【導(dǎo)讀】市平魯區(qū)陶村鄉(xiāng)的東側(cè)，行政區(qū)劃隸屬平魯區(qū)陶村鄉(xiāng)管轄。山西省煤礦企業(yè)兼并。圍，礦井工業(yè)場地附近現(xiàn)有杏園110kV變電站一座和四座35kV變電站。線段，導(dǎo)線型號均為LGJ-240mm2，站內(nèi)設(shè)有兩臺主變壓器，其容量均為40MVA，本礦現(xiàn)有兩回35kV電源線路引自該變電站。型號為LGJ-120mm2，長度為2km。井田位于晉西北黃土高原區(qū)，屬溫帶大陸性氣候。干燥、晝夜溫差大，風(fēng)沙。多為本區(qū)氣候的主要特點。全年平均氣溫℃，一月份最冷，平均氣溫-12℃，極端最低氣溫℃。七月份最熱，平均氣溫20℃，極端最高氣溫℃。年降水量420mm，主要集中在七、八月份，占全年降水量的50%以上。本區(qū)風(fēng)沙大，八級以上大風(fēng)平均有25天以上。據(jù)歷史記載，平魯區(qū)于1407年6月9日和1958年9月5日曾發(fā)生兩次。本區(qū)地震烈度7度。果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。所的主結(jié)線方式、運行方式、繼電保護方案。其中35KV側(cè)為全橋接線，6KV主接線。兩臺主變壓器采用分列運行方式。選擇了斷路器、隔離開關(guān)、繼電器、變壓器等電氣設(shè)備。

　　

【正文】 8 5 1 )7 6 1 ( a r c c o st a nt a n ???? )tan( t a n 21 ????? ??? caC PQ kvar 本著選擇 SVG 時的湊整原則，選擇能夠補償 2021kvar 的動態(tài)無功補償。 補償后 10kV 母線側(cè)總計算負荷及功率因數(shù)校驗 動態(tài)無功 功率補償后 10kV 側(cè) ： ??caP kW ????? ?? Ccaca Q kvar 0 7 9 8 6 7 7 22 ????? ??? cacaca QPS kVA 補償后 10kV 母線功率因數(shù) ： 19 os ??? ??? cacaSP? 滿足要求。 20 3 變電所主變壓器選擇 變壓器的選取原則 供電變壓器是根據(jù)其使用環(huán)境條件、電壓等級及計算負荷選擇其形式和容量。變電所的容量是有 其裝設(shè)的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關(guān)電器等設(shè)備以及變電所的建設(shè)投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應(yīng)全面考慮技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，合理選擇。 當(dāng)企業(yè)絕大多數(shù)負荷屬三級負荷，其少量負荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設(shè)一臺變壓器。如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設(shè)兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，另一臺能承擔(dān)全部一、二及負荷。特殊情況下可裝設(shè)兩臺以上變壓器。例如分期建設(shè)大型企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。 當(dāng) 企業(yè)中一 、 二級負荷較多時，應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器，兩臺主變壓器之間互為備用。當(dāng)一臺出現(xiàn)故障或檢修時，另一臺能承擔(dān)全部一 、 二級負荷。 綜上所述，本次設(shè)計選用兩臺相同的主變，互為備用。 變壓器選擇計算 由第二章知總的視在負荷為 ,再考慮將來的發(fā)展情況 ,加上 10%20%的裕量， 礦井不斷延伸，負荷不斷增加，故選用 6300kVA 的容量。油浸式電力變壓器絕緣性能好看，并且價格便宜。而 SZ型號可以自主調(diào)壓，并且經(jīng)受了市場的考驗。綜合以上原因，本次設(shè)計最終選擇了 兩臺 SZ96300/35kV 有載 油浸式電力 變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表 31 所示： 表 31 主變壓器技術(shù)參數(shù) 型號 SZ9 容量 NTS /kVA 6300 連接組別 YNd11 電壓 NN UU 21 36/ 阻抗電壓 %kU 空載電流 %0I 損耗（ kW） 空載 0P? 負載 NTP? 21 變壓器損耗計算 ： 根據(jù)公式 23 計算主變壓器各項損耗 空載無功損耗： 100 %00 ????? NTSIQ kvar； 滿載無功損耗： % ?????NTkNT SuQ kvar； 變壓器的負荷率 ： 6300 2/5078 ??? NTcaSS? 