
UN——该干线低压母线额定电压V

23 负荷计算程
231电设备组负荷计算
电设备分组表22确定组电设备总额定容量
表22查出电设备组需系数Kd功率数cosφ根公式21计算出电设备组计算负荷
1 井负荷：
(1) 水排水泵
Kd08cosφ085tanφ062
功功率：PcaKdPNΣ084×110924KW
功功率：QcaPcatanφ924×06257288Kvar
视功率：Sca10871KVA
计算电流：Ica9510A
样方法计算出电设备组计算负荷结果记入表21全矿电力负荷计算负荷表中
（2） 井负荷合计
功功率：PcaKsi092×4913451996KW
功功率：QcaKsi092×4732×0963419236Kvar
视功率：Sca616489KVA

2 面负荷：
(1) 斜井皮带
Kd086cosφ085tanφ062
功功率：PcaKdPNΣ086×54246612KW
功功率：QcaPcatanφ46612×06228899Kvar
视功率：Sca54844KVA
计算电流：Ica3166A
样方法计算出电设备组计算负荷结果记入表21全矿电力负荷计算负荷表中
(2) 面负荷合计
功功率：PcaKsi092×5211479412KW
功功率：QcaKsi092×3661336812Kvar
视功率：Sca585899KVA

全矿电力负荷计算负荷表21示















序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)

井负荷















()
水排水泵
066
1100
3
1
3300
1100
084
085
062
924
573


6780000

(二)
二水排水泵
066
2200
3
1
6600
2200
084
085
062
1848
1145
　
　
10430000

(三)
水车场9号煤巷
066














1
调度绞车
066
114
9
4
1026
456









2
极绳绞车
066
750
1
1
750
750









3
泵房电动阀门
066
30
3
3
90
90









4
斜井井底撒煤清理
066
130
1
1
130
130










计


14
9
1996
1426
07
07
10
927
946

25000
2317250

（四）
15101综采工作面















1
采煤机
114
6000
1
1
6000
6000









2
刮板运输机(前）
114
4000
1
1
4000
4000









3
刮板运输机*（）
114
6300
1
1
6300
6300









4
转载机
114
1100
1
1
1100
1100









5
破碎机
114
1600
1
1
1600
1600









6
喷雾泵
066
550
1
1
550
550









7
乳化液泵
066
1250
2
1
2500
1250









8
伸缩胶带运输机
066
1600
1
1
1600
1600









9
调度绞车
066
114
8
8
912
912









10
注水泵
066
220
2
2
440
440









11
回柱绞车
066
220
2
2
440
440









矿井电力负荷统计表 表2－1
矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
12
注水钻
066
130
2
2
260
260









13
水泵
066
30
2
2
60
60









14
岩石电钻
013
20
2
2
40
40









15
煤电钻
013
12
2
2
24
24










计


29
28
2583
2458
055
070
102
1361
1389
　
3000
4083120

（五）
9403综采工作面















1
采煤机
114
6000
1
1
6000
6000
　
　
　
　
　
　
　
　

2
刮板运输机（前）
114
4000
1
1
4000
4000
　
　
　
　
　
　
　
　

3
转载机
114
750
1
1
750
750
　
　
　
　
　
　
　
　

4
喷雾泵
066
550
1
1
550
550
　
　
　
　
　
　
　
　

5
乳化液泵
066
1250
2
1
2500
1250
　
　
　
　
　
　
　
　

6
伸缩胶带运输机
066
1600
1
1
1600
1600
　
　
　
　
　
　
　
　

7
调度绞车
066
114
8
8
912
912
　
　
　
　
　
　
　
　

8
注水泵
066
220
2
2
440
440
　
　
　
　
　
　
　
　

9
回柱绞车
066
220
2
2
440
440
　
　
　
　
　
　
　
　

10
注水钻
066
130
2
2
260
260
　
　
　
　
　
　
　
　

11
水泵
066
30
2
2
60
60
　
　
　
　
　
　
　
　

12
计
　
　
23
22
1751
1626
062
070
102
1010
1031
　
3000
3031440

（六）
15煤岩巷综掘工作面
066














1
局部扇风机
　
370
2
1
740
370









2
煤巷掘进机
　
2200
1
1
2200
2200









3
伸缩胶带运输机
　
800
1
1
800
800










矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
4
转载刮板运输机
　
400
2
2
800
800








　
5
探水钻
　
40
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　
　
6
调度绞车
　
114
2
2
228
228
　
　
　
　
　
　
　
　
　
7
水泵
　
30
2
2
60
60
　
　
　
　
　
　
　
　
　
8
锚杆机
　
30
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
计
　
　
12
11
4898
4528
057
070
102
260
266
　
2200
572704
　
（七）
15煤综掘工作面
066
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
1
局部扇风机
　
600
4
2
2400
1200
　
　
　
　
　
　
　
　
　
2
煤巷掘进机
　
1900
2
2
3800
3800
　
　
　
　
　
　
　
　
　
3
伸缩胶带运输机
　
800
2
2
1600
1600
　
　
　
　
　
　
　
　
　
4
转载刮板运输机
　
400
2
2
800
800
　
　
　
　
　
　
　
　
　
5
探水钻
　
40
2
2
80
80
　
　
　
　
　
　
　
　
　
6
调度绞车
　
114
4
4
456
456
　
　
　
　
　
　
　
　
　
7
水泵
　
30
4
4
120
120
　
　
　
　
　
　
　
　
　
8
锚杆机
　
30
2
2
60
60
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
计
　
　
22
20
9316
8116
050
070
102
404
412
　
2200
888448
　
（八）
(八)
15煤综掘工作面
066
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
1
局部扇风机
　
370
2
1
740
370
　
　
　
　
　
　
　
　
　
2
煤巷掘进机
　
1900
1
1
1900
1900
　
　
　
　
　
　
　
　
　
3
锚杆机
　
30
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　
　
4
转载刮板运输机
　
400
2
2
800
800
　
　
　
　
　
　
　
　
　

矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
5
砼喷射机
　
55
1
1
55
55
　
　
　
　
　
　
　
　

6
探水钻
　
40
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　

7
调度绞车
　
114
2
2
228
228
　
　
　
　
　
　
　
　

8
水泵
　
30
2
2
60
60
　
　
　
　
　
　
　
　

　
计
　
　
12
11
385
348
063
070
102
219
223
　
2200
480744

（九）

15煤开拓工作面
066
　
　
　
　
　









1
局部扇风机
　
370
2
1
740
370








　
2
耙斗装岩机
　
300
1
1
300
300








　
3
砼搅拌机
　
55
1
1
55
55








　
4
砼喷射机
　
55
1
1
55
55








　
5
锚杆机
　
30
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　
　
6
调度绞车
　
114
3
3
342
342
　
　
　
　
　
　
　
　
　
7
水泵
　
30
2
2
60
60
　
　
　
　
　
　
　
　
　
8
岩石电钻
013
20
2
2
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　
　
9
探水钻
　
40
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
计
　
　
14
13
166
129
030
070
102
39
40
　
2000
77520
　
（十）
9煤综掘工作面
066
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
1
局部扇风机
　
600
4
2
2400
1200
　
　
　
　
　
　
　
　

2
煤巷掘进机
　
1900
2
2
3800
3800
　
　
　
　
　
　
　
　

3
伸缩胶带运输机
　
800
2
2
1600
1600
　
　
　
　
　
　
　
　

4
转载刮板运输机
　
400
6
6
2400
2400
　
　
　
　
　
　
　
　


矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
5
锚杆机
　
30
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　

6
探水钻
　
40
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　

7
调度绞车
　
114
2
2
228
228
　
　
　
　
　
　
　
　

8
水泵
　
30
4
4
120
120
　
　
　
　
　
　
　
　

　
计
　
　
22
20
10618
9418
048
070
102
456
465
　
2200
1003024

（十）　
9煤开拓工作面
066
　
　
　
　
　









1
局部扇风机
　
370
2
1
740
370









2
耙斗装岩机
　
300
1
1
300
300









3
转载刮板运输机
　
400
4
4
1600
1600









4
砼搅拌机
　
55
1
1
55
55









5
砼喷射机

55
1
1
55
55









6
锚杆机

30
1
1
30
30









7
调度绞车

114
4
4
456
456









8
水泵

30
2
2
60
60









9
岩石电钻
013
20
2
2
40
40









10
煤电钻
013
12
2
2
24
24









11
探水钻

40
1
1
40
40









　
计


21
20
340
303
030
070
102
91
93

2000
181800

（十二）

　
水巷皮带
066
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
胶带输送机
　
200
1
1
2000
2000
　
　
　
　
　
　
　
　

2
胶带输送机
　
160
1
1
1600
1600
　
　
　
　
　
　
　
　


矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
3
隔爆硫化器
　
115
1
1
115
115
　
　
　
　
　
　
　
　
　
4
液压绞车拉紧装置
　
4
2
2
80
80
　
　
　
　
　
　
　
　
　
5
检修绞车
　
45
1
1
450
450
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
计
　
　
6
6
3795
3795
075
080
075
285
213
　
3000
853875
　
（十三）

二水暗斜井皮带
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
1
胶带输送机
066
315
1
1
3150
3150
　
　
　
　
　
　
　
　
　
2
隔爆硫化器
066
115
1
1
115
115
　
　
　
　
　
　
　
　

3
液压绞车拉紧装置
066
4
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　

4
盘式制动器
066
22
2
2
44
44
　
　
　
　
　
　
　
　

　
计
　
　
5
5
3349
3349
075
080
075
251
188
　
3000
753525

（十四）
二水巷皮带
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
胶带输送机
066
160
1
1
1600
1600
　
　
　
　
　
　
　
　

2
隔爆硫化器
066
115
1
1
115
115
　
　
　
　
　
　
　
　

3
液压绞车拉紧装置
066
4
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　

4
盘式制动器
066
22
2
2
44
44
　
　
　
　
　
　
　
　

　
计
　
　
5
5
1799
1799
075
080
075
135
101
　
3000
404775

（十五）
　
辅助运输
　
　
　
　
　
　









1
水极绳绞车
066
450
1
1
450
450









2
二水极绳绞车
066
750
1
1
750
750









3
二水车
066
370
1
1
370
370









4
水皮带巷调度绞车
066
114
8
2
912
228










矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
5
二水车场调度绞车
066
250
6
2
1500
500
　
　
　
　
　
　
　
　

