【文章內(nèi)容簡介】 考慮主變壓器損耗的增值系數(shù)，當(dāng) kt Sca?6′10000kVA 時(shí)取，反之取 。由于 SNT≥6007=,再考慮到礦井以后的發(fā)展，故選擇兩臺(tái)SF7—8000，35/ 型三相油浸自冷式/風(fēng)冷式銅線電力變壓器，其技術(shù)參數(shù)為 SN=8000kVSA，U 1N/U2N=35/, Uk%=，I o%=，ΔP o=，ΔP k=45kW，連接組別為 Yn,d11。 兩臺(tái)主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案兩臺(tái)主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷可由以下公式求出： kNgkooNLj QPS????2式中 k g——無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，一般取 ～； ΔQ o——變壓器空載無功功率損耗，kvar； ΔQ kN——變壓器額定短路無功功率損耗，kvar。取 kg =，且 ΔQ o = Io%SN/100=8000/100=64kvar，ΔQ kN = Uk%SN/100=8000/100=600kvar,所以臨界負(fù)荷為： kVASLj ??????由此可知，兩臺(tái)主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案為：當(dāng)實(shí)際負(fù)荷4724kVA 時(shí)，宜于一臺(tái)運(yùn)行，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷≥4724kVA 時(shí)，宜于兩臺(tái)運(yùn)行。 cosφ 35及全礦電耗、噸煤電耗的計(jì)算 補(bǔ)償后主變壓器損耗計(jì)算變壓器負(fù)荷率： =NcaS???621??? 第 2 章 負(fù)荷計(jì)算與變壓選擇 9變壓器有功功率損耗：=2(+45)=36kW)(2koTPP?????變壓器無功功率損耗：=2(64+600)=297kvar)(2kNoTQ 補(bǔ)償后 35kV 側(cè)全礦總負(fù)荷與 cosφ 35Pca?35= Pca?6+ΔP T =5738+36=5774kWQca?35= Qca?6′+ΔQ T =1776+297=2073kvar kVAScacca 613520754232535 ???????? ????S 全礦電耗與噸煤電耗根據(jù)礦井 6kV 母線上總的補(bǔ)償后的總計(jì)算負(fù)荷 Pca?6,加上補(bǔ)償后主變壓器的有功損耗，再乘以礦井年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax即為礦井年電力消耗；年電耗除以年產(chǎn)量即為噸煤電耗。礦井年最大負(fù)荷利用小時(shí)，可用近似公式 （W 為年產(chǎn)量，萬5max104?噸）計(jì)算： hT3416015max??全礦年電耗 AP= Pca?35Tmax=57743411=19695114kWh噸煤電耗 AT=AP/(W10000)=19695114/600000=h 計(jì)算選擇結(jié)果匯總?cè)V負(fù)荷計(jì)算見表 21 所示。低壓變壓器的選擇和功率計(jì)算見表 22 所示。電容器柜選用 GR1C08 型，數(shù)量 4 臺(tái)。主變壓器選用 SF7—8000，35/ 型三相油浸自冷式/風(fēng)冷式銅線電力變壓器，數(shù)量 2 臺(tái)。全礦年電耗 AP= Pca?35Tmax=57743411=19695114kWh噸煤電耗 AT=AP/(W10000)=19695114/600000=h 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算103 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算 供電系統(tǒng)的擬定 確定 35kV 進(jìn)線回?cái)?shù) 由設(shè)計(jì)原始資料可知，本礦為大型礦井，對(duì)上一級(jí)供電部門來說是一類負(fù)荷，所以采用雙回路較好，即 35kV 進(jìn)線回路為 2 回。 確定 35kV、6kV 主結(jié)線隨著對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性要求的提高，現(xiàn)代礦井 35kV 側(cè)應(yīng)采用全橋結(jié)線或其擴(kuò)大型，所以本礦 35kV 側(cè)采用全橋結(jié)線。6kV 主結(jié)線根據(jù)礦井為一類負(fù)荷的要求和兩臺(tái)主變壓器分裂運(yùn)行的情況確定為單母線分段（分兩段） 。此外，由于本所有電能反饋可能和架空型的 6kV 出線，必須在斷路器的兩側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。 負(fù)荷分配考慮一、二類負(fù)荷必須由聯(lián)于不同母線的雙回路供電，再將機(jī)修廠、工人村和支農(nóng)分配于各段母線上，力圖在正常生產(chǎn)時(shí)兩段母線上的負(fù)荷接近相等。 下井電纜回?cái)?shù)確定下井電纜回?cái)?shù)按下式確定： CN≥ (取偶數(shù)).()02.(2???dpdp QP式中 P p、Q p ——井下主排水泵計(jì)算有功、無功負(fù)荷，kW、kvar； Pd、Q d——井下低壓總的計(jì)算有功、無功負(fù)荷，kW、kvar； “318”——120㎜ 2下井電纜經(jīng)最高 45℃溫度修正后的安全載流量； “1”——規(guī)程規(guī)定所必需的備用電纜。 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算11所以 CN≥ )()( ??????