【正文】 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
。 用相對(duì)值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺制。 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)， ? 。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。39。39。39。39。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。 （ 2）次暫態(tài)三相短路容量 39。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。I ，即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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。 （ 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)。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。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。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 。 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。第一種是對(duì)稱短路，后兩種是不對(duì)稱短路。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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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)。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。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。 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。故確定本礦 35kV 系統(tǒng)為雙回路的全橋接線系統(tǒng)。 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。 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）。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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 單母線分段方式，用于兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的變電所。 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。 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。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。 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。 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。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。 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。 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)。主變壓器與一次母線的隔離開(kāi)關(guān)聯(lián)結(jié)。 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。 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。 （ 4）經(jīng)濟(jì)性。 （ 3）安全性。 （ 2）靈活性。 對(duì)主接線的基本要求 主接線設(shè) 計(jì)的基本要求： （ 1）可靠性。主接線的確定與完善對(duì)變電所電器設(shè)備的選擇、變配電裝置的合理布置、可靠運(yùn)行、控制方式和經(jīng)濟(jì)性等有密切關(guān)系。 本礦兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為： 00 16 + = 125 00 2 699 kVA+ 63 100 0qc r NN T q N TP k QSSP k Q? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 故經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案為：當(dāng)實(shí)際負(fù)荷 69 92 .18 kVAS ? 時(shí)，宜一臺(tái)運(yùn)行， ?時(shí)，宜兩臺(tái)運(yùn)行。 002 + qcr NN T q N TP k QSS P k Q? ? ?? ?? (31) 如果 crSS? 宜一臺(tái)運(yùn)行，如果 crSS? 宜兩臺(tái)運(yùn)行。 2 2 2. 3 5 . 3 5 9 3 1 9 .5 4 2 1 1 1 .6 7 9 5 5 .7 8 k V Ac a c a c aS P Q? ? ? ? ? 35kV 側(cè)功率因數(shù)校驗(yàn) 35 .35 2 1 1 1 . 6 7c o s c o s ( ta n ) c o s ( ta n ) 0 . 9 7 59 3 1 9 . 5 4cacaQP? ??? ? ? 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 滿足設(shè)計(jì)要求。 表 31 主變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) S7 容量 NTS (kVA) 12500 連接組別 Y,D11 電壓 12NNUU 36/ 阻抗電壓 %ku 8 空載電流 0%I 空載損耗（ KW） 0P? 負(fù)載損耗（ KW） NTP? 變壓器損耗計(jì)算 空載無(wú)功損耗： 0.0 % 0 . 7 1 2 5 0 0 8 7 . 5 k v a r1 0 0 1 0 0NTISQ ?? ? ? ? 滿載無(wú)功損耗： k.. % 8 1 2 5 0 0= = 1 0 0 0 k v a r1 0 0 1 0 0NTNT USQ ??? 變壓器的負(fù)荷率，.9 4 3 6 . 6 6 / 2 0 . 