6
蓄电车机车充电硐室
066
187
2
1
374
187
　
　
　
　
　
　
　
　

　
计
　
　
19
8
436
249
040
060
133
99
133
　
1200
119280

（十六）
）
采区水泵房
066

55
2
1
1100
550
085
085
062
47
29
　
　
1640242

（十七）
井明
0127
　
　
　
15
15
10
09
048
15
7
　
8760
131400

　
井负荷合计
　
　
206
175
10215
8618
　
072
0963
4913
4732
68216
　
15789572

二
面负荷
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

（）
斜井皮带
10
630
2
1
1260
630
086
085
062
542
336
　
　
5380000

（二）
材料斜井绞车
10
400
1
1
400
400
075
080
075
300
225
　
1500
450000

（三）
斜井皮带辅助设备







　
　
　
　
　
　
　
　

1
料机
066
55
2
1
11
55
　
　
　
　
　
　
　
　

2
硫化器
066
115
2
2
23
23
　
　
　
　
　
　
　
　

3
电动双梁起重机
038
465
1
0
465
0
　
　
　
　
　
　
　
　

4
检修绞车
038　
55
1
0
550
00










计
　
　
5
3
136
29
070
070
102
20
20
　
3000
59850

（四）
材料斜井绞车房
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
加热器
038
3
2
2
6
6
　
　
　
　
　
　
　
　

2
润滑油泵
038
22
2
1
44
22
　
　
　
　
　
　
　
　

3
加热器
038
24
2
2
48
48
　
　
　
　
　
　
　
　

4
电动单梁起重机
038
20
1
0
20
0
　
　
　
　
　
　
　
　


计
　
　
7
5
78
56
070
070
102
39
40
　
1500
59010

（五）
回风斜井扇风机
10
950
2
1
1900
950
093
085
062
884
548
　
　
2700000


矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
（六）
皇风井扇风机
10
1500
2
1
3000
1500
093
085
062
1395
865
　
　
4960000

（七）
程庄风井压风机
10
280
2
1
560
280
075
085
062
210
130
　
1500
315000

（八）
皇风井压风机
10
280
2
1
560
280
075
085
062
210
130
　
1500
315000

（九）
副井井口车场
038














1
架空车
　
45
1
1
450
450
　
　
　
　
　
　
　
　

2
慢速绞车
038　
11
1
1
110
110
　
　
　
　
　
　
　
　

3
防跑车装置
038
4
1
1
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　


计


4
3
1150
600
070
070
102
42
43
　
1500
63000

（十）
井面生产系统
038
　
　
　
　
　









1
永久铁器
038
3
1
1
30
30









2
园振筛
038　
22
1
1
220
220









3
块手选胶带机
038
75
1
1
75
75









4
块手选胶带机
038　
75
1
1
75
75









5
9号末煤胶带机
038　
185
1
1
185
185









6
15号煤胶带机
038
45
1
1
45
45









7
调度绞车
038　
11
1
1
11
11










计
　
　
7
7
115
115
070
070
102
80
82
　
3600
288540

（十）
面矸石系统
038
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
提升绞车
　
22
1
1
220
220
　
　
　
　
　
　
　
　

2
装车闸门
　
3
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　


计
　
　
2
2
25
25
065
075
088
14
126
　
1500
21450


矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
（十二）
锅炉房
038
　
　
　
　
　









1
鼓风机
038　
18
2
2
360
360









2
引风机
038
45
2
2
900
900









3
鼓风机
038　
75
2
2
150
150









4
引风机
038　
185
1
1
185
185









5
锅炉水泵
038
15
2
2
300
300









6
锅炉补水泵
038　
75
2
1
150
75









7
煤机
038　
22
2
2
44
44









8
出渣机
038
11
1
1
110
110









9
热水循环泵
038　
55
3
2
1650
1100
　
　
　
　
　
　
　
　

10
氧水泵
038　
4
2
2
80
80
　
　
　
　
　
　
　
　

11
氧水泵
038
22
2
1
44
22
　
　
　
　
　
　
　
　

12
煤机
038　
11
2
2
22
22
　
　
　
　
　
　
　
　


　 计
　
　
23
20
400
335
070
075
088
234
207
　
2800
656208

（十三）
热风炉空气加热设备
038
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
煤机
038　
11
2
2
22
22
　
　
　
　
　
　
　
　

2
调速器
038
2
2
2
40
40
　
　
　
　
　
　
　
　

3
鼓风机
038　
3
2
2
60
60









4
烟气引风机
038　
75
2
2
150
150
　
　
　
　
　
　
　
　

5
冷风送风机
038
45
2
2
900
900









6
渣机
038　
11
2
2
22
22









7
轴流风机
038　
2
4
4
88
88










矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
8
轴流风机
038
4
3
3
120
120









9
轴流风机
038　
11
2
2
22
22
　
　
　
　
　
　
　
　


　 计
　
　
21
21
142
142
075
075
088
107
94
　
2500
267000

（十四）
机电修理车间
038





　
　
　
　
　
　
　
　

1
普通车床
038　
11425
1
1
114
114
　
　
　
　
　
　
　
　

2
普通车床
038
78
1
1
78
78
　
　
　
　
　
　
　
　

3
铣床
038　
112
1
1
112
112
　
　
　
　
　
　
　
　

4
牛头刨床
038　
3
1
1
30
30









5
台钻
038
11
1
1
11
11
　
　
　
　
　
　
　
　

6
电动梁式起重机
038　
107
1
1
107
107
　
　
　
　
　
　
　
　

7
交流电焊机
038　
36
4
4
144
144
　
　
　
　
　
　
　
　

8
交流电焊机
038
6
2
2
120
120
　
　
　
　
　
　
　
　

9
空气锤
038　
22
1
1
220
220
　
　
　
　
　
　
　
　

10
剪板机
038　
55
1
1
55
55
　
　
　
　
　
　
　
　

11
联合剪机
038
55
1
1
55
55
　
　
　
　
　
　
　
　

12
液压锻钎机
038　
75
1
1
75
75
　
　
　
　
　
　
　
　

13
远红外烤箱
038　
2520
1
1
252
252
　
　
　
　
　
　
　
　

14
拆轮机
038
08
1
1
08
08
　
　
　
　
　
　
　
　

15
装机
038　
08
1
1
08
08
　
　
　
　
　
　
　
　

16
整形机
038　
220
1
1
22
22
　
　
　
　
　
　
　
　

17
液压站
038
185
1
1
185
185
　
　
　
　
　
　
　
　


矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
18
开式倾压力机
038　
15
1
1
150
150
　
　
　
　
　
　
　
　

19
清砂机
038　
3
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　

20
电动液压马拉
038　
15
1
1
150
150
　
　
　
　
　
　
　
　

21
滚丝机
038
3
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　

22
电缆热补器
038　
05
1
1
05
10
　
　
　
　
　
　
　
　


　 计
　
　
26
26
196
197
030
065
117
590
690
　
1200
70785

（十五）
渔场取水泵房
038
132
2
1
2640
1320
080
085
062
1056
654
　
4200
443520

(十六)
坑木加工房
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
木工带锯机
038
30
1
1
300
300
　
　
　
　
　
　
　
　

2
动磨锯机
038
11
1
1
11
11
　
　
　
　
　
　
　
　


　 计　
　

2
2
31
31
035
065
117
109
127
　
1200
13062

(十七)
皇风井生活泵房
　
3
2
1
60
30
080
080
075
24
18
　
2500
6000

(十八)
生活污水处理设备
038
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
风机
　038
75
2
1
150
75
　
　
　
　
　
　
　
　

3
污泥泵
038
15
2
1
30
15
　
　
　
　
　
　
　
　

3
细格栅
　038
1
2
1
20
10
　
　
　
　
　
　
　
　


计　
　
　
6
3
394
197
070
075
088
138
122
　
1800
24822

（十九）
井水处理车间
038
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
提升水泵
038
75
2
1
150
75
　
　
　
　
　
　
　
　

2
反洗水泵
　038
75
2
2
150
150
　
　
　
　
　
　
　
　

3
搅拌泵
038
075
2
1
15
08
　
　
　
　
　
　
　
　


矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
4
计量泵
　038
06
2
1
12
06









5
潜污泵
　038　
11
2
2
22
22










计
　
　
10
7
349
261
070
070
102
182
186
　
2000
36470

（二十）
煤泥泵房
038
4
2
1
11
55
075
075
088
10
9
　
3000
30000

(二十)
空气加热室
038
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
轴流风机（斜井）
038　
4
2
2
80
80
　
　
　
　
　
　
　
　

2
轴流风机（副斜井）
　
75
2
2
150
150










计
　
　
4
4
230
230
075
075
088
10
9
　
2800
28000

（二十二）
联建行政福利
038
　
　
　
　
　









1
工业洗衣机
038
75
2
2
150
150
　
　
　
　
　
　
　
　

2
烘干机
038
3
1
1
30
30
　
　
　
　
　
　
　
　

3
联建电热水器
038　
12
2
2
240
240
　
　
　
　
　
　
　
　

4
办公楼电热水器
038
9
2
2
180
180









5
联建电热水器
038
9
2
2
180
180









5
矿灯房
038　
1
7
6
70
60









6
食堂
038　
　
6
6
150
150
　
　
　
　
　
　
　
　


　 计
　
　
22
21
100
99
030
080
075
297
223
　
2500
74250

（二十三）
煤样化验室
038　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

1
密封制样粉碎机
038
11
1
1
110
110









2
电热恒温干燥箱
038
36
1
1
360
360









3
箱式电阻炉
038　
5
1
1
500
500










矿井电力负荷统计表
续表2－1
序号
负 荷 名 称
电压
（kV）
设备
容量
（kW）
设备数量
（台）
设备容量
（千瓦）
需
系数
Kx
功率
数
cos φ
tg φ
负荷
负
荷利
时
(h)
年耗电量
(kW·h)
备注
全部
工作
全部
工作
功
（kW）
功
(kvar)
视
(KVA)
4
电热恒温干燥箱
038　
36
1
1
360
360
　
　
　
　
　
　
　
　


