【正文】 運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理，在保證供電安全可靠和供電質(zhì)量要求的同時(shí)，力爭(zhēng)工程投資省，運(yùn)行維 護(hù)費(fèi)用低。 變電站高壓側(cè)主接線方式 本變電站是 35/6kV，雙電源進(jìn)線的終端變電站，屬于雙回路供電。主變壓器容量12500kVA，故擬定選用橋式接線。 橋式接線分為內(nèi)橋、外橋、全橋三種，現(xiàn)對(duì)三種接線方式的可行性作簡(jiǎn)單比較如下。 （ 1）內(nèi)橋接線：如圖 41，它由兩臺(tái)受電線路的斷路器和內(nèi)橋上的母聯(lián)斷路器組成。主變壓器與一次母線的隔離開(kāi)關(guān)聯(lián)結(jié)。它的優(yōu)點(diǎn)是切換進(jìn)線方便，設(shè)備投資、占地面積相對(duì)全橋少，缺點(diǎn)是倒換變壓器不方便，繼電保護(hù)較復(fù)雜，適用于距離較長(zhǎng)，變壓器切換不很頻繁的變電所。 這種接線一次側(cè)可設(shè)線路保護(hù)，但主變壓器和受電線路保護(hù)的短路器均由受電斷路器承擔(dān)，互有影響，這是它的主要缺點(diǎn)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 WL1 WL2QF1QF4 QF5QF2QF3T1 T2TM1 圖 4－ 1 內(nèi)橋式結(jié)線示意圖（略去電流、電壓互感器和避雷器） （ 2）外橋接線：如圖 42，它由主變壓器一次側(cè)兩斷路器和外橋上的聯(lián)絡(luò)短路器組成，進(jìn)線由隔離開(kāi)關(guān)受電。 這種接線對(duì)變壓器的切換方便，比內(nèi)橋少兩組隔離開(kāi)關(guān)，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，易于過(guò)渡到全橋或單母線分段的結(jié)線，且投資少，占地面積小。缺點(diǎn)是倒換線路時(shí)操作不方便。所以這種接線適用于進(jìn)線短而倒閘次數(shù)少的變電所，或變壓器采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要經(jīng)常切換的終端變電所。 WL1 WL2QF1QF4 QF5QF2QF3T1 T2 圖 4－ 2 外橋式接線示意圖（略去電流、電壓互感器和避雷器） 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 （ 3）全橋接線：它由進(jìn)線的兩臺(tái)斷路器、變壓器一次側(cè)的兩斷路器和 35kV 匯流母線上的聯(lián)絡(luò)短路器組成。 這種接線方式適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)線路、變壓器的操作均方 便，運(yùn)行靈活，且易于擴(kuò)展成單母線分段式的中間變電所（高壓有穿越時(shí)負(fù)荷時(shí)） ,繼電保護(hù)全面。缺點(diǎn)是設(shè)備多，投資大，且變電所占地面積大。 基于本變電站主變?nèi)萘枯^大以及煤礦對(duì)供電可靠性運(yùn)行的靈活性，操作方便等的嚴(yán)格要求，結(jié)合以上分析，決定采用全橋接線作為本變電所的主接線方式。 主變壓器一次由隔離開(kāi)關(guān)與母線聯(lián)接，對(duì)環(huán)形供電的變電所，在操作時(shí)常被迫用隔離開(kāi)關(guān)切合空載變壓器。當(dāng)主變壓器電壓為：電壓 35kV，容量 7500kV 以上時(shí)，其空載電流超過(guò)了隔離開(kāi)關(guān)的切合能力。此時(shí)必須改用由五個(gè)斷路器組成的全橋接線。 WL1 WL2QF1QF4 QF5QF2QF3T1 T2 圖 4－ 3 外橋式接線示意圖（略去電流、電壓互感器和避雷器） 610kV側(cè)主接線方式 高壓配電系統(tǒng)有放射式、豎桿式兩種基本接線方式及由此派生的各種混合型和改進(jìn)型接線。設(shè)計(jì)接線方式時(shí)，根據(jù)用電負(fù)荷的總體布置、負(fù)荷的特點(diǎn)、容量大小、生產(chǎn)工藝要求，還要考慮總降壓變電所的位置，再聯(lián)系發(fā)展規(guī)劃，做出集中切實(shí)可行的接線方案，然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后擇優(yōu)選定。 總降壓變電站 6～ 10kV 側(cè)一般采用單母線（單臺(tái)變壓器時(shí)），單母線分段（如圖 4－ 4）或雙母線制。單母線的可靠性及靈活性都很差，僅適用于三級(jí)負(fù)荷或另有低壓備用電源的一二級(jí)負(fù)荷。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 單母線分段方式，用于兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的變電所。接通分段斷路器 QF 電路，可使兩臺(tái)變壓器副方并聯(lián)運(yùn)行，任一段母線上的設(shè)備發(fā)生故障，分段斷路器與有關(guān)保護(hù)裝置同時(shí)跳閘，可保證無(wú)故障母線照常運(yùn)行，提高了配電可靠性。正常工作時(shí)如斷開(kāi)分段斷路器，由兩臺(tái)變壓器分別供電，可以降低 6～ 10kV 側(cè)短路電流。 引向 6～ 10kV 負(fù)荷的線路，要經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)，斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)和高壓熔斷器等控制裝置（一般采用高壓開(kāi)關(guān)柜等成套設(shè)備），然后經(jīng)電纜（如 圖 4－ 4 中 QS3 回路）或架空線（如圖 4－ 4 中 QS4 回路）引出。 為了計(jì)量和觀測(cè)電流、電壓等參數(shù)，或接入保護(hù)裝置，各條線路都應(yīng)接有電流互感器，各段母線上都應(yīng)接有電壓互感器（如在高壓側(cè)計(jì)量電能，在變壓器高壓側(cè)也要接入電壓互感器）。