3 7 712500caNTSS? ? ? ? 則 有功損耗： 220 2 ( 1 6 0 .3 7 7 6 3 ) 1 0 9 .3 6 k WT NTP P P?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 無(wú)功損耗： 0 2 ( 8 7 .5 0 .3 7 7 1 0 0 0 ) 4 5 9 .4 6 k v a rT NTQ Q Q?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 折算到 35kV側(cè)負(fù)荷及功率因數(shù)校驗(yàn) 有功功率 ： . 35 . 6 9 2 1 0 .1 8 1 0 9 .3 6 9 3 1 9 .5 4 k Wc a c a TP P P? ? ? ? ? ? 無(wú)功功率： 39。上述分析中安全和原煤生產(chǎn)負(fù)荷兩類負(fù)荷占全礦總負(fù)荷的75%，按規(guī)范規(guī)定，當(dāng)兩臺(tái)變壓器中一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)必須保證 75%的正常供電，再考慮發(fā)展，故選用兩臺(tái) S712500， 35/ 型銅線雙繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表 31 所示。 主要生產(chǎn)負(fù)荷：包括主提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、洗煤廠、井下低壓 等項(xiàng)，占全礦總負(fù)荷的44%. 其它負(fù)荷：包括礦綜采車間、機(jī)修廠、地面低壓負(fù)荷的 %、工人村、支農(nóng)各項(xiàng)占全礦總負(fù)荷的 %。以下為計(jì)算過(guò)程。選用兩臺(tái)變壓器時(shí)，其容量應(yīng)滿足在一臺(tái)變壓器故障或修時(shí)，另一臺(tái)仍能保持對(duì)一、二級(jí)用電負(fù)荷供電，但需對(duì)該臺(tái)變壓器負(fù)荷能力及其允許運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行校核。如有大型沖擊負(fù)荷，如高壓電動(dòng)機(jī)、電爐等動(dòng)力，為減少對(duì)照明或其他負(fù)荷的影響，應(yīng)增設(shè)獨(dú)立變壓器。 對(duì)三級(jí)負(fù)荷供電的變電所以及對(duì)可取的低壓設(shè)備電源的一二級(jí)負(fù)荷供電時(shí)，皆選用一臺(tái)主變壓器。運(yùn)行費(fèi)用也要增加。 變壓器的選取原則 總降壓變電所變壓器臺(tái)數(shù)的確定需綜合考慮負(fù)荷容量、對(duì)供電可靠性的要求、發(fā)展規(guī)劃等因素。 補(bǔ)償后 6kV母線側(cè)總計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)校驗(yàn) 6kV 側(cè)補(bǔ)償后等效無(wú)功功率為： .6 435 1 270 0 165 1 k v a rc a avQ Q Q? ? ? ? ? 1 .6c o s c o s ( ta n ) 0 .9 7 6caavQP? ? ??? 校驗(yàn)合格。選用 GR－ 1C08 型電容器柜，額定電壓 6kV，單柜容量1 5 1 8 2 7 0 k v a rcq ? ? ? 。 用電力電容器作為無(wú)功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)時(shí)，其電力電容器的補(bǔ)償容量 cQ 用下式確定： ? ?12ta n ta nc caQP? ? ??? （ 25） 式中 ? ——月平均有功負(fù)荷系數(shù)，在 間； 1tan? ——補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值； 2tan? ——補(bǔ)償后要求達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值； 本設(shè)計(jì)供電規(guī)范要求功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 及以上。 1ta n 9avavQP? ?? ? ?12ta n ta n c o s 0 .9 6 0 .2 9? ? 無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算及電容器柜選擇 （ 1）無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達(dá)到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時(shí)，就需要設(shè)置專門的補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提高功率因數(shù)。由表 21 可知， 10 75 6. 5k WcaP ?? ，6016 .92 k v a rcaQ ?? 。 有功損耗： 220 1 1 1 0 5 7 . 72 [ ( ) ] 2 [ [ 1 . 4 5 7 . 2 ( ) ] 9 . 1 9 k W2 2 8 0 0caT N TNTSP P P S? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 無(wú)功損耗： 2200%% 1 . 2 % 4 . 5 % 1 0 5 7 . 6 92 [ ( ) ] 2 8 0 0 8 0 0 ( ) 5 0 . 6 6 k v a r1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 8 0 0caT N NNTI u SQ S S S ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????④井下低壓損耗為 有功損耗： kWT caPS? ? ? 無(wú)功損耗： 6 149 .52 kWT c aQS? ? ? 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 同理可以得出其他低壓變壓器功率損耗，其結(jié)果記入表 22 中。 NTT PPP ????? 20 ? NTT Q ????? 20 ? TNcaSS.?? (23) 100% .00 TNSIQ ?? 100% .k. TNTN SUQ ?? 式中 ? —變壓器的負(fù)荷率； caS —變壓器計(jì)算負(fù)荷， kVA ； TNS. —變壓器額定容量， kVA ； 0P? —變壓器空載有功損耗， kW； TNP.? —變壓器滿載有功損耗， kW； 0Q? —變壓器空載無(wú)功損耗， kvar ； %0I —變壓器空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)； 河南理工大學(xué)畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 TNQ.? —變壓器