　 计
　
　
4
4
13
13
060
080
075
80
60
　
2500
19950

(二十四)
皇风井生活泵房
　
3
2
1
60
30
080
080
075
24
18
　
2500
6000

(二十五)
瓦斯抽放泵
10
220
2
1
440
220
070
075
088
154
136
　
2500
385000

(二十六)
瓦斯抽放泵
10
400
3
2
1200
800
070
075
088
560
494
　
2500
1400000

(二十七)
面明
022
　
　
　
100
100
100
090
048
1500
720
　
2400
360000


面负荷合计
　
　
167
141
11100
6474
　
　
　
5211
3661
　
　
18432917

三
矿井负荷总计
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

（）
井负荷总计
　
　
373
316
21315
15092
　
　
　
10124
8393
　
　
34222489

（二）
矿井10kV母线负荷(Kt09)
　
　
　
　
　
　
　
077
083
86057
71344
11178
　
　

（三）
变电电容补偿
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
46216
　
　
　

（四）
补偿10kV母线负荷
　
　
　
　
　
　
　
096
0292
86057
2513
89651
　
　

（五）
变损耗
　
　
　
　
　
　
　
　
　
179
897
　
3200
573766

（六）　
35kV母线计算负荷
　
　
　
　
　
　
　
093
039
8785
3409
94234
　
　

四
矿井年总耗电量
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
34796254

五
矿井吨煤耗电量
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
2900























































































232 10kV侧补偿前总计算负荷
矿区配电线路短损耗非常忽略线路损耗计
表21知全矿总负荷：
ΣPca4913+521110124KW
ΣQca4732+36618393Kvar
取时系数Ksi09010kV侧补偿前计算负荷：
PcaΣKsiΣPca090×1012491116KW
QcaΣKsiΣQca090×839375537Kvar
ScaΣ1183552 KVA
10KV补偿时功率数：
Cosφz077
功率数角正切值：
tanφz083
24功补偿
241 功补偿计算
采提高电设备然功率数方法功率数达供电规求数值时需增设工补偿装置工矿企业户中工补偿广泛采联电容器补偿功功率
通常电力电容器补偿容量式确定：
Qcα·Pca·(tanφ1tanφ2) (29)
式中α——均负荷系数般取07～08
tanφ1——补偿前功率数角正切值
Tanφ2——补偿达功率数角正切值
设计求功率数达09假设补偿10KV侧功率数cosφz094tanφ036α取08需补偿容量公式23计算：
Qcα·Pca·(tantan)
08×91116×（083036）
342596Kvar
2 电容器柜选择实际补偿容量计算
设计采高压集中补偿方式矿井面变电10kV母线单母分段接线选电容器柜应分安装两段母线电容器柜数应取偶数现选湖北新百特动化设备股份限公司生产XGWB1型高压电容补偿柜
3 环境
1） 点海拔高度2000m
2） 周围环境温度：25℃~+40℃
3） 相湿度：20℃时超90％
4） 室安装通风良凝漏易燃易爆腐蚀性气体导电性尘埃方
5） 安装点剧烈震动击方
6） 设备安装时垂直面倾斜度超5度
柜安装容量qc900kvar计算出电容器柜数量：
N381取偶数 N4
实际补偿容量：QcSN·qc4×9003600Kvar
根QcSα·PcaΣ·(tantan)
360008×91116×（083tan）
计算tan0336cos0952222
补偿10KV母线功率数cos095>094满足求
4 补偿10kV母线侧总计算负荷
功功率：PcaΣ91116KW
功功率：PcaΣtan91116×03363061498Kvar
视功率：961218KVA
通10kV母线侧负荷进行功补偿提高该煤矿供电系统功率数提高供电系统供电力充分发挥供电设备力降低网络中功率损耗减轻级电网补偿压力改善电压质量提高电设备工作效率企业身节约电




















第三章变电变压器选型
31 变电变压器选型原
311 变压器容量选型原
变压器煤矿面变电重设备通全矿类负荷统计分析正确选择变压器型号台数容量运行方式确保煤矿供电安全济运行供电变压器根环境条件电压等级计算负荷选择形式容量变电容量装设变压器容量决定供电性出发变压器台数越越变压器台数增加开关电器等设备变电建设投资增变压器台数容量确定应全面考虑技术济指标合理选择
（1） 供电安全济前提时考虑发展余
（2） 变电变压器选择
a具类负荷变电
具类负荷变电应满足电负荷供电性求根煤炭工业设计规范规定矿井变电变压器般选两台中台停止运行时台应保证安全原煤生产电少全矿计算负荷80％工业企业设计规范规定具量二类负荷变电般选两台变压器中台障检修时台全部二类负荷继续供电全部负荷70％
b二三类负荷变电
二三类负荷变电选台变压器应敷设接线变电相连联络线作备电源季节负荷昼夜负荷变动较宜采济运行方式变电采两台变压器
C变电变压器容量确定
变电选两台变压器时运行时台变压器容量应式计算：
（31）
式中 ——变电总功计算负荷KW
——变压器额定容量KVA
——变电工补偿功率数般应095
——变电工补偿视容量KVA
——障保证系数根全企业二类负荷占重确定煤矿企业取应08工厂企业应070
两台变压器采台工作台备运行方式时变压器容量应式计算：
（32）
变电选台变压器时变压器容量 应满足全部电负荷需（般应考虑15％~25％富裕容量）：
（33）
变压器型号选择应量考虑采低损耗高效率变压器
312 变压器台数选型原
1 确定车间变电站变压器台数原
1) 般性生产车间量装设台变压器
2) 车间二级负荷必须两电源供电时应装设两台变压器台变压器均应承受全部二级负荷供电务相邻车间联络线时车间变电站障二级负荷通联络线继续供电选台变压器
3) 车间负荷昼夜变化较时公变电站负荷曲线相差悬殊车间供电时选台变压器技术济显然合理装设两台变压器
4) 特殊场合选台变压器井变电站考虑电网接电流增身设备安全利限制接电流身触电电流应选台容量变压器
2 确定企业总降压变电站变压器台数原
1） 企业绝数负荷属三级负荷少量二级负荷邻企业取备电源时装设台变压器
2） 企业二级负荷较必须装设两台变压器两台互备台出现障时台应承担全部二级负荷
3） 特殊情况装设两台变压器例分期建设型企业变电站数变压器台数均分期投建台数较引起电网电压严重波动设备（型电弧炉矿井电力电子传动型提升机）装设专变压器
3 两台变压器互备方式
供电设计时选择变压器台数容量实质确定合理备容量问题两台变压器说两种备方式：
1） 明备两台变压器台均承担100负荷选择中台工作台备
2） 暗备正常运行时两台变压器时投入工作台变压器承担50计算负荷两台变压器容量均计算负荷70~80选择样变压器正常运行时负荷率β：

基满足济运行求障情况考虑变压器负载力担负起全部二级负荷供电务种较合理备方式
设计中求两台变压器备台变压器容量应全矿计算负荷计算全矿视计算负荷961218KVA选华变输配电设备限公司生产载调压油浸式变压器型号SZ91250035三相变压器变压器矿电力变压器
SZ91250035三相变压器详细信息参数：
1） 变压器35KV双绕组载调压油浸式电力变压器适交流50HZ额定工作电压35KV电力系统中作中型变电站变电设备
2） 型号含义：





S Z 9 —— 12500 35



高压侧电压等级（KV）

额定容量（KVA）

设计序号

载调压

三相
图 3—1
3） 工作条件
·安装高度：海拔超1000m
·环境温度：40℃~+40℃
4）技术参数
型号
SZ9——1250035
额定容量SNT（KVA）
12500
联结组标号
YNd11
空载电流I0（）
056
短路阻抗UK（）
8
负载损耗ΔPNT（KW）
5985
空载损耗ΔP0（KW）
1368
高压分接范围

电压
组合
高压（KV）
385 35
低压（KV）
315 63 105 100 110
表3—1 SZ91000035型变压器技术参数
32变压器功率损耗
变压器运行程中绕组铁芯中会产生定功率损耗变压器功率损耗包括功功率损耗
ΔPT（简称功损耗）功功率损耗ΔQT（简称功损耗）两部分
321 变压器功功率损耗计算
变压器功功率损耗两部分组成：部分变压器额定电压时空载损耗通常称铁损部分带负荷时绕组中损耗通常称铜损变压器铜损变压器负荷率方成正计算公式：
ΔPTΔP0+ΔPNTβ2 （34）
式中 ΔPT——变压器功功率损耗KW
ΔP0——变压器额定电压时空载损耗KW见表31
ΔPNT——变压器额定负荷时短路损耗KW见表31
β——变压器负荷率（称负荷系数）等变压器实际负荷容量额定容量值
变压器负荷率
β0384
变压器功功率损耗
ΔPTΔP0+ΔPNTβ21368+5985×038422251KW
322变压器功功率损耗
变压器功功率损耗两部分组成：部分变压器空载时功损耗变压器空载电流百分数关部分变压器带负荷时功损耗变压器短路电压百分数变压器负荷率关计算公式：
（35）
式中 ΔQT——变压器功功率损耗kvar
ΔQO——变压器空载时功功率损耗kvar
ΔQNT——变压器额定负荷时功功率损耗kvar
IO——变压器空载电流百分数见表31
UK——变压器短路电压百分数阻抗电压见表31
SNT——变压器额定容量KV·A
变压器功功率损耗：


21746kvar
33 35kV侧全矿计算负荷功率数校验
功功率：
Pca35PcaΣ+ΔPT91116+2251913411KW
功功率：
+3061498+217463278958kvar
视功率：
970482KVA
35KV侧功率数校验：
0941>090
满足设计求
34 变压器济运行分析方法
341功功率济量概念
电力系统功损耗仅仅设备功功率损耗关设备功功率损耗关设备消耗功功率电力系统供功功率存系统中电流增电力系统功功率损耗增加
计算电气设备功功率损耗电力系统中引起功功率损耗引入换算系数K称功功率济量表示电力系统输送1kvar功功率时电力系统中增加功功率损耗千瓦数单位KWkvar
功功率济量Kec值输电距离电压变换次数等素关
工矿企业变配电 Kec002~01
发电机直配户 Kec002~004
两级变压户 Kec005~007
三级变压户 Kec008~01
342变压器济运行
变压器功功率损耗变压器运行时身损耗变压器功功率损耗会引起系统功功率损耗增加应变压器功功率损耗换算成等效功功率损耗然计算变压器运行时总功率损耗变压器运行时功率损耗时运行费低时变压器运行方式济运行方式
单台变压器运行时功率损耗式计算：