取 CN=2 供電系統(tǒng)簡圖根據(jù)以上分析，可繪出本礦地面變電所供電系統(tǒng)簡圖，如圖 31 所示。圖 31 礦地面變電所供電系統(tǒng) 系統(tǒng)短路計(jì)算系統(tǒng)發(fā)生短路故障后,短路回路中將出現(xiàn)數(shù)值很大的短路電流,在煤礦供電系統(tǒng)中,短路電流要比額定電流大幾十倍,甚至幾百倍,通?？蛇_(dá)數(shù)千安,這樣大的電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力,并使載流體溫度急劇上升而損 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算12壞設(shè)備,同時(shí)短路點(diǎn)電壓將降為零,在短路點(diǎn)附近,電壓也要相應(yīng)顯著下降,造成這些地方供電中斷或嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)工作,在發(fā)生接地短路時(shí),所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流,還將對(duì)與架空線路平行敷設(shè)的通訊線路出現(xiàn)干擾,更危險(xiǎn)的是當(dāng)短路點(diǎn)與離發(fā)電廠很近,而且短路的持續(xù)時(shí)間較長時(shí),可造成發(fā)電機(jī)失去同步,而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解裂,這是最嚴(yán)重的后果。為了防止發(fā)生短路造成的危害及限制故障范圍擴(kuò)大，需要進(jìn)行一系列計(jì)算及采取相應(yīng)措施，以保證系統(tǒng)或故障的情況下，做到安全、可靠又經(jīng)濟(jì)。 選取基準(zhǔn)量根據(jù)《煤礦電工手冊(cè)》表 221 可知：Sd=100MVA，U d1=37kV，U d2=，???d 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值1） 電源的電抗由于該電源視為無限大電源容量，所以其電源電抗標(biāo)幺值為零，即 。01??x2） 輸電線路的電抗由原始資料可知，電源線為架空線路，單位長度電抗 xo1=，長度L=6km，所以其電抗標(biāo)幺值為： ?????doUSLx3） 主變壓器的電抗 %54 ??NdkSx4） 扇風(fēng)機(jī)架空線路的電抗 ???doULx5） 壓風(fēng)機(jī)電纜線路的電抗 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算13電纜線路的單位長度電抗 xo2=，所以其電抗標(biāo)幺值為：043.. ????doUSLx6） 主井提升機(jī)與副井提升機(jī)電纜線路的電抗 043..?doSx7） 機(jī)修廠電纜線路的電抗 ????doUSLx8） 洗煤廠架空線路的電抗 ?doSx9） 工人村架空線路的電抗 ????doUSLx10）支農(nóng)架空線路的電抗 ?doSx11）地面低壓電纜線路的電抗 ????doUSLx12）下井電纜的電抗 ?doSx等值電路圖如圖 32 所示。 各短路點(diǎn)的短路計(jì)算在圖 32 中選取各個(gè)短路點(diǎn)，然后對(duì)各短路點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算，已知本所35kV 電源母線上最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗為 xxmin=；最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗為 xxmax=。 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算14圖 32 等值電路圖1） k1 點(diǎn)的短路參數(shù)① 最大運(yùn)行方式下因 k1 點(diǎn)計(jì)算短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過變壓器和其聯(lián)系，因此，可以不考慮電動(dòng)機(jī)的影響，則有： ??????xIk MVASI kiIdkshkdk . .)3(11)3( ????② 最小運(yùn)行方式下 ??????Ixk 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算15)3()2(min1)( ????2） kk4 點(diǎn)的短路參數(shù)因?yàn)?kk4 短路點(diǎn)發(fā)生處為同步電機(jī)的端頭，則此時(shí)同步電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)有影響，但此處計(jì)算可先不考慮同步電機(jī)影響，算出短路點(diǎn)電流后再加上同步機(jī)影響，同步機(jī)附加短路電流的近似計(jì)算可按下式進(jìn)行： )(10)7~5(4)3kAPINTKT???式中當(dāng) PNT≥15000kW 時(shí)系數(shù)取下限，P NT≤15000kW 時(shí)取上限， 可直接與)3(KTI同步電動(dòng)機(jī)附近短路點(diǎn)上的短路電流相加。計(jì)算 k3 點(diǎn)的短路參數(shù)：① 最大運(yùn)行方式下 . ?? ???????xIxk MVASI kiIdkshkdk ..3)(33)( ????② 最小運(yùn)行方式下 . ?? ???????xIk )3()(min3)( ?同步電機(jī)附加電流為： =71000104=)(KTI則修正后的短路參數(shù)為：① 最大運(yùn)行方式下=+=)3(kI 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算16kAIIiksh )3(3 ???