如果需要在 6～ 10kV 側(cè)補(bǔ)償無(wú)功功率，則母線上應(yīng)連接控制電容器柜的高壓開(kāi)關(guān)電器。 TM1 TM2QF1QS1SAQS3 QS5 QS7 QS8 QS4QS10QF5QS9QF4QS6QF2QS2QF3TV1 TV2F1FU2FU1FU3F2 FU4F3圖 4－ 4 總降壓變電所 6～ 10KV 側(cè)單母線分段的結(jié)線方式（略去電流互感器） 本所電氣主接線設(shè)計(jì)方案 確定礦井 35kV進(jìn)線回路 35kV 礦井變電所距上級(jí)供電電源 8km，對(duì)上一級(jí)供電部分來(lái)說(shuō)是一類負(fù)荷，故礦井變電所對(duì)礦井采用又被用的雙回路供電，即 35kV 進(jìn)線為兩路架空線進(jìn)線。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 35kV、 6kV主接線的確定 因礦區(qū)變電站（即上一級(jí)變電站）距本礦變電站為 8km，對(duì)于 35kV 電壓等級(jí)來(lái)說(shuō)，輸電線路不算遠(yuǎn)，可以選外橋，但為了提高礦井供電的可靠性和運(yùn)行的靈活性，采用全橋更合適（全橋接線即在外橋接線的基礎(chǔ)上，再在兩進(jìn)線回路上裝設(shè)兩個(gè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)，成為由五個(gè)斷路器組成的接線形式）。故確定本礦 35kV 系統(tǒng)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(shí)兩臺(tái)變壓器分裂運(yùn)行。 6kV 主接線根據(jù)礦井為一類負(fù)荷的要求和主變壓器是兩臺(tái)的情況確定為單母線分段接線方式。 35kV 母線和 6kV 母線，正常時(shí)均處于斷開(kāi)狀態(tài)。本所母線分段用斷路器分段，這不僅便于分段檢修母線，而且可減少母線故障影響范圍，提高供電的可靠性和靈活性。 下井電纜回?cái)?shù)確定 由表 21 可知，井下計(jì)算負(fù)荷約為： 1 1938kWcaP ?? ， 2 116kWcaP ?? 1 1437 k varcaQ ?? ， 2 10 2kv arcaQ ?? 2 2 2 21 1 1 1 9 3 8 1 4 3 7 2 2 4 1 3 k V Ac a c a c aS P Q? ? ? ? ??? 2 2 2 21 1 1 1 1 6 1 0 2 1 5 5 k V Ac a c a c aS P Q? ? ? ? ??? 井下總負(fù)荷電流為： 12122 4 1 3 1 1 5 2 3 2 . 2 1 3 6 3 6 83 3 3 6 3 0 . 6 6c a c agNNSSI UU? ? ? ? ? ? ???A 規(guī)程規(guī)定，下井電纜必須采用銅芯，又因井下開(kāi)關(guān)的額定電流有限（老式 PB 型最大為 300A，礦用一般型和 BGP16 型最大為 400A） ,故下井電纜數(shù)選兩根。此外，下井電纜的選擇還要求：當(dāng)一回電纜因故停止供電時(shí)，其他電纜應(yīng)滿足井下全部負(fù)荷的供電要求，因此確定下井電纜回?cái)?shù)為 4。 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，并且主提升機(jī)和副提升機(jī)相距為 80m，再將地面低壓和下井回路分配于各段母線上，力圖在正常生產(chǎn)時(shí)，兩段母線上負(fù)荷接近，分配方案如圖 45 供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 圖 45 供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 注：圖中數(shù)字 111 為表 11 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表中的編號(hào)。 注： 12 為電容補(bǔ)償柜， 1316 為下井電纜， 17 為備用。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 5 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的原因和種類及危害 短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接。短路主要是電氣設(shè)備載流部分絕緣所致。其他如操作人員帶負(fù)荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電等誤操作，鳥(niǎo)獸在裸露的載流部分上跨越以及風(fēng)雪等現(xiàn)象也能引起短路。 在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種是對(duì)稱短路，后兩種是不對(duì)稱短路。一切不對(duì)稱短路在采用對(duì)稱分量法后，都可以歸納為對(duì)稱短路的計(jì)算。 發(fā)生短路時(shí)，由 于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因此短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；短路點(diǎn)的電弧可能燒壞電氣設(shè)備；短路點(diǎn)的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運(yùn)行破裂，引起嚴(yán)重后果。不對(duì)稱短路所造成的零序電流，會(huì)在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，干擾通訊，亦可能危及人身和設(shè)備安全 。 短路電流計(jì)算的目的 在變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。