（36）
式中 Kec——功功率济量KWkvar
Sac——变电负荷容量（时变压器实际负荷容量）KV·A
两台容量变压器联运行时总运行功率损耗应时单台变压器运行损耗2倍理n台容量变压器联运行时总运行功率损耗时台变压器运行损耗n倍

（37）
设计中求两台变压器备台变压器容量应全矿计算负荷处变压器济运行分析时应单台变压器运行时功率损耗计算中Kec取009：


2325+009×232844202KW
变压器济运行：根负荷变化情况调整变压器运行方式功率损耗条件运行称变压器济运行
单台运行变压器变压器运行济必须满足变压器单位容量功功率损耗换算值ΔP1S令求单台变压器济负荷Sec：
（38）
单台变压器运行时济负荷率βec：
（39）
式中 Sec——济运行界容量KVA
SNT——变压器额定容量KVA
ΔP0——变压器空载功损耗KW
ΔQ0——变压器空载功损耗kvar
ΔPNT——变压器满载功损耗KW
ΔQNT——变压器满载功损耗kvar
Kec——功功率济量型矿井般取Kec009
变压器功率损耗ΔP1变压器负荷S关系曲线：






ΔP






ΔPⅠ





ΔPⅡ



A




O Scr S
图32 变压器济运行界负荷
图中ΔPⅠ台变压器运行损耗ΔPⅡ两台变压器联运行时损耗图见两条曲线交点A应负荷Scr变压器济运行界负荷
图32出：SScr时ΔPⅠ>ΔPⅡ两台变压器运行济
SScrΔPⅠΔPⅡ
（310）
求两台变压器联济运行界负荷Scr：

（311）
台变压器运行两台容量变压器联运行损耗相时称βec台变压器运行时界负荷率
（312）
理变电设置n台容量相变压器时n台n1台济运行界负荷Scr：
（313）
矿采2台变压器济运行界容量：

实际负荷容量S<5366KVA时系统采台变压器运行济实际负荷容量S>5366KVA时系统采两台变压器运行济
该煤矿供电系统中35kV侧全矿计算负荷Sca971071KVA两台变压器济运行界容量Scr5366KVA宜选2台变压器时运行方案样变压器身电力系统功功率损耗获佳济效益运行方式



第四章电气接线设计
变电接线种电气设备（变压器断路器隔离开关等）连接线组成接受分配电供电系统组成部分电源回路数电压负荷级变压器台数容量等素关变电接线种形式确定变电接线变电电气设备选择配电装置布置运行性济性等密切关系变电设计务
41 接线基求
确定变电接线前应首先明确基求：
1 安全应符合国家标准关技术规范求充分保证身设备安全外应负荷等级采取相应接线方式保证安全性性求片面强调安全性造成应浪费
2 操作方便运行灵活供电系统接线应保证工作员正常运行发生事时便操作维修运行灵活倒闸方便
3 济合理接线方式满足生产求保证供电质量前提应力求简单减少设备投资运行费
4 便发展接线方式应保证便发展时适应分期建设求
42 电气接线方案确定
保证二级负荷进行供电企业变电中广泛采两回电源受电装设两台变压器桥式接线桥式接线分外桥桥全桥三种级变电站距矿变电分95km277km35kV电压等级说输电线路远选外桥接线提高矿井供电性运行灵活性选全桥更合适确定矿35kV侧双回路全桥接线
10kV侧接线根矿井二级负荷居变压器两台情况确定单母线分段接线方式母线分段断路器仅便分段检修母线减少母线障影响范围提高供电
性灵活性
3510kV总降压变电接线图图41示：



图41 3510KV总降压变电接线图



第五章短路电流分析计算
51 短路概述
供电系统中危害障短路短路供电系统中等电位点没电器直接相连通
511 短路种类
表51 短路种类
短路种类
短路示意图
代表符号
性质



三相
短路





K(3)



三相时点短接属称短路



两相
短路







K(2)



两相时短接点属称短路



两相
接
短路







K(11)


中性点直接接系统中两相点短接属称短路




单相
接
短路






K(1)



中性点直接接系统中相短接属称短路

三相短路时短路回路阻抗相等三相电流电压称类型短路时相电路中电流电压数值等相角
短路电压电流相位差较正常时增接900
单相短路发生中性点直接接系统三相四线制系统中
：层间短路指电动机变压器线圈等
关键两短路电流：短路电流选择设备导线短路电流继电保护装置整定校核
切称短路计算采称分量法纳称短路计算述种短路障言出现单相短路障率三相短路障率配电系统中三相短路果严重验算电气设备力
512 短路电流计算目
研究供电系统短路计算种情况短路电流供电系统拟定运行方式较电气设备选择继电保护整定重意义短路电流计算供电设备选择继电保护整定基础短路产生果极严重限制短路危害缩障影响范围供电设计运行中必须进行短路电流计算通短路电流分析计算采取合适保护措施确保供电安全解决列技术问题
1 选择电气设备载流导体必须短路电流校验热稳定性机械强度
2 设置整定继电保护装置正确切短路障
3 确定限流措施短路电流造成设备选择困难济时采取限制短路电流措施
4 确定合理接线方案运行方式等
52 短路电流危害
发生短路时系统中总阻抗减短路电流强短路电流产生热电动力效应会电气设备受破坏短路点电弧烧毁电气设备伤害周围员巨短路电流通导体时方面会导体量发热造成导体热甚熔化绝缘损坏方面巨短路电流产生电动力作导体导体变形损坏短路时引起系统电压幅度降低特短路点处电压降低更导致部分户全部户供电遭破坏网络电压降低供电设备正常工作受损坏导致工厂产品报废设备损坏电动机热受损等电力系统中出现短路障时系统功率分布突然变化电压严重降破坏发电厂联运行稳定性整系统解列时某发电机负荷必须切部分户短路时电压降愈持续时间愈长破坏整电力系统稳定运行性愈
53 短路电流计算目基条件
531 进行短路计算基假设
1） 忽略磁路饱磁滞现象认系统中元件参数恒定
2） 假设系统限容量户处短路系统母线电压维持变计算阻抗系统阻抗具体规定： 3~35KV 级电网中短路电流计算认110KV 系统容量限计算35KV 网络元件阻抗
3） 计算高压电器中短路电流时需考虑发电机变压器电抗器电抗忽略电阻架空线电缆电阻电抗13时需计入电阻般计电抗忽略电阻
4） 短路电流计算公式计算图表三相短路计算条件单相短路二相短路时短路电流三相短路电流够分断三相短路电流电器定够分断单相短路电流二相短路电流
5） 忽略短路点渡电阻渡电阻指相相间短接电阻外物体短接时外物电阻接短路接电阻电弧短路电弧电阻等般情况金属性短路某继电保护计算中考虑渡电阻
54 限容量电源系统三相短路电流计算
541 标幺值计算概念优点
1）标幺值计算概念
较复杂高压供电系统计算短路电流时采标幺值进行计算较简单标幺值属相单位制种标幺值计算时电器元件参数标幺值表示标幺值称相值短路计算中遇电气量功率电压电流电抗四量某电气量标幺值实际值预先选定单位基准值值标幺值表示电气参数时首先选择基准值果选择功率电压电流电抗基准值分SdUdIdXd四基准量间应满足欧姆定律功率方程关系
（51）
（52）
根述表达式四基准量中选定两两基准量确定通常选基准功率Sd基准电压Ud便计算基准电压Ud分选线路级均电压Uav基准功率Sd通常选1001000MV·A
542 短路电流计算中相关物理量
1) 短路电流次暂态值I指短路第周期短路电流周期分量效值限容量系统中短路电流周期分量幅值保持变：
（53）
式中： I——短路电流次暂态值效值
IP——短路电流稳态值效值
I∞——短路电流稳态值
2） 三相短路容量SK判断母线短路容量判断母线短路容量否超规定值作选择限流电抗器供级变电计算短路电流
3） 短路电流击值：
（54）
式中：——短路电流击值
——击系数
般高压供电系统中通常取Ta005s短路击电流短路全电流效值校验电气设备载流导体母线动稳定性
4） 两相短路电流作保护整定
具体计算公式间关系：
（55）
（56）
（57）
（58）
（59）
式中 ——短路电流
——三相短路容量
——短路击电流
——短路全电流效值
——两相短路电流
543短路功率Sk
短路功率称短路容量等短路电流效值短路处正常工作电业（般均额定电压）积短路计算中常次暂态短路电流计算短路功率称次暂态功率S
’
544路径元件阻抗计算公式
1） 变压器阻抗计算公式：
（510）
式中：XT——变压器阻抗标幺值
Sdmax——35kV 母线短路参数设计两35KV 母线
短路参数均450MV·A
Sd——基准容量基准容量般取100MV·A
2） 线路阻抗计算公式：
（511）
式中：XL——电缆架空线阻抗标幺值
X0——线路单位长度电抗
1——线路长度
Sd——基准容量基准容量般取100MV·A
Uav——工作电压短路点线段均电压取105 倍UN（额定电压）
545元件短路阻抗标幺值计算
1． 电源系统电抗：

2 SZ9——10000\35型变压器：

3 苇泊110kV变电站某A煤矿35kV变电站架空线：

4 燕龛110kV变电站某A煤矿35kV变电站架空线：

5 井电缆：

6 材料斜井绞车路线（电缆）：

7 某A风井压风机线路（电缆）：

8 皇风井压风机线路（电缆）：

9斜井皮带线路（电缆）：

101#瓦斯抽放泵线路（架空线）：

112#瓦斯抽放泵线路（架空线）：

12 皇风井扇风机线路（架空线）：

13回风斜井扇风机线路（架空线）：

55 短路电流计算程
551短路电流计算公式
短路回路中元件标幺电抗算出根供电系统单线图作出等值电路图然利阻抗等值变换公式简化等值电路计算出回路总标幺电抗根欧姆定律标幺值公式计算短路电流周期分量标幺值：
（512）
式中电源电压标幺值取时
（515）
式中：——短路电流标幺值
——短路线路总阻抗值运行方式种短路时总阻抗运行方式运行方式种短路时总阻抗运行方式
（516）
式中：——额定电流
——基准容量
——短路点侧电压
（517）
式中：——短路电流
（518）
式中： ——击电流峰值
（519）
式中： ——击电流效值
（520）
注：两相短路电流四种短路中短路电流三相短路电流公式计算短路电流
552运行方式
级电源时35kV变电站供电35kV变电站两台变压器时工作10kV母线负荷均采双回路供电时整系统阻抗时运行方式运行方式短路计算图图51