則有功損耗： 0 220 ????????? NTT PPP ? kW； 無功損耗： 2 7 24 0 220 ????????? NTT Q ? kvar； 35kV 側(cè)全礦負荷計算及功率因數(shù)校驗 在確定了主變之后，我們需要重新計算負荷以及校驗功率因數(shù)。 6 9 6 7 7635 ?????? ?? Tcaca PPP kW 1 0 2 9 8 0635 ?????? ?? Tcaca Q kvar 22239。 352 356 ????? ??? cacaca QPS kVA 35kV 側(cè)功率因數(shù)校驗 os 353535 ??? ??cacaOP? 滿足設(shè)計要求。 變壓器經(jīng)濟運行方案的確定 兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷值可由公式 31 確定。 NTqNTqNTec QkP QkPSS ??? ???? 002 （ 31） 如果 小于臨界負荷值 宜一臺運行，如果 大于臨界負荷值 宜兩臺運行。 22 式中 ecS — 經(jīng)濟運行臨界負荷， kVA； NTS — 變壓器額定容量 ， kVA； 0P? — 變壓器空載有功損耗， kW； 0Q? — 變壓器空載無功損耗 ,kW NTP? — 變壓器滿載有功損耗， kW； NTQ? — 變壓器滿載無功損耗， kvar； qk — 無功經(jīng)濟當(dāng)量，大型礦井一般取無功經(jīng)濟當(dāng)量 qk = 本礦兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為： 00 ??? ?????? ???? NTqNT qNcr QkP QkPSSkVA 故經(jīng)濟運行方案為：當(dāng)實際負荷 S 時，宜一臺運行，當(dāng)實際負荷S 時，宜兩臺運行。 23 4 電氣主接線設(shè)計 在實際的工程設(shè)計中主接線的設(shè)計是需要和供電部門協(xié)商的，以廠區(qū)為半徑找可以供電的電源，本次設(shè)計以距離為原則，采取了任務(wù)書中提供的杏園與西家寨的供電公司。變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及 變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運行的可靠性與經(jīng)濟性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計的主要任務(wù)之一。 對主接線的基本要求 在確定變電所主接線前，應(yīng)首先明確其基本要求： （ 1）安全 性 。應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證 在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員 和設(shè)備的安全。此外，還應(yīng)負荷等級的不同采取相應(yīng)的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調(diào)其安全可靠性而造成不應(yīng)有的浪費。 （ 2） 可靠性。能滿足各級用電負荷供電可靠性要求。也要盡可能的保持供電的連續(xù)性，尤其是對于一些重要的負荷。 （ 3） 靈活性 。 在安全可靠的前提下， 供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運行靈活，倒閘方便。 接線簡單，運行靈活，應(yīng)能適應(yīng)各種可能的運行方式的要求。 （ 4）經(jīng)濟 性 。接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單，以減少設(shè)備投資和運行費用。 （ 5）發(fā)展 性 。接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時能適應(yīng)分期建設(shè)的要求。 應(yīng)該說明的是，在上述五個基 本要求中。安全性和可靠性是最重要的要求，在滿足了安全可靠的情況下，才能考慮后邊的三條要求。 本所電氣主接線方案的確定 煤礦這類大型企業(yè)在高壓側(cè)采用兩回路供電時，一般高壓側(cè)采用內(nèi)橋式接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線。 橋式接線具有工作可靠，靈活，使用的電氣少，裝置簡單清晰和建設(shè)費用低等優(yōu)點。 單母線分段接線運行的可靠性和靈活性比較高，但仍存在母線故障或檢修時，一半的用戶停電的缺點。由于本次設(shè)計在低壓側(cè)的柜子是兩套，互為備用，很好的解決了這個問題。 