短路電流計(jì)算的目的主要有以下幾方面 (1)在選擇電氣主接線時(shí)，為了 比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 (2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。 （ 3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。 （ 4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 （ 5）接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 短路電流計(jì)算中需要計(jì)算的數(shù)值 （ 1）次暫態(tài)短路電流 39。39。I ，即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計(jì)算繼電保護(hù)裝置的整定值和計(jì)算短路沖擊電流 shi 及短路全電流最大有效值 shI 之用。應(yīng)注意：應(yīng)該用電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)裝置安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流計(jì)算保護(hù)裝置的整定值；而用電力系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)裝置保護(hù)范圍最遠(yuǎn)點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度。因此，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別計(jì)算這兩種運(yùn)行方式下的次暫態(tài)短路電流值。 （ 2）次暫態(tài)三相短路容量 39。39。S ，用來(lái)判斷母線短路容量是否超過(guò)規(guī)定值、作為選擇限流電抗器的依據(jù)，并可供下一級(jí)變電所計(jì)算短路電流之用； （ 3）短路發(fā)生后 秒時(shí)的短路電流周期分量有效值 ,可用來(lái)校驗(yàn)開(kāi)關(guān)電器的額定斷流量； （ 4）短路發(fā)生后 秒時(shí)的三相短路容量 ，可用來(lái)校驗(yàn)開(kāi)關(guān)電器的額定斷流容量； （ 5）短路電流穩(wěn)態(tài)有效值 I? ,可用來(lái)校驗(yàn)設(shè)備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性； （ 6）短路沖擊電流 shi 及短路全電流最大有效值 shI ，可用來(lái)校驗(yàn)電器設(shè)備、載流導(dǎo)體及母 線的動(dòng)穩(wěn)定性。 ①按歐姆定律求短路電流標(biāo)么值：對(duì)于電源是無(wú)限大容量的系統(tǒng)，其短路電流標(biāo)么值 *I 可按公式 51 求出： ***1ISX??? （ 51） 且短路后各種時(shí)間的短路電流標(biāo)么值與短路容量標(biāo)么值都相等，即 * 39。39。 * * * 39。39。 * *0 .2 0 .2I I I S S S??? ? ? ? ? （ 52） ②求短路電流和短路容量：為了向供電設(shè)計(jì)提供所需的資料，應(yīng)確定下列幾種短路電流和短路容量：當(dāng) t=0 時(shí)的短路電流 39。39。I 和短路容量 39。39。S ；當(dāng) t= 秒時(shí)的短路電流 和短路容量 ；當(dāng) t=∞時(shí)的短路電流 I? 和短路容量 S? ；短路沖擊電流 shi 和短路全電流最大有效值 shI ： 39。39。 * .jI I I I I?? ? ? ? 39。39。 *0 .2 jS S S I S?? ? ? ? （ 53） *? *? 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 三相短路電流計(jì)算方法 無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，只要求出短路電流周期分量有效值，就可計(jì)算有關(guān)短路的所有物理量。而短路電流周期分量可由電源電壓及短路回路的等值阻抗按歐姆定律計(jì)算。短路電流的計(jì)算方法主要采用有名制法和標(biāo)幺制法。 有名制法 在企業(yè)供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，如短路回路的阻抗為 kR 、 kX ，則三相短路電流周期分量的有效值為 (3 ) 223 avkkkUI RX? ? （ 54） 式中 avU —短路點(diǎn)所在線路的平均額定電壓， kV； kR 、 kX — 短路點(diǎn)以前的總電阻和總電抗，均已歸算到短路點(diǎn)所在處電壓等級(jí)， ? 。 對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，因回路中各元件的電抗占主要成分，短路回路的電阻可忽略不計(jì)，則上式變?yōu)? (3) 3avkkUI X? （ 55） 標(biāo)幺制法 計(jì)算具有許多個(gè)電壓等級(jí)供電系統(tǒng)的短路電流是，若采用有名制法計(jì)算，必須將所有元件的阻抗都?xì)w算到同一電壓下才能求出短路回路的總阻抗，從而計(jì)算出短路電流，計(jì)算過(guò)程繁瑣并容易出錯(cuò)，這種情況采用標(biāo)幺制法較為簡(jiǎn)便。 用相對(duì)值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺制。標(biāo)幺值是指任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值，即： 標(biāo)幺值 =物理量的有名值 /物理量的基準(zhǔn)值 標(biāo)幺值是一個(gè)相對(duì)值，沒(méi)有單位。在標(biāo)幺制中，容量、電壓、電流阻抗（電抗）的標(biāo)幺值分別為 *ddSS S? ， *ddUU U? ， *d