图51 运行方式短路计算图
基准电压：
Ud137KV Ud2105KV
基准电流：


1) K1点发生短路时





2) K2点发生短路时：





3） K3点发生短路时：
0745
7383
1883
1115
13423
理短路点短路参数ishIshSk见表52：
表52 运行方式短路参数统计表
序号
短路点




1
K1
8254
2105
1246
52910
2
K2
1078
2449
1628
19608
3
K3
1007
2568
1521
18315
4
K4
1029
2624
1554
18709
5
K5
1040
2651
1570
18904
6
K6
1029
2624
1554
18709
7
K7
1029
2624
1554
18709
8
K8
7383
1883
1115
13423
9
K9
7383
1883
1115
13423
10
K10
7757
1975
1170
14085
11
K11
7192
1833
1086
13072
553运行方式
级电源中台35kV变电站供电35kV变电站两台变压器台工作10kV母线负荷均采单回路供电时整系统阻抗时运行方式运行方式短路计算图图52


图52 运行方式短路计算图
1） K1点发生短路时：






2） K2点发生短路时：






3) K3点发生短路时：
1612

1178
6973
3999
8396
理短路点短路参数见表53
表53 运行方式短路参数统计表
序号
短路点





1
K1
3120
7956
4711
2685
200
2
K2
4825
1230
7286
4178
8772
3
K3
4545
1159
6863
3936
8264
4
K4
4618
1178
6973
3999
8396
5
K5
4661
1189
7043
4041
8475
6
K6
4618
1178
6973
3999
8396
7
K7
4618
1178
6973
3999
8396
8
K8
3412
871
516
296
6211
9
K9
3412
871
516
296
6211
10
K10
3572
911
539
309
6494
11
K11
3331
850
503
289
6061

554 短路计算参数汇总表
表54 短路计算参数汇总表
短
路
点
运行方式
运行方式

KA

KA

KA

MVA

KA

KA

KA

KA

MVA
35KV母线K1
8254
2105
1246
52910
3120
7956
4711
2685
200
10KV母线K2
1078
2449
1628
19608
4825
1230
7286
4178
8772
井电缆K3
1007
2568
1521
18315
4545
1159
6863
3936
8264
材料斜井绞车K4
1029
2624
1554
18709
4618
1178
6973
3999
8396
某A风井压风机K
1040
2651
1570
18904
4661
1189
7043
4041
8475

5









皇风井压风机K6
1029
2624
1554
16964
4618
1178
6973
3999
8396
斜井皮带K7
1029
2624
1554
18709
4618
1178
6973
3999
8396
瓦斯抽放机K8
7383
1883
1115
13423
3412
871
516
296
6211
瓦斯抽放机K9
7383
1883
1115
13423
3412
871
516
296
6211
皇风井扇风机K10
7757
1975
1170
14085
3572
911
539
309
6494
回风斜井扇风机K11
7192
1833
1086
13072
3331
850
503
289
6061






第六章变电次设备选型校验
电气设备选择供配电系统设计容正确选择电气设备供电性安全性济性着重意义首先选择电气设备类型然电路实际工作条件选择校验电气设备技术参数保证电力系统正常发生障时电气设备均安全工作选择电气设备时应根工程实际情况关设计规程规定积极采新技术新设备力争电气设备工作安全运行维护方便投资济合理
供配电系统中设备作样具体选择方法基求相保证电气设备安全运行必须正常工作进行选择短路条件校验动稳定热稳定
变电常电气设备包括：高压断路器隔离开关熔断器电压互感器电流互感器避雷器高压开关柜等选择前应解常高压电气技术参数设备组成结构原理然根选择电气设备般原进行选择校验选择电气设备时量选国产先进设备
61 高压电气设备选型原
种电气设备基求正常运行时安全短路通短路电流时致损坏电气设备必须正常工作条件进行选择短路条件进行校验
1） 正常工作条件选择
① 环境条件选择
供电系统电气设备制造分户户外两类外应考虑防腐防爆防尘海拔高度等求
② 电压等级选择
选择电气设备额定电压时应设备额定电压UN低设备装设处电网额定电压UNS：UN≥UNS
③ 长时允许电流选择
电气设备额定电流IN应长期通工作电流Imax：IN≥Imax
2） 短路条件进行校验
① 动稳定性校验
电气设备通击电流超电气设备动稳定电流：ish≤imax
② 热稳定性校验
电气设备热稳定性校验式：
（61）
母线电缆线路热稳定性校验式：
（62）

中S导体截面积Smin导体热稳定截面积
③ 断流容量校验
断路器熔断器等需开断短路电流设备应校验断流容量开断电流：
（63）
62 高压开关柜设备选型校验
621 35kV 侧高压开关柜选型校验
35kV变电35kV 侧初选海输配电气限公司生产JYN2405（F）间隔移开式交流金属封闭型高压开关柜接受分配电电路实行控制保护监测
1>环境条件
(1)环境：周围介质温度限+40℃限25℃
(2)海拔高度：超1000m
(3)相湿度：日均值≤95月均值≤90
(4)震烈度：超8度
(5)水蒸气压力日均值超22KPa月均值超18KPa
(6)火灾爆炸危险严重污染化学腐蚀剧烈震动场
2>适范围
JYN2405（F）金属封闭型移开式高压开关柜作接受分配电户开关设备广泛城市电网建设改造工程工矿企业高层建筑公设施等起着电分配控制监测电气设备保护作装箱式变电站中供电系统中作开断负荷电流短路电流关合短路电流开关柜配真空负荷开关操作机构弹簧操动机构电磁操动机构该机构手动操作电动操作符合IEC420高压交流负荷开关熔断路器组合电器GB390697335K交流金属封闭开关设备关规定
3>型号含义














J Y N 2 405(F) □ □ J □ （TA）干热带
（TH）湿热带
（G） 8海拔
具接开关
操作方式：D电磁操动
T弹簧操动
次方案
防误型
额定电压KV
设计序号
户型
移开式（手车机构）
金属封闭间隔式开关柜
注：TATHG指环境特征类型
JYN2405（F）金属封闭型移开式高压开关柜技术参数见表61：
表61 JYN2405（F）金属封闭型移开式高压开关柜技术参数
序号
项目
单位
参数
1
额定电压
KV
405
2
母线额定电流
A
1250160020002500*

3

额定绝缘水
1min工频耐压（效值）


KV
相间

95
隔离断口

115
雷电击耐受电压（峰值）
相间

185
隔离断口

215

4
额定频率
HZ
50
5
额定短时耐受电流（效值）
KA
2025315
6
额定峰值耐受电流（峰值）
KA
506380
7
控制回路额定电压电压
V
DC110220 AC110220V
8
额定短路关合电流
KA
506380
9
额定电缆充电开断电流
A
50
10
机械寿命
次
2000


11


防护
等级
外壳

IP4X
手车室开时防护等级

IP2X

熔断器室
IP67
12
重量
kg
1500
13
外形尺寸（宽*深*高）
mm
1818*2400*2925
14
动荷重

kg
约500kg

约500kg

135kV侧高压开关柜断路器校验
高压断路器考虑电压电流动稳定性热稳定性等素外应校验断流容量开断电流
开关柜断路器型号ZN80405技术参数见表62：
表62 ZN80405真空断路器技术参数
序号
项目
单位
参数
1
额定电压
KV
405
2
额定电流
A
125016002000
3
额定短路开断电流（效值）
KA
25315
4
额定短路关合电流（峰值）
KA
6380
5
4S热稳定电流（效值）
KA
25315
6
额定峰值耐受电流
KA
6380

开关柜断路器型号含义：

Z N 80 405T □ □
额定短路开断电流
额定电流 T弹簧操动
操动机构代号
额定电压 D电磁操动
设计序号
户
真空断路器
（1） 额定电压校验：
UN405KV≥UNS35KV符合求
（2） 额定电流校验：
IN1250A≥Imax符合求
（3）动稳定性校验（额定动稳定电流称额定峰值耐受电流）：
符合求
（4） 热稳定性校验：
短路发35kV母线时变压器差动保护动作时继电保护动作时间断路器分闸时间断路器通短路电流持续时间断路器相4秒热稳定电流：


热稳定性符合求
（5） 开断电流校验：

符合求
235kV侧高压开关柜母线选型校验
长时允许电流初选导线截面短路条件校验动稳定热稳定
（1） 正常持续工作电流选择考虑长时工作电流时变压器载5长时工作电流应额定电流105倍


通常电流较选择铜母线外采铝母线初选LMY40×4型矩形母线截面40×4mm²安装方式竖放环境温度25℃时长时允许载流量456A
（2） 长时允许电流校验导线截面
环境温度43℃环境温度43℃时导线长时允许载流量：

满足求
（3） 热稳定校验
热稳定选择截面：
（64）
式中： C——热稳定系数铝母线取87
Kf——集肤效应系数Kf取1
——稳态短路电流8254kA
——假想时间02s
热稳定截面：

满足求
（4） 动稳定校验
跨距母线受电动力：

作母线弯矩：

母线截面系数：

母线计算应力：

母线计算应力铝母线允许应力686MPa满足动稳定性求
622 10kV 侧高压开关柜选型校验
35kV变电10kV 侧初选海输配电气限公司生产JYN212间隔移开式交流金属封闭型高压开关柜接受分配电电路实行控制保护监测
JYN212型开关设备具种防止误操作措施包括防止带负荷移动手车防止接开关处闭合位置时合断路器防止带电时误合接开关防止误入带电隔离室等功简称五防功
1>环境条件：
（1）周围空气温度超40℃低周围空气温度低25℃
（2）海拔高度：超1000m
（3）周围空气没明显受尘埃烟腐蚀性燃性气体蒸汽盐雾污染
（4）相湿度：日均值≤95月均值≤90
（5）震烈度：超8度
（6）水蒸气压力日均值超22KPa月均值超18KPa
（7）设备安装时垂直面倾斜度超5度
2> JYN212型金属封闭型移开式高压开关柜技术参数见表63：
63 JYN212型金属封闭型移开式高压开关柜技术参数
序号
项目
单位
参数
1
额定电压
KV
12
2
母线额定电流
A
6301000125016002500