② 最小運(yùn)行方式下 kAIIkk .)()2(min3)( ????同理可計(jì)算出 k4 點(diǎn)的短路參數(shù)，結(jié)果填入短路參數(shù)表（表 31） 。3） k12 點(diǎn)的短路參數(shù)① 最大運(yùn)行方式下 ?? ???????xIxk MVASI kiIdkshkdk ..2)3(22)3( ????② 最小運(yùn)行方式下 ?? ???????xIk )3(1)2(min12)3( ?由于井下 6kV 母線上允許短路容量 Sdy=50MVASk12=,所以需要選用電抗器，增大系統(tǒng)電抗，限制短路電流。4） 其它短路點(diǎn)的短路參數(shù)按以上方法計(jì)算，結(jié)果填入短路參數(shù)。 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算17 限流電抗器的選擇 井下負(fù)荷計(jì)算 269815432var3802101??????????jxjjxjjxcacjaxSPkVAQW 井下負(fù)荷電流 UINjxjx ?? 所需串入的電抗系統(tǒng)總電抗為: 501??dyxS系統(tǒng)在最大運(yùn)行狀態(tài)下，電抗器前的總電抗： . ???sx所以應(yīng)串入的電抗值為： ????sxc 選擇限流電抗器由于電壓為 6kV，負(fù)荷電流為 ，所以可選用額定電壓為 6kV，額定電流為 300A 的限流電抗器兩臺(tái)，每臺(tái)的電抗計(jì)算值為： %%12 ??????NLdccUIx查《煤礦電工手冊(cè)》 ，可選用 NKL63003 型鋁電纜水泥電抗器，其電抗百分比 xL%=3%，其動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 ikmax=，1s 的熱穩(wěn)定電流 IRW=，額定電流下的相對(duì)電抗值為： ?????dNLLUI 選用電抗器的校驗(yàn)1） 電壓損失校驗(yàn) 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算18正常運(yùn)行時(shí)，電抗器有一定的電壓降，為了使用戶的端電壓不致過分降低，電壓損失不應(yīng)超過額定電壓的 4%～5%。電壓損失按下式計(jì)算：???sin%NLjxIU式中 Φ——回路負(fù)荷的功率因數(shù)角（一般取 cosΦ=，則 sinΦ=）則 ，符合要求。%.??2） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一路故障，在電抗器出口處短路，流過每一電抗器的短路電流最大，此時(shí)通過電抗器的短路電流沖擊值為：，所以符合要求。kAxIiLsdsh ???????3） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于 ，所以符合要求。ktitIishi . ??式中 t i=tb+tf=+= 加電抗器后短路電流的修正值加電抗器后只影響下井短路電流，只需重新計(jì)算下井電纜的短路電流。① 最大運(yùn)行方式下 min54?? ?????????xIxkLMVASI )3(22)3( ????② 最小運(yùn)行方式下 ..12 max?? ?????????xIkL 第 3 章 供電系統(tǒng)擬定與短路計(jì)算19 kAIIkk)3(1)2(min12)3( ???? 短路參數(shù)表（含加電抗器后的修正）表 31 短路參數(shù)表最大運(yùn)行方式 最小運(yùn)行方式短路點(diǎn)??x?kI)3(kAshikAshIkAkSkVA??xkI)3(kkA)2(minI kAk1 k2 k2 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 25 k11 k12 第 4 章 變電所電氣設(shè)備選擇204 變電所電氣設(shè)備選擇 35kV 電氣設(shè)備的選擇 35kV 斷路器的選擇1） 35kV 進(jìn)線斷路器的選擇35kV 進(jìn)線斷路器為室外布置，經(jīng)過它的長時(shí)最大工作電流為： kAUSINcamar ?????現(xiàn)初選 SW335/600 型戶外高壓少油斷路器，額定電壓 35kV，額定電流600A，斷流容量 400MVA，極限通過電流峰值 17kA，4s 熱穩(wěn)定電流 ，下面對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)。① 高壓斷路器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于 SW335/600 型斷路器屬于快速動(dòng)作的開關(guān)設(shè)備，所以可以取其響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間為 tbr=，又因?yàn)樯霞?jí) 35kV 電源出線的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 3s,所以取本級(jí)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 tse==，則斷路器通過短路電流的持續(xù)時(shí)間為 tla=tbr+tse=+=。短路電流取 = =。故?I)3(1kAkIla ?????符合要求。② 高壓斷路器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)SW335/600 型斷路器極限通過電流峰值為 17kA，而斷路器所在線路的短路電流沖擊值 ish1=7. 43kA〈17kA，所以符合要求。③ 高壓斷路器的斷流容量校驗(yàn)SW335/600 型斷路器的額定斷流容量為 400MVA，而斷路器所在回路的最大短路容量為 Sk1=〈400MVA，所以符合要求。2） 母聯(lián)和 35kV 出線斷路器的選擇