為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛 采用由兩回電源受電和裝設(shè)兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為外橋、內(nèi)橋、全橋三種。因上一級變電站距本礦變電所為 10km，對于 35kV 電壓等級來說，輸電線路不遠，可以選外僑，但為了提高礦井供電的可靠性和運行的靈活性，選用全橋更合適。故確定本礦 35kV 側(cè)為雙回路的全橋接線系統(tǒng)。 35kV 架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。 24 綜上所述，本次設(shè)計的接線在高壓側(cè)采用全橋，低壓側(cè)采用 單母線分段接線。 25 5 短路電流計算 短路電流計算目的 短路，是指電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之 間或相與地之間發(fā)生通路的情況。必須形成回路。 研究供電系統(tǒng)的短路并計算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運行方式的比較、電氣設(shè)備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電設(shè)計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術(shù)問題。 選擇 和校驗 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。 設(shè)置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。 確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟時，可采取 限制短路電流的措施。 確定合理的主接線方案和主要運行方式等。 短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值 （ 1） 短路電流 次暫態(tài)值 39。I ,即三相短路電流周期分量第一周期的 周期分量的 有效值。它可供計算短路沖擊電流 shi 及短路全電流最大有效值 shI 之用。 （ 2） 短路電流穩(wěn)態(tài)值 ?I ,指進入穩(wěn)態(tài)后短路電流的有效值， 可用來校驗設(shè)備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性 ； 對于無窮大容量系統(tǒng) ??II39。 （ ） （ 3） 短路電流沖擊 值 shi 及短路沖擊電流有效值 shI ， 是短路后的第一個周期內(nèi)短路全電流的有效值。 可用來校驗電器設(shè)備、載流導(dǎo)體及母線的動穩(wěn)定性。 （ 4） 次暫態(tài)功率 39。S ，用來判斷短路容量是否超過 規(guī)定值 。 三相短路電流計算計算的步驟 根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值網(wǎng)絡(luò) 短路計算中，可以采取有名制和標(biāo)幺值法兩種方法進行計算，而在多電壓等級短路計算中，標(biāo)幺值在不同的電壓等級，各個元件的阻抗標(biāo)幺值無需進行換算，所以，本次設(shè)計采用標(biāo)幺值法進行計算。步驟如下： 26 （ 1） 選取基準(zhǔn)容量 dS 和基準(zhǔn)電壓 dU ?？傻没鶞?zhǔn)電流為：ddUSI 3d ? （ 2） 求出系統(tǒng)各元件的標(biāo)么基準(zhǔn)電抗，將計算結(jié)果標(biāo)注在等值網(wǎng)絡(luò)圖上。 （ 3）按等值網(wǎng)絡(luò)各元件的聯(lián)接情況，求出由電源到短路點的總阻抗 *?X 。 （ 4）按歐姆定律求短路電流標(biāo)么值：對于電源是無限大容量的系統(tǒng)，其短路電流標(biāo)么值 *I 可按公式 求出： ???? KXIII*d39。 （ ） （ 5）求短路電流和短路容量；為了向供電設(shè)計提供所需的資料，應(yīng)下列短路電流和短路容量： ① 求出短路電流次暫態(tài) 值 39。I 和次暫態(tài) 功率 39。S ； ② 求出短路沖擊電流沖擊 值 shi 和短路沖擊電流有效值 shI 39。 Iish ? （ ） 39。 IIsh ? （ ） 用標(biāo)幺值法計算阻抗值 短路電流計算系統(tǒng)如圖 和圖 所示，短路點選取 35kV 母線側(cè)、 10kV 母線側(cè)及 10kV 各出線回路末端，各元件參數(shù)可由表 中獲得。 圖 最大運行方式等值電路 27 圖 最小運行方式下的等值電路 主變壓器為兩臺，每臺容量為 6300kVA， %kU =。離上一級變電所距離 分別 為10km 與 2km。線路電抗：對于電纜 01x = /km，架空線 02x = /km。 （ 1） 選取基準(zhǔn)容量 dS =100MVA 計算 1k 點時，選取 dU =37kV， 3731