3

额定绝缘水
1min工频耐压（效值）





KV
相间

42
隔离断口

48
雷电击耐受电压（峰值）
相间

75
隔离断口

85
4
额定频率
HZ
50
5
额定短时耐受电流（效值）
KA
202531540
6
额定峰值耐受电流（峰值）
KA
506380100
7
控制回路额定电压电压
V
DC110220 AC110220V
8
额定短路关合电流
KA
506380100
9
额定电缆充电开断电流
A
50
10
机械寿命
次
10000


11


防护
等级
外壳

IP2X
手车室开时防护等级

IP2X

熔断器室
IP67
12
重量
kg
750
13
外形尺寸（宽*深*高）
mm
1200*1500*2200

3>10kV侧高压开关柜断路器校验
高压断路器考虑电压电流动稳定性热稳定性等素外应校验断流容量开断电流
开关柜断路器型号ZN1212125020技术参数见表64：
表64 ZN1212125020真空断路器技术参数
序号
项目
单位
参数
1
额定电压
KV
12
2
额定电流
A
6301250
3
额定短路开断电流（效值）
KA
20
4
额定短路关合电流（峰值）
KA
50
5
4S热稳定电流（效值）
KA
20
6
额定峰值耐受电流
KA
50

（1） 额定电压校验：
符合求
（2） 额定电流校验：

符合求
（3） 动稳定性校验：
符合求
（4） 热稳定性校验：
短路发生10kV 母线时差动保护动作（保护范围）时继电保护动作时间断路器分闸时间断路器通短路电流持续时间断路器相4 秒热稳定电流：


热稳定性符合求
（5） 开断电流校验：

4>10kV侧高压开关柜母线选择校验
长时允许电流初选导线截面短路条件校验动稳定热稳定
（1）正常持续工作电流选择考虑长时工作电流时变压器载5长时工作电流应额定电流105倍

通常电流较选择铜母线外采铝母线初选LMY80×6型矩形母线截面80×6mm2安装方式竖放环境温度25℃时长时允许载流量1050A
（2）长时允许电流校验导线截面：
环境温度43℃环境温度43℃时导线长时允许载流量：

满足求
（3） 热稳定校验：
热稳定选择截面：
（65）
式中 C—热稳定系数铝母线取87
—集肤效应系数取1
——稳态短路电流9750kA
——假想时间22s
热稳定截面：

满足求
（4） 动稳定校核：
跨距母线受电动力：

作母线弯矩：

母线截面系数：

母线计算应力：

母线计算应力铝母线允许应力686MPa满足动稳定性求
63 设备选型汇总表
表65 设备选型汇总表
序号
名称
型号
单位
数量
1
变压器
SZ91000035
台
2
2
二35KV侧高压开关柜
JYN2405(F)


3
进线柜
JYN240507
面
2
4
电压测量避雷器柜
JYN240521
面
2
5
出线柜
JYN240506
面
2
6
联络（右）开关柜
JYN240513
面
1
7
联络（左）开关柜
JYN240509
面
1
8
变压器柜
JYN240529
面
2

9
三10KV侧高压开关柜
JYN212


10
进线柜
JYN21231
面
2
11
电压测量避雷器柜
JYN21241
面
2
12
出线柜
JYN21203
面
16
13
功补偿柜
JYN21229
面
2
14
联络（右）开关柜
JYN21211
面
1
15
联络（左）开关柜
JYN21255
面
1















第七章电力线路选型
71 概述
众周知电生产源动力电易形式量转换易转换形式量供电输送分配简单便调节控制测量利实现生产程动化工厂供电系统电力系统电降压分配电厂房车间中工厂降压变电高压配电电线路车间变电低压配电线路电设备组成工厂总压降变电配电系统设计根车间负荷数量性质生产工艺负荷求负荷布局接合国家供电情况解决部门安全济技术分配电问题基容方面：进线电压选择变配电谓变压器数量容量选择防雷接装置设计等工厂供电设计否完善仅影响工厂生产反映工厂供电性安全生产企业济效益设备安全运行工身安全密切相关搞工厂供电工作整工厂生产发展十分重意义
72 电力线路选型原
确定供电系统般原：供电操作方便运行安全灵活济合理具发展性
721 供电性
供电性指供电系统间断供电程度应根负荷等级保证性设计时考虑双重事
722 操作方便运行安全灵活
供电系统接线应保证正常运行发生事时操作检修方便运行维护安全应简化接线减少供电层次操作程序
723 济合理
接线方式满足生产求保证供电质量前提应力求简单减少投资运行费应提高供电安全性
724 具发展性
接线方式应保证便发展时适应分期建设需
73 35KV架空线选型校验
（1）济电流密度选择导线截面：
全矿总负荷电流：

式中35kV侧补偿视负荷
导线济界面：

式中 济电流密度年负荷利时数关取时
初选LGJ150型钢芯铝绞线高允许温度70℃环境温度25℃时长时允许载流量445A
（2）长时允许电流校验导线截面
选择导线截面应导线长时允许电流线路长时工作电流
(71)
环境温度标准温度（25℃）时导线长时允许载流量式修正：
(72)
式中导线高允许稳定温度环境温度
环境温度43℃导线长时允许载流量：

满足求
（3）电压损失校验导线截面
取间距15mLGJ150型钢芯铝绞线单位长度电阻电抗
电压损失：


电压损失百分数：


均满足求
(4) 机械强度校验
表71查35kV非居民区允许截面16mm2选LGJ150型钢芯铝绞线符合规定
35kV架空线选LGJ150型钢芯铝绞线
表71 架空线路机械强度求允许截面

导线材料种类
6~35KV架空线路mm2
1KV架空线路
居民区
非居民区
铝铝合金绞线
35
25
16mm2
铜芯铝绞线
25
16
16mm2
铜线
16
16
Φ32mm
74 10kV 电缆架空线选型校验
1> 10kV侧出线电缆选择
电缆架空线相散热条件差应考虑短路条件热稳定性问题济电流密度选择电缆截面长时允许电流电压损失校验电缆截面短路电流校验电缆热稳定性
（1） 井电缆：
① 济电流密度选择电缆截面：

井电缆双回路联运行计算电缆济截面时应长时负荷电流半计算：

取时
电缆济截面：

初选MYJV226103×95型交联聚乙烯绝缘阻燃铜芯电缆高允许工作温度80℃环境温度25℃时长时允许载流量278A
②长时允许电流校验电缆截面
环境温度43℃环境温度43℃时导线长时允许载流量：

满足条件
③稳定性校验
三相稳态短路电流电缆热稳定截面：

满足条件
选MYJV226103×120型交联聚乙烯绝缘阻燃铜芯电缆高允许工作温度80℃环境温度25℃时长时允许载流量318A时：

满足条件

满足求
④正常工作电压损失校验电缆截面
已知电缆长度1000mA120mm2
电压损失：

电压损失百分数：

满足求
（2）材料斜井绞车线路（电缆）
①济电流密度选择导线截面
负荷电流：

取时
电缆济截面：

选MYJV226103×25型交联聚乙烯绝缘阻燃铜芯电缆高允许工作温度80℃环境温度25℃时长时允许载流量128A
②长时允许电流校验导线截面
环境温度43℃环境温度43℃时导线长时允许载流量：

满足求
③稳定校验
三相稳态短路电流保护速断保护电缆热稳定截面：

满足求
选MYJV226103×120型交联聚乙烯绝缘阻燃铜芯电缆高允许工作温度80℃环境温度25℃时长时允许载流量318A时：

满足求

满足求
④正常工作电压损失校验电缆截面
已知电缆长度700mA120mm2
电压损失：

式中 ——电缆工作电流
rcu——导线导电率
A——导线截面面积
电压损失百分数：

满足求
10kV出线电缆样济电流密度选取截面电压损失热稳定校验结果表72示



表72 电缆选型结果汇总
名称
型号









井电缆
MYJV226103×120
26082
17797
10075
120
3806
038
材料斜井绞车
MYJV226103×120
26082
2165
10251
120
324
003
某A风井压风机
MYJV226103×120
26082
1426
10350
120
168
002
皇风井压风机
MYJV226103×120
26082
1426
10350
120
213
002
斜井皮带
MYJV226103×120
26082
3682
10251
120
551
006

2>10kV侧出线架空线选型校验
济电流密度选择导线截面长时允许电流校验导线截面进行电压损失校验
1#瓦斯抽放泵：
①济电流密度选择导线截面
负荷电流：

取时
导线济截面：

选LGJ16型钢芯铝绞线高允许工作温度70℃环境温度25℃时长时允许载流量105A
②长时允许电流校验导线截面
环境温度43℃环境温度43℃时导线长时允许载流量：

满足求
③电压损失校验导线截面
取间距15mLGJ16型钢芯铝绞线单位长度电阻r01926Ωkm电抗x00412Ωkm
电压损失：

电压损失百分数：

满足求
④机械强度校验
表71查10kV非居民区允许截面16mm2选LGJ16型钢芯铝绞线符合规定
余架空线选型方法述程类似结果表73示
表73 架空线选型结果汇总表

名称

型号










1#瓦斯抽放泵
LGJ16
8133
1186
1318
16
4584
046
2#瓦斯抽放泵
LGJ50
17041
4311
4790
50
16667
167

皇风井扇风机
LGJ95
25949
9477
8239
95
33475
334
回风斜井扇风机
LGJ50
15133
1426
1584
50
6412
064










第八章供电系统微机保护
81 微机继电保护综述
电力系统继电保护指继电保护技术继电保护装置组成继电保护系统继电保护装置电力系统中承担重保护务系统发生障时动迅速选择障设备电力系统中切保证部分恢复正常运行系统出现正常工作状态时动作发出信号减负荷跳闸继电保护技术般应满足选择性速动性灵敏性性基求
微机继电保护装置20世纪80年代国首次投入运行越越受继电保护工作者青睐关注电力系统中广泛应微机继电保护装置具常规继电保护装置拟优越性提高电力系统供电性安全性促进电力系统动化发展伴着集成电路通讯技术计算机技术信息技术工智迅速发展微机继电保护结构更加合理性更加完善功更加全面效承担起确保电网安全重
811 微机继电保护特点
1改善提高继电保护动作特征性动作正确率高表现常规保护易获特性强记忆力更实现障分量保护引进动控制新数学理技术适应状态预测模糊控制工神网络等运行正确率高已运行实践中证明
2方便扩充辅助功障录波波形分析等方便附加低频减载动重合闸障录波障测距等功
3 工艺结构条件优越体现硬件较通制造容易统标准装置体积减少盘位数量功耗低
4性容易提高体现数字元件特性易受温度变化电源波动年限影响易受元件更换影响检巡检力强软件方法检测元件部件工况功软件身
5灵活方便机界面越越友维护调试更方便缩短维修时间时运行验现场通软件方法改变特性结构
6进行远方监控微机保护装置具串行通信功变电微机监控系统通信联络微机保护具远方监控特性
812 微机继电保护传统继电保护技术相优缺点
常规继电保护缺点常规继电保护采继电器组合成流继电
器时间继电器中间继电器等通复杂组合实现保护功缺点
1占空间安装方便
2采继电器触点降低保护灵敏度性
3调试检修复杂般停电进行影响正常生产
4没灵活性CT变改动保护定值修改继电器调节时候更换
5寿命太短继电器线圈老化直接影响保护动作
6继电器保护功单安装种表计观察实时负荷
7数远方监控法实现远程控制
8继电器身具备监控功继电器线圈短路现场发现
9继电器保护直接电器设备连接中间没光电隔离容易遭受雷击
10常规保护已逐渐淘汰继电器已停止生产
11维护复杂障难找问题
12运行维护工作量运行成微机保护增加60左右
13操作复杂性低运行验中发现事发生原两
条A原动化水低操作复杂造成事发生B继电保护设备性
水低二次设备效发现障
14 济分析常规保护单套价说微机保护约便宜电缆数量屏柜特装置寿命短运行费(理费维护费等)微机保护高出
60综合费微机保护
微机保护优点
1微机保护采单片机原系统具备采集监视控制检查功通台设备发现输电线路障输电线路负荷身运行情况(设备身某种障微机保护通检功障进行呈现)采计算机原理进行远程控制监视
2微机保护采种电力逻辑运算实现保护功需采集线路电流电压样简化接线
3微机保护保护出口遥控出口控制出口通组继电器动作
非常
4微机保护采计算机控制功保护定值保护功保护手段采程序逻辑
样时修改保护参数修改保护功重新调试
5 微机保护具备通讯功通网络户需种数传输监控中心进行集中调度
6微机保护采光电隔离技术采集电信号统形成光信号样强电流攻击时候设备建立身保护机制
7微机保护采CPU进行数处理加数处理速度
8微机保护寿命长设备正常状态处休眠状态程序实时运行
元器件寿命加长
9 微机保护具备时钟步功障记录采障录波方式障
记录便障分析
10 微机保护采层印刷板表面贴装技术具高性抗干
扰力
11易性中文户界面标准化易学易易维护
12济分析微机保护单套价说常规保护约贵电缆数量极少屏柜少特寿命长达25年运行费(理费维护费等)常规保护降低60综合费常规保护少许
82微机继电保护硬件原理：
功讲微机保护装置硬件包括四部分：数采集系CPU系统开关量输入输出回路电源回路等中处理器数采集系统微机保护工作性提高影响
821数采集系统
微机继电保护装置中数采集系统功输入模拟量准确转换微机够数字量微机继电保护装置中数采集速度精度动态范围保护性十分重影响
早期微机继电保护装置中数采集系统基AD转换数采集系统AD转换器模拟量数字量转换单元原理逐次逼双积分式量化反馈式行式AD转换器该系统芯片较电路复杂抗干扰性较差例基逐次逼式AD转换数采集系统包括电压形成回路模拟低通滤波器ALF采样保持电路SH路转换开关MPXAD转换电路等
第二代微机保护采根电压频率转换（VFC）原理计数式数采集系统电压频率转换器VFC（Voltage Frequency Converter）种实现模数转换功器件通VFC器件电路起构成数采集系统实现模拟信号数字信号转换功
该系统光电隔离实现信号隔离输出方波脉抗干扰性较强时更容易实现单片机系统CPU接口
年工智技术波分析理等逐步引入点保护领域采样速度提出更高求
822 CPU系统
基CPU系统包括中央处理器CPU存储器晶振电路复位电路定时器IO接口等CPU执行放程序存储器中程序数采集系统输入数存储器原始数进行分析处理完成继电保护参量逻辑控制功继电保护装置中处理器三类：单片机DSP嵌入式处理器单片机通微机相结构指令设置独处单片机存储器RAMROM严格区分采面控制指令系统功引脚具较强外部扩展力单片机具体积面控制抗干扰力强方便实现机分布式控制优点应微机继电保护装置中微机继电保护中进行量数字信号处理需高速处理力
微处理器DSP具相强处理力相频目前先进计算机快10~50倍着数字信号处理器（DSP）技术断推广应DSP强处理力逐渐微机继电保护装置中体现快速指令周期哈佛结构流水操作专法器
特殊指令加集成电路优化设计DSP指令周期达200nsDSP应微机继电保护极缩短数字滤波滤序算法计算时间完成数采集信号处理功完成CPU完成运算功甚完成独立继电保护功
823开关量输入输出回路
谓开关量触电状态（接通断开）逻辑电高低等微机继电保护装置中模拟量输出外量开关量输入输出微机继电保护相关外设开关量状通输入回路送入CPUCPU相关开关量指令输出执行回路提高稳定性开关量输入输出回路中应光电偶隔离实现信号传递干扰隔离
硬件电路总体结构图：
机接口(
通信单元 键盘显
中央处理 示单元)
数采集单元 单元（单
片机） 模拟量开
时钟单元 关量输出单元

图81 硬件电路总体结构图
微机保护硬件系统框图：


交流
电压U 变换器 滤波 SH
交流
电流I 变换器 滤波 SH 路 AD 微 键盘
保 转 显示
直流 换 型
护电压U 降压 滤波 SH 器
隔离 计
设
开关 光耦 算
备 隔离
机 印
光耦
驱动


图82 微机保护硬件系统框图
824 微机继电保护实物图


图83 微机继电保护实物图
824 微机继电保护算法
算法数进行处理分析判断实现保护功方法通算法处理干已量化采样数求测信号效值相位值等量值
传统微机保护算法分两类类直接采样值某种运算求出测信号实际值预定值较类点起动作方程采样值代入动作方程转换运算式判断算法基数学模型基正弦信号算法基复杂数学模型算法基函数模型算法等目前广泛采全波傅氏算法二法作电力系统微机继电保护提取基波分量算法全波傅氏算法滤整次谐波分量稳定型响应速度慢二法需已知障信号模型干扰信号分布特性外半波傅氏算法
半波傅氏算法滤波力相较弱保护切出口处障着电力系统断发展保护求越越高继电保护性力求适应种运行方式种复杂障传统微机保护算法适应力限探讨新理新方法应微机保护
势必行
继电保护算法种类类保护算法核心问题根结底外算出表征保护象运行特点物理量电压电流等效值相位视阻抗等者算出序分量基波分量某次谐波分量相位等基电气量计算值容易构成种原理保护基说找出够区分正常短路特征量微机保护实现
83 微机继电保护软件原理
831 微机继电保护装置软件构成
微机继电保护硬件氛围机接口保护接口两部分相应软件分接口软件保护软件两部分
（1） 接口软件
接口软件指机接口部分软件程序分监控程序运行程序监控程序键盘命令处理程序接口插件CPU保护插件进行调节整定设置程序运行程序程序定时服务中断程序构成程序务完成巡检键盘扫描处理障信息排列印定时中断服务程序包括软件时钟程序硬件时钟控制步CPU插件软时钟检测CPU插件启动元件否动作检测启动程序
（2） 保护软件
保护软件包括程序两中断服务程序程序包括初始化检循环模块保护逻辑判断模块跳闸处理模块中断服务程序定时采样中断服务程序串行口通信服务程序
微机继电保护典型程序图：

Y
开始
初始化to
开中断
初始化AD
初始化串口CHUANKO
结束
采集数＜MM
开out0
灯亮
报警
开out1

灯亮

报警

开out2

灯亮

报警

MM＜采集数＜AA
AA＜采集数
N
N
N
Y
Y

图84 微机继电保护典型程序图
832 微机保护软件设计
微机保护软件设计建立保护数学模型谓数学模型微机保护工作原理数学表达式编程保护计算程序通算法实现种保护功模拟式保护特性功完全硬件决定微机保护硬件保护特性功软件决定
供电系统继电保护种类然类保护算法核心问题算出表示保护象运行特点物理量电压电流效值相位等者算出序分量基波分量谐波分量相位等基电器量值容易构成种原理保护讨基电量算法研究微机保护重点
目前微机保护算法较常导数算法正弦曲线拟合法（采样值积算法）傅立叶算法等
84 356KV供电系统微机保护汇总表
设计需采微机保护类型：
序号
型号
保护功
测控功
适范围




1




KLD9311微机线路保护测控装置
1）三段流保护2) 电流闭锁电压速断保护3) 三段零流保护4) 两段逆功率保护5）低频减载6) 低压保护7) 压保护8）冷负荷保护9）负荷保护10）快速母线保护11）母线充电保护12）反时限流保护13）频保护14）非电量保护15）三相四次重合闸(检压期检)16) 加速保护




遥测遥信遥控手动合闸检压检期



作110KV系统输电线路保护备保护测控装置








1）差动速断保护2）率差动保护（单独投退CT断线闭锁二次五次谐波闭锁）3）段2时限高压侧电流保护4）段2时限低压侧电流保护5）段2时限中压侧电流保护6）段2时限第四侧电流保护7）非电量保护8）差流越限报警

1）采集16路开入量记录遥信变位2）侧路断路器遥控分合 3）采集变压器四侧电流计算差动电流中二次五次谐波分量模入量高压侧A相电流夹角4）遥控事件记录事件SOE等








2
KLD9331微机变压器差动保护装置



作110KV系统变压器保护装置


3


KLD9361微机备电源投保护测控装置
1）变电站备投2)网线备投3）DL位异常告警4）母线失压保护5）母线压保护6）PT断线


遥测遥信遥控
作110KV系统备电源投保护测控装置




4


KLD9371微机PT监测切换装置

压保护失压保护零压保护接保护PT高压断线保护PT低压断线保护PT动切换功隔刀步切换功



遥测遥信遥控
适110KV电压等级系统中装设PT监视测控




5



KLD9316微机配电变压器保护测控装置
三段定时限流保护(带方低电压闭锁投退)反时限流保护负荷保护低压零流保护低压零流反时限保护高压零流保护二段负序流保护零压保护非电量保护障录波




遥测遥信遥控

适310KV等级非直接接系统电阻接系统中装设配电变压器保护测控

85 变压器微机保护
变压器电力系统设备正常运行供电系统性意义重电力变压器常保护装置瓦斯保护电流速断保护电流保护负荷保护差动保护等
变电中变压器采瓦斯保护流保护差动保护中瓦斯保护差动保护保护流保护备保护
851 变压器瓦斯保护
瓦斯保护变压器油箱部障保护油面低保护瓦斯保护利安装油箱油枕间道中瓦斯继电器实现容量800kVA油浸式变压器400kVA车间变压器应装设瓦斯保护中轻瓦斯动作预告信号重瓦斯动作跳开变压器侧断路器
瓦斯保护优点动作快灵敏度高稳定接线简单反应变压器油箱部种类型障特短路匝数少匝间短路保护动作种障瓦斯保护具特重意义瓦斯保护变压器部障保护
852 微机变压器差动保护装置
设计采石家庄科林电气股份限公司生产KLD9331微机变压器差动保护装置 KLD9331微机变压器差动保护装置满足变电站综合动化系统求作110KV系统变压器保护装置
KLD9331微机变压器差动保护装置保护功包括：1）差动速断保护2）率差动保护（单独投退CT断线闭锁二次五次谐波闭锁）3）段2时限高压侧电流保护4）段2时限低压侧电流保护5）段2时限中压侧电流保护6）段2时限第四侧电流保护7）非电量保护8）差流越限报警
装置测控功包括：1）采集16路开入量记录遥信变位2）侧路断路器遥控分合 3）采集变压器四侧电流计算差动电流中二次五次谐波分量模入量高压侧A相电流夹角4）遥控事件记录事件SOE等
装置逻辑框图：





































图85 KLD9331微机变压器差动保护装置逻辑框图
853 变压器流保护
防止外部短路引起变压器绕组电流作差动瓦斯保护备变压器必须装设电流保护
单侧电源变压器流保护安装电源侧流保护动作时切断变压器两侧开关流保护安躲工作电流整定起动值较满足灵敏求时采电压闭锁电流保护提高灵敏度
86 备电源投保护测控装置
设计采科林电气生产KLD9361微机备电源投保护测控装置作该矿备电源保护装置
861 装置功适范围
KLD9361微机备电源投保护测控装置保护功包括：1）变电站备投2)网线备投3）DL位异常告警4）母线失压保护5）母线压保护6）PT断线
装置测控功包括：遥测遥信遥控
装置满足变电站综合动化系统求作110KV系统备电源投保护测控装置
862 次接线示意图：

图86 KLD9361微机备电源投保护测控装置次接线示意图

第九章变电防雷接
91 变电防雷
电气线路电气设备出线超正常工作电压求电压称电压分部电压雷电电压根运行验表明：部电压般会超系统正常运行时相（单相）额定电压34倍电力系统电气设备绝缘威胁雷电电压称气电压外部电压电力系统中设备线路建筑物遭受气中雷击雷电感应引起电压雷电电压产生雷电击波电压幅值高达亿伏电流幅值高达十万安供电系统危害极必须加防护雷电电压两种基形式：直击雷间接雷击种着架空线路金属道侵入变电建筑物种雷电电压称雷电波侵入三种雷电电压中供电系统危害雷电波侵入
911 常防雷保护装置
接闪器专门接受直接雷击金属物体接闪金属杆称避雷针接闪金属线称避雷线称架空线接闪金属带称避雷带
1避雷针：功实质引雷作避雷针实质引雷针雷电流引入保护线路设备建筑物等避雷针保护范围够防护直击雷空间表示现行国家标准GB500571994建筑物防雷设计规范规定采IEC推荐滚球法确定
2避雷线：般采25mm2镀锌钢绞线架设架空线路方保护架空线路物体免遭受直接雷击避雷线架空接称架空线
3避雷器：防护雷电波侵入电气设备产生危害保护装置避雷器放电电压低保护设备正常耐压值具良接雷电波侵入时避雷器首先击穿放电电气设备受保护电压消失避雷器动恢复起始状态避雷器分火花间隙型避雷器阀型避雷器
912变电防雷措施
（1）装设避雷针：室外配电装置应装设避雷针防护直击雷果变配电处附更高建筑物防雷设施保护范围变电身车间型考虑直击雷防护独立避雷针宜设独立接装置非高土壤区工频接电阻Re≤10Ω独立避雷针引线变电装置空气中水间距5m独立避雷针接装置变配电接电网分开时中水间距3m规定防止雷电电压变电电气设备进行反击闪络
（2）装设避雷线 变电进线段杆塔装设段15km避雷线感应电压产生15km外侵入击波导线走段路程波幅值波陡度均降雷电流限制5kA避免引起雷电侵入波变电电气装置产生危害
（3）装设避雷器：防止雷电侵入波变电电气装置特变压器危害减少变压器受电压幅值阀型避雷器应量安装电气距离变压器方果进线具段引入电缆架空线架空线路终端装设避雷器应电缆头处金属外皮相连埋组高压母线均应装设阀型避雷器310kV配电变压器低压中性点接时应中性点装设击穿保险器变压器两侧避雷器应变压器中性点金属外壳接
92 变电接
变电接装置直接关系变电正常运行更涉身设备安全接装置设计考虑全面测试准确会导致起事仅烧毁次设备甚通二次控制电缆窜入控室造成事扩接装置电力系统安全稳定运行起非常重作
电气设备某部分间作良电气连接称接埋入中直接接触金属导体称接体接极电气设备接部分接体相连接金属导体称接线接体接线组合称接装置干接体中相互接线连接起整体称接网
921 接求
接求致点：
（1）保证身安全电气设备应装设接装置电气设备外壳接
（2）应设置总接装置样种电气设备接
（3）接装置困难时允许绝缘台维护电气设备应防止时电气设备接部分连接建筑物相接触
（4）电气设备工接体应电气设备点附电压分配均匀
（5）设计接装置时应考虑年四季中均保证接电阻求值
922 接种类
接分成三种：
（1）工作接：保证电力系统电气设备达正常工作求进行种接称工作接例电源中性点接防雷装置接等配电网单相障接时工作接抑制电压升高作没工作接发生单相接障时中性点电压升接相电压两相电压升接线电压
（2）保护接：障情况呈现危险电压设备外露导电部分进行接称保护接接保护般配电变压器中性点直接接（三相三线制）供电系统中保证电气设备绝缘损坏漏电时产生电压超安全范围
（3）重复接：零线处处通接装置次连接称重复接零线重复接够缩短障持续时间降低零线压降损耗减轻相零线反接危险性保护零线发生断路电器设备绝缘损坏相线碰壳时零线重复接降低障电器设备电压减发生触电事危险性零线重复接供电网络中具相重作作忽视
923回路式接装置
变电中通常扁钢干接体连接成整体构成接网接网布置形式外引式回路式外引式接体引出户外某处集中埋该方式安装方便较济接体附面电位分布均跨步电压较变电接触电压较外接网连线性较差变电中常采回路式接装置回路式接体围绕设备建筑物四周入中面电位分布均匀减跨步电压时抬高面电位减接触电压安全性连接
设计中变电保护接采回路式接装置回路式接装置布置见图91

图91 回路式接装置布置




结
文根变电设计原围绕煤矿35KV变电设计课题展开设计完成方面设计工作：
（1）针矿井负荷电需求情况需系数法进行负荷计算变压器进行选择进行功补偿终功补偿功率数096变压器选择型号S111250035
（2）根变电接线设计原变电接线进行设计：35kV侧采全桥接线接线方式10kV侧母线采单母分段接线方式
（3）标幺值法供电系统进行短路电流计算电气设备选择校验继电保护整定提供数
（4）安装点运行环境求电气设备规格型号进行选择短路条件进行动稳定热稳定等方面校验终35kV侧选JYN2405（F）型金属封闭型移开式高压开关柜10kV侧选JYN212型间隔移开式交流金属封闭型高压开关柜
（5）保障供电系统发生障时够迅速选择障设备系统中切变电进行继电保护设计终变电35kV电源进线侧选时限电流速断定时限流保护10kV侧馈电线路继电保护均选三段式电流保护变压器采瓦斯保护流保护差动保护相配合方式
（6）防雷接保护变电保护中重保护设计采35kV电源进线路装设15km避雷线35kV母线安装阀型避雷器进行防雷保护变电安装回路式接装置进行接保护


致 谢
毕业文XX老师精心指导力支持完成渊博知识开阔视野深深启迪文凝聚着血汗严谨治学态度敬业精神深深感染工作学产生深渊影响表示衷心谢意
次文设计程中感谢学校学机会学中王老师选题指导文框架细节修改予细致指导提出宝贵意见建议王老师严谨求实治学态度高度敬业精神兢兢业业孜孜求工作作风胆创新进取精神产生重影响渊博知识开阔视野敏锐思维深深启迪篇文XX师精心指导力支持完成
感谢授业老师没年知识积淀没动力信心完成篇文感恩余诚恳请位老师文加批评指正时完善文足处
四年感谢xx学院机电系老师专业思维专业技培养学业心细指导工作继续学良基础里诸位老师深深鞠躬
感谢四年朋友采矿xx班四十位学学生活工作支持关心三年真心相睦处兄弟胜兄弟正路求学生涯会感孤独马奔前程希前途失败灰心背采矿xx班家庭
感谢父母生养三世法回报离开出工作心里默默祝福安健康会失会工作回报社会
谨致谢百忙中抽时间文进行审阅位老师表示衷心感谢

参考文献
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